зачем нужен частотный преобразователь для вентилятора
Частотный преобразователь для систем вентиляции
Вентиляция – одна из основных инженерных систем любого объекта. Функции вентиляционных систем – поддержание оптимального состава воздуха во всех помещениях объекта, удаление углекислого газа, а также вредных веществ, образующихся в процессе производства или жизнедеятельности.
Регулирование подачи воздуха в таких системах осуществляется шиберными заслонками или изменением угла лопастей вентиляторов. Такой способ имеет ряд недостатков, самым значительным из которых является высокое потребление электроэнергии. При изменении подачи воздуха, потребляемая системой электрическая мощность практически не меняется. Корме того, при проектировании мощность электродвигателей выбирают с большим запасом с учетом возрастающего пневмосопротивления при засоре воздушных фильтров. В результате система работает в режиме недозагрузки, при неизменном потреблении электричества.
Задачи, решаемые установкой частотных преобразователей.
Главные задачи при проектировании этих систем – обеспечение эффективного воздухообмена при наименьших затратах, согласование работы с режимами эксплуатации других инженерных систем здания. Использование частотно-регулируемого привода позволяет:
Примеры применения ПЧ в вентиляции различных типов
Преобразователи частоты можно использовать во всех типах вентиляционных систем
Особенности выбора частотных преобразователей для вентиляции
Кроме общих критериев выбора частотных преобразователей для вентиляционных систем (электрические характеристики, степень защиты и других), требуется учесть наличие:
При помощи частотных преобразователей можно автоматизировать вентиляционные системы по разности давления, температуре, влажности, расходу воздуха. Для промышленной вентиляции предусмотрены также алгоритмы автоматического управления по содержанию СО2, других газов и составу воздуха.
Основное преимущество ПЧ – снижение расходов на проектирование, монтаж, эксплуатацию вентиляции. Это достигается упрощением схемы управления, снижением энергопотребления, принципиальным изменением системы (отказом от элементов механического регулирования производительности). Кроме того, использование преобразователей частоты уменьшает износ оборудования и удлиняет промежутки между профилактическими и капитальными ремонтами.
Преобразователь частоты для вентиляции — управление вентиляторами частотником
Чтобы обеспечить эффективность использования энергии и длительную работу энергонасыщенных производственных вентиляторов применяют преобразователи частоты. Применение инверторов в систему вентиляции решает важные производственные проблемы:
Преобразователь частоты для вентилятора заводского исполнения продлевает срок службы механизма в два раза, увеличивает его работоспособность. Эффект от использования преобразователя появится в течение месяца по отчетам: уменьшение мощности из-за отсутствия дросселей и заслонок, улучшения технологии производства.
Автоматическое управление вентиляцией, отоплением и системой кондиционирования в жилых домах и производственных помещениях, щиты, контроллеры датчики, блоки управления приточной и вытяжной вентиляцией предлагает в Москве компания «Вентавтоматика».
Преобразователь частоты для вентилятора
Когда выбираете вид частотного преобразователя, то можете определить точное задание, которую будет выполнять привод с электромотором, точность регулировки скорости (частоты вращения), точности тип электродвигателя. Можете принимать нюансы конструкции частотника, его параметры, класс защищенности, удобство пользования.
Классификация преобразователей частоты:
Вентиляторы
Мощность вентилятора равна скорости вращения в кубе, поэтому применение преобразователя частоты является делом экономии. Для запуска вентиляторов с большой массой делают моторы высокой мощности. Это позволяет экономить электроэнергию и окупаемость частотного преобразователя получается около года. Также решается вопрос гидроударов: эксплуатация частотника, пуск и торможение вентилятора делается мягко. Частотник оснащен управлением, которая позволяет работать с групповыми вентиляторами, без лишних контроллеров. При разработке механизмов применяют с частотным преобразователем мотор сниженной мощности, экономия выходит за счет уменьшения расходов на холостом ходу.
Функции преобразователей частоты для вентиляторов:
Эти значения параметров надо брать во внимание, когда подходит время для выбора инвертора.
INNOVERT VENT – преобразователь частоты для вентиляторов
Системы, у которых обмен воздуха меняется часто, требуют постоянного изменения оборотов вентилятора. Это обусловлено необходимостью изменения потребности расхода воздуха из-за скопившихся веществ (вредных), изменения образования теплоты, увеличения влажности и т.д. Чтобы оптимизировать размер расхода воздуха, надо использовать преобразователь частоты для вентилятора.
Возможность регулирования количества оборотов вращения вентилятора дает увеличение срока службы системы.
Где применяется Innovert Vent?
Преобразователь для вентиляторов Innovert Vent для эксплуатации с 3-фазными двигателями асинхронного типа. Его принцип действия очень надежен и прост в управлении – подключение к механизму и запуск – в итоге можете контролировать обороты вентилятора.
Innovert Vent является частотным преобразователем высокой эффективности, удобный в управляемости. Параметры настройки ясны персоналу. Это не доставит трудности для подключения. Он хорошо сочетается с эксплуатацией мотора на конвейерах, экструдерах, станках по обработке металлов, механизмах заводского назначения, вентиляции и водоснабжения. Частотник при настройке не программируется, это делает простым его в наладке.
Введение преобразователя в эксплуатацию делается быстро. Пульт управления имеет потенциометр с электронной начинкой. Механизм двигателя с частотником повышает период между ремонтами, делает лучше технологический системный процесс. После наладки частотника механизм эксплуатируется в экономном режиме, нет риска простоев вне плана. С его использованием появляется возможность делать прогнозы по отказам в работе, так как механизм будет предупреждать вас или останавливать мотор из-за поломки.
Цена частотного преобразователя меньше, чем оборудования двигателя вентиляции, вы будете экономить во время ремонта и замене запчастей.
Преобразователь частоты Омрон для вентиляционных систем.
Частотник Омрон в настоящее время является наиболее распространенным. Для запуска вентилятора нужен электромотор и механизм по регулировке напора воздуха. Методом регулировки вентиляции является заслонка. Электродвигатель запущен на всю мощность, запорная арматура регулирует воздушное давление. Чтобы экономно и правильно производить управление вентилятором, можете применять преобразователи частоты Омрон. Мотор работает от этого преобразователя на энергии, которая подается преобразователем, для поддержки воздушного давления. Экономия электроэнергии двигателя доходит до 50%. Если посчитать сколько энергии за весь период работы расходует электромотор, то получается огромная экономия. Преобразователь Омрон окупается за один год работы, а далее дает производству прибыль.
Питание частотника Омрон
Частотные преобразователи Омрон работают от сети переменного тока как 3-фазной, так и 1-фазной. При одной выходной фазе формируется синусоидальное 3-фазный потенциал нормального управления моторами. Это приемлемо для частотников с мощностью 0,2-2.2 киловатт. Трехфазные частотники Омрон эксплуатируют в большем интервале мощности 0,2-250 киловатт.
Применение преобразователей частоты для дымоудаления
Преобразователи нужны для регулирования скорости вращения мотора дымососа. В новой редакции СП 7.13130.2013 появилось такое требование, которого ранее не было. Суть его в следующем. Возможность использования частотников в механизме вентиляции дымоудаления нужно определять по испытаниям ГОСТ Р 53302. Ищем, на какие параметры механизма вентиляции влияют преобразователи по стандарту:
а) уменьшение подачи, давления вентилятора в испытаниях более 15% к параметрам, которые получены в начале испытания;
б) отклонение выше 15% параметров значений аэродинамики, которые получены на температурном воздействии на образец и охлаждении, в сравнении с параметрами вентилятора в аэродинамике;
Получается, что это вопрос по совмещаемости при эксплуатации механизма вентиляции. Вентилятор подвергается процессу испытания вместе с видом частотника для доказательства возможности применения. Сам частотник всегда соответствует стандарту, но является частью шкафа вентиляционного управления, который становится частью прибора пожарного оборудования управления, имеющего опции удаления дыма. Количество типов механизмов вентиляции должно быть равно количеству исполнений ППУ, которые прошли испытание.
Преобразователи частоты не имеют информации о совместимости с дымоудаляющим оборудованием вентиляции.
Для чего нужен частотный преобразователь
Для чего нужен частотный преобразователь
Для чего нужен частотный преобразователь
Последнее время на производствах наблюдается тенденция, заключающаяся в переходе с синхронных электродвигателей или двигателей с фазным ротором на асинхронные. Этот сдвиг можно объяснить различными причинами и большинство из них связано с экономией. Асинхронные двигатели более компактны и требуют меньшего обслуживания, нежели двигатели с фазным ротором или синхронные электродвигатели с щетками. Да и в целом если сравнить цену асинхронного и синхронного двигателя одинаковой мощности и напряжения, то станет очевидным почему все больше руководителей предприятий стремятся к этому переходу.
Но одним из недостатков асинхронных двигателей является меньшая точность позиционирования вала и соответственно менее точное управление скоростью его вращения. Так же оператору необходимо иметь возможность оптимизировать режим работы электродвигателя так, чтобы не было ненужной, потраченной впустую энергии. Для этого важно понимать возможности практического применения частотно-регулируемого привода (ЧРП)
Среди вопросов, которые нужно изучить:
Ответы на эти вопросы позволят понять и максимально использовать возможности преобразователя частоты и минимизировать затраты на эксплуатацию двигателя переменного тока в условиях производства.
Прямой пуск, устройства плавного пуска или частотные преобразователи
Электромагнитный пускатель
Есть несколько способов запустить и управлять электродвигателем. В основном запуск двигателя происходит прямым пуском через электромагнитный пускатель. При таком подходе на двигатель подается полное напряжение, и он максимально быстро развивает номинальную скорость.
Проблема с которой сталкиваются операторы при прямом пуске заключается в том, что импульс пускового тока может в 7 раз превышать ток полной нагрузки двигателя. В течение очень короткого периода времени на двигатель и его элементы подается очень сильный импульс тока. Если мощный двигатель будет часто запускаться и останавливаться, то он быстрее износится и выйдет из строя, а также может вывести из строя исполнительный механизм работающий от него.
Устройство плавного пуска
Напротив, устройство плавного пуска сокращает пусковые токи до 2-4 крат, уменьшая нагрузку и крутящий момент, прилагаемый к двигателю. Такой подход позволяет двигателю разгоняться со скоростью, которая определяется настройкой самого устройства плавного пуска. Оператор может установить конкретное время разгона, и с момента запуска до назначенного времени двигатель будет плавно разгоняться. Такой подход позволяет снизить пусковой ток, снизить риск преждевременного выхода из строя оборудования и сэкономить немного электроэнергии. Устройства плавного пуска идеально подходят в тех случаях, где линейное изменение скорости и управление крутящим моментом являются критически важными компонентами, а также в системах трубопроводов, чтобы избежать гидроударов при пуске и останове насосов.
Частотный преобразователь
ЧРП продвигает эту концепцию на шаг вперед, позволяя оператору всегда контролировать пусковой ток и скорость вращения электродвигателя. ЧРП может управлять двигателем как во время цикла пуска/останова, так и в течение всего времени его работы. ЧРП необходим там, где требуется полный контроль скорости, а основной проблемой является повышенное потребление энергии.
По первоначальным вложениям средств устройство плавного пуска является менее дорогим вариантом, но экономический эффект от внедрения преобразователя частоты может в разы окупить его стоимость.
Основные функции преобразователя частоты
Управление расходом является одним из наиболее распространенных применений ЧРП. Реальные условия часто требуют пониженной скорости потока жидкости, поэтому возможность изменять скорость работы насоса для управления расходом имеет первостепенное значение. Для уменьшения потока в подавляющем большинстве случаев используются задвижки и клапаны, но эта стратегия не способствует энергосбережению. И наоборот, ЧРП может контролировать скорость потока, одновременно оптимизируя потребление электроэнергии.
Может возникнуть ситуация, когда оператору необходимо в определенное время дня запускать двигатель с максимальной производительностью, а в другое время работать на неполной нагрузке. Это и есть реальная причина популярности ЧРП, так как при работе на сниженных оборотах можно экономить электроэнергию и уменьшать эксплуатационные расходы. Если оператору необходимо просто запустить асинхронный двигатель с постоянной скоростью, которая меньше номинальной скорости двигателя, можно использовать редуктор. Однако, если исполнительный механизм представляет собой нагрузку с переменным крутящим моментом, то лучший вариант – это частотный преобразователь.
Например, представьте, что для запуска вентилятора на градирне используется асинхронный электродвигатель. Чем быстрее нужно вращаться вентилятору, тем он больше будет потреблять энергии. Из-за изменения условий внешней среды в течение дня температура окружающего воздуха может снизиться. Из-за этого, возможно, вентилятору достаточно работать на скорости, которая меньше, чем требовалось в жаркую часть дня. Вращаясь на полной скорости вентилятор тратит дорогостоящую энергию впустую в то время, как мог бы вращаться медленнее.
Дополнительные преимущества
Помимо функции энергосбережения большинство ЧРП позволяют оператору устанавливать различные параметры для ограничения крутящего момента. Это делается путем ограничения выходного тока на двигателе. Необходимо защитить все элементы приводного механизма, так как они имеют механические ограничения. Превышение этих ограничений из-за чрезмерного затягивания пуска может привести к серьезным повреждениям или дорогостоящей неисправности.
Большинство ЧРП чрезвычайно гибки в настройке и имеют встроенные входы и выходы (I/O). Эти входы/выходы могут использоваться для настройки различных функций, включая функции пуска/останова, изменения направления вращения, выбора постоянной скорости, регулировки скорости и т.д. Кроме того, аналоговые выходы ЧРП могут быть сконфигурированы для обеспечения обратной связи с системой управления предприятия, включая энергопотребление, фактическую скорость, частоту, крутящий момент и т.д. При изменении технологического процесса, например, при необходимости изменить скорость, система управления установкой сама может передать сигнал в соответствии с назначенной уставкой.
На сегодняшний день частотные преобразователи развились до такой степени, что для управления расходом многие из них могут быть совмещены с насосом или вентилятором прямо «из коробки», используя предопределенный макрос. В этом случае расходомер будет подключаться непосредственно к аналоговому входу привода. Оператор может задать желаемый поток дистанционно, и ЧРП будет поддерживать этот поток, выполняя внутренний цикл ПИД. Некоторые приводы позволяют оператору настраивать почасовые графики расхода, а также могут подключать дополнительные насосы по мере необходимости в режиме онлайн.
Встроенный вход/выход ЧРП – не единственный способ управления приводом. Многие из них позволяют использовать различные протоколы связи, которые могут управлять ЧРП с контроллеров большинства производителей. Все стандартные протоколы доступны для большинства ЧРП, что позволяет оператору иметь двунаправленную связь одним кабелем.
Почему это важно? Благодаря использованию одного кабеля, в отличие от прокладывания нескольких проводов, затраты на установку ЧРП сводятся к минимуму, и по этому кабелю может передаваться гораздо больший объем данных. Эти данные относятся не только к расширенному управлению, но и к мониторингу. Обычно операторы следят за скоростью, крутящим моментом, током и температурой привода.
Наконец, расходы на техническое обслуживание могут быть значительно снижены из-за уменьшения износа оборудования благодаря контролируемому пуску. Кроме того, в случаях, когда применение ЧРП устраняет необходимость в использовании заслонок и клапанов, затраты на техническое обслуживание этих элементов системы также могут быть исключены.
Частотные преобразователи продолжают набирать популярность в разных отраслях промышленности по мере роста преимуществ их внедрения, большинство из которых так или иначе связаны с уменьшением затрат и экономией электроэнергии.
Управление вентиляторами с помощью частотных преобразователей
Режим работы электродвигателей, приводящих в действие вентиляционные системы, отличается от тех, что работают в силовых приводах. В первую очередь оно заключается в том, что нет необходимости удерживать постоянный вращающий момент на валу. Кроме того, разгон, торможение и остановка происходят с меньшей интенсивностью. Поэтому управление вентиляторами осуществляется так называемым скалярным методом, а частотные преобразователи для вентиляторов использующиеся для этого, наиболее конструктивно просты и обладают минимальным набором функциональных возможностей.
Что такое скалярное управление
Прежде чем описывать этот тип управления, стоит остановиться на самом определении «скалярный». В переводе с латинского scalaris – ступенчатый, если прочитать это слово внимательно, то вы увидите еще одно значение – шкала. Этим термином описывается любая величина, имеющая одно фактическое значение. Например, масса, площадь, температура. Если же какому-либо физическому явлению сопутствует еще и направление распространения, то она является векторной величиной. Таковой является, например, так называемая сила, которой в механике Ньютона присвоен знак F. А все потому, что она не может быть не приложена к чему-либо, то есть, имеет направленную, векторную, природу.
Рисунок 1 – график зависимости частоты тока, питающего двигатель, от времени при скалярном управлении
Скалярное управление вентиляторами заключается в отслеживании и поддержании одного параметра – отношения напряжения к частоте (u/f). Если оно будет стабильным, то стабильной будет и величина магнитного потока в зазоре между статором и ротором асинхронного электродвигателя. А как раз она и определяет частоту вращения вала.
Рисунок 2 – изменение частоты тока и амплитуды напряжения при скалярном управлении
Особенностью управления на низких оборотах является необходимость учета сопротивления обмоток статора, вызывающего дополнительное падение напряжения, и изменение заданного соотношения u/f. Поэтому при скалярном управлении частоту питающего напряжения никогда не снижают менее 3 Гц, а максимальный вращающий момент на пуске ограничивают полуторным превышением номинала. Для вентиляторных установок, не испытывающих больших нагрузок в момент раскручивания это вполне нормальное значение.
Существует два способа осуществления скалярного управления:
1. Без датчика скорости вращения (энкодера) вала двигателя.
2. С датчиком вращения.
Скалярное управление без энкодера
Частотные преобразователи для вентиляторов, на валу которых не установлен энкодер, включаются по приведенной ниже схеме.
Недостатком этого метода является то, что не учитывается так называемое скольжение – отставание фазы вращающегося магнитного потока ротора от статора. Возникает оно вследствие электрических потерь, возникающих в воздушном зазоре между этими деталями асинхронного электродвигателя.
Если на валу нет нагрузки, то скольжение близко к нулю, хотя никогда не станет равным ему. В этом случае заданный паттерн – соотношение u/f будет провоцировать перевозбуждение и увеличение частоты вращения. Если возникнет перегрузка и двигатель остановится, то скольжение увеличится, спровоцировав возникновение короткого замыкания в роторе. Однако частотники для вентиляторов, включенные по такой схеме, не отреагируют на изменение, что может привести к аварии всей установки. Обычная ширина диапазона автоматической регулировки частоты вращения находится в пределах от 2 до 3 процентов от номинала, установленного значением u/f.
Диапазон регулирования в схеме без энкодера определяется соотношением 1:40. Например, если на электропривод будет подаваться переменное напряжение с частотой 60 Гц, то минимальным значением частоты является 1,5 Гц.
Скалярное управление с энкодером
При использовании датчика частоты вращения частотные преобразователи для вентиляций включаются по схеме, приведенной ниже.
Недостатком этого способа является сам датчик скорости, технические характеристики которого могут ограничивать максимальную частоту вращения вала. Поэтому диапазон регулирования сужается до соотношения 1:10. А это дополнительно снижает возможности управления вентиляторными установками на малых оборотах. Вращающий момент во время пуска будет еще меньшим.
Достоинства и недостатки скалярного управления
Управление вентиляторами скалярным методом имеет как достоинства, так и недостатки.
В первую очередь, он очень прост и не требует чрезмерно сложных устройств, а также высокой квалификации персонала, обслуживающего вентиляторную установку. Кроме того, один частотный преобразователь может управлять несколькими электродвигателями, суммарная мощность которых не превышает ту, что указана в его паспорте.
Однако этот способ не позволяет реагировать на отклонения от нормы быстро, кроме того, диапазон изменения скоростей вращения вала ограничен. На величину вращающего момента нельзя влиять совсем, для этого требуется векторное управление.
Частотные преобразователи для управления вентиляторами
Большинство производителей силовой электронной продукции выпускают специальные серии частотных преобразователей, для которых управление вентиляторами является узкоспециализированной задачей.
ESQ-210
Выпускается российской компанией «Элком». Управляют одно и трехфазными двигателями мощностью от 0,2 до 3,7 кВт. Предел изменения выходной частоты от 0,1 до 400 Гц.
Приборы бренда Toshiba. Управляют только трехфазными электродвигателями мощностью от 0,4 до 300 кВт. Имеют девять режимов работы и возможность подключения к локальным вычислительным сетям для дистанционного управления.
Остались вопросы?
Специалисты ЭНЕРГОПУСК ответят на Ваши вопросы:
8-800-700-11-54 (8-18, Пн-Вт)
Как частотные преобразователи улучшают работу вентиляции
Заметно улучшить работу вентиляторов различного назначения, повысить их производительность и снизить издержки помогает автоматизация с помощью преобразователей частоты.
Принцип работы
Управление воздушным потоком без ПЧ в контуре осуществляется с помощью заслонок воздуховодов. Электровентиляторы работают с максимальной производительностью и постоянной скоростью, вне зависимости от того, какой объем воздуха требуется прокачать. Энергопотребление в такой системе будет одинаково высоким, а износ механизмов ускоренным.
Частотники позволяют наладить воздухообмен с наименьшими затратами, уменьшают износ оборудования и удлиняют сервисные интервалы. Они меняют характеристики частоты и/или напряжения питающего тока и мягко регулируют производительность электровентиляторов.
В схеме управления с ПЧ электродвигатель вентилятора нужно подключать через преобразователь. По сигналу датчиков давления и температуры прибор может изменять скорость вращения лопастей, плавно разгонять или останавливать вентилятор.
Таким образом, электродвигатель функционирует в щадящем режиме, а это существенно увеличивает его ресурс и исключает ударные нагрузки на электросеть. Оборудованию реже нужен ремонт, время простоя сокращается. Экономия электроэнергии составляет 20–40%, в зависимости от режима и условий работы.
Области применения
Современные частотники — это высокотехнологичные интеллектуальные приборы с микропроцессорным управлением. Благодаря многофункциональности их можно использовать во всех типах вентиляционных систем:
Общепромышленные частотные преобразователи «Веспер EI-7011» отлично подходят для любых вентиляторов 220, 380 В и различных типов вентиляций. Благодаря широкому диапазону мощностей и гибким настройкам, они могут управлять одновременно несколькими устройствами.
Преимущества и недостатки использования
Применение частотников для управления работой вентиляторов имеет много плюсов. Некоторые из них:
Из минусов — относительно высокая стоимость приобретения. Однако она быстро окупается за счет экономии электричества и снижения эксплуатационных расходов.
Также прибор необходимо предварительно настроить. Базовая настройка частотного преобразователя уже выполнена на заводе, а для монтажа и программирования режимов работы есть подробная инструкция. Если нет желания во всем разбираться, то подключение частотного преобразователя могут сделать специалисты «Веспер». Они обладают большим практическим опытом и проведут пусконаладочные работы профессионально и быстро.
Видео
В этом видеоролике вы увидите, какие преимущества дают ПЧ при интеграции их в систему воздушного охлаждения жидких и газообразных продуктов на объектах нефтегазового комплекса.