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泵浦行業(yè)現(xiàn)代化節(jié)能驅(qū)動(dòng)與智能驅(qū)動(dòng)
1泵浦行業(yè)特點(diǎn)
2傳統(tǒng)泵浦機(jī)械電控柜主要缺失
3 泵浦行業(yè)待解決電氣問題
4 各種啟動(dòng)裝置啟動(dòng)特性比較
5 流體機(jī)械、產(chǎn)業(yè)機(jī)械、機(jī)床行業(yè)應(yīng)用
6 推薦替代產(chǎn)品
7 替代的主要效益
8 節(jié)電模式
9 使用傳統(tǒng)交直交變頻器主要缺失
10 傳統(tǒng)軟啟動(dòng)與瘦斯達(dá)變頻式軟啟差異分析
1. 泵浦行業(yè)特點(diǎn)
小功率容量泵浦采用直接啟動(dòng)造成瞬間泵浦震動(dòng),泵浦發(fā)熱量提高壽命縮短,接觸器頻繁故障燒毀,電流沖擊與機(jī)械沖擊造成用戶難以忍受的困擾問題。
中大功率容量泵浦負(fù)載通過壓力/流量傳感器檢測信號(hào)控制電磁閥做加載-卸載節(jié)能控制,雖然可以降低管路損耗,但卸載時(shí)泵浦持續(xù)運(yùn)行浪費(fèi)50%左右流動(dòng)電費(fèi),而且電機(jī)功率因數(shù)嚴(yán)重落后,既浪費(fèi)能源又需投資功率因數(shù)提高的成本,而且電網(wǎng)變壓器容量還要加大繳交更多的基本電費(fèi)。泵浦驅(qū)動(dòng)電機(jī)如果沒有合適的啟動(dòng)裝置,由于啟動(dòng)電流為額定6-8倍,電網(wǎng)容量必須加大(導(dǎo)致基本電費(fèi)提高),否則電力公司收取巨額超容罰款。
泵浦的使用環(huán)境潮濕多水,開關(guān)設(shè)備及水泵電機(jī)很容易故障,因此,用戶的電氣設(shè)備故障率高,電機(jī)燒毀嚴(yán)重,特別是采用傳統(tǒng)變頻器驅(qū)動(dòng)的電機(jī),因?yàn)橥徊妷簩?dǎo)致絕緣破壞而燒毀線圈,由于轉(zhuǎn)子放電導(dǎo)致電腐蝕現(xiàn)象軸承很快就損壞。
傳統(tǒng)泵浦機(jī)械電控柜均采用接觸器或交直交變頻器電控柜,由分離式電氣器件組成,成本高體積大,配線復(fù)雜損耗大(星三角啟動(dòng)就必須六條動(dòng)力線),故障率高需要專責(zé)電氣人員定期檢修,電網(wǎng)容量需求大運(yùn)行效率低導(dǎo)致電費(fèi)高還必須投資節(jié)能改造、技術(shù)改造、無功補(bǔ)償、諧波污染防治等設(shè)備(參考以下圖表)。
2. 傳統(tǒng)泵浦機(jī)械電控柜主要缺失
瘦斯達(dá)交流驅(qū)動(dòng)器替代傳統(tǒng)電控柜的效益:
降低20%電氣總投資費(fèi)用,每月節(jié)約20%+20%電費(fèi),電控柜縮小80%體積。
當(dāng)前水泵采用傳統(tǒng)變頻器節(jié)能驅(qū)動(dòng)較多,但是實(shí)務(wù)上變頻器大部分時(shí)間是全速運(yùn)行,這樣不但不節(jié)能反而因?yàn)樽冾l驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有15%基本損耗,PWM電磁噪音產(chǎn)生環(huán)境污染問題,無法旁路運(yùn)行節(jié)電效果大打折扣。
當(dāng)前有許多泵浦負(fù)載驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用變頻器作為節(jié)能驅(qū)動(dòng),實(shí)際上都是使用在全速與停機(jī)兩點(diǎn)之間做起停控制,調(diào)速范圍很窄(因?yàn)檎{(diào)速后的流量及壓力參數(shù)均會(huì)平方下降)。采用變頻器驅(qū)動(dòng)泵浦投資成本高,不但不節(jié)電(更浪費(fèi)電)而且電機(jī)噪音污染嚴(yán)重,變頻器所產(chǎn)生的電網(wǎng)污染、無線電干擾自動(dòng)化設(shè)備,變頻器環(huán)境污染問題更為嚴(yán)重加大電氣搶修人員負(fù)擔(dān);諧波污染加大變壓器發(fā)熱壽命減短,諧波影響到二次變電所正常運(yùn)作。
3. 泵浦機(jī)械待解決電氣問題
1. 降低電氣總投資成本,也就是降低電控柜、動(dòng)力線等費(fèi)用。
2. 電控柜縮小體積。
3. 節(jié)電;每月基本電費(fèi)與流動(dòng)電費(fèi)均有效下降。
4. 提高可靠性,接觸器不要故障。
5. 避免水錘現(xiàn)象,降低管網(wǎng)壓力與損耗。
6. 免除再投資購買各種電氣輔助設(shè)備。
7. 智能自動(dòng)化節(jié)能驅(qū)動(dòng)控制。
8. 現(xiàn)代化人機(jī)界面控制。
4. 各種啟動(dòng)裝置啟動(dòng)特性比較
傳統(tǒng)電氣工程師都是按照電機(jī)5-8倍啟動(dòng)特性設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)控制;電機(jī)不能隨意啟停,越大功率限制越嚴(yán)格,因?yàn)闀?huì)影響到電網(wǎng)質(zhì)量、電機(jī)壽命、輸配電線、開關(guān)設(shè)備、負(fù)載安全等連串問題。
西普瘦斯達(dá)變頻式電機(jī)軟啟動(dòng)器將改變過去百年來交流電機(jī)啟動(dòng)沖擊電流問題;瘦斯達(dá)驅(qū)動(dòng)交流異步電機(jī)在滿載轉(zhuǎn)矩時(shí)的啟動(dòng)電流只需要額定電流(參考圖一到圖三)。
瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動(dòng)器-A6是替代傳統(tǒng)電控柜的核心部件,采用變頻式交交變頻技術(shù)在滿載轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)時(shí)只需額定電流,大幅度降低電網(wǎng)容量需求。還有智能信息物聯(lián)網(wǎng)通訊,半導(dǎo)體器件全數(shù)字控制技術(shù),帶有節(jié)能與全方位電機(jī)保護(hù)功能,是21世紀(jì)最先進(jìn)可靠的交流異步電機(jī)綠色節(jié)能智能控制產(chǎn)品。
由于沒有啟動(dòng)沖擊電流發(fā)生,交流電機(jī)可以隨意啟??刂?,不會(huì)增加電網(wǎng)容量、開關(guān)設(shè)備、輸配電線等負(fù)擔(dān),也沒有電網(wǎng)諧波污染,電機(jī)壽命也不受影響,那么電機(jī)任意啟停沒有限制;這樣才能有效提高能源利用率,改變了傳統(tǒng)電機(jī)節(jié)能降耗的觀念。
圖四及圖五說明了環(huán)保型綠色變頻器的輸出特性,與傳統(tǒng)電壓型變頻器具有相同的輸出特性,輸出高轉(zhuǎn)矩,分為恒轉(zhuǎn)矩-G與平方遞減轉(zhuǎn)矩-P輸出特性。
圖一:啟動(dòng)電流特性 圖二:軟啟動(dòng)特性 圖三:啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩特性
圖四 X7輸出轉(zhuǎn)速與輸出電壓曲線 圖五 X7輸出轉(zhuǎn)速與輸出轉(zhuǎn)矩曲線
5. 流體機(jī)械、產(chǎn)業(yè)機(jī)械與機(jī)床行業(yè)應(yīng)用
傳統(tǒng)移相軟啟動(dòng)器有局限性,就是無法帶載啟動(dòng),因?yàn)椴捎靡葡鄿p壓原理將抑制啟動(dòng)電流,而交流異步電機(jī)的特性是電壓與電機(jī)轉(zhuǎn)矩平方成比例,因此即使在流體機(jī)械的應(yīng)用里,如果有回風(fēng)、持壓或銹泵都是無法順利啟動(dòng)的,也就是如果有負(fù)載時(shí)啟動(dòng)電流還是非常大的,所以傳統(tǒng)移相式電機(jī)軟啟動(dòng)器應(yīng)用的市場就局限于風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等負(fù)載,無法帶載啟動(dòng)。
瘦斯達(dá)采用交交變頻轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)(VVVF)作為啟動(dòng)技術(shù),驅(qū)動(dòng)電機(jī)在額定負(fù)載情況下啟動(dòng)電流也只有額定電流而已(請(qǐng)參考上圖)。簡易型家族具有遞減轉(zhuǎn)矩輸出(P)與恒轉(zhuǎn)矩輸出(G)兩種輸出特性可選,突破了傳統(tǒng)軟啟動(dòng)器的局限性;P遞減轉(zhuǎn)矩輸出特性可應(yīng)用于流體機(jī)械應(yīng)用還可解決帶載啟動(dòng)問題,G型恒轉(zhuǎn)矩輸出特性可應(yīng)用在產(chǎn)業(yè)機(jī)械與工具機(jī)械負(fù)載。
瘦斯達(dá)在城市供水/水處理機(jī)械應(yīng)用具有獨(dú)特的特殊效果;城市供水對(duì)于管網(wǎng)壓力的變化及大小必須管理,否則會(huì)造成水管破裂、壓力不足的缺水現(xiàn)象發(fā)生。瘦斯達(dá)交流驅(qū)動(dòng)器具有軟啟??刂品浪N功能、壓力檢測及流量檢測功能,對(duì)于管網(wǎng)壓力過大或壓力不足均能報(bào)警或做啟??刂?。瘦斯達(dá)具有現(xiàn)代化觸摸屏監(jiān)控選件功能,可以實(shí)時(shí)記錄全年每日每分每秒的壓力、流量及電氣參數(shù)作為工程師的數(shù)據(jù)參考及決策用途。
農(nóng)村灌溉供水采用傳統(tǒng)接觸器、軟啟動(dòng)器等會(huì)產(chǎn)生較大的啟動(dòng)問題,由于農(nóng)村的電網(wǎng)容量較小,壓降大,啟動(dòng)電流過大會(huì)產(chǎn)生巨大的壓降,造成水泵電機(jī)無法啟動(dòng)現(xiàn)象,采用瘦斯達(dá)交流驅(qū)動(dòng)器可得到最小的電控柜體積,成套裝置成本最低,最有效的水泵驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)(瘦斯達(dá)啟動(dòng)電流比傳統(tǒng)電機(jī)軟啟動(dòng)器低兩倍以上)。
泵浦機(jī)械所有的交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制均可選用西普產(chǎn)品。
6. 推薦替代產(chǎn)品
造紙廠的泵浦?jǐn)?shù)量最多,水泵、定量泵、紙漿泵、循環(huán)泵等,這些泵浦當(dāng)前存在許多電氣問題以及巨大的節(jié)能空間,采用瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動(dòng)器能夠得心應(yīng)手,節(jié)電效果驚人。
城市供水就是自來水事業(yè),瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動(dòng)器替代傳統(tǒng)電控柜或移相式軟啟動(dòng)器能夠有效解決傳統(tǒng)電控柜的問題與困難,降低網(wǎng)管損失,避免水錘及水管破裂而且節(jié)約巨額電費(fèi),避免再投資購買節(jié)能改造、技術(shù)改造、無功補(bǔ)償、污染防治等設(shè)備。
循環(huán)水泵應(yīng)用
瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動(dòng)器可接受物理量反饋控制,作為電機(jī)啟停控制信號(hào),全速時(shí)可以旁路運(yùn)行沒有額外損耗發(fā)生,采用變頻式技術(shù),可帶載啟動(dòng)沒有沖擊電流。具有泵停功能防止水錘現(xiàn)象。
油田注水泵、、城市供水等使用瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動(dòng)器能夠解決傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制的問題以及提高非常大效益,是最重要油田行業(yè)交流異步電機(jī)節(jié)能驅(qū)動(dòng)智能控制產(chǎn)品。
用戶如需調(diào)速,可選用環(huán)保型綠色變頻器(A7/H7)替代傳統(tǒng)電壓型變頻器,這樣沒有諧波污染及電機(jī)PWM噪音無線電干擾等問題。
恒壓供水采用變頻器是先加壓后輸送原理(解決壓力與流量平方下降的參數(shù)變化問題),恒壓供水解決高處安裝水塔的困難,采用普司達(dá)環(huán)保型綠色變頻器替代傳統(tǒng)交直交變頻器可以避免變頻器環(huán)境污染問題發(fā)生,投資費(fèi)用還要更小,是21世紀(jì)先進(jìn)的恒壓供水驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)。傳統(tǒng)恒壓供水選擇使用電機(jī)軟啟動(dòng)器一拖三的原理設(shè)計(jì)電控柜,傳統(tǒng)一拖三的購置成本比瘦斯達(dá)交流驅(qū)動(dòng)器性價(jià)比還要低許多;因?yàn)槭菟惯_(dá)交流驅(qū)動(dòng)器具有65種保護(hù)功能、局網(wǎng)或總線通訊功能、體積是傳統(tǒng)電控柜的20%,只需三條電機(jī)線(六條線時(shí)可提高驅(qū)動(dòng)容量1.732倍),安全系數(shù)更高,沒有接觸器的煩惱問題。
風(fēng)機(jī)、水泵各種控制裝置性能比較
推薦節(jié)能驅(qū)動(dòng)選型
替代傳統(tǒng)高壓變頻器方案、替代傳統(tǒng)高壓電機(jī)軟起動(dòng)器、替代星三角降壓等各種軟啟動(dòng)裝置
1. 選用瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動(dòng)器-A6/H6替代傳統(tǒng)移相式電機(jī)軟啟動(dòng)或星三角降壓啟動(dòng)裝置達(dá)到無啟動(dòng)沖擊電流降低電網(wǎng)容量達(dá)到降低基本電費(fèi),運(yùn)行時(shí)可通過PFC控制解決大馬拉小車問題達(dá)到減免無功補(bǔ)償設(shè)備,2X二段速度低速節(jié)能,可頻繁啟動(dòng)提高能源利用率達(dá)到降低流動(dòng)電費(fèi)目的,利用負(fù)載物理量檢測反饋來自動(dòng)啟停電機(jī),調(diào)整電機(jī)做功滿足變動(dòng)負(fù)載特性需要。
2. 選用瘦斯達(dá)變頻式交流驅(qū)動(dòng)器-A5/H5替代傳統(tǒng)移相式電機(jī)軟啟動(dòng)或星三角降壓啟動(dòng)裝置,無啟動(dòng)沖擊電流降低電網(wǎng)容量達(dá)到降低基本電費(fèi);可使用多次啟動(dòng)模式提高能源利用率達(dá)到降低流動(dòng)電費(fèi)目的,利用開關(guān)量反饋控制電機(jī)啟停方式調(diào)整做功滿足變動(dòng)負(fù)載特性需要。
3. 選用普司達(dá)環(huán)保型綠色變頻器-A7/H7直接替代傳統(tǒng)交直交變頻器或高壓單元串聯(lián)變頻器,具有前面兩種產(chǎn)品的功能特性還增加變頻調(diào)速功能;雖然兩者雖然都是變頻器,性能卻大不相同;普司達(dá)產(chǎn)品沒有電網(wǎng)污染問題也沒有高頻干擾污染問題不必投資諧波抑制設(shè)備,而且提高25%以上的節(jié)能效果及旁路節(jié)能運(yùn)行。
4. 直接選用普司達(dá)智能全數(shù)字電控柜-P,由本公司按照客戶需要推薦各種現(xiàn)代化驅(qū)動(dòng)控制裝置全面解決傳統(tǒng)泵浦機(jī)械問題,降低電氣總投資成本,降低電費(fèi)及檢修成本,智能制造控制。
5. 單相電源請(qǐng)選用單相變頻式交流驅(qū)動(dòng)器-M6或單相變頻式電機(jī)軟啟-M5;需要調(diào)速請(qǐng)選用環(huán)保型綠色變頻器-M7,以上均可直接驅(qū)動(dòng)單相電機(jī).
7. 替代的主要效益
1. 電氣投資總成本下降20%左右。
2. 電控柜體積縮小80%。
3. 電網(wǎng)容量下調(diào)20%-基本電費(fèi)下降20%。
4. 接觸器采用半導(dǎo)體過零開關(guān)控制,沒有火花拉弧現(xiàn)象。
5. 防水錘效應(yīng),降低管網(wǎng)損失,恒壓、恒流量閉環(huán)控制。
6. 間歇性做功節(jié)能控制-流動(dòng)電費(fèi)下降20%左右。
7. 不必再投資購買節(jié)能改造、技術(shù)改造、無功補(bǔ)償、污染防治設(shè)備。
8. 具有遠(yuǎn)程監(jiān)控功能,局網(wǎng)、總線、RS-485,MODBUS-RTU,PROFIBUS-DP
9. 全方位電機(jī)保護(hù)功能,電機(jī)不再燒毀。
10. 智能全數(shù)字電控柜,顯示屏或觸摸屏現(xiàn)代化人機(jī)界面。
8. 節(jié)電模式
標(biāo)準(zhǔn)節(jié)能:間歇性做功提高能源利用率。
旁路節(jié)能:負(fù)載率較高時(shí)可以旁路運(yùn)行(DOL),沒有多余損耗。
閉環(huán)節(jié)能:通過開關(guān)量傳感器反饋信號(hào)作為啟停指令。
輕載節(jié)能:透過PFC功能達(dá)到輕載自動(dòng)降壓達(dá)到降低運(yùn)行損耗提高功因功能。
低速節(jié)能:不均勻負(fù)載在等待期間可以降低轉(zhuǎn)速2X運(yùn)行達(dá)到節(jié)能效果(例如輸送帶)。
調(diào)速節(jié)能:流體機(jī)械的轉(zhuǎn)速與功率成三次方關(guān)系,恒轉(zhuǎn)矩輸出則為正比例關(guān)系。
H5/A5節(jié)能模式
軟啟??刂剖亲钔ㄓ玫墓?jié)能模式,利用手動(dòng)或者負(fù)載信號(hào)檢測反饋開關(guān)量來啟停電機(jī)達(dá)到控制做功的目的,例如:空壓機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵類、壓縮機(jī)利用壓力傳感器的上下限開關(guān)量來啟停驅(qū)動(dòng)電機(jī)。H5本身采用變頻式技術(shù),瘦斯達(dá)可以無沖擊電流平滑啟停電機(jī),即使在滿載轉(zhuǎn)矩下也只需要額定電流,電網(wǎng)沒有諧波污染問題;瘦斯達(dá)驅(qū)動(dòng)時(shí)交流異步電機(jī)沒有啟動(dòng)沖擊電流而且能夠滿載恒轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)的特性將顛覆交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制傳統(tǒng)觀念。
固定電費(fèi)評(píng)估:由于沒有啟動(dòng)沖擊電流,電網(wǎng)變壓器容量可以有效下降,至少節(jié)約25%的固定電費(fèi)。
流動(dòng)電費(fèi)評(píng)估:依據(jù)負(fù)載做功需求情況來決定驅(qū)動(dòng)電機(jī)的啟??刂?/span>,提高能源利用率。節(jié)電效果可能30%(依據(jù)工況決定)。
主要節(jié)能降耗技巧可點(diǎn)擊參考瘦斯達(dá)節(jié)能降耗技巧。
H6/A6節(jié)能模式
在H5節(jié)能模式的基礎(chǔ)上增加輕載節(jié)能與低速節(jié)能的功能;
大馬拉小車是目前最普遍的現(xiàn)象,也就是電機(jī)運(yùn)行在額定負(fù)載以下,這樣會(huì)提高線損、降低功因提高無功補(bǔ)償設(shè)備費(fèi)用。輕載節(jié)能就是解決大馬拉小車的問題。
低速節(jié)能在輸送帶系統(tǒng)普遍應(yīng)用,例如機(jī)場、商場、地鐵等沒有旅客時(shí)可以降低轉(zhuǎn)速達(dá)到有效節(jié)能的目的,在電磁閥控制系統(tǒng)卸載時(shí)也能再次降低損耗50%左右。雖然傳統(tǒng)變頻器也能做到,但是必須支付額外15%的損耗、電網(wǎng)諧波污染、PWM噪音、無線電干擾等成本問題。
H7/A7節(jié)能模式
流體機(jī)械最重要的調(diào)速目的在于節(jié)能,因?yàn)樗俣扰c功率三次方的比例,節(jié)能效果明顯。產(chǎn)業(yè)機(jī)械轉(zhuǎn)速與功耗成正比關(guān)系,但是更多的目的在于生產(chǎn)工藝需要。
H7/A7就是綠色變頻器,采用特殊VVVF控制技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)變頻器的節(jié)能省電功能,而且還提高15%以上節(jié)電空間(高壓可提高25%),沒有電網(wǎng)污染、無線電干擾與PWM噪音問題。
還有比傳統(tǒng)變頻器更好的地方就是H7能夠旁路運(yùn)行,在接近工頻速度就可以直接旁路,這是傳統(tǒng)變頻器做不到的。其他功能請(qǐng)參考H5及H6相同的節(jié)能模式介紹。
詳細(xì)應(yīng)用技術(shù)請(qǐng)參考瘦斯達(dá)節(jié)能降耗原理資料
9. 使用傳統(tǒng)交直交變頻器的缺失
傳統(tǒng)電壓型變頻器采用交直交技術(shù)造成電網(wǎng)諧波電流污染嚴(yán)重,又是采用高頻載波PWM技術(shù),帶來了極大的無線電干擾(EMI)與PWM污染問題,導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電機(jī)損耗提高10%左右,電腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重,線圈承受3倍的突波電壓,電機(jī)驅(qū)動(dòng)線集膚效應(yīng)嚴(yán)重。
低壓電壓型變頻器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的損耗超過15%以上,高壓多電平控制技術(shù)因?yàn)槭褂靡葡嘧儔浩鲗?dǎo)致效率再降低10%以上,因此傳統(tǒng)高壓變頻器體積大、價(jià)格高、器件多、故障率高、運(yùn)行效率低的特點(diǎn)。
傳統(tǒng)電壓型變頻器的環(huán)境污染問題嚴(yán)重,治理需要投資高于變頻器的價(jià)格,而且無法全部有效抑制,治理設(shè)備的損耗更大。因此完全失去了節(jié)能驅(qū)動(dòng)的價(jià)值。
10. 傳統(tǒng)軟啟動(dòng)與瘦斯達(dá)變頻式軟啟動(dòng)差異分析
采用傳統(tǒng)移相電機(jī)軟啟動(dòng)器作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制產(chǎn)品的效果有限,除了降低少部分啟動(dòng)電流外沒有其他效益產(chǎn)生,因?yàn)橐葡嘬泦?dòng)器啟動(dòng)電流在2-6倍(直接啟動(dòng)5-8倍),不能帶載啟動(dòng)(電壓與轉(zhuǎn)矩平方成比例),因此常有啟動(dòng)失敗問題發(fā)生。采用移相電機(jī)軟啟動(dòng)器還必須進(jìn)行節(jié)能改造,無功補(bǔ)償?shù)仍O(shè)備投資。
瘦斯達(dá)節(jié)能型交流驅(qū)動(dòng)器替代傳統(tǒng)移相式電機(jī)軟啟動(dòng)器具有許多效益,參考下列表格。