Caietul tehnic Nr. 214

Caietul tehnic Nr. 214

EficienÍŸ energeticŸ: beneficiile aduse de viteza variabilŸ în circulaÍia fluidelor

J. SCHONEK

Colecia Tehnic

„Caietele tehnice” sunt o colecÍie de documente dedicate inginerilor Ûi tehnicienilor în cŸutare de informaÍii mai detaliate, complementare celor din ghiduri, cataloage Ûi notiÍe tehnice. De multe ori acestea sunt considerate unelte utile în cadrul programelor de pregŸtire tehnicŸ.„Caietele tehnice” furnizeazŸ cunoÛtinÍe despre noile tehnici Ûi tehnologii din domeniile electrotehnicii Ûi electronicii. Ele permit astfel o mai bunŸ înÍelegere a diverselor fenomene întâlnite în instalaÍiile electrice, în sisteme Ûi echipamente. Fiecare „Caiet tehnic” trateazŸ detaliat un subiect precis din domeniile reÍelelor electrice, aparatelor de protecÍie, monitorizare Ûi control Ûi sistemelor de automatizŸri industriale.

AceastŸ colecÍie, actualizatŸ, poate fi descŸrcatŸ de la adresahttp://www.technical-publications.schneider-electric.com

Pentru a obÍine un „Caiet tehnic” sau lista titlurilor disponibile vŸ rugŸm sŸ contactaÍi corespondentul dumneavoastrŸ Schneider Electric.

ColecÍia de „Caiete tehnice” este o parte a „ColecÍiei tehnice” a Schneider Electric.

Avertisment

Autorii se disculpŸ de orice responsabilitate ce decurge din utilizarea incorectŸ a informaÍiilor sau schemelor reproduse în acest document Ûi nu pot fi fŸcuÍi responsabili pentru eventualele erori sau omisiuni, nici pentru consecinÍele utilizŸrii informaÍiilor Ûi schemelor prezentate în acest document.

Reproducerea totalŸ sau parÍialŸ a unui „Caiet Tehnic” este autorizatŸ cu menÍiunea obligatorie:„Citat din „Caietul tehnic” Schneider Electric numŸrul ....” (de precizat).

Caiet Tehnic Schneider Electric nr. 214

Jacques SCHONEK

Inginer ENSEEIHT Ûi Doctor-Inginer la Universitatea din Toulouse, a participat din 1980 pânŸ în 1995 la conceperea variatoarelor de vitezŸ fabricate sub marca Telemecanique.A fost responsabil cu studiul în domeniul Filtrajului Armonicilor iar apoi a Arhitecturilor de DistribuÍie ElectricŸ. Actualmente este responsabilul cu dezvoltarea soluÍiilor pe segmentul “ApŸ” al Schneider Electric.

NumŸrul 214


Responsabili ediÍia romÊnŸ: Lucian ENARU, Cristian VOICU


Lexic

EficienÍŸ energeticŸ: Utilizarea optimŸ a energiei electrice, incluzând reducerea consumului, reducerea costului energiei Ûi ameliorarea disponibilitŸÍii enegiei.Variator de vitezŸ: Dispozitiv ce permite variaÍia vitezei de antrenare a unei maÛini.Convertizor de frecvenÍŸ: Dispozitiv ce permite alimentarea unui motor cu frecvenÍŸ variabilŸ, fŸcând astfel sŸ varieze viteza acestuia.Demarator progresiv: Dispozitiv ce permite limitarea curentului de pornire al unui motor ce demareazŸ Ûi permiÍÊnd astfel controlul acceleraÍiei sale.PompŸ: Dispozitiv ce asigurŸ deplasarea unui fluid.PompŸ centrifugalŸ: PompŸ în care lichidul este pus în miÛcare de o miÛcare circularŸ.Ventilator: Dispozitiv ce asigurŸ deplasarea maselor de aer.Compresor: Dispozitiv utilizat în scopul creÛterii presiunii unui volum de gaz.Debit: Cantitate de fluid transportatŸ în unitatea de timp.

ÎnŸlÍime manometricŸ: Presiunea într-un punct dat al unui circuit, exprimatŸ prin înŸlÍimea coloanei de lichid.Putere utilŸ: Puterea transferatŸ unui fluid, absorbind o cantitate anume de energie în unitatea de timp.Putere mecanicŸ: Puterea mecanicŸ transferatŸ unui dispozitiv (pompŸ, ventilator, compresor) pentru a putea livra o anumitŸ cantitate de putere utilŸ unui fluid.Putere electricŸ: Puterea absorbitŸ de motorul electric de antrenare.Pierderi de sarcinŸ: Presiunea suplimentarŸ ce trebuie transferatŸ unui fluid pentru a învinge forÍele de rezistenÍŸ. Supresor: Dispozitiv ce menÍine o anumitŸ presiune într-un circuit de fluid, oricare ar fi debitul necesar.Lovitura de berbec: VariaÍia bruscŸ a presiunii într-un circuit, precedatŸ de o reducere foarte rapidŸ a debitului, ca urmare a închiderii unei vane sau a opririi pompei.CavitaÍie: Fenomen de formare Ûi dispariÍie bruscŸ a bulelor de vapori dintr-o pompŸ, precedat de o reducere a presiunii admise a lichidului.



O parte importantŸ a electricitŸÍii produse în lume este utilizatŸ pentru circularea fluidelor, lichidelor Ûi a gazelor de toate genurile, cu maÛini cum ar fi pompele, ventilatoarele Ûi compresoarele.

Acordând o atenÍie din ce în ce mai mare controlului consumului de energie, trebuie luatŸ în considerare modalitatea prin care aceste maÛini sunt controlate Ûi posibilitatea economisirii de energie prin intermediul utilizŸrii vitezei variabile.

Aceste aspecte diferite sunt abordate în acest Caiet Tehnic, atât din punct de vedere calitativ, cât Ûi cantitativ. Variatoarele de vitezŸ sunt printre cele mai performante soluÍii propuse de Schneider Electric în materie de eficienÍŸ energeticŸ.

Sumar 1 Introducere pag. 4

2 Pompe centrifugale 2.1 GeneralitŸÍi pag. 5

2.2 Caracteristici generale pag. 6

2.3 Punctul de funcÍionare pag. 8

2.4 VariaÍia debitului la vitezŸ constantŸ pag. 9

2.5 FuncÍionarea la vitezŸ variabilŸ pag. 12

3 Ventilatoare 3.1 GeneralitŸÍi pag. 20

3.2 FuncÍionarea la vitezŸ constantŸ pag. 21


4 Compresoare 4.1 GeneralitŸÍi pag. 27

4.2 FuncÍionarea la sarcinŸ variabilŸ pag. 28


5 Concluzii pag. 29

6 Bibliografie pag. 29

Caiet Tehnic Schneider Electric nr. 214 / pag. 4

Energia electricŸ consumatŸ de pompe, ventilatoare Ûi compresoare reprezinŸ o parte importantŸ din energia electricŸ consumatŸ în întreaga lume. Se estimeazŸ cŸ în procesul industrial Ûi pentru utilitŸÍile clŸdirilor, 72% din electricitate este consumatŸ de motoare, 63% din aceastŸ energie fiind utilizatŸ pentru circularea fluidelor.Nevoia de pompare, ventilaÍie Ûi compresie este prezentŸ în multe din sectoarele industriale. De exemplu:n În sectorul de “ApŸ”, pentru colectare, irigaÍie, distribuÍie, tratare, etc.;n În sectorul de „Petrol Ûi Gaze”, pentru extracÍie, transport, rafinare, lichefiere, etc.;n În clŸdiri, pentru încŸlzire, ventilaÍie, aer condiÍionat, etc. Pentru ajustarea debitului sau presiunii, metodele tradiÍionale constau în variaÍia secÍiunii utile a conductei prin care circulŸ fluidul.

Vanele, robinetele, ventilele, etc., sunt dispozitivele cele mai des utilizate.Economisirea substanÍialŸ de energie poate fi realizatŸ în aceste aplicaÍii prin antrenarea pompelor Ûi ventilatoarelor la vitezŸ variabilŸ, în comparaÍie cu soluÍiile unde regularizarea debitelor sau a presiunii se face prin metode mecanice. În domeniul pompŸrii, câÛtigurile cele mai importante sunt obÍinute prin intermediul pompelor centrifugale.Scopul acestui document este de a descrie funcÍionarea în diferite moduri a dispozitivelor, pompelor centrifugale, ventilatoarelor Ûi compresoarelor Ûi de a cuantifica posibilele câÛtiguri pe care le poate genera controlul vitezei.Alte avantaje în termeni de EficienÍŸ EnergeticŸ generate de aceastŸ tehnicŸ sunt de asemenea trecute în revistŸ.

1 Introducere 2 Pompele centrifugale


2.1 GeneralitŸÍiPompele centrifugale acoperŸ o gamŸ foarte largŸ de puteri, debite, presiuni. Ele sunt utilizate în numeroase aplicaÍii, în particular în sectorul de apŸ. Este vorba de tipul de pompŸ cel mai rŸspândit. Principiul constŸ în acÍionarea unui rotor cu pale care transferŸ energia mecanicŸ fluidelor, transformatŸ în energie potenÍialŸ (reprezentatŸ de presiune) Ûi cineticŸ (reprezentatŸ de debit).În figura 1 sunt prezentate elementele principale ale unei pompe centrifugale simple, cu un singur rotor:n corpul pompei prezintŸ tubulaturi de admisie sau de refulare;n rotorul cu pale este fixat de arborele de antrenare.

În figura 2 este prezentatŸ o pompŸ centrifugalŸ cuplatŸ la motorul sŸu electric de antrenare, de tip asincron trifazat cu rotorul în scurtcircuit, care este cel mai utilizat tip de motor. Aceste motoare funcÍioneazŸ în mod normal la vitezŸ constantŸ când sunt conectate direct la reÍeaua de alimentare, dar sunt adaptate perfect la vitezŸ variabilŸ când sunt alimentate printr-un convertizor de frecvenÍŸ.

2 Pompele centrifugale

Fig. 1: Elementele principale ale unei pompe centrifugale.

Fig. 2: PompŸ centrifugalŸ cuplatŸ la motorul sŸu de antrenare.

Fig. 3: PompŸ centrifugalŸ multicelularŸ.

Pentru a acoperi o gamŸ largŸ a debitului Ûi presiunii, au fost dezvoltate diferite variante de pompe centrifugale. În caz particular, o creÛtere a presiunii poate fi obÍinutŸ prin montarea în serie a mai multor corpuri de pompe. Un exemplu de construcÍie multicelularŸ este reprezentat în figura 3.


2.2 Caracteristici generaleFuncÍia de bazŸ a unei pompe este de a realiza circularea unei anumite cantitŸÍi de fluid Ûi de a-i transfera o anumitŸ presiune. MŸrimile semnificative utilizate în pompare sunt debitul Ûi înŸlÍimea manometricŸ. Debitul Q reprezintŸ volumul de fluid transportat în unitatea de timp, exprimat în m3/s. ÎnŸlÍimea manometricŸ H reprezintŸ presiunea într-un punct dat, pe circuit, exprimatŸ în metri (m). RelaÍia dintre înŸlÍimea manometricŸ Ûi presiune este: Pr = rgH.Pr: presiunea (Pa)r: densitatea fluidului (kg/m3)g: acceleraÍia gravitaÍionalŸ (9,81 m/s2)H: înŸlÍimea manometricŸ (m)Pentru apŸ: r = 1000 kg/m3

ÎnŸlÍimea manometricŸ totalŸ (IMT) a unei pompe reprezintŸ diferenÍa de presiune generatŸ fluidului de cŸtre pompŸ între intrare Ûi ieÛire, reprezentând înŸlÍimea coloanei de fluid transportate. IMT variazŸ în funcÍie de debit. Curba reprezentând IMT în funcÍie de debit este caracteristicŸ pompei.ExistŸ o curbŸ de IMT pentru fiecare valoare a vitezei de antrenare a pompei.ÎnŸlÍimea manometricŸ totalŸ maximŸ (IMTmax) este presiunea maximŸ pe care pompa o poate transfera fluidului, la debit nul. Aceasta corespunde înŸlÍimii maxime a coloanei de fluid pe care pompa o poate menÍine, aÛa cum este ilustrat în figura 4.

IMT

max

Fig. 4: IlustraÍie : ÎnŸlÍimea manometricŸ totalŸ maximŸ.


Puterea utilŸ (Pu) transferatŸ fluidului este datŸ de formula: Pu = rgHQ (în W).Puterea mecanicŸ (P) furnizatŸ pompei depinde de randamentul h al pompei:

P = (1/h)Pu =(1/h)rgHQ

Randamentul h al pompei este variabil în funcÍie de debit. El este nul atunci când IMT sau debitul este nul. Acesta este cazul în care puterea nu este transferatŸ fluidului.Punctul de funcÍionare nominal este definit ca fiind punctul în care randamentul pompei este maxim.În figura 5 sunt prezentate variaÍiile IMT, a randamentului Ûi a puterii în funcÍie de debit, pentru o pompŸ centrifugalŸ tipicŸ.

Fig. 5: Curbele caracteristice pompei centrifugale tipice.


2.3 Punctul de funcÍionareCircuitul de distribuÍie în care este inseratŸ pompa este caracterizat de:n o înŸlÍime a coloanei de apŸ între punctul de aspiraÍie Ûi punctul în care fluidul este utilizat (înŸlÍimea geometricŸ totalŸ Z)n pierderile în sarcinŸ corespunzŸtoare unei

presiuni suplimentare ce trebuie exercitatŸ asupra fluidului pentru a învinge forÍele de frecare existente în conductŸ.Un circuit de distribuÍie simplificat este prezentat în figura 6.

Fig. 6: Circuit de distribuÍie simplificat.

Pierderile în sarcinŸ R sunt proporÍionale cu pŸtratul debitului. Va rezulta o curbŸ caracteristicŸ circuitului de distribuÍie aÛa cum este prezentatŸ în figura 7.

Punctul de funcÍionare al pompei inserate în circuit va fi determinat prin intersectarea celor douŸ curbe caracteristice pompei Ûi circuitului, aÛa cum este indicat în figura 8.Puterea utilŸ furnizatŸ de pompŸ fluidului (egalŸ cu rgHQ) este proporÍionalŸ suprafeÍei colorate.

Fig. 7: CurbŸ caracteristicŸ unui circuit de distribuÍie.

Fig. 8: Punctul de funcÍionare al unei pompe într-un circuit.I : ÁnŸlÍimea manometricŸ la nivelul pompei

Z : ÁnŸlÍimea coloanei de apŸR : pierderile Án sarcinŸ


2.4 VariaÍia debitului la vitezŸ constantŸÎn cele mai multe aplicaÍii, debitul fluidului ce trebuie transferat este variabil în timp, în funcÍie de necesitŸÍile utilizatorilor.Utilizând pompa cu vitezŸ constantŸ, pot fi aplicate mai multe metode.

Utilizarea vanelor în aval de pompŸPrincipiul constŸ în reducerea secÍiunii utile a conductei în aval de pompŸ. Va rezulta o creÛtere a pierderilor în sarcinŸ în circuit, ce se traduce prin creÛterea presiunii la ieÛirea pompei Ûi o disipare a energiei în fluid. În figura 9, punctul A este punctul de funcÍionare corespunzŸtor debitului nominal Qn. Punctul B este punctul de funcÍionare corespunzŸtor debitului redus Qr. Punctul optim de funcÍionare a circuitului pentru acest debit Qr va fi punctul C. SuprafaÍa coloratŸ reprezintŸ puterea pierdutŸ utilizând acest mod de funcÍionare.

Utilizarea unui circuit de derivaÍie (by-pass)Principiul constŸ în readucerea unei pŸrÍi a fluidului pompei înapoi la sursŸ, printr-o vanŸ de derivaÍie. Acest dispozitiv permite un control precis al debitului dar prezintŸ inconvenientul unei slabe eficenÍe energetice.În figura 10, punctul A este punctul de funcÍionare corespunzŸtoare debitului nominal Qn. Punctul optim de funcÍionare al acestui circuit pentru un debit redus va fi punctul C. Vana de derivaÍie situatŸ în aval de pompŸ nu modificŸ practic funcÍionarea în acest punct. SuprafaÍa coloratŸ reprezintŸ, aÛadar, puterea pierdutŸ utilizând acest mod de funcÍionare.Acest mod de funcÍionare permite obÍinerea unei valori slabe a debitului util fŸrŸ riscul unei creÛteri excesive a presiunii la ieÛirea din pompŸ.

Fig. 9: VariaÍia debitului utilizând o vanŸ în aval. Fig. 10: VariaÍia debitului utilizând o vanŸ de derivaÍie.


FuncÍionarea intermitentŸAcest mod de funcÍionare este utilizat în mod curent pentru umplerea unui rezervor de acumulare, cum ar fi un turn de apŸ. Pompa este aleasŸ pentru a funcÍiona la randamentul sŸu optim pentru înŸlÍimea apei în circuitul considerat Ûi debitul maxim necesar. Pompa este pusŸ în funcÍionare în timpul perioadelor când electricitatea este cea mai ieftinŸ.Inconvenientul acestei metode este de a face pompa sŸ funcÍioneze la debitul sŸu maxim Ûi deci sŸ aibŸ pierderi în sarcinŸ maxime.

Cuplarea pompelorCând debitul în circuit trebuie sŸ varieze în proporÍii mari, devine interesantŸ punerea în paralel a mai multor pompe. AceastŸ configuraÍie, prezentatŸ în figura 11, permite funcÍionarea pompelor aproape de nivelul lor optim de eficienÍŸ.

Fig. 12: Utilizarea în paralel a pompelor identice.

Fig. 11: Utilizarea în paralel a pompelor.

DacŸ spre exemplu, trei pompe identice sunt instalate în paralel, curba IMT rezultatŸ este obÍinutŸ punct cu punct, adŸugând debitele corespunzŸtoare unei înŸlÍimi monometrice date.Într-un circuit dat, existŸ trei puncte posibile de funcÍionare, în funcÍie de numŸrul de pompe care sunt în funcÍiune, aÛa cum este prezentat în figura 12.


Punctele de funcÍionare intermediare pot fi obÍinute prin utilizarea unei pompe auxiliare de micŸ putere, aÛa cum este ilustrat în figura 13.

UrmŸrind acelaÛi principiu, se utilizeazŸ în mod curent o pompŸ “jocker” de micŸ putere pentru a menÍine circuitul sub o presiune minimŸ, atunci când pompele principale sunt oprite.

FuncÍia supresor Ansamblurile de pompe instalate în paralel sunt în general asociate unei regularizŸri manometrice, astfel încât sŸ fie menÍinutŸ presiunea în circuit între douŸ valori, minimŸ Ûi maximŸ.Când presiunea minimŸ este atinsŸ, este necesarŸ punerea în funcÍiune a unei pompe suplimentare. Acest mod de funcÍionare este ilustrat în figura 14.

Invers, o cerere descrescŸtoare se traduce printr-o creÛtere a pierderilor în sarcinŸ, rezultate în urma închiderii robinetelor din aval Ûi creÛterii presiunii.Când presiunea maximŸ este atinsŸ, este necesarŸ punerea în funcÍiune a unei pompe. Acest mod de funcÍionare este ilustrat în fig. 15.

Fig. 11: Utilizarea în paralel a pompelor.

Fig. 13: Utilizarea unei pompe auxiliare.

Fig. 14: FuncÍionarea unui supresor la debit crescŸtor.

Fig. 15: FuncÍionarea unui supresor la debit descrescŸtor.


2.5 FuncÍionarea la vitezŸ variabilŸCaracteristicile fundamentele ale unei pompe centrifugale sunt legate direct de viteza sa de rotaÍie. Considerând pompa izolatŸ (fŸrŸ sŸ Íinem cont de înŸlÍimea coloanei de apŸ), pentru o vitezŸ de rotaÍie N, alta decât viteza nominalŸ Nn:n debitul Q este proporÍional cu (N/Nn);n IMT H este proporÍional cu (N/Nn)2;n puterea P este proporÍionalŸ cu (N/Nn)3.

Plecând de la caracteristica vitezei nominale, caracteristica IMT (Q) pentru o vitezŸ diferitŸ, poate fi trasatŸ punct cu punct, punctele omoloage fiind situate pe o parabolŸ, aÛa cum este ilustrat în figura 16.

Similar, caracteristica P(Q) poate fi trasatŸ punct cu punct, punctele omoloage fiind situate pe o curbŸ cubicŸ, aÛa cum este ilustrat în figura 17.

VariaÍia debitului într-un circuit datAm vŸzut mai sus cŸ este posibilŸ variaÍia debitului unei pompe ce funcÍioneazŸ la vitezŸ constantŸ, utilizând o vanŸ situatŸ în aval. Acest mod de funcÍionare este ilustrat în figura 9 (vezi pag. 9).În figura 18 este ilustrat câÛtigul de putere ce poate fi realizat atunci când variaÍia debitului este obÍinutŸ prin variaÍia vitezei de rotaÍie a pompei. Puterea utilŸ furnizatŸ de cŸtre pompŸ fiind proporÍionalŸ suprafeÍelor dreptunghiulare colorate, putem observa o reducere netŸ a puterii în urma funcÍionŸrii la vitezŸ variabilŸ.

Fig. 17: Caracteristicile unei pompe centrifugale pentru douŸ valori ale vitezei.

Fig. 18: VariaÍia debitului la vitezŸ constantŸ Ûi vitezŸ variabilŸ.

Fig. 16: Caracteristicile unei pompe centrifuge pentru douŸ valori ale vitezei.


VariaÍia vitezei de rotaÍie permite utilizarea pompei, oricând, la cel mai bun randament al sŸu. SuprafeÍele dreptunghiulare colorate sunt în acest caz direct proporÍionale cu puterea absorbitŸ de cŸtre pompŸ. VariaÍia puterii absorbite în acest caz este ilustratŸ în figura 19.

NotŸm Hn punctul IMT de funcÍionare nominalŸ a pompei Ûi considerŸm diferite tipuri de circuite cum ar fi:n Z = 0: circuit care nu are decât pierderi de sarcinŸn Z = 0,85 · Hn: circuit tipic de colectare a apei (înŸlÍimea geometricŸ este preponderentŸ)n Z = 0,5 · Hn: valoare intermediarŸSe observŸ în partea superioarŸ a figurii 20 cŸ pentru aceeaÛi reducere a debitului de la Qn la Qr, diminuarea vitezei pompei nu va fi aceeaÛi. Vor rezulta curbe diferite de putere în funcÍie de debit, reprezentate în partea inferioarŸ a figurii. Cu cât diminuarea vitezei este mai importantŸ, cu atât reducerea puterii va fi mai semnificativŸ.

VariaÍia puterii pentru diferite tipuri de circuiteVariaÍia puterii absorbite de cŸtre pompŸ în funcÍie de debit va depinde de caracteristica circuitului în care este inseratŸ. Parametrul de care trebuie Íinut cont este raportul între înŸlÍimea manometricŸ în punctul de funcÍionare nominalŸ a pompei Ûi înŸlÍimea manometricŸ la debit nul Z (vezi figura 7, pag. 8).

Fig. 20: VariaÍia puterii pentru diferite tipuri de circuite.

Fig. 19: VariaÍia puterii la vitezŸ variabilŸ.


Exemple de calcul în cazul reducerii puteriiConsiderŸm o motopompŸ cu o putere de 100 kW instalatŸ pe un circuit în care înŸlÍimea manometricŸ Z este egalŸ cu 0,5 înmulÍit cu IMT nominal al pompei (Z = 0,5 · Hn).ComparŸm energia absorbitŸ la 80% din debitul normal, când pompa este antrenatŸ la viteza sa nominalŸ cu cea la vitezŸ redusŸ. Dispozitivul de reducere a debitului, la vitezŸ nominalŸ, este de tipul vanŸ instalatŸ în aval.

Randamentul motorului: hmot = 0,95 la vitezŸ nominalŸ hmot = 0,93 la 80% din viteza nominalŸ

Randamentul variabil: hvar = 0,97

Puterea absorbitŸ în ambele cazuri este furnizatŸ de curbele prezentate în figura 21.

Pentru un debit egal cu 80% din debitul nominal, puterea absorbitŸ la vitezŸ nominalŸ este egalŸ cu 94% din puterea nominalŸ.Pentru acelaÛi debit, puterea absorbitŸ la vitezŸ redusŸ este egalŸ cu 66% din puterea nominalŸ.

Puterea electricŸ a vitezei nominale:

Puterea la vitezŸ redusŸ:

DiferenÍa de putere creÛte la 25,8 kW, ceea ce reprezintŸ o energie economisitŸ de 226 MWh pe an, presupunând funcÍionare permanentŸ Ûi deci un câstig de 11300 € pe an, presupunând un cost de 0,05 €/kWh. De fapt, în România costul ajunge pânŸ la 0,15 €/ Kwh.

Fig. 21: VariaÍia puterii.


Software Eco 8Acest program de calcul propus de cŸtre Schneider Electric permite în general estimarea câstigului energetic realizat în urma utilizŸrii vitezei variabile în comparaÍie cu tehnicile tradiÍionale: regularizare prin vane în aval Ûi circuit de derivaÍie.

Reducerea puterii în raport cu funcÍionarea intermitentŸUtilizarea intermitentŸ unei pompe cu vitezŸ fixŸ a fost luatŸ în discuÍie ca fiind o soluÍie viabilŸ pentru ajustarea debitului mediu într-un circuit. Am demonstrat într-un exemplu faptul cŸ este posibilŸ realizarea unui câÛtig prin utilizarea vitezei variabile.ConsiderŸm un circuit în care înŸlÍimea manometricŸ la debit nul Z este egalŸ cu jumŸtate din IMT nominal al pompei.

Fie: Z = 0,5 · Hn

ÎnŸlÍimea manometricŸ în circuit în funcÍie de debit este de forma:

H = Z + k1 · Q2 (1)

Notând Qn debitul nominal al pompei, obÍinem:

Hn = Z + k1 · Qn2 cu Z = 0,5 · Hn

Fie k1 = 0,5 Hn

Qn2

(2)

Înlocuind Án ecuaÍia (1), obÍinem:

H 0,5 Hn1 + Q

Qn

------2

= (3)

Presupunem cŸ debitul dorit corespunde cujumŸtate din debitul nominal. În timpul funcÍionŸrii la vitezŸ fixŸ, implicŸ o funcÍionare intermitentŸ la putere nominalŸ, cu un raport ciclic egal cu 1/2.

Puterea medie necesarŸ va fi de forma:

P = k · (1/2) · Hn · Qn

Coeficientul k Íine cont de randamentul pompei, presupus a fi optim în punctul de funcÍionare nominal (Hn , Qn).

În timpul funcÍionŸrii la vitezŸ redusŸ, puterea va fi de forma:

Pr = k · H · Qn · (1/2)

Putem utiliza acelaÛi coeficient k presupunând cŸ pompa funcÍioneazŸ la vitezŸ redusŸ la randamentul sŸu optim.

ÎnŸlÍimea manometricŸ H poate fi calculatŸ utilizând ecuaÍia (3) cu Q = Qn · (1/2).Vom obÍine în final:

Pr = (5/8) · k · (1/2) · Hn · Qn

Fie: Pr = 0,62 · Pmed

Utilizarea unei pompe ce funcÍioneazŸ la vitezŸ redusŸ permite, deci, reducerea puterii absorbite cu pânŸ la 40% în acest caz, pierderile în motor Ûi Án variatoarele de vitezŸ nefiind luate în calcul.

Fig. 22: Software Eco 8.

Fig. 23: Caracteristicile pompei Ûi ale circuitului.


Supresorul multi-pompŸFuncÍionarea configuraÍiei multi-pompŸ ilustratŸ în figura 11 (vazi pag. 10) poate fi amelioratŸ vizibil prin utilizarea vitezei variabile.ConfiguraÍia cea mai des utilizatŸ constŸ în

funcÍionarea unei pompe la vitezŸ variabilŸ, celelalte pompe funcÍionând la vitezŸ constantŸ.Utilizarea unei pompe la vitezŸ variabilŸ permite acoperirea planului (I, Q), aÛa cum este ilustrat în figura 24.

Utilizarea unei pompe la vitezŸ variabilŸ permite menÍinerea presiunii în circuit la o valoare datŸ. DacŸ presiunea scade comparativ cu cea datŸ, este trimisŸ o comandŸ de accelerare variatorului de vitezŸ, Ûi invers. DacŸ viteza maximŸ sau minimŸ este atinsŸ, una dintre pompele care funcÍioneazŸ la vitezŸ constantŸ este pornitŸ sau opritŸ, în funcÍie de caz.Pompa cu variator de vitezŸ face posibilŸ prevenirea cazurilor în care apar diferenÍe mari de presiune, aÛa cum sunt cele prezentate în figurile 14 Ûi 15 (vezi pag. 11). AceastŸ configuraÍie permite de asemenea reducerea numŸrului de porniri Ûi opriri, pentru evitarea diferenÍelor mari de presiune sau debit ce rezultŸ în urma pornirii sau opririi unei pompe la vitezŸ constantŸ. Va rezulta o reducere a solicitŸrii motorului Ûi o reducere a riscului “loviturii de berbec”.

Compararea diferitelor soluÍiiÎn exemplul urmŸtor, sunt comparate diferite posibilitŸÍi de reducere a debitului:n utilizarea vanelor;n o pompŸ ce funcÍioneazŸ la vitezŸ variabilŸ, iar restul la vitezŸ constantŸ; n toate pompele funcÍioneazŸ la vitezŸ variabilŸConsiderŸm o configuraÍie de 3 moto-pompe identice ce funcÍioneazŸ în paralel, fiecare absorbind o putere de 100 kW la debit 100%. ÎnŸlÍimea coloanei de apŸ Z este egalŸ cu jumŸtate din IMT (Z = 0,5 · Hn).Compararea diferitelor posibilitŸÍi este efectuatŸ pentru un debit egal cu 70% din capacitatea totalŸ, fie 210% din debitul nominal al unei singure pompe. Caracteristicile pompelor sunt prezentate în figura 25, pentru diferite valori ale vitezei de rotaÍie.

Fig. 24: Utilizarea unei pompe la vitezŸ variabilŸ.


Prin utilizarea vanelor, puterea fiecŸrei pompe funcÍionând la vitezŸ maximŸ este redus la 85 kW. Puterea totalŸ este egalŸ cu 255 kW.FuncÍionarea cu o singurŸ pompŸ la vitezŸ variabilŸ este ilustratŸ în figura 26. Debitul total va fi redus, deci Ûi IMT va fi redusŸ în mod egal. În consecinÍŸ, debitul unei pompe funcÍionând la vitezŸ maximŸ va creÛte pânŸ la 130%, cu o creÛtere a puterii în jur de 7%. Debitul total va fi de 210% din debitul nominal al unei pompe, fiind necesarŸ o singurŸ pompŸ cu vitezŸ constantŸ.

Debitul pompei la vitezŸ variabilŸ este, aÛadar, egal cu 210 - 130 = 80% din debitul nominal. Pentru acest debit Ûi pentru aceastŸ IMT, pompa va funcÍiona la aproximativ 87% din viteza sa nominalŸ Ûi puterea absorbitŸ va fi în jur de 66 kW.Pentru aceastŸ configuraÍie, puterea totalŸ este egalŸ cu 107 + 66 = 173 kW.

Fig. 25: Caracteristicile pompei Ûi ale circuitului.

Fig. 26: Utilizarea unei pompe la vitezŸ variabilŸ.


Viteza a trei pompe funcÍionând la vitezŸ redusŸ trebuie sŸ fie la 85% din viteza nominalŸ. Puterea fiecŸrei pompe este redusŸ cu 60 kW.Puterea totalŸ în aceastŸ configuraÍie este egalŸ cu 3 x 60 = 180 kW.

Utilizarea vitezei variabile permite o reducere semnificativŸ a puterii. În exemplul prezentat, cea mai bunŸ eficienÍŸ este obÍinutŸ utilizând o pompŸ la vitezŸ variabilŸ, dar pompa la vitezŸ constantŸ va trebui atunci supradimensionatŸ.

Fig. 27: Utilizarea a trei pompe la viteze variabile.


Alte avantaje ale vitezei variabileÎn plus faÍŸ de avantajele deja amintite, utilizarea vitezei variabile aduce cu sine Ûi o mai mare flexibilitate în proiectarea Ûi funcÍionarea instalaÍiilor. Permit în special:n Eliminarea vanelor de ajustare a debitului maxim: dacŸ pompa este supradimensionatŸ, funcÍionarea sa la vitezŸ redusŸ permite evitarea pierderilor de energie cauzate de o vanŸ de limitare a debitului;n Diminuarea zgomotului Ûi a vibraÍiilor: un variator de vitezŸ permite evitarea funcÍionŸrii prelungite a unei pompe la o vitezŸ particularŸ, care poate determina apariÍia rezonanÍelor în conducte;

n Diminuarea riscului “loviturii de berbec” Ûi a cavitaÍiei: aceste fenomene legate de variaÍiile rapide ale vitezei unei pompe sunt evitate datoritŸ pornirii progresive lente, controlatŸ de variatoarele de vitezŸ;n Înlocuirea motoarelor cu 2 viteze sau a altor dispozitive de variaÍie a vitezei ieÛite din uz, care au un randament mediocru;n Durata de viaÍŸ a rotoarelor este legatŸ de viteza lor perifericŸ. Astfel, reducerea vitezei va ameliora fiabilitatea;n VariaÍia vitezei permite funcÍionarea la randament maxim, crescând durata de viaÍŸ a rulmenÍilor Ûi a îmbinŸrilor.

Pentru alimentarea motoarelor la vitezŸ variabilŸ, Schneider Electric propune gama specialŸ de convertizoare de frecvenÍŸ Altivar 61, proiectate

special pentru aplicaÍiile de pompare.Cardurile electronice suplimentare permit comanda optimŸ a aplicaÍiilor complexe.

Fig. 28: Gama de variatoare de vitezŸ Altivar 61 de la Schneider Electric.


3.1 GeneralitŸÍiVentilatoarele sunt echipamente destinate propagŸrii unui fluid gazos ce are un raport slab de compresie. AÛadar, se aplicŸ aceleaÛi reguli de mecanicŸ a fluidelor ca pentru pompele centrifugale rezultÊnd numeroase analogii între cele douŸ tipuri de maÛini.

ExistŸ un numŸr foarte mare de variante de construcÍie. Figura 29 prezintŸ douŸ exemple de construcÍie: un ventilator de tip centrifugal sau radial Ûi un ventilator de tip elicoidal sau axial.

DiferenÍa de presiune creatŸ de ventilator poate fi exprimatŸ sub forma unei înŸlÍimi geometrice a fluidului, precum în cazul pompelor. În figura 30 se poate observa, pentru un ventilator centrifugal, forma variaÍiilor înŸlÍimii I Ûi a puterii P în funcÍie de debitul Q, la vitezŸ de rotaÍie constantŸ.

3 Ventilatoare

Fig. 29: Exemple de ventilator centrifugal (în stânga) Ûi elicoidal (în dreapta) împreunŸ cu motoarele lor de antrenare.

Fig. 30: Caracteristicile tipice ventilatorului centrifugal.


În cele mai multe cazuri, circuitul de refulare nu prezintŸ înŸlÍime geometricŸ notabilŸ (intrarea Ûi ieÛirea circuitului sunt la presiune atmosericŸ). Caracteristica circuitului se rezumŸ la pierderile în sarcinŸ, proporÍionale cu pŸtratul debitului. Curba I (Q) a circuitului este o parabolŸ ce trece prin origine. Punctul de funcÍionare al ventilatorului inserat în cadrul circuitului va fi determinat prin intersecÍia a douŸ curbe caracteristice ventilatorului Ûi circuitului, aÛa cum este indicat în figura 31. SuprafaÍa din stânga vârfului curbei caracteristicilor trebuie evitatŸ deoarece prezintŸ un risc de instabilitate, care va conduce la oscilarea debitului Ûi a presiunii, ca Ûi la zgomotul anormal Ûi tensiune mecanicŸ importantŸ.

3.2 FuncÍionarea la vitezŸ constantŸSunt utilizate diferite tipuri de dispozitive mecanice pentru a realiza variaÍia debitului ventilatoarelor ce funcÍioneazŸ la vitezŸ constantŸ.

Dispozitive plasate în aval de ventilatorPrincipiul constŸ în plasarea unui dispozitiv, în cadrul conductei de aer, ce va realiza varierea pierderilor în sarcinŸ. În funcÍie de dimensiunea conductei, dispozitivul va fi ori o valvŸ, ori un amortizor cu una sau mai multe lamele.AceastŸ metodŸ este cea mai uÛoarŸ cale de variaÍia pierderilor de sarcinŸ, dar eficienÍa energeticŸ este micŸ. Acest lucru este ilustrat în figura 33, unde observŸm cŸ variaÍia debitului este obÍinutŸ prin modificarea caracteristicii circuitului. Pentru cele douŸ puncte de funcÍionare reprezentate, puterile utile, proporÍionale cu suprafeÍele dreptunghiulare colorate, sunt foarte apropiate. Pentru valorile slabe ale debitului, o parte importantŸ din energie este disipatŸ în fluid.

Fig. 31: Punctul de funcÍionare a ventilatorului în circuit.

Fig. 32: Exemplu de lamele orientabile cu rol de amortizor.

Fig. 33: Reglarea debitului prin intermediul dispozitivului din aval.


Dispozitive plasate în amonte de ventilatorScopul acestor dispozitive este de a modifica caracteristica ventilatorului, astfel încât sŸ fie deplasat punctul de funcÍionare, conservând

caracteristica circuitului. Eficacitatea energeticŸ va fi amelioratŸ semnificativ, deoarece la debit redus, ventilatorul nu va produce presiune inutilŸ.

Pentru toate aceste dispozitive, curbele caracteristice ale ventilatorului sunt modificate aÛa cum este ilustrat în figura 35. Puterile utile fiind proporÍionale cu suprafeÍele dreptunghiulare colorate, vom observa o reducere clarŸ a puterii la debit slab. AceastŸ modificare a curbelor caracteristice este urmatŸ de o schimbare uÛoarŸ a randamentului, comparabilŸ cu cea provocatŸ de un registru simplu situat într-un punct oarecare al circuitului.

Alte dispozitiven În cazul particular al ventilatoarelor elicoidale (axiale), debitul poate fi ajustat de o variaÍie a unghiului vanelor. DatoritŸ complexitŸÍii mecanice, aceastŸ tehnicŸ este rezervatŸ ventilatoarelor de dimensiuni mari. AceastŸ metodŸ prezintŸ o bunŸ eficacitate energeticŸ;n Reglajul pe circuitul de derivaÍie (by-pass) este posibil, dar nu este economic deoarece consumul de energie este constant Ûi maxim, oricare ar fi debitul util.

ObservaÍii: În numeroase cazuri, ventilatoarele sunt dimensionate pentru un debit maxim, superior debitului util. Amortizoarele sunt instalate pentru reducerea debitului sau vitezei aerului la ieÛirea circuitului Ûi ajustate atunci când instalaÍia estepornitŸ. Vor rezulta pierderi în sarcinŸ permanente, ce vor reduce eficienÍa energeticŸ totalŸ. FuncÍionarea la vitezŸ constantŸ prezintŸ atunci inconvenientul unui nivel sonor ce va fi întotdeauna maxim.

Fig. 34: Exemple de dispozitive plasate în amonte: grilŸ cu aripioare orientabile (stÊnga), palete culisabile de ghidare (dreapta).

Fig. 35: Reglarea debitului prin intermediul dispozitivului în amonte.


3.3 FuncÍionarea la vitezŸ variabilŸ Caracteristicile fundamentale ale unui ventilator sunt direct legate de viteza sa de rotaÍie. Considerând ventilatorul singur, pentru o vitezŸ de rotaÍie I, alta decât viteza nominalŸ Nn:n debitul Q este proporÍional cu (I/Nn);n înŸlÍimea H este proporÍional cu (I/Nn)2;n puterea P este proporÍional cu (I/Nn)3.Plecând de la caracteristica vitezei nominale, caracteristica H(Q) pentru o vitezŸ diferitŸ poate fi trasatŸ punct cu punct, punctele omoloage fiind situate pe o parabolŸ, aÛa cum este ilustratŸ în exemplul din figura 36.

Similar, caracteristica P(Q) poate fi trasatŸ punct cu punct, punctele omoloage fiind situate pe o curbŸ cubicŸ, aÛa cum este ilustratŸ în exemplul din figura 37.Figura 38 ilustreazŸ deplasarea curbelor caracteristice ventilatorului pentru valori diferite ale vitezei de rotaÍie Ûi debitului rezultat într-un circuit dat.VariaÍia vitezei de rotaÍie permite utilizarea constantŸ a ventilatorului la cel mai bun randament. SuprafeÍele dreptunghiulare colorate sunt, în acest caz, direct proporÍionale cu puterea absorbitŸ de cŸtre ventilator.VariaÍia vitezei este metoda care prezintŸ cea mai bunŸ eficienÍŸ energeticŸ. Figura 39 prezintŸ o comparaÍie a variaÍiilor puterii pentru trei metode principale de variaÍie a debitului: dispozitiv plasat în aval, dispozitiv plasat în amonte Ûi vitezŸ variabilŸ.

Fig. 36: Caracteristicile ventilatorului pentru douŸ valori ale vitezei.

Fig. 37: Caracteristicile P(Q) ale unui ventilator pentru douŸ valori ale vitezei.

Fig. 38: VariaÍia debitului prin intermediul variaÍiei vitezei ventilatorului.

Fig. 39: VariaÍa puterii pentru diferite tipuri de dispozitive de variaÍie a debitului.


Exemple de calcul pentru reducerea puteriiVom considera un ventilator centrifugal de putere nominalŸ egalŸ cu 100 kW.Ventilatorul este uÛor supradimensionat, ceea ce înseamnŸ cŸ debitul maxim din circuit trebuie sŸ fie ajustat la 90% din debitul nominal al ventilatorului, pentru a limita viteza aerului la ieÛirea din conductŸ.Într un ciclu de 24 de ore, va fi necesar un debit de 90% pe o perioadŸ de 12 ore (pe perioada zilei) Ûi 50% pe o perioadŸ de 12 ore (pe perioada nopÍii). Vom compara diferitele metode de ajustare.Randament motor:n hmot = 0,95 la viteza nominalŸn hmot = 0,94 la 90% din viteza nominalŸ n hmot = 0,89 la 50% din viteza nominalŸ

Randament variator: hvar = 0,97

Puterea absorbitŸ de acest ventilator folosind metode diferite de ajustare este furnizatŸ de curbele prezentate în figura 39 Ûi detaliate în figura 40.Formula generalŸ de calcul a puterii vitezei nominale este urmŸtoarea:

Energia consumatŸ este obÍinutŸ prin înmulÍirea puterii cu timpul de funcÍionare, pentru fiecare perioadŸ (zi sau noapte):12 h/zi · 365 zile = 4380 h/an, presupunând o funcÍionare permanentŸ.Presupunând un cost de 0,05 €/kWh, utilizarea vitezei variabile permite economisirea anualŸ de 19,6 k€ în raport cu reglajul unui dispozitiv

plasat în aval Ûi 5,1 € în raport cu reglajul unui dispozitiv plasat în amonte.Programul de calcul Eco 8 prezentat deja, permite efectuarea acestui tip de calcule în toate cazurile (selectarea puterii motorului, reglajul debitului nominal în amonte sau aval, definirea regimului de funcÍionare).

Reglaj: kW la 0,9 x Qn kW la 0,5 x Qn

Aval 105 89

Amonte 80 48

VitezŸ variabilŸ 84 21

La vitezŸ redusŸ, formula va lua în calcul randamentul variatorului:

Tabelul urmŸtor prezintŸ rezultatele de calcul a puterii în kW pentru diferitele cazuri:

Reglaje: kWh

Aval 852 947

Amonte 562 484

VitezŸ variabilŸ 460 661

Fig. 40: VariaÍia puterii absorbite.


FuncÍionarea în paralel a ventilatoarelorObÍinerea unor debite crescute de fluide gazoase poate fi realizatŸ prin utilizarea în paralel a ventilatoarelor. În general, sunt folosite ventilatoare identice. Curba caracteristicŸ rezultatŸ corespunde sumei debitelor la presiune egalŸ, aÛa cum este ilustratŸ în figura 41.ObservŸm cŸ într-un circuit dat, din punctul de vedere al creÛterii pŸtratice a pierderilor în sarcinŸ în funcÍie de debit, debitul rezultat prin utilizarea a douŸ ventilatoare nu este dublul

debitului obÍinut prin utilizarea unui singur ventilator.

Debitul Q, prezentat în figura 41, poate fi obÍinut fie prin funcÍionarea unui singur ventilator la vitezŸ nominalŸ, fie prin funcÍionarea celor douŸ ventilatoare, ambele la vitezŸ redusŸ. Acest mod de funcÍionare este ilustrat în figura 42, unde este prezentatŸ curba caracteristicŸ celor douŸ ventilatoare funcÍionând împreunŸ la viteza redusŸ Nr.

Fig. 41: Curba caracteristicŸ celor douŸ ventilatoare funcÍionând în paralel.

Fig. 42: FuncÍionarea a douŸ ventilatoare la vitezŸ redusŸ.

I (m)


În exemplul prezentat, viteza redusŸ este aproximativ egalŸ cu 2/3 din viteza nominalŸ Nn. Fiecare ventilator absoarbe, aÛadar, o putere egalŸ cu (2/3)3 din viteza nominalŸ Pn a unui ventilator.Puterea totalŸ este egalŸ cu:

FuncÍionarea la vitezŸ redusŸ a celor douŸ ventilatoare permite, deci, economisirea a 40% din energie, în raport cu funcÍionarea nominalŸ a unui singur ventilator.CâÛtigul energetic obÍinut este încŸ destul de semnificativ într-o configuraÍie multiplŸ de ventilatoare ce funcÍioneazŸ la o înŸlÍime foarte micŸ sau chiar zero.

ConsiderŸm spre exemplu, o configuraÍie de Ûase ventilatoare în paralel, cu o putere

unitarŸ nominalŸ Pn, fŸrŸ o presiune de ieÛire semnificativŸ.Pentru a asigura un debit egal cu jumŸtate din debitul maxim, este posibilŸ funcÍionarea fie a trei ventilatoare la vitezŸ nominalŸ, fie a Ûase ventilatoare la jumŸtate din viteza nominalŸ.

În primul caz, puterea va fi:

În cel de-al doilea caz, puterea va fi:

Pentru controlul vitezei ventilatoarelor, Schneider Electric propune gama Altivar 21, adaptatŸ special pentru aplicaÍiile de tip încŸlzire, ventilaÍie Ûi climatizare (Heating, Ventilation and Air-Conditioning, HVAC).

Fig. 43: Gama de variatoare de vitezŸ Altivar 21 de la Schneider Electric.

4 Compresoare


4.1 GeneralitŸÍiFuncÍionarea fundamentalŸ a unui compresor constŸ în creÛterea presiunii unui gaz, de la presiunea de aspiraÍie pânŸ la presiunea de refulare.Compresia aerului sau a gazului are numeroase aplicaÍii în industrie. Acestea includ:n Producerea energiei mecanice pentru numeroase mecanisme de acÍionare (maÛini de înÛurubare Ûi pistoane pneumatice);n Producerea gazului industrial prin lichefiere (azot, oxigen, gaze naturale, ...);n Producerea aerului condiÍionat Ûi a rŸcirii;

n VentilaÍia în cadrul tratamentului apelor uzate. ExistŸ o varietate foarte mare a nevoilor în termeni de debit Ûi presiune, pentru care au fost dezvoltate diferite tehnologii. Cele mai des utilizate sunt menÍionate mai jos:n Compresoare centrifugale;n Compresoare cu mecansim de înÛurubare;n Compresoare cu piston;n Compresoare cu rotor; n Turbocompresoare.

În general, cuplul de antrenare este crescŸtor în raport cu viteza, dar cuplul de demaraj poate fi uneori foarte mare, cum este cazul compresorului cu piston.Precum în cazul pompelor Ûi ventilatoarelor, punctul de funcÍionare al compresorului va depinde de caracteristicile de circuit ale fluidului, aÛa cum este ilustrat în figura 45 (cazul unui compresor centrifugal).

4 Compresoare

Fig. 44: Exemplu de compresor cu mecanism de înÛurubare.

Fig. 45: Punctul de funcÍionare al unui compresor centrifugal.


4.2 FuncÍionarea la sarcinŸ variabilŸ

Pentru a rŸspunde de fluctuaÍiile de cerere ale sistemului, compresorul este asociat unui dispozitiv de reglare a presiunii. Principalele moduri de reglare, adaptate la caracteristicile diferitelor tehnologii, sunt menÍionate mai jos:n Pornirea Ûi oprirea compresorului. Acest mod de funcÍionare intermitent este adaptat la dispozitivele de micŸ putere pentru care sunt acceptate pornirile frecvente, repetate. În timpul fazelor de funcÍionare, compresorul funcÍioneazŸ la randamentul sŸu optim;n Recircularea sau evacuarea debitului excedent. Acest mod de funcÍionare este

rezervat sistemelor de micŸ putere, din cauza eficienÍei energetice mediocre.n Delestarea parÍialŸ sau totalŸ a compresorului prin închiderea clapetei sau a supapei de aspiraÍie. Compresorul ce funcÍioneazŸ la sarcinŸ redusŸ sau nulŸ, va reduce puterea electricŸ absorbitŸ;n Utilizarea în paralel a mai multor unitŸÍi. NumŸrul de compresoare ce funcÍioneazŸ este adaptat la cerere;n VariaÍia vitezei compresorului. AceastŸ metodŸ este cea mai eficientŸ din punct de vedere energetic.

4.3 FuncÍionarea la vitezŸ variabilŸ VariaÍia vitezei compresorului este o metodŸ bine adaptatŸ la majoritatea tehnologiilor. PrezintŸ un numŸr de avantaje majore:n Pornirea progresivŸ: absenÍa vârfurilor de curent, reducerea tensiunii mecanice;n Reglajul precis al presiunii: viteza Ûi debitul compresorului sunt adaptate la cerere, reducându-se astfel amplitudinea fluctuaÍiilor presiunii Ûi dimensiunea necesarŸ pentru rezervoarele tampon;n Randamentul optim: funcÍionarea fŸrŸ pierderi de sarcinŸ în circuit permite reducerea pierderilor energetice.VariaÍia vitezei este bine adaptatŸ la funcÍionarea în paralel a compresoarelor. Un singur compresor este, în general, antrenat la vitezŸ variabilŸ iar celelalte funcÍioneazŸ pe principiul “totul sau nimic”.În figura 46 sunt prezentate curbele specifice variaÍiei de putere, pentru diferite metode de reglare a debitului.

5 Concluzii

Fig. 46: Compararea diferitelor metode de reglare a compresoarelor.


Utilizarea vitezei variabile în domeniul circulŸrii fluidelor este factorul principal de reducere a consumului de energie în numeroase instalaÍii industriale Ûi terÍiare.Economiile de energie sunt importante dacŸ debitele parÍiale sunt utilizate în mod frecvent. InvestiÍia într-un variator de vitezŸ este recuperatŸ foarte rapid Ûi genereazŸ apoi economii importante.

În plus faÍŸ de economia de energie, variatoarele de vitezŸ aduc în aceste aplicaÍii avantaje numeroase în termeni de eficacitate energeticŸ. Astfel tensiunile mecanice ca “lovitura de berbec”, cavitaÍia Ûi variaÍiile bruÛte ale cuplului

sunt reduse semnificativ de accelerarea sau încetinirea progresivŸ Ûi controlatŸ a motorului.Durata de viaÍŸ a echipamentelor va fi astfel prelungitŸ. Organizarea în cadrul procesului este îmbunŸtŸÍitŸ simÍitor Ûi simplu deoarece este posibilŸ reglarea precisŸ a debitului Ûi a presiunii fluidelor.

În cadrul acestui document nu poate fiaprofundatŸ funcÍionarea pompelor, ventilatoarelor Ûi compresoarelor. Cu toate acestea, principiile generale au fost enunÍate, împreunŸ cu exemple care sŸ ilustreze proporÍiile economiilor de energie ce pot fi atinse, graÍie utilizŸrii variatoarelor de vitezŸ.

5 Concluzii


n Caietele Tehnice ale Biroului InternaÍional al Apelor, Limoges, FranÍa.n Regimul de vitezŸ variabilŸ, Promethee, Schneider Electric.n “ÎmbunŸtŸÍirea performanÍelor sistemului de pompare”, US, Departamentul de Energie.n Ghidul tehnic “Sisteme de ventilaÍie”, HidroQuebec, Montreal, Canada.

n Ghidul tehnic “Sisteme de compresie Ûi rŸcire”, HidroQuebec, Montreal, Canada.n “Ghidul EficienÍei Energetice”, Biroul de EficienÍŸ EnergeticŸ, India.n “Economisirea de energie prin intermediul motoarelor Ûi regimurilor electrice”, AEA Group, UK.

6 Bibliografie Note

Programul de calcul Eco 8 poate fi descŸrcat de la adresa:http://schneider-electric.software.informer.com

http://schneider-electric.software.informer.com

CT21411.2008 11-2008

Bd. Ficusului nr.40, ClŸdirea “Apimondia”, Sector 1, BucureÛti Tel : (40) 21 203.06.60 Fax : (40) 21 232.15.98 www.schneider-electric.ro

Centrul Suport ClienÍiTel : (40) 21 [email protected]

În conformitate cu evoluÍia normelor Ûi a produselor, datele indicate în textul Ûi imaginile din acest material nu ne angajeazŸ decât dupŸ consultarea agenÍiilor Schneider Electric.

Schneider Electric RomÊnia S.R.L.

PreÍ: 30 RON

Caietul tehnic Nr. 214

Documents

Transcript of Caietul tehnic Nr. 214