도시 폐수 처리장의 터보 블로어 효율성 및 고조파 규정 준수 - Mirus International

01 운영 상황: 에너지 감사로 송풍기 기술 변화 주도

사우스 샌프란시스코와 샌 브루노 시는 수질 관리 공장을 공동으로 운영합니다. (WQCP) — 두 지역 사회 모두에 서비스를 제공하는 도시 폐수 처리 시설. 에너지 소비 및 운영 비용을 줄여야 한다는 압력에 직면, WQCP는 전력이 소비되는 곳과 효율성 개선이 가장 큰 수익을 가져올 수 있는 곳을 파악하기 위해 에너지 감사를 의뢰했습니다..[1]

감사 결과는 분명했습니다: 폭기 송풍기는 공장의 다른 어떤 시스템보다 더 많은 전력을 소비했습니다.. 폭기는 유기 폐기물을 분해하는 호기성 박테리아를 유지하기 위해 생물학적 처리 탱크에 공기를 강제로 유입시키는 과정입니다. 이는 생물학적 처리 과정의 핵심입니다., 그리고 지속적으로 실행됩니다. 일반적인 도시 폐수 처리장에서, 폭기는 공장 전체 전기 에너지 소비의 50~70%를 차지합니다.. 송풍기 효율 개선은 가장 영향력이 큰 단일 에너지 측정 방법입니다..

캘리포니아의 공격적인 환경 정책은 추가적인 인센티브를 제공했습니다.: 주정부 프로그램은 배출량을 줄이는 에너지 효율 투자에 대한 재정적 인센티브를 제공합니다.. 에너지 절약의 결합, 운영 비용 절감, 그리고 사용 가능한 인센티브로 인해 송풍기 교체에 대한 비즈니스 사례가 설득력 있게 되었습니다..[1]

무화과. 1. 사우스 샌프란시스코의 항공 전망 / 샌 브루노 수질 관리 공장. 원형 폭기조는 시설 면적을 대부분 차지합니다. 폭기는 공장에서 가장 큰 전기 부하입니다.. 출처: 미루스 인터내셔널.[1]

1.1 터보 블로워 기술

WQCP는 기존 산업용 송풍기 설계가 아닌 항공우주 및 방위 터보기계에서 파생된 기술인 APG-Neuros Air Turbo Blower를 선택했습니다.. 기존 원심 및 용적형 송풍기에 비해 성능상의 이점이 상당합니다.: 적어도 40% 에너지 효율 향상과 50% 물리적 설치 공간 감소. APG-Neuros는 폐수 처리 분야의 터보 블로워 시스템 부문에서 북미 시장의 선두주자로 인정받고 있습니다..[1]

터보 블로워는 가변 속도로 작동합니다., VFD에 의해 제어됨, 공기 출력을 생물학적 공정 요구에 정확하게 일치시키기 위해. 가변 속도 작동을 통해 에너지를 절약할 수 있습니다. 통기가 덜 필요하면 송풍기가 느려지고 수요가 증가하면 속도가 빨라집니다., 고정된 속도로 달리고 공기 흐름을 기계적으로 조절하는 대신. 이는 모든 가변 토크 펌프 및 팬 응용 분야에서 VFD를 가치 있게 만드는 동일한 효율성 원칙입니다..

02 ITDD 대. THDi: 가변 속도 부하에 대한 올바른 지표

총 전류 수요 왜곡을 요구하는 프로젝트 사양 (ITDD) 이하 5% — THDi가 아님. 이러한 구별은 중요하며 이해할 가치가 있습니다., 왜냐하면 IEEE 519 공통 커플링 지점에서 ITDD를 1차 전류 고조파 측정법으로 사용합니다., 두 가지 측정값은 가벼운 부하에서 매우 다르게 동작합니다..[2]

2.1 THDi — 기본의 백분율

THDi는 측정 순간의 기본 주파수 전류에 대한 백분율로 고조파 전류를 표현합니다.. 경부하 시, 기본 전류가 작다. 고조파 전류, 절대적으로 작은 반면, 작은 기본 요소의 큰 부분을 나타냄 - 높은 THDi 생성. VFD 25% 부하에서는 35~40% THDi가 표시될 수 있지만 절대 고조파 전류 크기는 최대 부하 시보다 훨씬 작습니다.. THDi만으로는 부하가 적은 드라이브가 부하가 많은 드라이브보다 더 나쁜 고조파 문제처럼 보일 수 있습니다..

2.2 ITDD — 정격 수요 전류의 백분율

ITDD는 고조파 전류를 순간 기본 전류가 아닌 정격 수요 부하 전류(장비가 끌어오도록 설계된 최대 부하 전류)의 백분율로 표현합니다.. 이 분모는 고정되어 있습니다., 가변적이지 않음. 결과는 실제 고조파 영향에 따라 확장되는 측정항목입니다.: 가벼운 부하에서, 고조파 전류와 ITDD 모두 작습니다.; 최대 부하에서, 둘 다 최대치. ITDD는 THDi가 추적하지 않는 방식으로 네트워크의 실제 고조파 부담을 추적합니다..[2]

03 3자 솔루션: APG 신경증, 전력 품질 개념, 그리고 미루스

3.1 포장 문제

APG 신경증’ 터보 블로워 시스템은 컴팩트한 통합 패키지로 제공됩니다. - 블로워, 모터, VFD, 단일 인클로저에서 제어 및 제어. The 50% 기존 송풍기에 비해 설치 공간의 이점이 핵심 판매 포인트입니다., 시스템에 추가된 모든 고조파 필터는 이러한 장점을 손상시키지 않으면서 기존 엔클로저에 맞아야 했습니다.. 이는 부피가 큰 추가 필터 캐비닛을 배제하고 APG-Neuros와 Mirus 간의 긴밀한 엔지니어링 협력이 필요했습니다..[1]

3.2 시뮬레이션 및 현지 전문 지식

해당 지역의 Mirus International 대표자인 Power Quality Concepts는 프로젝트에 고조파 완화 전문 지식을 제공했습니다.. SOLV 사용™, Mirus는 어떤 Lineator 모델과 구성이 요구 사항을 충족하는지 결정하기 위해 여러 시뮬레이션 시나리오를 실행했습니다. 5% 송풍기의 전체 작동 속도 범위에 걸친 ITDD 사양. 시뮬레이션을 통해 Lineator AUHF HP 모델이 올바른 솔루션으로 식별되었습니다..[1]

프로젝트를 검토한 현지 컨설팅 엔지니어는 이미 Lineator 제품 라인에 대해 잘 알고 있었고 SOLV를 수락했습니다.™ 시뮬레이션 결과 - 규정 준수를 공식적으로 확인하려면 설치 후 현장 측정이 필요함. 이것이 올바른 전문 엔지니어링 접근 방식입니다.: 시뮬레이션이 디자인을 알려준다, 측정으로 성능 확인.

무화과. 2. APG-Neuros Turbo Blower 시스템 인클로저 내에 설치된 Mirus Lineator AUHF HP. Mirus 엔지니어링 팀은 APG-Neuros와 협력하여 시스템의 작은 설치 공간을 유지하는 패키징 솔루션을 개발했습니다.. 출처: 미루스 인터내셔널.[1]

3.3 통합 포장

Mirus 엔지니어링 팀은 APG-Neuros 엔지니어와 직접 협력하여 터보 블로워 시스템 인클로저에 맞는 Lineator 패키지 구성을 개발했습니다.. 그 결과 최종 사용자에게 보이지 않는 완전히 통합된 고조파 필터 솔루션이 탄생했습니다., 컴팩트한 시스템 설치 공간 유지, 전체 속도 범위에 걸쳐 필요한 고조파 성능을 제공합니다..[1]

04 검색 결과: 측정된 성능은 예측 및 사양을 초과합니다.

규정 준수를 공식적으로 확인하기 위해 설치 후 다양한 부하 수준에서 현장 측정을 수행했습니다.. 결과는 SOLV를 모두 초과했습니다.™ 시뮬레이션 예측 및 프로젝트 사양:[1]

ITDD는 아래에서 편안하게 유지되었습니다 5% 전체 작동 속도 범위에 걸쳐 — 단지 최대 부하 시뿐만 아니라. THDv가 절대 초과되지 않음 2.5% 어떤 작동 지점에서든. The 4.56% 최고 속도의 ITDD는 실제로 SOLV에서 개선되었습니다.™ 예측, 보수적인 시뮬레이션 가정이 모델을 능가하는 실제 결과를 생성하는 다른 Mirus 사례 연구에서 볼 수 있는 패턴과 일치합니다..

무화과. 3. 최대 부하 작동 시 측정된 파형 (20 1월 2016). 맨 위: 전압 파형, THDv = 2.15% — 깨끗한 정현파. 맨 아래: 전류 파형, ITDD = 4.56% — 고조파 왜곡이 최소화된 정현파에 가깝습니다.. 출처: 미루스 인터내셔널.[1]

05 전력 품질 관점: 이 사례 연구에서 보여주는 내용

5.1 유틸리티 연결 시스템 - 다른 문제 클래스

이 시리즈의 모든 이전 사례 연구에는 발전기 공급 단독형 시스템이 포함되었습니다.. WQCP는 시리즈 중 최초의 유틸리티 연결 애플리케이션입니다.. 조화로운 결과가 다릅니다: 유틸리티 공급으로, 소스 임피던스가 낮고 단일 소스의 전압 왜곡 350 HP 드라이브는 보통 수준입니다.. 여기서 규정 준수 동인은 시스템 안정성이나 장비 보호가 아니라 IEEE입니다. 519 공통 결합 지점에서의 전류 왜곡 한계, 이 부하로 인해 주입되는 고조파 전류로부터 공유 네트워크의 다른 모든 고객을 보호하기 위해 유틸리티가 사용하는 전력.

이것이 IEEE의 맥락이다. 519 쓰여졌다: 많은 고객에게 서비스를 제공하는 유틸리티, 단일 고객이 공유 네트워크에 주입할 수 있는 고조파 전류량에 대한 제한 설정. IEEE에 따른 WQCP의 의무 519 PCC의 고조파 주입(ITDD)을 인근 고객의 전력 품질을 크게 저하시키지 않는 수준으로 제한하는 것입니다.. The 5% 프로젝트 문서의 ITDD 사양은 이러한 의무를 직접적으로 반영합니다..[2]

5.2 장비 조달의 일부인 고조파 필터링

이 사례 연구의 가장 중요한 구조적 특징은 고조파 필터링이 개조가 아닌 송풍기 패키지 조달의 일부로 지정되었다는 것입니다.. WQCP는 터보블로워를 구입하지 않았습니다, 설치하다, 고조파를 측정하다, 그런 다음 필터를 추가하세요.. 프로젝트 사양에는 처음부터 ITDD 제한이 포함되었습니다., APG-Neuros는 규정을 준수하는 통합 패키지 제공을 담당했습니다., Mirus는 장비를 주문하기 전에 필터의 크기를 결정하고 포장하기 위해 설계 단계에 참여했습니다..

이것이 올바른 조달 모델이다. 고조파 규정 준수에 대한 책임을 고조파 소스를 제어하는 ​​당사자(장비 공급업체)와 일치시킵니다. 이를 현장 문제로 남겨두어 설치 후 현장 전기 엔지니어에게 맡기는 것이 아닙니다.. 또한 시스템을 작은 공간 내에서 유지하는 패키징 최적화도 가능합니다..

5.3 미루스 현지 대표의 역할

현지 Mirus 대표자인 Power Quality Concepts가 SOLV를 실행했습니다.™ 필터 사양을 정의하고 APG-Neuros 간의 기술 인터페이스를 제공하는 시뮬레이션, 컨설팅 엔지니어, 그리고 미루스’ 엔지니어링 팀. 응용전력품질공학에 대한 분포모델이다.: 시뮬레이션 능력과 제품 깊이를 갖춘 제조업체, 지역적 유용성을 이해하는 전문가가 현지 대표, 컨설팅 엔지니어링 커뮤니티, 그리고 구체적인 신청 요건. 이미 Lineator 제품에 대해 잘 알고 있던 컨설팅 엔지니어와 현지 대표자의 기존 관계가 프로젝트를 효율적으로 진행하는 데 한 요인이었습니다..

이 패턴 — 제조업체의 기술 깊이, 현지 대표 활용 지식, 컨설팅 엔지니어 제3자 검증 — 전력 품질 컨설팅 업무를 구축하는 모든 사람에게 주목할 만한 모델입니다.. 현지 대표 역할은 고객 관계가 이루어지는 곳입니다..

참조

1. [1] 미루스인터내셔널(주), “사례 연구: 수질관리공장 터보블로워 교체사업,” 응용 사례 연구, 브램톤, 온타리오, 캐나다. 사용 가능: mirusinternational.com
2. [2] IEEE 표준 519-2022, “전력 시스템의 고조파 제어에 대한 IEEE 표준,” IEEE, 뉴욕, NY, 2022.