Korea Ever-Power · YVF2-sarja · VFD-pumppujen energiansäästöopas

Taajuusmuuttajalla varustettu pumppu toimii usein 40–80% nimellisnopeudella huippukuormituksen ulkopuolisina aikoina. Näillä alennetuilla nopeuksilla standardin IC411-moottorin akselille asennettu tuuletin tuottaa vain 6–51% täyden nopeuden jäähdytysilmavirtaa, kun taas moottorin on silti tuotettava riittävä vääntömomentti pumpun kitkan voittamiseksi ja virtauksen ylläpitämiseksi järjestelmän päätä vasten. Alennettu jäähdytys yhdistettynä jatkuvaan vääntömomentin tuotantoon aiheuttaa sen, että käämityksen lämpötila ylittää luokan F rajan, mikä nopeuttaa eristyksen ikääntymistä ja johtaa moottorin ennenaikaiseen vikaantumiseen 2–5 vuoden kuluessa käytössä, jota varten pumppujärjestelmä on suunniteltu toimimaan 20 vuotta tai kauemmin.

Nykyaikaiset IGBT-pohjaiset taajuusmuuttajat kytkeytyvät 2–16 kHz:n taajuudella, mikä aiheuttaa 1 000–1 600 V:n jännitepiikkejä moottorin liittimiin (joita kaapelin pituuden heijastusvaikutukset vahvistavat). Vakioluokan F moottorin käämityseristys on mitoitettu sinimuotoisille jänniteaaltomuodoille – toistuvat korkeataajuiset jännitepiikit aiheuttavat osittaispurkauksen käämityseristeessä ja eristyksen asteittaisen läpilyönnin. Tämä vikaantumistapa puuttuu kokonaan, kun moottori toimii kiinteätaajuisella sinimuotoisella syötöllä, mutta siitä tulee ensisijainen vikaantumismekanismi, kun vakiomoottori on kytketty taajuusmuuttajaan ilman riittäviä eristysvaatimuksia.

VFD:n yhteismuotoinen jännite aiheuttaa akselivirtoja, jotka purkautuvat moottorin laakereiden läpi aiheuttaen laakerikehän sähköpurkaustyöstöä (EDM). Tämä aiheuttaa laakerikehän pinnalle tyypillistä huurtumista ja uurtumista, lisääntynyttä tärinää ja laakerivaurioita 6–24 kuukauden kuluessa. VFD:llä varustetut pumppumoottorit, joissa ei ole laakerivirtasuojaa (eristetty NDE-laakeri tai akselin maadoitusrengas), vikaantuvat laakerivaurioihin ennen kuin eristysvika ehtii edetä. Molemmat vikaantumismekanismit on käsiteltävä samanaikaisesti YVF2-moottorin spesifikaatiossa pumppujen VFD-käyttöjä varten.

Korea Ever-Power YVF2 -sarja käyttää IC416-pakotettua jäähdytystä – erillinen, itsenäisesti virtaa saava puhallinmoottori, joka on asennettu vastakkaiseen päähän, tarjoaa jatkuvan jäähdytysilmavirran moottorin rungon yli pääakselin nopeudesta riippumatta. Kun taajuusmuuttaja alentaa pumpun moottorin nopeuden 50%:hen (25 Hz) matalan kysynnän käyttöä varten, IC416-puhallin jatkaa 100%:n nimellisjäähdytysilmavirran tuottamista, jolloin YVF2 voi tuottaa täyden nimellisvääntömomentin tällä alennetulla nopeudella ilman lämpötehokkuuden alenemista.

IC416-puhallin saa virtansa kolmivaiheisesta pääverkosta (ei taajuusmuuttajan lähdöstä), mikä varmistaa, että se toimii täydellä nimellisnopeudella taajuusmuuttajan taajuudesta riippumatta. Puhaltimen moottorin teho on tyypillisesti 1/20–1/10 päämoottorin nimellistehosta – 22 kW:n YVF2-mallissa puhaltimen teho on noin 0,18–0,37 kW – ja sen virrankulutus on merkityksetön verrattuna pääpumpun käyttölaitteen taajuusmuuttajan nopeudensäädön energiansäästöön.

Yllä olevassa 22 kW:n esimerkissä tyypillinen VFD-pumpun jälkiasennus koostuu seuraavista: VFD-yksikkö (22 kW, IP54-paneeliasenteinen) $2 500–4 000; YVF2 22 kW:n invertterikäyttöinen moottori $1 200–1 800; moottorin vaihdon työt ja kytkimen linjaus $300–500; VFD:n sähköasennus ja käyttöönotto $800–1 200; paineanturi PID-säätöä varten (jos sitä ei ole jo asennettu) $200–400. Projektin kokonaiskustannukset ovat noin $5 000–7 900 riippuen paikan olosuhteista ja olemassa olevasta infrastruktuurista.

Keskipakopumppujen taajuusmuuttajalla (VFD) toimiva nopeudensäätö tarjoaa suoran energiansäästön lisäksi lisäetuja: (1) Vesivasaroiden poistuminen – taajuusmuuttaja hidastaa pumppua hallitusti tietyn ajan välittömän sijaan, estäen painepiikin, joka vahingoittaa venttiilejä, liitoksia ja instrumentointia. (2) Vähentynyt pumpun kuluminen – käyttö alennetulla nopeudella vähentää juoksupyörän kulumista, tiivisteiden kulumista ja laakerikuormitusta. (3) Pidempi moottorin käyttöikä – alennettu nopeus tarkoittaa pienempää virtaa, viileämpää moottoria ja pidempää käämityksen ja laakerin käyttöikää. (4) Tarkka virtauksen ja paineen säätö – taajuusmuuttaja voi moduloida pumpun nopeutta prosessipaineen tai virtaussignaalin mukaan, mikä poistaa erillisen säätöventtiilin tarpeen poistolinjassa.

Energiansäästö skaalautuu suunnilleen lineaarisesti moottorin tehon kanssa samalla keskinopeuden alenemisella. 37 kW:n pumppu keskinopeudella 82% säästää noin $18 700 vuodessa; 75 kW:n pumppu säästää $37 800 vuodessa. Laitoksissa, joissa on useita kuristusventtiiliohjattuja pumppuja, yhteenlaskettu säästö voi perustella koko laitoksen kattavan taajuusmuuttajan modernisointiohjelman, jonka kokonaistakaisinmaksuaika on alle kaksi vuotta jopa konservatiivisesti arvioiduilla keskinopeuden alenemisilla.

Korea Ever-Power YVF2 -sarja on oikea moottorimalli kaikkiin keskipakopumppujen taajuusmuuttajasäädettäviin ja uudisrakennussovelluksiin. Siinä on vakiona IC416-pakotettu jäähdytys täyden vääntömomentin saavuttamiseksi millä tahansa nopeudella, H-luokan taajuusmuuttajasäädetyn käämityksen eristyksen PWM-jännitepiikkien pitkäaikaiseen kestävyyteen ja PTC-termistorikäämityksen suojauksen. YVF2 käyttää samoja IEC 72-1 -runkomitat kuin vakio-Y2-sarja, minkä ansiosta sillä voidaan korvata olemassa oleva Y2-moottori pumpun taajuusmuuttajasäädettäessä ilman muutoksia pumpun pohjalevyyn, kytkimeen tai putkistoon. Koko YVF2-valikoima on saatavilla seuraavissa malleissa: VFD-invertterikäyttöisen moottorin tuoteosa.

Kunnallisten vesihuollon paineenkorotuspumput ja taajuusmuuttajalla varustetut rakennusten paineenkorotusyksiköt pitävät lähtöpaineen vakiona laajalla virtausalueella. YVF2 2-napainen (2 900 rpm) 3,0–30 kW kattaa useimmat paineenkorotussovellukset.

Maatalouden kastelupumppuasemat, joissa kasteluntarve vaihtelee ja pääjärjestelmät kasvavat, hyötyvät VFD-nopeudensäädöstä, joka pitää paineen vakiona kenttäventtiilien asennon muuttuessa. YVF2 4-napainen 11–90 kW pääkastelupumppujen käyttöihin.

Palojärjestelmän paineen ylläpitoon tarkoitettu lisäpumppu toimii ajoittain erittäin alhaisella virtauksella järjestelmän vuotojen kompensoimiseksi. VFD-nopeudensäätö poistaa päälle-pois-syklit, mikä pitää paineen vakiona huomattavasti vähemmillä käynnistyksillä ja poistaa toistuvista DOL-käynnistyksistä johtuvat paineenvaihtelut.

Höyrylauhteen palautuspumput teollisuuskattilajärjestelmissä. Lauhteen palautustilavuus vaihtelee höyrynkulutuksen mukaan. Lauhdepumpun taajuusmuuttajanopeuden säätö estää ylivuodon viemäriin ja vähentää pumpun kulumista, joka johtuu lauhteen tason kellukkeen aiheuttamasta tiheästä päälle-pois-syklistä.