Частотная регулировка скважинного насоса

Частотное регулирование скорости погружных насосов

Погружные (скважинные) насосы находят широкое применение как в системах водоснабжения и канализации муниципальных и промышленных сооружений, системах добычи нефти, так и для бытовых нужд владельцев частных домов и огородов. Данный тип насосов опускается ниже уровня перекачиваемой жидкости и обеспечивает её подъем с большой глубины.

Среди погружных насосов для подъема воды наиболее распространена водозаполненная конструкция с хорошим охлаждением узлов, состоящая из центробежного насоса и электродвигателя в защитном кожухе с жёстким соединением их валов (см. рис. 1). Как правило, насосы бывают оснащены обратными клапанами, которые удерживают столб воды в трубопроводе при остановках насоса и облегчают повторный запуск электронасосного агрегата.

В последнее время все более часто погружные насосы начинают использоваться совместно с частотными преобразователями, обеспечивающими постоянство давление жидкости в системе вне зависимости от потребления за счет регулировки скорости насоса. При частотном регулировании удаётся избежать возникновения в трубопроводе избыточного давления. Благодаря частотному преобразователю обеспечиваются плавные пуски и остановы электропривода, что исключает возникновение гидроударов и продлевает срок службы трубопроводных сетей. Применение частотного преобразователя позволяет избежать перерасхода электроэнергии, так как максимальная мощность двигателя, как правило, необходима лишь в 10-20% от всего времени работы насоса. Всё остальное время двигатель, не оснащённый преобразователем частоты, работает с той же высокой скоростью вращения вала, потребляя при этом больше на 30-60% электроэнергии, чем требуется.

Это основные преимущества применения частотного регулирования скорости погружных насосов, кроме которых можно назвать более надёжную защиту электропривода, снижение утечек жидкости в системе, почти двукратное увеличение ресурса насосного оборудования. Все это свидетельствует об экономической обоснованности использования частотных преобразователей и быстрого срока их окупаемости.

Особенности выбора и эксплуатации частотно-регулируемого привода погружных насосов

1. Номинальный ток погружных электродвигателей как правило больше, чем у стандартных асинхронных двигателей такой же мощности, поэтому при выборе модели частотного преобразователя руководствуйтесь прежде всего его номинальным током, а не мощностью, выбирая с небольшим запасом.

2. Если частотный преобразователь имеет небольшую перегрузочную способность (110-120%), то лучше выбирать его на один номинал выше мощности двигателя.

3. На длинном моторном кабеле может происходить большое падение напряжения, что в свою очередь приведет к снижению момента, развиваемого двигателем, поэтому рекомендуется использовать кабель с увеличенным сечением.

4. При длине моторного кабеля более 20-50 метров большинство производителей преобразователей частоты рекомендует использовать моторный дроссель с 2-4% падением напряжения, устанавливаемый на выходе преобразователя. Иначе из-за высокой емкостной составляющей линии будут утечки тока, излишне нагружающие привод, и приводящие к срабатыванию защиты от перегрузки по току.

5. Еще одним негативным фактором длинного кабеля является возникновение перенапряжения (до 1000В) на зажимах двигателя вследствие образования стоячей волны, вызванной прохождением импульсного ШИМ-сигнала с крутым фронтом (см. рис.). Эффективным способом снижения перенапряжения и, тем самым, увеличения срока службы электродвигателя является применение моторного дросселя или фильтра dU/dt.

6. Помимо этого моторный дроссель снижает скорость нарастания аварийных токов короткого замыкания, тем самым обеспечивая более надежное срабатывание цепей электронной защиты преобразователя.

Читайте также:  Регулировка натяжения нижней нити в швейной машине brother

7. Применение сетевого дросселя, устанавливаемого на входе преобразователя, также весьма желательно в данных приложениях, так как скважины зачастую расположены в удаленных местах сельской местности, где качество электрической сети оставляет желать лучшего. Сетевой дроссель необходим, если частотный преобразователь питается от мощного недалеко расположенного (до 10м) распределительного трансформатора. В этом случае без сетевого дросселя преобразователь может быть поврежден. Кроме того, энергетические компании могут налагать штрафы за превышение допустимого уровня гармонических искажений электрической сети при эксплуатации частотного привода без сетевого дросселя.

8. При установке преобразователя в неотапливаемом помещении он должен иметь соответствующий диапазон температур, подходящих для эксплуатации в данных условиях окружающей среды.

9. Преобразователь частоты должен обладать следующим минимальным набором функциональных возможностей:

Встроенный ПИ или ПИД регулятор для работы привода в замкнутом контуре поддержания давления.

Функция оптимизации энергопотребления, адекватно снижающая выходное напряжения при низкой нагрузке привода.

Функция автоматического повторного включения привода, которая при возникновении какого-либо не фатального сбоя в работе привода должна перезапустить привод без участия оперативного персонала.

Защита двигателя от перегрузки (заклинивания вала) и перегрева (I2t), защита инвертора от короткого замыкания, защита насоса от сухого хода, и др.

Функция ограничения минимальной выходной частоты или «спящий» режим, которые необходимы таких насосов, которые имеют ограничение работы на низких скоростях.

Желательно иметь архив аварий, который поможет правильно провести диагностику привода в случае регулярных сбоев и выхода оборудования из строя.

Настраиваемая характеристика U/f или векторное управление для оптимальной настройки характеристик привода.

Вывод

Правильный выбор и приобретение преобразователя частоты, а также дополнительного оборудования к нему рентабельно не только вследствие прямой экономии электроэнергии, но и за счёт предотвращения быстрого износа насоса, предупреждения аварий и простоя оборудования, плюс увеличение функциональности системы.

Поэтому сегодня всё больше производителей предлагают комплектные поставки насосных станций, снабжённых частотно-регулируемым приводом, который обеспечивает повышенный ресурс насосного оборудования и максимальную эффективность его работы.

Источник

Зачем нужен частотный преобразователь для насоса? Используемые преобразователи водоснабжения

Базовый элемент, обеспечивающий функциональность насоса, это электродвигатель. Ранее регулировка рабочего процесса происходила за счёт автоматики, теперь эту задачу решает частотный преобразователь для насосов.

Функциональное назначение преобразователя частот в конструкции насоса

Инвертор (частотный преобразователь) обеспечивает регуляцию работы насоса гораздо лучше, чем реле. Он работает в одно и то же время как стабилизатор, автоматика и регулятор рабочего процесса. Благодаря ему обеспечивается высокая эффективность прибора:

Преимущественно уже в процессе сборки насосной станции вживляется частотный преобразователь. К числу подобных устройств нужно отнести модели весьма известного насоса Грундфос.

Визуально он представляет собой коробку оснащённую электроникой (несколько плат, датчик, осуществляющий замеры, и инвертор, выравнивающий уровень напряжения) и малогабаритным экраном.

Более дорогие образцы оснащены микропроцессорами. Могут быть встроены аккумуляторы, дополнительные выравниватели и так далее.

Используемые преобразователи могут быть однофазного или трёхфазного типа.

По принципу работы преобразователь частоты достаточно прост. Волна электрического тока подаётся на платы прибора. Расположенные там инверторы и стабилизаторы обеспечивают его выравнивание. Одновременно с этим датчик считывает данные давления и прочую значимую информацию.

Все сведения перенаправляются к блоку автоматики. Далее, преобразователь частоты осуществляет их оценку, определяя уровень мощности, который необходимо подать, и, в соответствии с этим, подавая необходимый для продолжения работы объём электроэнергии.

Читайте также:  Маска сварщика bestweld хамелеон 3 регулировки bw0011

Как результат, преобразователь частоты может отрегулировать плавность запуска электродвигателей, уровень давления воды и остановку работы в критической ситуации. Перечень всех возложенных на частотник «обязанностей» постоянно расширяется ввиду производимых разработчиками усовершенствований.

Процесс управления действиями преобразователя осуществляется всего лишь нажатием нужной кнопки с ориентировкой на данные, отображаемые на экране. Более дорогие устройства способны распознать большее число команд. Самые качественные модели рассчитаны на несколько десятков рабочих режимов со сменой скорости и программы.

Затраты на инсталляцию и покупку преобразователя полностью компенсируются в течение одного года эксплуатации

Перечень положительных функций преобразователя частот:

Также он работает как заместитель автоматики.

Преобразователь частот работает в конструкции насоса следующим образом: при значительном падении уровня давления в гидробаке (определяется с помощью реле), частотник получает соответствующий сигнал и даёт команду на запуск электромотора. При этом всё осуществляется «без резких движений», мощность нарастает постепенно, обеспечивая страховку от гидравлической перегрузки. В настоящее время модели преобразователей обеспечивают регуляцию времени разгона от 5 до 30 секунд.

Пока осуществляется разгон преобразователь непрестанно получает сведения о том, каков уровень давления в трубопроводе. Как только этот уровень достигает нужного значения, разгон прекращается, работа двигателя продолжается на достигнутой частоте.

Как выбирать и устанавливать оборудование?

Стандартная комплектация насосной станции состоит из:

К дополнительному оборудованию относят:

Если конструкция уже имеющегося насосного оборудования не оснащена преобразователем частот, то можно осуществить его самостоятельную установку. Обычно в прилагаемой к модели насоса документации имеются указания относительно того, с каким именно преобразователем может взаимодействовать насос данного типа.

В случае отсутствия подобной информации нужно, опираясь на значимые параметры, подобрать преобразователь самостоятельно:

Необходимо соответствие между мощностью электропривода и преобразователя.

Указание на то, при какой силе тока преобразователь работает. Здесь необходимо учитывать каковы могут быть потенциальные колебания в сети (низкий уровень напряжения провоцирует остановку, высокий — поломку).

Однофазный, двухфазный или трёхфазный.

Для скважинного насоса требуется 200 — 600 Гц (в зависимости от того, какова первичная мощность насоса), для циркулярного насоса — 200 — 350 Гц.

Чем их больше, тем больше возможностей управления рабочим процессом.

В случае со скважинным насосом — управление выносного типа, позволяющее осуществлять управление напрямую из дома, а циркуляционный насос отлично работает с пультом дистанционного управления.

Определять надёжность приобретаемых устройств нужно косвенно по длительности гарантийного срока. Соответственно, чем он больше, тем лучше качество.

Где устанавливать преобразователь для насоса?

Частотные преобразователи, имеющие гидравлическое подключение, устанавливаются прямо на напорной магистрали. Без такого подключения, на магистраль крепится лишь датчик давления воды, соединённый с ПЧ.

Преобразовать располагается максимально близко к насосу, но только внутри отапливаемого помещения. Общая схема подключения к питанию проста и не вызывает затруднений.

Модели преобразователей для насоса

Преобразователи, выпускаемые компанией, расположенной в Дании и производящей насосы. Как следствие, эти частотники спроектированы в максимальном соответствии с конструкцией моделей насоса от Грундфос. Прибор отвечает за тонкую регуляцию работы всего механизма, выполнение предохраняющих и управляющих функций. Преобразователи системы Cue отличаются разнообразием высококачественных моделей (более 15-ти видов в ассортименте), однако стоимость у них соответствующая. Кроме того цена напрямую зависит от того, для механизма какой мощности требуется преобразователь частоты. Среди спектра моделей можно найти преобразователи и для однофазного насоса (Micro Drive FC 51), и для трёхфазного (Micro Drive FC101).

Преобразователи этой компании отличаются бюджетностью. Отвечают за компенсацию крутящего момента, плавность запуска, контроль давления и обладают различными режимами управления числом до 24-х. Соответствие по мощности подбирается в индивидуальном порядке. Имеется защитный корпус, предохраняющий от воздействия пыли и грязи.

Читайте также:  Регулировка карбюратора двигателя хонда 160

Преобразователь частот однофазного типа. Можно использовать в бытовых приборах. Уровень мощности составляет 0,7-2,5 кВт. Малогабаритный, что делает его удобным для установки в любых устройствах. Примечателен тем, что обеспечивает тонкую настройку благодаря нескольким режимам настройки и 16-ти дискретным скоростям. Стоит примерно вдвое больше предыдущей модели.

Модели этой марки отличаются универсальностью и весьма популярны. Их отличительная особенность — качественный привод и векторное управление. Привод помимо прочего гасит шумы во время работы двигателя, автоматически подхватывает частоты вращения электрического двигателя, защищает весь механизм от перегрузки и перегрева, обеспечивает плавный старт. По стоимости сопоставимо с Grundfos Cue.

Использование насоса в системах автономного водоснабжения и отопления

Модели насоса данной категории считаются весьма производительными, но отличаются чрезмерно высоким уровнем энергопотребления, что, конечно, затрудняет эксплуатацию. Снизить объём энергозатрат, уровень давления и продлить срок службы позволяют конечно же частотные преобразователи.

Большая часть современных насосов спроектирована в соответствии с принципом дросселирования. Электрические моторы этих механизмов находятся в режиме работы на верхнем мощностном пределе, то есть буквально на износ. Зачастую из-за отсутствия плавности при включении наблюдаются мощные гидравлические удары, портящие конструкцию насоса. Чтобы точно настроить такой механизм тоже нужно изрядно постараться.

Расчёт данных для насосного оборудования всегда производится исходя из предельного уровня мощности, хотя максимальную нагрузку механизм испытывает лишь эпизодически при пиковом потреблении воды, что случается нечасто. В остальное время осуществление работы на пределе возможностей совершенно неоправданна. Как раз в такие моменты частотный преобразователь для циркуляционного и скважинного насоса сокращает энергопотребление на 30 — 40 %.

Помимо прочего, использование частотного преобразователя в станции насоса обеспечивающего доставку воды позволяет предотвратить проблему «сухого хода». Она актуальна в тех случаях, когда воды внутри системы нет, а двигатель работает дальше. Из-за «сухого хода» может произойти перегрев двигателя и поломка механизма в целом. Это ещё раз доказывает необходимость использования преобразователя.

Однофазный частотный преобразователь для насоса в рамках бытовой системы водоснабжения

Эргономичность приборов является весьма значимым показателем в рамках бытового обслуживания. Улучшение данного параметра для системы водоснабжения, использующей маломощную однофазную модель насоса, затруднительно, поскольку для этого требуется преобразователь с входным/выходным уровнем напряжения 1х220В, а найти такой нелегко.

Обычно бытовые насосы не имеют нареканий по энергопотреблению, однако это не компенсирует затрат на покупку, ввиду её редкой эксплуатации.

Однако установка преобразователя при этом не теряет актуальности, поскольку он помогает поддержанию постоянного сетевого давления. Иначе говоря здесь осуществляется запрос на комфортную эксплуатацию.

Особенно важна такая опция при использовании горячей воды. То есть, применение частотника избавляет от температурных скачков и изменения силы напора.

Однофазные преобразователи подходят как для погружных, так и для поверхностных насосов.

Однофазный преобразователь частоты для домашнего пользования

Преобразователи стандартного типа обычно не оснащены гидравлическим подключением. Попытка самостоятельного модернизирования устройства под такие нужды может оказаться бесполезной, даже если за дело возьмётся специалист.

Осознавая данную проблему, производители, занимающиеся выпуском преобразователей частоты, создали специальный однофазный частотный преобразователь для насоса, обеспечивающего бытовые системы водоснабжения.

Одним из подобных преобразователей является SIRIO ENTRY 230, оснащённый гидравлическим подключением и способный к выполнению всех стандартных задач частотника.

Источник

Оцените статью
( Пока оценок нет )
Поделиться с друзьями
Настройки и регулировки