In dem Artikel wird erläutert, wie der Stromverbrauch einer bereits installierten oder nur für die Installation einer Bohrlochpumpe geplanten Pumpe reduziert werden kann, was ein frequenzgesteuerter elektrischer Antrieb ist, und seine Hauptmerkmale, Vorteile und Anwendungen genannt.
Je mehr Vorteile in unserem Haus auftreten, desto größer ist die Belastung für die Schultern des Energiesystems. Infolgedessen steigen die Zahlungen für Strom, und viele Eigentümer versuchen in irgendeiner Weise, diesen Kostenfaktor zu senken, indem sie auf verschiedene energiesparende Technologien zurückgreifen. Haushaltsgeräte mit einer Energieklasse von mindestens „A“, wirtschaftliche Beleuchtungsgeräte und vieles mehr sind in fast jedem Haus zu sehen. Für Vorortwohnungen mit autonomer Wasserversorgung kann jedoch zusätzlich zu den oben genannten Methoden eine weitere rentable Methode zur Energieeinsparung vorgeschlagen werden.
Ein großer Teil der Elektrizität wird zum Bewegen von Wasser und Gasen in Geräten wie Pumpen, Lüftern und Kompressoren verwendet. Solche Geräte werden für den Betrieb des Wärmeversorgungssystems, die Trinkwasserversorgung (und nicht nur zentral, sondern auch individuell), die Funktionsweise des Abwassersystems und die industrielle Bewegung von Flüssigkeiten und Gasen verwendet. In den meisten Fällen wird hier Energie verschwendet. Dies liegt an der Tatsache, dass der Verbrauch in diesen Systemen ungleichmäßig ist. Es hat Spitzen mit maximaler Last, die einen sehr kleinen Teil der Betriebszeit in Anspruch nehmen und selten einige Stunden pro Tag überschreiten. Für diese Spitzen sind Geräte wie eine Pumpe oder ein Gebläse ausgelegt. Grundsätzlich ist keine 100% ige Flüssigkeits- 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 läuft jedoch die ganze Zeit über mit voller Leistung und verbraucht 100% der Energie.
Bis heute gibt es bereits eine Lösung für dieses Problem – einen frequenzgesteuerten elektrischen Antrieb (VREP), auf den weiter unten eingegangen wird.
Prinzipien der Flüssigkeitsflusskontrolle ohne VFEP
Um die Vorteile der Einführung der Frequenzregelung zu bewerten, erinnern Sie sich an die gängigen Methoden zur herkömmlichen Reduzierung der Flüssigkeits- oder Gasversorgung. Der Einfachheit halber werden Beispiele für ein reguläres Wasserversorgungssystem mit einer Standardpumpe gegeben, wobei die Bewegung von Luft, Öl, Gasen und allen Arten von Industrieflüssigkeiten außer Acht gelassen wird. Die Prinzipien werden übrigens sehr ähnlich 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 Flüssigkeit zur Versorgung derselben Pumpe zurückführt. Trotz der Möglichkeit einer ziemlich genauen Anpassung des Systems an die angegebenen Wasserdurchflussparameter ist sein Wirkungsgrad unglaublich niedrig.
Der nächste Teil dieser Liste kann als Regelung mit Ventilen und anderen Geräten betrachtet werden, die nach der Pumpe installiert sind und den nützlichen 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 Geräten auf das erforderliche Maß abgeschnitten wird.
Eine weitere Steuerungsoption ist der periodische Betrieb der Pumpen. Das Gerät muss nur eingeschaltet werden, um die Lagertanks mit Wasser zu füllen. Danach erfolgt ein automatischer Stopp. Von den oben beschriebenen hat es vielleicht die beste Effizienz, aber es ist nicht ohne Nachteile:
- Konstante Starts / Stopps verkürzen die Lebensdauer der Geräte.
- Beim nächsten Start besteht die Gefahr eines Wasserschlags, der die Rohrleitung beschädigen kann.
- ungleichmäßiger Netzwerkdruck.
Eine zuverlässigere 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 Geräte gleichzeitig gekauft werden müssen..
Das Prinzip der Flüssigkeitsflussregelung mit VFEP
Die Steuerung des Flüssigkeitsflusses mithilfe eines Frequenzumrichters soll den Prozentsatz der Energieverschwendung in allen Bereichen reduzieren, in denen Elektromotoren eingesetzt werden, sowie bei variabler Last.
Die Zusammensetzung solcher Geräte 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.
Folglich erfordert das gleiche Flüssigkeitsvolumen, das von einer Pumpe mit einem VFEP an den gewünschten Hahn geliefert wird, weniger Geld als ein ähnliches Schema mit einer konstanten Drehzahl des Gerätebetriebsmechanismus verbraucht. Dadurch entfallen ineffektive Steuermethoden wie Drosselung oder die Verwendung von Bypässen..
Anwendung von VREP für Bohrlochpumpen
Wie oben erwähnt, 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 Häufigkeit der Belastung für einen normalen Menschen am ausgeprägtesten und verständlichsten ist:
- Nacht ist das Minimum, in der betrachteten Situation ist es oft gleich Null;
- Morgen – maximal (Waschen, Duschen, Frühstück kochen usw.);
- Tag – Medium (Waschen, Kochen, Reinigen);
- Abend – maximal (Dusche, Bad, Kochen usw.);
- Nacht ist ein weiteres Minimum.
Die Aufteilung ist natürlich an Bedingungen geknüpft, aber die Eigentümer von Vorstadthäusern spüren 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 nachzurüsten. Letztere müssen in Verbindung mit einer Tauchpumpe folgende Funktionen haben:
- Eingebauter PID-Regler (manchmal PI, aber diese sind auf dem Markt weniger verbreitet).
- Energieoptimierungsfunktion für normale Spannungsreduzierung bei geringer Antriebslast.
- Möglichkeit des Neustarts des Laufwerks nach einem Ausfall oder Fehler der Automatisierung ohne menschliches Eingreifen.
- Motorüberlastschutz.
- Motorüberhitzungsschutz.
- Kurzschlussschutz.
- Schutz der Pumpe vor Trockenlauf, d. H. Vor Betrieb ohne Wasser, wenn der Füllstand im Bohrloch unter das Saugrohr fällt. Die gepumpte Flüssigkeit ist ein Kühl- und Schmiermittel für das Gerät, daher führt das Fehlen in einer laufenden Pumpe zu Überhitzung und schnellem Ausfall.
- „Schlaf“ -Modus bei Verwendung des Konverters in Verbindung mit einer Pumpe, die nur bei sehr niedrigen Drehzahlen arbeiten kann.
- Unfallarchiv. Diese Option ist unverzichtbar, wenn Sie die Funktionen des Gerätebetriebs unter bestimmten Umständen mit wiederholten (periodischen) Fehlern angeben.
- Skalare (Volt-Hertz U / f) oder Vektorsteuerung für eine genauere Einstellung des Antriebs, um einen normalen reibungslosen (ruckfreien) Betrieb des Mechanismus zu gewährleisten.
Bei der Auswahl der Ausrüstung können folgende Punkte hervorgehoben werden:
- 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 geringfügig höher ist als der von Standardmotormodellen.
- Die Überlastfähigkeit der installierten „Frequenz“ muss groß genug sein (über 120%), sonst muss dieser Nachteil durch die Motorleistung ausgeglichen werden, die leicht erhöht wird.
- In Fällen, in denen der Sender in einem unbeheizten Raum aufgestellt werden soll, muss er einen geeigneten Betriebstemperaturbereich und eine geeignete Schutzklasse haben..
Neben der Hauptausrüstung sollten Sie auf das Kabel achten – es muss einen großen Querschnitt haben, um Spannungsverluste entlang der Länge zu vermeiden. Als zusätzlichen Schutz können Sie eine Motordrossel installieren, die zusätzlich vor großen Stromlecks und Überlastschutz schützt. 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 Ausrüstung erheblich verdoppelt, da die Anzahl der Starts und Stopps verringert wird.
Zweitens ist es möglich, die Kapazität des Lagertanks erheblich zu reduzieren, da die Pumpe mit zunehmender Durchflussmenge automatisch effizienter arbeitet. Damit ein maximaler Verbrauch nicht zu einem Druckabfall im Netz führt, kann für 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 hält nicht nur die Ausrüstung, sondern auch die Wasserversorgung selbst länger 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 für bedeutende Marken werden angemessen sein, aber was die Qualität betrifft, ist es durchaus möglich, sie mit russischen Unternehmen zu treffen..
Die Amortisationszeit wird jeweils individuell berechnet. Normalerweise sind die Mittel für einen Zeitraum von sechs Monaten bis zwei Jahren vollständig 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 leistungsfähiges Analogon. Eine solche Pumpe verbraucht aber auch mehr Strom – daher sind die Einsparungen bei Verwendung der „Frequenz“ bedeutender und machen sich früher bezahlt.
Eine weitere Tatsache: Die Installation eines Frequenzumrichters rechtfertigt sich früher im Netzwerk, in dem der ungleichmäßige Betrieb stärker ist und die Spitzen (maximale Last) selten und kurzfristig auftreten.
Abschließend möchte ich darauf hinweisen, dass es gut wäre, diese Regulierungsmethode nicht nur zu Hause anzuwenden. Für viele Unternehmen würde diese Energiesparmaßnahme dazu beitragen, die Energieintensität der Produktion zu verringern. Die Energieversorger würden weniger für 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: Aufzüge, 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..
Kannst du mir bitte erklären, was VFD ist und warum es wichtig ist, auf Energieeinsparungen zu achten?