Nyheter & Events

Vill du prenumerera på Automation Today?

• Skicka ett email
• _
  ... övriga nyhetsbrev
  
  
• Update
• e-News

Ladda ner hela pdf:en

• Klicka här för att ladda ner hela pdf:en av detta nummer (1.7 MB)

Automation Today

• Sänk dina totala driftskostnader

Latest News

• Mot målet – konvergering av IT och automation
• Koppla om med en switch

Huvudartikel

• Total anläggningskontroll

Fallstudie

• Ekonomi och automation går hand i hand
• En modern hjälte
• Rationalisering av produktionsprocesser

Intelligent användning av motorstyrsystem

Stigande energipriser motiverar industrin att utforska nya metoder för att sänka driftkostnader. Ingenjörer och konsulter står för utmaningen att välja det mest pålitliga motorstyrsystemet med de lägsta driftskostnaderna (TCO). ”Här måste man ta med kostnader för livslängd”, förklarar Peter N Jensen, områdesansvarig för driftsystem.

”Eftersom 80% av pump- och fläkttillämpningar kräver styrmetoder för att minska flödet, kan stora kostnader sparas in här.” Processingenjörer använder ofta konstant hastighet och reglerar flödet med strypdon såsom spjäll och ventiler, men dessa är inte särskilt ekonomiska.

Energihanterings-lösningar är investerings-strategier för sänka driftskostnader på lång sikt

Frekvensomriktare (även känd som steglös varvtalsreglering) är ett alternativ som kan både reglera motorhastigheten och minska effektförluster. Förbättrade drivsystem, noggrant val av maskinvara och kraftsystemskonfiguration och intelligenta motorreglerstrategier ger bättre prestanda, kontrollmöjligheter och energibesparingar. Saker man måste tänka på när man väljer motorreglerstyrsystem inkludertar krav på toppeffekt, optimal effektfaktor, kraftfaktor, transformatorkostnader och förluster, regenereringsmöjligheter, synkrona överföringsalternativ och specialiserade intelligenta energibesparingsegenskaper.

Kapa toppeffektkostnaderna

Man måste vara medveten om att elleverantörer tar ett högre pris när företagen överskrider en viss gräns eller ett grundbehov av el. Toppeffekter upptår ofta när industrimotorer drar mycket ström vid direktstart på elnätet. Frekvensomriktare (VFD) hjälper till att reducera topparna genom att förse den speciella applikationen med den kraft den behöver och steglöst rampa motorn upp i hastighet för att minimera strömmen. VFD kontrollerar också automatiskt motorns frekvens (hastighet) och möjliggör att den går med full effekt bara när det är nödvändigt.

Optimerad effektförbrukning

Förutom starten av motorn tänk även på hur energieffektivt en pump eller motor arbetar. I tillämpningar där motorn är obelastad eller lite belastad kan VFD:er ge ytterligare energibesparing och ökad prestanda. I centrifugallaster, såsom pumpar och fläktar, är den största potentialen för energibesparing när applikationen kräver mindre än 100% flöde eller tryck. Som ett exempel kan mycket energi sparas genom att man använder VFD:er för att sänka hastigheten eller flödet med endast 20%. Om denna minskning inte påverkar processen kan den reducera energiåtgången med upp till 50%, vilket är jämförelsevis en avsevärd energibesparing i många processer.
Energiförbrukningen i centrifugala fläktar och pumpar följer affinitetslagarna vilket betyder att flödet är proportionellt med hastigheten, trycket är proportionellt med kvadraten på hastigheten och effekten är proportionellt med kubiken på hastigheten. Detta innebär att om en tillämpning bara behöver 80% flöde kommer fläkten eller pumpen att gå med 80% av den dimensionerade hastigheten. Detta medför att vid 80% hastighet behöver tillämpningen bara 50% av den dimensionerade effekten. Med andra ord, genom att sänka hastigheten med 20% krävs endast 50% av effekten som behövs vid maximal hastighet. Det är detta förhållandet mellan flöde och effekt som gör frekvensomriktare till en så bra energisparare.

Effektfaktorn spelar roll

Effektfaktorn och på det sätt det påverkar reaktiv effekt och harmoniska övertoner är ett viktigt övervägande då man väljer drivsystem. Drivsystem som har en effektfaktor som närmar sig 1 använder mindre energi. Ledande drivsystem har en effektfaktor på 0,95 eller mer i ett stort hastighetsområde. Ett exempel på hur effektfaktorn påverkar energikostnaderna visas genom att man jämför två drivsystem på 3000kW, den ena med en effektfaktor på 0,95 och den andra med 0,98. Årskostnaderna för 8 760 timmars användning med 0,50 kr per kWh gör att man sparar ca 450 000 kr varje år genom att använda drivsystemet med effektfaktorn 0,98 jämfört med drivsystemet med effektfaktorn 0,95.

Transformatorernas dolda kostnader

Varje frekvensomriktare genererar harmonisk distortion vilket skapar extra värme i kraftmatningssystemet och förluster i drivsystemet. Tillverkarna kan minska den harmoniska distortionen genom att antingen använda fasväxlings- och flerpulslikriktare eller en PWM likriktare (active front end).

Leta efter drivsystem som kan använda intelligent motorstyrning med avancerade tekniska egenskaper

Transformatorer har länge bidragit till att öka totalkostnaderna för ett drivsystem. En del av nackdelarna är att drivsystemets storlek, kostnad, vikt och komplexitet ökar. Extra ventilation är nödvändigt för att kyla ner transformatorn vilket adderas till kapitalkostnaderna men också genom att förbruka energi kontinuerligt.

Ingenjörer kan nu utnyttja fördelarna med transformatorlösa mellanspänningsdrivsystem. Dessa frekvensomriktare använder en PWM likriktare (active front end= AFE) med en linjereaktor och ett inbyggt spänningsskydd som har en enklare uppbyggnad. De minskar drivsystemets storlek med upp till 50% och vikten med upp till 70%. Eftersom transformatorlösa mellanspänningsfrekvensomriktare producerar mindre förluster tack vare färre magnetiska komponenter i linjereaktorn elimineras också behovet av extra ventilation. En transformator har en verkningsgrad på ca 98,5 till 99% medan en AFE-linjereaktor har en verkningsgrad på ca 99,5%. Skillnaden på 0,5-1% låter inte mycket men kan bidra med stora besparingar. Ingenjörer kan komplettera befintliga motorer med AFE-frekvensomriktare, vilket gör frekvensomriktarna ideala för processförbättringar och energisparprojekt med redan existerande motorer, brytare och kontrollrum där utrymmet ofta är begränsat.

Använd en frekvensomriktare för flera motorer

Synkron omkopplingsmöjlighet är ett annat sätt att minska energikostnader med. Den synkrona förbikopplingsmetoden använder bara en frekvensomriktare för att starta och synkronisera flera motorer genom att överföra en last från en matning till en annan genom att anpassa spänningens frekvens, amplitud och fasläge mellan de två matningarna. Genom att använda en VFD för att starta en motor, accelerera upp den i hastighet och sedan synkronisera den medför en reduktion av fullastströmmen och en optimering av processen.

De ekonomiska fördelarna med en VFD med synkron förbikoppling ligger både i installations- och driftskostnaderna. Ett synkront system för två motorer kostar 33% mindre i initial kapitalkostnad.

Energihantering ger räntabilitet

Industrin har många möjligheter att spara energi. Intelligenta motorstyrsystem, inklusive högeffektiva frekvensomriktare, är en viktig del av ett energibesparningsprogram för att optimera energikonsumtionen och sänka energikostnader.

Noggrann utvärdering av din anläggning, applikation och frekvensomriktare med variabel frekvens som finns på marknaden är nyckeln till en bra investering. Leta efter frekvensomriktare som använder intelligent motorstyrning med avancerade tekniska egenskaper som regenerering, synkron förbikoppling, transformatorlösa alternativ, programvara och kommunikation för optimering av energikonsumtionen.

Energihanteringslösningar är investeringsstrategier för att på lång sikt minska driftskostnader och betalar sig normalt inom ett till tre år.

Skicka gärna e-post till följande adress, om du vill ha mer information: info_at@ra.rockwell.com med ref: vfd