Меню Рубрики

Установки повышения давления с преобразователем частоты

Регулирование давления воды частотным преобразователем

Частотные приводы используются ввиду возможности снижения энергопотребления, а также для плавной регулировки скорости вращения асинхронных двигателей. Чем ниже частота вращения, тем меньше электрической энергии будет потреблять насос. Частотники позволяют продлить срок службы технологическому оборудованию.

Описание работы насосных станций на основе частотного регулирования

Частотные приводы обеспечивают электронное бесступенчатое регулирование электродвигателем насосных и вентиляционных установок. Они рассчитаны на меняющиеся условия эксплуатации оборудования и зависят от параметров производственного процесса. Регулирование осуществляется с помощью интеллектуальных устройств, входящих в систему контроля технологического режима работы установки. Программа составлена на основе сигналов управления от датчиков.

Структура насосной станции:

• программируемый логический контроллер;

• панель управления;
• защитные стартовые регуляторы;

Конструктивно насосная станция представляет собой металлический шкаф в настенном или напольном исполнении с дверью на лицевой стороне. Шкаф оснащен центральным замком, дополнительными аксессуарами и индикаторами. Конструкция станции управления обеспечивает беспрепятственный доступ ко всем основным кабельным соединениям во время установки и ремонта. Ввод кабелей может быть расположен либо в верхней, либо нижней части шкафа. То же касается входящих сигналов датчиков.

• высококачественные шкафы изготовляются из нержавеющей или листовой стали с защитным покрытием для максимальной стойкости;

• оборудование должно соответствовать действующим правилам безопасности и нормам.

Принцип работы частотно регулируемых насосных станций

При запуске насосного оборудования могут возникнуть скачки напряжения тока в сети, приводящие к помехам. К тому же возможны гидроудары и, как следствие, механические поломки оборудования.

Решением проблемы станет задействование частотного преобразователя в схеме насосного привода и датчиков в сети водопровода. Сигнал подаётся на вход частотника, который должен быть настроенным в режиме работы с обратной связью. При изменении расхода воды преобразователь частоты получает сигнал от датчика и регулирует скорость вращения вала двигателя. Применение частотника с обратной связью по скорости позволяет компенсировать скольжение и стабилизировать скорость вращения вне зависимости от нагрузки.

Существуют различные варианты размещения и подключения элементов рабочей схемы: подключение датчика обратной связи от внутреннего либо от внешнего источника питания.

Станция управления выполняет следующие функции:

• плавный пуск путем управления частотой вращения мотора с помощью ручного регулятора;

• поддержание технических показателей на заданном уровне;

• механическая передача для подачи электропитания в случае отказа стартера;

• запуск двигателя и контроль за приводной системой оператором;

• автоматический запуск и остановка двигателя;

• сигнализация и аварийная остановка двигателя посредством системы автоуправления;

• насосный блок дистанционного управления через интерфейс RS 485 по одному из стандартных протоколов передачи данных внешним получателям.

Перечислим существующие виды режимов работы:

• плавный разгон электрического двигателя;

• поддержание заданной частоты вращения, нагрузки, крутящего момента вала двигателя;

• контролируемый мягкий останов мотора;

• контроль исполнительных механизмов промышленного оборудования с помощью дискретных или аналоговых датчиков;

• аварийная остановка группы электродвигателей с постепенным отключением каждого агрегата в режиме динамического торможения;

• аварийная остановка электрических двигателей в режиме свободного хода;

• дистанционное обесточивание оборудования.

Алгоритм работы частотного преобразователя

По полученному сигналу преобразователь заводит насосный мотор. Пользователь может сам регулировать время разгона двигателя. За счёт плавности снижается воздействие гидравлических нагрузок. При достижении определённой величины частотник замедляет разгон и начинает поддерживать заданную частоту вращения. Если расход воды станет увеличиваться, преобразователю придётся повышать производительность насоса, чтобы нарастить давление. Когда уровень давления в гидравлическом баке падает ниже порогового значения срабатывает реле. Установка имеет также защиту от сбоев и помех.

Для минимизации влияния шумов на работу частотника и электродвигателя в структурную схему частотного преобразователя включают фильтр, защищающий:

• от наводимых электрооборудованием разрядов.

О возникновении последних подаёт сигнал контроллер. Для снижения воздействия помех также применяется экранизация проводки между электродвигателем и выходными клеммами преобразовательного устройства.

Экономическая эффективность использования преобразователей частоты в системах регулирования давления и расхода воды

Шкаф управления (ШУ) водно-погружным насосом предназначен для сетей водоснабжения малых городов, поселков и сел. Датчики, кабели питания и управления обычно не входят в стандартный объем поставки и могут быть упакованы по требованию заказчика в соответствии с опросным листом. ШУ оснащен частотником, принцип действия которого основан на регулировании скорости вращения двигателя насоса в соответствии с уровнем давления. Он поддерживает заданные параметры в системе водоснабжения независимо от интенсивности накачки воды.

В случае если на водозаборе есть несколько артезианских скважин в непосредственной близости друг от друга, то частотник в ШУ обеспечит плавный пуск и регулирование скорости вращения всех используемых насосов. Включение/выключение дополнительных насосов происходит автоматически для поддержания заданных параметров сети водоснабжения, когда расход воды изменяется.

ШУ обеспечивает возможность управления агрегатами с пульта оператора, находящегося в диспетчерском центре. Расход воды регулируется с помощью системы АСУ ТП, которая обеспечивает мониторинг и контроль работы. Связь с диспетчерским центром осуществляется по сети.

Частотник ШУ обеспечивает более высокое энергосбережение по сравнению с традиционными методами водопроводной сети регулирования давления. Он также обеспечивает все необходимые виды защиты установки.

Читайте также:  Установка водосчетчиков люберцы отзывы

Применение частотника в поддержании постоянного давления водоснабжения

Важно подобрать такое оборудование системы водоснабжения, которое будет эффективно справляться с конкретной задачей. К насосному оборудованию относятся шкаф управления, датчики давления и насос. Принципиальная электрическая схема ШУ включает в себя автоматический выключатель, преобразователь частоты, контактор, промежуточное реле и т. д. Частотный преобразователь при использовании внутренних ПИД предназначен для регулирования выходной частоты, поддержания постоянного давления в сети водоснабжения.

Наладка технологического оборудования включает в себя решение задач:

• ёмкость резервуара должна быть больше, чем самая крупная поставка воды за час;

• выбор приборов и схем для преобразователей частоты определяется в зависимости от вида поставки воды и технического задания;

• контроль связи с помощью программируемых аналоговых входов и выходов;

• функция защиты сети и оборудования от перенапряжения и недонапряжения;

• защита от перегрева и короткого замыкания;

Особенностями применения частотника является:

Применение частотного преобразователя при использовании внутренних ПИД позволяет значительно сэкономить время отладки, уменьшить ошибки в работе.

Область применения частотных преобразователей

Согласно технологическим требованиям частотники предназначены для широкого спектра отраслей промышленности и применяются к различным типам нагрузок, в том числе насосным. Типичное использование выражается в поддержании постоянного давления центрального водоснабжения. Для решения специальных задач применяются оптимизированные системы.

Циркуляционный насос — одна из главных составляющих системы отопления и горячего водоснабжения, в основе которых лежит циркуляция воды. Для электрического циркуляционного насоса применяются в основном трёхфазные электродвигатели переменного тока или дизельные агрегаты. Приводные устройства могут быть использованы для горячего водоснабжения, где в реальной эксплуатации имеют место перепады давления. Последние определяются разницей между давлением прямой и обратно подачей горячей воды. Существуют нормы минимального перепада давлений в конце теплосети.

Частотные преобразователи также широко используются:

• на промышленных предприятиях, на гидротехнических сооружениях, в противопожарных схемах;

• для поддержания постоянной величины или перепада давления охлаждающей воды в технологических системах;

• в насосных станциях очистки сточных вод и канализации;

• для аграрного полива и дренажа;

• в садах, водоемах и системе музыкальных фонтанов;

• для водоснабжения гостиниц и крупных общественных зданий;

• для водоснабжения сельского хозяйства с большими орошаемыми площадями сельхозугодий.

Регулирование давления с помощью частотника по сигналу датчика давления помогает управлять производительностью насосных агрегатов. Автоматическое управление осуществляется путем изменения частоты вращения насоса в зависимости от разницы заданного и фактического давлений в напорном трубопроводе.

Частотники продлевают срок службы электрических насосов. Кроме того, благодаря частотному регулированию агрегаты имеют низкий уровень шума.

ЭНЕРГОПУСК представляет порядка 14 производителей преобразователей частоты для насосов и другого технологического оборудования.

Остались вопросы?
Специалисты ЭНЕРГОПУСК ответят на Ваши вопросы:
8-800-700-11-54 (8-18, Пн-Вт)

источник

Насос повышения давления управляемый преобразователем частоты

По своему назначению и расположению в общей системе водоснабжения насосные станции подразделяют на станции первого подъема, станции второго подъёма и станции последующих подъёмов.
Важным элементом системы водоснабжения являются повысительные насосные станции (ПНС).

Применение преобразователей частоты (ПЧ) с насосными агрегатами дает возможность автоматизировать технологический процесс.

Автоматизация технологического процесса в свою очередь ведет к:

• снижению утечек перекачиваемой жидкости за счет стабилизации давления в системе;
• устранению гидроударов в системе, возникающих при прямом пуске от сети электродвигателей насосов;
• снижению износа насосного агрегата, исполнительных механизмов запорно-регулирующей аппаратуры, инженерной системы в целом;
• снижение износа коммутационной аппаратуры;
• снижению мощности источника питания и сечения кабеля электропитания.

ПНС транспортируют воду потребителям, обеспечивая требуемый напор в точках разбора, преодолевая гидравлическое сопротивление системы. Причиной установки ПНС является недостаточное для потребителя значение напора в системе центрального водоснабжения.

Примером может служить подключение высотного дома к уже имеющимся коммуникациям. Основным режимом работы таких станций является стабилизация давления в напорном коллекторе при переменном расходе. При низком давлении жильцы не получат требуемого напора при значительном разборе. В то же время, если держать высокое давление в системе может пострадать запорная арматура (краны, фитинги и пр), возрастает риск утечки.

Преобразователь частоты обеспечивает оптимальное управление повысительным насосом и, помимо этого, снижается энергопотребление повысительной насосной станции.

Преобразователь частоты по датчику давления поддерживает заданное значение давления в системе.

Электрическая схема предусматривает ручное переключение преобразователя частоты на байпас, а также переключение рабочего и резервного насосов для обеспечения равномерной наработки. Осуществляются данные переключения с помощью реверсивного рубильника QS2, QS4 («работа от ПЧ» – «работа Напрямую от сети»). Переключение между насосом M1 и M2 – c помощью реверсивного рубильника QS3, QS4. Рекомендации по эксплуатации приведенной схемы даны в примечаниях

При работе от Преобразователя частоты – QS2 – замкнут, QS4 автоматически размыкается. Далее осуществляется выбор насоса. Для работы с насосом M1 – замыкается рубильник QS3 (при этом QS4 разомкнут). Для работы с насосом M2 – замыкается рубильник QS4 (при этом QS3 разомкнут).
При работе от Напрямую от сети – QS4 – замкнут, QS2 автоматически размыкается.

Читайте также:  Установка кресла lorelli jupiter

Ввод в эксплуатацию

Ввод в эксплуатацию и монтаж преобразователей частоты также рассмотрены в следующих разделах: серии VLT Micro Drive FC51 и VLT HVAC Basic FC101.

Преимущества применения преобразователей частоты

Применение частотно-регулируемого привода Преимущества
Изменение производительности насоса Сокращение расходов на электроэнергию до 20%
Автоматизация системы управления насосной станцией Улучшение управляемости системы, сокращающее время на перенастройку системы
Легкая балансировка системы Сокращение расходов на пусконаладку системы
Плавный пуск Увеличение срока службы двигателя.
Отсутствие гидроударов, увеличение срока службы труб и арматуры.
Поддержание требуемого давления, снижение утечек Экономия воды до 5%
Особенности преобразователей частоты Данфосс Преимущества
Функция автоматической оптимизации энергопотребления Сокращение расходов на электроэнергию до 5%
Функция автоматической адаптации двигателя Сокращение расходов на электроэнергию до 5%
Функция «СОН» Снижение износа оборудования, сокращение расходов на электроэнергию до 5%
Встроенный сетевой протокол BACnet Легкая интеграция в BMS-систему, не нужен дополнительный преобразователь протоколов
Функция регулирования расхода по давлению Снижение количества используемых компонентов в системе
Встроенный логический контроллер
Защитное покрытие плат Увеличение срока службы преобразователя частоты (FC51 — по умолчанию, FC101 — опция)
Широкая сеть сервисных партнеров в России Снижение времени простоя

Пример расчета экономии потребления электроэнергии повысительным насосом в жилом доме

Повысительный насос мощностью 22 кВт обеспечивает подачу воды в жилом доме.
Насос работает на номинальной мощности только в утренние и вечерние часы (с 6 до 10 часов и с 16 до 24 часов) в остальное время расход воды снижается и скорость составляет 80% от номинала (40 Гц).
Учитывая, что потребляемая мощность электродвигателя прямо пропорциональна кубу производительности насоса и КПД насосной установки приблизительно равно 0.8, получим:

Потребляемая Мощность = 22 кВт x (0.83)/КПД установки (0.8) = 14 кВт = 64 % (номинальной).
Стоимость преобразователя серии VLT HVAC Basic FC 101 мощностью 22 кВт ≈ 73 300 руб.
Стоимость 1 кВт/ч электроэнергии ≈ 3 руб.
Экономия за сутки = (22 кВт – 14 кВт) * 12часов = 96 кВт.
Экономия за сутки = 3 * 96 = 288 руб.
Экономия за год = 288 руб * 365 дней ≈ 105 000 руб.

Отдельно посчитаем экономию, которая достигается за счет энергосберегающих функций «Данфосс».
Напомним, что функция АЕО дает 5% экономии, автоматическая адаптация двигателя добавляет 5%, а функция «Сон» дополнительно экономит 5% энергии.

Общая дополнительная экономия составит 15%.

Экономия за сутки = 3 * 0,15 *22 * 12 = 119 руб.
Экономия за год = 365 * 119 = 43 435 руб.
Общая экономия электроэнергии = 105 000 + 43 435 = 148 435 руб.
Экономия на дополнительном конвертере шлюзов может составить = 6000 руб.
Экономия достигаемая за счет встроенного дросселя на звене постоянного тока может составить около 8000 руб (это стоимость внешнего дросселя для такой мощности).
Экономия за счет встроенного логического контроллера составит 4000 руб (это стоимость внешнего контроллера).
Экономия за счет бесплатного обучения в учебном центре «Данфосс» основам работы с преобразователям частоты 24 000 руб (это стоимость обучения для двух человек).
Заметим, что приведенный расчет учитывает не все преимущества преобразователей частоты «Данфосс», итоговая экономия может оказаться более значительной.

Сведем все расчеты применения преобразователей частоты с повысительным насосом в таблицу

Применение частотно-регулируемого привода Экономия, руб.
Изменение производительности насоса за счет частоты вращения 105 000
Особенности преобразователей частоты Данфосс Экономия, руб.
Функция автоматической оптимизации энергопотребления 43 435
Функция автоматической адаптации двигателя
Функция «СОН»
Встроенный сетевой протокол BACnet 6 000
Встроенный дроссель 8 000
Обучение 24 000
Встроенный логический контроллер 4 000
Итого 190 435

Покупка преобразователя частоты в данном случае окупится менее чем за год.

источник

Рекомендации по выбору частотных преобразователей для насосов водоснабжения и отопления

Насосы, используемые в системах автономного водоснабжения и отопления, являются производительным, но при этом достаточно затратным в эксплуатационном плане оборудованием из-за высокого уровня энергопотребления. Уменьшить затраты и существенно продлить срок эксплуатации насоса можно укомплектовав его частотным преобразователем, о котором мы поговорим в данной статье.

Вы узнаете, зачем нужен и какие функции выполняет частотный преобразователь. Будет рассмотрен принцип работы таких устройство, их разновидности, технические характеристики и приведены рекомендации по выбору преобразователей для скважинных и циркуляционных насосов.

1 Зачем нужен частотный преобразователь?

Практически все современные насосы, реализующиеся в бюджетной и средней ценовой категории, спроектированы по принципу дросселирования. Электромотор таких агрегатов всегда работает на максимальной мощности, а изменение расхода/давления подачи жидкости осуществляется посредством регулировки запорной арматуры, которая меняет сечение пропускного отверстия.

Такой принцип работы имеет ряд существенных недостатков, он провоцирует появление гидравлических ударов, так как сразу же после включения насос начинает качать воду по трубам на максимальной мощности. Также проблемой является высокое энергопотребление и быстрый износ компонентов системы — как насоса, так и запорной арматуры с трубопроводом. Да и о точной настройке такой системы водоснабжения дома из скважины речи быть не может.

Читайте также:  Установка балансировочного клапана на обратке

Вышеописанные недостатки несвойственны насосам, оснащенным частотным преобразователем. Данный элемент позволяет эффективно управлять давлением, создаваемым в трубопроводе водоснабжения либо отопления, с помощью изменения величины поступающей на мотор электроэнергии.

Схема работы насоса в разных режимах

Как можно увидеть на схеме, насосное оборудование всегда рассчитывается по параметру предельной мощности, однако в режиме максимальной нагрузки насос работает лишь в периоды пикового потребления воды, что бывает крайне редко. Во всех остальных случаях повышенная мощность оборудования является излишней. Частотный преобразователь, как показывает статистика, позволяет экономить до 30-40% электроэнергии при работе циркуляционных и скважинных насосов.
к меню ↑

1.1 Устройство и алгоритм работы

Частотный преобразователь для насосов водоснабжения является электротехническим прибором, который преобразует постоянное напряжение электросети в переменное по предварительно заданной амплитуде и частоте. Практически все современные преобразователи выполнены по схеме двойного изменения тока. Такая конструкция состоит из 3-ех основных частей:

  • неуправляемый выпрямитель;
  • импульсный инвертор;
  • система управления.

Ключевым элементом конструкции является импульсный инвертор, который в свою очередь состоит из 5-8 ключей-транзисторов. К каждому из ключей подключается соответствующий элемент обмотки статора электромотора. В зарубежных преобразователях используются транзисторы класса IGBT, в российских — их отечественные аналоги.

Система управления представлена микропроцессором, который параллельно выполняет функции защиты (отключает насос при сильных колебаниях тока в электросети) и контроля. В скважинных насосах для воды управляющий элемент преобразователя подключается к реле давления, что позволяет функционировать насосной станции в полностью автоматическом режиме.

Экономия электроэнергии при использовании ЧП

Алгоритм работы частотного преобразователя достаточно прост. Когда реле давления определяет, что уровень давления в гидробаке упал ниже допустимого минимума, передается сигнал на преобразователь и тот запускает электромотор насоса. Движок разгоняется плавно, что снижает воздействующие на систему гидравлические нагрузки. Современные преобразователи позволяют пользователю самостоятельно устанавливать время разгона электродвигателя в пределах 5-30 секунд.

В процессе разгона датчик сигнала непрерывно передает на преобразователь данные о уровне давления в трубопроводе. После того, как оно достигает требуемой величины, блок управления останавливает разгон и поддерживает заданную частоту оборотов мотора. Если подключенная к насосной станции точка водопотребления начнет расходовать больше воды, преобразователь увеличит давление подачи путем повышения производительности насоса, и наоборот.
к меню ↑

1.2 Как работает насос в паре с частотным преобразователем? (видео)

2 Рекомендации по выбору и установке оборудования

Если используемый вами насос не обладает встроенным частотным преобразователем, то приобрести и установить такой регулятор мощности можно самостоятельно. Как правило производители насосов в техническом паспорте указывают, какой конкретно преобразователь подойдет к данном модели оборудования.

Если же рекомендаций нету, и выбор прибора полностью лег на ваши плечи, руководствуйтесь следующими критериями:

  1. Мощность — преобразователь напряжения всегда подбирается исходя из мощности электропривода, к которому он подключается.
  2. Входное напряжения — указывает на силу тока, при которой преобразователь остается работоспособным. Тут необходимо выбирать с оглядкой на колебания, которые могут быть в вашей электросети (пониженное напряжение приводит к остановке прибора, при повышенном он может попросту выйти из строя). Также учитывайте тип двигателя насоса — трех, двух или однофазный.
  3. Диапазон частот регулировки — для скважинных насосов оптимальным будет диапазон 200-600 Гц (зависит от изначальной мощности насоса), для циркуляционных 200-350 Гц.
  4. Количество ходов и выходов управления — чем их больше, тем больше команд и, как следствие, режимов работы преобразователя в сможете настроить. Автоматика позволяет задать скорость оборотов при пуске, несколько режимов максимальных оборотов, темпы разгона и т.д.
  5. Способ управления — для скважинной насосной станции удобнее всего будет выносное управление, которое можно расположить внутри дома, тогда как для циркуляционных насосов отлично подойдет преобразователь с пультом ДУ.

Циркуляционный насос Грундфос с частотным преобразователем

Если вы отсеяли все представленные на рынке приборы и столкнулись с тем, что подходящего по характеристикам оборудования попросту нет, необходимо сузить критерии выбора до ключевого фактора — потребляемого двигателем тока, по которому подбирается номинальная мощность преобразователя.

Также выбирая блок управления частотой, особенно от отечественных либо китайских производителей, учитывайте срок гарантийного обслуживания. По его продолжительности можно косвенно судить о надежности техники.

Пару слов о производителях. Ведущей компанией в данной сфере является фирма Grundfoss (Дания), которая поставляет на рынок свыше 15 различных моделей преобразователей. Так, для насосов с трехфазным электродвигателем подойдут модель Micro Drive FC101, для однофазных (работающих от стандартной электросети 220В) — FC51.

Более доступным в ценовом плане является оборудование компании Rockwell Automation (Германия). Фирма предлагаем линейку преобразователей PowerFlex 4 и 40 для маломощных циркуляционных насосов и серию PowerFlex 400 для скважинных насосных станций (от одного преобразователя могут работать сразу 3 параллельно подключенных насоса.

Учитывайте, что цена хорошего преобразователя подчас может доходить до стоимости насоса, поэтому подключение и настройка такого прибора должна выполняться исключительно специалистами.

источник

Добавить комментарий