Skip to content
Вы здесь: Главная arrow Информация arrow Автоматизированная станция управления насосами на базе специализированного ПЧ VFD-F
Автоматизированная станция управления насосами на базе специализированного ПЧ VFD-F Версия для печати Отправить на e-mail
09.05.2008
Особенностью систем водо- теплоснабжения зданий, районов и т. п. является неравномерность потребления воды в течение суток, недели или сезона.

Основной задачей системы водо- теплоснабжением является поддержание оптимального давления в магистрали разбора.

Простейшая система – не имеющая никаких устройств регулирования давления, обеспечивает поддержание постоянного объема подачи воды, что приводит к существенному снижения давления в часы «пик» или увеличению давления в магистрали во время снижения расхода воды, при этом увеличиваются потери воды на пути к потребителю и увеличивается вероятность разрывов трубопровода.

Системы с водонапорными башнями, поддерживающими давление, являются устаревшими и уступают по технико-экономическим показателям современным системам.

Наиболее распространенными в России системами являются системы с регулированием расхода задвижками на выходе насоса. Такие системы имеют недостатки, главным из которых, является неэкономный расход электроэнергии и ресурса электронасосов.

Актуальность экономии электроэнергии и технический прогресс обуславливают интерес к современным решениям автоматизации систем водо- теплоснабжения.

Требования к насосным станциям отражены в СНиП 2.04.01-91 и основными их функциями являются следующие:

  • поддержание заданного давления в системе водоснабжения;
  • контроль питающего напряжения и восстановление работы станции после сбоев питания;
  • диагностика всех датчиков системы и гибкий алгоритм поддержания работоспособности станции при неисправности датчиков;
  • калибровка датчиков с пульта управления;
  • защита насосов от работы при отсутствии воды;
  • функциональная диагностика работы насосов;
  • возможность передачи параметров работы станции по выделенным каналам связи на централизованный пульт управления;
  • настройка параметров работы станции с пульта управления;
  • обеспечение противопожарного режима работы станции;
  • обеспечение ручного режима работы станции при техническом обслуживании;
  • переключение насосов для равномерной выработки ресурса насосных агрегатов.
Для обеспечения всех этих функций в состав насосной станции необходимо внедрить устройство управления, например, программируемый логический контроллер (PLC).

Существует несколько типовых решений в области автоматизации насосных станций с применением PLC.

Способ последовательного подключения дополнительного насоса, при недостаточном давлении на выходе насосной станции, с экономической точки зрения, является самым привлекательным, т. к. это самый дешевый вариант.

Но с технической стороны дискретное управление такого рода имеет целый ряд недостатков, основными из которых является обязательное появление гидроударов при пуске/останове насосов, а также невозможность поддерживать давление с достаточной точностью.

Для исключения работы насосов «насухо» или перегорания обмотки при засорении крыльчатки обычно применяют дискретные датчики-реле перепада давления на входе-выходе насоса.

Исключить гидроудары можно с помощью устройства плавного пуска (Soft Starter), но экономически это оправдано лишь при небольших мощностях насосов. Упразднить недостатки дискретного регулирования можно внедрением частотного преобразователя в состав насосной станции.

При его применении появляется две возможности регулировать подачу воды:
  • в соответствии с заранее составленным графиком (без обратной связи по давлению);
  • в соответствии с реальным расходом (с обратной связью по давлению или расходу воды).
Регулирование подачи воды позволяет получить экономию электроэнергии, а также экономию воды и тепла, ресурса электронасоса. Исключение прямых пусков двигателя позволяет снизить пусковые токи в 5-6 раз, избежать гидравлических и механических ударов и избыточного давления в магистрали, увеличить срок службы двигателя, насосов и трубопроводов.

Частотные преобразователи предназначены для плавного регулирования скорости асинхронных двигателей.

В простейших случаях регулирование частоты и напряжения происходит в соответствии с заданной характеристикой U/f, где U – напряжение на выходе ПЧ, а f – частота этого напряжения.

В более совершенных преобразователях реализовано так называемое векторное управление. Для регулирования скорости вращения центробежных электронасосов чаще используются специализированные для этой цели ПЧ.

Основные возможности частотных преобразователей специализированных для работы с насосами приведены ниже:
  • регулировка выходной частоты в пределах от 0 до 50…120 Гц. • плавный разгон и торможение двигателя (по линейному или s-образному закону), время разгона и торможения можно настраивать в пределах от 0.1 секунды до 60 минут.
  • выбор пользователем оптимальной для данной нагрузки зависимости U/f или векторного режима управления.
  • защита преобразователя и двигателя от перегрузок по току, перегрева, замыкания фаз на землю, обрыва обратной связи, «сухого хода» и т.п.
  • ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ. Преобразователь позволяет экономить на непроизводительных затратах энергии, кроме того он имеет функцию энергосбережения. Эта функция позволяет при выполнении той же работы экономить от 5 до 30 % электроэнергии путем поддержания двигателя в режиме оптимального КПД и Cosϕ. В режиме энергосбережения преобразователь непрерывно контролирует потребление тока, рассчитывает нагрузку и меняет выходное напряжение. Таким образом, оптимизируется потребление мощности в соответствии с нагрузкой и повышается КПД.
  • PID-регулятор. Позволяет оптимизировать режим работы привода в замкнутой системе регулирования. Для работы в этом режиме необходим датчик обратной связи, например, датчик давления. Замкнутая по обратной связи система позволяет точно поддерживать контролируемый параметр вне зависимости от изменения других параметров.
  • ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ РЕЗОНАНСА. Иногда при работе на определенных частотах в механической системе возникает резонанс. В этом случае преобразователь может пропускать область частот вокруг резонансной частоты.
  • ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ОПРОКИДЫВАНИЯ. Функция предотвращения опрокидывания работает в трех режимах: при разгоне, при торможении и при работе. При разгоне, если задано слишком большое ускорение и не хватает мощности, преобразователь автоматически продлевает время разгона. При торможении функция работает аналогично. При работе эта функция позволяет в случае перегрузки вместо аварийной остановки продолжать работу на меньшей скорости.
  • ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ. Иногда возникают задачи, в которых пуск преобразователя происходит при вращающемся роторе двигателя. В этом случае для предотвращения опрокидывания применяется функция поиска скорости. Преобразователь при пуске определяет скорость вращения нагрузки и начинает регулирование не с нуля, а с этой скорости.
  • ВОЗМОЖНОСТЬ УПРАВЛЕНИЯ, КОНТРОЛЯ И ПАРАМЕТРИРОВАНИЯ ЧЕРЕЗ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ ИНТЕРФЕЙС RS-485.
Современные автоматизированные станции управления насосами предусматривают безаварийную работу насосной станции без участия человека и включают в себя сами насосы (как правило, от 2 до 4), датчики давления и шкаф управления.

Шкаф управления состоит из силовых коммутационных аппаратов, частотного преобразователя и панели оператора, на которой отражаются текущее состояние работы насосов, давление на выходе насосной магистрали, а также зарегистрированные сбои в работе системы (если таковые случались) и их причины.


С помощью панели оператора можно задавать требуемое давление, выводить насосы из работы (на время ремонта или профилактики), менять различные коэффициенты регулирования и корректировать алгоритм работы станции.

Эффект от использования системы такого рода очевиден. Внедрение предлагаемой системы позволит управлять водопотреблением, держать работу системы в эффективной точке гидравлического баланса. Одновременно это может позволить сбалансировать работу двух систем - горячего и холодного водоснабжения, что обеспечивает потребителя комфортными условиями при их эксплуатации.

Оптимизация работы насосной станции обеспечивает снижение затрат на энергопотребление в среднем на 40-50%, а экономия водоотведения составляет более 20%.

Слаженная работа всех частей насосной станции снижает затраты на техническое обслуживание оборудования в несколько раз, предотвращает возникновение аварийных ситуаций.

При наличии функций передачи параметров и режимов работы станции можно контролировать, отслеживать, оценивать и настраивать работу системы водоснабжения на удаленном терминале. Т.е. сделать насосную станцию одним из устройств АСУТП, например, крупной котельной.

При этом одним из самых важных устройств в составе автоматизированной насосной станции является промышленный контроллер PLC.

Он является «мозгом» насосной станции и должен обладать хорошей производительностью и огромным запасом по надежности, т.к. выход из строя или сбой в работе PLC неизбежно приводит к остановке насосной станции.

Отдельно нужно сказать о программном обеспечении PLC. Понятно, что для его создания необходимо привлекать высококлассных программистов. При штучном программировании контроллера стоимость программы может быть значительной, а в некоторых случаях сильно превосходить стоимость всего оборудования насосной станции.

Поэтому ведущими компаниями по производству частотных преобразователей ведется работа по созданию устройств, которые объединили бы в себе собственно сам частотный преобразователь и устройство управления.

Одним из производителей в преобразователей частоты является компания Delta Electronics, Inc. Недавно она выпустила новую серию преобразователей частоты VFD-F, специально предназначенной для работы в составе насосной станции на напряжение 380 В (5.5 – 132 кВт).

Основные характеристики преобразователей частоты VFD-F приведены на сайте vfd.com.ua.

В состав преобразователей серии VFD-F входит встроенный контроллер, который позволяет осуществлять управление до 4-х насосных агрегатов, как с периодическим чередованием, так и с последовательным подключением насоса к встроенному ПИД- регулятору. На рисунке ниже показан пример подключения 2-х насосов к частотному преобразователю.



При возникновении аварии в приводе, ее причина фиксируется и, если выбрана функция авторестарта и устранена причина аварии, то частотный преобразователь самостоятельно восстанавливает работу.

Полезными функциями, которые отсутствует в преобразователях других производителей, являются встроенные функции:
  • вывода сигнала датчика обратной связи на шину ModBus;
  • суммирования или вычитания сигналов от нескольких датчиков, например, при разветвлении трубопроводов.
Пульт управления преобразователя частоты серии VFD-F обладает интуитивно понятным интерфейсом. Можно подключить дополнительный пульт PU02, который позволит управлять преобразователям, отображать текущее состояние привода (частота, ток, скорость, напряжение и др.), редактировать параметры, сохранять параметры в памяти пульта и копировать их на другой преобразователь по выделенным линиям связи (интерфейс RS-485). Пример подключения VFD-F в соответствие с требованиями по электромагнитной совместимости и при использовании его в составе насосной станции водоснабжения для поддержания заданного давления представлен на рисунке 2.



Рис. 2. Подключение VFD-F в соответствие с требованиями по электромагнитной совместимости и при использовании его в системе водоснабжения для поддержания заданного давления.

  1. Q1 – быстродействующие предохранители или автомат защиты с электромагнитным расцепителем.
  2. КМ1 – магнитный пускатель с катушкой шунтированной RC-цепочкой.
  3. TL1 – сетевой реактор (трехфазный дроссель или три однофазных).
  4. PV1 – преобразователь давления КРТ5-1 (можно использовать любые датчики со стандартными выходными сигналами: 4-20мА, 0-10В, 0-5В).
  5. SB1 – кнопка «ПУСК»
  6. SB1 – кнопка «СТОП»
Таким образом, при использовании преобразователя VFD-F можно создавать насосные станции без применения PLC. Устройством управления в них будет сам частотный преобразователь VFD-F. Он обеспечивает все, необходимые для автоматизированной станции управления, функции контроллера. И в заключении, хочется отметить, что вся продукция компании Delta Electronics отличается очень хорошим показателем цена-качество.
 
< Пред.   След. >
Последние новости
  • Pause
  • Previous
  • Next
1/5
Delta Electronics празднует продажу миллионного преобразователя частоты серии VFD-E

Delta Electronics объявила о продаже 1000000 привода популярной серии интеллектуального преобразователя частоты VFD-E. Продажи этой модели в регионе EMEA (Европа, Ближний Восток и Африка) превысили 100 тыс. еще в начале декабря 2014 года. В Украине же сегодня трудится уже более 5 тыс. приводов этой серии.

Это достижение является превосходным подтверждением приверженности Delta Electronics инновационным продуктам, которые пользуются очевидным успехом на требовательном и очень конкурентном рынке Европы.
Продолжение...
 

Горячая новость

Delta Electronics объявила о продаже 1000000 привода популярной серии интеллектуального преобразователя частоты VFD-E. Продажи этой модели в регионе EMEA (Европа, Ближний Восток и Африка) превысили 100 тыс. еще в начале декабря 2014 года. В Украине же сегодня трудится уже более 5 тыс. приводов этой серии.

Это достижение является превосходным подтверждением приверженности Delta Electronics инновационным продуктам, которые пользуются очевидным успехом на требовательном и очень конкурентном рынке Европы.
 

Нас считают