Unidade de freqüência variável em guarda para economia de energia

O artigo vai falar sobre como reduzir o consumo de energia de uma bomba de poço já instalada ou planejada para instalação de uma bomba de poço, explicar o que é um acionamento elétrico de frequência controlada, citar suas principais características, vantagens e aplicações.

Quanto mais benefícios aparecem em nossa casa, maior é a carga sobre os ombros do sistema de energia. Como resultado, os pagamentos de eletricidade estão crescendo e muitos proprietários estão tentando de alguma forma reduzir esse item de custo, recorrendo a várias tecnologias de economia de energia. Eletrodomésticos com uma classe de energia de pelo menos “A”, dispositivos de iluminação econômicos e muito mais podem ser vistos em quase todas as casas. No entanto, para habitações suburbanas com abastecimento de água autônomo, além dos métodos acima, um método mais lucrativo de economia de energia pode ser proposto.

Grande parte da eletricidade é usada para movimentar água e gases em dispositivos como bombas, ventiladores, compressores. Tais equipamentos são utilizados para o funcionamento do sistema de abastecimento de calor, abastecimento de água potável (e não apenas centralizado, mas também individual), funcionamento da rede de esgoto e movimentação industrial de líquidos e gases. Na maioria dos casos, a energia é desperdiçada aqui. Isso se deve ao fato de que o consumo nesses sistemas é desigual. Possui picos com carga máxima, que ocupam uma parte muito pequena do tempo de operação e raramente ultrapassam algumas horas por dia. É para esses picos que equipamentos como uma bomba ou um soprador são projetados. Basicamente, não é necessário fornecimento de 100% de líquido ou gás, mas na região de 30-40% da carga máxima possível. É fácil ver isso no exemplo dos picos de ingestão de água nos sistemas centrais de abastecimento de água potável: os máximos matinais e noturnos se opõem aos mínimos noturnos. No entanto, a bomba continua funcionando com capacidade total todo esse tempo e consome 100% da energia..

Até o momento, já existe uma solução para este problema – um acionamento elétrico controlado por frequência (VREP), que será discutido a seguir.

Princípios de controle de fluxo de fluido sem VREP

A fim de avaliar os benefícios da introdução do controle de frequência, lembre-se dos métodos comumente usados ​​de redução do fornecimento de líquido ou gás. Para simplificar, exemplos serão dados em um sistema regular de abastecimento de água com uma bomba padrão, deixando de lado o movimento de ar, óleo, gases e todos os tipos de fluidos industriais. A propósito, os princípios serão muito semelhantes.

Um dos primeiros a considerar é a regulamentação com bypass. Trata-se de uma linha de bypass, que é um ramal da tubulação principal, que retorna parte do líquido já bombeado pela bomba para o abastecimento da mesma bomba. Apesar da possibilidade de um ajuste bastante preciso do sistema para os parâmetros de fluxo de água especificados, sua eficiência é incrivelmente baixa.

O próximo desta lista pode ser considerado a regulação usando válvulas e outros dispositivos instalados a jusante da bomba e limitando a seção útil da tubulação. Esta opção também pode ser considerada como um desperdício de parte considerável da eletricidade em vão, uma vez que a grande cabeça criada é cortada por esses dispositivos ao nível necessário.

Outra opção de controle é o funcionamento periódico das bombas. Trata-se de ligar o equipamento apenas para encher os tanques de armazenamento com água, após o que ocorre uma parada automática. Dos descritos acima, tem, talvez, a melhor eficiência, mas tem seus inconvenientes:

• partidas / paradas constantes reduzem a vida útil do equipamento;
• existe o risco de um golpe de aríete durante o próximo lançamento, o que pode danificar o gasoduto;
• pressão de rede desigual.

Uma opção mais confiável é a operação simultânea de um grupo de bombas. Este método envolve a inclusão de uma unidade reserva com aumento da captação de água. No entanto, também tem várias desvantagens. Por exemplo, ao usar bombas de diferentes potências e parâmetros, a operação de todo o sistema será instável. E o custo desse método de regulação é bastante alto, pois envolve a compra não de um, mas de vários equipamentos ao mesmo tempo..

O princípio de controle de fluxo de fluido usando VREP

O controle de fluxo de fluido usando um conversor de frequência é projetado para reduzir a porcentagem de energia desperdiçada em todas as áreas onde os motores elétricos são usados, e também há uma carga variável.

A composição de tal equipamento inclui não apenas o mecanismo de operação da bomba e do motor elétrico. Aqui, o papel principal é desempenhado pelo chamado “conversor de frequência”, ele também é um conversor de frequência. Por meio de sensores instalados na rede, ele reage a todas as mudanças e controla o fluxo: uma dada tensão com uma certa amplitude é gerada em sua saída, o que, por sua vez, faz o motor e, consequentemente, o mecanismo de funcionamento da bomba girar a uma determinada velocidade (mais lenta). Portanto, quando a vazão aumenta até o pico, a bomba funcionará com total eficiência, mas imediatamente quando a entrada de água diminuir, ela reagirá reduzindo a velocidade de rotação do mecanismo de trabalho. E, consequentemente, consumo de energia reduzido.

Consequentemente, o mesmo volume de líquido fornecido à torneira desejada por uma bomba com um VREP irá consumir menos recursos do que um esquema semelhante com uma velocidade de rotação constante do mecanismo de operação do equipamento irá consumir. Isso elimina métodos de controle ineficazes, como limitação ou o uso de desvios..

Aplicação de VREP para bombas de poço

Conforme mencionado acima, a tecnologia de regulação de frequência também pode ser usada em uma típica casa de campo. É possível implementá-lo em sistema de abastecimento de água quente, aquecimento ou em bomba de furo. Consideremos a última opção com mais detalhes, pois é aí que o mais pronunciado e compreensível para uma pessoa comum é a frequência da carga:

• a noite é o mínimo, na situação em consideração muitas vezes é igual a zero;
• manhã – máximo (lavar, tomar banho, preparar café da manhã, etc.);
• dia – médio (lavar, cozinhar, limpar);
• noite – máximo (banho, banho, cozinhar e assim por diante);
• a noite é outro mínimo.

A divisão é, obviamente, condicional, mas os proprietários de habitações suburbanas às vezes sentem claramente os picos quando, devido à diminuição da pressão na rede, a água da torneira flui com uma pressão fraca. O que não é observado em outras horas do dia.

Hoje, é possível não apenas comprar uma bomba pronta com acionamento variável, mas também reformar um conversor de frequência já instalado. Esta última, quando usada em conjunto com uma bomba submersível, deve ter o seguinte conjunto de funções:

1. Controlador PID integrado (às vezes PI, mas são menos comuns no mercado).
2. Capacidade de otimização de energia para permitir redução de tensão normal com baixa carga de acionamento.
3. Possibilidade de reiniciar o drive após qualquer falha ou erro automático sem intervenção humana.
4. Proteção contra sobrecarga do motor.
5. Proteção de superaquecimento do motor.
6. Proteção contra curto-circuito.
7. Proteção da bomba contra funcionamento a seco, ou seja, contra funcionamento sem água quando o nível no poço cai abaixo do tubo de sucção. O líquido bombeado é um resfriamento e lubrificante para a unidade, portanto, sua ausência em uma bomba em funcionamento leva a superaquecimento e falha rápida.
8. Modo “Sleep” ao usar o conversor em conjunto com uma bomba que é limitada para trabalhar em velocidades muito baixas.
9. Arquivo de acidentes. Esta opção é indispensável ao esclarecer as características de operação do dispositivo em circunstâncias específicas com falhas repetidas (periódicas).
10. Controle escalar (volt-hertz U / f) ou vetorial para um ajuste mais preciso da unidade, garantindo uma operação normal e suave (sem solavancos) do mecanismo.

Quanto à escolha do equipamento, podem ser destacados os seguintes pontos:

1. Ao escolher um “conversor de frequência”, deve-se prestar mais atenção não à potência, mas à corrente nominal, e uma certa margem deve ser fornecida. Isso se deve ao fato de que a corrente nominal dos motores elétricos submersíveis é ligeiramente superior à dos modelos padrão de motores.
2. A capacidade de sobrecarga da “frequência” instalada deve ser grande o suficiente (acima de 120%), caso contrário esta desvantagem deve ser compensada pela potência do motor, que será ligeiramente aumentada.
3. Quando o transmissor for colocado em uma sala sem aquecimento, ele deve ter uma faixa de temperatura operacional adequada e uma classe de proteção adequada..

Além do equipamento principal, deve-se prestar atenção ao cabo – ele deve ter uma seção transversal grande para evitar perda de tensão ao longo do comprimento. Como proteção adicional, você pode instalar uma bobina de motor, ela também protege contra grandes vazamentos de corrente e proteção contra sobrecarga. Uma bobina de linha também pode ser instalada na frente do inversor (conversor), o que, por sua vez, elimina problemas ao operar a partir de um transformador de distribuição.

Benefícios do VREP além da economia de energia

Além de economizar energia, equipar as bombas com acionamento elétrico variável tem outros aspectos positivos..

Em primeiro lugar, o recurso do equipamento é significativamente, quase o dobro, conforme o número de partidas e paradas é reduzido..

Em segundo lugar, é possível reduzir significativamente a capacidade do tanque de armazenamento, já que quando a vazão aumenta, a bomba passa automaticamente a funcionar com maior eficiência. Para que qualquer consumo máximo não leve a uma diminuição da pressão na rede, uma bomba com uma potência deliberadamente superior também pode ser fornecida para a instalação – o consumo de energia aumentará ligeiramente.

Outro fator positivo são partidas e paradas suaves, o que nega a probabilidade de um golpe de aríete na rede. Como resultado, não apenas o equipamento, mas o próprio abastecimento de água durará mais do que o normal..

Empresas de manufatura e período de retorno

Existem vários fabricantes de drives de frequência variável no mercado. Você pode ver uma variedade de produtos de empresas renomadas de classe mundial, como ABB e SIMENS, e amostras de produção nacional. O custo de marcas famosas será adequado, mas quanto à qualidade, é bem possível atendê-lo com empresas russas..

Quanto ao período de payback, em cada caso será calculado individualmente. Normalmente, os fundos são totalmente cobertos pela poupança por um período de seis meses a dois anos, mas pode haver exceções isoladas.

O seguinte padrão pode ser distinguido – quanto mais potência a bomba tiver, mais cara ela custará, respectivamente, e um acionamento elétrico controlado por frequência será mais caro do que um analógico menos potente. Mas essa bomba também consome mais eletricidade – portanto, a economia ao usar a “frequência” será mais significativa e se pagará mais cedo.

Outro fato: a instalação de conversor de frequência se justificará mais cedo na rede, em que o funcionamento irregular é mais pronunciado, e os picos (carga máxima) ocorrem raramente e têm vida curta.

Para concluir, gostaria de salientar que seria bom aplicar este método de regulação não apenas em casa. Para muitas empresas, esta medida de economia de energia ajudaria a reduzir a intensidade energética da produção. As concessionárias gastariam menos no transporte de água nos sistemas de aquecimento e abastecimento de água. Além disso, a tecnologia VFD não é apenas para bombas. Pode ser usado com sucesso em qualquer área onde sejam usados ​​motores elétricos: elevadores, guinchos, quaisquer componentes hidráulicos de mecanismos e outros. Ao mudar para o uso racional da eletricidade, reduzimos a carga na CHP e NPP, o que acaba tendo um efeito positivo não só na condição material do estado, mas também na ecologia da região..

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