14- مثال از محاسبات صرفه جوئي انرژي در فن

براي روشن شدن تاثير استفاده از درايو در كاربرد فن به مثال زير توجه ميكنيم. نخست اشاره ميكنيم به قوانين حاكم بر فن كه موسوم به قوانين افينيتي (Affinity Laws ) ميباشد:
Eq. 1: (N1 / N2) = Q1 / Q2
Eq. 2: (N1 / N2)2 = P1 / P2
Eq. 3: (N1 / N2)2 = T1 / T2
Eq. 4: (N1 / N2)3 = HP1 / HP2
در معادلات فوق N معرف سرعت، Q معرف ميزان جريان سيال، T معرف گشتاور، HP معرف توان مصرفي و P معرف فشار است.
حال فرض ميكنيم يك فن با موتور 250hp با راندمان 95% موجود است. و سيكل كار آن را در هر هفته بصورت زير در نظر ميگيريم:

سرعت	بار	ساعات کار
100%	100%	40
75%	42%	80
50%	13%	40

بدون استفاده از درايوميزان انرژي مصرفي در هر هفته برابر است با:

با استفاده از درايوميزان انرژي مصرفي در هر هفته برابر است با:

ميزان صرفه جوئي انرژي در سال برابر است با:

و اگر ارزش هر كيلووات ساعت انرژي را 4 سنت در نظر بگيريم ارزش انرژي صرفه جوئي شده برابر خواهد بود با:

15- يک مطالعه موردي در ايران:

گزارشي از وضعيت فعلي فنهاي پيش گرمکن خط 2 سيمان آبيک و بررسي امکان صرفه جوئي انرژي در آنها
گزارش زير توسط مرکز تحقيقات سيمان آبيک آماده شده است:
فنها در صنعت سيمان کاربرد گسترده اي دارند. و براي انتقال گازهاي ناشي از فرايند توليد سيمان و يا انتقال مواد از آنها استفاده ميشود. از آنجائي که شرائط فرايندي با توجه به تغييرات پارامترهاي آن ثابت نمي باشد. در نتيجه ميزان توليد گازهاي فرايندي با توجه به تغييرات پارامترهاي آن ثابت نمي باشد. در نتيجه ميزان توليد گازهاي فرايندي نيز متغير بوده و لازم ست اين امر با تغيير هوادهي فنها تحت کنترل باشد. از متداول ترين روشهاي کنترلي که براي فلوي گاز در فن ها تا بحال مورد استفاده قرار گرفته است، کنترل فلو توسط دريچه در ورودي فن ميباشد. اگر چه اين روش، طريقه اي موثر در کنترل فلو بوده اما در مصرف انرژي تاثير قابل ملاحظه اي نداشته است. در صورتي که کنترل فلوي گاز با استفاده از کنترل دور فن، علاوه بر کارائي بهتر بميزان زيادي در مصرف انرژي الکتريکي فن صرفه جوئي انرژي ايجاد خواهد کرد.
بعنوان مطالعه موردي فن هاي پيش گرمکن واحد 2 سيمان آبيک مورد بررسي قرار ميگيرد. بمنظور آنکه بتوان ميزان بالقوه انرژي قابل صرفه جوئي در اين فن ها بدست ايد از دو روش:
1- محاسبه توان با استفاده از پارامترهاي بدست آمده از فرايند
2- اندازه گيري توان موتور درايو
استفاده کرده و يک بررسي مقايسه اي بين ايندو بعمل مي آ وريم. براي محاسبه توان از رابطه معمول آن:

استفاده کرده ايم. پارامترهاي مورد نياز براي محاسبه نيز در فرايند و در شرائط نرمال بهره وري اندازه گيري شد.
Q = 327,000 m3/h فلوي گاز
P1= -560 mm WG فشار هوا قبل از دريچه(شرائط فرايند)
Pl1= -1100 mm WG فشار هوا بعد از دريچه و قبل از فن
P2 = - 10 mm WG فشار هوا بعد از دريچه(شرائط فرايند)
وضعيت دريچه 22% و دور موتور برابر با دور نامي 990RPM ، و توان نامي موتور فن 1300KW با راندمان 0.8 بود. در اين شرائط ميزان توان مصرفي فن با استفاده از P فرايند :?پارامترهاي بهره برداري و با توجه به

P فن، يعني تفاوت فشار ورودي و?و با استفاده از خروجي فن، توان مصرفي عبارت است از :

و مقدار خوانده شده توسط دستگاه واتمتر براي هر دو فن شماره 35 و 36 (فن هاي پيش گرمکن ) بصورت زير بود:
P35 = 1260 KW
P36 = 1210 KW
مقايسه دو مقدار توان فن( محاسبه شده و اندازه گيري شده) حداقل دو مسئله را روشن ميکند:
1- صحت محاسبات انجام شده( عدد 1213 در مقابل 1260 و يا 1210 )
P فن شده و اين امر باعث افزايش توان مصرفي?2- استفاده از دريچه باعث افزايش فن شده است.
مورد فوق بخوبي نشان ميدهد که حذف دريچه ورودي و استفاده از کنترل دور ميتواند شرائط کار فن را به شرائط فرايند نزديکتر کرده و در آنصورت در مصرف انرژي فن کاهش قابل ملاحظه اي مشاهده خواهد شد. نهايتا بر روي فن شماره 36 کنترل دور نصب شد و در حاليکه دور فن روي 680RPM تنظيم شده بود شرائط فرايندي مشابه با حالت بدون کنترل دور فراهم شده و توليد نيز به حالت نرمال رسيد.
در اين حالت شرائط دريچه 100% باز و مقدار توان مصرفي موتور 560KW قرائت گرديد. همانگونه که انتظار داشتيم با استفاده از کنترل دور توانستيم توان فن را به شرائط بهره برداري قبل رسانده و توان مصرفي را بميزان زياد کاهش دهيم. انتظار ميرود با توجه به ميزان سرمايه گذاري انجام شده جهت تهيه کنترل دور مورد نياز، زمان بازگشت سرمايه 3 سال باشد.

16- سيستم هاي تهويه مطبوع

موضوع صرفه جوئي انرژي در دنياي رقابتي امروز حتي آثار خود را در سيستمهاي تهويه مطبوع هتلها نيز خود را مطرح كرده است. در اين مكانها امكان صرفه جوئي انرژي تا مرز 50 درصد روي سيستمهاي HVAC يا سيستمهاي حرارتي و هواسازي و تهويه مطبوع ، وجود دارد. و سرمايه گذاري اوليه در مدت دو سال از محل صرفه جوئي انرژي قابل بازيابي ميباشد.

17- ماشين تزريق پلاستيك

در يك ماشين تزريق پلاستيك استفاده از كنترل كننده دور موتور ميتواند تا 50 در صد صرفه جوئي در مصرف انرژي بدنبال داشته باشد[2]. براي روشن شدن اين مطلب به دياگرام زير توجه ميكنيم:

شكل (16) مصرف انرژي در يك سيكل كاري ماشين تزريق پلاستيك- بدون استفاده از درايو
در دياگرام فوق مصرف انرژي در يك سيكل كاري نشان داده شده است. اين حالت نرمال كار ماشين بوده و در اين وضعيت از درايو استفاده نشده است. با استفاده از كنترل كننده دور موتور ميتوان توان تلفاتي ماشين را بميزان قابل توجهي كاهش داد. مضافا اينكه در اين صورت ماشين خيلي نرمتر كار كرده و از شوكهاي مكانيكي اجتناب خواهد شد. خود اين امر منجر به كاهش هزينه هاي تعمير و نگهداشت ماشين ميشود . در دياگرام زير توان مصرفي ماشين در حالت كار با كنترل كننده دور موتور نمايش داده شده است:

شكل (17) مصرف انرژي در يك سيكل كاري ماشين تزريق پلاستيك- با استفاده از درايو
با مقايسه دو دياگرام مشاهده ميشود كه مصرف انرژي از 42 كيلوات ساعت به 27 كيلووات ساعت تقليل پيدا كرده است.

18-صرفه جوئي انرژي در تاسيسات آب و فاضلاب

شرکت Vacon سازنده درايوهاي AC گزارش کرده است [12] که درسيستم تصفيه فاضلاب شهر گرومز سوئد با استفاده از درايو 40.5% صرفه جوئي انرژي بدست آوده است. اين درحالي است که در سيستم فوق و با استفاده از درايو مصرف مواد شيميائي نيز 53% کاهش پيدا کرده است. اينک شرکت Vacon را ه حلهاي جامعي در تاسيسات آب و فاضلاب ارائه ميدهد. اين راه حلها شامل طراحي اين تاسيسات، انتخاب درايو، و محاسبات صرفه جوئي انرژي ميشود [13]. براي اطلاعات بيشتر در اين زمينه با شرکت پرتوصنعت تماس بگيريد.

19-کمپرسورها

شرکت اطلس کوپکو موفق شده است با استفاده از درايو مصرف انرژي کمپروسورهاي توليدي خود را بميزان 35% کاهش دهد. در کنار اين دستاورد مهم اطلس کوپکو توانسته است با استفاده از درايو فشار کمپروسور را با دقت و پايداري بيشتري کنترل کند، جريان راه اندازي را محدود نمايد و ضريب قدرت را به بيش از 95% برساند. و بدين ترتيب اين کمپروسورها نيازي با خازنهاي اصلاح ضريب قدرت ندارند. از سال 1994 ببعد که اطلس کوپکو اين کمپروسورها را معرفي کرده است توانسته است بازار کمپروسورهاي دنيا را تسخير کند. اين رويکرد سيستمي در طراحي و ارائه محصول با کيفيت، نمونه خوبي از افزايش مزيت رقابتي يک بنگاه اقتصادي ميباشد.

20-نيروگاهها

در نيروگاهها پتانسيل قابل توجهي براي صرفه جوئي انرژي وجود دارد. مصرف داخلي نيروگاههاي بخاري ميتواند بين 5 تا 14 درصد انرژي توليد شده توسط نيروگاه باشد. اين ميزان انرژي عمدتا در ID فن، FD فن، فيد پمپ، فنهاي کولينگ تاورف پمپهاي سيرکولاسيون و خنک کن مصرف ميشود. يک مطالعه موردي از نيروگاههاي هند نشان ميدهد[14] که از مجموع 22 واحد نيروگاهي 210 مگاواتي، با بکارگيري درايو در فنهاي ID و يا پمپهاي BFP ، سالانه بالغ بر 158 ميليون کيلووات ساعت انرژي، به ارزش 11.3 ميليون دلار صرفه جوئي انرژي حاصل ميگردد. اين در حالي است که ارزش سرمايه گذاري وليه 7/25 ميليون دلار بوده است. و بدين ترتيب ميتوان انتضار داشت که در کمتر از 3/2 سال سرمايه گذاري اوليه مستهلک شده و عوايد سرشاري نصيب نيروگاهها گردد. در جدول(4) خلاصه اي از اين بررسي را مشاهده ميکنيد.

جدول(4): بررسي نتايج استفاده از درايو در برخي از کاربردهاي با مصرف انرژي بالا بمنظور کاهش مصرف داخلي نيروگاهها در کشور هند

21-سيمان

در ايران حدود 9% انرژي الکتريکي صنعتي در صنايع سيمان مصرف ميشود. مطالعاتي که در سال 2002 توسط آقاي عليرضا شيرازي در صنايع سيمان انجام گرفت نشان داد[12] که ميزان مصرف انرژي در اين صنايع نسبت به استانداردهاي جهاني آن خيلي بالا است. در شکل(18) شدت انرژي الکتريکي مورد نياز در صنايع سيمان ايران براي توليد هر تن سيمان با بهترين حالت جهاني آن نشان داده شده است. و در جدول ( 5) خلاصه اي از اين مطالعه نشان داده شده است.

شکل(18): پتانسيل صرفه جوئي در مصرف انرژي الكتريكي در صنايع سيمان ايران در مقايسه با بهترين حالت جهاني آن (Kwh/Ton)

جدول (5ب) پتانسيل صرفه جوئي سالانه انرژي الكتريكي در صنايع منتخب سيمان ايران در مقايسه با استاندارد جهاني
اطلاعات فوق نشان مي‌دهد كه در هر كارخانه سيمان مي توان حدود 1.5 ميليون دلار در هر سال در مصرف انرژي الكتريكي صرفه‌جوئي نمود و اگر تعداد خطوط توليد سيمان را در حال حاضر 60 خط توليد در نظر بگيريم ميزان مصرف انرژي الكتريكي در صنايع سيمان سالانه بالغ بر 90 ميليون دلار خواهد بود . براي بدست آوردن اين نتايج ارزش هر كيلووات ساعت انرژي الكتريكي 6 سنت در نظر گرفته شده است. هر جند که اين مقدار صرفه جوئي انرژي تنها با استفاده از درايو بدست نمي آيد ولي استفاده از درايو سهم عمده اي در اين صرفه جوئي خواهد داشت.

22- قابليتهاي كنترل كننده هاي دور موتور مدرن

درايوهاي مدرن امروزي بر اساس تكنولوژي مدولار ساخته ميشوند. اين امر هم در قسمتهاي سخت افزاري و هم در قسمتهاي نرم افزاري درايو رعايت ميشود. ساختار مدولار قابليت بر آورده سازي بسياري از نيازهاي مشتري را دارد. اغلب اين درايوها از تكنولوژي كنترل برداري بهره ميگيرند. اين روش كنترل امكان كنترل موتور را با دقت و ديناميك زياد فراهم مياورد. بطوريكه اين درايوها اينك قادرند درست نظير درايوهاي DC رفتار نمايند. آنها را ميتوان در كاربردهاي كنترل سرعت و يا كنترل گشتاور بسهولت مورد استفاده قرارداد. بطوريكه سادگي و استحكام موتورهاي القائي دركنار اين درايوها مجموعه اي مطمئن و كارا از آنها ميسازد . هر چند كه اين درايوها از تكنولوژي الكترونيك قدرت پيچيده استفاده ميكنند اما بدليل استاتيك بودنشان هزينه هاي نگهداشت زيادي به صنعت تحميل نمي كنند.
درايوهاي مدرن قادرند بطور اتوماتيک فلو ي مغناطيسي در موتور را در سطح بهينه ان نگهدارند. اين ويژگي در جاهائي که بار موتور کم است منجر به صرفه جوئي انرژي خواهد شد.
درايوهاي مدرن امروزه در كاربردهاي فيدبك و سرو نيز بسهولت بكار گرفته ميشوند. ساختار مدولار آنها بگونه اي است كه ميتوان متناسب با كاربرد از كارتهاي اختياري استفاده نمود. اين كارتها امكان تطبيق درايو با كاربرد مشتري را فراهم مي آورند. در كنار اين مقدورات سخت افزاري بايد به برنامه هاي نرم افزاري متعددي نيز اشاره نمود، كه معمولات توسط سازندگان درايو براي نيازهاي مختلف صنعتي ارائه ميشود. استفاده از اين برنامه هاي كاربردي بسيار ساده بوده و كاربر ميتواند برنامه دلخواه خود را انتخاب و در داخل درايو قراردهد. درايوهاي امروزي ميتوانند بسياري از فيلد باسهاي موجود را پشتيباني كنند. امروزه پروفي باس به عنوان يك فيلدباس باز( Open ) ، در بسياري از كاربردهاي صنعتي متداول شده است. سازندگان درايو با استفاده از پروفايل Profi Drive بسهولت سازگاري خود را با پروفي باس برقرار مي سازند.
درايوها علاوه بر ماموريتهاي اصلي خود قابليتهاي بيشمار ديگري نيز دارند که از جمله ميتوان به موارد زير اشاره نمود:
- حفاظت کامل الکتروموتور در مقابل اضافه جريان و نوسانات ولتاژ
- انعطاف پذيري در کنترل پروسه
- سازگاري با نيازهاي کاربردي موتور
سيستم نرم افزاري درايوهاي ساخت شرکت Vacon از دو لايه تشکيل شده است. لايه اول نرم افزار سيستم و لايه دوم جهت توسعه نرم افزارهاي کاربردي کاربر اختصاص يافته است. با کمک اين لايه کاربر ميتواند با کمک ابزار گرافيکي و با استفاده از زبانهاي رايج برنامه نويسي برنامه هاي کاربردي خود را توسعه دهد. وکن تنها به همين اکتفا نکرده و با آماده نمودن صدها برنامه کاربردي به کاربر کمک ميکند بسهولت برنامه کاربردي مورد نظر را در درايو نصب نموده و از آنها استفاده نمايد. بعنوان نمونه ميتوان به نرم افزارهاي کاربردي زير اشاره نمود:

1-22نرم افزار کاربردي کنترل پمپ و فن

همانطور که از نام آن پيداست، اين برنامه کاربردي جهت کنترل يک يا چند فن يا پمپ بکار ميرود. اين نرم افزار بطور اتوماتيک متناسب با فلوي مورد نظر يک يا چند پمپ را روشن کرده و فلو را کنترل ميکند. برنامه بطور اتوماتيک تمام پمپ ها را در پريود زماني مشخص بکار ميگيرد.

2-22نرم افزار کاربردي کنترل سطح پيشرفته

اين نرم افزار کاربردي جهت کنترل دقيق سطح سيال در مخازن بکار ميرود. اين نرم افزار نيز بطور اتوماتيک تعدادي پمپ را مديريت ميکند.

3-22نرم افزار کنترلي Master Follower

اين برنامه قادر است تورک مورد نياز بار را در تعدادي موتور تسهيم نمايد. اين موتورها متفقا يک بار را درايو ميکنند. و اين برنامه ناظر به هماهنگي دقيق آنها در تامين گشتاور مورد نياز بار است

23-درايوهاي دور متغير VACON مصداقي از درايوهاي مدرن

كنترل كننده هاي دور موتور ساخت شركت وكن نمونه كاملي از درايوهاي مدرن امروزي است[3]. درايوهاي وكن داراي ساختاري كاملا مدولار بوده و به كاربر اجازه ميدهد با استفاده از نرم افزار قدرتمند داخلي، که بر اساس استاندارد IEC 611131-3کار ميکند، برنامه هاي خود را توسعه دهد. بدين ترتيب اين درايو قادر است در كاربردهاي زيادي نقش يك PLC را نيز بازي كرده و به كاربر اجازه ميدهد بسهولت براي كاربردهاي خود راه حل ارائه دهد. علاوه بر اين قابليت، شركت وكن در اقدامي بي سابقه با طراحي و توسعه صدها برنامه كاربردي مختلف براي كاربردهاي صنعتي، بهره برداري ار درايوهاي خود را کاملا منعطف نموده است. اينها بخشي از ويژگيهاي منحصر بفردي است كه درايوهاي وكن را تبديل به نمادي از درايو حرفه اي براي هزاره جديد نموده است. توصيه ميكنيم براي آشنائي بيشتر با اين درايوهاي قدرتمند با شركت پرتو صنعت تماس بگيريد.

24- مسائلي كه درايوهاي دور متغير بوجود مياورند.

هر چند كه درايوها مزاياي زيادي دراند ولي در انتخاب و بكارگيري آنها بايد دقت كافي به عمل آيد. خصوصا اگر درايوهاي مورد بحث توانهاي بالائي داشته و توليد كارخانه به عملكرد آنها كاملا مرتبط باشد. در واقع تحقيقات نشان داده است كه نگراني از ضريب اطمينان درايو بعنوان يكي از موانع اصلي در عدم رغبت صنايع به استفاده از آنها در صرفه جوئي انرژي ميباشد[10[ .
درايوهاي ولتاژ متوسط (Medium Voltage Drives) از تكنولوژي ساخت پيچيده اي برخوردارند. اينها معمولا تركيبي از الكترونيك قدرت، كنترل، ميكروكامپيوترها، ترانسفورماتورها و فيلترها ميباشند. پر واضح است كه ارزيابي اين اجزا و انتخاب درايو نهائي امري دشوار و نيازمند زمان و بسيج كارشناسان متخصص خواهد بود. با اين حال چهارچوب ساده زير ميتواند خريداران درايو را در ارزيابي و انتخاب درايو مورد نظرشان ياري دهد. در اين چهارچوب پيچيدگيهاي داخلي درايو مورد توجه قرار نميگيرد. بلكه سعي ميشود از آثار جانبي درايو عملكرد آن مورد ارزيابي قرارگيرد. بر اين اساس مطابق شکل(19) مسائل جانبي درايو را طبقه بندي نموده و ملاکهائي براي ارزيابي آنها تعيين ميکنيم.

شکل(19): چهارچوب پيشنهادي براي ارزيابي درايوهاي ولتاژ متوسط با توجه به آثار جانبي آنها
ملاك اول تضمين ميكند كه شبكه برق كارخانه تحت تاثير عملكرد درايو قرار نگيرد. اين موضوع وقتي اهميت بيشتر پيدا ميكند كه توان درايوهاي مورد بحث زياد بالا باشد. اعوجاجهاي ناشي از عملكرد درايو روي شبكه ميتواند عملكرد ساير دستگاههاي حساس كنترلي را مختل سازد، تداخل در خطوط مخابراتي كارخانه ايجاد نمايد، و يا توان راكتيو از شبكه كشيده شود. و واكنش سازمانهاي برق منطقه اي را بدنبال داشته باشد. خلاصه اي از روشهاي مختلف جهت كاهش هارمونيكهاي ناشي از عملكرد بارهاي غير خطي و از جمله درايو در جدول 6آمده است.

ميزان تاثير روي THID	تاثير روي هارمونيکها	ملاحظات	سازگاري با IEEE519
راکتور ACيا DC	29%-45%	مرتبه پائين - کمترين قيمت - راکتورهاي ACحالات گذراي ورودي را محدود مي کنند - مسئله افت ولتاژ روي چک	خير
ترانسفورماتورايزوله	45%	- کم قيمت	خير
فيلترهاي غير فعال Trap Tuned	20%	- قيمت متوسط - کاستن از آستانه تحريک سيستم
ديوايس اکتيو VFD با ورودي اکتيو	مرتبه پائين	- گران - ضرب قدرت را بهبود ميدهد - از IGBTاستاندارد استفاده مي کند	بله
فيلتر اکتيو	مرتبه پائين	- گران - MTBFکم - افزايش هارمونيکهاي مرتبه بالا - ضرب قدرت را بهبود ميدهد	بله
سيستمهاي چند پالسه: 12,18,24 12 پالسه	24%	قيمت متوسط - حساس به عدم تقارن جريان	خير
18پالسه	5%>	- بالاترين MTBF - مقاوم در برابر شرائطگذرا - حساس به عدم تقارن جريان	بله

جدول(6): روشهاي کاهش هارمونيکهاي ناشي از عملکرد کنترل کننده هاي دور موتور
توصيه مي شود استانداردهاي IEEE519 در درايوهاي ولتاژ متوسط يا Medium Voltage Drives رعايت شود. بطور خلاصه اين استاندارد ملزم ميكند كه توتال هارمونيك ولتاژ در شبكه كمتر از 5% و توتال هارمونيك جريان كمتر از 3% باشد. همچنين لازم است ضريب قدرت درايو در تمام رنج تغييرات دور بالاي 95% باشد.
ملاك دوم تضمين ميكند كه برق خروجي از درايو تنشهاي ولتاژ و جريان اضافي به موتور تحميل نخواهد كرد. تنشهاي ولتاژ ميتواند عايق موتور را تحت فشار قراردهد. از سوي ديگر جريانهاي هارمونيكي ميتوانند باعث نوسانات گشتاور در موتور و بار بشوند. اعوجاج در ولتاژ و جريان موتور ميتواند باعث القاي جريانهاي مخرب در بيرينگهاي موتور شده و فرسايش سريع آن را بدنبال داشته باشد. مضافا اينكه جريانهاي هارمونيكي در موتور منجر به ايجاد حرارت اضافي در موتور خواهد شد. در شكل(20) شکل موجهاي ولتاژ خروجي يك درايو نمونه را ميتوانيد مشاهده كنيد. در شکل موج بالا ولتاژ خروجي در ترمينالهاي درايو، و شکل موج پائين ولتاژ ورودي در ترمينالهاي موتور را مشاهده ميکنيد. دامنه اسپايكهاي ولتاژ حدود 1500 ولت است. اين اسپايكها ميتوانند عايق موتور را تحت فشار قرار دهند.

شکل(20): شکل موج خروجي از يک درايو و اسپايکهاي ناشي از عملکرد سوئيچهاي قدرت و خازنهاي پراکندگي سيستم:
شکل موج بالا شکل موج خروجي درايو. شکل موج پائين شکل موج ورودي موتور
يك معيار خوب براي كيفيت توان خروجي درايو را ميتوان محدوديت طول كابل موتور به درايو قرار داد. اغلب سازندگان درايو محدوديت هاي زيادي در طول كابل درايو به موتور اعمال ميكنند. آنها ميگويند اگر طول كابل مثلا از 100 متر بيشتر باشد لازم است از فيلتر براي سازگاري درايو به موتور استفاده گردد. از اين رو براي حصول اطمينان از كيفيت توان خروجي درايو به سه معيار زير توجه ميكنيم:
- طول كابل خروجي از درايو به موتور نبايد از سوي سازنده درايو محدود گردد.
- حتي الامكان در خروجي درايو ضرورتي براي استفاده از فيلتر نباشد.
- درايو بايد سازگار با هر نوع موتور استاندارد موجود بوده و نيازي به كار مهندسي جهت تطبيق درايو به موتور نباشد.
ملاك سوم تضمين ميكند كه درايو حداقل تاثير را روي بار و كوپلينگها داشته باشد. نوسانات گشتاور باعث استهلاك سريعتر بار و كوپلينگها ميشود. اينها آستانه تحريك سيستم را نيز پائين مياورند. ضمنا درايو بايد بتواند گشتاور مورد نياز بار را در تمام سرعتها تامين نمايد. توصيه ميشود ميزان نوسانات گشتاور يا Torque Pulsation در خروجي درايو كمتر از 0.5% در رنج تغييرات دور باشد.
ملاك چهارم تضمين ميكند كه درايو با هزينه كمتر كار خود را انجام بدهد و خود عاملي براي وقفه در توليد نگردد. همچنين درايو فانكشنهاي ساده اي داشته و بسهولت قابل سرويس باشد. و از پشتيباني فني مطمئن و سريع برخوردار باشد.
ملاك پنجم ميتواند از اين لحاظ مورد توجه قرار گيرد كه احتمال آن را بدهيم كه مشتريان ديگري كه از درايو مشابه استفاده ميكنند، در انتخاب و بكار گيري درايوهايشان بررسي هاي كافي كرده اند.

25- درايوهاي ولتاژ متوسط Perfect Harmony

در سال 1994 شرکت ASIRobicon با معرفي درايوهاي ولتاژ متوسط Perfect Harmony مشکلات بر شمرده در بالا را حل نمود. با معرفي درايوهاي Perfect Harmony نگرانيهاي صنايع از مسائل اين نوع درايوها، نظير هارمونيکها، ضريب اطمينان و کيفيت توان بتدريج بر طرف شد. بطوريکه اينک بيش از 3000 دستگاه از اين نوع درايوها در صنايع و کاربردهاي کليدي بکار گرفته شده است. در جدول (7) خلاصه اي از ويژگيهاي منحصر بفرد اين درايوها آمده است.

جدول(7): برخي از مشخصات پيشرفته درايوهاي Perfect Harmony

توصيه ها

1-در بهينه سازي مصرف انرژي بجاي يک يا چند موتور کل سيستم را در نظر بگيريد. در اين نوع بررسي ها لازم است تاثير اقدامات مورد نظر روي ساير سيستمها از جمله بهره برداري و تعمير ونگهداشت بدقت مورد توجه قرار گيرد.
2-در هنگام تصميم گيري در خريد موتور کل هزينه هاي چرخه عمر سيستم مورد نظر را مورد توجه قرار دهيد. بياد داشته باشيد که معمولا هزينه اوليه خريد يک موتور، نسبت به هزينه هاي انرژي و تعمير و نگهداشت آن در طول عمر مفيد سيستم ناچيز است.
3-موتور را متناسب با بار انتخاب کنيد. بعبارت ديگر از انتخاب موتور بزرگتر از نياز بار اجتناب کنيد.
4-هنگام خريد موتور، موتورهاي با راندمان بالا(Energy Efficient Motors) را انتخاب کنيد. و اگر سفارش ساخت ماشيني را به ماشين ساز ميدهيد از او بخواهيد از موتورهاي با راندمان بالا استفاده کند.
5-در جاهائي که نياز به تغيير دور است از کنترل کننده دور موتور(Frequency Converter) استفاده کنيد.
6-در کنترل فلو/حجم در پمپ/فن از کنترل کننده دور موتور استفاده کنيد.
7-معمولا جايگزيني يک موتور با راندمان بالا بجاي يک موتور سوخته با توجه به هزينه هاي چرخه عمر آن اقتصادي است. بنابراين توصيه ميشود با بررسيهاي سيستماتيک حتي المقدور بجاي سيم پيچي مجدد موتور سوخته آنرا با موتور با راندمان بالا جايگزين کنيد.
8-شبکه توزيع برق کارخانه را همواره چک کنيد.
9-ولتاژ اعمالي به موتور بايد ثابت و برابر با ولتاژ نامي موتور باشد.
10-موتورها را بموقع روغنکاري کنيد.
11-سيستم تهويه موتور را همواره کارآمد نگهداريد. و دماي موتور را کنترل کنيد.
12-از عدم تقارن ولتاژ برق کارخانه جلوگيري کنيد.
13- از ترانسفورماتور متناسب با بار استفاده کنيد.
در انتخاب درايو هاي ولتاژ متوسط(Medium Voltage AC Drive) دقت بيشتري بعمل آوريد.( توصيه ميشود از چهارچوب پيشنهادي در اين مقاله کمک بگيريد)
14-شرکت پرتو صنعت همواره حاضر است بازگشت سرمايه ناشي از صرفه جوئي انرژي الکتريکي با استفاده از درايو را تضمين نمايد. حتي در مواردي خود حاضر به سرمايه گذاري در تاسيسات شما خواهد بود. بنابراين در مميزي انرژي تا آنجا که مسئله مربوط به استفاده از درايو ميشود ميتوانيد با اين شرکت مشاوره کنيد.

خلاصه

در اين مقاله بطور خلاصه به اهميت صرفه جوئي انرژي در بخشهاي صنعت اشاره كرديم. و خاطر نشان کرديم كه اين موضوع از دوجنبه اقتصادي و زيست محيطي اهميت دارد. بايد اضافه نمود كه بهينه سازي مصرف انرژي بخشي از سياستهاي دولتي هر كشور پيشرفته اي نيز ميباشد. در ايران نيز دولت بتدريج به اين موضوع علاقه مند شده و اقداماتي نيز در حال انجام ميباشد. اشاره شد كه در ارتباط با صرفه جوئي انرژي ، موتورهاي الكتريكي ميتواند يك هدف بسيار مهم باشد. برتريهاي فني موتورهاي با راندمان بالا نسبت به ساير موتورها موجب شده است که کشورهاي پيشرفته توليد موتورهاي معمولي را طبق يک جدول زماني متوقف سازند . توصيه شد كه كارخانجات ميتوانند با بكارگيري اقدامات ساده و بسيار كم هزينه ميتوانند صرفه جوئي قابل توجهي در مصرف انرژي بدست آورند. در ادامه مقاله از كنترل كننده هاي دور موتور بعنوان دستگاههاي فوق العاده مؤثر در كاهش انرژي مصرفي بسياري از تجهيزات كارخانجات ياد كرديم. و نشان داديم كه در كاربردهائي نظير فن و پمپ استفاده از درايوها ميتواند تا 50 درصد در كاهش مصرف انرژي مؤثر باشند. ضمنا به يک نمونه عملي با نتايج عالي در صنايع کشورمان اشاره کرديم. و در خاتمه توصيه هاي مفيد و عملي براي بهينه سازي مصرف انرژي در صنايع مطرح شد.
به اميد روزي كه كارخانجات كشورمان با رعايت اين نكات مسئوليت اجتماعي خود را در قبال محيط زيست ايفا كنند، و با بكارگيري اين اصول نسبت به رقباي خود برتري اقتصادي بدست آورند.
منابع:
دکتر هاشم اورعي،"بهينه سازي مصرف انرژي در الکتروموتورهاي صنعتي" مرکز تحقيقات نيرو، 1373.
کاظم دولت آبادي، "ارزيابي و انتخاب درايو Medium Voltage"، شرکت پرتوصنعت، 1382.
-اطلاعات‌ در دسترس‌ وخصوصي‌تعدادي‌ از توليد كنندگان‌ داخلي‌موتورهاي‌ الكتريكي‌
-كاتالوگ‌ محصولات‌ شركتهاي‌ الكتروموتورسازي‌
ماهنامه صنعت برق
1- http://www.greenbusiness.com
2- http://www.magnumllc.com
3- http://www.vacon.com
4- Howard W. Penrose, ”A novel approach to industrial assessments for improved energy, waste stream, process and reliability”, Kennedy-Western University, 1999.
5- Shawn McNulty, Bill Howe, “Power Quality Problems and Renewable Energy Solutions”, 2002.
6- “Optimizing your motor-driven systems”,motor.doe.org.
7- “Reducing power factor cost”,motor.doe.org.
8- Determining Electric Motor Load and Efficiency”, motor.doe.org.
9- Dipl.Ing.(FH) Hugo Stadler ,“Energy Savings by means of Electrical Drives”, Loher GmbH.
10-Anibal T. De Almeida, Paula Fonseca, & others,“Improving the penetration of Energy-Efficient Motors and Drives”, University of Coimbra, Department of Electrical Engineering.
11-A.Shirazi, “ Potential Fro Implementation Of Energy Saving Measures In Selected Cement Factories In Iran “, Flensbusg University , Germany , March , 2002.
12-"Lower energy and chemicals costs at swedish sewage treatment plant", http://www.vacon.com/
13-http://www.water.vacon.com/
14-"Environmentally sound energy efficient strategies: a case study of the power sector in India ", http://www.uccee.org/
15-"Variable Speed Driven Pumps: Best Guide Practice", http://www.bpma.org.uk/Latest.asp
16-Kevin Wright,"Energy Solutions,"Rockwell Automation, July 2002.
17-Bimal K. Bose,"Energy, Environment, and Advances in Power Electronics," IEEE Trans. Power Electronics, VOL. 15, No. 4, July 2000
18-H. Stadler , Energy Savings byMeans of Electrical Drives ,3th.Energy Efficieney in MotorDriven Systems , Italy 2002
19-D . Vanson ,"Cast Copper RotorsRotors - Efficency Test Reslts" CDASpring- Meeting , June 2000
20-J.G. Cowie et al, "Materials to Die-Cast the Copper Conductors of theInduction Motor", Die CastingEndgineet , 2001
21- S. Lie et al , "Copper Die- CasRotor Efficiency Imprvement andEconomic Consideration" IEEETrans. Energy Convers., VOL .10,NO, 3, 1995
22- M . Poloujadoff et at , " SomeEconmical Comparisons BetweenAluminum and Copper SquirrelCages " , IEEE Trans. Ebergy.,Convers vol . 10 , No . 3-1995
23- D.T peters et al , "Use of Hig
h Temperature Die Material andHot Dies for High pressure DieCasting pure Copper and copperAlloys" , Die casting, NADCA
, 2002 Hot Dies for
24-EURODRIVE CompanyCatalouy Catalouge , " EnergySaving Motors by sew-Euodrive :Effl, Eff2, among otgers", 2002
25- D.T Peters et al , " ImprovedMotor Efficiency and performanceThrough the Die- Cast CopperRotors" , Int. Conf
. Electrical Machines
, Belgium , 2002
26- " Energy Efficent Motors -DTE/DVE " , Sew EurodriveCatalog 11226226 ,2003
27-Baldor , Brook Crompton ,EmersonMotors , Leroy Somer,A.O. Smith
28-www.partosanat.com
29- bselectron.mihanblog.com
/خ