فنهای صرفهجویی در انرژی VFD با کنترل دقیق سرعت موتور از طریق اینورتر، عملیات با بهترین بهرهوری را تحت شرایط مختلف عملکردی ممکن میسازد و میتواند مصرف انرژی را بهطور قابلتوجهی کاهش دهد. این مقاله اصل فنآوری، مکانیزمهای صرفهجویی در انرژی، روشهای محاسبه دوره بازگشت هزینه و کاربردهای نمونه را به تفصیل بررسی میکند تا به شما در ارزیابی ارزش سرمایهگذاری و تصمیمگیری انتخاب کمک کند.
۱.تعریف و زمینه
فنهای صرفهجویی در انرژی VFD (VFD Energy-Saving Fan) به فنهایی اطلاق میشود که مبدل فرکانس (VFD) بین موتور و برق قرار میدهد، سرعت موتور را بر اساس مقاومت سیستم و نیاز جریان هوا بهصورت لحظهای تنظیم میکند تا فن بهینه عمل کند و بهاینترتیب به اثر صرفهجویی در انرژی دست یابد. در سیستمهای تهویه با قدرت بالا در معادن، کارخانهها و تونلها، فنهای صرفهجویی در انرژی VFD بهعنوان تجهیزات کلیدی برای افزایش بهرهوری انرژی و کاهش هزینههای عملیاتی شناختهشدهاند.
۲. اصل فنآوری
رابطه سرعت—قدرت
قدرت فن P و سرعت n رابطه تقریبی دارند P∝n³، کاهش اندک سرعت میتواند بهطور چشمگیری مصرف انرژی را کاهش دهد؛
تنظیم سرعت اینورتر
اینورتر با تغییر فرکانس خروجی و ولتاژ، امکان تنظیم بیحد و مرز سرعت موتور در محدوده نامی را فراهم میکند؛
با استفاده از PID کنترل یا فشار از پیش تنظیمشده/حلقه جریان، کنترل بسته با دقت بالا و پاسخ سریع را ممکن میسازد؛
تطبیق سیستم
فشار جریان یا میزان جریان شبکه لولهگذاری بهطور آنلاین بررسی میشود و بر اساس بازخورد سیگنالها، سرعت بهصورت خودکار تنظیم میشود؛
میتواند به انواع سنسورهای دما و رطوبت، غلظت گاز و غیره متصل شده و کنترل هماهنگ چند پارامتر را برای بهبود بهرهوری انرژی پیادهسازی کند.
۳. تحلیل مکانیسم صرفهجویی در انرژی
پیک بار کاهشیافته: در زمانهای اوج شبکه برق فعال نشود تا جریان شوک و هزینه اوج بار را کاهش دهد؛
تنظیم بیحد و مرز: در تغییر شرایط کاری نیازی به عبور از بایپس یا تنظیم شیر نیست، و انرژی اضافی و فرسایش تجهیزات کاهش مییابد؛
بهینهسازی شروع و توقف: شروع نرم و توقف نرم، ضربه مکانیکی و هزینههای نگهداری را کاهش میدهد؛
بهبود ضریب توان: برخی از اینورترهای پیشرفته دارای عملکرد جبران توان غیر فعلی هستند که اتلاف توان غیر فعلی شبکه برق را کاهش میدهند.
۴. محاسبه دوره بازگشت هزینه
سرمایهگذاری اولیه
هزینه تجهیزات اینورتر: تقریباً ۱۵%-۲۵% هزینه کل سیستم فن؛
هزینه نصب و تنظیم و سنسورها: بر اساس پیچیدگی سیستم برآورد میشود؛
صرفهجویی سالانه در انرژی
به عنوان مثال، یک فن 500 kW در حالت بار کامل سالانه مصرف برق≈500 kW×8,000 h=4,000 MWhدارد؛
نرخ میانگین صرفهجویی در مصرف انرژی با تنظیم فرکانس تقریباً ۲۰%-۳۰% است و صرفهجویی سالانه در مصرف انرژی≈800–1,200 MWh میباشد؛
بر اساس قیمت برق 0.6 یوان/kWh محاسبه میشود که صرفهجویی سالانه در هزینههای برق≈48–72 هزار یوان است؛
مدت بازگشت سرمایه
دوره بازگشت سرمایه=سرمایهگذاری اولیه/صرفهجویی سالانه
اگر سرمایهگذاری اولیه 80 هزار یوان و صرفهجویی سالانه در هزینه برق 60 هزار یوان باشد، دوره بازگشت سرمایه تقریباً≈1.3 سال خواهد بود.
۵. موارد استفاده نمونه
اصلاح تهویه اصلی معدن و فن های محلی: کاهش مصرف انرژی برای شرایط با حجم هوای بالا و فشار پایین در تونلها و شرایط با فشار بالای محلی؛
تهویه چرخشی در کارگاههای صنعتی: تنظیم دینامیک جریان هوا بر اساس ریتم تولید، بهمنظور بهبود راحتی کارگاه و صرفهجویی در هزینههای عملیاتی؛
تهویه تونل و مترو: امکان افزایش سریع فشار در حالت تخلیه دود اضطراری و تغییر به حالت کمسرعت برای صرفهجویی در انرژی در طول عملیات عادی؛
سیستمهای حذف گرد و غبار شیمیایی: تنظیم سرعت فن بر اساس تغییر مقاومت فیلتر کیسهای بهطور همزمان اتصال به پشت فیلتر و حفظ کارایی پردازش و کاهش مصرف انرژی.
۶. نکات انتخابی
کیفیت اینورتر: مارکهایی را انتخاب کنید که دارای کنترل بردار دقیق، نسبت گسترده تنظیم سرعت و عملکرد جبران توان غیر فعلی هستند؛
طراحی مدار کنترل: برنامه کنترل اتصال فشار، جریان یا پارامترهای چندگانه را بر اساس نیازهای فرآیندی تعیین کنید؛
خنکسازی و حفاظت: اینورترهای با درجه حفاظتی IP54 یا بالاتر برای شرایط محیطی با دما یا گرد و غبار بالا انتخاب کرده و سیستم خنکسازی خارجی را فراهم کنید؛
نگهداری و نظارت: پیشنهاد شده است که وضعیت عملکرد موتور، شبکه برق و فن را بهصورت آنلاین نظارت کرده و از سیستمهای تشخیص و هشدار از راه دور استفاده کنید.
۷. نتیجهگیری
فنهای صرفهجویی در انرژی VFD با تنظیم سرعت، شروع نرم برای حفاظت و تطبیق سیستم، میتوانند در 1–2 سال هزینههای خود را بازگردانند. انتخاب صحیح و طراحی دقیق مدار کنترل میتواند پتانسیل صرفهجویی در انرژی را به حداکثر برساند و به تهویه معدن و صنعتی کمک کند تا به کارآمدی، هوشمندی و توسعه پایدار دست یابد.
