VLT AQUA ポンプユニット用駆動周波数コンバータ

最新のポンプ設備では、周波数制御を備えた電気駆動装置が最も普及しています。このタイプの駆動の基礎は半導体周波数コンバータです。初め 半導体周波数変換器 1960 年代後半にポンプユニットで使用され始めました。

Danfoss は、遠心装置の駆動に半導体周波数変換器を最初に使用した企業の 1 つです。ポンプ設備で使用される一連の周波数変換器を製造したのは、1968 年以来世界で初めてです。

この技術分野における周波数変換器の使用における長年の経験を活用して、同社は、上下水道システムのポンプ設備での使用を目的とした一連の周波数変換器 VLT AQUA Drive を開発しました。 VLT AQUA ドライブ コンバータは、0.37 kW ～ 1400 kW のドライブ向けに製造されています。

コンバータの力率も非常に高い (cosphi ≥ 0.9) ため、VLT AQUA Drive コンバータに基づく可変ドライブを使用する場合、cosphi を高める追加のデバイス (静電補償バッテリーなど) は必要ありません。

図では。図 1 は、VLT AQUA Drive トランスデューサの概略図と典型的な外部接続図 (電源、ポンプ モーター、センサーなど) を示しています。 VLT AQUA Driveコンバータの外観を図に示します。 2.

米。 1. VLT AQUA Driveコンバータの接続図

米。 2. 周波数変換器《Danfoss》 VLT AQUA Drive シリーズ

VLT AQUA ドライブは、給水、廃水処理、灌漑システム用のポンプ設備での使用を目的としています。この点に関して、これらの条件で動作するために必要な特性を提供する多くの特別な機能を備えています。それらを以下に示します。

1. コンバータ制御システムは、比例積分コントローラの自動調整を提供します。これにより、PI レギュレータのゲインは、入力された動作モードの変化に対する制御オブジェクト (貯水池、ポンプ、水のライン) の応答に応じて調整されます。システム 可変ドライブ.

この特性のおかげで、PI コントローラは特定のオブジェクトごとに個別に調整されるため、コンバータの試運転時にコントローラの比例 (P) コンポーネントと積分コンポーネントを正確に調整する必要がありません。

2. VLT AQUA Drive コンバータ制御システムは、空のパイプラインを徐々に充填し、油圧ショックのリスクと、それに伴うパイプや油圧機械装置への損傷を防ぎます。この特性は、空の水道管の運用に含まれることが多い灌漑ポンプ ユニットにとって特に価値があります。給水の充填は信号によって行われます 圧力センサー いくつかのステップで。

3. VLT AQUA Drive コンバータの制御システムには、ポンプが定格速度 (ポイント A) に達したときに、パイプライン内の圧力が設定値を下回ったことを知らせる機能があります。この信号は、給水ラインでポンプのグループが動作している場合、追加のポンプをオンにする必要があることを示します。

単一のポンプが隔離された水道本管で動作することを目的としている場合、信号はシステムからの断水または大規模な水漏れを示します。この場合、ポンプユニットの電源を切り、給水の不具合を解消するための措置を講じます。

4. コンバータ制御方式はポンプ停止時の回転数を調整する機能を備えており、その特性により弁を閉じる瞬間の回転数まで徐々に回転数を下げ、事故の発生を防止します。システム内のウォーターハンマーやバルブ自体への機械的影響。

5. VLT AQUA Drive インバータ制御システムには空運転を検出する機能があります。システムは、駆動パラメータ（駆動速度と出力）の測定結果に基づいてポンプの動作状態を継続的に評価します。流量が少なすぎるかまったくない状態でエネルギー消費が低下すると、ポンプ ユニットが停止します。

6. VLT AQUA Drive 周波数コントローラーはスリープ モードでも動作できます。このモードは、非常に低い流量でのポンプの動作として理解され、低エネルギー消費に相当します。これは通常、ポンプが低速で動作しているときに発生します。

制御システムは、ポンプの速度とポンプが消費する電力を比較し、システムを「スリープ モード」にします。流量が低い場合、ポンプは圧力を必要な値まで上昇させて停止します。さらに、制御システムは給水システム内の圧力や下水処理場の受水槽内の廃水のレベルを監視します。

給水システム内の圧力が低下したり、ポンプ場の受水槽内の廃水の水位が上昇したりすると、ポンプが作動します。 「スリープモード」を提供する制御システムの特性により、ポンプユニットの摩耗が軽減され、少量の取水量またはポンプステーションの受水槽内の廃水流量が少ない場合の動作が妨げられます。コンバーターのこの機能の存在により、給水に消費されるエネルギーの平均 5% を節約できます。

7. VLT AQUA Drive コンバータの制御システムには、ポンプ場から水道網の指示点までの水道管の圧力損失が考慮される機能があります。この機能により、給水量の変化に応じてポンプ場の出口で必要な圧力が調整されます。これは、パイプ内の圧力損失が流量の二乗に比例することを考慮しています。

この特性により、圧力センサーなしで水ラインの端に必要な揚程を提供することが可能になります。ただし、パイプラインに沿った中間排水がない場合にのみ効果的に使用できます。

8. 制御システムの VLT AQUA Drive コンバーターの前述の特性に加えて、次の点に注意する必要があります。

• ポンプの起動と停止の所定の強度でスムーズな起動を保証し、ポンプベアリングの損傷を防ぎ、パイプライン内の油圧ショックの可能性を減らし、電源ネットワーク内の起動電流を減らします。

• ポンプユニットが動作モードとスタンバイモードに切り替わることを保証します。これにより、ポンプユニットのモーターリソースの均一な磨耗が保証されます。

• VLT AQUA ドライブが完全に復元されるまでの残り時間を示すコンバーターのペイアウト表示。

さらに、Danfoss コンバータをベースとした可変周波数ドライブの特別な省エネ機能についても別途記載します。

1. AEO機能（エネルギー自動最適化機能）。この機能により、駆動装置は液体を一度に供給するのに必要なだけのエネルギーを消費します。

この機能を使用すると、さらに 5 ～ 10% のエネルギーが節約されます。さらに、この機能によりドライブの消費量が削減されます 無効電力 したがって、電気モーターの負荷電流も変化します。この機能は、遠心ポンプなどのファン抗力モーメント (抗力モーメントは速度の 2 乗に比例します) を持つ機構に特に効果的です。この機能により、デバイスの音響ノイズも低減されます。

2.インバータに自動モータ適応機能を内蔵。周波数コンバータの調整は、電気モーターの内部パラメータ (抵抗、インダクタンスなど) に大きく依存します。

自動適応機​​能により、インバータに接続されたモータのパラメータを正確に決定し、調整することができます。この機能は、ポンプ モーターを交換する場合、修理後にモーターのパラメーターが変更される場合、および異なる種類の電気モーターが同じコンバーターに直列に接続されている場合に重要です。

この機能の存在により、エネルギー消費量が 3 ～ 5% 削減され、再生された電気モーターを使用すると、節約量は 10% に達します。特に高出力の周波数コンバータを使用すると、高次高調波の生成が発生します。

電流に高調波が存在すると、ケーブルワイヤが過熱し、変圧器の損失が増加し、動作条件が悪化します。 コンデンサバンク... さらに、電力ネットワークの要素の絶縁が早期に劣化し、保護装置の要素（自動装置、ヒューズ）が不当に作動し、電力ケーブルの近くにある通信ネットワークで干渉が発生します。

現在、周波数コンバータの多くのモデルには、電磁両立性 (EMC) フィルタが組み込まれています。特に、より高い電流高調波が外部電源ネットワークに侵入するのを防ぐために、VLT AQUA Drive 周波数コンバータには中間電流リンクにチョークが装備されており、高調波歪みを低減します。