ЧАСТОТНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ НАСОСА
-
Как характеристики насоса зависят от частоты вращения .
-
Формулы подобия.
-
Сравнение частотного и дроссельного регулирования.
-
Работа насоса с частотным регулированием в системах с динамической составляющей
-
Работа насоса в системе с преимущественно статическим напором.
-
Какие насосы лучше всего подходят для частотного регулирования.
-
Возможные проблемы при применении частотного регулирования.
Как характеристики насоса зависят от частоты вращения?
Формулы, описывающие зависимость характеристик центробежного насоса от частоты вращения, называются законами подобия.
- подача прямопропорциональна частоте вращения
- напор насоса зависит от частоты вращерния во второй степени
- мощность на валу зависит от частоты вращения в третьей степени
Как это выглядит на графике?
Характеристики QН для разных частотах вращения насоса
Для того чтобы построить характеристикцу насосоа для другой частоты вращения, необходимо вычислить значения H и Q, используя формулы закона подобия.
Например
Номинальная скорость насос 1450 об / мин.
Необходимо построить характеристику Q-H для частоты вращения 1150 об / мин.
Для точки №1 - Q = Q1, H = H1, n = 1450 об / мин.
Использование формул подобия для n = 1150 об / мин получим Q = Q3, H = H3.
Вы можете видеть, что точки №1 и №3 лежат на параболе.
Чтобы получить полную кривую HQ, необходимо рассчитать значения H и Q для нескольких точек для требуемой скорости. Соединив эти точки, мы получим полную кривую QH.
Обратите внимание, что все точки будут принадлежат параболам паодобных режимов.
Смотрите на графике.
Как КПД насоса зависит от частоты вращения насоса?
КПД насоса очень слабо зависит от частоты вращения насоса и ее можно не учитывать.
Например, уменьшение скорости вдвое снижает КПД примерно на 2%.
Как мощность на валу насоса зависит от частоты вращения насоса?
Мощность на валу центробежных насосов зависит от частоты вращения в a третьей степени.См. законы сходства. Снижение скорости сильно влияет на снижение мощности насоса.
Как частотно-регулируемый привод (VSD) экономит энергию?
Насос с меньшей частотой вращения может обеспечивать такую же подачу без потерь на задвижке. Полезная энергия такая же, как и раньше. Потери на задвижке исключены.
СРАВНЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ: ЧАСТОТНО ЕРЕГУЛИРОВАНИЕ VS. РЕГУЛИРОВАНИЕ ЗАДВИЖКОЙ
Почему применяется частотное регуливроание насосов?
Основная цель регулирвоания частоты вращения насоса - адаптация характеристики насоса к реальной характеристике насосной системы.
Это важно для насосных систем с большими колебаниями параметров во времени.
Например, в системах водоснабжения дневные колебания необходимого расхода и давления.
Интересный факт.
Очень часто пользователи насосов думают, что применение частотного регулирования насоса автоматически означает экономию энергии и денег.
Но иногда пользователи говорят, что я применил частотное регулирование, но я не получил снижения энергопотребления.
Распространенная ошибка, которую допускают пользователи - это использование законов подобия для орпредления режима работы насосов, особенно когда в характеристике системы присутствует статический напор? См. График ниже.
При выборе способа регулирования насосом всегда учитывайте характеристику насосной системы.
Как работает насос с частотным регулированием в системах с преимущественно статической составляющей?
Во время снижения скорости насоса рабочие точки насоса перемещаются дальше от точки максимального КПД в сторону более низкого КПД.
Как работает насос частотным регулированием в системах с преимущественными потреями на трение без статической составляющей?
Во время снижения скорости насоса рабочая точка не меняет свое положение относительно точки максимального ККПД остается на той же кривой подобия с тем же КПД.
Выводы.
Частотное регулирование насоса лучше подходит для систем с преимущественными потрерями на трение.
Напротив, для насосных систем с большим статическим напором частотное регулирование может привести к увеличению энергопотребления.
Когда имеет смысл использовать приводы с регулируемой частотой?
Есть общая рекомендация - насосы работают не менее 2000 часов в год, диапазон изменения подачи во времени более 30% .
Преимущества привода с регулируемой частотой (ЧРП)
Истинная ценность ЧРП - это способность точно согласовывать работу двигателя и насоса с требованиями процесса.
Потенциальные преимущества точного управления скоростью процесса:
• Повышение качества продукции
• Повышенная производительность процесса.
• Улучшенный контроль процесса
• Экономия энергии
Типы частотно-регулируемых приводов
- Механические частотно-регулируемые приводы - гидравлические муфты, регулируемые ремни и шкивы.
- Электрические частотно-регулируемые приводы, включая вихретоковые муфты, контроллеры двигателей с фазным ротором, и частотно-регулируемые приводы (ЧРП).
Функции привода с регулируемой скоростью
- Контролирует изменения частоты вращения
- Обеспечивает механическое управление
- Исключает гидроудары при запуске, вызывающие вибрацию системы
- Снижает количество отказов.
- Функция плавного пуска
- Повышает качество продукции
- Может экономить энергию в некоторых системах
- Повышает коэффициент мощности.
Возможные проблемы с приводом с регулируемой скоростью
- Гармоники могут повлиять на работу приборов.
- Отказ (отключение оборудования) при изменении качества электроэнергии
- Подшипниковые токи при водят к разрушению подшипников.
- Механическая вибрация.
- Повышенный шум (акустический)
- Неэффективно в системах со статическим напором.
- Может потребоваться применение адаптированных электродвигателей.
Как ЧРП влияют на электродвигатели
- Высокая частота переключения: высокие токовые частоты могут вызвать дополнительный нагрев двигателя, что снижает эффективность двигателя.
- Вибрация: оцените систему так, чтобы собственные или резонансные частоты не возбуждались где-либо в системе при снижении скорости.
- Токи высокой частоты: при использовании ЧРП, напряжение может создать на вале двигателя и вызвать протекание тока через подшипники, которые вызывают появление эррозии на дорожках . Этого можно избежать, используя изолированные подшипники или устройство заземления вала.
- Ухудшение охлаждения элдектродвигателя: скорость двигателя не должна снижаться до такой степени, что охлаждение вентилятором может ухудшиться.
- Пробой изоляции обмотки: когда расстояние между двигателем и преобразователем частоты увеличивается (обычно более 10 метров), возникает скачок напряжения, который может вызвать нагрузку на изоляцию двигателя. Для минимизации этого эффекта можно использовать сетевые фильтры.
- Коэффициент запаса: многие производители двигателей «занижают» сервисный коэффициент двигателя, когда используется с ЧРП
- Крутящий момент двигателя: обычно не проблема с нагрузками центробежного насоса (переменный крутящий момент), но когда требуется постоянный крутящий момент, двигатели должны быть рассчитаны на требуемый крутящий момент на более низких скоростях.