Ébloui

Ce qui suit est un extrait de mon récent article Blown Away for Water &Wastes Digest. La version complète peut être lue en ligne ou dans le numéro d'octobre du magazine.

Les entraînements à vitesse variable (VSD) modernes sont utilisés avec des équipements à déplacement positif depuis plus de 20 ans. La technologie VSD est née dans les années 1960 pour les petits moteurs à courant continu et a évolué pour être utilisée sur les gros moteurs à induction. La technologie de modulation de largeur d'impulsion (PWM) utilisant des transistors bipolaires à grille isolée a conduit à des options plus petites et plus économiques et à une utilisation plus large. Les conceptions de moteurs à service inverseur (service VSD) ont rapidement suivi, ainsi que l'utilisation généralisée de la technologie VSD pour les applications à charge variable. Les soufflantes à déplacement positif (PD) sont souvent utilisées dans ces applications à charge variable, et la technologie VSD peut fournir des économies d'énergie supplémentaires.

Les soufflantes à lobes PD sont utilisées depuis leur invention en 1856 par les frères Roots. Comme toute machine PD, le débit volumétrique délivré est à peu près proportionnel à la vitesse de fonctionnement de la soufflante. La majorité des soufflantes à lobes rotatifs sont entraînées par courroie et la vitesse de fonctionnement de la soufflante est définie par le rapport de taille entre la poulie du moteur et la poulie de l'élément soufflant. En conséquence, les soufflantes ont été dimensionnées en fonction des besoins de l'application, avec les bons rapports de poulie dans les unités entraînées par courroie, pendant de nombreuses décennies.

La seule façon d'ajuster le débit de sortie d'une machine en fonctionnement consistait à utiliser une soupape de décharge pour purger une partie du débit d'air de refoulement ou démarrer / arrêter les machines sur le même tuyau collecteur. Ces méthodes fournissent un débit variable pour les applications qui en ont besoin, notamment l'aération du traitement des eaux usées, la fermentation aérobie et l'air de refroidissement et de combustion. Cependant, cela a permis des économies limitées en termes d'efficacité énergétique.

Efficacité VSD

Dans les années 1990, la nouvelle technologie VSD et les conceptions de service d'onduleur pour les moteurs à induction triphasés ont rendu économique la fourniture d'ensembles à vitesse variable. Au lieu d'utiliser une vanne de purge ou de démarrage/arrêt, le VSD a fait varier directement la fréquence de sortie du ventilateur. La variation de la vitesse de fonctionnement ajuste la courbe de pression par rapport au débit, les vitesses de fonctionnement inférieures déplaçant moins de débit volumique.

Ceci est important dans la mesure où ralentir le ventilateur peut être plus efficace que de souffler de l'air. Un ventilateur fonctionnant à vitesse nominale sur un VSD par rapport à une vitesse fixe aura le même débit et nécessitera une puissance d'entrée plus élevée en raison des pertes électriques. Avec les équipements VSD modernes, cette perte est généralement inférieure à 3 %. Cependant, avec plus de réduction de débit, plus d'énergie peut être économisée. Un surpresseur à lobes fonctionnant avec VSD a une rangeabilité de 60 à 70 %, ce qui signifie que le débit minimum est inférieur de 60 à 70 % au débit maximum.

Pour un surpresseur fonctionnant avec une vanne de purge, il produit toujours le même débit dans le surpresseur, et une légère diminution potentielle de la pression du système est le seul avantage énergétique. Par conséquent, un VSD peut offrir près de 60 à 70 % d'économies d'énergie dans un processus nécessitant 60 à 70 % de débit en moins que la puissance nominale de la soufflante. Pour toute application avec une demande de débit importante et variable, ces économies peuvent facilement couvrir le coût d'investissement du VSD.

La possibilité d'augmenter la vitesse de fonctionnement au-delà de la fréquence de base - 60 Hz aux États-Unis - est un avantage supplémentaire du VSD. Les équipements plus anciens peuvent être équipés ultérieurement d'un VSD et d'un moteur plus gros pour augmenter les performances. Les coûts d'investissement pour cette mise à niveau sont considérablement inférieurs à l'achat de nouveaux équipements pour obtenir un débit légèrement supérieur.

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