1. Регулирование производительности насосных агрегатов
До недавнего времени основными способами регулирования подачи насосных агрегатов являлись так называемое дросселирование и изменение количества работающих в одной напорной линии насосов, при этом асинхронные электродвигатели насосов подключались к электрической сети напрямую через автоматические выключатели и контакторы. Эти способы регулирования имеют ряд недостатков:
• Сложности в применении, обслуживании, эксплуатации (большое количество насосов и коммутационной аппаратуры, дополнительные дроссели/клапаны которыми нужно управлять)
• Низкое качество и диапазон регулирования (давление в линии меняется не оперативно и ступенчато)
• Неэкономичность (содержание обслуживающего персонала, неэкономичная работа насосов “на задвижку”)
• «Прямой» пуск асинхронных двигателей насосных агрегатов с многократной перегрузкой питающей сети и самих двигателей в момент пуска и возможность возникновения гидроударов в трубопроводах
Применение частотно-регулируемого привода (иначе преобразователей частоты) для управления электродвигателями насосов позволяет избежать многих вышеперечисленных недостатков. В данном случае, регулирование производительности насосных агрегатов осуществляется путем изменения скорости вращения крыльчатки насоса и позволяет значительно упростить гидравлическую и механическую схемы, а так же повысить их надежность, снизить эксплуатационные расходы. Пуск двигателя при подключении через частотный преобразователь происходит плавно, без пусковых токов и ударов, что снижает нагрузку на двигатель и гидравлическую систему, увеличивает срок их службы.
Всегда актуален для любого предприятия и вопрос энергосбережения. Применение регулируемого электропривода позволяет получить экономию энергии до 40-50%. Сбережение энергии происходит путем устранения непроизводительных затрат в заслонах, дросселях и других регулирующих устройствах. При замене нерегулируемого привода, работающего в режиме периодических пусков/остановов на регулируемый, исключаются потери на высокие пусковые токи за счет плавного пуска электродвигателя. Обороты электродвигателя могут плавно изменяться для обеспечения поддержания производительности насосного агрегата, требуемой в данный момент. Регулирование производительности насосов в соответствии с графиком потребления воды в системах водоснабжения позволяет получить значительную экономию, как электроэнергии, так и воды, уменьшить количество аварий из-за разрывов трубопровода.
Эффективность регулирования производительности насосного агрегата с помощью преобразователя частоты наглядно видна из приведённого ниже рисунка (см. рис. 1).
Рис.1 Потребление мощности при различных способах регулирования скорости вращения насосов
Можно заметить, что при дросселировании энергия потока вещества, сдерживаемого задвижкой или клапаном, просто теряется, не совершая никакой полезной работы. Применение преобразователя частоты в составе насосных агрегатов позволяет просто задать необходимое давление или расход, завести сигнал обратной связи по параметру непосредственно в преобразователь частоты, что обеспечит не только экономию электроэнергии, но и снижение потерь транспортируемого вещества.
2. Специализированные серии преобразователей частоты для применений с насосами
Нужно учесть, что экономия электроэнергии легко достигается при одном условии - приводной механизм должен что-либо регулировать (поддерживать какой - либо технологический параметр). В случае с насосом нужно регулировать расход воды, давление в сети или температуру чего-либо охлаждаемого или нагреваемого. Причем, современные преобразователи частоты позволяют делать это автоматически, при этом информируя оператора о текущих значениях параметров процесса посредством различных интерфейсов (панель управления самого преобразователя, аналогово-дискретный обмен, передача данных по промышленным сетям).
Программное обеспечение преобразователей частоты специальных серий для применений с насосными агрегатами позволяет реализовать ряд специализированных удобных функции, таких как:
• Автоматическая оптимизация энергопотребления
• ПИД-регуляторы процесса (с возможностью автонастройки)
• Часы реального времени (работа насоса по расписанию)
• Мониторинг энергопотребления в общепринятых единицах измерения
• Пожарный режим
• Встроенный каскадный контроллер для управления группой насосов, работающих на одну магистраль
• Спящий режим (отключение насоса например, в случае чрезмерного давления в системе)
• Защита от сухого хода насоса (при отсутствии перекачиваемого вещества в системе)
• Защита от прорыва трубы
• Защита обратного клапана
• Начальный разгон
• Режим заполнения пустой трубы (предотвращение гидроударов)
• Попеременная работа с двумя насосами (хранение в памяти преобразователя нескольких настроек электродвигателей)
• Компенсация потерь давления в длинных трубопроводах
• Регулирование расхода по давлению (извлечение квадратного корня)
• Предварительный прогрев электродвигателя насоса малым током для обеспечения удаления из него конденсата
Специализированные серии преобразователей частоты сейчас есть практически у любого производителя: у компании Danfoss - это FC102 HVAC, FC202 AQUA, у Control Techniques – Affinity BA, Commander SK, у Siemens - Micromaster 430, у Invertek - Optidrive VTC, у Omron-Yaskawa – CIMR-E7 и т.д. Как правило, эти модели могут иметь исполнение с высокой степенью защиты по IP (до IP66) для возможности открытой установки преобразователя рядом с насосом.
Преобразователи частоты достаточно легко интегрируются в систему управления насосными станциями и, как правило, являются ее основой. В промышленно развитых странах уже практически невозможно найти насосный агрегат с асинхронным электродвигателем, где схема управления не включает в себя преобразователя частоты.
Несмотря на кажущуюся значительную стоимость современных преобразователей, окупаемость вложенных средств за счёт экономии энергоресурсов и других составляющих эффективности не превышает в среднем 1,5 лет. Это вполне реальные сроки, а учитывая многолетний ресурс подобной техники можно подсчитать ожидаемую экономию на длительный период и принять правильное решение. Рассчитать экономическую эффективность от внедрения частотно-регулируемого привода не сложно, для этого многими производителями преобразователей частоты разработаны специальные программные средства – калькуляторы экономического эффекта, которые учитывают основные параметры работы насоса и дают возможность увидеть разницу при использовании разных методов регулирования.
Специалисты компании ООО «Драйвика» имеют достаточный опыт в подборе приводной техники для данных применений, а так же разработке систем управления насосными агрегатами и готовы предложить весь цикл работ начиная от проектирования систем, до их комплектования и сборки, а так же проведения пуско-наладочных работ.
Для самостоятельно подбора электропривода под свою задачу, Вы можете воспользоваться конфигуратором электропривода – специальным инструментом, разработанным компанией «Драйвика».
По всем вопросам Вы можете отправить нам запрос по электронной почте support@driveka.ru или по телефону (812) 635 90 30.
