Честотни преобразуватели VLT AQUA Drive за помпени агрегати

В съвременните помпени инсталации най-широко разпространено е електрическо задвижване с честотно управление. Основата на този тип задвижване е полупроводников честотен преобразувател. Първо полупроводникови честотни преобразуватели започнаха да се използват в помпени агрегати в края на 60 -те години на миналия век.

Danfoss е един от първите, които използват полупроводникови честотни преобразуватели в задвижването на центробежни инсталации. Тя е първата в света (от 1968 г.), която произвежда сериал честотни преобразуватели, използвани в помпени инсталации.

Използвайки дългогодишния си опит в използването на честотни преобразуватели в този клон на технологията, компанията създаде серия честотни преобразуватели VLT AQUA Driveпредназначени за използване в помпени инсталации на водоснабдителни и канализационни системи. Задвижващите преобразуватели VLT AQUA се произвеждат за задвижвания от 0,37 kW до 1400 kW.

Коефициентът на мощност на преобразувателя също е доста висок (cosphi ≥ 0,9), така че използването на променливо задвижване на базата на VLT AQUA Drive преобразувател не изисква допълнителни устройства, които увеличават cosphi (статични компенсаторни батерии и т.н.).

На фиг. 1 показва схематична диаграма на преобразувателя VLT AQUA Drive и типична схема на външни връзки (захранване, двигател на помпата, сензори и др.). Външният изглед на преобразувателите VLT AQUA Drive е показан на фиг. 2.

Ориз. 1. Схема на свързване на преобразувателя VLT AQUA Drive

Ориз. 2. Честотни преобразуватели «Danfoss» VLT AQUA Drive серия

VLT AQUA Drive е предназначен за използване в помпени инсталации за водоснабдяване, изхвърляне на отпадъчни води и напоителни системи. В тази връзка той има редица специални функции, които осигуряват свойствата, необходими за работа в тези условия, които са изброени по -долу.

1. Системата за управление на преобразувателя осигурява автоматично регулиране на пропорционално-интегрални контролери, поради което печалбите на PI регулаторите се коригират в зависимост от реакцията на обекта за управление (резервоар-помпа-водна линия) на промените в въведен режим на работа на системата променливо задвижване.

Благодарение на това свойство, PI контролерът се настройва индивидуално за всеки конкретен обект и не изисква прецизно регулиране на пропорционалните (P) и интегралните компоненти на контролера при пускане на преобразувателя в експлоатация.

2. Системата за управление на преобразувателя VLT AQUA Drive осигурява постепенно запълване на празния тръбопровод, предотвратявайки риска от хидравличен удар и съответно повреда на тръби и хидромеханично оборудване. Това свойство е особено ценно за напоителни помпени агрегати, които често се включват в работата по празни водопроводи. Пълненето на водопровода се извършва чрез сигнал сензор за налягане в няколко стъпки.

3. Системата за управление на преобразувателя VLT AQUA Drive има способността да сигнализира за спада на налягането в тръбопровода под зададената стойност, когато помпата достигне номиналната скорост (точка А). Този сигнал показва необходимостта от включване на допълнителна помпа, ако група от помпи работи по водопровода.

Ако се предвижда единична помпа да работи на изолиран водопровод, сигналът показва разкъсване на вода или голямо изтичане на вода от системата. В този случай помпеният агрегат се изключва и се вземат мерки за отстраняване на неизправността на водопровода.

4. Системата за управление на преобразувателя има възможност да регулира скоростта на помпата, когато тя е спряна.Благодарение на това свойство скоростта на въртене постепенно се намалява постепенно до скоростта на въртене, съответстваща на момента на затваряне на клапана, което предотвратява появата на воден удар в системата и механични влияния върху самия вентил.

5. Системата за управление на инвертора VLT AQUA Drive има способността да открива работа на сухо. Системата непрекъснато оценява условията на работа на помпата въз основа на резултатите от измерването на параметрите на задвижването (скорост и мощност на задвижването). При ниска консумация на енергия, която възниква с твърде малък или никакъв поток, помпеният агрегат спира.

6. Устройството за регулиране на честотата VLT AQUA Drive може да работи в режим на заспиване. Този режим се разбира като работа на помпата с много нисък дебит, което съответства на ниска консумация на енергия. Това обикновено се случва, когато помпата работи с ниска скорост.

Системата за управление, сравнявайки скоростта на помпата и консумираната от нея мощност, поставя системата в «спящ режим». При нисък дебит помпата повишава налягането до необходимата стойност и спира. Освен това системата за управление следи налягането във водоснабдителната система или нивото на отпадъчните води в приемния резервоар на канализационната станция.

Когато налягането във водоснабдителната система спадне или нивото на отпадъчните води в приемния резервоар на помпената станция се повиши, помпата се пуска в експлоатация. Поради свойството на системата за управление да осигурява «режим на заспиване», износването на помпения агрегат се намалява, предотвратявайки работата му с малък водоприемник или малък приток на отпадъчни води в приемния резервоар на помпената станция. Наличието на тази функция на преобразувателя позволява да се спестят средно 5% от консумираната енергия за водоснабдяването.

7. Системата за управление на преобразувателя VLT AQUA Drive има функция, поради която се отчита загубата на напор във водопровода от помпената станция до диктуващата точка на водопроводната мрежа. Благодарение на тази функция, необходимия напор се настройва на изхода на помпената станция в съответствие с променящото се водоснабдяване. Това взема предвид, че загубата на налягане в тръбите е пропорционална на квадрата на дебита.

Това свойство дава възможност да се осигури необходимата глава в края на водопровода без сензор за налягане. Той обаче може да бъде ефективно използван само при липса на междинно отвеждане на вода по тръбопровода.

8. Наред със споменатите свойства на преобразувателя VLT AQUA Drive на системата за управление трябва да се отбележи следното:

• осигуряване на плавно стартиране с дадена интензивност на стартиране и спиране на помпата, което предотвратява повреда на лагерите на помпата, намалява вероятността от хидравличен удар в тръбопроводите, намалява пусковите токове в електрозахранващата мрежа;

• осигуряване на редуването на помпените агрегати като работещи и в режим на готовност. Това осигурява равномерно износване на двигателния ресурс на помпените агрегати;

• Индикация за изплащане на конвертора, показваща колко време остава до пълното възстановяване на VLT AQUA Drive.

Освен това отделно отбелязваме специални функции за пестене на енергия на задвижвания с променлива честотавъз основа на преобразуватели на Danfoss.

1. AEO функция (функция за автоматично оптимизиране на енергията). Благодарение на тази функция задвижването изразходва толкова енергия, колкото е необходимо за подаване на течност в даден момент.

Използването на тази функция спестява допълнителни 5-10% енергия. В допълнение, тази функция намалява консумацията на задвижването реактивна мощност и съответно тока на натоварване на електродвигателя. Тази функция е особено ефективна за механизми с момент на съпротивление на вентилатора (моментът на съпротивление е пропорционален на квадрата на скоростта), включително центробежни помпи. Тази функция също намалява акустичния шум на устройството.

2.Функция за автоматично адаптиране на двигателя, вградена в инвертора. Регулирането на честотния преобразувател зависи значително от вътрешните параметри на електродвигателя (съпротивление, индуктивност и др.).

Функцията за автоматично адаптиране ви позволява точно да определите параметрите на двигателя, свързан към инвертора, и да го регулирате. Тази функция е важна в случаите, когато двигателите на помпата се сменят, когато параметрите на двигателя се променят след ремонт, както и в случаите, когато различни видове електродвигатели се свързват последователно към един и същ преобразувател.

Наличието на тази функция намалява консумацията на енергия с 3 — 5%, а при използване на ремонтирани електродвигатели, икономията достига 10%. Използването на честотни преобразуватели с особено висока мощност е свързано с генерирането на хармоници от по-висок ред.

Наличието на по -високи хармоници в тока води до прегряване на кабелните проводници, увеличава загубите в трансформаторите, влошава условията на работа кондензаторни банки… Освен това изолацията на елементите на захранващите мрежи застарява преждевременно, елементите на защитните устройства (автоматични устройства, предпазители) се задействат необосновано, възникват смущения в телекомуникационни мрежи, разположени в близост до захранващи кабели.

Понастоящем много модели честотни преобразуватели са оборудвани с вградени филтри за електромагнитна съвместимост (ЕМС). По -специално, за да се предотврати навлизането на по -високи хармоници на тока във външната захранваща мрежа, честотните преобразуватели VLT AQUA Drive са оборудвани с дросели в междинната токова връзка за намаляване на хармоничните изкривявания.