3相可変周波数駆動（VFD）のサプライヤーとして、これらの洗練されたデバイスが腐食性環境でどのように動作するかについて多くの問い合わせに遭遇しました。このトピックは、化学処理プラント、廃水処理施設、沖合の石油掘削装置など、多くの産業用途が非常に重要であるため、非常に重要です。このような過酷な条件での3相VFDの運用メカニズムと課題を理解することは、信頼できるパフォーマンスと寿命を確保するために重要です。
3フェーズVFD操作の基本原則
腐食性環境での操作の詳細を掘り下げる前に、の基本原則を把握することが不可欠です三相VFD。 3フェーズVFDは、モーターに供給される周波数と電圧を変化させることにより、3相ACモーターの速度を制御する電子デバイスです。これは、整流器、DCバス、インバーターの3つの主要なセクションで構成されています。
整流器セクションは、着信3相AC電力をDC電力に変換します。これは通常、ブリッジ構成に配置されたダイオードまたはサイリスタのセットを使用して達成されます。次に、DC電源はDCバスに保存されます。DCバスは、DC電圧を滑らかにし、インバーターの安定した電源を提供するコンデンサで構成されます。
インバーターセクションは、DC電力を変数周波数と電圧で3相AC電力に戻す責任があります。これは、絶縁ゲート双極トランジスタ（IGBT）や金属酸化物 - 半導体フィールド効果トランジスタ（MOSFET）などのパワー半導体デバイスを使用して達成されます。これらのデバイスのスイッチングを制御することにより、インバーターはモーターの要件に一致する出力電圧と周波数を生成できます。
腐食性環境での課題
腐食性環境は、3相VFDの動作にいくつかの課題をもたらします。主な関心事は、酸、アルカリ、塩、水分などの腐食性物質の存在による電子成分の分解です。これらの物質は、印刷回路基板（PCB）、コネクタ、およびその他の金属コンポーネントの腐食を引き起こし、電気障害、短絡、性能の低下につながる可能性があります。
もう1つの課題は、VFDの表面とその囲いの内側にほこり、汚れ、その他の汚染物質が蓄積することです。腐食性環境では、これらの汚染物質は腐食性物質と反応して導電性経路を形成し、電子干渉と電子成分への損傷を引き起こす可能性があります。さらに、水分の存在は、カビや細菌の成長を促進する可能性があり、VFDの性能をさらに低下させる可能性があります。
保護対策
腐食性環境での3相VFDの信頼できる動作を確保するために、いくつかの保護対策を実装できます。これらの測定値は、物理的保護と電気保護の2つのタイプに広く分類できます。
物理的保護
- エンクロージャーデザイン：VFDは、腐食性物質、ほこり、水分の侵入に対する保護を提供する適切なエンクロージャーに収納する必要があります。エンクロージャーは、ステンレス鋼やグラスファイバーなどの耐腐食性材料で作られている必要があり、高度な侵入保護（IP）定格を持つ必要があります。たとえば、IP66定格のエンクロージャーは、ダストの侵入に対する完全な保護と強力なウォータージェットに対する保護を提供します。
- コーティングとメッキ：VFDのPCBおよびその他の金属成分は、コンフォーマルコーティングやニッケルメッキなどの耐食性材料でコーティングまたはメッキできます。コンフォーマルコーティングは、水分、ほこり、腐食性物質の浸入を防ぐためにPCBに適用される保護材料の薄い層です。ニッケルメッキは、腐食に対する障壁を提供するために、金属成分の表面にニッケルの層を堆積させるプロセスです。
- フィルタリングと換気：VFDエンクロージャーには、ほこり、汚れ、その他の汚染物質の蓄積を防ぐために、フィルターと換気システムを装備する必要があります。フィルターは、エンクロージャーに入る空気から粒子状物質と腐食性ガスを除去するように設計する必要があります。換気システムは、腐食性物質の侵入を防ぐために、エンクロージャー内に正の圧力を維持するように設計する必要があります。
電気保護
- サージ保護：腐食性の環境は、稲妻のストライキ、電力網の乱れ、およびその他の要因により、電気的に急増しやすいことがよくあります。 VFDには、金属酸化物バリスト（MOVS）やガス放電チューブ（GDT）などのサージ保護装置に装備して、電子部品を電気サージによる損傷から保護する必要があります。
- 接地と結合：腐食性環境でのVFDの安全性と信頼性を確保するためには、適切な接地と結合が不可欠です。 VFDは、静電気の蓄積を防ぎ、電気断層の経路を提供するために、低インピーダンスの地上システムに接地する必要があります。 VFDのエンクロージャーとその他の金属成分は、電気の連続性を確保し、電位の違いの形成を防ぐために結合する必要があります。
- 監視および診断システム：VFDには、潜在的な問題が重大な損傷を引き起こす前に、潜在的な問題を検出および診断するための監視および診断システムを装備する必要があります。これらのシステムは、温度、電圧、電流、周波数などのパラメーターを監視でき、異常な条件が検出されたときにアラートと警告を提供できます。
ケーススタディ
腐食性環境における保護対策の重要性を説明するために、いくつかのケーススタディを考えてみましょう。
化学処理プラント
化学処理プラントは、生産プロセスで使用される化学物質の腐食性のために、3相VFDの頻繁な失敗を経験していました。 VFDは、腐食性物質の侵入に対する限定的な保護を提供する標準エンクロージャーに収容されていました。その結果、VFDのPCBおよびその他の金属成分が腐食し、電気の故障とパフォーマンスの低下につながりました。
この問題に対処するために、プラントは標準のエンクロージャーをIP66定格のステンレス鋼エンクロージャーに置き換え、コンフォーマルコーティングでPCBをコーティングしました。さらに、プラントは、囲いと換気システムを設置して、囲いや換気システムを囲み、汚染物質の蓄積を防ぎました。これらの測定により、VFDの信頼性が大幅に向上し、障害の頻度が低下しました。
廃水処理施設
廃水処理施設は、3相VFDを使用して、治療プロセスでポンプとブロワーの速度を制御していました。 VFDは湿った湿度の高い環境にあり、カビや細菌の成長を助長しました。水分とカビの存在により、VFDのPCBやその他の金属成分の腐食が引き起こされ、電気の故障と性能が低下しました。
この問題を解決するために、施設はVFDエンクロージャ内の湿度を減らすために除湿システムを設置しました。さらに、施設は、カビや細菌の成長を防ぐために、殺菌剤のコンフォーマルコーティングでPCBをコーティングしました。これらの対策により、腐食の問題が効果的に排除され、VFDの信頼性が向上しました。
結論
結論として、腐食性環境で3相VFDを操作するには、課題と適切な保護対策の実施を慎重に検討する必要があります。 VFD操作の基本原則を理解し、腐食性環境における潜在的な課題を特定し、物理的および電気保護対策を実装することにより、VFDの信頼できるパフォーマンスと寿命を確保することができます。
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参照
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