目前，近70%的普通泵在應(yīng)用中其電動機的轉(zhuǎn)數(shù)是恒定的，輸送量也是恒定的。這種泵通常是由IE3效益類的異步電動機來驅(qū)動的。現(xiàn)在，KSB公司推出了一種打破幾百年傳統(tǒng)的智能驅(qū)動技術(shù)解決方案，采用該智能驅(qū)動技術(shù)解決方案不僅減少了泵變形的復(fù)雜性，而且還能夠提高生產(chǎn)廠家設(shè)計的安全性。首批安裝者首先對這種被稱作“我的流量技術(shù)”的智能驅(qū)動技術(shù)解決方案表現(xiàn)出興趣。
圖1 現(xiàn)在，恒定電動機轉(zhuǎn)數(shù)驅(qū)動的水泵有了一個新的驅(qū)動方案
這種新技術(shù)的意義不亞于典范轉(zhuǎn)移。在不規(guī)則的應(yīng)用中，泵通常是通過切削加工泵的工作輪來使其與工作點相匹配的。而采用新的“我的流量技術(shù)”智能驅(qū)動技術(shù)解決方案，泵理想的輸送高度和輸送量是通過電動機借助于個性化固定轉(zhuǎn)數(shù)來進(jìn)行調(diào)節(jié)的。
根據(jù)具體的作業(yè)條件將泵實現(xiàn)最佳化
該智能驅(qū)動技術(shù)解決方案的優(yōu)點是顯而易見的：現(xiàn)在，泵能夠根據(jù)生產(chǎn)流程在一個設(shè)備中實現(xiàn)優(yōu)化，從而取代泵的工作輪在生產(chǎn)中按照設(shè)計方計算出來的工作點運轉(zhuǎn)。這家坐落在德國Frankenthal的泵生產(chǎn)廠家將一個適用的馬達(dá)安裝的微型變頻器與其最新一代Etanorm系列的泵進(jìn)行組合。
首先，該泵生產(chǎn)廠家使用的異步電動機的特點是在額定工作點效率高。該異步電動機為普通結(jié)構(gòu)異步電動機，便于維護(hù)保養(yǎng)，使用壽命長，且價格低。由供電系統(tǒng)預(yù)定的頻率為50?Hz或60?Hz。該型異步電動機的極數(shù)為2極或是4極轉(zhuǎn)速為1450?r/min或是2950?r/min。
采用新技術(shù)后，泵外殼尺寸大幅減少
在傳統(tǒng)的設(shè)計中，迄今為止是通過很多各種不同泵的外殼外形尺寸和減小工作輪的直徑來使與輸送流達(dá)到精準(zhǔn)適配的。僅Etanorm系列的泵就有43個不同的外殼尺寸。通過采用新的“我的流量技術(shù)”智能驅(qū)動技術(shù)解決方案，客戶僅需要用18個不同的外形尺寸泵便能夠覆蓋相同的Q/H型網(wǎng)格。
通過耗資大的綜合特性曲線的試驗和計算，KSB公司的研究人員能夠證實，這些泵的液壓效率和吸力沒有缺陷。轉(zhuǎn)速可在1000?r/min或是4500?r/min這個范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。這就意味著，原則上采用較小的泵的外殼也可達(dá)到相同的泵功率。所使用的材料較少則意味著液壓件在成本中所占份額較少，并且也減少了液壓件的庫存占位。當(dāng)然，對用戶來說，這樣能夠簡化產(chǎn)品數(shù)據(jù)維護(hù)和庫房管理。
按照訂單送達(dá)的先后秩序賦予泵的個性化
在世界范圍內(nèi)，380~480?V或是50~60Hz的供電網(wǎng)支持電源電壓系統(tǒng)，在此不需要研發(fā)專用馬達(dá)或是改變泵的性能。由于生產(chǎn)廠定義了旋轉(zhuǎn)方向，這樣便省去了監(jiān)控泵的旋轉(zhuǎn)方向的費用。懸空的設(shè)備常常會造成機械密封的提前損壞。
在實踐中，泵的多樣性大大減少，這樣，生產(chǎn)廠家不再是必須強制性的按照客戶的訂單來生產(chǎn)泵。在此，泵生產(chǎn)廠家?guī)齑姹悴怀蓡栴}。在泵生產(chǎn)廠家拿到客戶訂單后的幾分種時間內(nèi)，便能夠使泵實現(xiàn)個性化，或是在客戶的一個設(shè)備里實現(xiàn)泵的個性化。因為機組是通用的，所以庫房管理也較為簡單。
異步磁阻電動機作為恒定轉(zhuǎn)數(shù)泵的驅(qū)動裝置
電動機的異步磁阻原理的應(yīng)用是KSB公司的恒定轉(zhuǎn)數(shù)泵的新驅(qū)動技術(shù)解決方案的另一技術(shù)優(yōu)點。Supreme型IE5異步磁阻電動機在工作點的效率最多可提高4%，尤其是Supreme型IE5異步磁阻電動機的部分負(fù)荷效率明顯高于異步電動機。此外，一臺標(biāo)準(zhǔn)的銅配給量的此類IE2異步磁阻電動機便足夠使用，與常規(guī)的異步電動機相反，使用此類IE2異步磁阻電動機也不需要如稀土這樣的磁性材料。
圖2 一個微型變頻器加上一個Supreme電動機便形成了一個全工業(yè)4.0式的適用的“我的流量技術(shù)”智能驅(qū)動技術(shù)解決方案
表面看上去，使用頻率逆變器會使新的驅(qū)動裝置的價格要更貴。但是，如果比較一下加上使用異步電動機時的所有部件的購置費用，那么便會發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)的實際投資與使用異步電動機的總投資相仿。
由于這必須借助于適合的保護(hù)裝置直接或間接預(yù)防過熱，而預(yù)防過熱的措施的起始電流限定值等于或大于5.5?kW，這要求一個時間控制的交流電動機作為電力供應(yīng)裝置。為達(dá)到此目的，必須使用7線規(guī)格的電動機電纜，而該規(guī)格的電纜需額外增加不少成本。而采取該措施，微型變頻器便成為多余的裝置，這樣便可省去購置微型變頻器的費用。
新的驅(qū)動系統(tǒng)為上級控制室提供數(shù)據(jù)
與不能提供實時信息或運行數(shù)據(jù)的沒有裝有溫度信號裝置(PTC)的異步電動機不同，新的驅(qū)動裝置提供一個用于與上級控制室通信的Modbus通信接口。采用該工業(yè)4.0方案可完全透明的遠(yuǎn)程存取從啟動停止信號到發(fā)生故障的所有信息。每個時間點上均可讀入如輸送高度、輸送效率、電流消耗、轉(zhuǎn)數(shù)以及很多其他現(xiàn)實信息。
圖3 修整工作輪直徑，用異步電動機驅(qū)動的泵可實現(xiàn)計算的工作點的最佳化”
取代計算工作點，聯(lián)想、輸送效率直接以配置好的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，這非常具有魅力。此外，在設(shè)計和實施方案時，在有安全系數(shù)的條件下進(jìn)行工作，這完全不是秘密。在每個選擇泵的流程中，設(shè)計安裝的管直徑或閥門常常在設(shè)備安裝時出現(xiàn)偏差，因此，參與實施方案的主管還要考慮到備用管和閥門。一個計算出來的泵的工作點總是與泵的實際工作點相差很大。可靠的建議是，計算出的泵的工作點與泵的實際工作點相差10%~15%已經(jīng)不是例外，而在很多情況下這已經(jīng)成了規(guī)律。就是因為這個原因，在實踐中很多泵能源效益不佳。
此外，在最佳化的調(diào)節(jié)輸送介質(zhì)的情況下，使用的進(jìn)程中也會出現(xiàn)輸送介質(zhì)在裝置內(nèi)結(jié)殼的現(xiàn)象，這樣會加大輸送阻力，使泵的工作點向輸送零點方向移動。與傳統(tǒng)的措施不同借助于集成在新的驅(qū)動方案里一個轉(zhuǎn)數(shù)適配裝置，可隨時進(jìn)行適配。在使用KSB公司提供的智能手機或機器人設(shè)備的App的情況下，可成功實現(xiàn)工作輪虛擬匹配。
近100多年以來，對于恒定輸送流的泵，人們首選堅實耐用的、且最重要的是價格便宜的異步電動機。這種簡單的技術(shù)應(yīng)用似乎是值得人們進(jìn)行反思的。現(xiàn)在，大多數(shù)用戶還不清楚這種簡單的技術(shù)應(yīng)用所帶來的害處。網(wǎng)絡(luò)、信息交換和分中心智能時代是人們究根問底的最佳時候。
