دراسة حالة توفير الطاقة في VFD: علاج المياه

المضخات الهوائية للمياه الصرف الصحي البلدية هي أكبر معدات استهلاك الطاقة في محطات مياه الصرف الصحي. تعتمد معظم المرافق على المضخات Roots ذات السرعة الثابتة مع ضغط الهواء اليدوي.يخلق هدر كبير للطاقة وآثار غير مستقرة للتعامل الكيميائي الحيويمحطة مياه الصرف الصحي البلدية متوسطة الحجم تعاني من تقلبات الأكسجين المذابالإفراط في الإنفاق على الكهرباء والإخفاقات الميكانيكية المتكررة حتى التجهيز الكامل مع AnyHz FST-650L المروحة الثقيلة والضخة VFDنظام التحكم الثابت للأكسجين المذاب المدمج PID القضاء على خسارة التخدير، ومؤشرات تصريف المياه المستقرة وخفض استهلاك الطاقة الهواءية بأكثر من 35٪.

• الصناعة: معالجة مياه الصرف الصحي البلدية / حماية البيئة
• المعدات: 3 مجموعات من 75 كيلوواط ثابتة سرعة الجذور الهواء المضخات
• مكونات التحكم الأساسية: أي هرتز FST-650L VFD ثقيلة + DO أجهزة مراقبة عبر الإنترنت + نظام ربط PLC
• تاريخ التشغيل: 6 سنوات من تشغيل ضغط المكابح الثابتة السرعة قبل التجهيز اللاحق لتوفير الطاقة

كان خزان الهواء الهوائي للمصنع يعمل بثلاثة مروحة 75 كيلوواط تعمل بسرعة كاملة 50 هرتز على مدار الساعة ، مع ضبط حجم الهواء فقط عن طريق إغلاق ضغط الهواء يدويًا.

1. فقدان كبير للطاقة من تخفيف المكابح ؛ تدفق الهواء مسدود بواسطة الصمامات يحول الطاقة الكهربائية إلى خسارة حرارة لا فائدة منها
2. قراءات الأكسجين المذاب غير المستقرة: تتقلب بشكل كبير بين 0.8mg/L ~ 4.5mg/L
3. انخفاض نشاط الكائنات الحية الدقيقة الهوائية المكبوتة، مما يؤدي إلى COD غير مؤهلة متكررة، ونيتروجين الأمونيا وتفريغ النيتروجين الكلي
4. أدى زيادة DO إلى إهدار طاقة غير ضروري وتسارع شيخوخة الوحل
5. افتتاح / إغلاق الصمام المتكرر يؤدي إلى ارتداء ميكانيكي كبير على خطوط أنابيب الهواء ومحامل المنفخات وصناديق التروس
6. الدوريات اليدوية اليومية وتعديل الصمامات تتطلب عملًا إضافيًا ، بدون تعديل تلقائي لحمل مياه الصرف الصحي المتغيرة

إحصاءات الطاقة المستمرة لمدة 7 أيام سجلت تكلفة الطاقة الشهرية لمعدات التهوية تتجاوز 32،000 دولار أمريكي ؛ استحوذ استهلاك الطاقة على 48٪ من إجمالي فاتورة الكهرباء للمصنع بأكمله. النتيجة:تم تأكيد التحكم في ضغط السرعة الثابتة كعامل رئيسي لتكاليف عالية.

يتم تسجيل بيانات مستشعر DO على مدار الساعة: إن قيمة DO انحرفت بنسبة 100٪ عن النطاق المستهدف المثالي 2.0 ∼ 2.5 ملغ / لتر خلال ساعات تدفق المياه خارج ذروة التدفق. النتيجة:تعديل يدوي لا يمكن أن يطابق التغيرات في الوقت الحقيقي في حمولة مياه الصرف الصحي.

أظهرت سجلات صيانة المنفخة استبدال العوارض كل 3 أشهر ، وفشل سدادات الهواء كل 2 أشهر ؛ وصلت تكلفة الصيانة الميكانيكية السنوية إلى 7200 دولار أمريكي. النتيجة:التشغيل المستمر بسرعة كاملة خلق خسارة استمرارية تأثير الميكانيكي.

اختبار مؤقت لجهاز VFD واحد بدون مرشح إشارة: DO 4?? 20mA الإشارة التناظرية مشوهة من قبل ضوضاء PWM عالية التردد في VFD ، مما يؤدي إلى ضبط تردد خاطئ. النتيجة:يجب إضافة قمع الضوضاء الإلكترونية لمحطات إشارة الكشف.

استبدل الموقع بالكامل نظام التحكم في ضغط السرعة الثابتة بنظام VFD الخاص بالسيولة الثقيلة AnyHz FST-650L ، مع تكوين اتصال ذكي كامل:

1. تثبيت أجهزة استشعار على الإنترنت عالية الدقة داخل خزانات التهوية لنقل إشارات التغذية الراجعة التناظرية في الوقت الفعلي 4 20mA إلى محطات التحكم في VFD
2. تنشيط FST-650L الخوارزمية المستقلة المدمجة PID ثابت الأكسجين، قفل قيمة DO الهدف عند 2.0 ∼2.5mg / L؛ القيادة تلقائيًا يرفع / ينخفض التردد لمطابقة الطلب على الأكسجين
3. تكوين القضاء على تداخلات EMC:
   • مكثفات امتصاص 1000pF مثبتة على جميع محطات الإشارة التناظرية
   • مفاعلات الخروج المخصصة مطابقة لكل وحدة VFD 75kW
   • توجيهات سلكية منفصلة للكابلات الكهربائية وكابلات الإشارة لتجنب التشويش
4. منطق الربط المتزامن متعدد المستنفعات: يبدأ PLC تلقائيًا المنفخ الاحتياطي عندما يصل المحرك الرئيسي إلى الحد الأقصى للتردد؛ يقطع المروحة الزائدة عندما ينخفض التردد إلى الحد الأدنى،التبديل دون مراقبة كاملة
5. تحسين معايير بدء التشغيل الناعم: تمديد وقت التسارع / التباطؤ إلى 35s لتقليل تأثير البدء على أدوات التشغيل والحاويات
6. تم تمكين HMI المحلي + مراقبة السحابة عن بعد: عرض في الوقت الحقيقي لتردد التشغيل ، وتيار التشغيل ، وقيمة DO في الخزان واستهلاك الطاقة التراكمي ، مع إنذار تلقائي لOC ، OL ،ارتفاع درجة الحرارة وأخطاء الاتصال

بعد تشغيل النظام بالكامل والتحقق من التشغيل المستمر لمدة 72 ساعة تحت الحمل الكامل:

1. الأكسجين المحلول المحافظ عليه بشكل مستقر في حدود 2.0-2,5mg/L دون تدخل اصطناعي
2. متوسط تردد تشغيل المنفخة مستقر عند 32-40 هرتز في ظل ظروف العمل العادية
3. لا تشويه للإشارة أو تداخلات EMC لأدوات الكشف عن DO
4. التبديل التلقائي للمروحة سار بسلاسة دون تقلبات في ضغط الأنابيب
5. لا وجود لأي مشاكل في الإفراط في الحمل أو التيار الزائد أو الإفراط في الحرارة أثناء التشغيل بطول دورة

• تكلفة الأجهزة التجهيزية: VFD، أجهزة الاستشعار، المفاعلات ومكونات الأسلاك الإجمالية 11،800 دولار أمريكي
• الخسارة الشاملة السنوية الأصلية (الكهرباء والصيانة): أكثر من 45600 دولار أمريكي
• فترة الاسترداد المقدرة: أقل من أربعة أشهر

العيوب الرئيسية لنظام التهوية التقليدي الثابت السرعة:

1. ضياع الطاقة: المكابح الميكانيكية تستهلك طاقة هائلة لمنع تدفق الهواء والتي يزيل تحويل التردد تماما عن طريق تنظيم السرعة بدون خطوة
2. التحكم اليدوي المتفرد: لا يستطيع الموظفون الاستجابة لتقلبات تدفق مياه الصرف الصحي في الوقت الحقيقي ، مما يسبب خلل في التوازن
3. تأثير كبير على بدء التشغيل: إنطلاق السرعة الكاملة المباشرة على الإنترنت يولد 6-7 مرات من التيار المقياس ، مما يسرع الشيخوخة الميكانيكية
4. ضوضاء الكهرومغناطيس الكهرومغناطيسي غير المكبوتة: التبديل عالي التردد للمحولات غير المصفحة يشوه إشارات أجهزة الاستشعار التناظرية الضعيفة ، مما يدمر منطق التحكم التلقائي

نظرة حاسمة: بالنسبة لمعدات السوائل البيئية (المنفخات ومضخات المياه) ، يحل التحكم في الحلقة المغلقة PID المتغير التردد كل من قضايا نفايات الطاقة واستقرار العملية في نفس الوقت.المطابقة المكونات الإضافية EMC إلزامية لمشاهد إشارة جهاز الاستشعار التناظرية لتجنب فشل التحكم الخفي.

1. نطاق الهدف الثابت لـ DO: حدد قيمة الهدف لـ PID عند 2.0 ∼ 2.5mg / L للخزانات الهوائية البلدية لتحقيق التوازن بين تأثير المعالجة واستهلاك الطاقة
2. قواعد مطابقة EMC القياسية: إضافة مكثفات امتصاص 1000pF لجميع محطات المدخلات التناظرية 4 ′′ 20mA ؛ تثبيت مفاعلات الإخراج للأقراص التي تزيد عن 45kW
3. تجنب حلقات الأرض: تبني تأسيس نجم نقطة واحدة لجميع أجهزة الاستشعار وخزانات تحكم VFD
4. تحسين معايير التسارع: حدد وقت الإرتفاع ≥30s لمتنفسات الجذور عالية الحثالة لتجنب رحلات الإفراط في الحمل
5. تسجيل البيانات بانتظام: سجل متوسط تردد التشغيل اليومي وبيانات DO لضبط معايير PID موسمياً
6. قائمة مراجعة الصيانة الوقائية: فحص أسلاك أجهزة الاستشعار والمحطات الأرضية وتبديد حرارة المفاعل كل ربع

1. مستوى مستقر للنفايات الأكسجين المحلول مقفل في النطاق الأمثل على مدار السنة ، الحيوانات الدقيقة الهوائية تحافظ على نشاط مرتفع.النيتروجين الأمونيا و مؤشرات النيتروجين الكلي تبقى مؤهلة باستمرار، القضاء على خطر العقوبات البيئية.
2. توفير طاقة كبير تمت إزالة خسارة الضغط الكاملة. يصل معدل توفير الطاقة الشامل إلى 35٪ 42٪. تم تقليل نفقات الكهرباء الشهرية للتهوية بأكثر من 11200 دولار أمريكي.
3. انخفاض كبير في تكاليف الصيانة بدء التشغيل الناعم يقلل من الصدمة الميكانيكية للمحامل وصناديق التروس وأنابيب الهواء. تم تمديد دورة الصيانة العادية من 3 أشهر إلى 8 أشهر.يتم القضاء بالكامل على أخطاء استبدال ضغط الهواء، خفض تكلفة الصيانة السنوية بأكثر من 65%.
4. التشغيل الذكي بدون مراقبة تصوير البيانات في الوقت الحقيقي على منصة مراقبة محلية ومراقبة عن بعد. وظيفة إنذار خطأ تلقائي تقلل من عبء عمل دورية يدوية يومي بنسبة 70٪.لا يتطلب تعديل الصمام المتكرر للمشغلين.
5. تأثير الشبكة المنخفض يقطع بدء التشغيل من 6 × مقياس إلى 1.2 × مقياس ، مما يلغي تقلبات فولتاجي الشبكة ويتجنب تشغيل مفاتيح الجهد العالي للمصنع.

يثبت هذا الحالة التثبيت اللاحق لجهاز تهوية مياه الصرف الصحي أن جهاز VFD من سلسلة AnyHz FST-650L مع التحكم في الحلقة المغلقة PID المدمجة يوفر قيمة مزدوجة:أداء معالجة بيئي ثابت وخفض كبير في تكاليف الطاقة على المدى الطويلالعديد من مشغلي محطات مياه الصرف الصحي يعتبرون خطأً تشغيل مدفع ثابت كامل السرعة كمعتاد.غير مدركين أن تحويل التردد البسيط يمكن أن يقلل من نفقات التشغيل مع استقرار مؤشرات التفريغ.

الدرس: بالنسبة لمعدات السوائل ذات الضغط الثابت / الأكسجين الثابت التي تعتمد على التخدير الميكانيكي ، فإن التحكم في حلقة مغلقة VFD هو الحل الأكثر فعالية من حيث التكلفة.الملحقات الصغيرة لمطابقة EMC (المكثفات)، المفاعلات) منع أخطاء إشارة متقطعة يصعب تعقبها التي تعطل الأتمتة الكاملة.

تذكير ROI: يمكن لمشروع تعديل VFD منخفض التكلفة استرداد جميع الاستثمارات في غضون 4 أشهر ، ثم توليد وفورات متواصلة في الكهرباء والصيانة طوال عمر الخدمة الكامل للمنفخات.

اقرأ المزيد