Handleiding voor VFD-pompaandrijvingen: Hoe industriële pompen te regelen met een frequentieregelaar

Industriële pompsystemen werken zelden de hele dag onder één enkele, ideale belastingsomstandigheid. Een watertoevoerpomp kan tijdens piekuren een hoog debiet nodig hebben en tijdens rustige periodes een veel lager debiet. Een koelwaterpomp kan in de zomer en winter verschillende debieten nodig hebben. Een drukverhogingspomp moet mogelijk de druk op peil houden naarmate de vraag stijgt en daalt. Een procespomp heeft mogelijk een stabielere regeling nodig dan een eenvoudige aan-uit-starter kan bieden.

In dergelijke gevallen komt een VFD-pompaandrijving goed van pas.

A VFD, oftewel een frequentieregelaar, regelt het toerental van een wisselstroommotor door de frequentie en de spanning die aan de motor worden geleverd te wijzigen. Aangezien het motortoerental samenhangt met de voedingsfrequentie, kan de regelaar het pomptoerental verhogen of verlagen naargelang de procesbehoefte. In plaats van de motor op vol toerental te laten draaien en kleppen te gebruiken om de doorstroming te beperken, zorgt een frequentieregelaar ervoor dat de pomp dichter bij de werkelijke behoefte kan werken.

Voor kopers is dit niet louter een technisch aspect. Het heeft gevolgen voor het energieverbruik, de belasting van de apparatuur, de drukstabiliteit, de onderhoudsplanning en de nauwkeurigheid van de offerte. Een correct gekozen frequentieregelaar kan de regeling van een pompsysteem vergemakkelijken. Een onjuist gekozen frequentieregelaar kan leiden tot uitschakelingen, oververhitting, een onstabiele druk of onnodige kosten.

In deze handleiding wordt uitgelegd hoe frequentieregelaars worden gebruikt in combinatie met industriële pompen, wanneer deze van nut zijn, hoe u de juiste regelaar kiest en welke informatie ZHENGXI Electric nodig heeft om een geschikte regelaar aan te bevelen.

Waarom worden bij pompsystemen frequentieregelaars gebruikt?

Veel pompsystemen zijn ontworpen voor de maximaal verwachte vraag. In de praktijk kan het systeem echter een groot deel van de tijd onder de maximale vraag werken. Indien de pomp uitsluitend wordt aangestuurd via direct-on-line-start, ster-driehoek-start of een eenvoudige schakelaar, draait de motor doorgaans op vol toerental wanneer deze in bedrijf is.

Tot de traditionele methoden voor debietregeling behoren smoorkleppen, bypassleidingen, dempers en het in- en uitschakelen van pompen. Deze methoden kunnen weliswaar werken, maar ze kunnen energie verspillen, drukschommelingen veroorzaken of mechanische slijtage vergroten. Een VFD biedt het systeem een alternatieve regelmethode: het aanpassen van het motortoerental.

Voor centrifugaalpompen is dit van bijzonder belang, omdat het pompvermogen varieert met het toerental. In het algemeen geldt:

• Het debiet verandert ongeveer evenredig met het toerental van de pomp.
• De opvoerhoogte varieert grofweg evenredig met het kwadraat van het pomptoerental.
• Het benodigde vermogen varieert grofweg met de derde macht van het pomptoerental.

Deze verbanden worden vaak ‘affiniteitswetten voor pompen’ genoemd. Ze zijn nuttig om te begrijpen waarom een verlaging van het toerental het benodigde vermogen in centrifugaalpompsystemen met variabel debiet kan verminderen. De daadwerkelijke resultaten zijn afhankelijk van de volledige systeemkromme, de statische opvoerhoogte, de leidingwrijving, het rendement van de pomp en het werkpunt; daarom dient de aandrijving te worden gekozen als onderdeel van het gehele pompsysteem.

Veelvoorkomende pomptoepassingen voor frequentieregelaars

Frequentieregelaars worden op grote schaal toegepast in pompsystemen waarbij het debiet, de druk of de procesbehoefte varieert. De meest geschikte toepassingen zijn doorgaans centrifugaalpompen, ventilatoren en andere belastingen met variabel koppel.

Toepassing	Waarom wordt een VFD gebruikt?	Typisch voordeel voor de koper
Waterdrukverhogingspompen	Houdt de druk op peil naarmate de vraag verandert	Een stabielere druk en een soepelere werking
HVAC-koelwaterpompen	Past de waterdoorstroming aan op basis van de belasting van het gebouw	Een betere systeemregeling en minder onnodige bedrijfstijd
Koelwaterpompen	Stemt de koelstroom af op de procesbehoefte	Een stabielere procestemperatuur
Irrigatiepompen	Regelt de doorstroming voor verschillende zones	Eenvoudigere bediening en minder waterslag
Afvalwaterpompen	Reageert op variabele instroom	Minder harde starts en een betere niveauregeling
Procespompen	Regelt de doorstroming of de druk voor de productie	Verbeterde procesconsistentie
Hulpsystemen voor brandbluspompen	Regelt de ondersteuningspompen voor niet-noodsituaties	Een beter drukbeheer, voor zover het systeemontwerp dit toelaat

Niet elke pomp heeft een VFD nodig. Als de pomp op één vast werkpunt draait, slechts af en toe start en geen toerentalregeling vereist, dan is een zachte starter of een standaardstarter is wellicht praktischer. De toepassing moet bepalend zijn voor het product, en niet andersom.

Hoe een VFD een pomp aanstuurt

Een VFD zet de binnenkomende wisselstroom intern om in gelijkstroom en maakt vervolgens met behulp van vermogenselektronica een geregelde wisselstroomuitgang voor de motor. Door de uitgangsfrequentie te wijzigen, past de VFD het toerental van de motor aan. Door de spanning in combinatie met de frequentie te regelen, zorgt de VFD ervoor dat de motor binnen een bruikbaar koppelbereik blijft werken.

In een pompsysteem kan de frequentieregelaar op verschillende manieren worden aangestuurd:

• Handmatige snelheidsinstelling via het toetsenbord.
• Analoog signaal afkomstig van een druksensor, debietmeter of niveautransmitter.
• PID-regeling in de frequentieregelaar om de druk of het debiet op peil te houden.
• Digitale signalen afkomstig van schakelaars of relais.
• Communicatie met een PLC of een gebouwbeheersysteem.

In een boosterpompsysteem stuurt een druksensor bijvoorbeeld signalen terug naar de frequentieregelaar. Als de druk onder het instelpunt daalt, verhoogt de regelaar het toerental van de motor. Als de druk boven het instelpunt stijgt, verlaagt de regelaar het toerental. Dit zorgt voor een soepelere drukregeling dan het herhaaldelijk starten en stoppen van de motor.

Bij een koelwaterpomp kan een temperatuurregelaar of een PLC het toerental van de aandrijving aanpassen aan de procestemperatuur. Bij een tankvulsysteem kan een niveausensor de werking van de pomp regelen.

Voordelen van een VFD-pompaandrijving

1. Snelheidsregeling voor variabele vraag

Het belangrijkste voordeel is de snelheidsregeling. In plaats van de pomp op één vast toerental te laten draaien, stelt de VFD het systeem in staat om het vermogen af te stemmen op de vraag. Dit is van belang voor pompen in gebouwen, industriële processen, watersystemen en irrigatienetwerken.

2. Minder stress bij het starten

Een VFD kan de motor geleidelijk starten door de versnellingstijd te regelen. Dit vermindert de mechanische schokken op koppelingen, riemen, assen, pompwaaiers en leidingsystemen. Het kan tevens de elektrische belasting verminderen in vergelijking met een directe start.

3. Een stabielere druk of doorstroming

In combinatie met sensoren en de juiste parameters kan een VFD de druk of het debiet soepeler op peil houden. Dit is nuttig voor drukverhogingssystemen, koelcircuits en procesleidingen waar een onstabiele druk van invloed kan zijn op de apparatuur of de productiekwaliteit.

4. Mogelijke energiebesparingen

Bij centrifugaalpompsystemen met variabele vraag kan het verlagen van het toerental het benodigde vermogen verminderen. De energiebesparingen zijn toepassingsspecifiek en mogen niet worden toegezegd zonder dat de werkcyclus, de bedrijfsuren, de pompkarakteristiek en de systeemkarakteristiek zijn geëvalueerd. Toch is dit een van de belangrijkste redenen waarom kopers een pompregeling met een frequentieregelaar overwegen.

5. Betere systeemautomatisering

Frequentieregelaars kunnen worden geïntegreerd met PLC’s, druksensoren, niveauschakelaars en gebouwbeheersystemen. Hierdoor zijn ze geschikt voor geautomatiseerde pompinstallaties en industriële schakelpanelen.

Wanneer een VFD wellicht niet de beste keuze is

Een frequentieregelaar is niet altijd noodzakelijk. Bij een pomp met een vast toerental en een stabiele vraag zijn de extra kosten en complexiteit wellicht niet gerechtvaardigd. Een eenvoudige starter of softstarter kan volstaan indien de enige zorg de startstroom of mechanische schokken betreft.

Verplaatsingspompen vereisen een zorgvuldige beoordeling. Het verlagen van het toerental kan van invloed zijn op de smering, het minimale debiet, de doseernauwkeurigheid of de procesveiligheid. Sommige pompen hebben bovendien een minimale koeling of minimale druk nodig om veilig te kunnen functioneren. Zowel de pompfabrikant als de leverancier van de aandrijving dient te worden geraadpleegd.

Lange motorkabels, pompstations in de open lucht, vochtige omgevingen en een slechte stroomkwaliteit kunnen eveneens extra ontwerpwerk vereisen. Deze factoren vormen geen belemmering voor het gebruik van een VFD, maar zijn wel van invloed op de keuze en de installatie ervan.

Keuzegids voor pompaandrijvingen met frequentieregelaar

Checklist voor offertes inzake VFD-pompaandrijvingen

Stuur de volgende gegevens naar ZHENGXI Electric voor een nauwkeuriger advies:

Informatie	Waarom dit van belang is
Motorvermogen en nominale stroomsterkte	Bepaalt de afmetingen van de aandrijving en de overbelastingscapaciteit
Motorspanning en fase	Bevestigt de compatibiliteit van de uitvoer
Ingangsvoeding	Controleert of de voedingsspanning van de aandrijving overeenkomt met de netspanning ter plaatse
Type pomp	Heeft invloed op de vereisten inzake koppel en regeling
Vloeistof of medium	Helpt bij het in kaart brengen van problemen op het gebied van milieu en belasting
Debiet- en drukbereik	Ondersteunt een correct ontwerp van de besturing
Controlemethode	Bepaalt de vereisten op het gebied van sensoren, PID, PLC of communicatie
Kabelafstand	Heeft invloed op de keuze van kabels, reactoren en filters
Installatieomgeving	Heeft invloed op de behuizing en de koeling
Hoeveelheid en projectmarkt	Biedt ondersteuning bij offertes, documentatie en OEM-ondersteuning

Veelvoorkomende fouten die u moet vermijden

De eerste fout is het kiezen van een frequentieregelaar uitsluitend op basis van het motorvermogen in pk. Ook de nominale stroomsterkte, de overbelastingsbehoefte, de spanning, het type belasting en de inschakelduur spelen allemaal een rol.

De tweede fout is het negeren van de pompkarakteristiek. Een VFD kan het toerental regelen, maar kan niets doen aan een pomp die slecht is afgestemd op het hydraulische systeem.

De derde fout is het gebruik van een binnenaandrijving in een vochtige, stoffige of hete pompkamer zonder passende bescherming. Slechte ventilatie en vocht zijn veelvoorkomende oorzaken van storingen.

De vierde fout is de veronderstelling dat een lagere snelheid altijd veilig is. Sommige pompen hebben een minimumsnelheid nodig voor koeling, smering of een stabiele doorstroming.

De vijfde fout is het plaatsen van schakelaars of contactoren tussen de frequentieregelaar en de motor zonder de juiste besturingslogica. Het openen van de uitgang van de frequentieregelaar tijdens het bedrijf kan storingen of schade veroorzaken.

Aankooptips voor importeurs en aannemers

Indien u frequentieregelaars aanschaft voor wederverkoop of voor gebruik in projecten, vraag dan om meer dan alleen een prijslijst. Vraag om advies over de juiste motorkeuze, toepassingsnotities, aanbevelingen voor de bedrading en beschikbare aanpassingsmogelijkheden.

Als u pompsystemen samenstelt, dient u na te gaan of de leverancier ondersteuning kan bieden op het gebied van OEM-etikettering, integratie in behuizingen, opties voor ingangs- en uitgangsspanning, taalvereisten voor het toetsenbord en documentatie voor uw doelmarkt.

Als aannemer dient u, voordat u een offerte aanvraagt, de netspanning ter plaatse, de motorgegevens, het pomptype en de vereisten voor de besturing vast te stellen. Dit versnelt het technische overleg en vermindert het risico op een verkeerde keuze.

FAQ

Kan een VFD op elke pomp worden gebruikt?

Een VFD wordt vaak gebruikt in combinatie met centrifugaalpompen, maar niet elke pomptoepassing is hiervoor geschikt. Alvorens een keuze te maken, dient u het pomptype, het benodigde koppel, het minimumtoerental, het medium en de proceseisen te controleren.

Levert een frequentieregelaar altijd energiebesparing op bij een pomp?

Nee. De energiebesparing hangt af van het pompsysteem. Centrifugaalpompsystemen met variabele belasting profiteren hier vaak het meest van. Als de pomp altijd op één vast werkpunt draait, kan het energiebesparingsvoordeel beperkt zijn.

Wat is PID-regeling in een pompsysteem met een frequentieregelaar?

Dankzij PID-regeling kan de frequentieregelaar het motortoerental automatisch aanpassen op basis van feedback van een druksensor, debietmeter of niveautransmitter. Deze regeling wordt vaak toegepast in pompsystemen met constante druk.

Welke maat VFD heb ik nodig voor een pompmotor?

De frequentieregelaar dient te worden gekozen op basis van de nominale stroomsterkte, spanning en fase van de motor, het type belasting, de vereisten inzake overbelasting en de installatieomstandigheden. Kies niet uitsluitend op basis van HP of kW.

Kan een VFD waterslag verminderen?

Een VFD kan plotselinge starts en stops beperken door de versnelling en vertraging te regelen, wat kan bijdragen aan het verminderen van hydraulische schokken. Het ontwerp van het volledige leidingsysteem moet nog worden geëvalueerd.

Welke gegevens moet ik doorgeven voor een offerte voor een VFD-pomp?

Gelieve de gegevens op het typeplaatje van de motor, het pomptype, de ingangsspanning, de vereiste druk of het vereiste debiet, de regelmethode, de kabellengte, de installatieomgeving en het aantal door te geven.

Samenvatting

Een pompaandrijving met frequentieregelaar is een praktische oplossing wanneer een pompsysteem een variabel toerental, drukregeling, soepeler opstarten of automatisering vereist. Dit is met name nuttig voor centrifugaalpompsystemen met een wisselende vraag, zoals drukverhogingspompen, waterpompen voor HVAC-systemen, koelsystemen, irrigatie en procespompen.

De sleutel tot een betrouwbare werking is een juiste keuze. Kopers dienen de motorstroom, de spanning, het pomptype, de vereisten inzake debiet en druk, de aansturingsmethode, de kabellengte en de installatieomgeving te controleren alvorens een aandrijving te kiezen.

CTA voor aanvragen

Heeft u een frequentieregelaar nodig voor een pompproject? Stuur het motorvermogen, de nominale stroomsterkte, de ingangsspanning, het pomptype, de vereiste druk of het vereiste debiet, de kabellengte en de installatieomgeving naar ZHENGXI Electric. Ons team kan u helpen bij het aanbevelen van een geschikte frequentieregelaaroplossing voor uw toepassing.