Treść artykułu
- Zasady kontroli przepływu cieczy bez VFEP
- Zasada sterowania przepływem płynu za pomocą VREP
- Zastosowanie VREP do pomp wiertniczych
- Zalety VREP oprócz oszczędności energii
- Firmy produkcyjne i okres zwrotu
W artykule omówimy, jak zmniejszyć pobór mocy już zainstalowanej lub planowanej do instalacji pompy wiertniczej, wyjaśnimy, czym jest napęd elektryczny sterowany częstotliwością, wymienimy jego główne cechy, zalety i zastosowania.
Im więcej korzyści pojawia się w naszym domu, tym większy ciężar spada na barki systemu energetycznego. W rezultacie rosną płatności za energię elektryczną, a wielu właścicieli próbuje w jakikolwiek sposób obniżyć tę pozycję kosztową, korzystając z różnych energooszczędnych technologii. Sprzęt AGD o klasie energetycznej co najmniej „A”, ekonomiczne urządzenia oświetleniowe i wiele więcej można zobaczyć w prawie każdym domu. Jednak w przypadku mieszkań podmiejskich z autonomicznym zaopatrzeniem w wodę, oprócz powyższych metod, można zaproponować jeszcze jedną, bardziej opłacalną metodę oszczędzania energii.
Duża część energii elektrycznej jest wykorzystywana do przemieszczania wody i gazów w urządzeniach takich jak pompy, wentylatory, sprężarki. Taki sprzęt służy do obsługi systemu zaopatrzenia w ciepło, dostarczania wody pitnej (i nie tylko scentralizowanej, ale także indywidualnej), funkcjonowania kanalizacji, przemysłowego przepływu cieczy i gazów. W większości przypadków marnuje się tutaj energię. Wynika to z faktu, że zużycie w tych systemach jest nierównomierne. Ma szczyty przy maksymalnym obciążeniu, które zajmują bardzo małą część czasu pracy i rzadko przekraczają kilka godzin dziennie. To właśnie dla tych szczytów projektuje się sprzęt, taki jak pompa lub dmuchawa. Zasadniczo nie jest wymagane dostarczanie 100% cieczy lub gazu, ale w zakresie 30-40% maksymalnego możliwego obciążenia. Łatwo to dostrzec na przykładzie szczytów poboru wody w centralnych wodociągach: maksima poranne i wieczorne przeciwstawiają się minimum nocnemu. Jednak pompa cały czas pracuje z pełną wydajnością i zużywa 100% energii..
Do tej pory istnieje już rozwiązanie tego problemu – napęd elektryczny sterowany częstotliwością (VREP), zostanie to omówione poniżej.
Zasady kontroli przepływu cieczy bez VFEP
Aby ocenić korzyści płynące z wprowadzenia regulacji częstotliwości, należy przypomnieć powszechnie stosowane metody tradycyjnego ograniczania dostaw cieczy lub gazu. Dla uproszczenia zostaną podane przykłady dotyczące zwykłego systemu zaopatrzenia w wodę ze standardową pompą, z pominięciem ruchu powietrza, oleju, gazów i wszelkiego rodzaju płynów przemysłowych. Nawiasem mówiąc, zasady będą bardzo podobne.
Jednym z pierwszych do rozważenia jest regulacja z obejściem. Jest to linia obejściowa, która jest odgałęzieniem od głównego rurociągu, która zwraca część płynu już pompowanego przez pompę z powrotem do zasilania tej samej pompy. Pomimo możliwości dość dokładnego dostosowania systemu do określonych parametrów przepływu wody, jego sprawność jest niewiarygodnie niska.
Następnym na tej liście jest regulacja za pomocą zaworów i innych urządzeń zainstalowanych za pompą i ograniczających efektywny odcinek rurociągu. Ta opcja może być również uznana za marnowanie znacznej części prądu na próżno, ponieważ wytworzona duża głowa jest odcinana przez te urządzenia do wymaganego poziomu.
Inną opcją sterowania jest okresowa praca pomp. Polega na włączeniu urządzenia tylko w celu napełnienia zbiorników wodą, po czym następuje automatyczne zatrzymanie. Spośród opisanych powyżej ma być może najlepszą wydajność, ale nie jest pozbawiony wad:
- ciągłe uruchamianie / zatrzymywanie zmniejsza żywotność sprzętu
- istnieje ryzyko uderzenia wodnego podczas następnego uruchomienia, co może spowodować uszkodzenie rurociągu;
- nierówne ciśnienie w sieci.
Bardziej niezawodną opcją jest jednoczesna praca grupy pomp. Ta metoda obejmuje włączenie jednostki zapasowej ze wzrostem poboru wody. Jednak ma też wiele wad. Np. Przy zastosowaniu pomp o różnych mocach i parametrach praca całego układu będzie niestabilna. Koszt takiej metody regulacji jest dość wysoki, ponieważ wiąże się z zakupem nie jednego, ale kilku urządzeń naraz..
Zasada sterowania przepływem płynu za pomocą VREP
Sterowanie przepływem płynu za pomocą przemiennika częstotliwości ma na celu zmniejszenie procentu marnowanej energii we wszystkich obszarach, w których używane są silniki elektryczne, a także w przypadku zmiennego obciążenia.
Skład takiego sprzętu obejmuje nie tylko mechanizm roboczy pompy i silnik elektryczny. Tutaj główną rolę odgrywa tzw. „Przetwornica częstotliwości”, jest to również przetwornica częstotliwości. Za pomocą czujników zainstalowanych w sieci reaguje na wszelkie zmiany i steruje przepływem: na jego wyjściu generowane jest napięcie o określonej amplitudzie, co z kolei powoduje, że silnik i odpowiednio mechanizm roboczy pompy obracają się z pewną (wolniejszą) prędkością. Zatem gdy natężenie przepływu wzrośnie do wartości szczytowej, pompa będzie pracować z pełną wydajnością, ale natychmiast, gdy pobór wody zmniejszy się, zareaguje zmniejszeniem prędkości obrotowej mechanizmu roboczego. I odpowiednio zmniejszone zużycie energii.
W konsekwencji ta sama objętość cieczy dostarczona do żądanego kranu przez pompę z VREP będzie wymagała mniej środków niż podobny schemat ze stałą prędkością obrotową mechanizmu roboczego urządzenia. Eliminuje to potrzebę nieefektywnych metod sterowania, takich jak dławienie lub stosowanie obejść..
Zastosowanie VREP do pomp wiertniczych
Jak wspomniano powyżej, technologię regulacji częstotliwości można również zastosować w zwykłym wiejskim domu. Możliwe jest zaimplementowanie go w systemie zaopatrzenia w ciepłą wodę, ogrzewania lub na pompie wiertniczej. Rozważmy bardziej szczegółowo ostatnią opcję, ponieważ tam najbardziej wyraźną i zrozumiałą dla zwykłej osoby jest częstotliwość obciążenia:
- noc jest minimum, w rozważanej sytuacji często wynosi zero;
- rano – maksimum (mycie, prysznic, gotowanie śniadania itp.);
- dzień – średni (mycie, gotowanie, sprzątanie);
- wieczór – maksimum (prysznic, kąpiel, gotowanie itd.);
- noc to kolejne minimum.
Podział jest oczywiście warunkowy, jednak właściciele zabudowy podmiejskiej czasami bardzo wyraźnie odczuwają szczyty, gdy na skutek spadku ciśnienia w sieci woda z kranu płynie słabym ciśnieniem. Czego nie obserwuje się o innych porach dnia.
Dziś można nie tylko kupić gotową pompę ze zmiennym napędem, ale także zmodernizować już zainstalowaną przetwornicę częstotliwości. Ta ostatnia, gdy jest używana w połączeniu z pompą głębinową, musi mieć następujący zestaw funkcji:
- Wbudowany regulator PID (czasami PI, ale są one mniej powszechne na rynku).
- Możliwość optymalizacji energii umożliwiająca obniżenie normalnego napięcia przy niskim obciążeniu przemiennika.
- Możliwość ponownego uruchomienia napędu po każdej awarii lub błędzie automatyki bez interwencji człowieka.
- Ochrona silnika przed przeciążeniem.
- Ochrona silnika przed przegrzaniem.
- Zabezpieczenie przed zwarciem.
- Ochrona pompy przed suchobiegiem, tj. Przed pracą bez wody, gdy poziom w studni spadnie poniżej rury ssącej. Tłoczona ciecz jest chłodziwem i smarem dla urządzenia, dlatego jej brak w pracującej pompie prowadzi do przegrzania i szybkiej awarii.
- Tryb „uśpienia”, gdy konwerter jest używany w połączeniu z pompą, której praca jest ograniczona do bardzo niskich prędkości.
- Archiwum wypadków. Opcja ta jest niezbędna przy doprecyzowaniu cech pracy urządzenia w określonych okolicznościach przy powtarzających się (okresowych) awariach.
- Sterowanie skalarne (wolt-herc U / f) lub wektorowe dla dokładniejszej regulacji napędu, zapewniające normalną płynną (wolną od szarpnięć) pracę mechanizmu.
Jeśli chodzi o wybór sprzętu, można wyróżnić następujące punkty:
- Przy wyborze „chastotnika” należy zwrócić większą uwagę nie na moc, ale na prąd znamionowy i zapewnić pewien margines. Wynika to z faktu, że prąd znamionowy zanurzalnych silników elektrycznych jest nieco wyższy niż w przypadku standardowych modeli silników.
- Zdolność przeciążeniowa zainstalowanej „częstotliwości” musi być dostatecznie duża (ponad 120%), w przeciwnym razie wada ta musi zostać skompensowana mocą silnika, która zostanie nieznacznie zwiększona.
- W przypadku, gdy przetwornik ma być umieszczony w nieogrzewanym pomieszczeniu, musi mieć odpowiedni zakres temperatur pracy i odpowiednią klasę ochrony..
Oprócz głównego wyposażenia należy zwrócić uwagę na kabel – musi on mieć duży przekrój, aby zapobiec utracie napięcia na całej długości. Jako dodatkowe zabezpieczenie można zamontować dławik silnikowy, dodatkowo zabezpiecza przed dużymi upływami prądu oraz zabezpiecza przed przeciążeniem. Przed falownikiem (przetwornikiem) można również zainstalować dławik sieciowy, co z kolei eliminuje problemy podczas pracy z transformatora rozdzielczego.
Zalety VREP oprócz oszczędności energii
Oprócz oszczędzania energii wyposażenie pomp w zmienny napęd elektryczny ma inne pozytywne aspekty..
Po pierwsze, zasoby sprzętu są znacznie, prawie podwojone, ponieważ zmniejsza się liczba startów i postojów.
Po drugie, możliwe jest znaczne zmniejszenie pojemności zasobnika, ponieważ wraz ze wzrostem natężenia przepływu pompa automatycznie zaczyna pracować z większą wydajnością. Aby jakikolwiek maksymalny pobór nie prowadził do spadku ciśnienia w sieci, do instalacji można również zapewnić pompę o celowo większej mocy – pobór mocy nieznacznie wzrośnie.
Kolejnym pozytywnym czynnikiem są płynne starty i zatrzymania, które negują prawdopodobieństwo uderzenia hydraulicznego w sieci. W rezultacie nie tylko sprzęt, ale samo zaopatrzenie w wodę będzie trwać dłużej niż zwykle..
Firmy produkcyjne i okres zwrotu
Na rynku jest wielu producentów napędów o zmiennej częstotliwości. Możesz zobaczyć różnorodne produkty renomowanych światowych firm, takich jak ABB i SIMENS, a także próbki krajowej produkcji. Koszt wybitnych marek będzie odpowiedni, ale jeśli chodzi o jakość, całkiem możliwe jest spotkanie z rosyjskimi firmami..
Jeśli chodzi o okres zwrotu, w każdym przypadku będzie on obliczany indywidualnie. Zwykle fundusze są w pełni pokrywane z oszczędności przez okres od sześciu miesięcy do dwóch lat, ale mogą istnieć pojedyncze wyjątki.
Można wyróżnić następujący wzór – im więcej mocy ma pompa, tym droższa będzie odpowiednio, a sterowany częstotliwością napęd elektryczny będzie droższy niż słabszy analog. Ale taka pompa też zużywa więcej prądu – dlatego oszczędności przy korzystaniu z „częstotliwości” będą większe i zwróci się wcześniej.
Kolejny fakt: instalacja napędu elektrycznego sterowanego częstotliwością usprawiedliwi się wcześniej w sieci, w której nierówna praca jest bardziej wyraźna, a szczyty (maksymalne obciążenie) występują rzadko i są krótkotrwałe.
Podsumowując, chciałbym zaznaczyć, że dobrze byłoby zastosować ten sposób regulacji nie tylko w domu. Dla wielu przedsiębiorstw ten środek oszczędzania energii pomógłby zmniejszyć energochłonność produkcji. Media wydałyby mniej na transport wody w systemach grzewczych i wodociągowych. Ponadto technologia VFD ma zastosowanie nie tylko do pomp. Z powodzeniem może być stosowany we wszystkich obszarach, w których stosowane są silniki elektryczne: windy, wciągniki, wszelkie elementy hydrauliczne mechanizmów i inne. Przechodząc na racjonalne zużycie energii elektrycznej zmniejszamy obciążenie elektrociepłowni i elektrowni jądrowej, co ostatecznie wpływa pozytywnie nie tylko na stan materialny państwa, ale także na ekologię regionu..
Bądź pierwszy, który skomentuje ten wpis