راهکارهای INVT برای کاربردهای سالن مرغداری صنعتی

به منظور گسترش ابعاد و ارتقای بهره‌وری تولید، سالن‌های مدرن پرورش طیور از فناوری پرورش با تراکم بالا استفاده می‌کنند تا بیشترین تعداد جوجه را در فضایی محدود پرورش دهند. فاکتور کلیدی در فناوری پرورش پرتراکم، تنظیم دمای محیط است؛ زیرا نوسانات دمایی نامناسب می‌تواند منجر به تلفات گله شود. همزمان، تضمین تهویه مناسب در مرغداری، حفظ هوای پاک و جلوگیری از تجمع ویروس‌ها و گازهای مضر در فضای بسته امری حیاتی است.

این مقاله به تشریح اجزای تجهیزات و اصول کاری سیستم تنظیم خودکار دما در سالن مرغداری می‌پردازد و بر انتخاب، کنترل و عملکرد درایو فرکانس متغیر (اینورتر) تمرکز دارد. دما معمولاً از طریق تبادل هوا کنترل می‌شود. در این مقاله روش تنظیم سرعت و کنترل دمای سالن مرغداری با کنترل فن توسط اینورتر اینوت ارائه شده و دیاگرام مداری آن آورده شده است. این روش دارای ویژگی‌هایی چون کنترل پایدار دما، صرفه‌جویی در مصرف انرژی، عملکردهای حفاظتی کامل و عملکرد راه‌اندازی عالی است.

علاوه بر این، برخی از مزارع مرغداری روزانه ده‌ها هزار تخم‌مرغ تولید می‌کنند و تکیه بر نیروی انسانی برای سورتینگ و جداسازی تخم‌مرغ‌ها بازدهی پایینی دارد. در این مقاله همچنین کاربرد اینورتر INVT در دستگاه‌های سورتینگ تخم‌مرغ معرفی شده است.

نمای کلی (Overview)

اینورترهای INVT به نحوی طراحی شده‌اند که تمامی الزامات بخش‌های مختلف سالن‌های مرغداری را برآورده سازند. درایو استاندارد سری GD20-UL ما از قابلیت‌ها و ویژگی‌های زیر پشتیبانی می‌کند:

1. مد کنترلی V/F و کنترل وکتور بدون سنسور (Sensorless Vector Control)
2. گشتاور راه‌اندازی بالا تا ۱۵۰٪ در فرکانس ۰.۵ هرتز
3. دارای یونیت ترمز (Braking Unit) داخلی به‌صورت استاندارد
4. کی‌پد اکسترنال برای کپی پارامترها
5. دارای گواهینامه استانداردهای UL/cUL
6. ارائه خدمات سفارشی‌سازی (مانند سنسور PTC، حالت آتش‌سوزی/Fire-Mode و HVAC)
7. راه‌اندازی مجدد خودکار پس از قطعی لحظه‌ای برق در فرکانس شروع
8. محدودکننده جریان در زمان شتاب‌گیری و کارکرد، تنظیم‌شده روی ۱۸۰٪ یا بالاتر
9. امکان غیرفعال‌سازی حفاظت اضافه بار حرارتی موتور
10. امکان غیرفعال‌سازی حفاظت قطعی فاز ورودی
11. ریست خودکار چندباره پس از تریپ (خطا) با تاخیر زمانی قابل تنظیم بین راه‌اندازی‌ها
12. راه‌اندازی مجدد موتور در حال چرخش پس از قطعی لحظه‌ای برق (Catch on the fly)
13. قابلیت مهار و قفل چرخش معکوس
14. خاموشی ناشی از ولتاژ بالا (Overvoltage) بر اساس ۴۰۰ ولت DC برای ورودی ۲۳۰ ولت AC یا ۸۰۰ ولت DC برای ورودی ۴۸۰ ولت AC
15. پشتیبانی GD20-UL از انواع منابع تغذیه شامل:
    • تک‌فاز ۲۰۰ (منهای ۱۵٪) تا ۲۴۰ (به‌علاوه ۱۰٪) ولت
    • سه‌فاز ۲۰۰ (منهای ۱۵٪) تا ۲۴۰ (به‌علاوه ۱۰٪) ولت
    • سه‌فاز ۳۸۰ (منهای ۱۵٪) تا ۴۸۰ (به‌علاوه ۱۰٪) ولت

در این مقاله، یکی از پروژه‌های واقعی مشتریان، به‌عنوان نمونه بررسی شده است.

کاربرد اینورتر در فن‌های مرغداری

پیاده‌سازی کاربرد فن بسیار ساده است و تنها به یک پتانسیومتر خارجی برای تنظیم دور نیاز دارد.

فن تهویه متداول

فریم نصب فن و اتصالات تغذیه الکتریکی

راهکار INVT برای کاربرد فن در سالن مرغداری

دیاگرام سیستم هر فن:

قابلیت محاسباتی سرعت بالا

استفاده از پردازنده CPU با سرعت پردازش دستورات پایه تا حداکثر 1ns.

مزرعه – میز سورتینگ تخم‌مرغ

در ادامه، خلاصه پروژه ارتقای میز سورتینگ تخم‌مرغ که توسط INVT در این مرغداری اجرا شده، آمده است:

سیستم قدیمی:

• شامل ۸ خط نوار نقاله که تخم‌مرغ‌ها را از آشیانه‌های موجود در ۴ سالن (هر سالن ۲ خط) به طول ۱۵۰ متر و عرض ۲۰ متر انتقال می‌دادند.
• هر کانوایر مجهز به یک الکتروموتور DC با توان ۰.۳۷ کیلووات و درایو DC بود.
• یک نوار نقاله اصلی وجود داشت که ۸ خط دیگر تخم‌مرغ‌ها را روی آن تخلیه می‌کردند.
• هر نقاله حدود ۱۵ دقیقه و ۲ بار در روز کار می‌کرد.
• برای کارکرد هر یک از ۸ نقاله فرعی، الزاماً باید نوار نقاله اصلی روشن می‌بود.
• هر درایو دارای یک پتانسیومتر (مقاومت ۲.۲ کیلواهم ۱۲ ولت)، یک کلید On/Off و چراغ سیگنال قرمز/سبز بود. سیم‌بندی از کابل شیلددار ۴ رشته نمره ۱۸ (۲ رشته برای پتانسیومتر و ۲ رشته برای کلید سلکتوری On/Off و چراغ) تشکیل شده بود.

مشکلات سیستم DC قدیمی:

1. عدم امکان تنظیم دقیق سرعت هر یک از نقاله‌ها به منظور هماهنگی با نقاله اصلی.
2. هزینه نگهداری و تعمیرات بالای موتورهای DC، نظیر تعویض مداوم ذغال‌ها.

تصاویری از تجهیزات سیستم قدیمی:

موتور DC لیسون (Leeson) به همراه گیربکس اوهایو (Ohio)

باکس کنترل Shenandoah

موتور DC و درایو DC برند Wadeken – Lesson

کنترلرهای DC ویدکن (Wadeken) در اتاق کنترل مرکزی

سیستم جدید با درایو فرکانس متغیر (VFD) برند اینوت:

• جایگزینی تمام موتورهای DC با الکتروموتورهای AC با توان ۰.۳۷ کیلووات (موتورهای AC قابلیت اطمینان و طول عمر به‌مراتب بالاتری دارند).
• جایگزینی درایوهای DC قدیمی با اینورترهای مدل GD20-1R5G-S2 اینوت.
• هر تابلوی کنترل شامل اجزای زیر است:
  1. باکس با استاندارد حفاظتی IP65 (کاملاً ایزوله در برابر گردوغبار بدون نفوذ ذرات به داخل تابلو)
  2. دو قفل ضامنی ایمن جهت بسته شدن درب تابلو
  3. چراغ نشانگر برق‌دار بودن قرمز رنگ روی تابلو
  4. کلید سلکتوری On/Off در قسمت بالا
  5. فیوزهای خط تغذیه ورودی ۲۳۰ ولت در قسمت بالا
  6. کلید سلکتوری در سمت راست برای تغییر وضعیت بین کنترل محلی (Local) و از راه دور (Remote)
  7. کلید جهت راست‌گرد/چپ‌گرد (Forward/Reverse) تعبیه‌شده در پایین سمت راست داخل تابلو (چپ‌گرد به ندرت و تنها هنگام تنظیم تسمه نقاله جدید استفاده می‌شود)
  8. کنترل محلی (Local) در سمت چپ با پتانسیومتر تنظیم دور و کلید انتخاب Local/Remote در سمت راست
  9. کنترل ریموت (از راه دور) در گوشه پایین سمت چپ
• وجود کلید سلکتوری روشن/خاموش و ولوم پتانسیومتر تنظیم سرعت.
• کل زمان کارکرد روزانه برای هر نوار نقاله مجموعاً ۳۰ دقیقه است (۲ بار در روز، هر بار ۱۵ دقیقه).
• باکس‌های تابلو برق به صورت زیر هستند که مانع از ورود هرگونه گردوغبار به فضای داخل می‌شوند:

تصاویر سیستم جدید:

راهکار INVT در کاربرد میز سورتینگ تخم‌مرغ

دیاگرام سیستم:

تنظیمات پارامترها:

راهکارهای طراحی تابلو و باکس محافظ (Enclosures)

با توجه به حجم بالای گردوغبار و پرز در مرغداری‌ها، سطح حفاظت معمولی IP20 کافی نیست؛ ذرات غبار به‌راحتی وارد اینورتر شده و منجر به خرابی و سوختن VFD می‌شوند. بنابراین شرکت INVT برای پاسخگویی به این چالش دو راهکار اقتصادی و مهندسی ارائه داده است:

جهت جلوگیری از ورود گردوغبار به داخل درایو، دو راهکار به مشتریان پیشنهاد می‌شود:

راهکار اول: نصب اینورتر به‌صورت کامل در داخل باکس؛ باکس کاملاً بسته و ایزوله است.

به دلیل تولید گرما، مهندسان INVT دفع حرارت را توسط نرم‌افزارهای شبیه‌سازی حرارتی تحلیل کرده‌اند. در این حالت، پیشنهاد شرکت مطابق تصویر زیر است:

راهکار دوم: نصب به روش فلنجی (Flange mounting)؛ نیمی از اینورتر با کمک تسمه نگهدارنده فلزی در خارج از باکس قرار می‌گیرد. این روش در صورتی پیشنهاد می‌شود که ورود غبار به کانال فن هیت‌سینک مشکلی ایجاد نکند. مزیت بزرگ این روش این است که ابعاد باکس تابلویی بسیار کوچک‌تر خواهد شد.

نمونه باکس‌های به کار رفته:

باکس الکتریکی ضدآب لولادار سری YH مدل YH-121006 استاندارد NEMA

ابعاد: ۱۲.۵۹ × ۱۰.۵۹ × ۷.۱۱ اینچ / ۳۱۹.۷۹ × ۲۶۸.۹۹ × ۱۸۰.۵۹ میلی‌متر | وزن: ۵.۴۷ پوند (حدود ۲.۴۸ کیلوگرم)

• دارای تاییدیه UL با استاندارد UL508A (شماره پرونده: E352997)
• طراحی‌شده بر اساس استانداردهای IP66 و IP68 تحت استاندارد IEC 529
• پوشش مشخصات استانداردهای NEMA 1, 2, 3, 3R, 4, 4X, 5, 6/6P, 12 & 13
• طراحی لولای تمام‌پلاستیکی بیرونی، قالب‌گیری‌شده از جنس پلی‌کربنات مقاوم
• امکان سفارش کیت صفحه مونتاژ داخلی اختیاری (مدل YX-1210K)
• امکان سفارش کیت‌های ریل DIN و کیت نصب روی ستون (مدل PK-120)
• * رتبه‌بندی IP68 و NEMA 6/6P تنها در شرایط استفاده از پیکربندی بسته شدن با پیچ برقرار است.

جمع‌بندی

با توسعه سریع فناوری تبدیل فرکانس، اینورترها کاربرد بسیار گسترده‌ای در صنایع پیدا کرده‌اند. استفاده از اینورتر به مجموعه‌ها کمک می‌کند تا در فرآیند تولید بهینه‌سازی انرژی داشته باشند، هزینه‌های استهلاک و نگهداری را کاهش دهند و پایداری و ثبات کیفی تولید را تضمین کنند. شرکت INVT متناسب با نیازهای خاص مزارع پرورش طیور و سالن‌های مرغداری، راهکارهای متنوعی را ارائه می‌دهد تا علاوه بر کاهش هزینه‌ها و مصرف بهینه انرژی، سیستمی با راندمان بالا و کاربری آسان در اختیار مصرف‌کنندگان قرار دهد.

مراجع (References)

1. راهنمای عملکرد و دفترچه راهنمای اینورتر GD20، شرکت INVT Electric شنژن.
2. کاتالوگ درایوهای فرکانس متغیر سری GD اینوت، شرکت INVT Electric شنژن.
3. راهنمای حل مشکلات و دفع حرارت در درایوهای VFD، شرکت INVT Electric شنژن.

 

منبع: Chicken House Applications – INVT Solutions