Zmanjševanje stroškov v življenjski dobi K1

Regulacija hitrosti delovanja pogonov s frekvenčnim pretvornikom, v primerjavi z mehanskimi sistemi, prihrani veliko energije in znatno zmanjša obrabo. Oboje zmanjšuje operativne stroške v industriji in na področju upravljanja zgradb. Zmanjšanje porabe energije je še posebej očitno pri aplikacijah, kjer motor poganja kvadratična bremena, kot so ventilatorji, črpalke in kompresorji. Pogosteje kot pogonski sistemi delujejo pod delno obremenitvijo, večji so potencialni prihranki pri energiji in vzdrževanju. Zaradi velikega potenciala pri prihranku energije je vračilna doba za vgradnjo frekvenčnih pretvornikov kratka.

Še pred nekaj leti so inženirji in upravljavci obratov pri izbiri elektromotornih sistemov upoštevali večinoma samo stroške nabave in vgradnje različnih komponent. Danes je kompletna analiza vseh stroškov vedno pogostejša in pomembna pri načrtovanju. Analize z imenom “stroški življenjskega cikla” (LCC) vključuje vse stroške, ki jih povzročajo elektromotorni sistemi v svoji življenjski dobi. Analiza tako ne vključuje le stroškov nabave in vgradnje, temveč tudi stroške porabe energije, obratovanja, vzdrževanja, izpadov, in posledičnih zaustavitev proizvodnje, ter stroške na račun varstva okolja in demontaže. Dva dejavnika, stroški energije in stroški vzdrževanja, odločilno vplivata na stroške življenjskega cikla in prav zato upravljalci iščejo najučinkovitejše rešitve.

Zmanjšanje stroškov porabe energije

Eden največjih dejavnikov pri izračunu stroškov življenjskega cikla je porabe energije. Ta je najbolj izrazita v primeru velikega števila ur obratovanja.
Večina obstoječih aplikacij ima velik potencial za varčevanje z energijo. To izhaja iz dejstva, da je večina sistemov predimenzioniranih za povprečno uporabo, saj so zasnovani tako, da obvladajo tudi najbolj neugodne razmere (npr. hlajenje prostora v času poletne vročine). Poraba energije je odvisna od hitrosti vrtenja elektromotorja. Direktno na napajanje priključen asinhronski motor ves čas delujejo s frekvenco napajalnega omrežja 50 Hz.

Energetsko slab primer spreminjanja volumetričnega pretoka je mehanska regulacija z dušilko ali ventilom. Pri tej rešitvi črpalka stalno deluje s polnimi obrati in tako po nepotrebnem porablja energijo. To lahko primerjamo z vožnjo avtomobila, ki vedno deluje s polnim plinom, za zmanjševanje hitrosti pa uporablja zavoro.

Frekvenčni pretvorniki ponujajo možnost za delovanje motorja z nižjo frekvenco, kar pretoke posledično prilagodi potrebam in ustrezno zmanjša porabo energije. Kadar govorimo o linearnih bremenih (npr. transportnih trakovih), je korelacija med zmanjšano frekvenco in porabo energije linearna. Večje prihranke lahko doseženo pri regulaciji črpalk in ventilatorjev, kjer je, zaradi kvadratične karakteristike bremen, odnos med hitrostjo vrtenja in porabo energije kubičen. To pomeni, da črpalka, ki deluje s polovico nazivne vrtilne hitrosti, porabi le osmino energije, ki je sicer potrebna za nazivno delovanje.

Vsako zmanjšanje hitrosti delovanja motorja tudi neposredno zmanjša akustični hrup, kar je zlasti pomembno v nočnem času. Uporaba frekvenčnih pretvornikov tudi omogoča in olajša stalno obratovanje sistema natančno na optimalni obratovalni točki.

Nižji stroški vzdrževanja

Vklop opreme, priključene neposredno na omrežje, ustvarja velike tokovne špice, ki so lahko od šest- do osemkrat večje od nazivnega toka. Frekvenčni pretvorniki omejijo zagonski tok na nazivno vrednost toka motorja tudi ob zagonu. Na ta način odpravijo vršne vklopne tokove in se tudi izognejo padcem napetosti zaradi prehodnih velikih obremenitev napajalnega omrežja (ob vklopih velikih motorjev). Znižanje vršne porabe zmanjšuje priključeno obremenitev sistema, kot jo vidi dobavitelj električne energije, kar zmanjšuje stroške in odpravlja potrebo po dodatnih krmilnikih.

Frekvenčni pretvorniki nežno in gladko zaženejo in ustavijo motorje. Za razliko od motorjev, ki delujejo neposredno iz omrežja, se ti ne soočajo s tokovnimi in mehanskimi sunki, kar zmanjša obremenitev celotnega pogonskega sklopa. Če vzamemo za primer sklop, kjer motor poganja črpalko, so to lahko motor, menjalnik, sklopka, črpalka ter cevni sistem in tesnila. Na ta način nadzor hitrosti znatno zmanjša obrabo in podaljša življenjsko dobo vseh vgrajenih komponent. Stroški vzdrževanja in popravil so zaradi daljših obratovalnih obdobij in manjše obrabe materiala nižji. Frekvenčni pretvorniki tudi omogočajo aplikacijsko spremljanje stanja sistema in planiranje preventivnih vzdrževalnih posegov.

Frekvenčni pretvorniki nežno in gladko zaženejo in ustavijo motorje. Za razliko od motorjev, ki delujejo neposredno iz omrežja, se ti ne soočajo s tokovnimi in mehanskimi sunki, kar zmanjša obremenitev celotnega pogonskega sklopa. Če vzamemo za primer sklop, kjer motor poganja črpalko, so to lahko motor, menjalnik, sklopka, črpalka ter cevni sistem in tesnila. Na ta način nadzor hitrosti znatno zmanjša obrabo in podaljša življenjsko dobo vseh vgrajenih komponent. Stroški vzdrževanja in popravil so zaradi daljših obratovalnih obdobij in manjše obrabe materiala nižji.



AVTOR: Aleš Petriček, direktor podjetja Petros d.o.o.