韓国エバーパワー社製 YVF2シリーズ VFDポンプ省エネガイド

VFD（可変周波数駆動装置）を搭載したポンプは、需要の少ない時間帯には定格速度の40～80%で運転されることがよくあります。このような低速運転では、標準的なIC411モーターの軸に取り付けられたファンは、全速運転時の冷却風量のわずか6～51%しか発生しません。一方、モーターはポンプの摩擦に打ち勝ち、システムヘッドに逆らって流量を維持するために十分なトルクを発生させる必要があります。冷却能力の低下と継続的なトルク発生が相まって、巻線温度がクラスFの制限を超え、絶縁体の劣化が加速し、ポンプシステムが20年以上稼働するように設計されているにもかかわらず、2～5年以内にモーターが早期に故障する原因となります。

最新のIGBTベースのVFDは2～16kHzでスイッチング動作するため、モータ端子に1,000～1,600Vの電圧スパイクが発生します（ケーブル長による反射効果で増幅されます）。標準的なF種モータ巻線絶縁は正弦波電圧波形に対応していますが、繰り返し発生する高周波電圧スパイクによって巻線絶縁内部で部分放電が発生し、徐々に絶縁破壊が進行します。モータが固定周波数の正弦波電源で動作している場合はこの故障モードは全く発生しませんが、適切な絶縁仕様のないVFDに標準モータを接続すると、これが主な故障メカニズムとなります。

VFDのコモンモード電圧は、軸電流を誘起し、それがモータベアリングを通して放電され、ベアリングレースの放電加工（EDM）を引き起こします。これにより、ベアリングレース表面に特徴的な霜状の模様や溝が生じ、振動が増加し、6～24か月以内にベアリングが破損します。ベアリング電流保護（絶縁された非破壊検査ベアリングまたは軸接地リング）のないVFD上のポンプモータは、絶縁破壊モードが進行する前にベアリングの損傷によって故障します。ポンプVFD駆動用のYVF2モータ仕様では、これら2つの故障メカニズムに同時に対処する必要があります。

韓国のエバーパワーYVF2シリーズは、IC416強制冷却方式を採用しています。非駆動側に取り付けられた独立したブロワーモーターが、メインモーターの軸回転速度に関わらず、モーターフレーム全体に一定の冷却気流を供給します。VFDが低負荷運転のためにポンプモーターの回転速度を50%（25Hz）に下げた場合でも、IC416ブロワーは定格100%の冷却気流を供給し続けるため、YVF2はこの低速運転時でも熱による出力低下なしに定格トルクをフルに発揮できます。

IC416ブロワーは、主三相電源（VFD出力ではない）から電力を供給されるため、VFDの周波数に関係なく定格速度で動作します。ブロワーモーターの出力は通常、主モーターの定格出力の1/20～1/10程度です。例えば、22kWのYVF2の場合、ブロワーの出力は約0.18～0.37kWとなります。また、その消費電力は、主ポンプ駆動部のVFD速度制御による省エネルギー効果に比べるとごくわずかです。

上記の22kWの例では、一般的なVFDポンプの改修には、以下のものが含まれます。VFDユニット（22kW、IP54パネルマウント）$2,500～4,000、YVF2 22kWインバータ駆動モーター$1,200～1,800、モーター交換作業およびカップリング調整$300～500、VFDの電気設備設置および試運転$800～1,200、PID制御用圧力トランスミッター（既に設置されていない場合）$200～400。総プロジェクト費用は、現場の状況および既存のインフラによって異なりますが、およそ$5,000～7,900です。

遠心ポンプ駆動装置における VFD 速度制御は、直接的なエネルギー節約以外にも次のような利点をもたらします。(1) ウォーターハンマーの排除 ― VFD はポンプを瞬時に減速させるのではなく、制御されたランプで減速させるため、バルブ、ジョイント、計装機器を損傷する圧力サージを防ぎます。(2) ポンプの摩耗の低減 ― 低速運転により、インペラの摩耗、シールの摩耗、ベアリングの負荷が軽減されます。(3) モーター寿命の延長 ― 低速運転は電流の低減、モーターの温度低下、巻線とベアリングの寿命の延長を意味します。(4) 流量と圧力の精密な制御 ― VFD はプロセス圧力または流量信号に応じてポンプ速度を調整できるため、吐出ラインに別の制御バルブを設ける必要がなくなります。

平均速度の低下が同じ場合、エネルギー節約量はモーター出力にほぼ比例します。平均速度が82%の37kWポンプでは年間約$18,700の節約になり、75kWポンプでは年間$37,800の節約になります。スロットルバルブ制御のポンプが複数ある施設では、平均速度の低下を控えめに見積もった場合でも、施設全体のVFD改修プログラムを実施しても、全体的な投資回収期間は2年未満となり、節約効果は十分に見込めます。

韓国エバーパワーYVF2シリーズは、遠心ポンプのVFD改修および新規建設用途すべてに最適なモーター仕様です。IC416強制冷却によりあらゆる速度でフルトルクを実現し、クラスH VFD対応巻線絶縁によりPWM電圧スパイクに対する長期耐性を確保、PTCサーミスタ巻線保護を標準装備しています。YVF2は標準のY2シリーズと同じIEC 72-1フレーム寸法を採用しているため、ポンプベースプレート、カップリング、配管を変更することなく、既存のY2モーターをポンプ改修時に交換できます。YVF2シリーズ全製品は、 VFDインバーター対応モーター製品セクション.

VFD（可変周波数駆動装置）を搭載した都市給水用ブースターポンプおよび建物用加圧ポンプセットは、広範囲の流量変動においても一定の吐出圧力を維持します。YVF2 2極（2,900rpm）3.0～30kWは、ほとんどの加圧ポンプ用途に対応します。

灌漑需要が変動し、主配管システムが上昇する農業用灌漑ポンプ場は、圃場弁の位置が変化しても吐出圧力を一定に保つために、VFD速度制御の恩恵を受ける。YVF2 4極11～90kWは、主灌漑ポンプ駆動装置である。

消火システムの圧力維持用ジョッキーポンプは、システム漏れを補うため、非常に低い流量で断続的に作動します。VFD（可変周波数駆動装置）による速度制御により、オンオフの繰り返しがなくなり、起動回数を大幅に減らして一定の圧力を維持し、直接始動（DOL）の繰り返しによる圧力変動を解消します。

工業用ボイラーシステムにおける蒸気凝縮水回収ポンプ。凝縮水の回収量は蒸気需要に応じて変化します。凝縮水ポンプのVFD速度制御により、オーバーフローによる排水を防ぎ、凝縮水レベルフロートスイッチによる頻繁なオン/オフサイクルによるポンプの摩耗を軽減します。