چگونه این آسانسور ساختمانی کنترل سرعت متغیر فرکانس را در مقایسه با آسانسورهای ساختمانی با موتورهای سرعت ثابت کنترل می کند؟

آسانسورهای ساختمانی مجهز به کنترل سرعت درایو فرکانس متغیر (VFD). عملکرد فوق العاده قابل اندازه گیری در مقایسه با موتورهایی که از موتورهای سرعت ثابت استفاده می کنند - در راحتی سواری، بهره وری انرژی، طول عمر مکانیکی و ایمنی کلی. برای هر کاربرد مدرن آسانسور سایت ساخت و ساز، فناوری VFD به سادگی یک گزینه برتر نیست. این یک انتخاب منطقی از نظر عملیاتی و اقتصادی است.

آشنایی با سیستم های موتور با سرعت ثابت در آسانسورهای ساختمانی

یک موتور با سرعت ثابت با یک سرعت ثابت که توسط فرکانس برق شبکه تعیین می شود - 50 هرتز یا 60 هرتز بسته به منطقه کار می کند. در آسانسور محل ساخت و ساز با استفاده از این فناوری، موتور یا با سرعت کامل کار می کند یا به طور کامل متوقف می شود. حالت میانی وجود ندارد. هنگامی که قفس روشن می شود، موتور بلافاصله حداکثر جریان خود را می گیرد و یک تکان مکانیکی شدید ایجاد می کند. هنگامی که متوقف می شود، یک ترمز مکانیکی به طور ناگهانی درگیر می شود تا قفس را متوقف کند.

این رفتار روشن و خاموش چندین پیامد مستند دارد. افزایش جریان راه اندازی در موتور آسانسور ساختمانی با سرعت ثابت است 5 تا 8 برابر جریان نامی که به منبع الکتریکی، سیم پیچی موتور و اجزای محرک مکانیکی به طور همزمان فشار وارد می کند. با گذشت زمان، این بارگذاری شوک مکرر باعث تسریع سایش روی دنده ها، کوپلینگ ها و سطوح ترمز می شود. فواصل تعمیر و نگهداری کوتاه می شود و هزینه های تعویض قطعات به طور قابل توجهی در طول عمر تجهیزات افزایش می یابد.

نحوه عملکرد کنترل درایو فرکانس متغیر در آسانسور ساختمانی

یک درایو فرکانس متغیر - که اینورتر یا VFD نیز نامیده می شود - سرعت موتور را با تغییر فرکانس و ولتاژ منبع الکتریکی تحویلی به موتور کنترل می کند. درایو به جای تغییر مستقیم از صفر به توان کامل، فرکانس را به تدریج از 0 هرتز به فرکانس کاری نامی افزایش می دهد، سپس هنگام نزدیک شدن به طبقه مقصد، آن را به آرامی پایین می آورد.

در آسانسور محل ساخت و ساز مجهز به VFD، این به یک پروفایل حرکتی با سه فاز مجزا تبدیل می شود:

1. مرحله شتاب: قفس به آرامی از حالت سکون به سرعت حرکت نامی در یک زمان رمپ قابل برنامه ریزی - معمولاً 3 تا 6 ثانیه شتاب می دهد.
2. مرحله سرعت ثابت: قفس با سرعت نامی کامل حرکت می کند، معمولا بین 0.6 متر بر ثانیه تا 1.8 متر بر ثانیه بسته به مدل آسانسور ساخت و ساز.
3. مرحله کاهش سرعت: درایو فرکانس را به تدریج کاهش می دهد و قفس را به سرعت خزش نزدیک به صفر قبل از درگیر شدن ترمز کاهش می دهد - و به دقت در سطح کف دست می یابد. ± 10 میلی متر در سیستم های به خوبی تنظیم شده است.

این پروفیل حرکت کنترل‌شده، شوک مکانیکی را که مشخصه عملکرد سرعت ثابت است، حذف می‌کند و پایه و اساس هر مزیت عملکردی را تشکیل می‌دهد که آسانسورهای ساختمانی با کنترل VFD نسبت به همتایان با سرعت ثابت خود دارند.

مصرف انرژی: VFD در مقابل سرعت ثابت در عملکرد روزانه

بهره وری انرژی یکی از مهم ترین تفاوت های مالی بین این دو نوع سیستم است. موتورهای سرعت ثابت در هر راه اندازی بدون توجه به بار واقعی در قفس، اوج جریان را مصرف می کنند. یک آسانسور محل ساخت و ساز با بار سبک که با جریان کامل موتور کار می کند، انرژی را در هر چرخه هدر می دهد.

سیستم های VFD مستقیماً به این موضوع می پردازند. با تطبیق خروجی موتور با تقاضای بار واقعی و حذف نوسانات جریان هجومی، آسانسورهای ساختمانی با کنترل VFD معمولاً به صرفه جویی در انرژی دست می یابند. 20 تا 35 درصد در مقایسه با مدل‌های سرعت ثابت معادل تحت شرایط عملیاتی در دنیای واقعی. در یک پروژه ساختمانی که دو شیفت کاری در روز در طول 12 ماه اجرا می شود، این تفاوت می تواند نشان دهنده هزاران یورو یا دلار کاهش هزینه های برق باشد - یک بازگشت قانع کننده در سرمایه گذاری اولیه بالاتر در فناوری VFD.

برخی از مدل‌های پیشرفته آسانسور سایت ساخت‌وساز با سیستم‌های VFD از ترمز احیاکننده نیز استفاده می‌کنند - انرژی تولید شده در هنگام فرود به شبکه برق ساختمان را تغذیه می‌کند. بسته به چرخه کار و الگوی بار، بازیابی احیا کننده می تواند یک مورد اضافی را جبران کند 10 تا 15 درصد از کل مصرف انرژی

راحتی سواری و ایمنی مسافر

برای حمل و نقل پرسنل آسانسور کارگاه ساختمانی، راحتی سواری مستقیماً بر خستگی و درک ایمنی کارگران تأثیر می گذارد. رفتار استارت و توقف ناگهانی یک موتور با سرعت ثابت باعث ایجاد تکان‌های شتابی می‌شود که می‌تواند باعث شود کارگرانی که ابزار یا مواد حمل می‌کنند تعادل خود را از دست بدهند، به خصوص در مرحله کاهش سرعت که ترمز مکانیکی ناگهان درگیر می‌شود.

آسانسورهای ساختمانی با کنترل VFD این مشکل را برطرف می کنند. منحنی‌های شتاب و کاهش سرعت، مقادیر تند و سریع - نرخ تغییر شتاب - را در محدوده‌های راحت نگه می‌دارند. معیارهای صنعت برای بالابرهای پرسنلی مقادیر تند و سریع را در زیر توصیه می کنند 2 متر بر ثانیه ; آسانسورهای ساختمانی VFD که به خوبی تنظیم شده اند به طور مداوم به مقادیری در محدوده دست می یابند 0.8 تا 1.2 m/s³ ، در حالی که سیستم های سرعت ثابت اغلب در هنگام شروع و ترمز از 3 متر بر ثانیه فراتر می روند.

این صرفاً ملاحظات راحتی نیست. چارچوب های نظارتی شامل EN 12159 برای بالابرهای ساختمانی به صراحت به رفتار دینامیکی قفس در هنگام شروع و توقف می پردازد و سیستم های VFD برای مطابقت با این الزامات بدون میرایی مکانیکی اضافی موقعیت بسیار بهتری دارند.

مقایسه سایش مکانیکی و هزینه نگهداری

تاثیر مکانیکی شروع و توقف مکرر سخت در آسانسور محل ساخت و ساز با سرعت ثابت به سرعت جمع می شود. مولفه هایی که بیشتر تحت تأثیر قرار می گیرند عبارتند از:

• سطوح ترمز: سیستم های سرعت ثابت ترمز را با سرعت درگیر می کنند و باعث سایش سریع آستر می شوند. فواصل تعویض معمولاً هر 3 تا 6 ماه در صورت استفاده زیاد است.
• درایو رک و پینیون: بارگذاری شوک در هنگام راه اندازی باعث ایجاد استرس ضربه ای بر روی دندانه های چرخ دنده می شود و خطر خستگی سطح و سوراخ شدن را افزایش می دهد.
• سیم پیچ موتور: رویدادهای هجومی مکرر جریان هجومی، عایق سیم‌پیچ را در طول زمان کاهش می‌دهد و عمر مفید موتور را کوتاه می‌کند.
• اتصالات سازه ای: ارتعاش منتقل شده از طریق دکل و بندها باعث افزایش استرس خستگی بر روی بست ها و نقاط لنگر می شود.

در مقابل، آسانسور ساختمانی مجهز به VFD، ترمز را تنها پس از کاهش سرعت قفس به صفر می‌گیرد و سایش ترمز را تا حدودی کاهش می‌دهد. 40 تا 60 درصد در مقایسه با معادل های سرعت ثابت مجموع هزینه های تعمیر و نگهداری در طول یک چرخه پروژه معمولی 18 ماهه به طور قابل ملاحظه ای کمتر است و تا حدی یا به طور کامل قیمت خرید بالاتر سیستم VFD را جبران می کند.

جدول مقایسه عملکرد مستقیم

جدول زیر یک مقایسه ساختار یافته از پارامترهای عملیاتی کلیدی بین آسانسورهای ساختمانی با کنترل VFD و سرعت ثابت را ارائه می دهد:

انعطاف پذیری سرعت و سازگاری عملیاتی

یکی از مزایای عملی آسانسورهای ساختمانی با کنترل VFD که اغلب نادیده گرفته می شود، انعطاف پذیری عملیاتی است. از آنجایی که فرکانس درایو قابل برنامه ریزی است، مدیران سایت می توانند پروفایل های سرعت مختلف را برای موارد استفاده مختلف بدون هیچ گونه تغییر مکانیکی پیکربندی کنند.

به عنوان مثال، یک آسانسور محل ساخت و ساز که مواد شکننده مانند پانل های شیشه ای یا عناصر روکش پیش ساخته را حمل می کند، می تواند با سرعت کمتری کار کند. 0.4 متر بر ثانیه به جای 1.0 متر بر ثانیه - به سادگی با تنظیم حداکثر فرکانس خروجی در تنظیمات درایو. همان آسانسور می تواند برای حمل و نقل مواد فله بدون تغییر سخت افزاری به سرعت نامی کامل بازگردد. موتورهای سرعت ثابت هیچ قابلیتی معادل ندارند. یک موتور دوم یا یک مرحله کاهش سرعت مکانیکی جداگانه برای دستیابی به نتیجه یکسان مورد نیاز است.

این انعطاف پذیری نیازمندی های پروژه فازی را نیز پشتیبانی می کند. در اوایل یک پروژه ساختمانی، زمانی که سازه پایین تر است و زمان چرخه کوتاه است، آسانسور محل ساخت و ساز ممکن است برای سرعت های محافظه کارانه پیکربندی شود. همانطور که ساختار بالا می رود و به حداقل رساندن زمان چرخه برای برنامه ریزی عملکرد حیاتی می شود، تنظیمات VFD را می توان برای به حداکثر رساندن توان به روز کرد - همه اینها بدون هیچ گونه هزینه سرمایه ای برای تغییر تجهیزات.

ادغام با سیستم های ایمنی آسانسور ساختمانی مدرن

سیستم های VFD به صورت مجزا در یک آسانسور ساخت و ساز مدرن کار نمی کنند. آنها کاملاً با معماری کنترل مبتنی بر PLC ادغام شده‌اند و در زمان واقعی با سنسورهای بار، دستگاه‌های ضد سقوط، سیستم‌های قفل درب و سکوهای نظارت از راه دور ارتباط برقرار می‌کنند.

این ادغام چندین رفتار افزایش دهنده ایمنی را ممکن می کند که سیستم های سرعت ثابت نمی توانند تکرار کنند:

• کاهش سرعت تطبیقی بار: هنگامی که لودسل یک بار تقریباً حداکثر را تشخیص می دهد، VFD می تواند به طور خودکار سرعت حرکت را کاهش دهد تا فشار مکانیکی روی سیستم درایو کاهش یابد.
• واکنش سرعت باد: برخی از مدل های آسانسور ساختمانی داده های بادسنج را ادغام می کنند. هنگامی که سرعت باد از حد مطمئن فراتر رود، VFD به طور خودکار سرعت را کاهش می دهد قبل از اینکه نیاز به توقف کامل عملیاتی باشد.
• نزول کنترل شده با حالت خطا: در صورت بروز ناهنجاری برق، سیستم‌های VFD با پشتیبان خازن می‌توانند یک فرود کنترل‌شده با سرعت پایین تا نزدیک‌ترین فرود را به‌جای رها شدن در ترمز اضطراری انجام دهند.
• حفاظت حرارتی: درایو دمای موتور را کنترل می‌کند و می‌تواند سرعت یا چرخه کار را قبل از شروع یک قطع حرارتی کاهش دهد و از خرابی برنامه‌ریزی نشده جلوگیری کند.

چه زمانی ممکن است هنوز یک آسانسور ساختمانی با سرعت ثابت در نظر گرفته شود؟

علیرغم مزایای عملکرد واضح فناوری VFD، آسانسورهای ساختمانی با سرعت ثابت نقش خود را در سناریوهای خاص حفظ می کنند. معماری الکتریکی ساده‌تر آنها به معنای هزینه خرید کمتر و تعمیر آسان‌تر میدانی در مکان‌هایی است که تکنسین‌های متخصص VFD به راحتی در دسترس نیستند. برای کاربردهای کم ارتفاع - سازه‌های زیر 30 متر - که در آن تعداد استارت‌های روزانه محدود است و کیفیت سواری کمتر مهم است، سرمایه‌گذاری اضافی در سیستم VFD ممکن است توجیه اقتصادی نداشته باشد.

به طور مشابه، در بازارهایی که اجاره آسانسور محل ساخت و ساز بر مالکیت ترجیح داده می شود، اپراتور ناوگان ممکن است مدل های سرعت ثابت را استاندارد کند تا موجودی قطعات یدکی و خدمات صحرایی را ساده کند. در این زمینه ها، سادگی مکانیکی یک درایو با سرعت ثابت یک مزیت عملی است تا یک محدودیت.

با این حال، برای هر آسانسور محل ساخت و ساز مستقر در پروژه های متوسط ​​یا بلندمرتبه - به ویژه پروژه ای که شامل حمل و نقل منظم پرسنل است - استدلال های هزینه عملیاتی، ایمنی و چرخه عمر برای کنترل VFD قانع کننده و به خوبی توسط داده های دنیای واقعی پشتیبانی می شود.

کنترل سرعت درایو فرکانس متغیر نشان دهنده یک پیشرفت اساسی در فناوری آسانسور ساختمانی است. در مقایسه با سیستم های موتور با سرعت ثابت، آسانسورهای محل ساخت و ساز مجهز به VFD ارائه می دهند حرکت نرم تر، مصرف انرژی کمتر، کاهش سایش مکانیکی، انعطاف پذیری عملیاتی بیشتر و ادغام عمیق تر با معماری های ایمنی مدرن . برای تیم های پروژه ای که مشخصات آسانسور ساخت و ساز را ارزیابی می کنند، کنترل VFD باید به عنوان یک نیاز پایه برای هر برنامه کاربردی در نظر گرفته شود که در آن ایمنی پرسنل، طول عمر تجهیزات و هزینه کل مالکیت تنها بر قیمت خرید اولیه اولویت دارند.