Variabel frekvensomformare på vakt för energibesparing

Artikeln kommer att prata om hur man minskar strömförbrukningen för en redan installerad eller bara planerad för installation av en borrhålspump, förklara vad en frekvensstyrd elektrisk enhet är, namnge dess huvudsakliga egenskaper, fördelar och tillämpningar.

Ju fler fördelar som finns i vårt hus, desto större blir bördan på energisystemets axlar. Som ett resultat växer betalningar för el, och många ägare försöker på något sätt att minska denna kostnadspost genom att använda olika energibesparande tekniker. Hushållsapparater med en energiklass på minst ”A”, ekonomiska belysningsapparater och mycket mer kan ses i nästan varje hem. För förortsbostäder med autonom vattenförsörjning, förutom ovanstående metoder, kan emellertid en mer ganska lönsam metod för energibesparing föreslås.

En stor del av elektricitet används för att förflytta vatten och gaser i enheter som pumpar, fläktar, kompressorer. Sådan utrustning används för drift av värmeförsörjningssystemet, tillförsel av dricksvatten (och inte bara centraliserad, utan också individuell), driften av avloppssystemet och industriell rörelse av vätskor och gaser. I de flesta fall slösas energi här. Detta beror på att konsumtionen i dessa system är ojämn. Den har toppar med maximal belastning, som upptar en mycket liten del av driftstiden och sällan överskrider ett par timmar per dag. Det är för dessa toppar som utrustning som en pump eller en fläkt är konstruerad. I grund och botten krävs inte 100% vätska eller gasförsörjning, utan i området 30-40% av den maximala möjliga belastningen. Det är lätt att se detta på exemplet med topparna med vattenintag i centrala dricksvattenförsörjningssystem: morgon- och kvällsmaksimaler motsätter sig nattens minimum. Pumpen fortsätter dock att köra med full kapacitet hela tiden och förbrukar 100% av energin..

Hittills finns det redan en lösning på detta problem – en frekvensstyrd elektrisk enhet (VREP), den kommer att diskuteras nedan.

Principer för vätskeflödeskontroll utan VREP

För att bedöma fördelarna med införandet av frekvensstyrning, minns de vanligt använda metoderna för traditionell reduktion av tillförseln av vätska eller gas. För enkelhetens skull kommer exempel att ges på ett vanligt vattenförsörjningssystem med en standardpump som lämnar rörelse av luft, olja, gaser och alla typer av industrifluider. Förresten, principerna kommer att vara mycket lika.

En av de första att överväga är reglering med en förbikoppling. Detta är en förbikopplingslinje, som är en gren från huvudledningen, som leder tillbaka en del av vätskan som redan pumpats av pumpen tillbaka till tillförseln till samma pump. Trots möjligheten till en ganska exakt anpassning av systemet till de specificerade vattenflödesparametrarna är dess effektivitet otroligt låg.

Nästa på denna lista kan betraktas som reglering med hjälp av ventiler och andra enheter installerade nedströms om pumpen och begränsar den användbara delen av rörledningen. Detta alternativ kan också betraktas som att slösa bort en betydande del av elen förgäves, eftersom det skapade stora huvudet avskärs av dessa enheter till önskad nivå.

Ett annat styralternativ är pumpernas periodiska drift. Det handlar om att slå på utrustningen endast för att fylla lagringstankarna med vatten, varefter ett automatiskt stopp sker. Av de som beskrivs ovan har det kanske den bästa effektiviteten, men det är inte utan nackdelar:

• konstant start / stopp minskar utrustningens livslängd
• det finns en risk för en vattenhammer under nästa lansering, vilket kan skada rörledningen;
• ojämnt nättryck.

Ett mer tillförlitligt alternativ är samtidig drift av en grupp pumpar. Denna metod involverar införandet av en reservenhet med en ökning av vattenintaget. Men det har också en massa nackdelar. Till exempel, när du använder pumpar med olika effekt och parametrar, kommer hela systemet att vara instabilt. Och kostnaden för denna regleringsmetod är ganska hög, eftersom det innebär köp av inte en utan flera delar av utrustningen samtidigt..

Principen för vätskeflödeskontroll med VREP

Vätskeflödeskontroll med en frekvensomformare är utformad för att minska procentandelen slösad energi i alla områden där elmotorer används, och det finns också en variabel belastning.

Sammansättningen av sådan utrustning inkluderar inte bara pumpens och elmotorns manövreringsmekanism. Här spelas huvudrollen av den så kallade ”frekvensomvandlaren”, den är också en frekvensomvandlare. Med hjälp av sensorer installerade i nätverket reagerar den på alla förändringar och styr flödet: en given spänning med en viss amplitud genereras vid dess utgång, som i sin tur tvingar motorn och därmed pumpens arbetsmekanism att rotera med en viss (långsammare) hastighet. Så när flödeshastigheten ökar till toppen kommer pumpen att fungera med full verkningsgrad, men omedelbart när vattenintaget minskar reagerar den genom att minska arbetsmekanismens rotationshastighet. Och följaktligen minskad energiförbrukning.

Följaktligen kommer samma volym av vätska, som levereras till den önskade kranen med en pump med VREP, att kräva mindre medel än ett liknande schema med en konstant rotationshastighet för utrustningens driftsmekanism kommer att förbrukas. Detta eliminerar ineffektiva kontrollmetoder som strypning eller användning av förbikopplingar..

Användning av VREP för borrhålspumpar

Som nämnts ovan kan frekvensregleringsteknologi också användas i ett typiskt hus på landet. Det är möjligt att implementera det på ett varmvattenförsörjningssystem, uppvärmning eller på en borrhålspump. Låt oss överväga det sista alternativet mer detaljerat, eftersom det är där det mest uttalade och förståelige för en vanlig person är lastens frekvens:

• natt är det minsta, i den aktuella situationen är det ofta lika med noll;
• morgon – max (tvätt, dusch, matlagning frukost, etc.);
• dag – medium (tvätt, matlagning, rengöring);
• kväll – maximalt (dusch, badkar, matlagning osv.);
• natt är ytterligare ett minimum.

Uppdelningen är naturligtvis villkorad, men ägarna till förortsbostäder känner ibland mycket tydligt toppar när, på grund av en minskning i trycket i nätet, vatten från kranen flyter med ett svagt tryck. Vad som inte observeras på andra tider på dagen.

Idag är det möjligt inte bara att köpa en färdig pump med en variabel frekvensomriktare, utan också att eftermontera en redan installerad frekvensomvandlare. Den senare, när den används tillsammans med en sänkbar pump, måste ha följande uppsättning funktioner:

1. Inbyggd PID (ibland PI, men dessa är mindre vanliga på marknaden) styrenhet.
2. Energioptimeringsförmåga för att möjliggöra normal spänningsavledning med låg drivbelastning.
3. Möjlighet att starta om enheten efter fel eller automatiskt fel utan mänsklig inblandning.
4. Motorns överbelastningsskydd.
5. Motorns överhettningsskydd.
6. Kortslutningsskydd.
7. Skydd av pumpen mot torr drift, dvs från att rinna utan vatten när nivån i brunnen faller under sugröret. Den pumpade vätskan är ett kylnings- och smörjmedel för enheten, därför är dess frånvaro i en körande pump till överhettning och snabbt fel.
8. ”Sleep” -läge när konverteraren används tillsammans med en pump som är begränsad till att arbeta med mycket låga hastigheter.
9. Arkiv för olyckor. Det här alternativet är nödvändigt när du specificerar enhetens funktioner under specifika omständigheter med upprepade (periodiska) fel..
10. Scalar (volt-Hertz U / f) eller vektorkontroll för mer exakt justering av frekvensomriktaren, vilket garanterar normal smidig (ryckfri) drift av mekanismen.

När det gäller valet av utrustning kan följande punkter markeras:

1. När du väljer en ”frekvensomvandlare” bör mer uppmärksamhet inte ägnas åt ström, utan till märkström, och en viss marginal bör tillhandahållas. Detta beror på det faktum att den nominella elektriska motorens nominella ström är något högre än för vanliga modeller av motorer.
2. Överbelastningskapaciteten för den installerade ”frekvensen” måste vara tillräckligt stor (över 120%), annars måste denna nackdel kompenseras av motoreffekten, som kommer att ökas något.
3. När sändaren ska placeras i ett ouppvärmt rum måste den ha ett lämpligt driftstemperaturområde och en lämplig skyddsklass..

Förutom huvudutrustningen bör kabeln vara uppmärksam – den måste ha ett stort tvärsnitt för att förhindra spänningsförlust längs längden. Som ett extra skydd kan du installera en motorchoss, den skyddar dessutom mot stora strömläckor och överbelastningsskydd. En linje choke kan också installeras framför omformaren (omvandlaren), vilket i sin tur eliminerar problem vid drift från en distributionstransformator.

Fördelarna med VREP förutom energibesparing

Förutom att spara energi har utrustning av pumpar med en variabel elektrisk enhet andra positiva aspekter..

För det första är utrustningens resurs betydligt, nästan fördubblats, eftersom antalet startar och stopp minskas..

För det andra är det möjligt att avsevärt minska lagringstankens kapacitet eftersom pumpen automatiskt börjar arbeta med större effektivitet när flödeshastigheten ökar. Så att varje maximal förbrukning inte leder till en minskning av trycket i nätverket, kan en pump med avsiktligt högre effekt också tillhandahållas för installationen – strömförbrukningen ökar något.

En annan positiv faktor är smidig start och stopp, vilket negerar sannolikheten för en vattenhammer i nätverket. Som ett resultat kommer inte bara utrustningen utan själva vattenförsörjningen att hålla längre än vanligt..

Tillverkningsföretag och återbetalningsperiod

Det finns olika tillverkare av frekvensomriktare på marknaden. Du kan se en mängd produkter från kända företag i världsklass som ABB och SIMENS och prover av inhemsk produktion. Kostnaden för kända varumärken kommer att vara lämplig, men vad gäller kvaliteten är det fullt möjligt att möta det med ryska företag..

När det gäller återbetalningsperioden kommer det i varje fall att beräknas individuellt. Vanligtvis täcks medel helt och hållet av besparingar under en period av sex månader till två år, men det kan finnas isolerade undantag.

Följande mönster kan särskiljas – ju mer kraft pumpen har, desto dyrare kommer den att kosta, och en frekvensstyrd elektrisk drivenhet till den kommer att bli dyrare än en mindre kraftfull analog. Men en sådan pump förbrukar också mer elektricitet – därför kommer besparingarna när du använder ”frekvensen” att vara mer betydelsefulla och den kommer att betala för sig tidigare.

Ett annat faktum: installationen av en frekvensstyrd elektrisk enhet kommer att rättfärdiga sig tidigare i nätverket, där den ojämna operationen är mer uttalad, och topparna (maximal belastning) förekommer sällan och är kortlivade.

Sammanfattningsvis vill jag notera att det skulle vara bra att tillämpa denna regleringsmetod inte bara hemma. För många företag skulle denna energibesparande åtgärd bidra till att minska produktionen av energiintensitet. Verktyg skulle spendera mindre på att transportera vatten i värme- och vattenförsörjningssystem. Dessutom är VFD-tekniken inte bara för pumpar. Det kan med framgång användas i alla områden där elmotorer används: hissar, lyftanordningar, alla hydrauliska komponenter i mekanismer och andra. Genom att gå över till den rationella användningen av elektricitet, minskar vi belastningen på kraftvärme och kraftvärme, vilket i slutändan har en positiv effekt inte bara på statens materiella tillstånd, utan också på regionens ekologi..