ไดรฟ์ความถี่ตัวแปรสำหรับปั๊มน้ำ

ไดรฟ์ความถี่ตัวแปรสำหรับปั๊มน้ำ

ในโรงงานจำนวนมากในเขตอุตสาหกรรม, ปั๊มเหล่านี้เช่นจมปั๊มน้ำในกระบวนการปั๊มน้ำด่างปั๊ม, โสดปลอกปั๊มขุดเถ้า Slurry Pump ทรายดูดขุดปั๊มทราย Slurry Pump, ลอยเครื่องให้อาหารปั๊มปั๊มถนนลาดยางเหมือง Froth Pump ฯลฯ ประกอบไปด้วยระบบท่อมอเตอร์ท่อและอุปกรณ์อื่น ๆ เนื่องจากความหลากหลายของรูปแบบระบบท่อและความต้องการพิเศษของกระบวนการผลิตมักจะมีเงื่อนไขหรือปัญหาดังต่อไปนี้: (1) การเปลี่ยนแปลงแรงดันท่อทางออกกับความแตกต่างของแรงดันในกระบวนการ; (2) ระยะทางขนส่งทางท่อแตกต่างกันไปตามการเปลี่ยนแปลงระยะทาง (3) ท่อลำเลียงเปลี่ยนแปลงความสูงที่มีความแตกต่างของความสูง; (4) ความผันแปรตามฤดูกาลหรือความแตกต่างของเวลาสูงสุดและต่ำที่สุด (5) ระยะขอบสงวนของพารามิเตอร์ประสิทธิภาพของเครื่องสูบน้ำมีขนาดใหญ่เกินไปทำให้เกิดการเบี่ยงเบนของปั๊มจากจุดออกแบบในการใช้งาน

โซลูชั่นแบบดั้งเดิมรวมถึงการปรับวาล์วปล่อย, การควบคุมความเร็วในการคลัปไฮดรอลิก, การควบคุมความเร็วมอเตอร์เสาตัวแปร, การควบคุมความเร็วชุดมอเตอร์เสา ฯลฯ อย่างไรก็ตามพวกเขาทั้งหมดมีข้อบกพร่องของประสิทธิภาพต่ำช่วงการปรับขนาดเล็กความเร็วช้า และความผิดพลาดมากมาย ปัจจุบันวิธีการปรับความเร็วปั๊มที่มีประสิทธิภาพและเป็นที่นิยมมากที่สุดคือวิธีการควบคุมการแปลงความถี่ การปฏิบัติบอกเราว่าเป็นไปได้ที่ VFD จะสามารถประหยัดพลังงานของระบบได้ 20-30%

1. หลักการพื้นฐานของไดรฟ์ความถี่ตัวแปร (VFD)

ความสัมพันธ์ระหว่างความเร็ว n และความถี่ไฟฟ้าของกำลังไฟฟ้าที่จ่าย f, จำนวนขั้วแม่เหล็กคู่ p, อัตราการลื่นของมอเตอร์อะซิงโครนัสคือ n = 60f (1-s) / p เมื่ออัตราการลื่นไหลไม่เปลี่ยนแปลงมากความเร็วของมอเตอร์อะซิงโครนัสจะแปรผันตามความถี่ f และความเร็วของมอเตอร์สามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างราบรื่นโดยการปรับความถี่อย่างต่อเนื่อง การควบคุมความเร็ว AC ที่อินเวอร์เตอร์ทำได้โดยสร้างความถี่ตัวแปรและแรงดันไฟฟ้าผันแปรแหล่งจ่ายไฟ AC ไปยังมอเตอร์ AC เรียกว่าไดรฟ์ความถี่ตัวแปร

ไดรฟ์ความถี่ตัวแปรเป็นวิธีการทั่วไปของการควบคุมความเร็วมอเตอร์ ac ซึ่งไม่เพียง แต่เหมาะสำหรับมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส แต่ยังเหมาะสำหรับมอเตอร์แบบซิงโครนัส การควบคุมความเร็วความถี่แบบแปรผันนั้นมีข้อดีของการปรับความถี่อย่างต่อเนื่อง, การควบคุมความเร็วแบบ stepless, การควบคุมความเร็วขนาดใหญ่, ลักษณะเชิงกลที่แข็ง, ความเสถียรที่ เหนือกว่า ของความเร็วและประสิทธิภาพสูง

รูปที่ 1 ระบบควบคุมความถี่

2. การประยุกต์ใช้เทคโนโลยี VFD ในปั๊มน้ำ

2.1 หลักการทำงานของปั๊มน้ำ

ตามทฤษฎีกลศาสตร์ของไหลอัตราการไหลของปั๊ม Q, หัว H, เพลากำลัง P, ความเร็วในการหมุน n มีความสัมพันธ์ต่อไปนี้: อัตราการไหล Q เป็นสัดส่วนกับความเร็วการหมุน n, หัว H เพิ่มขึ้นด้วยกำลังสองของความเร็ว n; พลังเพลา P เพิ่มขึ้นตามลูกบาศก์ของความเร็ว n

2.2 ผลของการควบคุมความเร็วของปั๊ม

เมื่อเส้นโค้งของปั๊มตัดกับเส้นโค้งของระบบท่อจุดตัดคือจุดที่สภาพการทำงานดังแสดงในรูปที่ 2 สำหรับจุด A และ B หากปั๊มทำงานด้วยความเร็วคงที่แน่นอนสามารถปรับอัตราการไหลได้เฉพาะโดยวาล์วจ่าย เมื่อการไหลลดลงหัวปั๊มจะเลื่อนขึ้นไปตามโค้งดังแสดงในรูปที่ 2, A และ C ในเวลานี้การปรับวาล์วจะเทียบเท่ากับการเพิ่มการสูญเสียความต้านทานของท่อเพื่อให้ได้ผลของการลดการไหลและ แรงดันทางออกของปลายท่อ ด้วยวิธีนี้การลดกำลังเพลาของมอเตอร์จึงมี จำกัด

ด้วยการเปลี่ยนความเร็วของปั๊มน้ำนั่นคือความเร็วปั๊มจะถูกปรับจาก n1 เป็น n2 จุดการทำงานของเครื่องสูบน้ำจะเลื่อนจากจุด A ในรูปที่ 2 ตามรูปโค้งระบบท่อไปยังจุด B ได้ข้อสรุปว่าอัตราการไหลและหัวจะลดลงตามลำดับ ดังที่แสดงในตารางที่ 1 หากความถี่ลดลง 5Hz ความเร็วจะลดลง 10% การไหลจะลดลง 10% หัวจะลดลง 19% และพลังงานมอเตอร์จะลดลง 27% . เมื่อความถี่ลดลง 10Hz ความเร็วจะลดลง 10% และการไหลจะลดลง 20% หัวลง 36% และพลังมอเตอร์ลดลง 49% ผลของการควบคุมการแปลงความถี่และการประหยัดพลังงานมีความสำคัญมาก

ตารางที่ 1. ตารางการ เปลี่ยนแปลงพลังงานการปรับความถี่

2.3 ข้อสังเกตสำหรับ VFD ของปั๊มน้ำ

2.3.1 การควบคุมความเร็วของปั๊มควรปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงในสภาพการทำงานและทำให้เครื่องสูบน้ำทำงานในโซนประสิทธิภาพสูงเสมอเพราะจุดใด ๆ บนกราฟโค้งของปั๊มสามารถเปลี่ยนเป็นสภาพการทำงานอื่นได้ตามทฤษฎีความคล้ายคลึงกันหลังจากการควบคุมความเร็ว การเลือกจุดทำงานในจุดปฏิบัติงานของโซนประสิทธิภาพสูงของเส้นโค้งของปั๊มหรือจุดทำงานที่ได้จากการแปลงความคล้ายคลึงกันของโซนประสิทธิภาพสูงช่วยให้ปั๊มทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและบรรลุวัตถุประสงค์ในการประหยัดพลังงาน

2.3.2 การปรับความเร็วของปั๊มไม่เหมาะสำหรับทุกระบบ ในแอปพลิเคชันที่มีหัวแบบคงที่สูงการชะลอปั๊มอาจทำให้เกิดการสั่นสะเทือนและสร้างปัญหาด้านประสิทธิภาพ สำหรับระบบที่หัวคงเป็นส่วนใหญ่ของหัวทั้งหมดควรใช้ความระมัดระวังในการตัดสินใจว่าจะใช้ VFD

3 การรวมกันของ VFD และ PMSM เป็นเทรนด์แอปพลิเคชั่นประหยัดพลังงานแบบใหม่

วันนี้วิศวกรออกแบบและเจ้าของอุปกรณ์เริ่มติดตั้งโซลูชันมอเตอร์แม่เหล็กถาวรมากขึ้นสำหรับการใช้งานเครื่องสูบน้ำเพราะมีขนาดเล็กลงและมีประสิทธิภาพมากขึ้น เราได้ออกแบบโปรแกรมควบคุม VFD ใหม่ที่ใช้เทคโนโลยีการจับคู่โหลดเพื่อให้มอเตอร์ทำงานเมื่อจำเป็นเท่านั้นประหยัดพลังงานและลดการสึกหรอของอุปกรณ์ การรวมกันของ VFD และ PMSM เป็นเทรนด์แอปพลิเคชั่นประหยัดพลังงานแบบใหม่

4. คุณสมบัติของผลิตภัณฑ์

4.1 การประหยัดพลังงาน

ระบบ VFD ควบคุมมอเตอร์และปรับภาระมอเตอร์โดยอัตโนมัติเพื่อให้มอเตอร์ทำงานในสถานะประหยัดเพื่อให้ได้ผลของการประหยัดพลังงาน

4.2 ลดต้นทุนการดำเนินงาน

ระบบสามารถลดค่าใช้จ่ายพลังงานของมอเตอร์ลดผลกระทบต่ออุปกรณ์หลังจากเริ่มการแปลงความถี่และลดความสามารถในการบำรุงรักษาและการซ่อมแซมดังนั้นค่าใช้จ่ายในการดำเนินการจะลดลงอย่างมาก

4.3 ปรับปรุงความแม่นยำในการควบคุมแรงดัน

ระบบควบคุมความถี่ตัวแปรมีความสามารถในการควบคุมแรงดันที่แม่นยำซึ่งช่วยปรับปรุงคุณภาพของสภาพการทำงานของระบบ

4.4 ยืดอายุการใช้งานของมอเตอร์

จากมอเตอร์สตาร์ท 0Hz เวลาเร่งความเร็วเริ่มต้นของอินเวอร์เตอร์สามารถปรับได้เพื่อลดผลกระทบต่อส่วนประกอบไฟฟ้าและเครื่องกลของมอเตอร์เมื่อสตาร์ทเพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบ นอกจากนี้ตัวแปลงความถี่สามารถลดค่าสูงสุดของการเริ่มต้นกระแสให้เหลือน้อยที่สุดได้อย่างมีประสิทธิภาพและสามารถลดผลกระทบต่อกริดและอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่น ๆ

4.5 ยืดอายุปั๊ม

สำหรับปั๊มสารละลายที่ส่งของเหลวที่มีอนุภาคอายุการใช้งานของส่วนที่เปียกของปั๊มจะแปรผกผันกับลูกบาศก์ของความเร็วปั๊ม หากความเร็วลดลง 10% อายุการใช้งานจะเพิ่มขึ้น 30%

4.6 ลดเสียงรบกวนของมอเตอร์

ตามสภาพการทำงานของมอเตอร์ความเร็วในการทำงานของมอเตอร์จะชะลอตัวลงอย่างเห็นได้ชัดหลังจากติดตั้งการปรับความเร็วในการแปลงความถี่ดังนั้นเสียงของมอเตอร์ที่ทำงานจะลดลงอย่างมีประสิทธิภาพ