Problemen oplossen na energie-upgrades van installaties

Proberen energie te besparen is niet altijd zo eenvoudig als het lijkt. Het installeren van frequentieregelaars (VFD's) en het achteraf aanbrengen van verlichtingssystemen zijn twee van de snelste en meest geaccepteerde manieren om aanzienlijke energiebesparingen te realiseren. Toch kunnen hierdoor nieuwe problemen de kop opsteken.

Een van de eerste stappen bij het oplossen van deze problemen is om te begrijpen dat de energiezuinige apparaten zelf de oorzaak kunnen zijn. Hoewel de meeste energiebesparende elektronische voorschakelapparaten, lichtregelaars en
VFD's prima werken op moderne elektriciteitsdistributiesystemen, kan deze apparatuur nachtmerries veroorzaken bij het oplossen van problemen in oudere faciliteiten.

Elektrische problemen als gevolg van zeer efficiënte, energiebesparende upgrades vallen in een of meer van de volgende drie gebieden:

• Aanvraag
• Installatie (inclusief opstarten)
• Onderhoud

VFD komt niet overeen
Een van de meest voorkomende energiebesparende toepassingen in faciliteiten is het gebruik van VFD's op centrifugaalpompen, ventilatoren en blowers. Het variëren van motorsnelheden is een veel efficiëntere manier om de stroomsnelheden te regelen en daardoor de watertemperatuur te handhaven dan om de motor en pomp op volle snelheid te laten draaien en een klep te smoren om de stroomsnelheden aan te passen. Maar er zullen problemen ontstaan ​​als:

• De VFD heeft niet de juiste afmetingen en is niet geselecteerd
• De installatie van de aandrijving en motor is niet gedaan met een VFD in gedachten
• Parameters waren niet correct ingesteld bij het opstarten
• De effecten van harmonische stromen werden niet overwogen in het ontwerp en behandeld in het onderhoud

Het niet-lineaire effect van elektronische belastingen
Frequentieregelaars zijn complexe elektronische apparaten die niet-lineaire belastingen worden genoemd en die hun uitgangsspanning en frequentie variëren om de motorsnelheid te regelen. Het distributiesysteem levert spanning, maar er stroomt geen stroom in de VFD totdat het gelijkrichtcircuit in het convertergedeelte begint te geleiden. Aangezien de stroom niet lineair vloeit als er spanning wordt aangelegd, wordt de apparatuur "niet-lineair" genoemd.

Wanneer de diodes plotseling stroom laten stromen, ontstaat er een "inkeping" op de sinusgolf die sinusgolfvervorming veroorzaakt. Het VFD-gelijkrichtercircuit zorgt er ook voor dat stromen terugvloeien in het distributiesysteem in veelvouden van 60 hertz (Hz). Stroom die terugvloeit in veelvouden van de grondtoon, wordt harmonische stroom genoemd. De derde harmonische is driemaal de grondtoon van 60 Hz of 180 Hz. De vijfde harmonische stroom is 300 Hz, enzovoort.

Harmonen
Deze harmonische stromen hebben niet alleen de neiging om de spanning in de hele installatie te vervormen, maar bepaalde harmonische frequenties veroorzaken problemen die uniek zijn voor die harmonische. De derde harmonische veroorzaakt bijvoorbeeld oververhitting in nulgeleiders en transformatoren. De vijfde harmonische kan motorische problemen veroorzaken, zoals oververhitting, abnormaal geluid en trillingen, en motorische inefficiëntie.

Waar het op neerkomt:alle elektronische apparatuur creëert harmonischen en vervormt de spanning die in de fabriek wordt verdeeld.

Andere typische niet-lineaire belastingen die tijdens energie-upgrades worden toegevoegd, zijn elektronische voorschakelapparaten, computers, bedieningselementen (PLC's, enz.) En verschillende componenten van gebouwautomatiseringssystemen. Gebruik altijd een True-RMS-reagerend meetinstrument bij het meten van niet-lineaire belastingen, met name stroom. Ga voor achtergrondinformatie over het waarom van true-rms naar www.fluke.com/true-rms.

Gevoelige bediening
Dit is de oorzaak van het probleem:Moderne besturingssystemen zijn vaak gevoelig voor kwaliteitsproblemen met de elektrische stroom die ze leveren. Dat betekent dat niet-lineaire, hoogrenderende belastingen operationele problemen veroorzaken, niet alleen met andere gevoelige fabrieksapparatuur, maar ook met zichzelf. Ironisch genoeg veroorzaakt juist de apparatuur die is geïnstalleerd om energie te besparen vaak inefficiënties en onverwachte onderhoudskosten.

Gelukkig kunnen enkele snelle controles en eenvoudige elektrische probleemoplossing veel problemen oplossen.

VFD-voorbeelden voor probleemoplossing
Slechte motortoerentalregeling en/of hinderlijke uitschakelingen: Een typisch VFD-probleem dat in het veld wordt aangetroffen, is bijvoorbeeld dat de omvormer de motorsnelheid niet goed kan regelen en zelfs hinderlijke uitschakelingen kan ervaren. De twee meest waarschijnlijke oorzaken van dit specifieke probleem:

• Spanningsonbalans op de drie fasen die de omvormer voeden
• Harmonischen die uit de drive stromen, terug in het distributiesysteem

Een koelmachine waarop een VFD is geïnstalleerd, kan bijvoorbeeld problemen krijgen met de temperatuurregeling op gespecificeerde locaties in het systeem als gevolg van vervormde sinusgolven die door de harmonischen worden veroorzaakt. Deze vervorming beïnvloedt de werking van PLC's, temperatuurregelaars en andere regelingen in de koelmachine.

Een andere mogelijkheid:als de feedbackkabels van de toerenteller niet correct zijn geselecteerd en geïnstalleerd, wordt foutieve informatie over het motortoerental teruggevoerd naar de VFD, waardoor het onmogelijk wordt voor de VFD om de werkelijke motorsnelheid te regelen.

De oplossing:gebruik een afgeschermde kabel voor deze laagspanningssignalen en aard deze slechts aan één uiteinde.

Zorg er bij het leggen van deze laagspanningsgeleiders voor dat ze niet in de buurt van stroomgeleiders worden geïnstalleerd. Elektromagnetische inductie van stroomkabels kan de laagspanningsregeling beïnvloeden.

Installatiecontroles: Bekijk eerst het installatieontwerp om problemen met de VFD-besturing op te lossen. De kans is groot dat de juiste aandrijving, motor en bijbehorende apparatuur zijn geselecteerd - maar controleer hoe dan ook. Loop naar beneden en observeer de installatie. Zijn de juiste kabeltypes geselecteerd en correct geïnstalleerd? Is de installatie geschikt voor de omgeving waarin deze wordt opgesteld? Zijn de behuizingen stofvrij en voorzien van voldoende ventilatie?

Controle van schijfparameters: Bekijk de parameters die in de omvormer zijn geprogrammeerd. Komen de ingevoerde gegevens overeen met het typeplaatje van de motor? Is de aandrijving ingesteld op een goede werking, zoals variabel koppel voor energiebesparende pomp- en ventilatortoepassingen? Als de VFD de motor niet aanstuurt zoals verwacht, kan dit zijn omdat de operationele parameters ofwel niet correct zijn ingesteld of, meer dan waarschijnlijk, zijn gereset door een goedbedoelende persoon die probeert andere problemen op te lossen.

Snelle meetcontroles: Meet de VFD-ingangsspanning met een True-RMS digitale multimeter en controleer of de spanningsonbalans binnen de specificaties van de fabrikant valt. Meet harmonische frequenties en niveaus op het punt waar stroom wordt geleverd aan de VFD, met behulp van een stroomkwaliteitsstroomtang of een stroomkwaliteitsanalysator. Controleer ook op harmonischen bij de feeder waar de stroom naar de VFD ook andere belastingen voedt.

De oplossing:als spanningsonbalans het probleem is, verschuif en verdeel de enkelfasige belastingen gelijkmatig. Als blijkt dat harmonischen de oorzaak zijn, neem dan contact op met de fabrikant van de omvormer of een fabrikant van harmonischenfilters en bepaal en installeer een goed afgesteld harmonisch filter.

Problemen met retrofits van verlichting
Overlast struikelen: Retrofits van verlichting besparen ongetwijfeld geld op de maandelijkse elektriciteitsrekening. Maar veel faciliteiten investeren alleen in verlichtingsupgrades om te zien dat de lichten flikkeren of helemaal niet werken. Schijnbaar niet-gerelateerd, driefasige motoren raken oververhit, servers en computers werken niet goed en gegevens gaan verloren. Er ontstaan ​​plotseling hinderlijke uitschakelingen op stroomonderbrekers. Nieuw geïnstalleerde elektronische apparatuur schakelt op mysterieuze wijze uit bij overspanning of oververhitting - maar de apparatuur vertoont geen tekenen van dergelijke abnormale omstandigheden.

Dergelijke problemen worden over het algemeen geassocieerd met harmonischen. Een IEEE-onderzoek geeft aan dat deze harmonischen een groot probleem kunnen worden als TL-verlichting 25 procent of meer van de faciliteitsbelasting uitmaakt.

Elektronische voorschakelapparaten brengen vaak harmonische stromen terug in het distributiesysteem. Als de faciliteit een oudere is en er slechts één nuldraad is ingetrokken voor elk van de drie niet-geaarde fasegeleiders naar het verlichtingscircuit (neutrale delen), kan het resultaat oververhitting van de nulleiders, panelen en transformatoren zijn. Onderhoud vindt en corrigeert deze problemen vaak.

Een tip:trek extra nulgeleiders aan, één per fase in totaal indien nodig. Infraroodthermografie kan deze problemen vaak identificeren voordat ze falen.

Dimmerbediening: Veelvoorkomende aanpassingen aan T-8-lampen met elektronische voorschakelapparaten en de vervanging van gloeilampen door compacte fluorescentielampen (CFL's) zorgen beide voor aanzienlijke energiebesparingen. Voor extra energiebesparing, dim de tl-verlichting wanneer volledige lichtopbrengst niet nodig is. Dit dimmen kan worden bereikt met handmatige dimmers of met fotosensoren die het lichtniveau naar behoefte binnen of buiten detecteren.

Zorg ervoor dat het juiste type dimmerregeling overeenkomt met het voorschakelapparaat en het type lamp dat moet worden gedimd. Mismatches hier kunnen niet alleen resulteren in slecht werkende apparatuur, maar ook in beschadigde onderdelen van het verlichtingssysteem.

Afhankelijk van het type dimbediening dat wordt gebruikt, kan er extra stuurbedrading worden geïnstalleerd die werkt op nul tot 10 volt. Als dergelijke besturingsbedrading tijdens installatie of onderhoud te dicht bij stroomgeleiders wordt geplaatst, kan dit leiden tot een onregelmatige lichtregeling.

Een tip:houd de besturingsbedrading tijdens de installatie zo kort mogelijk.

Geautomatiseerde verlichtingsregelingen die verlichtingsbanken onregelmatig in- en uitschakelen na de installatie van energiebesparende regelingen, moeten worden gecontroleerd op een goede werking van de sensor. Sommige fotosensoren hebben mogelijk een dodebandaanpassing om de tijd tussen lichten uit en lichten aan te wijzigen.

Oververhitting motoren: Als onderdeel van de energiebesparende verlichtingsupgrades kunnen lichtbanken worden omgeschakeld om energie te besparen. Afhankelijk van de geschakelde circuits kunnen fase-onbalansen optreden bij driefasensystemen. Onderhoud krijgt de oproep om motoren te vervangen die zijn vernietigd door oververhitting.

Een tip:controleer de spanning die aan de motor wordt geleverd tijdens alle fasen van de werking van de installatie.

De maximale spanningsonbalans op de motorklemmen mag niet groter zijn dan 1 procent. Als een motor wordt gebruikt met een onbalans van meer dan 5 procent, zal dit waarschijnlijk leiden tot motorschade.

Conclusie
De beste tool voor het oplossen van problemen, na een upgrade, is goed opgeleide en goed uitgeruste medewerkers. Kennis van hoe de energiebesparende applicatie werkt, is de eerste stap bij het oplossen van bijbehorende problemen. Bekijk het ontwerp, de installatie en eventuele opstartprocedures om veel problemen te isoleren en te corrigeren. Gebruik een logische, systematische aanpak met de juiste tools om problemen te isoleren, aangezien er onderhoud aan de apparatuur nodig is.

Bekijk figuur 1 voor typische problemen die zich voordoen na energiebesparende upgrades en voor ideeën over waar te beginnen.

Bezoek voor meer informatie de website van Fluke Corporation op www.fluke.com.

Figuur 1. Typische problemen gemeld na energie-upgrades en enkele snelle controles om problemen op te lossen.

Figuur 2. Om uw besparingen op energie-upgrades te behouden, leert u hoe u gerelateerde problemen intern kunt oplossen en repareren.