VFD sur ses gardes pour les économies d’énergie

Points d’article

• Principes du contrôle du débit de liquide sans VFEP
• Le principe du contrôle du débit de fluide avec VREP
• Application de VREP pour les pompes de forage
• Avantages du VREP en plus des économies d’énergie
• Entreprises manufacturières et période de récupération

L’article expliquera comment réduire la consommation électrique d’une pompe de forage déjà installée ou juste prévue, expliquera ce qu’est un entraînement électrique à fréquence contrôlée, nomme ses principales caractéristiques, avantages et applications.

Plus les avantages apparaissent dans notre maison, plus le fardeau pèse sur les épaules du système énergétique. En conséquence, les paiements pour l’électricité augmentent et de nombreux propriétaires essaient de quelque manière que ce soit de réduire ce poste de coût, en recourant à diverses technologies d’économie d’énergie. Des appareils électroménagers d’une classe énergétique d’au moins «A», des appareils d’éclairage économiques et bien plus peuvent être vus dans presque toutes les maisons. Cependant, pour les logements suburbains avec alimentation en eau autonome, en plus des méthodes ci-dessus, une autre méthode plutôt rentable d’économie d’énergie peut être proposée.

Une grande partie de l’électricité est utilisée pour déplacer l’eau et les gaz dans des appareils tels que pompes, ventilateurs, compresseurs. Un tel équipement est utilisé pour le fonctionnement du système d’alimentation en chaleur, l’approvisionnement en eau potable (et non seulement centralisée, mais également individuelle), le fonctionnement du système d’égouts et le mouvement industriel des liquides et des gaz. Dans la plupart des cas, de l’énergie est gaspillée ici. Cela est dû au fait que la consommation dans ces systèmes est inégale. Il a des pics avec une charge maximale, qui ne prennent qu’une très petite partie du temps de fonctionnement et dépassent rarement quelques heures par jour. C’est pour ces pics que des équipements tels qu’une pompe ou un souffleur sont conçus. Fondamentalement, une alimentation en liquide ou en gaz à 100% n’est pas nécessaire, mais dans la région de 30 à 40% de la charge maximale possible. On le voit aisément sur l’exemple des pics de prise d’eau dans les réseaux centraux d’alimentation en eau potable: les maxima du matin et du soir sont opposés au minimum de nuit. Cependant, la pompe continue de fonctionner à pleine capacité pendant tout ce temps et consomme 100% de l’énergie..

À ce jour, il existe déjà une solution à ce problème – un entraînement électrique à fréquence contrôlée (VREP), il sera discuté ci-dessous.

Principes du contrôle du débit de liquide sans VFEP

Afin d’évaluer les avantages de l’introduction du contrôle de fréquence, rappelons les méthodes couramment utilisées de réduction traditionnelle de l’approvisionnement en liquide ou en gaz. Pour simplifier, des exemples seront donnés sur un système d’alimentation en eau ordinaire avec une pompe standard, en laissant de côté le mouvement de l’air, de l’huile, des gaz et toutes sortes de fluides industriels. Au fait, les principes seront très similaires.

L’une des premières à considérer est la régulation avec une dérivation. Il s’agit d’une ligne de dérivation, qui est une branche de la canalisation principale, qui renvoie une partie du fluide déjà pompé par la pompe vers l’alimentation de la même pompe. Malgré la possibilité d’un ajustement assez précis du système aux paramètres de débit d’eau spécifiés, son efficacité est incroyablement faible.

Le suivant sur cette liste peut être considéré comme une régulation utilisant des vannes et autres dispositifs installés en aval de la pompe et limitant la section utile de la canalisation. Cette option peut également être considérée comme un gaspillage d’une partie considérable de l’électricité gaspillée, car la grande tête créée est coupée par ces appareils au niveau requis..

Une autre option de contrôle est le fonctionnement périodique des pompes. Il s’agit d’allumer l’équipement uniquement pour remplir les réservoirs de stockage avec de l’eau, après quoi un arrêt automatique se produit. Parmi ceux décrits ci-dessus, il a peut-être la meilleure efficacité, mais ce n’est pas sans inconvénients:

• les démarrages / arrêts constants réduisent la durée de vie de l’équipement;
• il y a un risque de coup de bélier lors du prochain lancement, ce qui peut endommager la canalisation;
• pression réseau inégale.

Une option plus fiable est le fonctionnement simultané d’un groupe de pompes. Cette méthode implique l’inclusion d’une unité de secours avec une augmentation de la prise d’eau. Cependant, il présente également de nombreux inconvénients. Par exemple, lors de l’utilisation de pompes de puissance et de paramètres différents, le fonctionnement de l’ensemble du système sera instable. Et le coût d’une telle méthode de régulation est assez élevé, car il implique l’achat non pas d’un, mais de plusieurs équipements à la fois..

Le principe du contrôle du débit de fluide avec VREP

Le contrôle du débit de fluide à l’aide d’un variateur de fréquence est conçu pour réduire le pourcentage d’énergie gaspillée dans tous les domaines où des moteurs électriques sont utilisés, et il y a également une charge variable.

Un tel équipement comprend non seulement le mécanisme de fonctionnement de la pompe et le moteur électrique. Ici, le rôle principal est joué par le soi-disant «convertisseur de fréquence», également appelé convertisseur de fréquence. Au moyen de capteurs installés dans le réseau, il réagit à tous les changements et contrôle le débit: une tension donnée avec une certaine amplitude est générée à sa sortie, ce qui, à son tour, fait tourner le moteur et, par conséquent, le mécanisme de fonctionnement de la pompe à une certaine vitesse (plus lente). Ainsi, lorsque le débit augmente jusqu’au pic, la pompe fonctionnera avec une efficacité maximale, mais immédiatement lorsque la prise d’eau diminuera, elle réagira en réduisant la vitesse de rotation du mécanisme de travail. Et, en conséquence, une consommation d’énergie réduite.

Par conséquent, le même volume de liquide délivré au robinet souhaité par une pompe avec un VFEP nécessitera moins de fonds qu’un schéma similaire avec une vitesse de rotation constante du mécanisme de fonctionnement de l’équipement consommera. Cela élimine le besoin de méthodes de contrôle inefficaces telles que l’étranglement ou l’utilisation de contournements..

Application de VREP pour les pompes de forage

Comme mentionné ci-dessus, la technologie de régulation de fréquence peut également être appliquée dans une maison de campagne ordinaire. Il est possible de le mettre en œuvre sur un système d’alimentation en eau chaude, un chauffage ou sur une pompe de forage. Considérons la dernière option plus en détail, car c’est là que la plus prononcée et la plus compréhensible pour une personne ordinaire est la fréquence de la charge:

• la nuit est le minimum, dans la situation considérée il est souvent égal à zéro;
• matin – maximum (lavage, douche, cuisson du petit déjeuner, etc.);
• jour – moyen (lavage, cuisine, nettoyage);
• soirée – maximum (douche, bain, cuisine, etc.);
• la nuit est un autre minimum.

La division, bien sûr, est conditionnelle, cependant, les propriétaires de logements de banlieue ressentent parfois très clairement des pics lorsque, en raison d’une diminution de la pression dans le réseau, l’eau du robinet coule avec une faible pression. Ce qui n’est pas observé à d’autres moments de la journée.

Aujourd’hui, il est possible non seulement d’acheter une pompe prête à l’emploi à entraînement variable, mais également de moderniser un convertisseur de fréquence déjà installé. Ce dernier, lorsqu’il est utilisé en conjonction avec une pompe submersible, doit avoir l’ensemble de fonctions suivant:

1. Contrôleur PID intégré (parfois PI, mais ils sont moins courants sur le marché).
2. Capacité d’optimisation de l’énergie permettant un déclassement normal de la tension avec une faible charge d’entraînement.
3. Possibilité de redémarrer le variateur après toute panne ou erreur de l’automatisme sans intervention humaine.
4. Protection contre les surcharges du moteur.
5. Protection contre la surchauffe du moteur.
6. Protection de court circuit.
7. Protection de la pompe contre le fonctionnement à sec, c’est-à-dire contre le fonctionnement sans eau lorsque le niveau dans le puits descend en dessous du tuyau d’aspiration. Le liquide pompé est un refroidissement et un lubrifiant pour l’unité, par conséquent son absence dans une pompe en marche entraîne une surchauffe et une panne rapide.
8. Mode «Veille» lors de l’utilisation du convertisseur en conjonction avec une pompe limitée pour fonctionner à très basse vitesse.
9. Archive des accidents. Cette option est indispensable lors de la spécification des caractéristiques du fonctionnement de l’appareil dans des circonstances spécifiques avec des pannes répétées (périodiques).
10. Contrôle scalaire (volt-hertz U / f) ou vectoriel pour un réglage plus précis du variateur, garantissant un fonctionnement normal et régulier (sans saccades) du mécanisme.

Quant au choix des équipements, les points suivants peuvent être mis en évidence:

1. Lors du choix d’un « chastotnik », une plus grande attention doit être accordée non pas à l’alimentation, mais au courant nominal, et une certaine marge doit être fournie. Cela est dû au fait que le courant nominal des moteurs électriques submersibles est légèrement supérieur à celui des modèles standard de moteurs.
2. La capacité de surcharge de la «fréquence» installée doit être suffisamment grande (plus de 120%), sinon cet inconvénient doit être compensé par la puissance du moteur, qui sera légèrement augmentée.
3. Lorsque l’émetteur doit être placé dans une pièce non chauffée, il doit avoir une plage de températures de fonctionnement et une classe de protection appropriées..

En plus de l’équipement principal, vous devez faire attention au câble – il doit être d’une grande section afin d’éviter une perte de tension sur toute la longueur. Comme protection supplémentaire, vous pouvez installer une inductance moteur, elle protège en outre contre les grandes fuites de courant et la protection contre les surcharges. Une inductance de ligne peut également être installée devant l’onduleur (convertisseur), ce qui, à son tour, élimine les problèmes lors du fonctionnement à partir d’un transformateur de distribution..

Avantages du VREP en plus des économies d’énergie

En plus d’économiser de l’énergie, équiper les pompes d’un entraînement électrique variable présente d’autres aspects positifs..

Premièrement, la ressource de l’équipement est considérablement, presque doublée, car le nombre de démarrages et d’arrêts est réduit.

Deuxièmement, il est possible de réduire considérablement la capacité du réservoir de stockage, car lorsque le débit augmente, la pompe commence automatiquement à fonctionner avec une plus grande efficacité. Afin que toute consommation maximale n’entraîne pas une diminution de la pression dans le réseau, une pompe d’une puissance volontairement plus élevée peut également être prévue pour l’installation – la consommation électrique augmentera légèrement.

Un autre facteur positif est les démarrages et arrêts en douceur, qui annulent la probabilité d’un coup de bélier dans le réseau. En conséquence, non seulement l’équipement, mais l’approvisionnement en eau lui-même dureront plus longtemps que d’habitude..

Entreprises manufacturières et période de récupération

Il existe différents fabricants de variateurs de fréquence sur le marché. Vous pouvez voir une variété de produits de sociétés de renommée mondiale telles qu’ABB et SIMENS, ainsi que des échantillons de production nationale. Le coût des marques éminentes sera approprié, mais quant à la qualité, il est tout à fait possible de le rencontrer avec des entreprises russes..

Quant à la période de récupération, dans chaque cas, elle sera calculée individuellement. Habituellement, les fonds sont entièrement couverts par l’épargne pendant une période de six mois à deux ans, mais il peut y avoir des exceptions isolées.

Le schéma suivant peut être distingué – plus la pompe a de puissance, plus elle coûtera cher, respectivement, et un entraînement électrique à fréquence contrôlée sera plus cher qu’un analogue moins puissant. Mais une telle pompe consomme également plus d’électricité – par conséquent, les économies réalisées lors de l’utilisation de la «fréquence» seront plus importantes et elles seront amorties plus tôt.

Autre fait: l’installation d’un entraînement électrique à fréquence contrôlée se justifiera plus tôt dans le réseau, dans lequel le fonctionnement irrégulier est plus prononcé, et les pics (charge maximale) se produisent rarement et sont de courte durée.

En conclusion, je tiens à souligner qu’il serait bon d’appliquer cette méthode de régulation non seulement à la maison. Pour de nombreuses entreprises, cette mesure d’économie d’énergie contribuerait à réduire l’intensité énergétique de la production. Les services publics dépenseraient moins pour le transport de l’eau dans les systèmes de chauffage et d’approvisionnement en eau. De plus, la technologie VFD ne s’applique pas uniquement aux pompes. Il peut être utilisé avec succès dans tous les domaines où des moteurs électriques sont utilisés: ascenseurs, palans, tous les composants hydrauliques des mécanismes et autres. En passant à une consommation rationnelle d’électricité, nous réduisons la charge de la cogénération et de la centrale nucléaire, ce qui a finalement un effet positif non seulement sur l’état matériel de l’État, mais aussi sur l’écologie de la région..

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