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Moteurs variables de évaluation de vitesse pour des applications de pompe centrifuge

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Un VFD devrait être considéré pour chaque nouvelle installation industrielle de pompe, et également pour le nombre de systèmes de pompe industriels installés sur les décennies passées qui sont encore en fonction.

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Le coût de courant électrique de garder des 200 que la HP pompent le moteur fonctionnant dépasse sans interruption maintenant $100.000 par année dans la plupart des régions des Etats-Unis, et plus dans d'autres pays où le coût de l'électricité est plus haut.

Heureusement, dans les commandes variables de fréquence de décennie passée (VFDs) sont devenus moins chers et plus fiables. Ainsi, la nécessité et les possibilités d'améliorer des efficacités de système industrielles de pompe par l'utilisation des moteurs de pompe de VFD n'a jamais été plus haute.

Un VFD peut varier la tension et la fréquence à travers un moteur ? gamme de vitesse de s pour moduler la vitesse de rotation d'axe. Ceci permet pour réduire un moteur ? une demande électrique de s par l'ajustement de vitesse de moteur sur le rendement de pompe d'allumette aux conditions de pression/écoulement de système.

La résistance visqueuse du fluide traversent les systèmes sifflants peut augmenter exponentiellement avec la vitesse de flux de fluide. Avec un moteur synchrone de vitesse fixe, le flux de fluide est typiquement modulé avec une soupape de commande d'étranglement. Ceci est employé dans un système de pompe pour augmenter la résistance de flux de fluide et pour fournir des débits inférieurs désirés en forçant la pompe pour soutenir sur sa courbe de rendement.

L'indication la plus évidente qu'une soupape de commande étrangle la pression significative partie est bruit excessif de valve, améliore parfois décrit comme criant ou poussant des cris perçants. Le bruit élevé, la vibration, les dommages d'érosion des internals de valve et de la haute pompe ou les frais d'entretien de valve sont toutes les indications qu'une soupape de commande étrangle la pression significative partie.

Si un système d'écoulement passe le temps significatif à l'écoulement réduit, une modification VFD pour le moteur de pompe devrait être évaluée. Cette modification ajouterait un VFD à la commande de vitesse de moteur et éliminerait la valve d'étranglement.

Dans les systèmes à haute pression, un moteur variable de vitesse peut réduire des coûts de maintenance. Cela vaut particulièrement pour les pompes à grande vitesse qui utilisent une boîte de vitesse pour augmenter la vitesse de roue à aubes aux multiples des vitesses de moteur synchrone. Certaines de ces pompes centrifuges commandées par engrenage tournent la roue à aubes aux vitesses au-dessus de 20.000 t/mn. Avec un moteur de vitesse constante, leurs roues à aubes et boîtes de vitesse sont intolérantes des changements rapides du débit.

Les moteurs de pompe dans les systèmes sifflants avec des échangeurs de chaleur peuvent être d'excellents candidats pour les entraînements à vitesse variable. L'échange thermique et le contrôle de température est typiquement réalisé en modulant la vitesse et le temps de séjour liquides par l'échangeur de chaleur de système. Les petits passages et les grandes surfaces d'échange contribuent aux croissances significatives dans la chute de pression de pression par des échangeurs de chaleur à mesure que le flux de fluide est augmenté.

En conséquence, la plupart des systèmes d'échange thermique exigent le refoulement élevé de pompe aux débits élevés, mais ont besoin de basse pression aux taux de débit faible. Si ce type de système d'écoulement liquide fonctionne au débit faible évalue pour une partie significative de sa période d'opération, sa facture mensuelle de puissance sera beaucoup inférieur avec un moteur de VFD, par opposition au fonctionnement avec un moteur de simple-vitesse et une soupape de commande d'étranglement.

La raison les moteurs que variables de vitesse fonctionnent efficacement pour les pompes centrifuges peut être comprise des lois d'affinité de pompe :

(Q2/Q1) ? (N2/N1), l'écoulement est proportionnel à la vitesse de pompe

(H2/H1) ? (N2/N1) 2, pression est proportionnel à la vitesse de pompe carrée

(HP2/HP1) ? (N2/N1) 3 ; Cependant, la puissance exigée est proportionnelle à la vitesse de pompe cubée

De la loi d'affinité de pompe, la table montre comment l'aspiration de puissance diminue pendant que la vitesse de pompe est réduite.

Pendant que la table montre, la baisse d'exigences de HP de pompe comme vitesse de pompe est diminuée, qui est pourquoi un VFD peut sauver des quantités de puissance significatives en assortissant la vitesse de pompe aux conditions de charge. C'est plus efficace que le fonctionnement par pompe à à toute vitesse et à étrangler son rendement, et il réduit également des coûts de maintenance.

Pour évaluer si un VFD est une option rentable pour un nouveau spécifique ou rétroadapte l'application de pompe, ce qui suit devrait être considéré comme :

1. Calculez la pression de système/courbe d'écoulement d'écoulement minimum à maximum. Dans un système actuel, des données pour établir cette courbe peuvent être prises des mesures de pression et d'écoulement, de la position de soupape de commande et des mesures de courant électrique de moteur de pompe. Pour une étude détaillée précise d'un système actuel, des arrangements devraient être pris pour enregistrer ces données automatiquement avec le temps.

2. Si des valves d'isolement ou les valves à trois voies sont utilisées dans le système d'écoulement pour isoler ou ajouter le matériel supplémentaire dans le chemin d'écoulement pour différents modes d'opération, alors autant de courbes de pression/écoulement devront être produites en tant que là sont des configurations d'écoulement opérationnelles possibles.

3. Choisissez une pompe pour assortir les points maximum et minimum d'opération sur la courbe. (Le fournisseur de pompe de contact pour la pompe courbe.)

4. Estimez à partir des données rassemblées le nombre de heures, l'écoulement, la pression, les puissances en chevaux de pompe, le courant électrique et le coût électrique pour les points importants d'opération le long de la courbe de système. La sur-crête/variations creuses du coût de l'électricité et de tous les effets saisonniers sur des opérations devra être considérée. En plus de l'efficacité de pompe et de l'efficacité de moteur dans ces calculs, des pertes de VFD approximativement de 3% devront être incluses. Estimez et comparez les frais d'exploitation pour des options de pompe de fixe-vitesse et de pompe de vitesse variable pendant une période d'une année.

5. VFDs exigent les filtres harmoniques électriques et potentiellement les réacteurs à C.A. en plus de l'inverseur de VFD. L'espace additionnel pour les clôtures électriques de VFD sera nécessaire en plus des conditions pour un démarreur de moteur de fixe-vitesse. Dans une modification, des cables électriques améliorés à l'inverseur de VFD et au moteur seront probablement exigés. Les coûts installés typiques de systèmes de VFD s'étendent de $200-$500/HP.

6. Contactez les fournisseurs de VFD pour des détails sur un VFD classés en juste proportion pour les conditions de couple de moteur comprenant tous les filtres et réacteurs harmoniques requis. Dans une application de modification, il ? s souvent possible de réutiliser un moteur triphasé existant si l'estimation d'isolation d'enroulement est assez haut et l'isolation est en excellent état. VFDs sont plus dur sur l'isolation de moteur que des moteurs de fixe-vitesse.

7. Comparez le coût installé du VFD à l'épargne annuelle de puissance, et déterminez si l'épargne est suffisante pour justifier la dépense. Soyez sûr de factoriser en coûts de maintenance réduits réalisés de courir le moteur et la pompe aux vitesses pour assortir la charge, par opposition au fonctionnement à à toute vitesse et à étrangler le rendement avec une soupape de commande.

Un VFD devrait être considéré pour chaque nouvelle installation industrielle de pompe, et également pour le nombre de systèmes de pompe industriels installés sur les décennies passées qui sont encore en fonction. Des taux plus élevés et des réductions de courant électrique des prix de VFD signifient que tous les systèmes de pompe existants devraient être évalués pour voir si une modification de VFD semble raisonnable.