Для управления скоростью вращения некоторых электродвигателей используются специальные устройства – частотные преобразователи. Использование частотных преобразователей в электроприводе насосов и насосных установок позволяет оптимизировать управление, существенно увеличивает срок службы трубопроводной системы и самих агрегатов, повышает производительность, снижает потребление электроэнергии и эксплуатационные расходы. Комплектовать каждый агрегат преобразователем частоты и индивидуальной станцией управления в большинстве случаев экономически невыгодно. На насосных станциях различного назначения используют шкафы управления.
Шкафы управления электропроводом насосных агрегатов используют:
- В централизованных и автономных системах водоснабжения. Шкафы с преобразователями применяются на насосных станциях водозабора, орошения, подачи воды бытового и хозяйственного назначения в здания и сооружения.
- В системах подачи горячей воды и отопления. Шкафы управления обеспечивают регулирования производительности насосных агрегатов по температуре, расходу, давлению в сети.
- В промышленных системах охлаждения. Электрооборудование на базе частотных преобразователей обеспечивает отвод тепла и эффективное охлаждение промышленного оборудования.
- В технологических линиях пищевой, химической и других отраслях промышленности. Для обеспечения согласованной работы дозаторов и других элементов технологической цепочки широко применяют шкафы на базе преобразователей частоты.
- В системах пожаротушения. Шкаф управления обеспечивает оптимальный режим работы жокей-насоса, автоматический пуск основных агрегатов при пожаре и связь с другими инженерными системами.
Всё управление производится в автоматическом режиме, но на случай аварийных ситуаций предусмотрено также и ручное управление (пуск и отключение).
Выше на фотографиях продемонстрированы щиты управления с преобразователями частоты разной мощности. На первых двух фотографиях щит с частотниками фирмы Danfoss 30кВт. Щит оснащён принудительной вентиляции для предотвращения перегрева оборудования. Снизу установлен вентилятор, забирающий воздух снаружи для охлаждения. Сверху вентиляционная решётка для вывода нагретого воздуха. На правых фотографиях — щит управления вентилятором с ПЧ фирмы Oni малой мощности (380В, 5,5 кВт). ЩУВ имеет местное ручное и дистанционное управление. Также оснащён вентиляцией.
Функции щитов с частотными преобразователями:
- Поддержание заданных установок давления в системе подачи воды.
- Контроль за работой системы насосов, переключение нагрузки на резервный ввод.
- Управление поочерёдным включением и отключением насосов в системе и обеспечение тем самым распределения нагрузки.
- Переключение на ручное управление системой.
- Обеспечение к удалённому мониторингу и управлению технологическими процессами насосной станции.
Состав щитов ЩПЧ
Щиты и шкафы управления насосными установками и станциями содержат в своём составе различные устройства автоматики, защитно-коммутационных аппараты, элементы индикации и управления. Это такое оборудование как:
- Автоматические выключатели, устройства защитного отключения. Эти устройства выполняют функцию коммутации и защиты силовых и управляющих цепей.
- Частотный преобразователь. ПЧ выполняет функцию регулирования производительности насосных агрегатов и защиты приводных электродвигателей.
- Систему автоматического включения резерва. При перебоях в электроснабжении АВР осуществляет переключение питания на резервную линию, генератор или АКБ. При появлении напряжения в сети, осуществляется обратное переключение.
- Управляющий контроллер. Это устройство используются для контроля, задания режимов работы насосного оборудования и передачи данных на высший уровень АСУТП. В шкафах управления двумя-тремя агрегатами применяется упрощенная схема без контроллера. В этом случае частотные преобразователи выполняют функции ПИД-регулятора.
- Электромонтажную арматуру. Этот элемент используется для соединения токоведущих линий.
- ЖК-панель и индикаторные лампы. Такое оборудование служит для отображения режимов работы, сигнализации о ненормальных и аварийных режимах работы, индикации состояния всех элементов станции водоподачи.
- Устройства для накопления, обработки и передачи информации. В сложных многоуровневых системах автоматизации шкафы содержат концентраторы, маршрутизаторы и другую аппаратуру для сбора и отправки данных на удаленные пункты.
- Систему вентиляции и подогрева, обеспечивающую отвод тепла от электроаппаратов и поддержание заданного температурного режима. При разработке управляющих шкафов необходимо выдерживать расстояния до других электроаппаратов и стенок для эффективного охлаждения. В отдельных случаях рекомендуется установка отдельных вентиляторов.
Для управления вентиляторами, как правило, достаточно устройства плавного пуска – оно менее габаритно и имеет меньшую стоимость, нежели частотный преобразователь.
Отличия ПЧ от УПП
Устройство плавного пуска и частотные преобразователи – это два совершенно разных целевых устройства. Частотник применяется для регулирования скорости переменного тока, при этом одновременно изменяя выходное напряжение и частоту. УПП, по сути, является регулятором запуска двигателя, и меняет лишь выходное напряжение, но не частоту. Преобразователь частоты тоже обладает функцией плавного пуска, но его цена намного дороже, чем у УПП, а структура гораздо сложнее.
ЧП преобразует стандартную частоту в 50 Гц от источника питания в различные частоты переменного тока, чтобы обеспечить управление электродвигателем, работающим с переменной скоростью.
Устройство плавного пуска выполняет запуск и останов, постепенно линейно наращивая или снижая напряжение, при этом обеспечивая энергосбережение и защиту цепей управления двигателя. Для максимальной скорости важна мощность мотора, а для ускорения – крутящий момент. УПП обеспечивают защитное отключение при пуске, уменьшение пускового тока, плавную регулировку пуска двигателя.