ในฐานะซัพพลายเออร์ของไดรฟ์ความถี่ตัวแปรสามเฟส (VFDs) ฉันได้พบกับการสอบถามจำนวนมากเกี่ยวกับวิธีการที่อุปกรณ์ที่มีความซับซ้อนเหล่านี้ทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อน หัวข้อนี้มีความสำคัญยิ่งเช่นเดียวกับการใช้งานอุตสาหกรรมจำนวนมากเช่นโรงงานแปรรูปเคมีโรงงานบำบัดน้ำเสียและแท่นขุดเจาะน้ำมันนอกชายฝั่งเปิดเผยอุปกรณ์ไปยังสารกัดกร่อนสูง การทำความเข้าใจกลไกการปฏิบัติงานและความท้าทายของสามเฟส VFDs ในสภาวะที่รุนแรงเช่นนี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการรับรองประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้และอายุยืน
หลักการพื้นฐานของการดำเนินการ VFD สามเฟส
ก่อนที่จะเจาะลึกลงไปในการดำเนินงานเฉพาะในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนจำเป็นต้องเข้าใจหลักการพื้นฐานของกสามเฟส VFD- สามเฟส VFD เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ควบคุมความเร็วของมอเตอร์ AC สามเฟสโดยการเปลี่ยนแปลงความถี่และแรงดันไฟฟ้าที่ส่งไปยังมอเตอร์ ประกอบด้วยสามส่วนหลัก: วงจรเรียงกระแส, บัส DC และอินเวอร์เตอร์
ส่วนเรียงกระแสจะแปลงพลังงาน AC สามเฟสที่เข้ามาเป็นพลังงาน DC โดยทั่วไปจะทำได้โดยใช้ชุดไดโอดหรือไทริสเตอร์ที่จัดเรียงในการกำหนดค่าบริดจ์ พลังงาน DC จะถูกเก็บไว้ในบัส DC ซึ่งประกอบด้วยตัวเก็บประจุที่ช่วยให้แรงดันไฟฟ้า DC ราบรื่นและจัดหาแหล่งพลังงานที่เสถียรสำหรับอินเวอร์เตอร์
ส่วนอินเวอร์เตอร์มีหน้าที่ในการแปลงพลังงาน DC กลับมาเป็นพลังงาน AC สามเฟสด้วยความถี่และแรงดันไฟฟ้าผันแปร สิ่งนี้สามารถทำได้โดยใช้อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์พลังงานเช่นทรานซิสเตอร์สองขั้วที่หุ้มฉนวน (IGBTS) หรือเมทัล-ออกไซด์-เซมิคอนดักเตอร์ทรานซิสเตอร์ผลกระทบภาคสนาม (MOSFETs) ด้วยการควบคุมการสลับอุปกรณ์เหล่านี้อินเวอร์เตอร์สามารถสร้างแรงดันไฟฟ้าและความถี่ที่ตรงกับข้อกำหนดของมอเตอร์
ความท้าทายในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อน
สภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนก่อให้เกิดความท้าทายหลายประการต่อการทำงานของสามเฟส VFD ข้อกังวลหลักคือการสลายตัวของส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์เนื่องจากมีสารกัดกร่อนเช่นกรดอัลคาลิสเกลือและความชื้น สารเหล่านี้อาจทำให้เกิดการกัดกร่อนของแผงวงจรพิมพ์ (PCBs), ตัวเชื่อมต่อและส่วนประกอบโลหะอื่น ๆ ที่นำไปสู่ความล้มเหลวทางไฟฟ้าวงจรลัดและประสิทธิภาพลดลง
ความท้าทายอีกประการหนึ่งคือการสะสมของฝุ่นสิ่งสกปรกและสารปนเปื้อนอื่น ๆ บนพื้นผิวของ VFD และภายในสิ่งที่แนบมา ในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนสารปนเปื้อนเหล่านี้สามารถทำปฏิกิริยากับสารกัดกร่อนในรูปแบบเส้นทางการนำไฟฟ้าซึ่งอาจทำให้เกิดสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าและความเสียหายต่อส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ นอกจากนี้การปรากฏตัวของความชื้นสามารถส่งเสริมการเติบโตของเชื้อราและแบคทีเรียซึ่งสามารถลดประสิทธิภาพของ VFD ได้
มาตรการป้องกัน
เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานที่เชื่อถือได้ของสามเฟส VFDs ในสภาพแวดล้อมการกัดกร่อนสามารถใช้มาตรการป้องกันหลายอย่าง มาตรการเหล่านี้สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่ การป้องกันทางกายภาพและการป้องกันไฟฟ้า
การป้องกันทางกายภาพ
- การออกแบบสิ่งที่แนบมา: VFD ควรอยู่ในตู้ที่เหมาะสมซึ่งให้การป้องกันการเข้าของสารกัดกร่อนฝุ่นละอองและความชื้น สิ่งที่แนบมาควรทำจากวัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อนเช่นสแตนเลสหรือไฟเบอร์กลาสและควรมีระดับการป้องกันการเข้า (IP) ระดับสูง ตัวอย่างเช่นสิ่งที่แนบมาด้วย IP66 ให้การป้องกันที่สมบูรณ์จากการเข้าฝุ่นและการป้องกันเครื่องบินไอพ่นที่ทรงพลัง
- การเคลือบและการชุบ: PCBs และส่วนประกอบโลหะอื่น ๆ ของ VFD สามารถเคลือบหรือชุบด้วยวัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อนเช่นการเคลือบแบบสอดคล้องหรือชุบนิกเกิล การเคลือบผิวเป็นชั้นบาง ๆ ของวัสดุป้องกันที่ใช้กับ PCB เพื่อป้องกันการเข้าของความชื้นฝุ่นและสารกัดกร่อน การชุบนิกเกิลเป็นกระบวนการของการสะสมชั้นของนิกเกิลบนพื้นผิวของส่วนประกอบโลหะเพื่อให้อุปสรรคต่อการกัดกร่อน
- การกรองและการระบายอากาศ: สิ่งที่แนบมา VFD ควรติดตั้งตัวกรองและระบบระบายอากาศเพื่อป้องกันการสะสมของฝุ่นสิ่งสกปรกและสารปนเปื้อนอื่น ๆ ตัวกรองควรได้รับการออกแบบมาเพื่อกำจัดฝุ่นละอองและก๊าซกัดกร่อนจากอากาศที่เข้าสู่สิ่งที่แนบมา ระบบระบายอากาศควรได้รับการออกแบบมาเพื่อรักษาความดันเชิงบวกภายในสิ่งที่แนบมาเพื่อป้องกันการเข้าของสารกัดกร่อน
การป้องกันไฟฟ้า
- การป้องกันไฟกระชาก: สภาพแวดล้อมที่กัดกร่อนมักจะมีแนวโน้มที่จะเกิดกระแสไฟฟ้าเนื่องจากการโจมตีด้วยฟ้าผ่าการรบกวนของกริดพลังงานและปัจจัยอื่น ๆ VFD ควรติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากเช่น Metal ออกไซด์ Varistors (MOV) หรือท่อปล่อยก๊าซ (GDTs) เพื่อปกป้องส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์จากความเสียหายที่เกิดจากการเพิ่มขึ้นของไฟฟ้า
- การต่อสายดินและความผูกพัน: การต่อสายดินและพันธะที่เหมาะสมเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการรับรองความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของ VFD ในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อน VFD ควรต่อสายดินกับระบบพื้นดินที่มีความต้านทานต่ำเพื่อป้องกันการสะสมของกระแสไฟฟ้าคงที่และเพื่อให้เส้นทางสำหรับความผิดพลาดทางไฟฟ้า สิ่งที่แนบมาและส่วนประกอบโลหะอื่น ๆ ของ VFD ควรถูกผูกมัดเข้าด้วยกันเพื่อให้แน่ใจว่าไฟฟ้าต่อเนื่องและเพื่อป้องกันการก่อตัวของความแตกต่างที่มีศักยภาพทางไฟฟ้า
- การตรวจสอบและการวินิจฉัยระบบ: VFD ควรติดตั้งระบบการตรวจสอบและการวินิจฉัยเพื่อตรวจจับและวินิจฉัยปัญหาที่อาจเกิดขึ้นก่อนที่จะก่อให้เกิดความเสียหายอย่างมีนัยสำคัญ ระบบเหล่านี้สามารถตรวจสอบพารามิเตอร์เช่นอุณหภูมิแรงดันไฟฟ้ากระแสและความถี่และสามารถให้การแจ้งเตือนและคำเตือนเมื่อตรวจพบเงื่อนไขที่ผิดปกติ
กรณีศึกษา
เพื่อแสดงให้เห็นถึงความสำคัญของมาตรการป้องกันในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนลองพิจารณากรณีศึกษาเล็กน้อย
โรงงานแปรรูปเคมี
โรงงานแปรรูปเคมีกำลังประสบกับความล้มเหลวบ่อยครั้งของ VFDs สามเฟสเนื่องจากลักษณะการกัดกร่อนของสารเคมีที่ใช้ในกระบวนการผลิต VFDs ถูกเก็บไว้ในสิ่งกีดขวางมาตรฐานที่ให้การป้องกันที่ จำกัด กับการเข้าของสารกัดกร่อน เป็นผลให้ PCBs และส่วนประกอบโลหะอื่น ๆ ของ VFDs ถูกสึกกร่อนนำไปสู่ความล้มเหลวทางไฟฟ้าและประสิทธิภาพที่ลดลง
เพื่อแก้ไขปัญหานี้โรงงานจะเปลี่ยนสิ่งกีดขวางมาตรฐานด้วยเหล็กกล้าสแตนเลสที่ได้รับการจัดอันดับ IP66 และเคลือบ PCB ด้วยการเคลือบที่สอดคล้องกัน นอกจากนี้โรงงานยังติดตั้งระบบการกรองและการระบายอากาศเพื่อป้องกันการสะสมของฝุ่นและสารปนเปื้อนภายในสิ่งที่แนบมา มาตรการเหล่านี้ปรับปรุงความน่าเชื่อถือของ VFD อย่างมีนัยสำคัญและลดความถี่ของความล้มเหลว
โรงงานบำบัดน้ำเสีย
โรงงานบำบัดน้ำเสียใช้ VFDs สามเฟสเพื่อควบคุมความเร็วของปั๊มและเครื่องเป่าลมในกระบวนการบำบัด VFDs ตั้งอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เปียกและชื้นซึ่งเอื้อต่อการเจริญเติบโตของเชื้อราและแบคทีเรีย การปรากฏตัวของความชื้นและเชื้อราทำให้เกิดการกัดกร่อนของ PCBs และส่วนประกอบโลหะอื่น ๆ ของ VFDs ซึ่งนำไปสู่ความล้มเหลวทางไฟฟ้าและประสิทธิภาพที่ลดลง
เพื่อแก้ปัญหานี้สิ่งอำนวยความสะดวกได้ติดตั้งระบบลดความชื้นเพื่อลดความชื้นภายในกล่องหุ้ม VFD นอกจากนี้สิ่งอำนวยความสะดวกยังเคลือบ PCB ด้วยการเคลือบที่สอดคล้องกับเชื้อราเพื่อป้องกันการเจริญเติบโตของเชื้อราและแบคทีเรีย มาตรการเหล่านี้กำจัดปัญหาการกัดกร่อนได้อย่างมีประสิทธิภาพและปรับปรุงความน่าเชื่อถือของ VFD
บทสรุป
โดยสรุปการดำเนินงาน VFD สามเฟสในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนนั้นต้องพิจารณาอย่างรอบคอบถึงความท้าทายและการดำเนินการตามมาตรการป้องกันที่เหมาะสม โดยการทำความเข้าใจหลักการพื้นฐานของการดำเนินงาน VFD การระบุความท้าทายที่อาจเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนและการใช้มาตรการป้องกันทางกายภาพและไฟฟ้าเป็นไปได้ที่จะทำให้มั่นใจได้ว่าประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้และอายุยืนของ VFD
หากคุณกำลังมองหาสิ่งที่น่าเชื่อถือไดรฟ์ความถี่สำหรับมอเตอร์สามเฟสที่สามารถทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนเราอยู่ที่นี่เพื่อช่วย ของเราสามเฟส VFDSได้รับการออกแบบและผลิตเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานคุณภาพและความน่าเชื่อถือสูงสุด นอกจากนี้เรายังเสนอช่วงของไดรฟ์อินเวอร์เตอร์เฟสเดียวสำหรับแอปพลิเคชันที่มีพลังงานเฟสเดี่ยว ติดต่อเราวันนี้เพื่อหารือเกี่ยวกับข้อกำหนดเฉพาะของคุณและเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์และบริการของเรา
การอ้างอิง
- Dorf, RC, & Bishop, RH (2016) ระบบควบคุมที่ทันสมัย เพียร์สัน
- Mohan, N. , UNDELAND, TM, & Robbins, WP (2012) Power Electronics: ตัวแปลงแอปพลิเคชันและการออกแบบ ไวลีย์
- Sen, PC (2010) หลักการของเครื่องจักรไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พลังงาน ไวลีย์