Jako dostawca trzech fazowych napędów częstotliwości (VFD), napotkałem wiele zapytań dotyczących tego, jak te wyrafinowane urządzenia działają w środowiskach korozyjnych. Temat ten ma ogromne znaczenie, ponieważ wiele zastosowań przemysłowych, takich jak chemiczne zakłady przetwórcze, obiekty oczyszczania ścieków i platformy ropy na morzu, narażaj sprzęt na wysoce żrące substancje. Zrozumienie mechanizmów operacyjnych i wyzwań trzech fazowych VFD w tak trudnych warunkach ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia niezawodnej wydajności i długowieczności.
Podstawowe zasady trójfazowej operacji VFD
Przed zagłębieniem się w specyfikę działania w środowiskach korozyjnych konieczne jest uchwycenie podstawowych zasadTrzy fazowe VFD. Trójfazowy VFD to urządzenie elektroniczne, które kontroluje prędkość trójfazowego silnika prądu przemiennego poprzez zmianę częstotliwości i napięcia dostarczonego do silnika. Składa się z trzech głównych sekcji: prostownika, autobusu DC i falownika.
Sekcja prostownika przekształca przychodzącą trójfazową moc prądu przemiennego w moc prądu stałego. Zazwyczaj osiąga się to za pomocą zestawu diod lub tyrystorów ułożonych w konfiguracji mostu. Zasilanie DC jest następnie przechowywane w magistrali DC, która składa się z kondensatorów, które pomagają wygładzić napięcie prądu stałego i zapewniają stabilne źródło zasilania dla falownika.
Sekcja falownika jest odpowiedzialna za przekształcenie mocy DC z powrotem na trójfazową moc prądu przemiennego o zmiennej częstotliwości i napięciu. Odbywa się to przy użyciu urządzeń półprzewodników mocy, takich jak izolowane tranzystory bipolarne (IGBTS) lub tranzystory pola-tlenku-tlenku-tlenku (MOSFET). Kontrolując przełączanie tych urządzeń, falownik może wygenerować napięcie wyjściowe i częstotliwość odpowiadające wymaganiom silnika.
Wyzwania w środowiskach korozyjnych
Środowiska korozyjne stanowią kilka wyzwań dla działania trzech fazowych VFD. Głównym problemem jest degradacja składników elektronicznych ze względu na obecność substancji żrąckich, takich jak kwasy, alkalia, sole i wilgoć. Substancje te mogą powodować korozję płyt drukowanych (PCB), złączy i innych elementów metalowych, prowadząc do awarii elektrycznych, zwarć i zmniejszonej wydajności.
Kolejnym wyzwaniem jest gromadzenie pyłu, brudu i innych zanieczyszczeń na powierzchni VFD i wewnątrz jej obudowy. W środowiskach korozyjnych zanieczyszczenia te mogą reagować z substancjami korozyjnymi, tworząc ścieżki przewodzące, które mogą powodować zakłócenia elektryczne i uszkodzenie składników elektronicznych. Ponadto obecność wilgoci może promować wzrost pleśni i bakterii, co może dodatkowo obniżyć wydajność VFD.
Środki ochronne
Aby zapewnić niezawodne działanie trzech fazowych VFD w środowiskach korozyjnych, można wdrożyć kilka miar ochronnych. Miary te można ogólnie podzielić na dwa typy: ochrona fizyczna i ochrona elektryczna.
Ochrona fizyczna
- Projekt obudowy: VFD powinien być umieszczony w odpowiedniej obudowie, która zapewnia ochronę przed wnikaniem substancji żrących, kurzu i wilgoci. Obudowa powinna być wykonana z materiału opornego na korozję, takiego jak stal nierdzewna lub włókno szklane, i powinna mieć wysoki stopień oceny ochrony wnikania (IP). Na przykład obudowa oceniana przez IP66 zapewnia pełną ochronę przed wnikaniem pyłu i ochroną przed potężnymi strumieniami wodnymi.
- Powłoka i poszycie: PCB i inne metalowe elementy VFD można powlekać lub wysiać materiałem opornym na korozję, takim jak powłoka konformacyjna lub splatanie niklu. Powłoka konformalna jest cienką warstwą materiału ochronnego, który jest nakładany na PCB, aby zapobiec wnikaniu wilgoci, pyłu i substancji żrących. Nikiel Splatanie to proces osadzania warstwy niklu na powierzchni metalowego komponentu w celu zapewnienia bariery przed korozją.
- Filtrowanie i wentylacja: Obudowa VFD powinna być wyposażona w filtry i systemy wentylacyjne, aby zapobiec gromadzeniu się pyłu, brudu i innych zanieczyszczeń. Filtry powinny być zaprojektowane w celu usuwania cząstek stałych i gapów korozyjnych z powietrza wchodzącego do obudowy. System wentylacyjny powinien być zaprojektowany w celu utrzymania dodatniego ciśnienia wewnątrz obudowy, aby zapobiec wnikaniu substancji żrących.
Ochrona elektryczna
- Ochrona przed gwałtownością: Środowiska żrące są często podatne na wzrosty elektryczne z powodu uderzeń błyskawicy, zaburzeń siatki mocy i innych czynników. VFD powinien być wyposażony w urządzenia ochrony przeciwprzepięcia, takie jak varistory tlenku metali (MOV) lub rurki z rozładowania gazu (GDT) w celu ochrony składników elektronicznych przed uszkodzeniem spowodowanym skokami elektrycznymi.
- Uziemienie i wiązanie: Właściwe uziemienie i wiązanie są niezbędne do zapewnienia bezpieczeństwa i niezawodności VFD w środowiskach korozyjnych. VFD powinien być uziemiony do systemu naziemnego o niskiej impedancji, aby zapobiec gromadzeniu się elektryczności statycznej i zapewnienia ścieżki uszkodzeń elektrycznych. Zakład i inne elementy metalowe VFD powinny być łączone ze sobą, aby zapewnić ciągłość elektryczną i zapobiec tworzeniu różnic potencjału elektrycznego.
- Systemy monitorowania i diagnostyczne: VFD powinien być wyposażony w systemy monitorowania i diagnostyczne w celu wykrywania i diagnozowania potencjalnych problemów, zanim spowodują znaczne uszkodzenia. Systemy te mogą monitorować parametry, takie jak temperatura, napięcie, prąd i częstotliwość oraz mogą zapewniać powiadomienia i ostrzeżenia, gdy wykryto nieprawidłowe warunki.
Studia przypadków
Aby zilustrować znaczenie miar ochronnych w środowiskach korozyjnych, rozważmy kilka studiów przypadków.
Zakład przetwarzania chemicznego
Zakład przetwarzania chemicznego występował częste awarie swoich trzech fazowych VFD ze względu na żrący charakter chemikaliów stosowanych w procesie produkcyjnym. VFDS umieszczono w standardowych obudowach, które zapewniały ograniczoną ochronę przed wnikaniem substancji żrących. W rezultacie PCB i inne metalowe elementy VFD zostały skorodowane, co prowadzi do awarii elektrycznych i zmniejszonej wydajności.
Aby rozwiązać ten problem, zakład zastąpił standardowe obudowy obudową ze stali nierdzewnej i IP66 i pokryła PCBS powłoką konformalną. Dodatkowo instalacja zainstalowała system filtrowania i wentylacji, aby zapobiec gromadzeniu się pyłu i zanieczyszczeń wewnątrz obudów. Środki te znacznie poprawiły wiarygodność VFD i zmniejszyły częstotliwość awarii.
Oczyszczanie ścieków
Oczyszczanie ścieków stosowało trzyfazowe VFD w celu kontrolowania prędkości pomp i dmuchaw w procesie oczyszczania. VFD znajdowały się w mokrym i wilgotnym środowisku, które sprzyjało wzrostowi pleśni i bakterii. Obecność wilgoci i pleśni spowodowała korozję PCB i innych metalowych elementów VFD, co prowadzi do awarii elektrycznych i zmniejszonej wydajności.
Aby rozwiązać ten problem, obiekt zainstalował system odczochrania, aby zmniejszyć wilgotność w obudowie VFD. Ponadto obiekt pokrył PCBS powłoką konformalną grzybobójczą, aby zapobiec wzrostowi pleśni i bakterii. Środki te skutecznie wyeliminowały problemy z korozją i poprawiły wiarygodność VFD.
Wniosek
Podsumowując, prowadzenie trójfazowego VFD w środowisku korozyjnym wymaga starannego rozważenia wyzwań i wdrażania odpowiednich środków ochronnych. Rozumiejąc podstawowe zasady działania VFD, identyfikując potencjalne wyzwania w środowiskach korozyjnych oraz wdrażanie środków ochrony fizycznej i elektrycznej, możliwe jest zapewnienie niezawodnej wydajności i długowieczności VFD.
Jeśli szukasz niezawodnegoNapęd częstotliwościowy dla silnika trójfazowegoTo może działać w środowiskach korozyjnych, jesteśmy tutaj, aby pomóc. NaszTrzy fazowe VFDsą zaprojektowane i wyprodukowane w celu spełnienia najwyższych standardów jakości i niezawodności. Oferujemy również szeregJednofazowe napędy falownikaW przypadku aplikacji, w których dostępna jest zasilanie jednofazowe. Skontaktuj się z nami już dziś, aby omówić swoje konkretne wymagania i dowiedzieć się więcej o naszych produktach i usługach.
Odniesienia
- Dorf, RC i Bishop, RH (2016). Nowoczesne systemy sterowania. Pearson.
- Mohan, N., Undeland, TM i Robbins, WP (2012). Power Electronics: Converters, Applications and Design. Wiley.
- Sen, PC (2010). Zasady maszyn elektrycznych i elektroniki energetycznej. Wiley.