左图显示蝶阀处于20%的开启状态,这是在没有安装变频器的情况下的最佳设置。右图显示蝶阀100%开启,喷雾完全由VFD控制。


如果您的e-coat系统中的泵是节流回,您可能需要考虑安装一个变频驱动器。请继续阅读vfd如何不仅节省您的能源,而且还可以增加泵的寿命,并提高您的工艺喷雾的质量和一致性。

变频驱动器(vfd)适合您的e-coat系统吗?多年来,甚至是最近,许多系统都是根据建筑商指定的泵系统的某种标准建造的。在这样做的过程中,它允许最终用户对用于维护这些泵的备件进行标准化。不幸的是,泵的尺寸通常是在该容量范围内的最大要求。这意味着在相同尺寸的泵上,可以将级节流控制在40%到85%之间。即使是泵节流回25%也可能是VFD安装的一个很好的候选者。专用于某一应用的泵也将受益于VFD。这些驱动器不仅可以节省您的能源,还可以增加泵的寿命,提高您的工艺喷雾的质量和一致性。仅在节能方面,这些驱动的回报通常就在一到两年之间。

“变频驱动器”是行业中最常用的名称,用于营销和简化。在现实中,它是一个变频器,修改正弦波的电压被馈送到电机的过程。出于本文的目的,我将在此范围内讨论技术方面。

典型的洗衣机/E-Coat系统

一个典型的系统应该在设计中使用各种电机/泵组合。通用性、备件、批量采购等,通常被用作系统设计的驱动因素。这为您提供了阶段之间的互换性,但是从长远来看,您将不得不限制不必要的GPM,因为您对于应用程序来说太大了。为了展示VFD如何改善e-coat系统,我选择了一个20马力的泵/电机组合。

该项目的目标是减少能源使用,减少泵的磨损,提高质量,并获得精确的泵控制。随着能源成本的上升,减少能源使用是一个可以实现的“低挂果实”,可以为您的公司节省一些能源成本。取决于你的每千瓦时(千瓦/小时)成本,这可能会在短时间内累积起来。

当您在没有VFD或智能电机控制(SMC)的情况下启动泵时,这就相当于打开汽车的钥匙,立即将发动机的所有动力全部用上。控制车速的唯一方法是刹车或变速器,但这两者都会在短时间内失效。

提高质量意味着,根据你在特定阶段想要的喷雾,你可以控制它是冲洗喷雾还是撞击喷雾。

至于精确的泵控制,这正是它的意思。你将有有限的控制泵的速度和它的输出泵曲线。您可以通过1/ 10hz控制施加到电机上的电流。提高/降低按钮在使用点特别有助于调整驱动器,以适应应用程序。

在VFD安装之前,进行了以下观察:

全功率启动。全功率应用于电机,当它起飞时,对泵、电机、隔水管等造成冲击/磨损。VFD可以在预定的延长时间内将电机的速度从零提高到任何设定值。

缺乏喷雾控制。通常使用蝶阀,您不具有有限的控制与调整提供。从打开到关闭,通常有大约8个缺口可供选择。有时你想要的调整是在凹槽之间,保持它在适当位置的唯一方法是以某种方式固定手柄。

频繁的泵维修/节流阀/噪音操作。根据我的经验,我发现有蝶阀节流的泵有一个更频繁的维修部门访问。叶轮上的侧负荷可能发生取决于输出被节流回多远。这增加了节气门衬套的磨损,进而增加了上部轴承的负载,从而影响联轴器的对准等。这些泵似乎运行噪音也更大,即使它们在机械上没有任何问题。一旦开始,它就会像滚雪球一样越滚越大。

在阀门位置的内部观察显示,有多么少的控制调整。还要注意液体的曲折路径,它会产生湍流。阀门位置显示:顶部一行,从左到右- 10%打开,20%打开和30%打开;下一排,从左到右——40%开放,50%开放和100%开放。
电机安培额定值/电机额定值-类型。这通常是在电机铭牌上,并指示在没有即将发生故障的情况下可以放在电机上的最大安培(负载)量。这也被称为满载安培(FLA)的电机。在某些情况下,您的服务因子(SF)可能为1.15或类似的值。这表明您可以在FLA以上运行电机一段时间,但不是很长。目前市场上大多数较新的电机都是“逆变器负载”,这意味着它们的绕组可以处理与vfd相关的更高温度和频率。

阀门的位置。注意你当前的阀门位置,喷雾模式和结果,看看你是否从你的过程中得到了你所期望的。你的前处理供应商应该能够帮助目视检查并记录结果。

当前质量结果。对当前结果进行基准测试,以便在进行试验或实际安装时进行比较。这样您就可以从流程的角度量化收益。

目标泵数量/电力成本。您的目标泵的数量将取决于您可用的资金,系统的大小,系统的数量和其他一些因素。你购买电力的成本也会对回报的大小和回收期有很大的影响。有许多VFD供应商将收集或帮助您收集这些信息,并运行分析,以查看这是否是适合您的正确路径。

一旦安装了VFD,电机的功率为40hz,在阀门位置100%打开的情况下输出4.5 a。在有限调节和泵/电机软启动的情况下,喷射模式也很好。

本例中安装VFD的好处包括:

  • 节约能源
  • 质量。
  • 泵寿命更长。
  • 泵启动斜坡。
  • 降噪。
  • 减少喷嘴堵塞。
本例的简化计算如下:
安培x伏特x 3Ph (1.732) x PF/ 1000 =千瓦时
千瓦时×电费×年运行时数=年费用
在VFD之前,这些计算方法为:
12a × 475v × 1.732 × 1.0/ 1000 = 9.8724千瓦时
9.872 KWh x 6000 Hr x $。076 = 4,501.81美元

VFD安装完成后,计算如下:
4.5 A × 475 V × 1.732 × 1.0/ 1000 = 3.70215千瓦时
3.70215 KWh x 6000 Hr x $。076 = 1,688.18美元

这相当于节省了2,813.63美元,使估计的投资回收期为1.2年。

vfd也可用于精加工操作中的其他应用,包括烤箱、再循环/排出器、输送机和排气扇。

泰德·梅森是俄亥俄州克莱德市惠而浦公司的高级工程师。可致电419-547-2085或通过电子邮件theodorre_h_ Mason@whirlpool.com与他联系。

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