Насосы, вентиляторы и компрессоры играют важную роль во многих сферах повседневной жизни. Они должны надежно работать каждый день. Без их надежной работы, такой как вентиляция и охлаждение зданий, наша жизнь была бы довольно сложной. Все эти области применения требуют идеально работающих насосов, вентиляторов и компрессоров.
Цены на энергоносители неуклонно растут уже много лет, и, как следствие, растет потребность в энергосбережении в промышленности, торговле и других сферах бизнеса. Сокращение общих затрат и экономия энергии сегодня более актуальны, чем когда-либо прежде, именно из-за резкого роста цен. И этот рост продолжается.
Управление скоростью насоса и вентилятора снижает потребление энергии и затраты
Владельцам и арендаторам срочно требуются энергосберегающие решения в производственных цехах, а также в жилых и офисных зданиях. Возможности энергосбережения также заключаются в автоматизации инженерных систем зданий.
Ключевой технологией повышения энергоэффективности является технология регулирования скорости вращения электродвигателей с использованием частотных преобразователей. В настоящее время они представляют собой наиболее эффективное решение для быстрого и заметного снижения энергопотребления.
Регулирование скорости насосов и вентиляторов с квадратичным ходом момента нагрузки
Насосы и вентиляторы являются отличными объектами для достижения экономии энергии. Большое количество этих устройств в настоящее время также используется в области автоматизации зданий. Особенно для вентиляторов и центробежных насосов, т.е. для машин с квадратичной нагрузочной характеристикой, потребление энергии уменьшается пропорционально квадрату скорости.
Одним из передовых решений в области энергосбережения является оснащение машин с квадратичной нагрузочной характеристикой современными частотными преобразователями, которые оптимально адаптируют их скорость к фактической мощности.
Это связано с тем, что в большинстве случаев насосы и вентиляторы в административных и производственных зданиях рассчитаны на наихудший сценарий, что, например, в кондиционировании воздуха означает, что они рассчитаны на самый жаркий день в году, когда они должны работать на полную мощность.
Весь оставшийся период они работают только в режиме частичной нагрузки. Аналогичным образом это относится и к оборудованию, работающему под давлением, в высотных зданиях.
И именно в этом случае в дело вступают частотные преобразователи. К этому добавляется тот факт, что закупочная цена частотных преобразователей все еще падает, что делает этот способ энергосбережения еще более привлекательным. Но будьте осторожны - не все насосы и вентиляторы подходят для регулирования скорости.
Контроль скорости как фактор экономии
Во избежание неприятных неожиданностей при регулировании скорости насосов и вентиляторов необходимо на этапе проекта позаботиться о том, чтобы изменение скорости не изменило положение рабочей точки и, следовательно, КПД проточной машины. Поэтому для устранения неэкономичных и контрпродуктивных мер необходимо рассмотреть все аспекты как с технической, коммерческой, так и с логистической точек зрения.
Чтобы сбалансировать затраты и эффективность, связанные с внедрением насосов и вентиляторов с регулируемой скоростью, пользователь должен руководствоваться не только наиболее выгодной ценой, но и другими факторами, такими как экономичность и эксплуатационная надежность в течение срока службы.
В старых системах, а также на новых установках в насосах и вентиляторах часто используются поворотные заслонки и дроссельные или трехходовые клапаны для регулировки давления или перекачиваемого объема. Если управление насосом осуществляется с помощью дроссельной заслонки, рабочая точка машины смещается на характеристику насоса из-за ограничения расхода.
Для проточных машин с квадратичной нагрузочной характеристикой потребление энергии уменьшается пропорционально квадрату скорости. По сравнению с номинальной рабочей точкой насоса наблюдается минимальное снижение энергопотребления.
Если управление насосом осуществляется изменением скорости, рабочая точка смещается на характеристике устройства. При этом потребляемая энергия снижена по сравнению с дроссельным управлением — как уже было сказано, в кубе.
Так, например, вентилятор потребляет только одну восьмую часть энергии на половинной скорости. Аналогично это относится ко всем проточным машинам с квадратичной характеристикой.
Как из-за управления дроссельной заслонкой, так и из-за управления скоростью рабочая точка смещается за пределы оптимальной эффективности. Важна не только цена, но и экономичность и надежность эксплуатации на протяжении всего срока службы оборудования.
Как уже упоминалось, системы автоматизации зданий должны быть рассчитаны на пиковые нагрузки. Результатом является большая доля трафика с частичной нагрузкой. Этот факт должны учитывают производители проточных машин. Поэтому агрегаты частично спроектированы для достижения оптимальной эффективности примерно при 70% объемного расхода.
По этой причине пользователи должны обращать внимание на оптимальную эффективность при модернизации действующего оборудования или выборе проточной машины в соответствии с новой концепцией и проверять правильность своих рассуждений при частичной нагрузке, чтобы такой выбор имел смысл для их оборудования.
Дальнейшая оптимизация рабочих точек
В комбинации проточной машины и частотного преобразователя есть область, в которой система экономит энергию. Машина должна работать в этом диапазоне большую часть рабочего времени.
Если разница между максимальной требуемой мощностью и средней частичной нагрузкой слишком велика, оператор должен выбрать другое решение. В этих случаях оказывается эффективной работа с несколькими машинами, которая также дает указанные преимущества.
Примерами являются системы повышения давления или системы распределения воды (оросительные системы), несколько вентиляторов градирен, вторичные насосные системы, присутствующие в холодильных установках, или насосные системы в централизованном теплоснабжении.
Учитывайте оптимальную эффективность даже при частичной загрузке системы
Есть много причин для использования таких конструкций. Наиболее важной причиной является оптимальная настройка рабочей точки в зависимости от соответствующей требуемой мощности в системе. Это может означать КПД всего от 10 до 20 % при использовании насоса, рассчитанного на наихудший случай и работающего в широком диапазоне регулирования.
С другой стороны, системы с несколькими насосами имеют КПД более 70%. Поэтому в этом случае правильно использовать каскадное подключение. В этом случае инвестиции, вложенные в реконструкцию эксплуатируемого оборудования, окупятся в короткие сроки.
В случае каскада насосов насос работает с регулированием скорости для основной нагрузки. По мере увеличения потребления частотный преобразователь включает другие насосы один за другим. Затем они работают как можно ближе к своей оптимальной рабочей точке с точки зрения эффективности. Таким образом, управление насосом всегда обеспечивает наилучшее использование энергии системой.
Таким же образом можно использовать ту же систему для управления вентиляторами. Соответствующие каскадные контроллеры доступны в качестве внешних аксессуаров.
Консультация с экспертами
При выборе оптимального решения с максимальной энергоэффективностью пользователь в любом случае должен оценить преимущества и недостатки соответствующего технического решения. При этом необходимо осознавать, что с повышением качества технического решения цена, как правило, увеличивается.
Поскольку в настоящее время пользователям почти невозможно знать все техническое оборудование до мельчайших деталей, а также из-за возрастающей сложности и непрерывности всех компонентов, абсолютно необходимо проконсультироваться со специалистами и объяснить все технические преимущества и недостатки.
Смотрите также по этой теме: Для чего нужен электропривод с регулируемой скоростью