8.6 Частотное регулирование

В шкафах у правления ГРАНТОР серии с частотным регулированием применяются преобразователи частоты FDU 2.0 разработанные специально для управления насосами. В этих преобразователях частоты учтены все возможные требования насосного применения, включая мониторинг нагрузки и функции логического компаратора. Интуитивно понятная структура русифицированного меню делает ввод в эксплуатацию и управление простыми и быстрыми.

Применение преобразователей частоты серии FDU 2.0 дает возможность регулировать скорость двигателя и, соответственно, снижает потребляемую мощность, а также обеспечивает плавную работу оборудования в режимах пуска и останова, что в свою очередь увеличивает срок службы оборудования и позволяет реже производить гарантийное обслуживание.

Частотное регулирование является наиболее эффективным методом регулирования производительности насосов. Реализуемый в этом случае каскадный принцип управления насосами с применением частотного регулирования уже прочно утвердился как стандарт в системах водоснабже- ния, поскольку дает серьезную экономию электроэнергии и увеличение функциональности системы.

Наличие преобразователя частоты серии FDU 2.0 фирмы Emotron с активизацией функции управления насосами, позволяет дополнительно сгладить переходной процесс при включении дополнительных насосов (рисунок 8.3.), а также наиболее эффективно управлять одним насосом.

Рисунок 8.3 - Каскадная группа насосов с преобразователем частоты и мягкими пускателями

Преобразователь частоты изменяет частоту вращения одного из насосов, постоянно сравнивая значение задания с показанием датчика давления. В случае нехватки производительности работающего насоса по сигналу с преобразователя частоты включится дополнительный, а если произойдет авария, будет задействован резервный насос.

Установка функции оптимизации поля в преобразователе FDU 2.0 позволяет уменьшать напряжение на двигателе в зависимости от реальной нагрузки насоса. Кроме этого, функции управления насосами обеспечивают аккуратное переключение в автоматическом режиме с сохранением необходимых защит и равномерной работы оборудования.

Преобразователи частоты используются в шкафах управления серии АЭП40-…-54Ч/ЧП.

Шкафы управления ГРАНТОР с частотным регулированием предназначены для контроля и управления стандартными асинхронными электродвигателями одного типоразмера в соответствии с сигналами управ- ления. Стандартная линейка предусматривает возможность изготовления шкафов для управления от 1 до 6 электродвигателями. Для насосной станции второго подъема принимается шкаф управления ГРАНТОР марки АЭП40-(001…096)-54ЧП-33А.

Применение частотного регулирования в управлении насосными установками обеспечивает:

- энергосбережение;

- бесступенчатое регулирование;

- точное поддержание заданных параметров системы;

- минимальные потери в двигателе.

Принцип работы шкафа управления.

Шкаф управления ГРАНТОР имеет два режима управления – Ручной и Автоматический. Выбор режима управления осуществляется пользователем.

В ручном режиме управление насосами осуществляется с лицевой панели шкафа кнопками «Пуск» / «Стоп» соответствующего насоса, с отображением индикации состояния. В автоматическом режиме – от сигналов внешних датчиков. Принцип работы шкафа основан на хорошо зарекомендовавшей себя схеме каскадного включения электродвигателей, по сигналу от внешнего датчика обратной связи (давление, расход, температура, уровень, перепад давления и т. д.).

Автоматический режим.

Рассмотрим принцип автоматического режима на примере станций повышения давления. Сигнал от датчика давления сравнивается с фиксированным заданием преобразователя частоты. Рассогласование между этими сигналами, задает частоту вращения крыльчатки насоса. В начале работы выбирается основной насос на основании оценки времени минимальной наработки. Основной насос – это насос, который в данный момент работает от преобразователя частоты (рисунок 8.4.). Дополнительные и резервные насосы подключаются напрямую к питающей сети или через устройство плавного пуска (серия шкафов с мягкими пускателями). В шкафах управления предусмотрен выбор количества рабочих/резервных насосов с панели частотного преобразователя. Преобразователь частоты подключается к основному насосу и начинает работу. Частотно- регулируемый насос всегда запускается первым( рисунок 8.4)

Рисунок 8.4 - Работа одного насоса с преобразователем частоты

По достижении определенной частоты вращения крыльчатки насоса, связанной с возрастанием расхода воды в системе, в работу включается следующий насос. И так до тех пор, пока давление в системе не достигнет заданного значения (рисунок 8.5.).

Рисунок 8.5 - Работа одного насоса с преобразователем частоты и двух с номинальной производительностью

Для выравнивания ресурса электродвигателей по времени реализована функция смены последовательности подключения электродвигателей к преобразователю частоты, имеется возможность пользовательского изменения времени переключения. Время переключения насосов можно менять в меню преобразователя частоты. В шкафу реализовано взаимное резервирование насосов.

Во время переходного процесса при пуске дополнительного насоса для уменьшения гидроудара происходит снижение скорости основного насоса, а при останове дополнительного насоса происходит увеличение скорости основного насоса.

Преобразователь частоты обеспечивает регулирование и плавный пуск только того электродвигателя, который подключен непосредственно к нему, остальные электродвигатели пускаются напрямую от сети. Если используются электродвигатели большой мощности, рекомендуется пускать дополнительные электродвигатели через мягкие пускатели для снижения пусковых токов, ограничения гидроударов и увеличения общего ресурса насоса. В этом случае следует использовать шкаф управления ГРАНТОР с преобразователем частоты и мягкими пускателями.

Функция «спящий режим».

Данная функция оптимизирует работу шкафа. Если давление в системе достигло значения задания и не изменяется в течении определённого времени (нет расхода) и работает только один насос с минимальной производительностью, то преобразователь частоты останавливает насос и переходит в «спящий режим». Это сокращает потребление электроэнергии и уменьшает износ оборудования. Если давление в системе становится меньше заданного, то преобразователь частоты выходит из «спящего режима» и продолжается обычная работа (рисунок 8.6.).

Рисунок 8.6 - Функция «спящий режим»

Аварийные ситуации:

1. Обрыв или потеря сигнала датчика давления. При отсутствии сигнала с датчика давления происходит останов всех насосов, после чего преобразователь частоты выводит один из насосов на заданную частоту (возможность пользовательского изменения);

2. Авария преобразователя частоты. В случае аварии преобразователя частоты происходит останов всех работающих электродвигателей, загорается лампа «Авария ПЧ» и происходит пуск одного из насосов напрямую в сеть без регулирования. При выборе опции «Блок подключения реле давления для работы при аварии преобразователя частоты», шкаф управления будет осуществлять каскадное включение и выключение заданного количества насосов по реле давления;

3. Авария рабочего насоса. В автоматическом режиме в случае неисправности основного насоса шкаф автоматически включит в работу резервный, а на лицевой панели шкафа загорится лампа «АВАРИЯ» соответствующего насоса.

Серия с мягкими пускателями.

Шкафы управления ГРАНТОР c мягкими пускателями предназначены для плавного пуска и останова электродвигателей 3 x 380 В. Пусковой ток при прямом включении в 6-7 раз превышает номинальный, тогда как плавный пуск является щадящим для электродвигателя и механизма, при этом пусковой ток выше номинального в 2-3 раза, что позволяет существенно уменьшить износ насосов, избежать гидроударов, а также снизить нагрузку на сеть во время пуска.

Прямой пуск является основным фактором, приводящим к преждевременному старению изоляции и перегреву обмоток электродвигателя и, как следствие, уменьшению его ресурса в несколько раз. Реальный срок эксплуатации электродвигателя в большей степени зависит не от времени наработки, а от общего количества пусков. Правило Монцингера показывает уменьшение жизненного цикла электродвигателя из-за постоянного превышения температуры в его обмотках. Шкафы управления ГРАНТОР данной серии до 11 кВт включительно комплектуются мягкими пускателями 3Р40, свыше 11 кВт – мягкими пускателями MSF, а в маркировке шкафа добавляется буква «П».