ウォーターポンプ用可変周波数ドライブ

ウォーターポンプ用可変周波数ドライブ

工業分野の多くの工場では、 水中ポンプ 、 プロセスウォーターポンプ 、 ライポンプ 、 シングルケーシングポンプ 、 浚渫灰スラリーポンプ 、 砂吸引浚渫ポンプ 、 砂スラリーポンプ 、 浮選機供給ポンプ 、 鉱山スラリーポンプ 、 泡ポンプなどは、 モーター、パイプラインおよび他の機器で配管システムを構成します。配管システムのレイアウトの多様性と製造プロセスの特別な要求により、次のような条件や問題がしばしばあります。（1）プロセス圧力差によってパイプライン出口圧力が変化する。 （２）パイプライン輸送距離は距離変化と共に変化する。 （３）パイプライン搬送高さ​​は高さの差によって変化する。 （４）季節変動または高低ピーク時間差変動。 （５）ポンプ性能パラメータの予約されたマージンが大き過ぎ、適用における設計点からのポンプ偏差を引き起こす。

伝統的な解決法は、排出ラインバルブの調整、油圧カップリング速度調整、可変極電動機速度調整、電動機シリーズ極速度調整などを含む。そして多くの欠点。現在、ポンプ速度を調整する最も効果的で一般的な方法は周波数変換制御方法である。実際には、VFDでシステムのエネルギーを20〜30％節約することが可能であることがわかりました。

1.可変周波数ドライブ（VFD）の基本原理

速度nと供給する電力の電気周波数f、磁極対の数p、非同期電動機のスリップ率sの関係はn = 60f（1-s）/ pです。スリップ率ｓがあまり変化しない場合、非同期モータの速度ｎは基本的に周波数ｆに比例し、周波数を連続的に調整することによってモータの速度を滑らかに変化させることができる。 ＡＣモータへの可変周波数および可変電圧ＡＣ電源を生成するインバータによって実現されるＡＣ速度調整は、可変周波数駆動と呼ばれる。

可変周波数駆動は、交流電動機速度調整の典型的な方法であり、これは非同期電動機に適しているだけでなく、同期電動機にも適している。可変周波数速度調整は、連続調整可能周波数、無段階速度調整、広範囲の速度調整、硬い機械的特性、 優れた 速度安定性および高効率の利点を有する。

図1.周波数制御システム

2.ウォーターポンプへのVFD技術の応用

2.1ウォーターポンプの動作原理

流体力学理論によると、ポンプ流量Q、ヘッドH、シャフト出力P、回転速度nは次の関係にあります。流量Qは回転速度nに比例し、ヘッドHは速度nの2乗で増加します。シャフト出力Ｐは、速度ｎの３乗で増加する。

2.2ポンプ速度調整の効果

ポンプ曲線が配管システムの曲線と交差するとき、交差点は、図2のAおよびB点に示すように、その動作条件点です。ポンプが一定の一定速度で運転されている場合、流量はアウトレットバルブによってのみ調整できます。流量が減少すると、図2のAおよびCに示すように、ポンプヘッドは曲線に沿って上方に移動します。このとき、バルブの調整は、配管抵抗の損失を増加させて流量を減少させる効果を達成しますパイプ端の出口圧力このようにして、モータシャフト出力の減少は制限される。

ウォータポンプの速度を変えること、すなわちポンプ速度をｎ１からｎ２に調整することによって、ポンプ動作点は配管系曲線に沿って図２の点Ａから点Ｂへとスライドされる。それに応じて流量と水頭が減少すると結論した。表１に示すように、周波数が５Ｈｚ減少すると、速度は１０％減少し、流量は１０％減少し、ヘッドは１９％減少し、そしてモータ電力は２７％減少する。 。周波数が10Hz低下すると、速度は10％低下し、流量は減少します。 20％、ヘッドは36％、モーターの出力は49％低下しています。周波数変換規制と省エネの効果は非常に重要です。

表1. 周波数調整パワー変更表

2.3ウォーターポンプのVFDに関する注意事項

2.3.1ポンプ曲線上の任意の点は速度調整後の相似定理に従って他の作業条件に変更できるため、ポンプ速度調整は作業条件の変化に適応し、常に高効率ゾーンで作業するようにする必要があります。ポンプ曲線の高効率領域の動作点における動作点または高効率領域の相似変換によって得られる動作条件点を選択することにより、ポンプを効率的に動作させ、省エネルギーの目的を達成することができる。

2.3.2ポンプ速度調整はすべてのシステムに適しているわけではありません。静的ヘッドの高い用途では、ポンプを減速すると振動を誘発し、性能上の問題を引き起こす危険性があります。静的ヘッドがヘッド全体の大部分を占めるシステムでは、VFDを使用するかどうかを決める際に注意が必要です。

3 VFDとPMSMの組み合わせは新しい省エネ用途のトレンドです

今日、設計エンジニアや機器の所有者は、より小型でより効率的であるため、ポンプ用途により多くの永久磁石モーターソリューションを導入し始めています。必要なときだけモーターを作動させ、エネルギーを節約し、機器の消耗を減らすために、負荷マッチング技術を使用する新しいVFD制御プログラムを設計しました。 VFDとPMSMの組み合わせは、新しい省エネ用途のトレンドです。

4.商品の特徴

4.1省エネ

VFDシステムは、モーターを制御し、モーター負荷を自動的に調整して、モーターを省電力状態で稼働させ、省電力の効果を達成します。

4.2運用コストの削減

このシステムは、モータのエネルギーコストを大幅に削減し、周波数変換開始後の機器への影響を軽減し、メンテナンスと修理の容量を削減できるため、運用コストが大幅に削減されます。

4.3圧力制御精度を向上させる

可変周波数制御システムは正確に圧力制御能力を持ち、それは効果的にシステム作動条件の質を改善する。

4.4モーターの寿命を延ばす

0Hz始動モーターから、システムの信頼性を高め、モーターの耐用年数を延ばすために、始動時のモーターの電気部品および機械部品への影響を減らすために、インバータの始動加速時間を調整することができます。さらに、周波数変換器は、始動電流のピーク値を最小に効果的に低減することができ、グリッドおよび他の電気機器への影響を低減することができる。

4.5ポンプ寿命を延ばす

粒子を含む液体を供給するスラリーポンプの場合、ポンプの湿潤部分の寿命はポンプ速度の３乗に反比例する。速度が10％低下すると、寿命は30％向上します。

4.6モーターの騒音を減らす

モーターの稼働状況によると、モーターの回転速度は明らかに周波数変換速度調整がインストールされた後に減速されるので、モーター回転の騒音は効果的に減少します。