Taajuusmuuttajan hyödyt ruuvikuljetinkäytöissä
Tahvanainen, Arto (2018)
Diplomityö
2018
School of Energy Systems, Sähkötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2018062026242
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2018062026242
Tiivistelmä
Screw conveyors are the fourth biggest energy consumption group of industrial electrical motors. In this thesis, sensorless frequency converter systems are researched with main objective in maximizing energy efficiency. Optional objectives are the minimization of maintenance costs and acquiring other advantages with frequency converter.
For researching energy efficiency and other advantages, simulation model of the system was created. Also, an actual measurement and research system was also build. Simulation model was done with Matlab- and Simulink-software. Actual measurement system had two containers for the granulate for filling and emptying. Based on laboratory measurements, it was possible to define the most energy efficient motor speed interval, which was in this case between 600-900 rpm. From the frequency converter torque and speed estimates it was possible to check when screw conveyor is jamming or jammed. Also from the speed and torque estimates, it was possible to minimize screw vibrations. Minimizing screw vibrations will make screw last longer due to less wear and tear. Ruuvikuljettimet ovat neljänneksi suurin sähkönkulutuskohde sähkömoottorikäytöissä. Tässä työssä tutkitaan anturittoman taajuusmuuttajan hyötyjä ruuvikuljetinjärjestelmissä, jossa pääpaino on energiatehokkuuden maksimoinnissa. Toissijaiset tavoitteet ovat ruuvikuljettimen kulumisen pienentämisessä sekä muiden hyötyjen etsimisessä.
Energiatehokkuuden ja muiden taajuusmuuttajasta saatavien hyötyjen tutkimiseksi tehtiin simulointimalli, sekä rakennettiin tutkimuslaitteisto. Simulointimalli toteutettiin Matlab- ja Simulink-ympäristössä. Varsinaisia mittauksia varten rakennettiin tutkimuslaitteisto, johon kuului kaksi säiliötä granulaatin kuljettamiseen mittauslaitteistoineen. Laboratorio testien perusteella saatiin määriteltyä ruuvikuljettimelle energiatehokkain nopeusalue, joka oli tässä tapauksessa 600-900 rpm välillä. Lisäksi saatiin määriteltyä taajuusmuuttajalle parametrit vääntö- ja nopeusestimaateista, joilla tukkeutuminen voidaan havaita. Myöskin ruuvin kulutuksen pienentämiseen löytyi vääntö- ja nopeusestimaateista parametrit, joilla ruuvin värähtelyä voidaan karsia.
For researching energy efficiency and other advantages, simulation model of the system was created. Also, an actual measurement and research system was also build. Simulation model was done with Matlab- and Simulink-software. Actual measurement system had two containers for the granulate for filling and emptying. Based on laboratory measurements, it was possible to define the most energy efficient motor speed interval, which was in this case between 600-900 rpm. From the frequency converter torque and speed estimates it was possible to check when screw conveyor is jamming or jammed. Also from the speed and torque estimates, it was possible to minimize screw vibrations. Minimizing screw vibrations will make screw last longer due to less wear and tear.
Energiatehokkuuden ja muiden taajuusmuuttajasta saatavien hyötyjen tutkimiseksi tehtiin simulointimalli, sekä rakennettiin tutkimuslaitteisto. Simulointimalli toteutettiin Matlab- ja Simulink-ympäristössä. Varsinaisia mittauksia varten rakennettiin tutkimuslaitteisto, johon kuului kaksi säiliötä granulaatin kuljettamiseen mittauslaitteistoineen. Laboratorio testien perusteella saatiin määriteltyä ruuvikuljettimelle energiatehokkain nopeusalue, joka oli tässä tapauksessa 600-900 rpm välillä. Lisäksi saatiin määriteltyä taajuusmuuttajalle parametrit vääntö- ja nopeusestimaateista, joilla tukkeutuminen voidaan havaita. Myöskin ruuvin kulutuksen pienentämiseen löytyi vääntö- ja nopeusestimaateista parametrit, joilla ruuvin värähtelyä voidaan karsia.