Print

Kompresory s integrovaným pohonem s proměnnými otáčkami (VSD): 8 klíčových výhod

-- 05.12.2016

Správná strategie kombinuje motor kompresoru a pohon do jednoho agregátu.

Technologie pohonů s proměnnými otáčkami (VSD – Variable Speed Drive) nabízí svým provozovatelům řadu výhod. Vzhledem k tomu, že tato technologie je schopna uspokojit poptávku po daném průtoku, pomáhá podnikům šetřit značné množství peněz a redukovat hodnotu jejich uhlíkové stopy.

Avšak ne každá technologie VSD je identická. Provozovatelé si mohou nechat nainstalovat externí VSD, který bude v kombinaci s kompresorem s konstantními otáčkami a základním zatížením vyhovovat požadavku na upravený chod. Samostatný pohon je připojen ke kompresoru s konstantními otáčkami a pomocí kabelu propojen s motorem, aby byl schopen se přizpůsobit proměnlivé poptávce. I když se tato verze zpočátku jeví jako levnější varianta ve srovnání s kompresory s integrovaným VSD, externí VSD zařízení může nakonec způsobit dalekosáhlé problémy, které ovlivní výkon kompresoru a náklady po dobu jeho celkové životnosti.

Provozovatelé, kteří si chtějí pořídit nový kompresor umožňující úpravu chodu či dodávku měnícího se objemu vzduchu, by namísto toho, aby usilovali o dodatečné rozšíření kompresoru s konstantními otáčkami o externí VSD, měli investovat do kompresoru s integrovaným VSD. Na rozdíl od externích komponentů VSD kombinují kompresory s integrovaným VSD motor kompresoru a pohon s proměnnými otáčkami společně do jednoho produktu.

Používání kompresoru s integrovaným VSD nabízí osm klíčových výhod, které zdaleka překračují možnosti externí technologie VSD a díky nimž jsou provozovatelé schopni dosahovat vyšší úrovně výkonu a zakoušet podstatně méně problémů s údržbou po dobu celkové životnosti stroje. 

1. Motor pro provoz se střídačem

Motory pro provoz se střídačem jsou speciálně navrženy tak, že mají vyšší průtok chladicího vzduchu, což umožňuje jejich provozování při nižších otáčkách bez přehřívání. Tyto motory udržují vysokou účinnost v celém rozsahu otáček a zároveň poskytují dostatečný točivý moment.

Použití motoru s konstantními otáčkami v rámci aplikace pohonu s proměnnými otáčkami může mít negativní účinek. Tím, jak otáčky klesají, se rovněž snižuje i proudění chladicího vzduchu s druhou mocninou ve vztahu ke snížení otáček. Takže při 90% rychlosti lze dosáhnout pouze 81% proudění vzduchu. Tento stav může vést k přehřátí vinutí a má za následek snížení účinnosti a točivého momentu motoru.

Pojďme si to ukázat na motoru kompresoru, který pro zajištění správné funkce chlazení vyžaduje průtok vzduchu 1 000 cfm (kubická stopa za minutu). Když použijeme standardní motor s konstantními otáčkami, snížíme otáčky motoru na 90 % původních otáček. Průtok chladicího vzduchu se potom sníží na 810 cfm, což může způsobit přehřátí motoru.

Když se motor přehřívá, vytvořený točivý moment může být nižší, než jaké je požadované množství. To znamená, že dochází k omezování rozsahu otáček standardního motoru, zatímco motory pro provoz se střídačem budou udržovat požadovaný točivý moment dokonce až ke spodní hranici otáček. S motorem pro provoz se střídačem tak budete schopni dosahovat většího regulačního rozsahu a nemalých úspor energie. 

2. Žádné vynechávání/přeskakování kritických otáček (tzv. speed windows)

Když u stroje snížíme otáčky, volně namontované komponenty mohou začít vibrovat a rezonovat. Rezonance je způsobena, když vibrace v jednom systému oscilují synchronně s těmi v jiném sousedním systému. U kompresorů se tyto vibrace obvykle vyskytují při nízkých otáčkách. Aby se zabránilo vibračním špičkám u externích komponent VSD, výrobci strojů mají ve zvyku naprogramovat kompresor takovým způsobem, aby nebyl provozován při otáčkách, při nichž se vyskytují rezonanční vibrace. Toto výsledné úmyslné vynechávání/přeskakování kritických otáček je známo pod označením speed windows.

Problematika existence tzv. speed windows často způsobuje, že zařízení je provozováno za vyšších otáček, než je úplně nutné, čerpá více vzduchu, než je v potrubním rozvodu požadováno, čímž dochází ke zvyšování tzv. čistého tlaku. I když se tlak nakonec vrátí do normálních provozních úrovní, tyto výkyvy připravují uživatele o tlakovou stálost, čímž nepříznivě ovlivňují koncové aplikace.

Nejenže kvůli existenci tzv. speed windows dochází k plýtvání vzduchem, ale rovněž se ne zrovna zanedbatelným způsobem navyšuje spotřeba energie z důvodu vyšších než požadovaných otáček.

Vyhnete-li se existenci speed windows, zajistíte si tak maximální úsporu energie a konstantní tlak v systému u aplikací s proměnlivým požadavkem na stlačený vzduch. Kompresory s integrovaným VSD pracují bez existence kritických otáček, což umožňuje operátorům provozovat kompresor v rámci celého rozsahu kapacity bez nutnosti vynechávat určité otáčky. 

3. Chraňte se před ložiskovými proudy

Po připojení k jednotce střídače mohou motory indukovat elektrické proudy. Pokud není tato záležitost patřičně řešena, budou proudy proudit skrze ložiska motoru a vytvářet důlkovou korozi (poškození ložiskové plochy, které se podobá škrábancům) a způsobovat předčasné poškození. V případě, že nekontrolované bludné proudy budou proudit z hřídele motoru na hřídel kompresoru, můžeme si být jisti, že důlková koroze ložisek motoru a kompresoru nás nemine.

Tyto vysokofrekvenční proudové impulzy jsou generovány vysokorychlostním přepínáním a způsobují, že kov migruje z valivých těles do maziva. To vede ke vzniku kráterů kvůli tzv. obrábění elektrickým výbojem (EDM), což může způsobit předčasné selhání ložisek, pokud neposkytneme vestavěnou ochranu.

Existuje celá řada strategií pro ochranu ložisek před proudovým poškozením v rámci kompresorů s integrovaným VSD, včetně izolování ložisek motoru pomocí kartáčů, kterými odvádíme bludné proudy, a používáním flexibilních spojek bez kovového kontaktu mezi motorem a kompresorem.

Pancéřované kabely mohou být použity k odvádění indukovaných proudů u motoru. Síťová tlumivka rovněž omezuje ložiskové proudy a výrazně tak přispívá ke zvýšení výkonu pohonu a prodlužuje životnost motoru tím, že eliminuje časté vypínání pohonů. 

4. Potlačte a ovládejte harmonické zkreslení

Harmonické kmity souvisejí s indukovanými proudy a napětím vytvořeným nelineárním obvodem. Většina z elektronických obvodů spadá do této kategorie. Tyto proudy a napětí se superponují na základní sinusovou vlnu a vytvoří tak odchylku v jejím tvaru. Rozsah odchylky se nazývá harmonické zkreslení.

Neřízené harmonické zkreslení způsobuje přehřívání motorů, transformátorů a dalších zařízení v síti zákazníka. Ovládání harmonických kmitů vyžaduje přesné výpočty a připojení nezbytných indukčních cívek, kondenzátorů a tlumivek.

Vzhledem k vysokorychlostnímu přepínání je hrubý výstup externího VSD znečištěn harmonickým zkreslením, což vede ke ztrátě efektivity celého agregátu. Kompresory s integrovaným VSD zmírňují tyto ztráty prostřednictvím integrované tlumivky a nezbytné filtrace, čímž se omezuje napětí harmonického zkreslení u většiny elektrických sítí. 

5. Snažte se udržovat elektromagnetickou kompatibilitu

Elektromagnetická kompatibilita (EMC) je definována Evropskou komisí (EK) jako „slučitelnost elektronických zařízení v rámci elektromagnetického prostředí, v němž toto zařízení pracuje“.

Pokud není externí VSD zařízení pod kontrolou, bude vyzařovat elektromagnetické vlny, které budou interferovat se signály přístrojů a jiných zařízení. Do toho je zahrnuto vše, od okolních strojních zařízení až po kardiostimulátory. Pokud není VSD chráněn, je rovněž citlivý na externí elektromagnetické vlny. Pokročilá elektronika a filtry v agregátech s integrovanými VSD minimalizují ztráty a regulují úroveň záření včetně harmonického zkreslení dle požadavků příslušných norem Evropského společenství.

Existují dva aspekty agregátů s integrovanými VSD, které podporují elektromagnetickou kompatibilitu:

  • ovládání: VSD agregáty nenarušují provoz jiných zařízení;
  • imunita: VSD agregáty nebudou nepříznivě ovlivněny elektromagnetickými emisemi z jiných zařízení. 

6. Implementujte integrovaný pohon

Pohony pro kompresorová zařízení musejí být navrženy pro dosažení maximální efektivity a regulačního rozsahu. Pohon by měl být umístěn ve stejné nosné konstrukci jako kompresor, nikoli jako samostatná součást, jak je tomu u externího panelu VSD. Takový design je velmi prospěšný v rámci testování před opuštěním továrny a poskytuje nejúčinnější formu kompresoru ve srovnání s oddělenými pohony. Integrovaný design rovněž umožňuje dosažení prostorově optimalizované instalační plochy. Vzhledem k tomu, že externí VSD představuje fyzicky samostatnou součást, dodatečně vybavit kompresor konstantními otáčkami vyžaduje více prostoru. Agregáty s integrovaným VSD kombinují pohon a motor do jedné nosné konstrukce, což šetří drahocenný prostor uvnitř podniku. 

7. Maximalizujte regulační rozsah

Dosažení maximálního regulačního rozsahu vyžaduje dobrý design kompresoru a vysoce kvalitní komponenty. Maximální regulační rozsah znamená, že točivý moment je udržován i při nižších otáčkách. Vzhledem k tomu, že externí komponenty VSD nemají motor pro provoz se střídačem, nejsou schopny udržet točivý moment při nízkých otáčkách, aniž by se přehřívaly.

Nadměrně velký ventilátor začleněný do agregátů s integrovaným VSD pomáhá zabránit vzniku nadměrného tepla při nízkých otáčkách. Agregáty s integrovaným VSD disponují rovněž nejširším regulačním rozsahem ve srovnání s jakýmikoli kompresory; obvykle se průměrný regulační rozsah pohybuje v rozmezí od 50 % až do 75 %, v některých případech je to dokonce až 80 %. Maximální regulační rozsah poskytuje významnější úspory energie. 

8. Slučte pohon a kompresor do jedné řídicí jednotky

Když pohon a řídicí jednotka vzájemně komunikují, monitorování a odstraňování problémů se stává snadnou a efektivní záležitostí. Zatímco výkon externího VSD i motoru s konstantními otáčkami bývá monitorován samostatně, jejich kombinace v jednom agregátu umožňuje jednodušší a rychlejší sběr dat, což pomáhá operátorům získat přehled o výkonu kompresoru na jednom místě. Často lze tyto ovládací prvky použít pro nastavení kompresoru na nižší provozní tlak, tj. čím nižší je průměrný pracovní tlak, tím nižší je spotřeba energie. Agregáty s integrovaným VSD kombinují tyto funkce do jednoho bezproblémového komplexního balíku, což dovoluje, aby kompresor pracoval pouze potřebnou rychlostí. 

Kompresory s integrovaným VSD jsou ideálním řešením pro většinu aplikací, u nichž se setkáváme s variabilní poptávkou. Agregáty s integrovaným VSD poskytují dodatečné výhody pro daný systém, aniž by vytvářely neočekávané problémy ve výkonnosti stroje, které mohou nastat u externích komponent VSD. Vzduchové kompresory s integrovaným VSD zajišťují výrobcům nemalé úspory ve spotřebě energie a zvýšenou spolehlivost celého systému. Ř&Ú 

Deepak Vetal je manažer produktového marketingu v rámci americké divize bezolejových kompresorů společnosti Atlas Copco Compressors.

Autor: Deepak Vetal, Atlas Copco Compressors, LLC


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

Amper 2017
2017-03-21 - 2017-03-24
Místo: BVV, Brno
Bezpečnost v priemysle
2017-03-29 - 2017-03-29
Místo: Martin, Slovensko
Konference EtherCAT: Real-time prumyslový Ethernet
2017-04-05 - 2017-04-05
Místo: Holiday Inn, Bratislava
Konference EtherCAT: Real-time prumyslový Ethernet
2017-04-06 - 2017-04-06
Místo: Andel’s by Vienna, Praha
Úspory v průmyslu
2017-04-11 - 2017-04-11
Místo: Praha

Katalog

Panasonic Electric Works Europe AG
Panasonic Electric Works Europe AG
Veveří 3163/111
616 00 Brno
tel. +420 541 217 001

Brady s.r.o
Brady s.r.o
Na Pantoch 18
831 06 Bratislava
tel. +421 2 3300 4862

ABB s.r.o.
ABB s.r.o.
Štětkova 1638/18
14000 Praha 4
tel. +420739552216

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

všechny firmy
Reklama



Tematické newslettery






Anketa


Na horách/u moře
Na chalupě/chatě v tuzemsku
Co je to dovolená?

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   Partneři   |   Blogy   |   
Copyright © 2007-2017 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI