Энергосберегающий и регулируемый привод
Многие промышленные сектора обнаружили преимущества использования управления с переменной скоростью (VSD) в самых разных приложениях. Предприятия коммерческого и государственного секторов также могут использовать преимущества VSD, в основном в приложениях с насосами и вентиляторами, таких как системы вентиляции и кондиционирования воздуха, воздух для горения для котельных установок, чиллеров и водонасосных систем.
Три приложения, в которых двигатель с переменной скоростью действительно качается! (фото: achrnews.com)
Теперь
,
давайте поговорим о трех приложениях, где приводы с переменной скоростью действительно качаются в энергосбережении:
- Поклонники
- Насосы и
- Воздушные компрессоры
1. Поклонники
Хотя демпферы часто используются для регулирования мощности вентиляторов, снижение скорости вентилятора является гораздо более энергоэффективным способом достижения такого же эффекта. Это иллюстрируется графиком ниже (рис. 1).
Примечание. Из-за потерь, присущих VSD, есть точка, в которой они будут менее эффективными, чем демпферы. Это примерно 92% -95% и не показано на этом простом графике.
Рисунок 1 - Сравнение уменьшения скорости вращения вентиляторов с помощью демпферов и преобразователей частоты
При управлении демпфером входная мощность уменьшается по мере уменьшения расхода. Однако при управлении приводом с переменной скоростью характеристика переменного крутящего момента вентилятора означает, что соотношение между потоком и скоростью вентилятора таково, что входная мощность уменьшается в соответствии с законом куба с уменьшением скорости.
Это видно на графике, где энергия, потребляемая с помощью VSD, значительно меньше, чем энергия двигателей с регулируемым давлением. Он также показывает одно из ограничений VSD, поскольку он обычно не сможет полностью сократить поток до нуля, но будет только замедляться до 20-30% (в зависимости от спецификации VSD и двигатель).
Этот тип применения вентилятора может использоваться в промышленном охлаждении, системах промышленной вентиляции и системах управления горюче-воздушным воздухом для котлов.
Благодаря более эффективному использованию мощности использование VSD в приложениях вентиляторов также может привести к снижению шума в системах отопления и вентиляции воздуховодов из-за устранения заслонок.
Внесение изменений расхода в демпферную систему может привести к появлению нежелательных вихрей в потоке воздуха, которые создают шум и вибрацию в дополнение к механическим шумам, возникающим в результате изменения положения заслонки. В VSD-системе изменение параметров расхода обычно приводит лишь к небольшим изменениям уровней шума, которые обычно не поддаются обнаружению. На рисунках 2 и 3, на обороте, это демонстрируется.
ФАКТ! Уменьшение скорости вращения вентилятора не только снижает потребление энергии, но также может снизить шум и вибрацию!
Изменения расхода с использованием демпферов по сравнению с использованием VSD
Типичный вентилятор и двигатель с потоком, управляемым демпфером
На рисунке 2 поток контролируется демпфером, который сообщается датчиком (в некоторых случаях это может быть расходомер). Двигатель продолжает работать с постоянной скоростью независимо от требуемого расхода. Кроме того, некоторые виды демпферов, например дроссельные заслонки, могут вызывать неблагоприятные вихри в потоке.
Рисунок 2 - Типичный вентилятор и двигатель с двигателем, управляемым демпфером
Типичный вентилятор и двигатель с потоком, управляемым приводом с переменной скоростью
На рисунке 3 датчик давления подключается непосредственно к приводу с переменной скоростью, что замедляет двигатель, когда это необходимо. Кроме того, улучшая автоматическое управление скоростью двигателя, улучшаются также неблагоприятные условия потока.
Рисунок 3 - Типичный вентилятор и двигатель с управлением, управляемым приводом с переменной скоростью
Вернуться к VSD-приложениям ↑
2. Насосы
Подобным образом использование управления заслонкой в приложениях вентилятора, использование дроссельной заслонки для насосных применений приводит к низкой эффективности, так как насос не запускается в точке его проектирования. Это особенно справедливо для применений с крутой характеристикой потока / головки, где имеется высокая статическая головка, например, в системах подогрева пола, геотермальных насосах и небольших насосах.
Более подробная информация об этом будет доступна у поставщиков оборудования.
Использование привода с переменной скоростью для управления насосом, а не с помощью простого управления дроссельной заслонкой, может привести к значительной мощности и, следовательно, экономии затрат!
Это показано на графике справа, где пунктирная линия указывает входную мощность на устройство с фиксированной скоростью, а сплошная линия указывает мощность, потребляемую преобразователем частоты. Заштрихованная область представляет собой энергию, сберегаемую с помощью VSD для данного потока.
Рисунок 4 - Энергосбережение, используемое VSD в насосе
Примечание. Чтобы быть точным, существует точка кроссовера, где VSD может использовать больше энергии, чем входная мощность с фиксированной скоростью. Это связано с потерями, присущими VSD, которые не сбалансированы сбережениями при неправильном использовании.
Важно отметить, что в системах с высокой статической головкой (например, насосы питательной воды котла), когда насос должен преодолеть присущее сопротивление системы до начала любого потока, преимущества использования преобразователей частоты будут несколько уменьшены.
Это связано с тем, что дополнительное сопротивление влияет на соотношение между скоростью насоса и потоком. Примените это к любым расчетам и при необходимости обратитесь к поставщику оборудования за дополнительной информацией. Типичные примеры применений насосов для VSD включают перемещение горячей воды в системах HVAC, насосы питательной воды котла и насосы для потока продукта, такие как химикаты или чернила.
Вернуться к VSD-приложениям ↑
3. Воздушные компрессоры
Потенциал экономии энергии от использования VSD для воздушных компрессоров будет зависеть от замены системы управления. Следующая диаграмма (рисунок 5) иллюстрирует экономию энергии, создаваемую при установке VSD, по сравнению с другими методами управления потоком.
Рисунок 5 - Экономия энергии за счет VSD на типичном воздушном компрессоре
Большинство воздушных компрессоров представляют собой постоянную нагрузку на крутящий момент и, следовательно, имеют меньше возможностей для экономии энергии, чем вентиляторы и насосы, которые представляют собой нагрузки с переменным крутящим моментом. Поэтому менее вероятно, что будет экономично модифицировать VSD на компрессор, если он не будет очень легко загружен в течение длительных периодов времени.
Воздушные компрессоры, как правило, используются для промышленных, а не для коммерческих применений!
ВАЖНЫЙ! Вы можете проверить, легко ли загружен компрессор, прислушиваясь к количеству времени, в течение которого компрессор находится на нагрузке, по сравнению с количеством времени, которое он отключает в разное время в течение дня.
Вы сможете услышать изменение высоты тона, когда компрессор работает на холостом ходу при отключенной нагрузке!
Если ваш компрессор отключен от нагрузки больше, чем нагрузка, может быть целесообразно проконсультироваться с производителем компрессора или поставщиком VSD для оценки его пригодности для модернизации VSD или приобретения нового компрессора VSD соответствующего размера.
Вернуться к VSD-приложениям ↑
Ссылка // Приводы с переменной скоростью Представляем возможности энергосбережения для бизнеса Carbon Trust