VFD auf der Hut fĂŒr Energieeinsparungen

In dem Artikel wird erlĂ€utert, wie der Stromverbrauch einer bereits installierten oder nur fĂŒr die Installation einer Bohrlochpumpe geplanten Pumpe reduziert werden kann, was ein frequenzgesteuerter elektrischer Antrieb ist, und seine Hauptmerkmale, Vorteile und Anwendungen genannt.

VFD auf der Hut fĂŒr Energieeinsparungen

Je mehr Vorteile in unserem Haus auftreten, desto grĂ¶ĂŸer ist die Belastung fĂŒr die Schultern des Energiesystems. Infolgedessen steigen die Zahlungen fĂŒr Strom, und viele EigentĂŒmer versuchen in irgendeiner Weise, diesen Kostenfaktor zu senken, indem sie auf verschiedene energiesparende Technologien zurĂŒckgreifen. HaushaltsgerĂ€te mit einer Energieklasse von mindestens „A“, wirtschaftliche BeleuchtungsgerĂ€te und vieles mehr sind in fast jedem Haus zu sehen. FĂŒr Vorortwohnungen mit autonomer Wasserversorgung kann jedoch zusĂ€tzlich zu den oben genannten Methoden eine weitere rentable Methode zur Energieeinsparung vorgeschlagen werden.

Ein großer Teil der ElektrizitĂ€t wird zum Bewegen von Wasser und Gasen in GerĂ€ten wie Pumpen, LĂŒftern und Kompressoren verwendet. Solche GerĂ€te werden fĂŒr den Betrieb des WĂ€rmeversorgungssystems, die Trinkwasserversorgung (und nicht nur zentral, sondern auch individuell), die Funktionsweise des Abwassersystems und die industrielle Bewegung von FlĂŒssigkeiten und Gasen verwendet. In den meisten FĂ€llen wird hier Energie verschwendet. Dies liegt an der Tatsache, dass der Verbrauch in diesen Systemen ungleichmĂ€ĂŸig ist. Es hat Spitzen mit maximaler Last, die einen sehr kleinen Teil der Betriebszeit in Anspruch nehmen und selten einige Stunden pro Tag ĂŒberschreiten. FĂŒr diese Spitzen sind GerĂ€te wie eine Pumpe oder ein GeblĂ€se ausgelegt. GrundsĂ€tzlich ist keine 100% ige FlĂŒssigkeits- oder Gasversorgung erforderlich, sondern im Bereich von 30-40% der maximal möglichen Belastung. Dies ist am Beispiel der Spitzen des Wasserverbrauchs in zentralen Trinkwasserversorgungssystemen leicht zu erkennen: Morgen- und Abendmaxima stehen dem Nachtminimum entgegen. Die Pumpe lĂ€uft jedoch die ganze Zeit ĂŒber mit voller Leistung und verbraucht 100% der Energie.

Bis heute gibt es bereits eine Lösung fĂŒr dieses Problem – einen frequenzgesteuerten elektrischen Antrieb (VREP), auf den weiter unten eingegangen wird.

Prinzipien der FlĂŒssigkeitsflusskontrolle ohne VFEP

Um die Vorteile der EinfĂŒhrung der Frequenzregelung zu bewerten, erinnern Sie sich an die gĂ€ngigen Methoden zur herkömmlichen Reduzierung der FlĂŒssigkeits- oder Gasversorgung. Der Einfachheit halber werden Beispiele fĂŒr ein regulĂ€res Wasserversorgungssystem mit einer Standardpumpe gegeben, wobei die Bewegung von Luft, Öl, Gasen und allen Arten von IndustrieflĂŒssigkeiten außer Acht gelassen wird. Die Prinzipien werden ĂŒbrigens sehr Ă€hnlich sein.

Eine der ersten Überlegungen ist die Regulierung mit einem Bypass. Dies ist eine Bypassleitung, bei der es sich um einen Zweig von der Hauptleitung handelt, der einen Teil der bereits von der Pumpe gepumpten FlĂŒssigkeit zur Versorgung derselben Pumpe zurĂŒckfĂŒhrt. Trotz der Möglichkeit einer ziemlich genauen Anpassung des Systems an die angegebenen Wasserdurchflussparameter ist sein Wirkungsgrad unglaublich niedrig.

VFD auf der Hut fĂŒr Energieeinsparungen

Der nĂ€chste Teil dieser Liste kann als Regelung mit Ventilen und anderen GerĂ€ten betrachtet werden, die nach der Pumpe installiert sind und den nĂŒtzlichen Abschnitt der Rohrleitung begrenzen. Diese Option kann auch als Verschwendung eines erheblichen Teils des verschwendeten Stroms angesehen werden, da der erzeugte große Kopf von diesen GerĂ€ten auf das erforderliche Maß abgeschnitten wird.

Eine weitere Steuerungsoption ist der periodische Betrieb der Pumpen. Das GerĂ€t muss nur eingeschaltet werden, um die Lagertanks mit Wasser zu fĂŒllen. Danach erfolgt ein automatischer Stopp. Von den oben beschriebenen hat es vielleicht die beste Effizienz, aber es ist nicht ohne Nachteile:

  • Konstante Starts / Stopps verkĂŒrzen die Lebensdauer der GerĂ€te.
  • Beim nĂ€chsten Start besteht die Gefahr eines Wasserschlags, der die Rohrleitung beschĂ€digen kann.
  • ungleichmĂ€ĂŸiger Netzwerkdruck.

VFD auf der Hut fĂŒr Energieeinsparungen

Eine zuverlĂ€ssigere Option ist der gleichzeitige Betrieb einer Gruppe von Pumpen. Diese Methode beinhaltet die Aufnahme einer Backup-Einheit mit einer Erhöhung der Wasseraufnahme. Es hat jedoch auch eine Reihe von Nachteilen. Wenn beispielsweise Pumpen mit unterschiedlichen Leistungen und Parametern verwendet werden, ist der Betrieb des gesamten Systems instabil. Und die Kosten dieser Regulierungsmethode sind ziemlich hoch, da nicht nur ein, sondern mehrere GerĂ€te gleichzeitig gekauft werden mĂŒssen..

Das Prinzip der FlĂŒssigkeitsflussregelung mit VFEP

Die Steuerung des FlĂŒssigkeitsflusses mithilfe eines Frequenzumrichters soll den Prozentsatz der Energieverschwendung in allen Bereichen reduzieren, in denen Elektromotoren eingesetzt werden, sowie bei variabler Last.

Die Zusammensetzung solcher GerĂ€te umfasst nicht nur den Betriebsmechanismus der Pumpe und des Elektromotors. Hier spielt der sogenannte „Frequenzumrichter“ die Hauptrolle, er ist auch ein Frequenzumrichter. Mit Hilfe von im Netzwerk installierten Sensoren reagiert es auf alle Änderungen und steuert den Durchfluss: Am Ausgang wird eine bestimmte Spannung mit einer bestimmten Amplitude erzeugt, die wiederum den Motor und dementsprechend den Arbeitsmechanismus der Pumpe mit einer bestimmten (langsameren) Drehzahl dreht. Wenn also die Durchflussmenge auf den Spitzenwert ansteigt, arbeitet die Pumpe mit vollem Wirkungsgrad, aber sofort, wenn die Wasseraufnahme abnimmt, reagiert sie, indem sie die Drehzahl des Arbeitsmechanismus verringert. Und dementsprechend weniger Energieverbrauch.

VFD auf der Hut fĂŒr Energieeinsparungen

Folglich erfordert das gleiche FlĂŒssigkeitsvolumen, das von einer Pumpe mit einem VFEP an den gewĂŒnschten Hahn geliefert wird, weniger Geld als ein Ă€hnliches Schema mit einer konstanten Drehzahl des GerĂ€tebetriebsmechanismus verbraucht. Dadurch entfallen ineffektive Steuermethoden wie Drosselung oder die Verwendung von BypĂ€ssen..

Anwendung von VREP fĂŒr Bohrlochpumpen

Wie oben erwĂ€hnt, kann die Frequenzregelungstechnologie auch in einem gewöhnlichen Landhaus angewendet werden. Es ist möglich, es in einem Warmwasserversorgungssystem, einer Heizung oder einer Bohrlochpumpe zu implementieren. Wir werden die letzte Option genauer betrachten, da dort die HĂ€ufigkeit der Belastung fĂŒr einen normalen Menschen am ausgeprĂ€gtesten und verstĂ€ndlichsten ist:

  • Nacht ist das Minimum, in der betrachteten Situation ist es oft gleich Null;
  • Morgen – maximal (Waschen, Duschen, FrĂŒhstĂŒck kochen usw.);
  • Tag – Medium (Waschen, Kochen, Reinigen);
  • Abend – maximal (Dusche, Bad, Kochen usw.);
  • Nacht ist ein weiteres Minimum.

Die Aufteilung ist natĂŒrlich an Bedingungen geknĂŒpft, aber die EigentĂŒmer von VorstadthĂ€usern spĂŒren manchmal sehr deutlich Spitzenwerte, wenn aufgrund eines Druckabfalls im Netz Wasser aus dem Wasserhahn mit einem schwachen Druck fließt. Was zu anderen Tageszeiten nicht beobachtet wird.

Heute ist es möglich, nicht nur eine fertige Pumpe mit variablem Antrieb zu kaufen, sondern auch einen bereits installierten Frequenzumrichter nachzurĂŒsten. Letztere mĂŒssen in Verbindung mit einer Tauchpumpe folgende Funktionen haben:

  1. Eingebauter PID-Regler (manchmal PI, aber diese sind auf dem Markt weniger verbreitet).
  2. Energieoptimierungsfunktion fĂŒr normale Spannungsreduzierung bei geringer Antriebslast.
  3. Möglichkeit des Neustarts des Laufwerks nach einem Ausfall oder Fehler der Automatisierung ohne menschliches Eingreifen.
  4. MotorĂŒberlastschutz.
  5. MotorĂŒberhitzungsschutz.
  6. Kurzschlussschutz.
  7. Schutz der Pumpe vor Trockenlauf, d. H. Vor Betrieb ohne Wasser, wenn der FĂŒllstand im Bohrloch unter das Saugrohr fĂ€llt. Die gepumpte FlĂŒssigkeit ist ein KĂŒhl- und Schmiermittel fĂŒr das GerĂ€t, daher fĂŒhrt das Fehlen in einer laufenden Pumpe zu Überhitzung und schnellem Ausfall.
  8. „Schlaf“ -Modus bei Verwendung des Konverters in Verbindung mit einer Pumpe, die nur bei sehr niedrigen Drehzahlen arbeiten kann.
  9. Unfallarchiv. Diese Option ist unverzichtbar, wenn Sie die Funktionen des GerÀtebetriebs unter bestimmten UmstÀnden mit wiederholten (periodischen) Fehlern angeben.
  10. Skalare (Volt-Hertz U / f) oder Vektorsteuerung fĂŒr eine genauere Einstellung des Antriebs, um einen normalen reibungslosen (ruckfreien) Betrieb des Mechanismus zu gewĂ€hrleisten.

VFD auf der Hut fĂŒr Energieeinsparungen

Bei der Auswahl der AusrĂŒstung können folgende Punkte hervorgehoben werden:

  1. Bei der Auswahl eines „Chastotnik“ sollte nicht auf die Leistung, sondern auf den Nennstrom geachtet werden, und es sollte ein bestimmter Spielraum bereitgestellt werden. Dies liegt daran, dass der Nennstrom von Tauchelektromotoren geringfĂŒgig höher ist als der von Standardmotormodellen.
  2. Die ÜberlastfĂ€higkeit der installierten „Frequenz“ muss groß genug sein (ĂŒber 120%), sonst muss dieser Nachteil durch die Motorleistung ausgeglichen werden, die leicht erhöht wird.
  3. In FĂ€llen, in denen der Sender in einem unbeheizten Raum aufgestellt werden soll, muss er einen geeigneten Betriebstemperaturbereich und eine geeignete Schutzklasse haben..

Neben der HauptausrĂŒstung sollten Sie auf das Kabel achten – es muss einen großen Querschnitt haben, um Spannungsverluste entlang der LĂ€nge zu vermeiden. Als zusĂ€tzlichen Schutz können Sie eine Motordrossel installieren, die zusĂ€tzlich vor großen Stromlecks und Überlastschutz schĂŒtzt. Vor dem Wechselrichter (Konverter) kann auch eine Leitungsdrossel installiert werden, wodurch Probleme beim Betrieb mit einem Verteilungstransformator vermieden werden.

Vorteile von VREP neben Energieeinsparungen

Neben der Energieeinsparung hat die Ausstattung von Pumpen mit einem variablen elektrischen Antrieb weitere positive Aspekte..

Erstens wird die Ressource der AusrĂŒstung erheblich verdoppelt, da die Anzahl der Starts und Stopps verringert wird.

Zweitens ist es möglich, die KapazitĂ€t des Lagertanks erheblich zu reduzieren, da die Pumpe mit zunehmender Durchflussmenge automatisch effizienter arbeitet. Damit ein maximaler Verbrauch nicht zu einem Druckabfall im Netz fĂŒhrt, kann fĂŒr die Installation auch eine Pumpe mit bewusst höherer Leistung vorgesehen werden – der Stromverbrauch steigt leicht an.

Ein weiterer positiver Faktor sind reibungslose Starts und Stopps, die die Wahrscheinlichkeit eines Wasserschlags im Netzwerk zunichte machen. Infolgedessen hĂ€lt nicht nur die AusrĂŒstung, sondern auch die Wasserversorgung selbst lĂ€nger als gewöhnlich..

Produktionsfirmen und Amortisationszeit

Es gibt verschiedene Hersteller von Frequenzumrichtern auf dem Markt. Sie können eine Vielzahl von Produkten renommierter Weltklasse-Unternehmen wie ABB und SIMENS sowie Muster der heimischen Produktion sehen. Die Kosten fĂŒr bedeutende Marken werden angemessen sein, aber was die QualitĂ€t betrifft, ist es durchaus möglich, sie mit russischen Unternehmen zu treffen..

Die Amortisationszeit wird jeweils individuell berechnet. Normalerweise sind die Mittel fĂŒr einen Zeitraum von sechs Monaten bis zwei Jahren vollstĂ€ndig durch Ersparnisse gedeckt, es kann jedoch vereinzelte Ausnahmen geben.

Das folgende Muster kann unterschieden werden: Je mehr Leistung die Pumpe hat, desto teurer werden sie, und ein frequenzgesteuerter elektrischer Antrieb ist teurer als ein weniger leistungsfĂ€higes Analogon. Eine solche Pumpe verbraucht aber auch mehr Strom – daher sind die Einsparungen bei Verwendung der „Frequenz“ bedeutender und machen sich frĂŒher bezahlt.

VFD auf der Hut fĂŒr Energieeinsparungen

Eine weitere Tatsache: Die Installation eines Frequenzumrichters rechtfertigt sich frĂŒher im Netzwerk, in dem der ungleichmĂ€ĂŸige Betrieb stĂ€rker ist und die Spitzen (maximale Last) selten und kurzfristig auftreten.

Abschließend möchte ich darauf hinweisen, dass es gut wĂ€re, diese Regulierungsmethode nicht nur zu Hause anzuwenden. FĂŒr viele Unternehmen wĂŒrde diese Energiesparmaßnahme dazu beitragen, die EnergieintensitĂ€t der Produktion zu verringern. Die Energieversorger wĂŒrden weniger fĂŒr den Transport von Wasser in Heizungs- und Wasserversorgungssystemen ausgeben. Außerdem ist die VFD-Technologie nicht nur auf Pumpen anwendbar. Es kann erfolgreich in allen Bereichen eingesetzt werden, in denen Elektromotoren eingesetzt werden: AufzĂŒge, Hebezeuge, hydraulische Komponenten von Mechanismen und andere. Durch die Umstellung auf einen rationellen Stromverbrauch reduzieren wir die Belastung von KWK und KKW, was sich letztendlich nicht nur positiv auf den materiellen Zustand des Staates, sondern auch auf die Ökologie der Region auswirkt..

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