Het artikel gaat in op het verminderen van het stroomverbruik van een reeds geïnstalleerde of net geplande installatie van een bronpomp, legt uit wat een frequentiegeregelde elektrische aandrijving is, noemt de belangrijkste kenmerken, voordelen en toepassingen.
Hoe meer voordelen er in ons huis verschijnen, hoe groter de last op de schouders van het energiesysteem valt. Als gevolg hiervan nemen de betalingen voor elektriciteit toe en veel eigenaren proberen op enigerlei wijze deze kostenpost te verlagen door hun toevlucht te nemen tot verschillende energiebesparende technologieën. Huishoudelijke apparaten met een energieklasse van minimaal “A”, zuinige verlichtingsapparaten en nog veel meer zijn in bijna elk huis te zien. Voor woningen in de voorsteden met autonome watervoorziening kan naast de bovenstaande methoden echter nog een vrij winstgevende methode voor energiebesparing worden voorgesteld.
Een groot deel van de elektriciteit wordt gebruikt om water en gassen te verplaatsen in apparaten zoals pompen, ventilatoren, compressoren. Dergelijke apparatuur wordt gebruikt voor de werking van het warmtetoevoersysteem, de levering van drinkwater (en niet alleen gecentraliseerd, maar ook individueel), de werking van het rioolstelsel, de industriële verplaatsing van vloeistoffen en gassen. In de meeste gevallen wordt hier energie verspild. Dit komt door het feit dat het verbruik in deze systemen ongelijk is. Het heeft pieken bij maximale belasting, die een heel klein deel van de bedrijfstijd in beslag nemen en zelden meer dan een paar uur per dag bedragen. Het is voor deze pieken dat apparatuur zoals een pomp of een ventilator wordt ontworpen. In principe is geen 100% vloeistof- of gastoevoer vereist, maar in de buurt van 30-40% van de maximaal mogelijke belasting. Dit is goed te zien aan het voorbeeld van de pieken in de wateropname in centrale drinkwatervoorzieningssystemen: de ochtend- en avondmaxima staan tegenover het nachtminimum. De pomp blijft echter al die tijd op volle capaciteit draaien en verbruikt 100% van de energie..
Tot op heden is er al een oplossing voor dit probleem – een frequentiegeregelde elektrische aandrijving (VREP), die zal hieronder worden besproken.
Principes van vloeistofstroomregeling zonder VFEP
Om de voordelen van de introductie van frequentieregeling te beoordelen, herinnert u zich de veelgebruikte methoden van traditionele vermindering van de toevoer van vloeistof of gas. Voor de eenvoud zullen voorbeelden worden gegeven van een regulier watertoevoersysteem met een standaardpomp, waarbij de beweging van lucht, olie, gassen en allerlei industriële vloeistoffen buiten beschouwing wordt gelaten. Overigens zullen de principes erg op elkaar lijken.
Een van de eerste om te overwegen is regulering met een bypass. Dit is een bypassleiding, een aftakking van de hoofdpijpleiding, die een deel van de vloeistof die al door de pomp is gepompt, terugvoert naar de toevoer van dezelfde pomp. Ondanks de mogelijkheid van een vrij nauwkeurige aanpassing van het systeem aan de gespecificeerde waterstroomparameters, is de efficiëntie ervan ongelooflijk laag.
De volgende op deze lijst kan worden beschouwd als regeling met behulp van kleppen en andere apparaten die stroomafwaarts van de pomp zijn geïnstalleerd en die het effectieve gedeelte van de pijpleiding beperken. Deze optie kan ook worden beschouwd als een tevergeefs verspilling van een aanzienlijk deel van de elektriciteit, aangezien de gecreëerde grote kop door deze apparaten wordt afgesneden tot het vereiste niveau.
Een andere besturingsmogelijkheid is de periodieke werking van de pompen. Het gaat om het inschakelen van de apparatuur om alleen de opslagtanks met water te vullen, waarna een automatische stop plaatsvindt. Van degenen die hierboven zijn beschreven, heeft het misschien de beste efficiëntie, maar het is niet zonder nadelen:
- constant starten / stoppen verkort de levensduur van de apparatuur;
- er is een risico op een waterslag tijdens de volgende lancering, die de pijpleiding kan beschadigen;
- ongelijke netwerkdruk.
Een betrouwbaardere optie is de gelijktijdige werking van een groep pompen. Deze methode omvat de opname van een back-upeenheid met een verhoogde wateropname. Het heeft echter ook een aantal nadelen. Als u bijvoorbeeld pompen met verschillende vermogens en parameters gebruikt, zal de werking van het hele systeem onstabiel zijn. En de kosten van een dergelijke reguleringsmethode zijn vrij hoog, omdat het niet één, maar meerdere apparaten tegelijk betreft..
Het principe van vloeistofstroomregeling met behulp van VFEP
Vloeistofstroomregeling met behulp van een aandrijving met variabele frequentie is ontworpen om het percentage verspilde energie te verminderen in alle gebieden waar elektromotoren worden gebruikt, evenals bij een variabele belasting.
De samenstelling van dergelijke apparatuur omvat niet alleen het bedieningsmechanisme van de pomp en de elektromotor. Hier wordt de hoofdrol gespeeld door de zogenaamde “frequentieomvormer”, het is tevens een frequentieomvormer. Door middel van sensoren die in het netwerk zijn geïnstalleerd, reageert het op alle veranderingen en regelt het de stroom: een bepaalde spanning met een bepaalde amplitude wordt aan zijn uitgang gegenereerd, wat op zijn beurt de motor en daarmee het werkingsmechanisme van de pomp met een bepaalde (langzamere) snelheid laat draaien. Dus wanneer het debiet toeneemt tot de piek, zal de pomp met volledige efficiëntie werken, maar onmiddellijk wanneer de wateropname afneemt, zal hij reageren door de rotatiesnelheid van het werkmechanisme te verminderen. En dienovereenkomstig een lager energieverbruik.
Dientengevolge zal hetzelfde volume vloeistof dat door een pomp met een VFEP aan de gewenste kraan wordt geleverd, minder geld nodig hebben dan een soortgelijk schema met een constante rotatiesnelheid van het bedieningsmechanisme van de apparatuur. Dit elimineert de noodzaak van ineffectieve controlemethoden zoals smoren of het gebruik van bypasses..
VREP-applicatie voor boorgatpompen
Zoals hierboven vermeld, kan frequentieregelingstechnologie ook in een gewoon landhuis worden gebruikt. Het is mogelijk om het te implementeren op een warmwatervoorziening, verwarming of op een bronpomp. Laten we de laatste optie in meer detail bekijken, want daar is de frequentie van de belasting het meest uitgesproken en begrijpelijk voor een gewoon persoon:
- nacht is het minimum, in de beschouwde situatie vaak gelijk aan nul;
- ochtend – maximum (wassen, douchen, ontbijt koken, enz.);
- dag – medium (wassen, koken, schoonmaken);
- avond – maximum (douche, bad, koken, enzovoort);
- nacht is een ander minimum.
De verdeling is natuurlijk voorwaardelijk, maar de eigenaren van suburbane woningen voelen soms heel duidelijk pieken wanneer, door een afname van de druk in het netwerk, water uit de kraan met een zwakke druk stroomt. Wat wordt er op andere momenten van de dag niet waargenomen?.
Tegenwoordig is het niet alleen mogelijk om een kant-en-klare pomp met variabele aandrijving te kopen, maar ook om een reeds geïnstalleerde frequentieomvormer achteraf te monteren. Deze laatste moet, indien gebruikt in combinatie met een dompelpomp, de volgende functies hebben:
- Ingebouwde PID (soms PI, maar deze zijn minder gebruikelijk op de markt) controller.
- Energieoptimalisatiemogelijkheid waardoor normale spanningsvermindering mogelijk is met een lage schijfbelasting.
- Mogelijkheid om de schijf opnieuw op te starten na een storing of fout van de automatisering zonder menselijke tussenkomst.
- Bescherming tegen overbelasting van de motor.
- Beveiliging tegen oververhitting van de motor.
- Kortsluitingsbeveiliging.
- Bescherming van de pomp tegen drooglopen, d.w.z. tegen draaien zonder water wanneer het niveau in de put onder de zuigleiding daalt. De verpompte vloeistof is een koel- en smeermiddel voor de unit, daarom leidt de afwezigheid ervan in een draaiende pomp tot oververhitting en snel falen.
- “Slaap” -modus bij gebruik van de omvormer in combinatie met een pomp die beperkt is om te werken bij zeer lage snelheden.
- Archief ongevallen. Deze optie is onmisbaar bij het specificeren van de kenmerken van de werking van het apparaat in specifieke omstandigheden met herhaalde (periodieke) storingen.
- Scalaire (volt-hertz U / f) of vectorregeling voor een nauwkeurigere afstelling van de aandrijving, waardoor een normale, soepele (schokvrije) werking van het mechanisme wordt gegarandeerd.
Wat betreft de keuze van apparatuur, kunnen de volgende punten worden benadrukt:
- Bij het kiezen van een “chastotnik” moet er meer aandacht worden besteed aan niet het vermogen, maar aan de nominale stroom en moet een bepaalde marge worden geboden. Dit komt door het feit dat de nominale stroom van onderwatermotoren iets hoger is dan die van standaardmodellen van motoren.
- Het overbelastingsvermogen van de geïnstalleerde “frequentie” moet groot genoeg zijn (meer dan 120%), anders moet dit nadeel worden gecompenseerd door het motorvermogen, dat iets wordt verhoogd.
- In gevallen waarin de zender in een onverwarmde ruimte wordt geplaatst, moet deze een geschikt bedrijfstemperatuurbereik en een geschikte beschermingsklasse hebben..
Naast de hoofdapparatuur moet u op de kabel letten – deze moet een grote doorsnede hebben om spanningsverlies over de lengte te voorkomen. Als extra beveiliging kunt u een motorsmoorspoel installeren, deze beschermt bovendien tegen grote stroomlekken en overbelastingsbeveiliging. Een lijnsmoorspoel kan ook voor de omvormer (omvormer) worden geïnstalleerd, wat op zijn beurt problemen elimineert bij bediening vanaf een distributietransformator.
Voordelen van VREP naast energiebesparing
Naast energiebesparing heeft het uitrusten van pompen met een variabele elektrische aandrijving nog andere positieve aspecten..
Ten eerste is de bron van de apparatuur aanzienlijk, bijna verdubbeld, omdat het aantal starts en stops wordt verminderd..
Ten tweede is het mogelijk om de capaciteit van de opslagtank aanzienlijk te verminderen, omdat wanneer het debiet toeneemt, de pomp automatisch met meer efficiëntie begint te werken. Om ervoor te zorgen dat elk maximaal verbruik niet leidt tot een afname van de druk in het netwerk, kan ook een pomp met een bewust hoger vermogen voor de installatie worden geleverd – het stroomverbruik zal iets toenemen.
Een andere positieve factor is het soepele starten en stoppen, waardoor de kans op een waterslag in het netwerk teniet wordt gedaan. Hierdoor gaat niet alleen de apparatuur, maar ook de watertoevoer zelf langer mee dan normaal..
Productiebedrijven en terugverdientijd
Er zijn verschillende fabrikanten van frequentieregelaars op de markt. U kunt een verscheidenheid aan producten bekijken van gerenommeerde bedrijven van wereldklasse zoals ABB en SIMENS, en voorbeelden van binnenlandse productie. De kosten van vooraanstaande merken zullen passend zijn, maar wat de kwaliteit betreft, is het heel goed mogelijk om deze te ontmoeten met Russische bedrijven..
Wat betreft de terugverdientijd, deze wordt in elk geval afzonderlijk berekend. Meestal worden fondsen volledig gedekt door spaargeld voor een periode van zes maanden tot twee jaar, maar er kunnen geïsoleerde uitzonderingen zijn.
Het volgende patroon kan worden onderscheiden: hoe meer vermogen de pomp heeft, hoe duurder hij respectievelijk zal kosten, en een frequentiegeregelde elektrische aandrijving zal duurder zijn dan een minder krachtige analoog. Maar zo’n pomp verbruikt ook meer elektriciteit – daarom zal de besparing bij gebruik van de “frequentie” groter zijn en zal het zichzelf eerder terugbetalen.
Nog een feit: de installatie van een frequentieregelaar rechtvaardigt zichzelf eerder in het netwerk, waarin de ongelijkmatige werking meer uitgesproken is en de pieken (maximale belasting) zelden voorkomen en van korte duur zijn.
Tot slot wil ik opmerken dat het goed zou zijn om deze reguleringsmethode niet alleen thuis toe te passen. Voor veel bedrijven zou deze energiebesparende maatregel de energie-intensiteit van de productie helpen verminderen. Nutsbedrijven zouden minder uitgeven aan het transport van water in verwarmings- en watervoorzieningssystemen. Bovendien is VFD-technologie niet alleen van toepassing op pompen. Het kan met succes worden gebruikt in alle gebieden waar elektromotoren worden gebruikt: liften, takels, alle hydraulische componenten van mechanismen en andere. Door over te schakelen op rationeel elektriciteitsverbruik verminderen we de belasting van WKK en NPP, wat uiteindelijk niet alleen een positief effect heeft op de materiële toestand van de staat, maar ook op de ecologie van de regio..
Hoe werkt VFD op wacht eigenlijk voor energiebesparing?