ในฐานะซัพพลายเออร์ของไดรฟ์ความถี่ตัวแปรพัดลมปั๊ม (VFDs) ฉันมักจะถูกถามเกี่ยวกับฟังก์ชั่นการควบคุมแบบปรับตัวของอุปกรณ์เหล่านี้ ในโพสต์บล็อกนี้ฉันจะเจาะลึกว่าฟังก์ชั่นการควบคุมแบบปรับตัวของพัดลมปั๊ม VFD ทำงานอย่างไรสำรวจกลไกผลประโยชน์และแอปพลิเคชันที่ใช้งานได้จริง
ทำความเข้าใจกับปั๊มพัดลม VFDS
ก่อนที่เราจะดำดิ่งลงไปในฟังก์ชั่นการควบคุมแบบปรับตัวให้เข้าใจสั้น ๆ ว่าปั๊มพัดลม VFD คืออะไร VFD เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ควบคุมความเร็วของมอเตอร์ไฟฟ้าโดยการเปลี่ยนแปลงความถี่และแรงดันไฟฟ้าที่ส่งมา ในบริบทของพัดลมและปั๊ม VFD จะใช้ในการปรับความเร็วของมอเตอร์ซึ่งจะควบคุมอัตราการไหลหรือความดันของของเหลวที่ถูกสูบหรืออากาศหมุนเวียน
ความสามารถในการปรับความเร็วมอเตอร์มีข้อดีหลายประการรวมถึงการประหยัดพลังงานการควบคุมกระบวนการที่ดีขึ้นและลดการสึกหรอของอุปกรณ์ ด้วยการใช้งานมอเตอร์ด้วยความเร็วที่เหมาะสมสำหรับโหลดที่ต้องการ VFD สามารถลดการใช้พลังงานได้อย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับมอเตอร์ความเร็วคงที่แบบดั้งเดิม
พื้นฐานของการควบคุมแบบปรับตัว
การควบคุมแบบปรับตัวเป็นกลยุทธ์การควบคุมที่อนุญาตให้ระบบปรับพารามิเตอร์โดยอัตโนมัติเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงในสภาพการทำงาน ในกรณีของปั๊มพัดลม VFD ฟังก์ชั่นการควบคุมแบบปรับตัวจะตรวจสอบพารามิเตอร์ต่าง ๆ เช่นความเร็วมอเตอร์อัตราการไหลความดันและอุณหภูมิและปรับความถี่เอาท์พุทและแรงดันไฟฟ้าตามลำดับเพื่อรักษาประสิทธิภาพที่ดีที่สุด
ระบบควบคุมแบบปรับตัวมักจะประกอบด้วยสามองค์ประกอบหลัก: เซ็นเซอร์, คอนโทรลเลอร์และแอคทูเอเตอร์ เซ็นเซอร์วัดพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องของระบบเช่นอัตราการไหลหรือความดัน คอนโทรลเลอร์ประมวลผลข้อมูลเซ็นเซอร์และกำหนดการดำเนินการควบคุมที่เหมาะสมตามอัลกอริทึมการควบคุมที่กำหนดไว้ล่วงหน้า แอคทูเอเตอร์ซึ่งโดยปกติจะเป็น VFD เองใช้การดำเนินการควบคุมโดยการปรับความถี่และแรงดันไฟฟ้าที่ส่งไปยังมอเตอร์
การควบคุมแบบปรับตัวได้อย่างไรในพัดลมปั๊ม VFDS
1. การตรวจสอบพารามิเตอร์
ขั้นตอนแรกในกระบวนการควบคุมแบบปรับตัวคือการตรวจสอบพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องของระบบ พัดลมปั๊ม VFDs มาพร้อมกับเซ็นเซอร์ที่หลากหลายซึ่งสามารถวัดพารามิเตอร์เช่นความเร็วมอเตอร์กระแสไฟฟ้าแรงดันอัตราการไหลความดันและอุณหภูมิ เซ็นเซอร์เหล่านี้รวบรวมข้อมูลอย่างต่อเนื่องและส่งไปยังคอนโทรลเลอร์เพื่อประมวลผล
ตัวอย่างเช่นในระบบสูบน้ำ VFD อาจตรวจสอบความดันที่เต้าเสียบของปั๊ม หากความดันลดลงต่ำกว่าจุดเริ่มต้นบางจุดแสดงว่าความต้องการน้ำเพิ่มขึ้นและ VFD จำเป็นต้องเพิ่มความเร็วมอเตอร์เพื่อรักษาแรงดันที่ต้องการ
2. อัลกอริทึมการควบคุม
เมื่อได้รับข้อมูลเซ็นเซอร์คอนโทรลเลอร์จะใช้อัลกอริทึมการควบคุมเพื่อกำหนดการดำเนินการควบคุมที่เหมาะสม อัลกอริทึมการควบคุมเป็นชุดของกฎหรือสมการที่กำหนดวิธีการที่ VFD ควรตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงในสภาพการทำงาน
อัลกอริทึมการควบคุมทั่วไปอย่างหนึ่งที่ใช้ในพัดลมปั๊ม VFDS คือคอนโทรลเลอร์สัดส่วนอินเตอร์-อินเทอเรียน-อนุพันธ์ (PID) คอนโทรลเลอร์ PID คำนวณข้อผิดพลาดระหว่าง setPoint ที่ต้องการและค่าที่วัดได้จริงจากนั้นปรับความถี่เอาต์พุตและแรงดันไฟฟ้าตามองค์ประกอบสามส่วน: คำที่เป็นสัดส่วนคำศัพท์อินทิกรัลและคำศัพท์อนุพันธ์
คำศัพท์สัดส่วนให้การตอบสนองต่อข้อผิดพลาดทันทีในขณะที่คำศัพท์อินทิกรัลสะสมข้อผิดพลาดเมื่อเวลาผ่านไปและช่วยขจัดข้อผิดพลาดคงที่ คำศัพท์เชิงอนุพันธ์ทำนายแนวโน้มในอนาคตของข้อผิดพลาดและให้ผลการทำให้หมาด ๆ เพื่อป้องกันการแก้ไขปัญหา
3. การปรับเอาต์พุต
ขึ้นอยู่กับเอาต์พุตของอัลกอริทึมการควบคุม VFD จะปรับความถี่และแรงดันไฟฟ้าที่ส่งไปยังมอเตอร์ ด้วยการเพิ่มหรือลดความถี่ VFD สามารถเปลี่ยนความเร็วของมอเตอร์ซึ่งจะส่งผลต่ออัตราการไหลหรือความดันของของเหลวหรืออากาศ
ตัวอย่างเช่นหากอัลกอริทึมการควบคุมกำหนดว่าความเร็วมอเตอร์จะต้องเพิ่มขึ้นเพื่อรักษาความดันที่ต้องการ VFD จะเพิ่มความถี่และแรงดันไฟฟ้า สิ่งนี้จะทำให้มอเตอร์หมุนได้เร็วขึ้นเพิ่มอัตราการไหลหรือความดันของของเหลวหรืออากาศ
ประโยชน์ของการควบคุมแบบปรับตัวในพัดลมปั๊ม VFDS
1. การประหยัดพลังงาน
หนึ่งในประโยชน์หลักของการควบคุมการปรับตัวในพัดลมปั๊ม VFD คือการประหยัดพลังงาน ด้วยการปรับความเร็วมอเตอร์เพื่อให้ตรงกับข้อกำหนดการโหลดจริง VFD สามารถลดการใช้พลังงานได้อย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับมอเตอร์ความเร็วคงที่ ตัวอย่างเช่นในระบบพัดลมการใช้พลังงานของพัดลมเป็นสัดส่วนกับลูกบาศก์ของความเร็ว ดังนั้นการลดความเร็วพัดลมลง 20% อาจส่งผลให้ประหยัดพลังงานได้ประมาณ 50%
2. ปรับปรุงการควบคุมกระบวนการ
การควบคุมแบบปรับตัวช่วยให้สามารถควบคุมอัตราการไหลหรือความดันได้อย่างแม่นยำซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นในกระบวนการอุตสาหกรรมหลายอย่าง ด้วยการรักษาอัตราการไหลหรือความดันคงที่ VFD สามารถปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่ผลิตและลดความเสี่ยงของความล้มเหลวของกระบวนการ
3. ลดการสึกหรอ
ด้วยการใช้งานมอเตอร์ด้วยความเร็วที่เหมาะสม VFD สามารถลดการสึกหรอของมอเตอร์และอุปกรณ์อื่น ๆ สิ่งนี้สามารถยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์และลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา
4. ความน่าเชื่อถือของระบบที่เพิ่มขึ้น
การควบคุมแบบปรับตัวสามารถปรับปรุงความน่าเชื่อถือของระบบโดยปรับเปลี่ยนการเปลี่ยนแปลงในสภาพการทำงานโดยอัตโนมัติ ตัวอย่างเช่นหากมีความต้องการน้ำในระบบสูบน้ำเพิ่มขึ้นอย่างฉับพลัน VFD สามารถเพิ่มความเร็วมอเตอร์ได้อย่างรวดเร็วเพื่อรักษาความดันที่ต้องการป้องกันไม่ให้ระบบล้มเหลว
แอปพลิเคชันที่ใช้งานได้จริง
ฟังก์ชั่นการควบคุมแบบปรับตัวของพัดลมปั๊ม VFDs มีการใช้งานที่หลากหลายในอุตสาหกรรมต่าง ๆ รวมถึง::
1. ระบบ HVAC
ในระบบทำความร้อนการระบายอากาศและเครื่องปรับอากาศ (HVAC) VFD ถูกใช้เพื่อควบคุมความเร็วของพัดลมและปั๊ม ด้วยการปรับความเร็วมอเตอร์ตามความต้องการอุณหภูมิและความชื้น VFD สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานของระบบ HVAC และให้สภาพแวดล้อมในร่มที่สะดวกสบายยิ่งขึ้น
2. การบำบัดน้ำและน้ำเสีย
ในโรงบำบัดน้ำและน้ำเสีย VFD จะใช้ในการควบคุมอัตราการไหลและความดันของปั๊ม ด้วยการปรับความเร็วมอเตอร์ตามระดับน้ำและอัตราการไหล VFD สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของกระบวนการบำบัดและลดการใช้พลังงาน
3. การผลิตอุตสาหกรรม
ในกระบวนการผลิตอุตสาหกรรม VFD ถูกใช้เพื่อควบคุมความเร็วของสายพานลำเลียงเครื่องผสมและอุปกรณ์อื่น ๆ ด้วยการปรับความเร็วมอเตอร์ตามข้อกำหนดการผลิต VFD สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของกระบวนการผลิตและลดการใช้พลังงาน
บทสรุป
ฟังก์ชั่นการควบคุมแบบปรับตัวของพัดลมปั๊ม VFDS เป็นเครื่องมือที่ทรงพลังที่ช่วยให้สามารถควบคุมความเร็วมอเตอร์ได้อย่างแม่นยำและประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่ดีขึ้น ด้วยการตรวจสอบสภาพการทำงานอย่างต่อเนื่องและปรับความถี่และแรงดันไฟฟ้าตามลำดับ VFDs สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของพัดลมและปั๊มในแอพพลิเคชั่นที่หลากหลาย
หากคุณสนใจที่จะเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับของเราไดรฟ์ควบคุม VFD-ไดรฟ์อินเวอร์เตอร์, หรือ5.5kW VFDโปรดติดต่อเราสำหรับข้อมูลเพิ่มเติม ทีมผู้เชี่ยวชาญของเราพร้อมที่จะช่วยเหลือคุณเกี่ยวกับข้อกำหนดเฉพาะของคุณและช่วยให้คุณค้นหาทางออกที่ดีที่สุดสำหรับแอปพลิเคชันของคุณ
การอ้างอิง
- Dorf, RC, & Bishop, RH (2016) ระบบควบคุมที่ทันสมัย เพียร์สัน
- Ogata, K. (2010) วิศวกรรมการควบคุมที่ทันสมัย Prentice Hall
- Patranabis, DC (2010) ไดรฟ์ไฟฟ้า: แนวคิดและการใช้งาน การเรียนรู้พี.