Αντλία μετάδοσης κίνησης μεταβλητής συχνότητας

Τα οφέλη των VFD είναι πολλά. Κυρίως, ένας μεταβλητός κινητήρας συχνότητας μειώνει την κατανάλωση ενέργειας και τη φθορά του κινητήρα της αντλίας σας. Χωρίς το VFD, η αντλία θα λειτουργεί σε λειτουργία σταθερής ταχύτητας - δηλαδή είναι ενεργοποιημένη ή απενεργοποιημένη. Δεν υπάρχει μεταβλητή ταχύτητα.

Οι αντλίες σταθερής ταχύτητας χρησιμοποιούν πολλή ηλεκτρική ενέργεια όταν η ζήτηση για την αντλία δεν είναι στο αποκορύφωμά της. Με άλλα λόγια, χωρίς VFD, η αντλία σας θα χρησιμοποιεί πάντα τη μέγιστη ποσότητα ενέργειας. Αυτοί οι κινητήρες αντλιών δέχονται επίσης μεγάλη κατάχρηση. Το υψηλό ρεύμα εκκίνησης που απαιτείται μπορεί να είναι έξι έως επτά φορές το ονομαστικό ρεύμα πλήρους φορτίου του κινητήρα. Αυτό δεν είναι μόνο ακριβό, αλλά προσθέτει μεγάλη πίεση στην αντλία σας και στο σύστημα ελέγχου ροής σας γενικότερα.

Όταν οι αντλίες αποτυγχάνουν, μπορεί να κοστίσει περισσότερο από το χρόνο διακοπής λειτουργίας. Οι δήμοι γνωρίζουν οδυνηρά το κόστος της βλάβης της αντλίας και του ελέγχου στάθμης. Όταν τα αντλιοστάσια σταματούν να λειτουργούν, συνήθως οδηγεί σε υπερχείλιση λυμάτων ή όμβριων υδάτων. Είτε φέρει μαζί του συνθήκες πλημμύρας, υλικές ζημιές, τεράστια πρόστιμα EPA και κινδύνους για την υγεία και την ασφάλεια για το ευρύ κοινό.

Οποιεσδήποτε διαρροές ή υπερχειλίσεις έχουν ως αποτέλεσμα ζημιά στο περιβάλλον, πιθανή αλλοίωση εδαφών και πηγών νερού και υψηλό κίνδυνο πυρκαγιών και εκρήξεων.

Η διατήρηση των αντλιών σε λειτουργία και λειτουργία όσο το δυνατόν πιο αποτελεσματικά αποτελεί κορυφαία προτεραιότητα. Η ρύθμιση της ταχύτητας του κινητήρα της αντλίας με VFD είναι η καλύτερη προσέγγιση για τη μακροζωία της αντλίας και τη μείωση του κόστους. Φυσικά, για να χρησιμοποιήσετε ένα VFD με επιτυχία, χρειάζεστε έναν καλό αισθητήρα συνεχούς στάθμης ή πομπό πίεσης.

Οι κινητήρες AC λειτουργούν με βάση την αρχή ότι η σύγχρονη ταχύτητα καθορίζεται από τη συχνότητα της τροφοδοσίας και τον αριθμό των πόλων στην περιέλιξη του στάτορα του κινητήρα. Ο Πίνακας 1 δείχνει πώς η σύγχρονη ταχύτητα είναι συνάρτηση των πόλων του κινητήρα και της συχνότητας εισερχόμενης γραμμής (50 Hz ή 60 Hz).

Οι επαγωγικοί κινητήρες λειτουργούν με ταχύτητα ελαφρώς μικρότερη από τη σύγχρονη. Για παράδειγμα, ένας τετραπολικός κινητήρας (1.800 σ.α.λ. σύγχρονος) τυπικά λειτουργεί περίπου στις 1780 σ.α.λ. σε πλήρες φορτίο. Η διαφορά μεταξύ της σύγχρονης ταχύτητας και της πραγματικής ταχύτητας είναι γνωστή ως ολίσθηση. Η ολίσθηση είναι εγγενής στους επαγωγικούς κινητήρες και πρέπει να υπάρχει για να αναπτύξουν ροπή. Το μέγεθος της ολίσθησης (συνήθως 1-3%) ποικίλλει ανάλογα με την ισχύ του κινητήρα και τη σχεδίαση.

Η ταχύτητα πλήρους φορτίου ενός κινητήρα αναγράφεται συνήθως στην πινακίδα του. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι όταν ένας κινητήρας λειτουργεί από VFD, η απόδοση του κινητήρα θα επηρεαστεί ελαφρώς σε σύγκριση με την τυπική ισχύ γραμμής. Εκτός από την αύξηση της θερμοκρασίας και τη σταδιακή απόδοση, μπορεί επίσης να επηρεαστεί η ολίσθηση. Επομένως, συνιστάται να ανατρέξετε στα φύλλα δεδομένων κινητήρα που περιλαμβάνουν δεδομένα απόδοσης για τη λειτουργία VFD και να συμβουλευτείτε τον κατασκευαστή εάν υπάρχει ανησυχία.

Όταν ένα VFD εκκινεί έναν κινητήρα, αρχικά εφαρμόζει χαμηλή συχνότητα (2 Hz ή λιγότερο) που οδηγεί σε χαμηλή τάση στον κινητήρα. Στη συνέχεια, το VFD αυξάνει την επιθυμητή συχνότητα εξόδου με ελεγχόμενο και σταδιακό τρόπο, σε σύγκριση με την εκκίνηση σε όλη τη γραμμή. Οι εφαρμοζόμενες ράμπες τάσης κινητήρα με βάση τα χαρακτηριστικά αναλογίας V/Hz (βολτ προς hertz) που ορίζονται στο VFD. Τα χαρακτηριστικά V/Hz πρέπει να ταιριάζουν με τις απαιτήσεις του φορτίου ροπής. Η υπερβολικά υψηλή τάση σε οποιαδήποτε δεδομένη συχνότητα σπαταλά ενέργεια και μπορεί να προκαλέσει υπερθέρμανση. ένας πολύ χαμηλός λόγος μπορεί να δημιουργήσει ανεπαρκή ροπή.

Η εκκίνηση σε χαμηλή συχνότητα και τάση και η άνοδος στο ρυθμισμένο V/Hz ελέγχει τις επιταχύνσεις και αποτρέπει το υψηλό ρεύμα εισόδου που διαφορετικά εμφανίζεται κατά την εκκίνηση ενός κινητήρα με ισχύ σε όλη τη γραμμή ανοίγοντας έναν διακόπτη ή έναν επαφέα. Αυτή η μέθοδος εκκίνησης επιτρέπει σε έναν κινητήρα να αναπτύξει ονομαστική ροπή χωρίς να αντλεί ρεύμα εισροής από 500 έως 600% του ονομαστικού ρεύματος. Γενικά, η ζήτηση ρεύματος αιχμής VFD κατά την εκκίνηση ενός κινητήρα είναι 150% του ρεύματος πλήρους φορτίου.

Είναι σημαντικό να ληφθεί υπόψη η διαθέσιμη ροπή για την εκκίνηση του φορτίου. Δείξτε ότι οι ροτοδυναμικές αντλίες έχουν μειωμένη ροπή σε μειωμένη ταχύτητα, ενώ οι αντλίες θετικού εκτοπίσματος μπορούν να έχουν πλήρη ροπή σε μειωμένη ταχύτητα. Αυτό διευκολύνει την εκκίνηση των ροτοδυναμικών αντλιών με VFD σε σχέση με τις αντλίες θετικού εκτοπίσματος. Αυτό το προφίλ ροπής ταχύτητας πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά την επιλογή και τη ρύθμιση του VFD. Επιπλέον, οι διαδικασίες εκκίνησης του συστήματος πρέπει να ακολουθούνται κατά την εκκίνηση αντλιών θετικού εκτοπίσματος, όπως η παράκαμψη της ροής (μείωση πίεσης) έως ότου ο κινητήρας ανέβει στην ταχύτητα.

Η ακολουθία διακοπής για ένα VFD είναι η αντίθετη από την ακολουθία έναρξης. Τα V/Hz που εφαρμόζονται στον κινητήρα μειώνονται με ελεγχόμενο ρυθμό. Καθώς η συχνότητα πλησιάζει στο μηδέν, η έξοδος VFD απενεργοποιείται ηλεκτρονικά και ο κινητήρας δεν κινείται πλέον από το VFD. Εάν οι ράμπες ρυθμιστούν πολύ γρήγορα, ο κινητήρας μπορεί να παράγει αναγεννητική ενέργεια που μπορεί να αυξήσει την τάση του διαύλου συνεχούς ρεύματος και πιθανώς να βλάψει τη μονάδα.

Εκτός από το χαμηλότερο ρεύμα εισροής, η ελεγχόμενη επιτάχυνση, κατά την εκκίνηση και τη διακοπή λειτουργίας του κινητήρα, μειώνει τις μηχανικές καταπονήσεις και περιορίζει τις μεταβατικές συνθήκες του υδραυλικού συστήματος. Οι μειωμένες μηχανικές καταπονήσεις μπορούν να επιμηκύνουν τη διάρκεια ζωής των εξαρτημάτων που φέρουν ροπή και φορτίο. Η μείωση των υδραυλικών μεταβατικών φαινομένων εξομαλύνει τις αιχμές πίεσης που διαφορετικά θα μπορούσαν να σπάσουν τη σωλήνωση.