Moderne Variabele Snelheidsaandrijvingen: pompefficiëntie & betrouwbaarheid verhogen

Het volgende is een uittreksel uit mijn recente artikel Blown Away voor Water & Wastes Digest. De volledige versie kan online of in de oktober-uitgave van het tijdschrift gelezen worden.

Moderne variabele snelheidsaandrijvingen (VSD) worden al meer dan 20 jaar gebruikt met positief-verplaatsingsapparatuur. VSD-technologie ontstond in de jaren '60 voor kleine DC-motoren en ontwikkelde zich voor gebruik op grote inductiemotoren. Pulsbreedtemodulatie (PWM) technologie met geïsoleerde-gate bipolaire transistoren leidde tot kleinere, meer economische opties en breder gebruik. Inverter-duty (VSD-duty) motorontwerpen volgden spoedig, samen met wijdverspreid gebruik van VSD-technologie voor variable belastingstoepassingen. Positief-verplaatsings (PD) blowers worden vaak in deze variable belastingstoepassingen gebruikt, en VSD-technologie kan additionele energiebesparingen bieden.

PD lopende blowers worden gebruikt sinds hun uitvinding in 1856 door de gebroeders Roots. Net als elke PD-machine, is de geleverde volumestroom ruwweg evenredig met de werkende snelheid van de blower. Een meerderheid van lopende blowers wordt riemaangedreven, en de werkende snelheid van de blower wordt ingesteld door de grootteverhouding tussen de motorpulley en de blower-elementpulley. Als resultaat werden blowers gedimensioneerd aan de toepassingsbehoeftes, met de juiste pulleyverhoudingen in riemaangedreven eenheden, voor vele decennia.

De enigste manier om de uitvoerstroom van een werkende machine aan te passen, was door het gebruik van een overstroomklep om een deel van de uitlaatstroom af te blazen of machines op dezelfde headerpijp te starten/stoppen. Deze methoden leverden een variable uitvoerstroom voor toepassingen die dit vereisten, waaronder afvalwaterbehandeling aeratie, aërobe fermentatie, en koel- en verbrandingslucht. Echter, dit bood beperkte besparingen in energie-efficiëntie.

VSD Efficiëntie

In de jaren '90 maakte nieuwe VSD-technologie en inverter-duty ontwerpen voor driefase-inductiemotoren het economisch om variable snelheidspakketten aan te bieden. In plaats van een afblaasklep of starten/stoppen, varieerde de VSD de uitvoersfrequentie van de blower direct. Het variëren van de werkende snelheid past de druk vs. stroomcurve aan, met lagere werkende snelheden die minder volumestroom verplaatsen.

Dit is significant omdat het vertragen van de blower efficiënter kan zijn dan lucht afblazen. Een blower die op nominale snelheid op een VSD draait vergeleken met een vaste snelheid zal dezelfde uitvoerstroom hebben en een hogere hoeveelheid vermogensinput vereisen door elektrische verliezen. Met moderne VSD-apparatuur is deze verlies typisch minder dan 3%. Echter, met meer stroomreductie, kan meer energie bespaard worden. Een lopende blower die met VSD werkt, heeft een afregeling van 60 tot 70%, wat betekent dat de minimumstroom 60 tot 70% lager is dan de maximumstroom.

Voor een blower die met een afblaasklep werkt, produceert het nog steeds dezelfde hoeveelheid stroom in de blower, en een potentiële lichte daling in de systeemdruk is het enige energievoordeel. Daarom kan een VSD bijna 60 tot 70% energiebesparing bieden in een proces dat 60 tot 70% minder stroom vereist dan de nominale uitvoer van de blower. Voor elke toepassing met een grote, variable stroomvraag, kunnen deze besparingen de investeringskosten van de VSD gemakkelijk terugverdienen.

De mogelijkheid om de werkende snelheid te verhogen boven de basisfrequentie – 60 Hz in de VS – is een additioneel VSD-voordeel. Oudere apparatuur kan geretrofit worden met VSD en een grotere motor om de prestatie-uitvoer te verhogen. De investeringskosten voor deze retrofit zijn aanzienlijk lager dan het kopen van nieuwe apparatuur om een iets hogere stroomuitvoer te krijgen.

Lees verder…

U kunt het volledige artikel online of in de oktober-uitgave van Water & Wastes Digest lezen. Voor meer artikelen als deze, zorg ervoor dat u onze blog abonnneert.