کاربرد مبدل فرکانس ولتاژ بالا در صرفه جویی انرژی پمپ

مبدل فرکانسیک دستگاه کنترل توان است که منبع تغذیه فرکانس برق را با استفاده از عمل روشن و خاموش دستگاه های نیمه هادی قدرت به فرکانس دیگری تبدیل می کند.با توسعه سریع فناوری الکترونیک قدرت مدرن و فناوری میکروالکترونیک،ولتاژ بالا ودستگاه های تنظیم سرعت تبدیل فرکانس توان بالاادامه به بلوغ، اصلی دشوار بوده است برای حل مشکل ولتاژ بالا، در سال های اخیر از طریق سری دستگاه یا سری واحد راه حل خوبی بوده است.

دستگاه تنظیم کننده سرعت فرکانس متغیر ولتاژ بالا و توان بالابه طور گسترده ای در کارخانه تولید معدن بزرگ، پتروشیمی، تامین آب شهری، فولاد متالورژی، انرژی برق و سایر صنایع انواع فن ها، پمپ ها، کمپرسورها، ماشین آلات نورد و غیره استفاده می شود.

بارهای پمپ که به طور گسترده در صنایعی مانند متالورژی، صنایع شیمیایی، برق، تامین آب شهری و معدن استفاده می شود، حدود 40 درصد از انرژی مصرفی کل تجهیزات الکتریکی را به خود اختصاص می دهد و حتی 50 درصد از قبض برق را به خود اختصاص می دهد. هزینه تولید آب در آبرسانیدلیل آن این است که: از یک طرف، تجهیزات معمولاً با حاشیه خاصی طراحی می شوند.از سوی دیگر، به دلیل تغییر شرایط کاری، پمپ نیاز به خروجی دبی های متفاوتی دارد.با توسعه اقتصاد بازار و اتوماسیون، بهبود درجه هوش، استفاده ازمبدل فرکانس ولتاژ بالابرای کنترل سرعت بار پمپ، نه تنها برای بهبود فرآیند، بهبود کیفیت محصول خوب است، بلکه الزامات صرفه جویی در انرژی و عملیات اقتصادی تجهیزات، روند اجتناب ناپذیر توسعه پایدار است.کنترل سرعت بار پمپ مزایای زیادی دارد.از نمونه‌های کاربردی، اکثر آنها به نتایج خوبی دست یافته‌اند (تا حدودی صرفه‌جویی در مصرف انرژی تا 30%-40%)، هزینه‌های تولید آب را تا حد زیادی کاهش می‌دهند، درجه اتوماسیون را بهبود می‌بخشند و منجر به کاهش عملیات می‌شوند. از شبکه پمپ و لوله، کاهش نشت و انفجار لوله و افزایش طول عمر تجهیزات.

روش و اصل تنظیم جریان بار نوع پمپ، بار پمپ معمولاً توسط دبی مایع تحویلی کنترل می شود، بنابراین اغلب از دو روش کنترل شیر و کنترل سرعت استفاده می شود.

1.کنترل سوپاپ

این روش با تغییر اندازه دهانه شیر خروجی، دبی را تنظیم می کند.این یک روش مکانیکی است که برای مدت طولانی وجود داشته است.ماهیت کنترل شیر تغییر اندازه مقاومت سیال در خط لوله برای تغییر نرخ جریان است.از آنجایی که سرعت پمپ بدون تغییر است، منحنی مشخصه سر آن HQ بدون تغییر باقی می ماند.

هنگامی که شیر کاملاً باز است، منحنی مشخصه مقاومت لوله R1-Q و منحنی مشخصه سر HQ در نقطه A قطع می شوند، نرخ جریان Qa و سر فشار خروجی پمپ Ha است.اگر شیر رو به پایین باشد، منحنی مشخصه مقاومت لوله تبدیل به R2-Q می شود، نقطه تقاطع بین آن و منحنی مشخصه هد HQ به نقطه B حرکت می کند، سرعت جریان Qb است و هد فشار خروجی پمپ به Hb افزایش می یابد.سپس افزایش هد فشار ΔHb=Hb-Ha است.این منجر به اتلاف انرژی می شود که در خط منفی نشان داده شده است: ΔPb=ΔHb×Qb.

2. کنترل سرعت

با تغییر سرعت پمپ برای تنظیم جریان، این یک روش کنترل الکترونیکی پیشرفته است.ماهیت کنترل سرعت تغییر نرخ جریان با تغییر انرژی مایع تحویلی است.چون فقط سرعت تغییر می کند، باز شدن شیر تغییر نمی کند و منحنی مشخصه مقاومت لوله R1-Q بدون تغییر باقی می ماند.منحنی مشخصه سر HA-Q در سرعت نامی منحنی مشخصه مقاومت لوله را در نقطه A قطع می کند، نرخ جریان Qa و سر خروجی Ha است.وقتی سرعت کاهش می یابد، منحنی مشخصه سر به Hc-Q تبدیل می شود و نقطه تقاطع بین آن و منحنی مشخصه مقاومت لوله R1-Q به سمت C پایین می آید و جریان به Qc تبدیل می شود.در این زمان، فرض بر این است که جریان Qc به عنوان جریان Qb در حالت کنترل سوپاپ کنترل می شود، سپس سر خروجی پمپ به Hc کاهش می یابد.بنابراین، هد فشار در مقایسه با حالت کنترل سوپاپ کاهش می یابد: ΔHc=Ha-Hc.بر این اساس، انرژی را می توان به صورت: ΔPc=ΔHc×Qb ذخیره کرد.در مقایسه با حالت کنترل سوپاپ، انرژی ذخیره شده عبارت است از: P=ΔPb+ΔPc=(ΔHb-ΔHc)×Qb.

با مقایسه این دو روش می توان دریافت که در صورت دبی یکسان، کنترل سرعت از اتلاف انرژی ناشی از افزایش هد فشار و افزایش مقاومت لوله تحت کنترل شیر جلوگیری می کند.هنگامی که نرخ جریان کاهش می یابد، کنترل سرعت باعث می شود که فرورفتگی تا حد زیادی کاهش یابد، بنابراین فقط به اتلاف توان بسیار کمتری نسبت به کنترل سوپاپ نیاز دارد تا به طور کامل مورد استفاده قرار گیرد.

ایناینورتر ولتاژ بالاتولید شده توسط نوکر الکتریک به طور گسترده در فن ها، پمپ ها، تسمه ها و موارد دیگر استفاده می شود و اثر صرفه جویی در مصرف انرژی آشکار است که توسط مشتریان شناخته شده است.