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.

Чем продиктовано требование?
Чем продиктовано требование?

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.

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.

Чем продиктовано требование?
Чем продиктовано требование?

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.

Сферы применения шкафов управления на базе частотника
Сферы применения шкафов управления на базе частотника

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.

Шкаф управления насосом с частотным преобразователем
Шкаф управления насосом с частотным преобразователем

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).

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.

Схема

Схема

Схема

Пример использования частотного преобразователя VFD-F

Пример использования частотного преобразователя VFD-F

Система управления группой насосов.

Пример использования частотного преобразователя VFD-F

Управление погружным насосом.

Насосные станции на базе контроллеров Danfoss MCX CWS (PCM CWS)