Frekvenčni pretvorniki VLT AQUA Drive za črpalne enote

V sodobnih črpalnih napravah je najbolj razširjen električni pogon s frekvenčno regulacijo. Osnova tovrstnega pogona je polprevodniški frekvenčni pretvornik. najprej polprevodniški frekvenčni pretvorniki se je v poznih šestdesetih letih prejšnjega stoletja začel uporabljati v črpalnih enotah.

Danfoss je bil eden prvih, ki je uporabil polprevodniške frekvenčne pretvornike v pogonu centrifugalnih naprav. Prvi na svetu (od leta 1968) je izdelal serijo frekvenčnih pretvornikov za črpalne naprave.

Na podlagi dolgoletnih izkušenj pri uporabi frekvenčnih pretvornikov v tej veji tehnike je podjetje ustvarilo serijo frekvenčnih pretvornikov VLT AQUA Drive, namenjenih uporabi v črpalnih napravah vodovodnih in kanalizacijskih sistemov. Pogonski pretvorniki VLT AQUA so izdelani za pogone od 0,37 kW do 1400 kW.

Tudi faktor moči pretvornika je precej visok (cosphi ≥ 0,9), zato uporaba variabilnega pogona na osnovi pretvornika VLT AQUA Drive ne zahteva dodatnih naprav, ki povečujejo cosphi (statične kompenzacijske baterije ipd.).

Na sl. 1 prikazuje shematski diagram pretvornika VLT AQUA Drive in tipičen diagram zunanje povezave (napajanje, motor črpalke, senzorji itd.). Zunanji pogled na pretvornike VLT AQUA Drive je prikazan na sl. 2.

riž. 1. Priključni diagram pretvornika VLT AQUA Drive

riž. 2. Frekvenčni pretvorniki «Danfoss» serije VLT AQUA Drive

VLT AQUA Drive je namenjen uporabi v črpalnih napravah za vodooskrbo, odvajanje odpadne vode in namakalne sisteme. V zvezi s tem ima številne posebnosti, ki zagotavljajo lastnosti, potrebne za delovanje v teh pogojih, ki so navedene spodaj.

1. Krmilni sistem pretvornika zagotavlja avtomatsko regulacijo proporcionalno-integralnih regulatorjev, zaradi česar se ojačanja PI regulatorjev prilagajajo glede na odziv regulacijskega objekta (rezervoar-črpalka-vodovod) na spremembe vnesenega načina delovanja sistem variabilni pogon.

Zahvaljujoč tej lastnosti je PI regulator individualno prilagojen za vsak konkreten objekt in ne zahteva natančne nastavitve proporcionalnih (P) in integralnih komponent regulatorja ob zagonu pretvornika.

2. Krmilni sistem pretvornika VLT AQUA Drive zagotavlja postopno polnjenje praznega cevovoda, s čimer preprečuje nevarnost hidravličnega udara in posledične poškodbe cevi in ​​hidromehanske opreme.Ta lastnost je še posebej dragocena za namakalne črpalne enote, ki so pogosto vključene v delovanje praznih vodovodnih cevi. Polnjenje oskrbe z vodo se izvaja s signalom senzor tlaka v nekaj korakih.

3. Krmilni sistem pretvornika VLT AQUA Drive ima možnost signalizirati padec tlaka v cevovodu pod nastavljeno vrednost, ko črpalka doseže nazivno hitrost (točka A). Ta signal označuje potrebo po vklopu dodatne črpalke, če na vodnem vodu teče skupina črpalk.

Če je ena črpalka predvidena za delovanje na izoliranem vodovodu, signal nakazuje prekinitev vode ali veliko puščanje vode iz sistema. V tem primeru se črpalna enota izklopi in sprejmejo se ukrepi za odpravo okvare oskrbe z vodo.

4. Krmilni sistem pretvornika ima možnost reguliranja hitrosti črpalke, ko je ustavljena.Zahvaljujoč tej lastnosti se hitrost vrtenja postopoma zmanjša na hitrost vrtenja, ki ustreza trenutku zapiranja ventila, kar preprečuje pojav vodno kladivo v sistemu in mehanski vplivi na sam ventil.

5. Inverterski nadzorni sistem VLT AQUA Drive lahko zazna suhi tek. Sistem nenehno ocenjuje pogoje delovanja črpalke na podlagi rezultatov meritev parametrov pogona (hitrost in moč pogona). Pri nizki porabi energije, ki nastane pri premajhnem ali nič pretoku, se črpalni agregat ustavi.

6. Frekvenčni regulator VLT AQUA Drive lahko deluje v načinu mirovanja.Ta način razumemo kot delovanje črpalke z zelo nizkim pretokom, kar ustreza nizki porabi energije. To se običajno zgodi, ko črpalka deluje pri nizki hitrosti.

Krmilni sistem, ki primerja hitrost črpalke in moč, ki jo porabi, preklopi sistem v "način mirovanja". Pri nizkem pretoku črpalka poveča tlak na zahtevano vrednost in se ustavi. Poleg tega nadzorni sistem spremlja tlak v vodovodnem sistemu ali nivo odpadne vode v sprejemnem rezervoarju čistilne naprave.

Ob padcu tlaka v vodovodnem sistemu ali dvigu nivoja odpadne vode v sprejemnem rezervoarju črpališča se črpalka zažene. Zaradi lastnosti krmilnega sistema, da zagotovi "način mirovanja", se obraba črpalne enote zmanjša, kar preprečuje njeno delovanje z majhnim dovodom vode ali majhnim pretokom odpadne vode v sprejemnem rezervoarju črpalne postaje. Prisotnost te funkcije pretvornika omogoča prihranek povprečno 5% energije, porabljene za oskrbo z vodo.

7. Krmilni sistem pretvornika VLT AQUA Drive ima funkcijo, zaradi katere se upošteva izguba tlaka v vodovodu od črpališča do narečne točke vodovodnega omrežja. Zahvaljujoč tej funkciji se zahtevani tlak prilagodi na izhodu črpalne postaje v skladu s spreminjajočo se oskrbo z vodo. Pri tem se upošteva, da je izguba tlaka v ceveh sorazmerna s kvadratom pretoka.

Ta lastnost omogoča zagotavljanje potrebne višine na koncu vodne napeljave brez senzorja tlaka.Vendar pa se lahko učinkovito uporablja le v odsotnosti vmesne drenaže vode vzdolž cevovoda.

8. Ob navedenih lastnostih pretvornika krmilnega sistema VLT AQUA Drive velja opozoriti na naslednje:

• zagotavljanje gladkega zagona z določeno intenzivnostjo zagona in zaustavitve črpalke, kar preprečuje poškodbe ležajev črpalke, zmanjša verjetnost hidravličnega udara v cevovodih, zmanjša zagonske tokove v napajalnem omrežju;

• zagotavljanje menjave črpalnih enot kot delovnih in v stanju pripravljenosti. To zagotavlja enakomerno obrabo motornega vira črpalnih enot;

• Prikaz izplačil pretvornika, ki prikazuje, koliko časa je še do popolne obnovitve pogona VLT AQUA Drive.

Poleg tega posebej opozarjamo na posebne energijsko varčne lastnosti frekvenčnih pretvornikov na osnovi pretvornikov Danfoss.

1. Funkcija AEO (funkcija samodejne optimizacije energije). Zahvaljujoč tej funkciji pogon porabi toliko energije, kolikor je potrebno za dobavo tekočine v danem trenutku.

Uporaba te funkcije prihrani dodatnih 5-10 % energije. Poleg tega ta funkcija zmanjša porabo pogona reaktivna moč in s tem obremenitveni tok elektromotorja. Ta funkcija je še posebej učinkovita pri mehanizmih z upornim momentom ventilatorja (uporni moment je sorazmeren s kvadratom hitrosti), vključno s centrifugalnimi črpalkami. Ta funkcija tudi zmanjša akustični hrup naprave.

2. Funkcija samodejnega prilagajanja motorja, vgrajena v pretvornik.Nastavitev frekvenčnega pretvornika je bistveno odvisna od notranjih parametrov elektromotorja (upor, induktivnost itd.).

Funkcija samodejnega prilagajanja vam omogoča natančno določitev parametrov motorja, priključenega na pretvornik, in njegovo prilagoditev. Ta funkcija je pomembna v primerih menjave motorjev črpalk, ko se po popravilu spremenijo parametri motorja in ko so različni tipi elektromotorjev zaporedno vezani na isti pretvornik.

Prisotnost te funkcije zmanjša porabo energije za 3-5%, pri uporabi prenovljenih elektromotorjev pa prihranki dosežejo 10%. Uporaba posebej močnih frekvenčnih pretvornikov je povezana z ustvarjanjem harmonikov višjega reda.

Prisotnost višjih harmonikov v toku vodi do pregrevanja kabelskih žic, poveča izgube v transformatorjih, poslabša delovne pogoje. kondenzatorske banke… Poleg tega se izolacija elementov elektroenergetskih omrežij prezgodaj stara, elementi zaščitnih naprav (avtomatskih naprav, varovalk) se neutemeljeno sprožajo, prihaja do motenj v telekomunikacijskih omrežjih, ki se nahajajo v bližini električnih kablov.

Trenutno je veliko modelov frekvenčnih pretvornikov opremljenih z vgrajenimi filtri za elektromagnetno združljivost (EMC). Zlasti za preprečevanje vstopa višjih tokovnih harmonikov v zunanje napajalno omrežje so frekvenčni pretvorniki VLT AQUA Drive opremljeni z dušilkami v vmesni tokovni povezavi za zmanjšanje harmoničnih popačenj.