Furnizorii de dispozitive de feedback energetic cu convertoare de frecvență vă reamintesc că, în producția modernă de automatizare industrială, domeniul de aplicare al pompelor, ventilatoarelor și altor echipamente devine din ce în ce mai extins. Consumul lor de energie electrică, pierderile de reglare ale deflectoarelor, supapelor și altor echipamente, precum și costurile zilnice de întreținere și reparații, reprezintă aproape 20% din cost. Aceasta reprezintă o cheltuială de producție considerabilă. Odată cu dezvoltarea economiei, aprofundarea reformelor și intensificarea concurenței pe piață, conservarea energiei și reducerea consumului au devenit treptat un mijloc important de îmbunătățire a calității produselor și de reducere a costurilor de producție.
1. Teoria de bază a tehnologiei de economisire a energiei cu frecvență variabilă
Principiul de bază al tehnologiei de conversie a frecvenței este acela că, pentru o perioadă lungă de timp, frecvența curentului alternativ utilizat de echipamentele electrice este menținută într-o stare fixă. Aplicarea tehnologiei de conversie a frecvenței este de a transforma frecvența într-o resursă care poate fi ajustată și utilizată liber. În zilele noastre, cea mai activă și în rapidă dezvoltare tehnologie de frecvență variabilă este tehnologia de reglare a vitezei cu frecvență variabilă.
Tehnologia de conversie a frecvenței include tehnologia computerelor, tehnologia electronicii de putere și tehnologia de transmisie prin clic. Este o tehnologie cuprinzătoare care combină echipamente mecanice cu electricitatea puternică și slabă. Se referă la conversia semnalului curentului de frecvență industrială în alte frecvențe, ceea ce se realizează în principal prin componente semiconductoare. Apoi, curentul alternativ este convertit în curent continuu, iar invertorul reglează curentul și tensiunea, realizând în același timp o reglare continuă a vitezei echipamentului electromecanic. În concluzie, tehnologia de conversie a frecvenței are ca scop controlul vitezei unui motor prin modificarea frecvenței curentului, controlând astfel eficient echipamentul motorului. Toate acestea se realizează pe baza creșterii de la an la an a frecvenței curentului și a vitezei motorului. Caracteristica tehnologiei de conversie a frecvenței este că poate asigura funcționarea lină a motorului, controlează automat accelerația și decelerarea și reduce consumul de energie, îmbunătățind în același timp eficiența muncii.
În utilizarea zilnică a convertoarelor de frecvență, se utilizează în principal controlul direct al cuplului și controlul vectorial. În dezvoltarea viitoare a convertoarelor de frecvență, se vor utiliza rețele neuronale artificiale și metode de control cu autooptimizare fuzzy. Mai mult, pe măsură ce convertoarele de frecvență continuă să se dezvolte, complexitatea lor va deveni din ce în ce mai mare. Pe lângă îndeplinirea funcțiilor de bază de reglare a vitezei, acestea au și funcții de comunicare, programabile și de identificare a parametrilor setate intern.
2. Principiul de economisire a energiei al convertorului de frecvență
2.1 Metode de economisire a energiei cu frecvență variabilă
Conform mecanicii fluidelor, puterea = presiunea * debitul. Debitul și viteza la puterea unu sunt proporționale, presiunea este proporțională cu pătratul vitezei, iar puterea este proporțională cu cubul vitezei. Dacă eficiența pompei de apă este fixă, atunci când debitul scade, viteza va scădea proporțional, iar puterea de ieșire va scădea, de asemenea, într-o relație cubică. Prin urmare, viteza pompei de apă este aproximativ proporțională cu consumul de energie al motorului. De exemplu, atunci când un motor de pompă de apă de 55 kW este rotit la 80% din viteza sa inițială, consumul său de energie este de 28 kW/h, cu o rată de economisire a energiei de 48%. Dar dacă viteza este ajustată la 50% din cea inițială, consumul de energie devine de 6 kilowați pe oră, iar rata de economisire a energiei ajunge la 87%.
2.2 Adoptarea compensării factorului de putere pentru conservarea energiei
Puterea reactivă nu numai că provoacă încălzirea echipamentelor și crește uzura cablurilor, dar, cel mai important, scăderea factorului de putere duce la o scădere a puterii active a rețelei electrice. Drept urmare, o cantitate mare de energie reactivă este consumată în liniile electrice, ceea ce duce la o scădere a eficienței echipamentelor și la risipe semnificative. După utilizarea unui dispozitiv de reglare a vitezei cu frecvență variabilă, pierderea de putere reactivă este redusă și mai mult datorită condensatorului de filtrare din interiorul convertorului de frecvență, ceea ce crește puterea activă a rețelei electrice.
2.3 Utilizarea metodei de pornire ușoară pentru conservarea energiei
Datorită faptului că motorul este pornit prin pornire Y/D sau directă, curentul de pornire este de patru până la șapte ori mai mare decât curentul nominal, ceea ce poate avea un impact serios asupra rețelei electrice și a echipamentelor electromecanice. Mai mult, acest lucru necesită o capacitate foarte mare a rețelei electrice, generând un curent relativ mare în timpul pornirii și provocând daune semnificative valvelor și deflectoarelor în timpul vibrațiilor, ceea ce este, de asemenea, foarte dăunător duratei de viață a conductelor și echipamentelor. Utilizarea convertoarelor de frecvență utilizează funcția de pornire ușoară a convertorului de frecvență pentru a porni curentul de la zero, iar valoarea maximă nu va depăși curentul nominal. Prin urmare, impactul asupra rețelei electrice și cerințele privind capacitatea de alimentare cu energie sunt reduse considerabil, iar durata de viață a valvelor și echipamentelor este extinsă considerabil.
3. Exemple de aplicații ale tehnologiei de economisire a energiei cu frecvență variabilă
Am folosit ca exemplu instalarea unui regulator de viteză cu frecvență variabilă pe o pompă de circulație a apei de 160 kW pentru modernizarea echipamentului de economisire a energiei cu frecvență variabilă. Am testat consumul de energie electrică înainte și după modernizare și am obținut rezultate foarte satisfăcătoare.
3.1 Mod de control înainte de transformarea conversiei de frecvență
În funcționarea unei pompe de circulație a apei, atunci când debitul se modifică din cauza cerințelor procesului, este necesar să se ajusteze deschiderea orificiului de ieșire și intrare a pompei pentru a modifica debitul real al pompei. Această metodă de reglare se numește reglare prin strangulare. În acest exemplu, deschiderea supapei de ieșire și intrare este de aproximativ 60%. Din perspectiva utilizării energiei, aceasta este o metodă de reglare foarte neeconomică.
3.2 Mod de control după transformarea conversiei de frecvență
În funcționarea unei pompe de circulație a apei, atunci când debitul se modifică din cauza cerințelor procesului, atât supapa de admisie, cât și cea de evacuare se deschid complet. Prin reglarea vitezei motorului, se poate găsi un punct de funcționare nou și adecvat pentru a obține debitul corespunzător. În funcție de situația reală și de nevoile de la fața locului, se poate implementa controlul manual sau automat. În acest exemplu, deoarece nu este nevoie să se ajusteze frecvent debitul, frecvența reală de funcționare a motorului este determinată la 40 Hz, pe baza situației reale și a nevoilor de la fața locului, iar controlul manual este adoptat în principal pentru a economisi energie.
4. Modificări ale funcționării după utilizarea unui sistem de reglare a vitezei cu frecvență variabilă
Pornirea completă lină a fost realizată. Când motorul pornește, viteza rotorului crește treptat odată cu frecvența sursei de alimentare, rezultând o creștere lină a vitezei. Timpul de pornire al întregului sistem este setat la aproximativ 20 de secunde, ceea ce nu va avea niciun impact asupra sistemului și este mai lin decât metoda originală de pornire.
Curentul utilizat în rețeaua electrică a fost, de asemenea, redus semnificativ, ceea ce face ca utilizarea echipamentelor electrice să fie mai sigură. În același timp, pe măsură ce frecvența scade, scade și viteza motorului, reducând uzura mecanică și diminuând considerabil probabilitatea de defecțiune și costurile de întreținere. Transformatorul care furnizează energie electrică pompei de apă a economisit cea mai mare parte a capacității de alimentare cu energie. Prin simpla reducere a sarcinii active, capacitatea economisită este de aproximativ 50 de kilowați, îmbunătățind eficiența de utilizare a echipamentului. Factorul de putere al motorului este, de asemenea, îmbunătățit în mod corespunzător, făcând funcționarea motorului mai economică.
Utilizarea tehnologiei de conversie a frecvenței a îmbunătățit calitatea produselor, a redus consumul de energie, a economisit energie și a sporit și mai mult beneficiile economice ale întreprinderilor. Aplicarea tehnologiei de reglare a vitezei prin conversie a frecvenței necesită transformarea acestor echipamente pentru a realiza conservarea energiei.