Introducción
VSD (variadores de velocidad) ofrecen varias ventajas , algunas de las cuales son relativamente fáciles de cuantificar, y otros de que son menos tangibles, pero hay algunas desventajas potenciales , que deben ser evitados.
1. Ahorro de Energía
Con instalaciones de bombas rotodinámicas , ahorro de entre el 30% y el 70% se han logrado en muchas instalaciones mediante la instalación de los VSD. Cuando se utilicen bombas de PD, el consumo de energía tiende a ser directamente proporcional al volumen bombeado y el ahorro se cuantifican fácilmente.
2. Mejor Control de Procesos
Al asociar el flujo de salida de la bomba o la presión directamente a los requisitos del proceso, pequeñas variaciones pueden corregirse con mayor rapidez por un VSD que por otras formas de control, lo que mejora el rendimiento del proceso.
Hay menos probabilidad de flujo o picos de presión cuando el dispositivo de control proporciona las tasas de cambio, que son infinitamente variable de virtualmente.
3. Mejora la fiabilidad del sistema
Cualquier reducción en la velocidad alcanzada por el uso de un variador de velocidad tiene importantes beneficios en la reducción de desgaste de la bomba , sobre todo en los rodamientos y sellos. Por otra parte, mediante el uso de índices de confiabilidad, los periodos de tiempo adicionales entre el mantenimiento o averías se pueden calcular con precisión.
Posibles inconvenientes de los VSD
VSD también tiene algunas desventajas potenciales, que pueden evitarse con el diseño y la aplicación apropiada .
1. Resonancia Estructural
Condiciones de resonancia puede causar niveles excesivos de vibración, que a su vez son potencialmente dañinas para los equipos y el medio ambiente.
Bombas, su estructura de soporte, y la tubería están sujetas a una variedad de potenciales problemas de vibraciones estructurales ( condiciones de resonancia ).
Aplicaciones de velocidad fija suelen perder estas situaciones de resonancia posibles porque los armónicos de excitación comunes debido a la velocidad de carrera, la veleta frecuencia de paso, la frecuencia de émbolo, etc, no coinciden con las frecuencias naturales estructurales.
Para aplicaciones VSD, las frecuencias de excitación se vuelven variables y la probabilidad de encontrar una condición de resonancia dentro de la gama de velocidades de operación continua se incrementa en gran medida. Los problemas de vibración de la bomba normalmente ocurren con cajas de cojinetes y la estructura de soporte ( placa de base para aplicaciones horizontales, de motor y de heces para aplicaciones verticales ).
Las pulsaciones de presión son el mecanismo de excitación común. Estas pulsaciones de presión pueden amplificarse aún más por resonancia acústica dentro de la bomba o la tubería adyacente.
Hay un número de análisis que se pueden realizar para predecir y evitar situaciones de resonancia potenciales, incluyendo:
Cálculos de resonancia hidráulicos simples
Pasando análisis de frecuencia
La resonancia estructural, por ejemplo, utilizando Análisis de Elementos Finitos
Pruebas Modal de la máquina real.
Pruebas Modal puede complementar la prueba de vibración regular. Muy a menudo, una bomba destinada a la operación de velocidad variable sólo se pondrá a prueba en una sola velocidad.
2. Rotor Dinámica
Prensa Hidráulica
Prensa hidráulica con ajuste de altura motorizado y asambleas de orientación laterales ajustables.
El riesgo de que el elemento giratorio encontrarse con una velocidad crítica lateral aumenta con la aplicación de un variador de velocidad. Lateral velocidades críticas se producen cuando se ejecuta la velocidad de excitación coincide con una de las frecuencias naturales laterales del rotor.
La vibración del rotor resultante puede ser aceptable o excesiva, en función de la amortiguación modal asociada con el modo correspondiente. Además, los armónicos par inducido-Drive pueden causar condiciones de resonancia con modos dinámicos rotor torsional. Sin embargo, tales condiciones son generalmente corregibles o prevenibles.
Bombas verticales de velocidad variable son más propensos que las máquinas horizontales para mostrar las zonas operativas de vibraciones excesivas. Esto es porque las frecuencias naturales más bajas tales bombas 'es más probable que coincidir con la velocidad de carrera. Pequeño, vertical acopladas y bombas multietapa normalmente no presentan este tipo de problema.
3. Consideraciones adicionales para VFD
La introducción de variadores de frecuencia requiere de diseño adicionales y consideraciones sobre la aplicación .
VFD puede ser instalado en la mayoría de los motores existentes en Europa y otras áreas, que utilizan una red de 400 voltios (V). Sin embargo, esto no es generalmente el caso en los Estados Unidos, y otras áreas donde las tensiones de la red superan 440 V. Por lo tanto, aislamiento reforzado motores "deber inversor" son a menudo necesarios.
La alta tasa de conmutación en la forma de onda PWM en ocasiones puede conducir a problemas.
Por ejemplo:
La tasa de la subida del frente de onda puede causar perturbaciones electromagnéticas, lo que requiere la detección eléctrica adecuada (cables de salida blindados). Los filtros en la salida del inversor pueden eliminar este problema.
Sistemas de aislamiento del motor de edad avanzada pueden deteriorarse más rápidamente debido a la rápida tasa de cambio de voltaje. Una vez más, los filtros eliminarán este problema.
Tendidos de cables largos pueden causar efectos "línea de transmisión", y provocar tensiones planteadas en los terminales del motor.
Los voltajes pueden ser inducidas en los ejes de los motores más grandes, conduciendo potencialmente a corrientes circulantes , que pueden destruir los cojinetes.
Se requieren las siguientes medidas correctivas:
Cojinetes de piñón de gama-aislantes se recomienda en todos los motores de más de 100 kilovatios (kW) nominal de salida .
Filtros de modo común podría ser requerido para mayores potencias y tensiones.
El convertidor tendrá pérdidas, y los requisitos de ventilación para la electrónica puede ser un problema importante. La esperanza de vida del convertidor es generalmente directamente relacionada con la temperatura de los componentes internos, especialmente los condensadores. El convertidor puede requerir la instalación en un ambiente menos oneroso que el equipo de control del motor al que sustituye.
Específicamente:
Electrónica son menos capaces de hacer frente a los lugares corrosivos y húmedos que los arrancadores convencionales.
La operación de un VFD en una atmósfera potencialmente explosiva no es generalmente posible.
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