Μετατροπέας συχνότητας για αντλία νερού

Μετατροπέας συχνότητας για αντλία νερού

Σε πολλά εργοστάσια στο βιομηχανικό τομέα, αυτές οι αντλίες, όπως υποβρύχια αντλία, Διαδικασία αντλία νερού, Αλισίβα αντλία, Ενιαίο περίβλημα της αντλίας, Dredge Ash υδαρής κοπριά αντλία, Άμμος Βυθοκόροι αντλία, Άμμος υδαρής κοπριά αντλία, επίπλευσης Machine Διατροφή αντλία ορυχείων υδαρής κοπριά αντλία, Froth Pump κ.λπ., συνθέτουν σύστημα σωληνώσεων με κινητήρα, σωληναγωγούς και άλλους εξοπλισμούς. Λόγω της ποικιλομορφίας της διάταξης του συστήματος σωληνώσεων και των ειδικών απαιτήσεων της παραγωγικής διαδικασίας, υπάρχουν συχνά οι ακόλουθες συνθήκες ή προβλήματα: (1) η πίεση εξόδου του αγωγού αλλάζει με τη διαφορά πίεσης διεργασίας, (2) η απόσταση μεταφοράς αγωγών ποικίλλει ανάλογα με την αλλαγή απόστασης, (3) μεταβολές ύψους μεταφοράς αγωγών με διαφορά ύψους, (4) εποχιακή διακύμανση ή διακύμανση διαφοράς χρονικής διαφοράς υψηλού και χαμηλού αιχμής. (5) το επιτρεπόμενο περιθώριο των παραμέτρων επιδόσεων της αντλίας είναι πολύ μεγάλο, προκαλώντας την απόκλιση της αντλίας από το σημείο σχεδιασμού κατά την εφαρμογή.

Οι παραδοσιακές λύσεις περιλαμβάνουν τη ρύθμιση της βαλβίδας γραμμής εκκένωσης, την ρύθμιση της ταχύτητας του υδραυλικού συζεύκτη, τη ρύθμιση της ταχύτητας του κινητήρα με μεταβλητό πόλο, τη ρύθμιση της ταχύτητας του στύλου κινητήρα, κλπ. Ωστόσο, όλα έχουν τα μειονεκτήματα χαμηλής απόδοσης, μικρού εύρους ρύθμισης, χαμηλής ταχύτητας, και πολλά σφάλματα. Προς το παρόν, η πιο αποτελεσματική και δημοφιλής μέθοδος ρύθμισης της ταχύτητας της αντλίας είναι η μέθοδος ελέγχου μετατροπής συχνότητας. Η πρακτική μας λέει ότι είναι δυνατό για το VFD να εξοικονομηθεί 20-30% της ενέργειας του συστήματος.

1. Η βασική αρχή των κινητήρων μεταβλητής συχνότητας (VFD)

Η σχέση μεταξύ της ταχύτητας n και της ηλεκτρικής συχνότητας της τροφοδοσίας f, ο αριθμός των ζευγών μαγνητικού πόλου ρ, ο ρυθμός ολίσθησης s του ασύγχρονου κινητήρα είναι n = 60f (1-s) / p. Όταν ο ρυθμός ολίσθησης s δεν αλλάζει πολύ, η ταχύτητα n του ασύγχρονου κινητήρα είναι βασικά ανάλογη με τη συχνότητα f και η ταχύτητα του κινητήρα μπορεί να αλλάξει ομαλά με τη συνεχή ρύθμιση της συχνότητας. Η ρύθμιση ταχύτητας εναλλασσόμενου ρεύματος που πραγματοποιείται από το μετατροπέα που παράγει την μεταβλητή συχνότητα και την εναλλασσόμενη τροφοδοσία εναλλασσόμενου ρεύματος στον ηλεκτροκινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος ονομάζεται μεταβλητή συχνότητα.

Οι κινητήρες μεταβλητής συχνότητας είναι μια τυπική μέθοδος ρύθμισης της ταχύτητας του μοτέρ ac, η οποία δεν είναι κατάλληλη μόνο για ασύγχρονο κινητήρα, αλλά είναι επίσης κατάλληλη για σύγχρονο κινητήρα. Η ρύθμιση της ταχύτητας μεταβλητής συχνότητας έχει τα πλεονεκτήματα της συνεχούς ρυθμιζόμενης συχνότητας, της ρύθμισης της ταχύτητας χωρίς βηματισμό, της μεγάλης κλίμακας ρύθμισης της ταχύτητας, των σκληρών μηχανικών χαρακτηριστικών, της εξαιρετικής σταθερότητας της ταχύτητας και της υψηλής απόδοσης.

Σχήμα 1. Σύστημα ελέγχου συχνότητας

2. Εφαρμογή της τεχνολογίας VFD στην αντλία νερού

2.1 Αρχή λειτουργίας αντλιών νερού

Σύμφωνα με τη θεωρία της μηχανικής υγρών, ο ρυθμός ροής της αντλίας Q, η κεφαλή Η, η ισχύς άξονα Ρ, η ταχύτητα περιστροφής n έχει την ακόλουθη σχέση: ο ρυθμός ροής Q είναι ανάλογος της ταχύτητας περιστροφής n, η κεφαλή Η αυξάνεται με το τετράγωνο της ταχύτητας n. η δύναμη του άξονα P αυξάνεται με τον κύβο της ταχύτητας n.

2.2 Η επίδραση της ρύθμισης της ταχύτητας της αντλίας

Όταν η καμπύλη της αντλίας τέμνει την καμπύλη του συστήματος σωληνώσεων, το σημείο τομής είναι το σημείο λειτουργίας του, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2 για τα σημεία Α και Β. Εάν η αντλία λειτουργεί με συγκεκριμένη σταθερή ταχύτητα, η ροή μπορεί να ρυθμιστεί μόνο από τη βαλβίδα εξαγωγής. Όταν η ροή μειώνεται, η κεφαλή αντλίας κινείται προς τα πάνω με την καμπύλη, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2, Α και C. Αυτή τη στιγμή, η ρύθμιση της βαλβίδας ισοδυναμεί με την αύξηση της απώλειας αντίστασης σωλήνα για να επιτευχθεί το αποτέλεσμα της μείωσης της ροής και την πίεση εξόδου του άκρου του σωλήνα. Με τον τρόπο αυτό, η μείωση της ισχύος του άξονα κινητήρα είναι περιορισμένη.

Αλλάζοντας την ταχύτητα της αντλίας νερού, δηλαδή ρυθμίζεται η ταχύτητα της αντλίας από n1 σε n2, το σημείο λειτουργίας της αντλίας μετατοπίζεται από το σημείο Α στο σχήμα 2 κατά μήκος της καμπύλης του συστήματος σωληνώσεων στο σημείο Β. Μπορεί να είναι διαισθητικά κατέληξε στο συμπέρασμα ότι ο ρυθμός ροής και η κεφαλή μειώνονται αναλόγως. Όπως φαίνεται στον Πίνακα 1, αν η συχνότητα μειωθεί κατά 5Hz, η ταχύτητα θα μειωθεί κατά 10%, η ροή θα μειωθεί κατά 10%, η κεφαλή θα μειωθεί κατά 19% και η ισχύς του κινητήρα θα μειωθεί κατά 27% . Όταν η συχνότητα μειωθεί κατά 10 Hz, η ταχύτητα θα μειωθεί κατά 10% και η ροή θα μειωθεί. 20%, το κεφάλι είναι κάτω 36%, και η ισχύς του κινητήρα είναι κάτω 49%. Το αποτέλεσμα της ρύθμισης της μετατροπής συχνοτήτων και της εξοικονόμησης ενέργειας είναι πολύ σημαντικό.

Πίνακας 1. Πίνακας αλλαγής ισχύος ρύθμισης συχνότητας

2.3 Ειδοποιήσεις για VFD αντλιών νερού

2.3.1 Η ρύθμιση της ταχύτητας της αντλίας πρέπει να προσαρμοστεί στην αλλαγή των συνθηκών εργασίας και να κάνει την αντλία να λειτουργεί πάντα στη ζώνη υψηλής απόδοσης, επειδή οποιοδήποτε σημείο στην καμπύλη της αντλίας μπορεί να αλλάξει σε άλλη κατάσταση λειτουργίας σύμφωνα με το θεώρημα ομοιότητας μετά από ρύθμιση της ταχύτητας. Η επιλογή του σημείου εργασίας στο σημείο λειτουργίας της ζώνης υψηλής απόδοσης της καμπύλης της αντλίας ή του σημείου λειτουργίας που επιτυγχάνεται με τη μετατροπή ομοιότητας της ζώνης υψηλής απόδοσης επιτρέπει στην αντλία να λειτουργεί αποτελεσματικά και να επιτυγχάνει το σκοπό εξοικονόμησης ενέργειας

2.3.2 Η ρύθμιση της ταχύτητας της αντλίας δεν είναι κατάλληλη για όλα τα συστήματα. Σε εφαρμογές με υψηλή στατική κεφαλή, η επιβράδυνση μιας αντλίας κινδυνεύει να προκαλέσει κραδασμούς και να δημιουργήσει προβλήματα απόδοσης. Για συστήματα στα οποία η στατική κεφαλή αντιπροσωπεύει ένα μεγάλο μέρος της συνολικής κεφαλής, πρέπει να δίδεται προσοχή κατά τη λήψη απόφασης σχετικά με τη χρήση VFD.

3 Ο συνδυασμός VFD και PMSM είναι μια νέα τάση εφαρμογής εξοικονόμησης ενέργειας

Σήμερα, οι μηχανικοί σχεδιασμού και οι ιδιοκτήτες εξοπλισμού αρχίζουν να εγκαθιστούν πιο μόνιμες λύσεις κινητήρων μαγνητών για εφαρμογές αντλιών επειδή είναι μικρότερες και πιο αποδοτικές. Σχεδιάσαμε ένα νέο πρόγραμμα ελέγχου VFD που χρησιμοποιεί τεχνολογία αντιστοίχισης φορτίου για να επιτρέψει στον κινητήρα να λειτουργεί μόνο όταν χρειάζεται, εξοικονομώντας ενέργεια και μειώνοντας τη φθορά του εξοπλισμού. Ο συνδυασμός VFD και PMSM είναι μια νέα τάση εφαρμογής εξοικονόμησης ενέργειας.

4. Χαρακτηριστικό προϊόντος

4.1 Εξοικονόμηση ενέργειας

Το σύστημα VFD ελέγχει τον κινητήρα και ρυθμίζει αυτόματα το φορτίο του κινητήρα, ώστε ο κινητήρας να λειτουργεί σε κατάσταση λειτουργίας οικονομίας για να επιτευχθεί η εξοικονόμηση ενέργειας.

4.2 Χαμηλότερο λειτουργικό κόστος

Το σύστημα μπορεί να μειώσει σημαντικά το ενεργειακό κόστος του κινητήρα, να μειώσει τον αντίκτυπο στον εξοπλισμό μετά την έναρξη της μετατροπής συχνότητας και να μειώσει τη χωρητικότητα συντήρησης και επισκευής, έτσι ώστε το κόστος λειτουργίας να μειωθεί σημαντικά.

4.3 Βελτίωση της ακρίβειας ελέγχου πίεσης

Το σύστημα ελέγχου μεταβλητής συχνότητας διαθέτει ακριβή ικανότητα ελέγχου πίεσης, πράγμα που βελτιώνει αποτελεσματικά την ποιότητα της κατάστασης λειτουργίας του συστήματος.

4.4 Διεκτείνετε τη διάρκεια ζωής του κινητήρα

Από τον κινητήρα εκκίνησης 0 Hz, ο χρόνος επιτάχυνσης εκκίνησης του μετατροπέα μπορεί να ρυθμιστεί για να μειωθεί η πρόσκρουση στα ηλεκτρικά και μηχανικά εξαρτήματα του κινητήρα κατά την εκκίνηση, έτσι ώστε να βελτιωθεί η αξιοπιστία του συστήματος και να παραταθεί η διάρκεια ζωής του κινητήρα. Επιπλέον, ο μετατροπέας συχνότητας μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά την μέγιστη τιμή του ρεύματος εκκίνησης στο ελάχιστο και μπορεί να μειώσει τον αντίκτυπο στο δίκτυο και σε άλλο ηλεκτρικό εξοπλισμό.

4.5 Διάρκεια ζωής της αντλίας

Για την αντλία κοπριάς η οποία παραδίδει υγρά με σωματίδια, η διάρκεια ζωής των υγρών τμημάτων της αντλίας είναι αντιστρόφως ανάλογη με την κυβική ταχύτητα της αντλίας. Αν η ταχύτητα μειωθεί κατά 10%, η διάρκεια ζωής θα αυξηθεί κατά 30%.

4.6 Μειώστε το θόρυβο του κινητήρα

Σύμφωνα με την κατάσταση λειτουργίας του κινητήρα, η ταχύτητα λειτουργίας του κινητήρα επιβραδύνεται προφανώς μετά την εγκατάσταση της ρύθμισης της ταχύτητας μετατροπής της ταχύτητας, οπότε μειώνεται αποτελεσματικά ο θόρυβος του κινητήρα.