Nas instalações industriais vem buscando cada vez mais redução de energia, conhecer cada vez mais como esta a saúde dos equipamentos seguindo essa linha de raciocínio um equipamento dos equipamentos muito utilizado nas industrias são as máquinas rotativas dentre elas motores elétricos. com o uso d variadores de velocidade e ou frequência permite o melhor controle da saúde textos equipamentos rotóricos. os VFDS também conhecido como inversores de frequência micro drivers é variadores de velocidade.
O que é um variador de velocidade?
O variador de velocidade(VSD) tem como função básica controlar o fluxo de energia da rede para o dispositivo no processo. Eles são instalados entre a alimentação elétrica e a carga rotórica (motor) . A energia da fonte elétrica alimenta o VSD (drive) ele por sua vez através de seu sistema de controle regula a energia que será enviada para carga conforme a necessidade do processo.
Sua utilização é muito comum para controle de cargas rotórica(comandadas por motores elétricos) variando sua frequência e a tensão que alimenta a carga, indo além ele ainda pode controlar a aceleração e desaceleração da carga durante a sua partida ou parada. Muito embora o conversor controle os vetores de tensão e frequencia na prática o que vemos é variação de velocidade do motor
Finalidade do uso do VFD
O VFD/VSD pode ser utilizado de diversas formas uma utilização muito comum é para ajustar a velocidade conforme a mudança de carga. Muitas são as razões que os leva a utiliar o variador de velocidade.
- Um dos principais motivos é a economia de energia desta forma permite aumento de eficiência da carga;
- Uso de inversor em sistema de controle de energia eolico e solar.
- Controlar a velocidade do VFD conforme requisitos do processo.
- Controlar a potência e torque do equipamento com uso do inversor de frequecia.
- Amenizar o trancos, estresse e choques nas máquinas rotóricas reduzindo manutenção precosse;
- Reduzir o consumo de pico para evitar preços de pico de demanda e reduzir o tamanho do motor
- Diminuição de choques mecânicos na partida do motor;
- Aumento no controle de produtividade maior disponibiliade eletromagnética;
- Diagnosticos preventivos e preditivos dos motores;
- Controle inteligente e on-line da condição de funcionamento da carga;
Os VFDs consomem pouca energia, portanto, a redução do custo de energia elétrica é a principal razão a ser avaliado na implementação desse dispositivos nas instalações industriais.
A alimentação do inversor, é direcionada para o circuito retificador, que converte a alimentação CA de entrada em alimentação CC. A energia CC é alimentada nos capacitores dentro do inversor suavizando é linearizando forma de onda elétrica que a fonte de alimentação fornece oferecendo uma energia limpa para a próxima etapa. A energia então flui dos capacitores para o inversor, que altera a tensão /corrente de CC para saida em CA que será direcionada a carga(motor).
É nesta etapa que o inversor ajusta a tensão ea frequência que será enviada para alimentar o motor conforma as necessidade e exigencias que o processo está exigindo. Isso significa que você opera seus motores CA na velocidade ou com o torque de acordo com a demanda necessária. É por isso que você pode economizar grandes quantias de dinheiro usando os inversores de frequência.
Além de economizar energia, os acionamentos de velocidade variável também ajudam a reduzir os custos de manutenção, o desperdício e até as emissões de ruído ambiente. Eles também são uma ótima maneira de ajudar a atingir suas metas ambientais.
Considerações sobre manutenção
Recomenda-se que a manutenção preventiva de VFD de baixa tensão seja realizada pelo menos uma vez por ano considerando que esse seja instalado sobre as recomendações do fabricante (local limpo, seco e ventilado). Essa manuteção deve consistir em inspeção visual, limpeza com ar comprimido seco(atenção ar a ser utilizado deve receber tratamento especial), realizar a verificação das conexões para o torque correto e definindo um plano para troca de substituição de componentes com ciclo de vida operacional mais curto. Os ventiladores de resfriamento do VFD, por exemplo, devem ser substituídos a cada 3-5 anos – os principais capacitores a cada 7 anos.
Uma prática muto comum utilizado em componentes elétricos que é a realização de termografia (câmera térmica) para verificar a temperatura nos terminais essa verificação deve ser realizada com equipamento em carga. Se alguma conexão mostrar quente, desligue-a e verifique o torque com uma chave de torque/chave de fenda. Eu já vi mais problemas causados por pessoas que acionam com muita força nos parafsos de motor e energia (e até de controle de conexões) do que as conexões que se soltaram.
Uma outra boa prática de manutenção e realizar inspeção do circuito eletrônico com uso de uma luz forte em busca de componentes aquecidos e ou existencia de corpos estranhos que pode ser soprados para o interior do inversor pelos ventiladores de resfriamento, verificar exesso de poeira ou sinais de corrosão devido a gases corrosivos. Somente desmonte o equipamento caso tenha identificado um desses desvios.
Programa de Manutenção Preventiva VFD
Sem manutenção preventiva, a probabilidade de falha do VFD aumenta drasticamente. As falhas mais comuns são devidas ao envelhecimento dos componentes ou condições operacionais, como temperatura ambiente variável, alta umidade, cargas excessivas e pesadas. Os sinais dessas falhas geralmente começam a aparecer após cinco a 10 anos de operação.
Um programa regular de manutenção preventiva de VFDs ao longo da vida é um requisito absoluto para garantir a máxima disponibilidade e custos mínimos de reparo não planejados. Com manutenção preventiva adequada e oportuna, a confiabilidade dos VFDs pode ser garantida e sua vida útil prolongada.
As tarefas programadas incluem:
- Inspeção visual do VFD e condições ambientais.
- Inspeção das conexões.
- Inspeção dos cabos de fita e fibra óptica.
- Inspeção funcional do ventilador e do sistema de refrigeração.
- Limpeza protegida por descarga eletrostática do VFD.
- Inspeção do circuito de ‘parada de emergência’.
- Inspeção para a prevenção de um circuito de inicialização inesperado.
- Inspeção do logger de falhas.
- Inspeção e armazenamento dos parâmetros.
- Teste funcional do VFD em condições normais.
- Medições básicas com tensão de alimentação.
- Inspeção do inventário de peças de reposição do VFD.
- Reforma dos capacitores do módulo sobressalente.
Áreas de foco básico que afetam a confiabilidade do VFD
De uma maneira geral a maioria das referências que abordam o assum de confiabilidade do VFD/VSD recomendam ações simples e básica permitindo garantir o alto nível de confiabilidade e disponibilidade nas recomendações incluem manter o equipamente limpo, refrigerado, ambiente seco e conexões bem fixadas.
Mantenha o VFD limpo
Os variadores de frequência em sua grande maioria são enquadrado nas categorias NEMA 1 (possuem aberturas laterais para fluxo de ar que permite melhor resfriamento) ou NEMA 12 (gabinete selado isento de poeira). Os VFDs que se enquadram na categoria de NEMA 1 são praticamente suscetíveis à contaminação por poeira devendo ser instalado em locais abrigados e isentos de poeira necessitando de programa preventivo mais frequentes.
A existência de poeira em um dispositivo eletrônico pode causar mau funcionamento ou até falha. Considerando que a poeira absorve umidade quando essa se aloja nos componentes eletrônico agrava ainda mais os possíveis problemas. Uma boa pratica que pode ser adotado é realizar a pulverização e ar limpo e seco através dos ventiladores de resfriamento e dissipador de calor poeira no dispositivo também absorve a umidade, o que agrava o problema.(Atenção o ar comprimido não é recomendado pois em sua grande maioria esse ar contem óleo e água, pois há o risco de gerar descargas eletrostático. Neste caso recomenda-se o uso de um spray não estático ou vácuo de descarga eletrostático em operação reversa para reduzir o acumulo estático para limpeza de componentes eletrônicos.
As vedações do gabinete devem ser verificadas regularmente e substituídas assim que qualquer dano for identificado. As vedações originais do fabricante do VFD podem parecer caras, mas a falha em substituir as vedações danificadas resultará em perdas que equivalem significativamente mais do que o custo do selo.
Mantenha o VFD fresco
Além de poeira no hardware de acionamento de frequência variável, o que pode causar restrições de fluxo de ar que isolam os dissipadores de calor e reduzem o desempenho dos ventiladores de resfriamento, os ventiladores circulantes precisam ser verificados quanto a sinais de falha de rolamentos ou objetos estrangeiros – geralmente indicados por ruído incomum ou eixos que aparecem ‘Wobbly’.
As temperaturas do dissipador de calor devem ser monitoradas regularmente. As temperaturas médias devem ser observadas e qualquer aumento de mais de 3 a 5 ° C deve ser investigado.
Mantenha o VFD seco
Nas industrias normalmente o ar possuem componentes corrosivos quando associado a umidade do ar podem gerar corrosão da placa eletônica podendo condenar o VFD a falhas de operação. Para prever essa condição recomenda-se durante a etapa de projeto deve-se garantir que a sala onde o VFD for instalado em local protegido e seco o sistema de ventilação devem ser proteidos por filtros especiais evitando ao maximo possível a possibilidade do entrada de gases corrosivos.
Realizar manutenção nas conexões
Conexões em VFDs precisam funcionar corretamente. Embora as próprias unidades possam não se mover com muita frequência, as conexões podem se soltar com o tempo devido a vibrações mecânicas, oscilação de calor ou até mesmo movimentos acidentais por longos períodos.
A equipe de PM em questão deve inspecionar as conexões conforme o cronograma para conexões frouxas ou apertadas demais. Porque apertar demais e reapertar os parafusos de conexão pode causar mau funcionamento semelhante a conexões soltas.
Cada um desses três requisitos pode ser atendido seguindo rigorosos programas de manutenção preventiva. As falhas se desenvolvem com o tempo e desaparecem da vista, por isso pode ser difícil solucionar problemas eletrônicos e descobrir problemas subjacentes com VFDs depois que algo dá errado.
Inspeções regulares evitam o desenvolvimento de problemas em primeiro lugar.
A manutenção do VFD garante que as unidades sejam mantidas protegidas contra fatores externos, como água e detritos, bem como mecânica interna defeituosa.
As boas práticas de manutenção incluem inspeções visuais, limpezas regulares, verificações de conexão e substituição de peças antes que comecem a prejudicar o desempenho.
Por exemplo, os ventiladores de resfriamento devem ser substituídos a cada três a cinco anos e os capacitores do barramento principal devem ser substituídos a cada sete anos.
Programação PM semanal VFD
A cada semana, os operadores de processo de campo/equipe de manutenção elétrica devem estar alertas a ruídos incomuns.
Pelo menos uma vez por semana, os inspetores devem criar um relatório detalhando o ambiente do VFD, incluindo temperatura e umidade, tensão do barramento VDC e tensão de saída, corrente e frequência.
Esse relatório também deve documentar a temperatura monitorada do VFD para fornecer dados de longo prazo sobre as necessidades de saúde e manutenção do dispositivo.
Cronograma de PM Mensal VFD
Todos os meses, os filtros precisam ser limpos ou substituídos. Isso inclui filtros para qualquer corrosão, unidades de desumidificação, ventilação do painel VFD e filtros em caixas de armazenamento para VFDs.
Cronograma Anual PM VFD
Uma vez por ano, os VFDs devem passar por uma limpeza, inspeção e manutenção mais completas.
Limpeza da unidade: Aspire as aberturas e o espaço de armazenamento e limpe ou substitua os filtros. Os VFDs não devem ser limpos com solventes ou ferramentas de limpeza à base de água.
Inspeção de peças: é necessário apertar as conexões e blocos de terminais, verificar as fontes de alimentação e consultar o cronograma de substituição de peças para qualquer trabalho necessário. Profissionais bem treinados devem verificar o DC com um osciloscópio para ondulação do VDC.
Benefícios do uso da manutenção preventiva do VFD
A manutenção preventiva regular ajuda todos os componentes eletrônicos a funcionar por mais tempo e fornecer um desempenho mais consistente.
Os VFDs se beneficiam da manutenção regular, especialmente se tiverem aberturas laterais abertas, que podem permitir que objetos estranhos ou umidade contaminem o interior do gabinete.
Isso, por sua vez, minimiza os custos de substituição e falhas críticas que causam tempo de inatividade inesperado.
A manutenção de VFDs também permite que eles operem com maior controle e capacidade de atender a diferentes requisitos de carga.