Entraînement à fréquence variable pour pompe à eau

Entraînement à fréquence variable pour pompe à eau

Dans de nombreuses usines dans le domaine industriel, ces pompes, comme Submergé Pompe, processus Pompe à eau, Lye Pompe, Corps de pompe simple, Dredge Ash Slurry, Pompe de sable Drague suceuse, pompe Slurry sable, machine Flotation d' alimentation, Pompe Slurry mine, Pompe à mousse, etc., composez le système de tuyauterie avec moteur, pipeline et autres équipements. En raison de la diversité de la disposition des systèmes de tuyauterie et des exigences particulières du processus de production, les conditions ou problèmes suivants se posent souvent: (1) la pression de sortie du pipeline varie en fonction de la différence de pression du processus; (2) la distance de transport par pipeline varie avec le changement de distance; (3) les changements de hauteur de transport de pipeline avec la différence de hauteur; (4) variation saisonnière ou variation de différence de temps de pointe haute et basse; (5) la marge réservée des paramètres de performance de la pompe est trop grande, entraînant un écart de la pompe par rapport au point de conception dans l'application.

Les solutions traditionnelles incluent le réglage de la vanne de la conduite de refoulement, la régulation de la vitesse du couplage hydraulique, la régulation de la vitesse du moteur à pôles variables, la régulation de la vitesse des pôles en série du moteur, etc. Cependant, elles présentent toutes les inconvénients suivants: faible efficacité, petite plage de réglage, faible vitesse, mauvaises performances de réglage et de nombreuses fautes. Actuellement, la méthode la plus efficace et la plus répandue pour régler la vitesse de la pompe est la méthode de contrôle de conversion de fréquence. La pratique nous dit qu'il est possible que l'EFV économise 20-30% de l'énergie du système.

1. Le principe de base des entraînements à fréquence variable (VFD)

La relation entre la vitesse n et la fréquence électrique de la puissance fournie f, le nombre de paires de pôles magnétiques p, le taux de glissement s du moteur asynchrone est n = 60f (1-s) / p. Lorsque le taux de glissement s ne change pas beaucoup, la vitesse n du moteur asynchrone est essentiellement proportionnelle à la fréquence f, et la vitesse du moteur peut être modifiée en douceur en ajustant la fréquence en continu. La régulation de la vitesse alternative réalisée par l'onduleur générant la fréquence et l'alimentation en tension variables du moteur est appelée entraînements à fréquence variable.

Les entraînements à fréquence variable sont une méthode typique de régulation de la vitesse du moteur à courant alternatif, qui convient non seulement au moteur asynchrone, mais également au moteur synchrone. La régulation de vitesse à fréquence variable présente les avantages de la fréquence réglable en continu, de la régulation de vitesse en continu, d'une large plage de régulation de vitesse, de caractéristiques mécaniques dures, d' une stabilité supérieure de la vitesse et d'un rendement élevé.

Figure 1. Système de contrôle de fréquence

2. Application de la technologie VFD à la pompe à eau

2.1 Principe de fonctionnement des pompes à eau

Selon la théorie de la mécanique des fluides, le débit de la pompe Q, tête H, puissance de l'arbre P, vitesse de rotation n présente la relation suivante: le débit Q est proportionnel à la vitesse de rotation n, la tête H augmente avec le carré de la vitesse n; La puissance de l'arbre P augmente avec le cube de la vitesse n.

2.2 Effet de la régulation de la vitesse de la pompe

Lorsque la courbe de pompe croise la courbe du système de tuyauterie, le point d'intersection est son point de condition de fonctionnement, comme illustré à la figure 2 pour les points A et B. Si la pompe fonctionne à une certaine vitesse constante, le débit ne peut être réglé que par la vanne de sortie. Lorsque le débit diminue, la tête de pompe monte avec la courbe, comme illustré à la figure 2, points A et C. À ce stade, le réglage de la vanne équivaut à augmenter la perte de résistance de la conduite afin de réduire le débit et la pression de sortie de l'extrémité du tuyau. De cette manière, la réduction de la puissance de l'arbre moteur est limitée.

En modifiant la vitesse de la pompe à eau, c’est-à-dire que la vitesse de la pompe est réglée de n1 à n2, le point de fonctionnement de la pompe glisse du point A de la figure 2 le long de la courbe du système de tuyauterie jusqu’au point B. Il peut être intuitivement a conclu que le débit et la hauteur sont réduits en conséquence. Comme le montre le tableau 1, si la fréquence est réduite de 5 Hz, la vitesse diminue de 10%, le débit est réduit de 10%, la hauteur de charge est réduite de 19% et la puissance du moteur est réduite de 27%. . Lorsque la fréquence est réduite de 10 Hz, la vitesse sera réduite de 10% et le débit sera réduit. 20%, la tête est en baisse de 36% et la puissance du moteur en baisse de 49%. L'effet de la régulation de la conversion de fréquence et des économies d'énergie est très important.

Tableau 1. Tableau de variation de la puissance de réglage de la fréquence

2.3 Avis de VFD des pompes à eau

2.3.1 La régulation de la vitesse de la pompe doit s'adapter à l'évolution des conditions de fonctionnement et faire en sorte que la pompe fonctionne toujours dans la zone à haut rendement, car tout point de la courbe de la pompe peut être modifié en une autre condition de fonctionnement selon le théorème de similarité après la régulation de la vitesse. La sélection du point de fonctionnement dans le point de fonctionnement de la zone à haut rendement de la courbe de la pompe ou le point des conditions de travail obtenu par la conversion de similarité de la zone à haut rendement permet à la pompe de fonctionner efficacement et d'atteindre un objectif d'économie d'énergie.

2.3.2 Le réglage de la vitesse de la pompe ne convient pas à tous les systèmes. Dans les applications à hauteur de charge statique élevée, le ralentissement d'une pompe risque d'induire des vibrations et de créer des problèmes de performances. Pour les systèmes dans lesquels la tête statique représente une grande partie de la tête totale, il convient de faire preuve de prudence avant de décider d’utiliser ou non l’EFV.

3 La combinaison de VFD et de PMSM est une nouvelle tendance dans les applications d’économie d’énergie

Aujourd'hui, les ingénieurs concepteurs et les propriétaires d'équipement commencent à installer davantage de solutions de moteur à aimant permanent pour les applications de pompage, car elles sont plus petites et plus efficaces. Nous avons conçu un nouveau programme de contrôle de l'EFV qui utilise la technologie d'adaptation de charge pour permettre au moteur de fonctionner uniquement lorsque cela est nécessaire, économisant ainsi de l'énergie et réduisant l'usure des équipements. La combinaison de VFD et PMSM est une nouvelle tendance dans les applications d’économie d’énergie.

4. Caractéristique du produit

4.1 Économie d'énergie

Le système VFD contrôle le moteur et ajuste automatiquement la charge du moteur pour que le moteur fonctionne dans un état de fonctionnement économique afin de réaliser l'effet d'économie d'énergie.

4.2 Coûts d'exploitation réduits

Le système peut considérablement réduire le coût énergétique du moteur, réduire l'impact sur l'équipement après le début de la conversion de fréquence et réduire la capacité de maintenance et de réparation, de sorte que le coût de fonctionnement sera considérablement réduit.

4.3 Améliorer la précision du contrôle de la pression

Le système de contrôle de fréquence variable a une capacité de contrôle de pression précise, ce qui améliore efficacement la qualité des conditions de fonctionnement du système.

4.4 Prolonger la durée de vie du moteur

À partir du moteur de démarrage à 0Hz, le temps d'accélération de démarrage de l'onduleur peut être ajusté afin de réduire l'impact sur les composants électriques et mécaniques du moteur lors du démarrage, afin d'améliorer la fiabilité du système et de prolonger la durée de vie du moteur. De plus, le convertisseur de fréquence peut réduire efficacement la valeur de pointe du courant de démarrage au minimum, ainsi que l'impact sur le réseau et les autres équipements électriques.

4.5 Prolonger la durée de vie de la pompe

Pour la pompe à lisier qui fournit des liquides avec des particules, la durée de vie des parties humides de la pompe est inversement proportionnelle au cube de la vitesse de la pompe. Si la vitesse est réduite de 10%, la durée de vie sera augmentée de 30%.

4.6 Réduire le bruit du moteur

En fonction de l'état de fonctionnement du moteur, la vitesse de fonctionnement du moteur est évidemment ralentie après l'installation du réglage de la vitesse de conversion de fréquence, de sorte que le bruit du fonctionnement du moteur est effectivement réduit.