Потрясенный

Ниже приведен отрывок из моей недавней статьи «Унесенные ветром» для дайджеста «Вода и отходы». Полную версию можно прочитать онлайн или в октябрьском номере журнала.

Современные приводы с регулируемой скоростью (VSD) используются с объемным оборудованием уже более 20 лет. Технология VSD возникла в 1960-х годах для небольших двигателей постоянного тока и была усовершенствована для использования в больших асинхронных двигателях. Технология широтно-импульсной модуляции (ШИМ) с использованием биполярных транзисторов с изолированным затвором привела к меньшим, более экономичным вариантам и более широкому использованию. Вскоре последовали конструкции двигателей с инверторным режимом (режим VSD), наряду с широким использованием технологии VSD для приложений с переменной нагрузкой. Воздуходувки прямого вытеснения (PD) часто используются в этих приложениях с переменной нагрузкой, а технология VSD может обеспечить дополнительную экономию энергии.

Лопастные воздуходувки PD использовались с момента их изобретения в 1856 году братьями Рутс. Как и в любой машине PD, подаваемый объемный расход примерно пропорционален рабочей скорости воздуходувки. Большинство роторных воздуходувок имеют ременный привод, а рабочая скорость воздуходувки определяется соотношением размеров между шкивом двигателя и шкивом элемента воздуходувки. В результате воздуходувки были подобраны в соответствии с потребностями применения с правильным передаточным числом шкивов в агрегатах с ременным приводом на протяжении многих десятилетий.

Единственным способом отрегулировать выходной поток работающей машины было использование предохранительного клапана для сброса части потока нагнетаемого воздуха или запуска / остановки машин на той же напорной трубе. Эти методы обеспечивают переменный выходной поток для приложений, которые в этом нуждаются, включая аэрацию очистки сточных вод, аэробную ферментацию, а также охлаждение воздуха и воздух для горения. Однако это обеспечило ограниченную экономию энергии.

Эффективность VSD

В 1990-х годах новая технология частотно-регулируемого привода и конструкция инвертора для трехфазных асинхронных двигателей сделали экономичным производство комплектов с регулируемой скоростью. Вместо использования продувочного клапана или пуска/останова преобразователь частоты напрямую изменял выходную частоту воздуходувки. Изменение рабочей скорости регулирует кривую зависимости давления от расхода, при этом более низкие рабочие скорости замещают меньший объемный расход.

Это важно, поскольку замедление вентилятора может быть более эффективным, чем выдувание воздуха. Вентилятор, работающий с номинальной скоростью на частотно-регулируемом приводе, по сравнению с вентилятором с фиксированной скоростью будет иметь такой же выходной поток и потребует более высокого количества потребляемой мощности из-за электрических потерь. В современном оборудовании с ЧРП эти потери обычно составляют менее 3 %. Однако при большем снижении расхода можно сэкономить больше энергии. Лопастной вентилятор, работающий с частотным преобразователем, имеет динамический диапазон от 60 до 70 %, что означает, что минимальный расход на 60–70 % ниже максимального.

Для нагнетателя, работающего с продувочным клапаном, он по-прежнему производит такое же количество потока в нагнетателе, и потенциальное небольшое снижение давления в системе является единственным энергетическим преимуществом. Таким образом, преобразователь частоты может обеспечить экономию энергии почти на 60–70 % в процессе, требующем расхода на 60–70 % меньше, чем номинальная мощность воздуходувки. Для любого приложения с большим переменным расходом такая экономия может легко окупить вложения в преобразователь частоты.

Возможность увеличить рабочую скорость сверх базовой частоты — 60 Гц в США — является дополнительным преимуществом преобразователя частоты. Старое оборудование может быть оснащено частотно-регулируемым приводом и двигателем большей мощности для повышения производительности. Инвестиционные затраты на эту модернизацию значительно ниже, чем на покупку нового оборудования, чтобы получить немного более высокий выходной поток.

Продолжайте читать…

Вы можете прочитать статью полностью в Интернете или в октябрьском дайджесте Water &Wastes. Чтобы получать больше подобных статей, подпишитесь на наш блог.