VFD in guardia per il risparmio energetico

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L’articolo parlerà di come ridurre il consumo di energia di un impianto già installato o appena programmato per l’installazione di una pompa da pozzo, spiegherà che cos’è un azionamento elettrico a frequenza controllata, nominerà le sue caratteristiche principali, i vantaggi e le applicazioni.

VFD in guardia per il risparmio energetico

Più benefici compaiono nella nostra casa, maggiore è l’onere che grava sulle spalle del sistema energetico. Di conseguenza, i pagamenti per l’elettricità stanno crescendo e molti proprietari stanno cercando in alcun modo di ridurre questa voce di costo, ricorrendo a varie tecnologie di risparmio energetico. Gli elettrodomestici con una classe energetica di almeno “A”, dispositivi di illuminazione economici e molto altro possono essere visti in quasi tutte le case. Tuttavia, per le abitazioni suburbane con approvvigionamento idrico autonomo, oltre ai metodi di cui sopra, può essere proposto un metodo più redditizio di risparmio energetico.

Gran parte dell’elettricità viene utilizzata per spostare acqua e gas in dispositivi come pompe, ventilatori, compressori. Tale attrezzatura viene utilizzata per il funzionamento del sistema di fornitura di calore, la fornitura di acqua potabile (e non solo centralizzata, ma anche individuale), il funzionamento del sistema fognario e il movimento industriale di liquidi e gas. Nella maggior parte dei casi, l’energia viene sprecata qui. Ciò è dovuto al fatto che il consumo in questi sistemi è irregolare. Ha picchi con carico massimo, che occupano una parte molto piccola del tempo di funzionamento e raramente superano un paio d’ore al giorno. È per queste vette che vengono progettate apparecchiature come una pompa o un soffiatore. Fondamentalmente, non è richiesta la fornitura di liquidi o gas al 100%, ma nella regione del 30-40% del carico massimo possibile. È facile vederlo sull’esempio dei picchi di assunzione di acqua nei sistemi centrali di approvvigionamento di acqua potabile: i massimi di mattina e sera si contrappongono al minimo di notte. Tuttavia, la pompa continua a funzionare a pieno regime per tutto questo tempo e consuma il 100% dell’energia..

Ad oggi, esiste già una soluzione a questo problema: un azionamento elettrico a frequenza controllata (VREP), verrà discusso di seguito.

Principi di controllo del flusso di liquido senza VFEP

Al fine di valutare i benefici dell’introduzione della regolazione della frequenza, ricordare i metodi comunemente utilizzati di riduzione tradizionale della fornitura di liquidi o gas. Per semplicità, verranno forniti esempi su un normale sistema di approvvigionamento idrico con una pompa standard, lasciando da parte il movimento di aria, olio, gas e tutti i tipi di fluidi industriali. A proposito, i principi saranno molto simili.

Uno dei primi da considerare è la regolamentazione con un bypass. Questa è una linea di bypass, che è un ramo dalla tubazione principale, che restituisce parte del fluido già pompato dalla pompa di nuovo alla fornitura della stessa pompa. Nonostante la possibilità di una regolazione abbastanza accurata del sistema ai parametri di flusso dell’acqua specificati, la sua efficienza è incredibilmente bassa.

VFD in guardia per il risparmio energetico

Il prossimo in questo elenco può essere considerato la regolazione usando valvole e altri dispositivi installati a valle della pompa e limitando la sezione utile della tubazione. Questa opzione può anche essere considerata come uno spreco di una parte considerevole dell’elettricità invano, poiché la grande testa creata viene tagliata da questi dispositivi al livello richiesto.

Un’altra opzione di controllo è il funzionamento periodico delle pompe. Implica l’accensione dell’apparecchiatura solo per riempire d’acqua i serbatoi di stoccaggio, dopodiché si verifica un arresto automatico. Di quelli sopra descritti, ha, forse, la migliore efficienza, ma non è privo di inconvenienti:

  • gli avviamenti / arresti costanti riducono la durata delle apparecchiature;
  • c’è il rischio di colpo d’ariete durante il prossimo lancio, che può danneggiare la tubazione;
  • pressione irregolare della rete.

VFD in guardia per il risparmio energetico

Un’opzione più affidabile è il funzionamento simultaneo di un gruppo di pompe. Questo metodo prevede l’inclusione di un’unità di riserva quando aumenta l’assunzione di acqua. Tuttavia, ha anche un sacco di svantaggi. Ad esempio, quando si utilizzano pompe di potenza e parametri diversi, il funzionamento dell’intero sistema sarà instabile. E il costo di un tale metodo di regolamentazione è piuttosto elevato, poiché comporta l’acquisto di non uno, ma diversi pezzi di attrezzatura contemporaneamente..

Il principio del controllo del flusso del fluido tramite VFEP

Il controllo del flusso di fluido mediante un convertitore di frequenza è progettato per ridurre la percentuale di energia sprecata in tutte le aree in cui vengono utilizzati motori elettrici e inoltre esiste un carico variabile.

La composizione di tali apparecchiature comprende non solo il meccanismo di comando della pompa e del motore elettrico. Qui il ruolo principale è svolto dal cosiddetto “convertitore di frequenza”, è anche un convertitore di frequenza. Tramite i sensori installati nella rete, reagisce a tutte le modifiche e controlla il flusso: una determinata tensione con una certa ampiezza si forma alla sua uscita, il che, a sua volta, fa ruotare il motore e, di conseguenza, il meccanismo di funzionamento della pompa a una certa velocità (più lenta). Pertanto, quando la portata aumenta al picco, la pompa funzionerà con la massima efficienza, ma immediatamente quando diminuisce l’aspirazione dell’acqua, reagirà riducendo la velocità di rotazione del meccanismo di funzionamento. E, di conseguenza, ridotto il consumo di energia.

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Di conseguenza, lo stesso volume di liquido erogato al rubinetto desiderato da una pompa con un VFEP richiederà meno fondi rispetto a uno schema simile con una velocità di rotazione costante del meccanismo operativo dell’apparecchiatura. Ciò elimina la necessità di metodi di controllo inefficaci come la limitazione o l’uso di bypass..

Applicazione VREP per pompe da pozzo

Come accennato in precedenza, la tecnologia di regolazione della frequenza può essere applicata anche in una normale casa di campagna. È possibile implementarlo su un sistema di approvvigionamento di acqua calda, riscaldamento o su una pompa da pozzo. Consideriamo l’ultima opzione in modo più dettagliato, poiché è lì che la più pronunciata e comprensibile per una persona comune è la frequenza del carico:

  • la notte è il minimo, nella situazione in esame è spesso uguale a zero;
  • mattina – massimo (lavaggio, doccia, cucina colazione, ecc.);
  • giorno – medio (lavaggio, cottura, pulizia);
  • sera – massimo (doccia, vasca, cucina e così via);
  • la notte è un altro minimo.

La divisione, ovviamente, è condizionata, ma i proprietari di abitazioni suburbane a volte sentono picchi molto chiari quando, a causa di una diminuzione della pressione nella rete, l’acqua del rubinetto scorre con una pressione debole. Cosa non si osserva in altri momenti della giornata.

Oggi è possibile non solo acquistare una pompa già pronta con un azionamento variabile, ma anche installare un convertitore di frequenza già installato. Quest’ultimo, se usato in combinazione con una pompa sommersa, deve avere le seguenti funzioni:

  1. Controller PID incorporato (a volte PI, ma questi sono meno comuni sul mercato).
  2. Capacità di ottimizzazione energetica che consente il declassamento della tensione normale con un carico di azionamento ridotto.
  3. La possibilità di riavviare l’unità dopo qualsiasi guasto o errore nell’automazione senza intervento umano.
  4. Protezione da sovraccarico del motore.
  5. Protezione da surriscaldamento del motore.
  6. Protezione da corto circuito.
  7. Protezione della pompa dal funzionamento a secco, ovvero dal funzionamento senza acqua quando il livello nel pozzo scende sotto il tubo di aspirazione. Il liquido pompato è un refrigerante e un lubrificante per l’unità, quindi la sua assenza in una pompa in funzione porta a surriscaldamento e rapido guasto.
  8. Modalità “Sleep” quando si utilizza il convertitore in combinazione con una pompa che è limitata a funzionare a velocità molto basse.
  9. Archivio degli incidenti. Questa opzione è indispensabile quando si specificano le caratteristiche del funzionamento del dispositivo in circostanze specifiche con ripetuti (periodici) guasti.
  10. Controllo scalare (volt-hertz U / f) o vettoriale per una regolazione più precisa dell’azionamento, garantendo il normale funzionamento regolare (senza strappi) del meccanismo.

VFD in guardia per il risparmio energetico

Per quanto riguarda la scelta dell’attrezzatura, è possibile evidenziare i seguenti punti:

  1. Quando si sceglie un “chastotnik”, si dovrebbe prestare maggiore attenzione non alla potenza, ma alla corrente nominale e dovrebbe essere fornito un certo margine. Ciò è dovuto al fatto che la corrente nominale dei motori elettrici sommergibili è leggermente superiore a quella dei modelli standard di motori.
  2. La capacità di sovraccarico della “frequenza” installata deve essere sufficientemente grande (oltre il 120%), altrimenti questo inconveniente deve essere compensato dalla potenza del motore, che sarà leggermente aumentata.
  3. Se il trasmettitore deve essere collocato in una stanza non riscaldata, deve disporre di un intervallo di temperatura di funzionamento adeguato e di una classe di protezione adeguata..

Oltre all’apparecchiatura principale, è necessario prestare attenzione anche al cavo: deve essere di grande sezione per evitare la perdita di tensione lungo la lunghezza. Come protezione aggiuntiva, è possibile installare un’induttanza del motore, che protegge ulteriormente da grandi perdite di corrente e protezione da sovraccarico. Un induttanza di linea può anche essere installata davanti all’inverter (convertitore), che a sua volta elimina i problemi durante il funzionamento da un trasformatore di distribuzione.

Vantaggi di VREP oltre al risparmio energetico

Oltre al risparmio energetico, equipaggiare le pompe con un azionamento elettrico variabile ha altri aspetti positivi..

Innanzitutto, la risorsa dell’attrezzatura è significativamente, quasi raddoppiata, poiché il numero di avviamenti e arresti è ridotto..

In secondo luogo, è possibile ridurre significativamente la capacità del serbatoio di stoccaggio, poiché quando la portata aumenta, la pompa inizia automaticamente a funzionare con maggiore efficienza. Affinché qualsiasi consumo massimo non comporti una diminuzione della pressione nella rete, è possibile fornire anche una pompa con una potenza deliberatamente maggiore per l’installazione – il consumo di energia aumenterà leggermente.

Un altro fattore positivo è l’avvio e l’arresto regolari, che annullano la probabilità di un colpo d’ariete nella rete. Di conseguenza, non solo l’attrezzatura, ma la fornitura d’acqua stessa durerà più a lungo del solito..

Aziende manifatturiere e periodo di ammortamento

Esistono vari produttori di convertitori di frequenza sul mercato. Puoi vedere una varietà di prodotti di rinomate aziende di livello mondiale come ABB e SIMENS e campioni di produzione domestica. Il costo dei marchi eminenti sarà appropriato, ma per quanto riguarda la qualità, è del tutto possibile incontrarlo con le aziende russe..

Per quanto riguarda il periodo di rimborso, in ogni caso verrà calcolato individualmente. Di solito i fondi sono interamente coperti da risparmi per un periodo da sei mesi a due anni, ma possono esserci eccezioni isolate.

È possibile distinguere il seguente schema: maggiore è la potenza della pompa, più costoso sarà, rispettivamente, e un azionamento elettrico controllato in frequenza sarà più costoso di un analogo meno potente. Ma una tale pompa consuma anche più elettricità – pertanto, i risparmi quando si utilizza la “frequenza” saranno più significativi e si pagheranno da soli prima.

VFD in guardia per il risparmio energetico

Un altro fatto: l’installazione di un azionamento elettrico a frequenza controllata si giustificherà in precedenza nella rete, in cui l’operazione irregolare è più pronunciata e i picchi (carico massimo) si verificano raramente e hanno vita breve.

In conclusione, vorrei notare che sarebbe bene applicare questo metodo di regolamentazione non solo a casa. Per molte imprese, questa misura di risparmio energetico contribuirebbe a ridurre l’intensità energetica della produzione. I servizi pubblici spenderebbero meno per il trasporto di acqua nei sistemi di riscaldamento e di approvvigionamento idrico. Inoltre, la tecnologia VFD non è applicabile solo alle pompe. Può essere utilizzato con successo in tutte le aree in cui vengono utilizzati motori elettrici: elevatori, paranchi, eventuali componenti idraulici dei meccanismi e altri. Passando al consumo razionale di elettricità, riduciamo il carico sulla cogenerazione e sulla centrale nucleare, che alla fine ha un effetto positivo non solo sulle condizioni materiali dello stato, ma anche sull’ecologia della regione..

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