Честотни преобразуватели за водоснабдителни помпи
Първите помпи се появяват в древни времена. Днес това е може би най-често срещаното устройство, което се използва почти навсякъде. Завъртете дръжката на крана, от него ще тече вода, която се подава от помпата. Всеки автомобил има няколко помпи за масло, гориво, вода, охлаждаща течност. Велосипедист няма да тръгне по пътя без да напомпа гумите. При производството на електронна лампа от нея се изпомпва въздух. Помпите напомпват, изпомпват, изпомпват и изпомпват въздух, вода, масло, мляко, бензин и дори цимент. От водопровод до ракета, от вентилатор до атомна електроцентрала - това е диапазонът от приложения на помпите.
Но самата помпа не може да работи. За да го задвижите, имате нужда от електрически двигател и устройство за контрол на налягането / вакуума. Най-известният и често срещан метод за регулиране в помпената система е дроселирането, когато двигателят работи на пълна скорост и налягането в системата се регулира с помощта на спирателни вентили (шибри, клапани, кранове, сферични кранове и др.). Ако направим паралели с шофирането на автомобил, тогава дроселирането изглежда така: водачът, натиснал педала на газта докрай, регулира скоростта с педала на спирачката.
По-рационално и ефективно управление на помпите се осигурява от честотни преобразуватели, с помощта на които се подава необходимото количество енергия към двигателя за създаване и поддържане на необходимото ниво на налягане / вакуум в системата, например в тръбопровод. В същото време се постига до 30% икономия на разход на енергия, а ако вземем предвид, че през целия живот на двигателя той консумира електроенергия за количество, което далеч надвишава себестойността му, то този показател се оказва изключително актуален. Например през годината на работа за 8часа на ден, двигател с мощност от 11 kW ще консумира електроенергия в размер на около 85 хиляди рубли. Честотният преобразувател с такива работни параметри ще се изплати в рамките на една година и в бъдеще ще донесе печалба на предприятието.
Нека разгледаме по-подробно методите за контрол на налягането в помпената система, описана по-горе.
Мощността на помпата за конкретна система винаги се изчислява според нивото на максимално потребление, т.е. с определен запас. Фигура 1 показва типична схема за изчисляване на необходимата мощност на помпата. Синята линия показва "кривата на помпата" - захранващата част на водоснабдителната система, която отразява зависимостта на изпускателното налягане от количеството на потока (поток) на течността. Червената линия е "системната крива" - консумиращата част от водоснабдяването, която също показва взаимозависимостта на дебита и налягането на течността, но в огледален образ. Пресечната точка на тези криви е оптималната точка, когато помпата осигурява необходимия дебит и необходимото ниво на налягане.
Но всъщност системата рядко работи в този режим, само в моменти на пиково потребление. През останалото време номиналната мощност на помпата е прекомерна, а след това в системи без регулиране или с използване на дроселиране се случва следното: когато потокът намалява, помпата създава свръхналягане, което консумира допълнителна енергия. Фигура 2 ясно показва това.
Използването на честотни преобразуватели, чрез намаляване на скоростта на двигателя и в резултат на това подаваната мощност, ви позволява да промените „кривата на помпата“, като я адаптирате към „кривата на системата“
Управление на водоснабдителната помпа
Както знаете, потреблението на вода за икономически и битови нужди варира значително през деня,през почивните дни и празниците. Много хора се къпят, перат, мият чинии по едно и също време през определени часове от деня и почти не използват вода през другото време, например през нощта. Това създава условия за такива проблеми като лошо налягане на водата сутрин и вечер, значителни дневни колебания на налягането във водоснабдителната система и в резултат на това ускорено износване на тръби и клапани.
За щастие днес стабилизирането на налягането не е толкова трудна задача. Днес въпросът за повишаване на общата ефективност на управлението на водоснабдителните системи, тоест постигането на максимални резултати с минимално потребление на енергия и незначителни капиталови инвестиции в модернизация на оборудването, вече е по-актуален. Използването на задвижвания с променлива честота (VFD) в помпените станции позволява брилянтно справяне с тази задача. Статистиката показва, че VFD може да намали потреблението на енергия в помпените станции с 30 до 50%, а периодът им на изплащане е от една до година и половина.
Такива спестявания се постигат поради факта, че честотният преобразувател е в състояние да променя плавно скоростта на електродвигателя в широк диапазон. Всъщност това означава, че двигателят на помпата винаги ще консумира точно толкова енергия, колкото е необходимо за поддържане на стабилно налягане, независимо от текущото потребление на водоснабдителната система в този конкретен момент. Плавното стартиране, спиране и промяна на скоростта на двигателя също помага да се избегнат хидравличните удари в тръбопроводите, намалявайки загубите на вода и увеличавайки периода на безпроблемна работа на помпата, тръбопровода, спирателните и контролните вентили и измервателните уреди.
Избор на инвертор за помпи
Рокуел автоматизацияпредлага честотни преобразуватели за решаване на голямо разнообразие от задачи за управление на помпи: от управление на единични малки помпи до каскадно управление на група помпи с автоматична смяна. Задвижванията PowerFlex могат да се захранват от еднофазно или трифазно захранване.
Еднофазни преобразуватели, използващи една фаза 220V, формират трифазно синусоидално напрежение на изхода за ефективно управление на трифазни двигатели без загуба на мощност и без използване на фазоизместващи вериги, кондензатори. Това решение се предлага за задвижвания PowerFlex 4, PowerFlex 4M, PowerFlex 40 в диапазон на мощност от 0,2 до 2,2 kW.
Трифазните преобразуватели могат да работят в по-широк диапазон на мощност (от 0,2 до 250 kW), гамата от такива преобразуватели се допълва от моделите PowerFlex 40P и PowerFlex 400.
Предлагат се задвижвания PowerFlex 4, PowerFlex 4M, PowerFlex 40 и PowerFlex 40P за най-просто управление на малки помпи. Те ще ви позволят да извършвате плавен старт и спиране, управление на режимите на ускорение / забавяне, защита срещу "суха работа", пестене на енергия и др. В допълнение, PowerFlex 40 и 40P, в допълнение към скаларния (V / f, волт-честота), имат векторен режим на управление на двигателя без сензор. Този режим се характеризира с повишена точност на управление и ви позволява да получите висок въртящ момент на двигателя при ниски скорости. Задвижванията са компактни, могат да се монтират без хлабини, плътно едно до друго и се предлагат в монофазни и трифазни версии.
За по-сложни приложения (автоматично управление на налягането, каскадно управление, управление на клапите и др.) се препоръчват задвижвания PowerFlex 400.Тази серия инвертори има вграден PID (пропорционално-интегрално-производен) контролен контур. PID контурът се използва за поддържане на обратна връзка за процеса, като налягане, поток или напрежение при зададена точка. А допълнителните вградени функции като каскадно управление на три допълнителни двигателя и управление на амортисьорите позволяват PowerFlex 400 да се използва без главен контролер в някои случаи.
Вграденото управление на спомагателния двигател позволява до три двигателя с директен старт да бъдат стартирани в допълнение към двигателя, директно управляван от задвижването PowerFlex 400. Изходът на системата може да варира от 0% до 400%. Функцията за автоматична смяна разпределя натоварването между двигателите чрез периодична подмяна на управляван от задвижване двигател с допълнителни двигатели.
Вградената логика за управление на амортисьорите спестява външен контролен хардуер и софтуер. Когато се даде команда за работа, задвижването генерира команда за отваряне/затваряне на клапата и управлява сигнала за готовност. Когато амортисьорът е в правилна позиция, задвижващият механизъм стартира безопасно.