• 1674
  • 51 مرتبه
بهترین روش ها برای بهره برداری و نگهداری اینورتر ها (VSD)

بهترین روش ها برای بهره برداری و نگهداری اینورتر ها (VSD)

11 دی 1400

طبق گزارش وزارت انرژی ایالات متحده، تجهیزات موتور محور بیش از نیمی از برق مصرفی صنعت ایالات متحده را تشکیل می دهند. بنابراین، بسیاری از تولیدکنندگان، مشاغل و صنایع به تجهیزات و روش های صرفه جویی در انرژی روی آورده اند تا این مقدار مصرف خیره کننده را کاهش دهند.

یکی از مقبول ترین و مقرون به صرفه ترین استراتژی های کاهش انرژی، نصب تجهیزات تغییر دهنده ی سرعت (VSD) است.

VSD

اصطلاح VSD یک اصطلاح فراگیر مربوط به دستگاه هایی است که بر سرعت خروجی یک سیستم موتور تأثیر می گذارد. تحت این عنوان گسترده، دستگاه هایی هستند که می توانند سرعت موتور را از طریق الکترونیک ( درایوهای الکترونیکی جریان متناوب [AC] و جریان مستقیم [DC])، مکانیسم های کلاچ (کلاچ های جریان گردابی)، و دستگاه های مکانیکی (کوپلینگ مایع، کوپلینگ مغناطیسی و انواع مختلف کنترل کنند. دستگاه های قرقره، تسمه، زنجیر و گیربکس.

تاکنون رایج ترین VSD، درایو فرکانس متغیر (VFD) است، زیرا کارایی و توانایی آن در تأثیرگذاری بر محبوب ترین نوع موتور الکتریکی یعنی موتور القایی AC است.

از اواسط دهه 1980، VFD ها برای کنترل موتورهای AC که فن ها، پمپ ها، دمنده ها، میکسرها، نوار نقاله ها و بسیاری از بارهای متغیر دیگر را هدایت می کنند، استفاده شده است.

با پیشرفت‌های میکروالکترونیک در 15 سال گذشته، VFDها کارآمدتر و قابل اعتمادتر شده‌اند و اجازه میدهند کاربردهای آن‌ها به طور قابل توجهی گسترش یابد.

عملیات و نگهداری مناسب (O&M)

عملیات و نگهداری مناسب (O&M) سیستم های VFD برای بهینه سازی عملکرد سیستم و دستیابی به راندمان بالا و قابل اعتماد ضروری است.

هدف از بهترین روش عملیات و نگهداری (O&M) این تجهیزات، ارائه یک نمای کلی از اجزای سیستم و فعالیت های تعمیر و نگهداری لازم برای حفظ عملکرد ایمن و کارآمد سیستم های VFD است.

O&M منظم سیستم های VFD قابلیت اطمینان، کارایی و عملکرد کلی سیستم را در طول چرخه عمر آن تضمین میکند و سازمان‌های پشتیبان باید برای نگهداری منظم سیستم های VFD بودجه و برنامه‌ریزی کنند تا عملکرد ایمن و کارآمد مداوم را تضمین کنند.

شرح فناوری

VFD ها با تنظیم سرعت موتور برای مطابقت با بار مورد نیاز سیستم، مصرف انرژی الکتریکی را کاهش می دهند. VFD ها نیاز به انواع دیگر وسایل هدر دهنده انرژی مانند دمپرهای خروجی یا شیرهای کنترل فشار را که عملکرد کنترلی مشابهی دارند اما با اتلاف انرژی انجام می دهند را از بین می برند.

VFD ها سرعت چرخش موتورهای القایی AC (تک فاز و سه فاز) را با تنظیم فرکانس نیروی الکتریکی عرضه شده به موتور کنترل می کنند. در حالی که فناوری‌های مختلفی برای دستیابی به سرعت‌های متغیر یا قابل تنظیم موتورهای الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرند، رایج‌ترین آنها به فناوری مدولاسیون عرض پالس (PWM) وابسته است.

یک VFD مبتنی بر PWM ابتدا با تبدیل برق AC ورودی به برق DC با استفاده از یکسوساز AC به DC عمل می کند. پس از تصحیح، این توان برای رسیدن به شکل موج مورد نظر فیلتر می شود،

معکوس می شود و سپس قبل از ارسال به موتور یک ولتاژ و فرکانس کنترلی داده می شود. این فرآیند به فرکانس خروجی درایو اجازه می دهد تا سرعت موتور را کنترل کند.

شکل 1 شماتیک یک VFD معمولی را نشان می دهد.

نمودار شماتیک VFD

شکل 1. نمودار شماتیک یک VFD

کاربرد های VFD

VFD ها در انواع برنامه های تجاری و صنعتی با بار متغیر استفاده می شوند که از موتورهای القایی دارای رتبه بندی اینورتر AC مانند فن ها، پمپ ها، کمپرسورها و نوار نقاله ها استفاده می کنند.

بسته به کاربرد و نصب، VFD ها می توانند باعث تداخل الکترومغناطیسی (EMI) به شکل هارمونیک شوند. این تداخل می تواند منجر به مشکلات تعمیر و نگهداری با سایر تجهیزات حساس و سیستم توزیع شود.

برای به حداقل رساندن این تداخل و مشکلات نگهداری جانبی احتمالی، اکثر تولیدکنندگان موارد زیر را توصیه می کنند:

  1. در صورت امکان، هادی کوتاه کمتر از 50 فوت بین VFD و موتور.
  2. حذف نویز و فیلترهای هارمونیک برای کمک به کاهش تداخل الکتریکی.
  3. ترانسفورماتورهای ایزوله برای توان VFD، اجازه می دهد تا یک مدار زمین جداگانه وجود داشته باشد.

عناصر اصلی VFD

این بخش بر روی اجزای متداول‌ترین اینورتر ها (PWM VFD) که معمولاً در سیستم‌های تجاری و صنعتی یافت می‌شود تمرکز دارد. در حالی که اینورتر ها می توانند در اندازه ها و پیکربندی های مختلف باشند، شکل 2 یک پیکربندی و فرم فاکتور رایج VFD را نشان می دهد.

نصب VFD با درایو راه دور

شکل 2. نصب متداول VFD با درایوهای راه دور که سیستم های فن توزیع شده را تغذیه می کنند.

درایو VFD

محفظه اولیه شامل اجزای عملکردی، الکترونیک، مدارها و کنترل‌هایی است که به درایو اجازه کار می‌دهد. محفظه درایو همچنین شامل اجزای خنک کننده مانند هیت سینک و فن های گردشی است.

معمولاً درایو دارای یک صفحه نمایش است که امکان راه اندازی، انجام تنظیمات و مشاهده پارامترهای عملیاتی در زمان واقعی را فراهم می کند.

اتصال شبکه

اکثر اینورتر ها توانایی اتصال به شبکه برای راه اندازی، بهره برداری و نظارت را دارند. این ویژگی امکان اتصال به یک سیستم اتوماسیون ساختمان/مدیریت انرژی یا یک سیستم نرم افزار مدیریت ویژه VFD را فراهم می کند.

سیم کشی

یکی از عناصر حیاتی یک اینورتر عملکردی، سیم کشی اتصال به موتور با اندازه مناسب است. اندازه هادی و طول کارکرد آن (فاصله بین درایو و موتور) می تواند پیامدهای عملکردی و نگهداری داشته باشد.

در برخی موارد، یک دستگاه بای پس به عنوان بخشی از نصب سیم کشی می شود. بای پس به VFD اجازه می دهد تا به دلیل خدمات یا مسائل دیگر قطع شود و در برنامه های مهمی که زمان از کار افتادگی هزینه بر است استفاده می شود. توجه داشته باشید زمانی که VFD در حالت بای پس است، برق ولتاژ کامل به موتور داده می شود.

اتصالات

اتصالات بلوک ترمینال معمولی در طرف برق (ورودی) و موتور (خروجی) درایو با ولتاژها و فازهای مشخص شده مناسب یافت می شود.

محیط

در حالی که به طور خاص جزء درایو نیست، اما محیطی که درایو در آن کار می کند برای عملکرد قابل اعتماد بسیار مهم است.

همه اینورتر ها دارای محدوده دما و رطوبت بحرانی هستند که برای عملکرد قابل اعتماد لازم است. همچنین، از آنجایی که قطعات اصلی الکترونیکی هستند، باید از قرار گرفتن در معرض گرد و غبار یا سایر ذرات معلق در هوا اجتناب شود.

در نتیجه، VFD ها اغلب در مناطق یا تابلو های کنترل شده با آب و هوا و دور از موتورهایی که تنظیم می کنند قرار می گیرند.

مسائل ایمنی

مانند هر وسیله الکتریکی، قبل از انجام هر گونه تعمیر و نگهداری یا عیب یابی، همه جنبه ها باید به حالت ایمن برسند. در صورت نیاز و بر اساس توصیه های سازنده و ایمنی الکتریکی، عملکردهای سیستم VFD را می توان برای آزمایش و تأیید عملکرد فعال کرد. روش های استاندارد ایمنی الکتریکی و مکانیکی برای این سیستم ها اعمال می شود.

نگهداری از فناوری

نگهداری صحیح سیستم های VFD از طریق نگهداری پیشگیرانه و پیش بینی شده، الزامات کلی O&M را به حداقل می رساند، عملکرد سیستم را بهبود می بخشد و از هزینه های اضافی جلوگیری می کند.

برای مراقبت مناسب، دستورالعمل های موجود در دفترچه راهنمای تعمیر و نگهداری سازنده تجهیزات را دنبال کنید.

سیستم های VFD به گونه ای طراحی شده اند که نسبتاً بدون تعمیر و نگهداری باشند. با این حال، از آنجایی که آنها انواع قطعات الکترونیک حساس، موتورهای فن و فیلترها را در بر می گیرند، نیاز به توجه دوره ای دارند.

در حالی که برخی از فعالیت‌های تعمیر و نگهداری، اقدامات پیشگیرانه مبتنی بر زمان هستند، به‌عنوان مثال، تأیید تنظیمات بلادرنگ یا بررسی، تمیز کردن، و تغییر فیلترها یا موتورهای فن، در دسته پیش‌بینی قرار می‌گیرند که به موجب آن روند دمای عملیات و محیط (از طریق تصویربرداری مادون قرمز) می‌تواند امکان تشخیص زودهنگام یا پیش بینی خطا را فراهم می کند.

گاهی اوقات، VFD ها می توانند به صورت آفلاین "قطع" کنند. این می تواند به عنوان بخشی از یک قطعی برق، اضافه گرمای بیش از حد، یا سایر خطاهای قطعات رخ دهد.

مهم است که تشخیص دهیم یک مشکلی رخ داده است، اما درک علت مشکل حیاتی تر است. خطا های گرمای بیش از حد می تواند با VFD های نصب شده در فضاهای با دمای بالا یا تهویه ضعیف رایج باشد.

اطمینان از اینکه محفظه VFD به درستی برای محیط طراحی شده است برای عملکرد قابل اعتماد بسیار مهم است.

قبل از بازنشانی هر رویداد آفلاین یا خاموشی، تشخیص باید برای شناسایی و اصلاح علت اصلی انجام شود.

برنامه نگهداری پیشگیرانه VFD

برای تمام تعمیرات VFD، پیروی از توصیه های سازنده مهم است. تعمیر و نگهداری مناسب فقط باید توسط پرسنل آموزش دیده و واجد شرایط انجام شود.

اقدامات و فعالیت‌هایی که در این مقاله توصیه می‌شوند فقط باید توسط پرسنل آموزش دیده و دارای گواهی انجام شوند. اگر چنین پرسنلی در دسترس نباشد، اقدامات توصیه شده در اینجا نباید آغاز شود.

بدون نگهداری پیشگیرانه، احتمال خرابی VFD به شدت افزایش می یابد. شایع ترین خرابی ها به دلیل کهنه شدن قطعات یا شرایط عملیاتی، مانند دمای متفاوت محیط، رطوبت بالا، بارهای زیاد و سنگین است. علائم این خرابی ها معمولاً پس از 5 تا 10 سال کار خود را نشان می دهند.

یک برنامه نگهداری پیشگیرانه منظم از VFD ها در طول عمر آنها یک الزام مطلق برای اطمینان از حداکثر در دسترس بودن و حداقل هزینه های تعمیر برنامه ریزی نشده است.

با نگهداری پیشگیرانه مناسب و به موقع، قابلیت اطمینان VFD ها را می توان تضمین کرد و طول عمر آنها را افزایش داد.

وظایف برنامه ریزی شده VFD

وظایف برنامه ریزی شده عبارتند از:

  • بازرسی بصری VFD و شرایط محیطی
  • بازرسی اتصالات
  • بازرسی نوار و کابل فیبر نوری
  • بازرسی عملکردی فن و سیستم خنک کننده
  • تمیز کردن VFD محافظت شده با تخلیه الکترواستاتیک
  • بازرسی مدار "ایست اضطراری"
  • بازرسی برای جلوگیری از راه اندازی مدار غیر منتظره
  • بازرسی خطا ها
  • بازرسی و ذخیره پارامترها
  • تست عملکردی VFD در شرایط عادی
  • اندازه گیری های پایه با ولتاژ تغذیه
  • بازرسی موجودی قطعات یدکی VFD
  • اصلاح خازن های ماژول یدکی

نواحی اصلی که بر قابلیت های VFD تأثیر می‌گذارند

اکثر مراجعی که به موضوع قابلیت اطمینان VFD می پردازند، مراحل ساده اولیه را برای حفظ سطوح بالای قابلیت اطمینان شناسایی می کنند. این موارد شامل تمیز، خنک، خشک و محکم نگه داشتن VFD می شود.

موارد موثر بر قابلیت های VFD

VFD را تمیز نگه دارید

درایوهای فرکانس متغیر عموماً در دسته‌های NEMA 1 (دریچه‌های جانبی برای جریان هوای خنک کننده) یا NEMA 12 (محفظه مهر و موم شده و ضد گرد و غبار) قرار می‌گیرند.

VFD هایی که در دسته NEMA 1 قرار می گیرند به طور خاص در معرض آلودگی گرد و غبار هستند.

گرد و غبار روی یک دستگاه الکترونیکی می تواند باعث نقص یا حتی خرابی شود. گرد و غبار همچنین رطوبت را جذب می کند که مشکل را تشدید می کند.

در حالی که پاشش دوره ای هوا از طریق فن های خنک کننده و هیت سینک یک اقدام پیشگیرانه خوب است، تخلیه هوای فشرده به یک درایو فرکانس متغیر معمولاً توصیه نمی شود زیرا هوای گیاه معمولاً حاوی روغن و آب است.

خطر ایجاد تخلیه های الکترواستاتیک یک اسپری غیر استاتیک یا یک خلاء تخلیه الکترواستاتیک با عملکرد معکوس برای کاهش تجمع استاتیک برای تمیز کردن قطعات الکترونیکی توصیه می شود.

مهر و موم محفظه باید به طور منظم بررسی شود و به محض شناسایی هر گونه آسیب تعویض شود. مهر و موم های اصلی سازنده VFD ممکن است گران به نظر برسند، اما عدم جایگزینی سیل های آسیب دیده منجر به تلفات بسیار بیشتر از هزینه آب بندی می شود.

VFD را خنک نگه دارید

به غیر از گرد و غبار روی سخت افزار درایو فرکانس متغیر، که می تواند باعث محدودیت های جریان هوا شود که باعث عایق بندی گرما و کاهش عملکرد فن های خنک کننده می شود، فن های گردشی باید برای علائم خرابی یاتاقان یا اجسام خارجی بررسی شوند - معمولاً با صدای غیر معمول یا شفت هایی که لرزان به نظر می رسند نشان داده می شوند.

دمای سینک حرارتی باید به طور مرتب کنترل شود. دمای متوسط باید در نظر گرفته شود و هر گونه افزایش بیش از 3 تا 5 درجه سانتیگراد باید بررسی شود.

VFD را خشک نگه دارید

وجود رطوبت منجر به خوردگی برد مدار درایو فرکانس متغیر می شود و VFD را به خرابی یا عملکرد نامنظم محکوم می کند. در مراحل اولیه طراحی، اطمینان حاصل کنید که اتاق VFD به خوبی قرار دارد و درایوهای فرکانس متغیر در یک منطقه خشک که رطوبت مشکلی ندارد، نگهداری می شود.

اتصالات VFD را محکم نگه دارید

چرخه های حرارتی و ارتعاشات مکانیکی می توانند منجر به شل شدن اتصالات شوند. اتصالات بد در نهایت منجر به ایجاد قوس و عملکرد نامنظم می شود که باعث کیفیت پایین درایو فرکانس متغیر، ضایعات، آسیب ماشین یا حتی آسیب به پرسنل می شود.

یکی دیگر از عوامل مؤثر در شل شدن اتصالات، روش استاندارد تعمیر و نگهداری پیشگیرانه پیچ‌های چرخاندن مجدد است. سفت شدن مجدد یک اتصال از قبل سفت می تواند اتصال را خراب کند.

برای جلوگیری از گشتاور مجدد، می توان از دماسنج مادون قرمز یا دوربین مادون قرمز برای شناسایی اتصالات داغ استفاده کرد. فقط زمانی که اتصالات شل شدند باید دوباره سفت شوند.

نتیجه

تولیدکنندگان فناوری VFD می‌توانند سطح فوق‌العاده‌ای از قابلیت اطمینان را به کاربران نهایی ارائه دهند، که اگر کاربران نهایی از پذیرش رویکرد چرخه عمر که شامل سازنده VFD از گهواره (طراحی) تا گور (جایگزینی) است، غفلت کنند، می‌تواند به خطر بیفتد.

در طول مراحل طراحی، معیارهای عملکرد و انتخاب به وضوح مستحق مشارکت سازنده است، اما کاربران نهایی باید آمادگی خود را برای به عهده گرفتن مسئولیت کامل بلافاصله پس از اتمام مرحله راه اندازی تنظیم کنند.

سازندگانی که اهمیت تعمیر و نگهداری پیشگیرانه را تشخیص می دهند می توانند نقش ارزشمندی در تنظیم یک برنامه جامع تعمیر و نگهداری پیشگیرانه ایفا کنند که طول عمر VFD اساسی را در بر می گیرد.

در طول عمر عملیاتی VFD، سازندگان می توانند در مورد اقدامات اساسی برای حفظ سطوح بالایی از قابلیت اطمینان که VFD ها قادر به انجام آن هستند، توصیه کنند. این موارد شامل تمیز، خنک، خشک نگه داشتن VFD و محکم نگه داشتن اتصالات می باشد. نمی توان بر اهمیت و تأثیر آنها تأکید کرد.

در نهایت، با افزایش سن VFD ها، کاربران نهایی باید با تولیدکنندگان همکاری کنند تا آنها را ارتقا داده و به روز کنند. عدم اتخاذ یک رویکرد پیشگیرانه در این مرحله از چرخه عمر درایو فرکانس متغیر به ناچار منجر به مشکلات قابلیت اطمینان می شود که می تواند به گلوگاه های تولید و کیفیت درایو فرکانس متغیر سرایت کند.

در عصر فناوری، تولیدکنندگان VFD باید به شرکای قابلیت اطمینان تبدیل شوند که بتوانند قابلیت اطمینان بالا و اثربخشی کلی تجهیزات کارخانه را تضمین کنند.

ثبت سفارش
تعداد
عنوان