No Image

Шкафы управления насосами с частотными преобразователями

СОДЕРЖАНИЕ
0 просмотров
10 марта 2020

Использование частотных преобразователей в электроприводе насосов и насосных установок позволяет оптимизировать управление, существенно увеличивает срок службы трубопроводной системы и самих агрегатов, повышает производительность, снижает потребление электроэнергии и эксплуатационные расходы. Комплектовать каждый агрегат преобразователем частоты и индивидуальной станцией управления в большинстве случаев экономически невыгодно. На насосных станциях различного назначения используют шкафы управления.

Сферы применения шкафов управления на базе преобразователей частоты

Шкафы управления электропроводом насосных агрегатов используют:

  • В централизованных и автономных системах водоснабжения. Шкафы с преобразователями применяются на насосных станциях водозабора, орошения, подачи воды бытового и хозяйственного назначения в здания и сооружения.
  • В системах подачи горячей воды и отопления. Шкафы управления обеспечивают регулирования производительности насосных агрегатов по температуре, расходу, давлению в сети.
  • В промышленных системах охлаждения. Электрооборудование на базе частотных преобразователей обеспечивает отвод тепла и эффективное охлаждение промышленного оборудования.
  • В технологических линиях пищевой, химической и других отраслях промышленности. Для обеспечения согласованной работы дозаторов и других элементов технологической цепочки широко применяют шкафы на базе преобразователей частоты.
  • В системах пожаротушения. Шкаф управления обеспечивает оптимальный режим работы жокей-насоса, автоматический пуск основных агрегатов при пожаре и связь с другими инженерными системами.

Управление осуществляется в автоматическом режиме. При возникновении внештатных ситуаций и аварий предусмотрен ручной пуск и отключение насосных агрегатов.

Состав шкафа управления на базе частотного преобразователя

Шкафы управления насосными установками и станциями состоят из устройств автоматики, аппаратов защиты, средств индикации и других элементов. Они содержат:

  • Автоматические выключатели, устройства защитного отключения. Эти устройства выполняют функцию коммутации и защиты силовых и управляющих цепей.
  • Частотный преобразователь. ПЧ выполняет функцию регулирования производительности насосных агрегатов и защиты приводных электродвигателей.
  • Систему автоматического включения резерва. При перебоях в электроснабжении АВР осуществляет переключение питания на резервную линию, генератор или АКБ. При появлении напряжения в сети, осуществляется обратное переключение.
  • Управляющий контроллер. Это устройство используются для контроля, задания режимов работы насосного оборудования и передачи данных на высший уровень АСУТП. В шкафах управления двумя-тремя агрегатами применяется упрощенная схема без контроллера. В этом случае частотные преобразователи выполняют функции ПИД-регулятора.
  • Электромонтажную арматуру. Этот элемент используется для соединения токоведущих линий.
  • ЖК-панель и индикаторные лампы. Такое оборудование служит для отображения режимов работы, сигнализации о ненормальных и аварийных режимах работы, индикации состояния всех элементов станции водоподачи.
  • Устройства для накопления, обработки и передачи информации. В сложных многоуровневых системах автоматизации шкафы содержат концентраторы, маршрутизаторы и другую аппаратуру для сбора и отправки данных на удаленные пункты.
  • Систему вентиляции и подогрева, обеспечивающую отвод тепла от электроаппаратов и поддержание заданного температурного режима. При разработке управляющих шкафов необходимо выдерживать расстояния до других электроаппаратов и стенок для эффективного охлаждения. В отдельных случаях рекомендуется установка отдельных вентиляторов.

Преимущества шкафов управления

  • Возможность использовать аппаратуру и оборудование в незащищенном от пыли и влаги корпусе.
  • Удобный доступ для настройки, проведения технического обслуживания и ремонта оборудования.
  • Контроль характеристик, режимов работы насосов и станции в целом.
  • Снижение потребления электроэнергии за счет оптимизации характеристик сети.
  • Экономия затрат на ремонт трубопровода, запорно-регулирующей арматуры. Удлинение промежутка между техническими обслуживаниями и ремонтами насосов.
  • Снижение вероятности гидравлических ударов при пуске и отключении.
  • Сокращение числа обслуживающего персонала.

При размещении частотного преобразователя в шкафу, соединения нужно выполнять экранированными кабелями. При необходимости нужно устанавливать фильтры для защиты от электромагнитных помех или применять преобразователи частоты со встроенными ЭМФ.

Читайте также:  Как чистить каменную мойку

Функции шкафа управления

Функционал этого оборудования проектируется в соответствии с особенностями насосной станции. Обычно шкафы управления должны обеспечивать:

  • Возможность переключения каждого насосного агрегата или установки в режим ручного управления.
  • Плавный пуск насосов, а также ввод резервных агрегатов при пиковых нагрузках, отключении основных.
  • Поддержание и регулирование заданных параметров в сети водоподачи.
  • Индикацию режимов работы и вывод сообщений о неисправностях, а также передачу информации на удаленный пункт управления.
  • Отключение электродвигателя при обрыве фаз, перегрузках.
  • Остановку насоса при исчезновении воды в трубопроводе, заклинивании рабочего колеса, других поломках. Запрет на пуск неисправного агрегата.
  • Сбор, архивирование и отправка данных о работе, количестве и причинах отказов, критических ошибках, поломках.
  • Автоматический перевод на питание от резервной линии электроснабжения, аккумуляторного блока или другого источника при пропадании напряжения в сети. При возобновлении подачи электроэнергии, аппаратура, установленная в шкафу, должна выполнять обратное переключение.

При помощи частотного преобразователя, коммутационных электроаппаратов, контроллера реализуются различные алгоритмы автоматического управления, ручные режимы с заданием параметров с панели или диспетчерского пункта, а также осуществляется прямой пуск.

Подключение и ввод щита управления на базе частотного преобразователя к насосам

При подключении насосов необходимо использовать силовые и контрольные кабели, рекомендуемого производителем сечения. Монтаж выполняется в следующем порядке:

  • Установка и фиксация шкафа.
  • Монтаж датчиков температуры и давления на трубопроводе.
  • Подключение силового кабеля от вводного автомата.
  • Присоединение контрольных кабелей от датчиков и к удаленным пунктам управления.
  • Настройка частотного преобразователя и программирование контроллера.
  • Пробный пуск и корректировка.

Шкафы на базе частотных преобразователей можно проектировать как для управления группой насосов, так и для больших станций с несколькими десятками мощных агрегатов. За счет снижения затрат на обслуживание, ремонт, электроэнергию, оптимизации управления, шкафы на базе частотных преобразователей дают хороший экономический эффект. Средний срок их окупаемости составляет 2 года.

    0 commentsПрименение Февраль 21, 2019

Как уже много было сказано в технической литературе и применено на практике, наилучшее управление насосами и насосными станциями достигается путём грамотного применения частотных преобразователей.

Применение простейшей связки «двигатель-преобразователь» применимо только при строительстве небольших систем промышленно назначения. Но для работы более серьёзных агрегатов, таких как насосная станция, этого мало.

В таких случаях применяется шкаф управления насосом с частотным преобразователем.

Чем продиктовано требование?

Всё достаточно просто. При работе небольшого агрегата, который отвечает за какую-либо одну функцию, требования к самому качеству работы двигателя могут быть не так высоки. Но если электродвигатель трудится в системе гидроустановки или системе автономного отопления большого многоэтажного дома, то к стабильности и равномерности работы насоса предъявлены особые требования.

Рассмотрим работу насосной станции на базе примера силовой гидроустановки системы отопления многоэтажки.

Как известно, новейшие системы отопления высотных зданий построены на базе двухконтурных систем. Это означает, что горячая вода, подаваемая в техническое помещение дома, не прогоняется через все этажи, а поступает в первичный контур системы теплообменника. А вот та вода, которая содержится во вторичном контуре, при помощи насосной станции прогоняется по всем этажам.

Если за давление и аквапоток в первичном контуре отвечает поставщик тепла, то за второй контур отвечает насос. Посему, к поддержанию одинакового и равномерного давления в системе предъявляются высокие требования. Если насос будет работать не равномерно и тем более, допускать резкие пуски, то будет возникать сильный гидроудар в системе, что может привести к разрыву тепловой магистрали или срыву кранов.

Читайте также:  Красно коричневый с чем сочетается

Вот тут-то на помощь приходит шкаф управления гидронасосом на базе частотника. Именно он обеспечивает плавное и своевременное регулирование оборотов электрического двигателя, что в свою очередь, позволяет вовремя выравнивать давление в системе. При падении давления обороты электромотора повышаются пропорционально величине падения давления, а при стабилизации давления, обороты падают до установленного номинала.

Система работает автоматически за счёт работы датчиков давления и частотного преобразователя с программируемым управлением.

Помимо всего прочего, если электромотор используется в системе водоснабжения или работает с иной токопроводящей жидкостью, то шкаф в обязательном порядке оборудуется автоматами отключения питания и системой УЗО. Таким образом, этот агрегат становится абсолютно безопасным для человека.

Сферы применения шкафов управления на базе частотника

Шкаф управления с частотным (регулируемым) приводом может работать в производственных помещениях, цехах, общественных местах (помещениях), административных зданиях, развлекательных учреждениях, спортивных залах, клубах, вокзалах и прочих больших зданиях.
Могут применяться в отдельных тепловых пунктах системы городского парового отопления, в системе водоснабжения больших объектов и небольших сёл, в котельных.

Шкаф управления с преобразователем частоты обладает несколькими основными функциями:

  1. Поддерживает заданное настройками давление в системе подачи воды.
  2. Контролирует работу системы насосов. При прекращении работы основного насоса система может переключить работу на резервный.
  3. Контроль над попеременным включением и отключением насосов в системе, что позволяет распределить нагрузку на электродвигатели и даст время на проведение ТО.
  4. Позволяет переходить на ручное управление насосной станцией.
  5. Обеспечивает возможность удалённого управления насосами и подключение к пульту диспетчера.

К основным преимуществам применения шкафов управления электродвигателями на базе частотного преобразователя можно отнести:

  • Существенное понижение расхода электрической энергии.
  • Увеличение срока службы электрических двигателей, насосных узлов и систем трубопровода.
  • Максимально сниженный риск возникновения гидроударов в системе трубопроводов.
  • Облегчение работы персонала по обслуживанию насосов.
  • Уменьшение расходов на численность обслуживающего персонала.

Как правило, базовая комплектация такого шкафа управления содержит:

  1. АВР. Систему аварийного переход от основного источника питания к резервному.
  2. Частотный преобразователь. Позволяет осуществлять плавный пуск, регулирование давления, поддержание заданного давления за счёт показаний датчиков на выходе.
  3. Программируемый контроллер управления насосной станцией.
  4. Электромонтажные элементы, системы защиты (УЗО, автоматы отключения, и прочие).
  5. Панель управления и выводы сигнальных ламп.
  6. Опционально может иметь место и сетевой концентратор со стабилизатором напряжения. Он нужен для интеграции шкафа в диспетчерскую систему управления, а стабилизатор нужен для того, чтобы помехи в сети питания, которые возникают от работы частотника, не вывели из строя сетевой концентратор.

Такая комплектация, как правило, окупается в срок до двух лет. Может и раньше. Чем больше мощность насосной станции и чем больше она обслуживает площадей, тем быстрее окупается шкаф управления.

Дополнительно шкаф управления может обеспечивать:

  • Комплексную защиту работы и состояния электрических двигателей (за счёт контроля потребляемого тока, определения температуры обмоток), времени непрерывной работы.
  • Немедленный переход из автоматического режима в ручной с предоставлением полного контроля процесса работы оператору.
  • Управление микропроцессором, согласно данным сигналов датчиков перегрузки, давления, определения отсутствия воды в системе.
  • Автоматическую остановку насос, если пропала вода в системе (с выводом соответствующего сигнала на панель управления и/или передачу сигнала тревоги диспетчеру).
  • Остановка насосов при получении сигнала о перегреве или заклинивании крыльчатки насоса.
  • Также может быть остановлен при полном отсутствии сигнала (выход из строя датчика).
  • Остановка насосов при обнаружении короткого замыкания в обмотке или в системе питания станции.
  • Отключение питания двигателей, при обнаружении ошибочного подключения фаз. Система сможет автоматически включить питание, как только ошибка будет устранена.
  • Обеспечение автоматической взаимной подстраховки электродвигателей.
  • Отображение состояния каждого двигателя в системе. Сигнал может быть выведен как на панель управления, так и отправлен диспетчеру через сетевой интерфейс.
  • Выведение на панель управления сигнала об аварии самого частотника.
  • Попеременное программируемое управление двигателями, автоматическое назначение каждого из двигателей основным, по мере необходимости.
  • Установление запрета на пуск определённого двигателя, в работе которого обнаружена критическая ошибка (заклинивание ротора, перегрев, сильно завышенное потребление тока).
  • Защита корпуса по европейским стандартам безопасности (влага, температура, огонь).
Читайте также:  Административно технический персонал с правами оперативно ремонтного

Применение шкафов с частотным управлением позволило вывести системы управления насосными станциями на высокий технологичный уровень. Сегодня развитие диспетчерского управления гидронасосами позволяет десяти сотрудника диспетчерской управлять гидросистемой большого города, без ущерба качеству работы гидромагистралей и систем отопления.

Компания: ООО "ОвенКомплектАвтоматика"

Город: Москва

Используемая продукция ОВЕН:

Назначение

Шкаф управления насосами ШУН132-3-ЗД предназначен для работы в составе насосной станции, обеспечивающей необходимый расход воды в сельскохозяйственной мелиорационной системе.

Шкаф управления насосами обеспечивает каскадное управление тремя электродвигателями насосной станции мощностью до 132 кВт. Управление электродвигателей осуществляется с помощью частотных преобразователей. Применение частотных преобразователей позволяет регулировать производительность насосов в зависимости от показаний датчиков давления.

В шкаф управления входит панель оператора ОВЕН СП307 для удобного редактирования параметров и мониторинга состояния системы. Система автоматического управления работает с облачным сервисом OwenCloud, что позволяет удалённо (GSM-диспетчеризация) производить мониторинг параметров и текущее состояние системы.

Управление и диспетчеризация

В основе системы управления ШУН – программируемый логический контроллер ОВЕН ПЛК110 и сенсорная панель оператора ОВЕН СП307. Контроллер ОВЕН ПЛК110 управляет частотными приводами насосов в зависимости от параметров, заданных с панели оператора. ПЛК подключен к панели оператора по интерфейсу RS-232. К частотным приводам и ультразвуковому расходомеру – по интерфейсу RS-485. Для передачи данных используется протокол Modbus RTU.

Предусмотрено как автоматическое (ПЛК) управление насосами и задвижками, так и ручное (переключатели на двери ШУН). Реализована функция автоматического ввода резерва (АВР) и переключение насосов по наработке или неисправности. Пользовательский интерфейс панели оператора позволяет оператору контролировать текущие параметры и изменять значения уставок. Вывод аварийных сигналов представлен как графически – в виде мнемосимволов индикаторов аварии, так и в виде текстовых сообщений.

Насосная станция не предусматривает постоянного присутствия персонала, для этого в проекте использован удаленный мониторинг параметров и статуса работы насосов с передачей информации на верхний уровень (управляющая компания в г. Чебоксары). Данная функция реализована с помощью сетевого шлюза ОВЕН ПМ210 и облачного сервиса Owen Cloud.

Алгоритм работы ШУН

Работа электронасосов мощностью 132 КВт регулируется частотными приводами. Программное обеспечение ПЛК реализует каскадное управление насосами по алгоритму «переменный мастер», подключение/отключение дополнительных насосов для поддержания заданного давления в трубопроводе. Управление насосом в режиме «мастер» осуществляется в режиме ПИД-регулирования. Источник обратной связи для ПИД-регулятора – датчик давления ОВЕН ПД100. В режиме «ведомый» насос работает с максимальной (фиксированной) производительностью.

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
Adblock detector