Шафи керування асинхронними двигунами на базі перетворювачів частоти

ПРИЗНАЧЕННЯ

Шафи управління з частотним регулюванням призначені для контролю та керування стандартними асинхронними електродвигунами з короткозамкнутим ротором одного типорозміру у відповідності до сигналів управління. Стандартна лінійка шаф передбачає можливість керування від 1 до 6 електродвигунів.

Застосування частотного регулювання в керуванні насосними установками забезпечує:

енергозбереження
плавний старт та безступінчасте регулювання
точне підтримання заданих параметрів системи
мінімальні втрати у двигуні
зниження практично до 0 споживаної двигуном реактивної потужності.

Застосування частотного регулювання кожним електродвигуном насоса забезпечує:

найбільш ефективне енергозбереження
безступінчасте регулювання та відсутність «мертвих» зон підтримуваного параметра (напору або витрати)
точне підтримання заданих параметрів за допомогою регулювання частоти обертання всіх підключених електродвигунів
мінімальні втрати у двигуні
роботу насосів, що знаходяться в експлуатації, з однаковою частотою обертання
відсутність у схемі механічних контакторів перемикання
плавний запуск та зупинка кожного електродвигуна у всіх режимах роботи (можливість гідроударів зведена до нуля, збільшується експлуатаційний ресурс гідросистеми та насосів)
збереження функції частотного регулювання насосами при аварійній зупинці одного із перетворювачів частоти.

Принцип роботи шафи керування з ПЧ

Шафа керування має два режими керування для кожного електродвигуна окремо – ручна та автоматична. Вибір режиму здійснюється перемикачем на лицьовій панелі шафи.

У ручному режимі керування насосами здійснюється з лицьової панелі шафи кнопками "Пуск" / "Стоп" відповідного насоса з відображенням індикації стану. Пуск насоса здійснюється плавно, з виходом на встановлену частоту. В автоматичному режимі - від сигналів зовнішніх датчиків тиску або витрати.

Принцип роботи шафи заснований на схемі каскадного включення електродвигунів, що добре зарекомендувала себе, за сигналом від зовнішнього датчика зворотного зв'язку (тиск, витрата, температура, рівень, перепад тиску і т.д.).

Автоматичний режим

Перетворювач частоти починає роботу, змінюючи частоту обертання електродвигуна насоса відповідно до показань датчика тиску на основі ПІ-регулювання. На початку роботи завжди запускається один частотно-регульований насос. Продуктивність установки змінюється відповідно до споживання води шляхом увімкнення/вимкнення необхідного числа насосів та паралельного регулювання насосів, що знаходяться в експлуатації.

Якщо завдання не досягнуто і насос працює на максимальній частоті, через певний проміжок часу контролер включить додатковий перетворювач частоти в роботу і насоси синхронізуються по частоті обертання (насоси в експлуатації працюють з рівною частотою обертання). І так доти, доки тиск у гідросистемі не досягне заданого значення.

При досягненні заданого значення тиску, контролер почне знижувати частоту всіх працюючих перетворювачів частоти. Якщо протягом певного часу частота перетворювачів тримається нижче заданого порога, буде здійснено відключення додаткових насосів, по черзі і через певні проміжки часу. Після цього, якщо на контролері увімкнено «сплячий режим», відбудеться вимкнення останнього перетворювача частоти.

Під час перехідного процесу при пуску додаткового насоса основний насос знижує швидкість і насоси виходять на синхронну частоту роботи.

Під час перехідного процесу під час зупинки додаткового насоса основний насос підтримує тиск, починаючи з мінімальної заданої швидкості.

Для вирівнювання ресурсу електродвигунів за часом може бути реалізовано функцію зміни послідовності включення та вимкнення насосів.

У шафі передбачено автоматичне включення резервних насосів у разі виходу з експлуатації робочих, вибір кількості робочих і резервних насосів передбачений на панелі контролера.

Перетворювачі частоти крім регулювання забезпечують плавний пуск всіх електродвигунів. Це дозволяє уникнути застосування додаткових пристроїв плавного пуску, обмежити пускові струми електродвигунів та збільшити експлуатаційний ресурс насосів, за рахунок зменшення динамічних перевантажень виконавчих механізмів під час пуску та зупинення електродвигунів. Для систем водопостачання це означає відсутність гідроударів під час пуску та зупинення додаткових насосів.

Для кожного електродвигуна перетворювачі частоти виконують безліч функцій управління та захисту: регулювання частоти обертання, захист від перевантаження, гальмування з заданим темпом, моніторинг механічного навантаження, дисплеї, лічильники мотогодин. Даний набір функцій дозволяє позбавитися додаткового обладнання.

Шафи керування дозволяють точно підтримувати заданий параметр (витрата, тиск, температура, перепад тиску, перепад температури) за рахунок регулювання частоти обертання всіх електродвигунів за допомогою перетворювачів частоти.

Функція «День-Ніч»

Для дворівневого завдання «День-Ніч» надається можливість задати рівень тиску, який буде підтримуватися в денні години, і рівень завдання – в нічні. У цьому випадку логічний модуль автоматично використовуватиме завдання в залежності від показань годинника реального часу і налаштування блоку «День-Ніч».

Аварійні ситуації

Обрив або втрата сигналу датчика.

За відсутності сигналу з датчика тиску відбувається пуск всіх насосів на встановлену частоту (з можливістью її зміни).

Аварія перетворювача частоти.

У разі аварії перетворювача частоти відбувається зупинення відповідного електродвигуна, загориться індикація «Аварія» насоса, спрацьовують контакти диспетчеризації, і відбувається пуск резервного електродвигуна з частотним регулюванням від частотного свого перетворювача.

Аварія робочого насосу.

У разі виникнення аварії електродвигуна (насосу) перетворювач частоти зафіксує аварію двигуна (перевантаження по струму, перегрів насоса, недовантаження насосу, перевантаження насосу, втрата двигуна, коротке замикання в двигуні) загориться індикація «Аварія» насосу, спрацьовують контакти диспетчеризації, і відбувається пуск резервного регулюванням від частотного перетворювача.

Модифікація з двома вводами живлення

У разі встановлення шафи керування на об'єктах I (крім особливої групи) та II категорій електропостачання шафа може бути виготовлена з живленням від двох незалежних джерел електропостачання (з вбудованим АВР або без).

У шафах із вбудованим АВР при обриві, зникненні або неправильній послідовності підключення фаз відбувається автоматичне перемикання з основного вводу на резервний, а при відновленні живлення на основному вводі – зворотне перемикання. На лицьовій панелі передбачено вибір основного вводі живлення за допомогою перемикача.

У шафах керування з двома вводами живлення без вбудованого АВР живлення кожного насоса здійснюється від свого вводу, наприклад, від двох розподільчих панелей.

Збільшення функціональності шафи. Опції

Є можливість розширити функціонал базової версії шафи за допомогою таких опцій:

Диспетчеризація

Блок диспетчеризації за допомогою GSM/GPRS-модема (у шафі встановлюється модем та антена; дальність зв'язку – обмежена покриттям мережі GSM).
Блок диспетчеризації за допомогою радіомодему (дальність зв'язку – до 8 км прямої радіовидимості).
Блок диспетчеризації за допомогою телефонного модему (дальність зв'язку – обмежена довжиною кабелю).
Блок диспетчеризації «Робота» на 1 електродвигун (перекидний контакт на клемній колодці).
Блок диспетчеризації «Мережа» на один ввід (перекидний контакт на клемній колодці).
Блок диспетчеризації режиму роботи шафи «Автоматичний» (перекидний контакт на клемній колодці).
Блок диспетчеризації "Сухий хід" (перекидний контакт на клемній колодці).

Протоколи передачі даних

Блок комунікаційного модуля Modbus RTU
Блок комунікаційного модуля Profibus DP
Блок комунікаційного модуля Ethernet
Блок комунікаційного модуля DeviceNet

Для встановлення на лицьову панель

Блок виносного пульта перетворювача частоти
Блок вольтметра на 1 ввід (вбудовується на заводі)
Блок лічильника мотогодин на 1 електродвигун
Блок "Завдання" (потенціометр на дверях шафи).

Опції загального застосування

Блок вихідного дроселя для перетворювача частоти.
Блок підключення гальмівного блоку перетворювача частоти.
Блок підключення зовнішнього завдання 4...20 мА.
Блок підключення 2-х аналогових датчиків 4...20 мА (підтримка перепаду).
Блок підключення реле перепаду тиску на 1 насос.
Блок захисту від підвищеної/зниженої напруги на один ввід.
Блок підключення датчика Рt100 чи Pt1000 від 1 електродвигуна.
Блок підключення РТС датчика на від 1 електродвигуна.
Блок підключення дистанційного пуску/зупинки шафи в режимі «Автоматичний»
Блок підключення ключа безпеки на 1 електродвигун
Блок захисту від "сухого" ходу насосу, 1 електродвигун.

Основні технічні характеристики (без опцій)

Потужність перетворювача частоти	від 0,23 до 1200 кВт
Зовнішні підключення	реле тиску для захисту насосу від «сухого» ходу датчик зворотного зв'язку 4-20 мА (тиск, витрата, перепад тиску та ін.) термоконтакт (за наявності термодатчиків захисту у двигуні) енкодер тахогенератор
Вихідні сигнали (диспетчеризація)	сигнал "Аварія" для кожного механізму (насосу)
Індикація	сигнали "Мережа"; "Робота" для кожного насоса; сигнал "Аварія" для кожного насоса; сигнал "Ввід 1", "Ввід 2" - для модифікації з двома вводами
Захисту	від короткого замикання від теплового навантаження струмом від перегріву двигуна (при підключенні термоконтактів) від пропадання, перекосу або неправильної послідовності підключення фаз живлячої мережі
Температура довкілля	-20°C... +50°C
Відносна вологість	20% ... 90% (без конденсату)
Ступінь захисту	IP00, IP20, IP31, IP54
Корпус шафи	Металічна

Завантажити опитувальний лист на шафи управлення з ПЧ >>>

Приклади шаф на базі ПЧ, що випускаються:






Комплектна шафа з групою ПЧ, обладнана вихідними фільтрами dU/dt для роботи з довгими кабельними трасами до двигунів