Шкаф управления скважинным насосом с преобразователем частоты

Обновлено: 28.04.2024

Краткие характеристики

Шкаф управления насосом ШУН 15кВт представляет собой бюджетное устройство для управления одним насосом в режиме поддержания требуемого технологического параметра. Шкаф управления насосом ШУН-1-ЧП-15 имеет встроенный частотный преобразователь к которому производиться подключение аналогового датчика обратной связи для плавного и экономичного поддержания технологических параметров с помощью ПИД регулирования. Так как в линейке ШУН с управлением одного насоса программируемый контроллер является избыточным, то данная серия ШУН является максимально выгодной по соотношению цена/качество.

В шкафу управления насосами ШУН-1-ЧП-15 применяются качественные импортные комплектующие обеспечивающие бесперебойную работу системы управления. Шкаф управления насосом ШУН предполагает различную интеграцию на промышленных объектах. ШУН применяется на повысительных и сетевых насосах, а так же подпиточных и погружных насосах. По большому счёту шкаф управления может легко интегрироваться в разные системы, где необходимо поддерживать технологические параметры с помощью ПИД регулирования.

Шкаф управления насосом ШУН-1-ЧП-15 имеет питающий резервный байпас для питания насоса с прямого пуска. Данная функция может применяться для пробного пуска, а также в случае возникновения внештатных ситуация. Шкаф управления используемый для одного насоса требует максимально эффективной защиты двигателя, так как при возникновении внештатных ситуаций будет произведен прямой пуск насоса, что негативно может сказаться на технологическом оборудовании. Использование частотного преобразователя в составе шкафа управления позволяет решить данный вопрос максимально эффективно. ШУН имеет различные защиты по превышению тока, перекосу фаз, перенапряжению, сухому ходу двигателя. Шкаф управления насосом ШУН-1-ЧП-15 максимально прост и эффективен в точном поддержании давления или расхода в системе. Избыточное количество функционала в шкафу ШУН как правило не требуется в большинстве случаев, так как данная линейка управляет одним насосом и не требует функций чередования фаз, АВР насосов и т.д. Частотный преобразователь встроенный в ШУН-1-ЧП-15 имеет большую теплоотдачу, что может негативно влиять на работу оборудования. В следствии этого предусмотрена система микроклимата состоящая из термостата определяющего температуру внутри шкафа, вентилятора и решетки для циркуляции воздуха внутри шкафа. Таким образом предотвращается перегрев оборудования внутри ШУН.

ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ И ПРЕИМУЩЕСТВА ШУН-1-ЧП-15:

уменьшение потребления электроэнергии, т.к. двигатель работает не на полную мощность
поддержания точного задания технологического параметра с помощью ПИД регулирования
функция "сна" позволяющая отключать работу насоса при необходимости также экономя энергоресурсы
автоматическое управление не требующее вмешательства оператора
защита двигателя от перегрузок, потери фаз и т.д.
реализация плавного пуска и останова двигателя
защита двигателя от пусковых токов и гидроударов
возможность удаленного контроля за работой двигателя (частота вращения, потребляемый ток, потребляемая мощность, задание уставки ПИД и т.д.)
легкая интеграция с верхним уровнем АСУТП через промышленный протокол Modbus
встроенная система микроклимата (термостат, вентилятор и решетка)

Шкаф управления насосом может быть собран и доработан по требованиям Заказчика. Наша компания поставляет частотные преобразователи напрямую с завода, а также имеет прямые договора с ведущими производителями шкафной продукции и комплектующих, тем самым обеспечивая высокое качество по конкурентным ценам! В стандартную модификацию ШУН могут быть добавлены (является опцией) входные и выходные дроссели для более надежной работы насосов. Более подробно о назначении входных и выходных дросселей вы можете ознакомиться по данной ссылке.

Характеристики шкафа
Напряжение, В	380В
Мощность двигателя, кВт	15
Номинальный ток двигателя, А	32
Количество подключаемых двигателей	1
Кол-во одновременно работающих двигателей	1
ПИД регулирование	да
Резервная линия (байпас)	да
Ручной пуск	да
Тип подключаемых датчиков	0-10В/4-20мА 1вход
Контроль сухого хода	да
Контроль наработки насосов по времени	нет
Каскадное регулирование	нет
Наличие УПП	нет (опция)
Количество частотных преобразователей	1
Возможность контроля перепада по 2-м независимым датчикам	нет
Поддержка Modbus RTU	да
Сенсорная панель управления	Опция
WEB контроль и управление	Опция
Степень защиты	IP66
Габаритные размеры,мм	700х500х250
Распределение двигателей	1 рабочий
Защита двигателя по температуре	да
Производитель	ООО "Доступная Автоматика"

1 - шкаф управления насосами

2 - выбор количества одновременно рабочих насосов

3 - выбор количества подключаемых насосов к шкафу ШУН

4 - выбор управления рабочим (главным) насосом. П - прямой пуск | М - мягкий (плавный) пуск с УПП | ЧП - частотный преобразователь

5 - выбор управления резервными или вспомогательными насосами. П - прямой пуск | М - мягкий (плавный) пуск с УПП | ЧП - частотный преобразователь

6 - номинальная мощность насоса, кВт

7 - обозначение опций (дополнительного оборудования), которые не входят в состав стандартной комплектации шкафа ШУН. Дополнительным оборудованием может являться: входной и/или выходной дроссель, сенсорная панель оператора 7 или 10 дюймов, шлюз GSM для удаленного контроля за оборудованием с ПК или мобильного устройства, утепление шкафа ШУН

В нашем магазине представлены самые популярные модели шкафов ШУН, но Вы всегда можете обратиться к нам за консультацией и запросом стоимости на другие модели шкафов управления насосами! Свяжитесь с нами любым удобным для Вас способом!

ОБЗОР ШУН ШКАФОВ УПРАВЛЕНИЯ НАСОСАМИ! ГОТОВОЕ РЕШЕНИЕ!

В данной статье рассмотрим принцип и алгоритмы работы шкафов управления насосами, а также на что стоит обращать внимание при выборе шкафов ШУН! Под шкафами управления насосами подразумевается готовая электрическая система управления состоящая из силовой коммуникационной части и системы автоматизации. Система автоматизации ШУН в свою очередь может быть реализована на релейной схеме, либо в современном варианте на промышленном контроллере или программируемом реле.

Шкафы управления насосами ШУН применяются в различных промышленных и бытовых областях, а именно: в теплопунктах, котельных, дренажных системах, очистительных сооружениях и т.д. Запуск и управление насосами как правило состоит из трех вариаций, которые используются в шкафах ШУН:

Прямой пуск насоса, через контактор. Данный способ управления насосом является самым бюджетным и как правило используется на маломощных насосах (до 5.5кВт). Это связано с большими пусковыми токами насосов, которые достигают 6-ти кратный номинал двигателей. Если номинальный ток двигателя 7А, то при пуске (кратковременно) может достигать 42А. Насосы большой мощности крайне не рекомендуют запускать "прямым пуском", так как это негативно сказывается на гидравлической системе (происходят гидроудары), уменьшается срок службы двигателя.
Плавный (мягкий) пуск через устройство плавного пуска УПП . Данный способ управления насосами позволяет минимизировать пусковые токи, запуская плавно двигатель до нужно частоты. УПП как правило применяется в резервных линиях, либо когда мощность двигателя подобрана должным образом и насос на максимальной производительности (50Гц) показывает максимальный КПД. Частой "ошибкой" сборщиков шкафов управления насосами является установка контактора на "байпасную" (резервную) линию. Иными словами, если у Вас насосы работают при принципу "один рабочий + один резервный" и частотный преобразователь или УПП выходят из строя (например по ошибке ЧП), то автоматически происходит "прямой пуск" по резервной линии, тем самым обеспечивая гидроудар в системе. В таких случаях крайне рекомендуют на резервную линию устанавливать, либо второй частотный преобразователь, либо устройство плавного пуска.
Частотное регулирование, запуск насоса через частотный преобразователь. Частотный преобразователь позволяет плавного запуска, останавливать насос, а также производить управление по разным режимам. Чаще всего современные системы управления насосами позволяют производить поддержания технологических параметров (давления в трубопроводе, расход, уровень и т.п.). В связи с этим, используя частотный преобразователь можно обеспечивать защиту насоса от потери фазы, перенапряжения, перегрузки, а также производить ПИД регулирование без использования внешних систем автоматики. Китайские производители частотных преобразователей очень сильно выросли в качестве продукции и во многом не уступают европейским аналогам.

Существуют разные модификации и компоновки шкафов управления насосами ШУН. Насосы могут работать по очереди "1 рабочий + 1 резервный", либо совместно когда мощности одного насоса не хватает, включается дополнительный "1 рабочий + 1 дополнительный". Таким образом, система управления может состоять из нескольких насосов, а управление производиться по каскадному режиму. Под каскадным режимом управления подразумевается включение и отключение дополнительных насосов по определённой логике, когда мощности одного или нескольких насосов недостаточно и происходит поочередное добавление резервных насосов для достижения технологического параметра (например, давления). В таком случае, включение и отключение резервных насосов может производится по разным сценариям. Например, основной насос работающий от частотного преобразователя достигает максимальной производительности (50Гц), хотя показатели технологического параметра (например, давления) не достигнуты до нужного значения. Соответственно, с помощью контакторов через заданное время происходит мгновенное переключение с основного насоса (работающего от частотного преобразователя) на питание от сети. Таким образом, основной двигатель продолжает работу от питающей сети, а управление через частотный преобразователь переключается на дополнительный насос и происходит регулирование технологического параметра. В итоге получается, что основной(ые) насос(ы) работают от питающей сети, а регулирование технологических параметров происходит с помощью дополнительных насосов через частотный преобразователь с помощью функции ПИД регулирования.

Каскадное регулирование также имеет свои недостатки при управлении дополнительными насосами через контакторы. Это обусловлено тем, что при переключении управления частотного преобразователя с основного на дополнительный насос, происходит кратковременное пропадание напряжение при переключении контакторов, а также в частотном преобразователе остается избыток энергии, так как для преобразователя частоты происходит пропадание нагрузки. Данная проблема решается с помощью установки дополнительного частотного преобразователя на каждый насос. Такой вариант более дорогой, но имеет ряд положительных моментов и повышает надежность установки. С другой стороны используя частотные преобразователи на каждый насос, значительно уменьшается количество контакторов (качественные контакторы также дорого стоят) и число сигналов контроля и управления, тем самым уменьшая стоимость конфигурации контроллера.

Современные шкафы управления насосами ШУН с частотным регулированием максимально эффективны и точны в поддержании технологических параметров. ШУН обеспечивает функции АВР насосов (при аварии или ошибки основного насоса автоматическое переключение на резервный), чередование по времени наработки или заданному времени оператором. Также современные системы управления насосами обеспечивают экономию электроэнергии эффективной работой, с помощью автоматического регулирования и функции "сна", а также обеспечивают легкую интеграцию с верхним уровнем АСУТП по промышленному протоколу Modbus RTU. С помощью уже сконфигурированных списков регистров Modbus, инженер АСУТП легко интегрирует шкаф управления насосов в общую систему производства.

Рекомендации по выбору шкафов управления насосами (исходя из нашего опыта):

если мощность насосов более 5.5кВт, то желательно выбирать плавный пуск или частотный преобразователь для насосов;
если используется каскадное управления с двумя и более насосами, то рекомендуем выбирать панель управления вместо индикаторов, кнопок и переключателей. Данное решение связано с тем, что бюджетная панель управления стоит около 12-13 тыс рублей. При этом Вы экономите на кнопках, переключателях, индикаторах, уменьшается конфигурация входов/выходов управляемого контроллера в связи с уменьшением управленческих сигналов. Взамен этого Вы получаете сенсорный экран с цветной визуализацией технологических процессов, возможностью архивирования действий оператора и аварийных событий, отображение показателей насоса (текущая частота, ток, мощность и т.д.), бюджетную диспетчеризацию через удаленное подключение к панели и многое другое;
при каскадном управлении желательно использовать частотный преобразователь на каждый насос, чтобы ограничить кратковременное пропадание питания при переключениях насосов. При этом конечно существует большое количество рабочих схем с каскадным управлением реализованных на контакторах, но о некоторых проблемах мы написали в статье выше;
используйте только качественные контакторы и автоматические выключатели. Это сильно влияет на надежность системы, так как срабатывания контакторов происходит довольно часто и с повышенными токами. В производстве шкафов управления насосов мы стараемся использовать (если Заказчик не настаивает на другом оборудовании) проверенные временем бренды: Schneider Electric, OEZ для коммутирующего и защитного оборудования;
систему автоматизации шкафов ШУН лучше реализовывать на бюджетных промышленных контроллерах или программируемом реле, а не на релейных схемах. Данное решение обусловлено большим функционалом и конфигурацией системы, при этом стоимость бюджетного контроллера порой сопоставима с релейной схемой (реле, таймеры времени для переключения по наработке и т.д.);

Наша компания занимается производством шкафов управления насосов с разными конфигурациями и требованиями от Заказчика. Мы являемся прямыми импортерами разного промышленного оборудования используемого в ШУН (контроллеры, панели оператора, частотные преобразователи, УПП и т.д.), в связи с этим можем предоставлять конкурентную цену с высоким качеством продукции. Наша компания всегда готова предоставлять различные схемы подключений в формате dwg для проектных институтов на взаимовыгодных условиях и дорабатывать их под нужды Заказчика.

Шкаф с частотным преобразователем

Как уже много было сказано в технической литературе и применено на практике, наилучшее управление насосами и насосными станциями достигается путём грамотного применения частотных преобразователей.

Применение простейшей связки «двигатель-преобразователь» применимо только при строительстве небольших систем промышленно назначения. Но для работы более серьёзных агрегатов, таких как насосная станция, этого мало.

В таких случаях применяется шкаф управления насосом с частотным преобразователем.

Чем продиктовано требование?

Всё достаточно просто. При работе небольшого агрегата, который отвечает за какую-либо одну функцию, требования к самому качеству работы двигателя могут быть не так высоки. Но если электродвигатель трудится в системе гидроустановки или системе автономного отопления большого многоэтажного дома, то к стабильности и равномерности работы насоса предъявлены особые требования.

Рассмотрим работу насосной станции на базе примера силовой гидроустановки системы отопления многоэтажки.

Как известно, новейшие системы отопления высотных зданий построены на базе двухконтурных систем. Это означает, что горячая вода, подаваемая в техническое помещение дома, не прогоняется через все этажи, а поступает в первичный контур системы теплообменника. А вот та вода, которая содержится во вторичном контуре, при помощи насосной станции прогоняется по всем этажам.

[ezcol_1half] [/ezcol_1half] [ezcol_1half_end] [/ezcol_1half_end]

Если за давление и аквапоток в первичном контуре отвечает поставщик тепла, то за второй контур отвечает насос. Посему, к поддержанию одинакового и равномерного давления в системе предъявляются высокие требования. Если насос будет работать не равномерно и тем более, допускать резкие пуски, то будет возникать сильный гидроудар в системе, что может привести к разрыву тепловой магистрали или срыву кранов.

Вот тут-то на помощь приходит шкаф управления гидронасосом на базе частотника. Именно он обеспечивает плавное и своевременное регулирование оборотов электрического двигателя, что в свою очередь, позволяет вовремя выравнивать давление в системе. При падении давления обороты электромотора повышаются пропорционально величине падения давления, а при стабилизации давления, обороты падают до установленного номинала.

Система работает автоматически за счёт работы датчиков давления и частотного преобразователя с программируемым управлением.

Помимо всего прочего, если электромотор используется в системе водоснабжения или работает с иной токопроводящей жидкостью, то шкаф в обязательном порядке оборудуется автоматами отключения питания и системой УЗО. Таким образом, этот агрегат становится абсолютно безопасным для человека.

Сферы применения шкафов управления на базе частотника

Шкаф управления с частотным (регулируемым) приводом может работать в производственных помещениях, цехах, общественных местах (помещениях), административных зданиях, развлекательных учреждениях, спортивных залах, клубах, вокзалах и прочих больших зданиях.
Могут применяться в отдельных тепловых пунктах системы городского парового отопления, в системе водоснабжения больших объектов и небольших сёл, в котельных.

Шкаф управления с преобразователем частоты обладает несколькими основными функциями:

Поддерживает заданное настройками давление в системе подачи воды.
Контролирует работу системы насосов. При прекращении работы основного насоса система может переключить работу на резервный.
Контроль над попеременным включением и отключением насосов в системе, что позволяет распределить нагрузку на электродвигатели и даст время на проведение ТО.
Позволяет переходить на ручное управление насосной станцией.
Обеспечивает возможность удалённого управления насосами и подключение к пульту диспетчера.

К основным преимуществам применения шкафов управления электродвигателями на базе частотного преобразователя можно отнести:

Существенное понижение расхода электрической энергии.
Увеличение срока службы электрических двигателей, насосных узлов и систем трубопровода.
Максимально сниженный риск возникновения гидроударов в системе трубопроводов.
Облегчение работы персонала по обслуживанию насосов.
Уменьшение расходов на численность обслуживающего персонала.

Как правило, базовая комплектация такого шкафа управления содержит:

АВР. Систему аварийного переход от основного источника питания к резервному.
Частотный преобразователь. Позволяет осуществлять плавный пуск, регулирование давления, поддержание заданного давления за счёт показаний датчиков на выходе.
Программируемый контроллер управления насосной станцией.
Электромонтажные элементы, системы защиты (УЗО, автоматы отключения, и прочие).
Панель управления и выводы сигнальных ламп.
Опционально может иметь место и сетевой концентратор со стабилизатором напряжения. Он нужен для интеграции шкафа в диспетчерскую систему управления, а стабилизатор нужен для того, чтобы помехи в сети питания, которые возникают от работы частотника, не вывели из строя сетевой концентратор.

[ezcol_1half] [/ezcol_1half] [ezcol_1half_end] [/ezcol_1half_end]

Такая комплектация, как правило, окупается в срок до двух лет. Может и раньше. Чем больше мощность насосной станции и чем больше она обслуживает площадей, тем быстрее окупается шкаф управления.

Дополнительно шкаф управления может обеспечивать:

Комплексную защиту работы и состояния электрических двигателей (за счёт контроля потребляемого тока, определения температуры обмоток), времени непрерывной работы.
Немедленный переход из автоматического режима в ручной с предоставлением полного контроля процесса работы оператору.
Управление микропроцессором, согласно данным сигналов датчиков перегрузки, давления, определения отсутствия воды в системе.
Автоматическую остановку насос, если пропала вода в системе (с выводом соответствующего сигнала на панель управления и/или передачу сигнала тревоги диспетчеру).
Остановка насосов при получении сигнала о перегреве или заклинивании крыльчатки насоса.
Также может быть остановлен при полном отсутствии сигнала (выход из строя датчика).
Остановка насосов при обнаружении короткого замыкания в обмотке или в системе питания станции.
Отключение питания двигателей, при обнаружении ошибочного подключения фаз. Система сможет автоматически включить питание, как только ошибка будет устранена.
Обеспечение автоматической взаимной подстраховки электродвигателей.
Отображение состояния каждого двигателя в системе. Сигнал может быть выведен как на панель управления, так и отправлен диспетчеру через сетевой интерфейс.
Выведение на панель управления сигнала об аварии самого частотника.
Попеременное программируемое управление двигателями, автоматическое назначение каждого из двигателей основным, по мере необходимости.
Установление запрета на пуск определённого двигателя, в работе которого обнаружена критическая ошибка (заклинивание ротора, перегрев, сильно завышенное потребление тока).
Защита корпуса по европейским стандартам безопасности (влага, температура, огонь).

Применение шкафов с частотным управлением позволило вывести системы управления насосными станциями на высокий технологичный уровень. Сегодня развитие диспетчерского управления гидронасосами позволяет десяти сотрудника диспетчерской управлять гидросистемой большого города, без ущерба качеству работы гидромагистралей и систем отопления.

Подключение частотного преобразователя к насосу

Автоматизация водонапорного оборудования увеличивает бесперебойность, надежность снабжения водой, снижает затраты производства, расходы эксплуатации, величину объема резервуаров регулирования водоснабжения.

Для автоматической подачи воды кроме общего оборудования, такого как пускатели, реле, используется специальная аппаратура: контрольные реле уровня, заливки, датчики, поплавковые реле и другие.

Автоматизация водоснабжения

Работа насосов автоматизируется путем управления электронасосами погружного типа по уровню наполнения, давлению.

На рисунке изображена схема автоматизации – помпы 1, электрических соединений. Автоматизация проводится путем монтажа реле уровня. Работа ключа управления состоит из авто- и ручного режимов.

На этом рисунке видна схема автоуправления насосом по водяному уровню, находящемуся в баке водонапора. Она выполнена элементами релейного вида. Выключатель SA1 задает режим автоматизации. При включении в состояние «А» и включении автомата QF поступает напряжение. При положении воды менее отметки датчика, клеммы по схеме разомкнуты. На реле КV1 ток не поступает, контакты пускателя включены. Пускатель подключает двигатель насоса, отключается лампа сигнала НL1 и светится лампа НL2. Помпа подает воду.

Когда вода наполняется и закрывает промежуток срабатывания датчика, то цепь SL2 замыкается. Реле КV1 не подключается, последовательные контакты разомкнуты. При достижении воды до верха, цепь замыкается, а реле КV1 подключается. При этом реле, расцепив контакты обмотки пускателя, выключает контактор, замкнув контакты, остается на питании по цепи датчика. Электромотор помпы отключается, гаснет лампа сигнала НL2 и начинает светиться лампа НL1. Двигатель запустится снова, когда уровень понизится до размыкания цепи, отключится реле КV1.

Насос подключится при любом режиме, если датчик контроля уровня замкнулся. Главной отрицательной стороной такого управления стало то, что зимой электроды датчиков замерзают, насос не отключается, вода в баке переливается, разрушается башня из-за образования льда на воде.

Если управлять по давлению, то манометр устанавливают на трубе напора насосной станции. Это делает легким техосмотр датчиков, не допускает их замерзание.

Если вода отсутствует, то манометр замкнут, а концевой выключатель верхнего предела разъединен. Реле срабатывает, клеммы замыкаются, пускатель включается и запускает насос, который качает воду. Поднимается давление до тех пор, пока не замкнется манометр, который настроен до отметки верхнего уровня.

При расходе воды давление уменьшается, размыкает контакты, насос не включается, на реле нет напряжения. Насос включится, когда уровень уменьшится до критического. Цепи управления запитаны от пониженного напряжения 12 вольт от трансформатора. Это снижает опасность поражения током при обслуживании схемы.

Для ремонта насоса при поломке служит выключатель. Он при необходимости замыкает клеммы и пускатель снова соединяется с сетью питания. В разрыв управляющей цепи установлен контакт, размыкающийся когда нет фазы, катушка КМ разъединяется и помпа выключается до окончания ремонта. Силовые цепи защищены от замыканий автоматом.

Преобразователь частоты и водоснабжение

На схеме изображен процесс автоматизации погружного насоса, с обратным клапаном, расходомером. Управление работой водоснабжения выполняется по следующему сценарию. Если насос выключен, а давление снижается до минимального значения, датчик сигнализирует на запуск насоса. Привод запускается медленным повышением частоты тока мотора. Когда обороты привода насоса достигают необходимого значения, помпа выходит на нормальный режим. Частотник программируется для создания необходимого ускорения помпы. Использование привода насосов с регулированием дает возможность создать водоснабжение с прямотоком, с автоподдержанием давления.

Управляющий блок включает в себя частотник для плавной работы двигателя, датчик давления воды, дополнительные элементы.

Функции, обеспечиваемые блоком управления и частотником:

Плавный разгон и замедление насоса.
Автоуправление.
Блокировку сухого хода.
Автоотключение насоса при отсутствии одной фазы, малом напряжении, аварийной ситуации.
Блокировка от чрезмерного напряжения на частотнике.
Сигнализация об аварии, работе насоса.
Поддержание рабочей температуры в холодное время.

Автоматизация насоса с разгоном и автоподдержкой давления

Мотор подключается к клеммам частотника. При нажатии кнопки «пуск» реле срабатывает, подключает частотник, дает возможность плавной работы по заданной программе. В аварийном положении частотника или мотора цепь замыкается, включает реле, которое отключает выход частотника. Снова включить схему защита позволит только при устранении поломки и нажатии сброса блокировки.

Датчик давления соединен с входом частотника, создавая обратную связь в уравновешивании давления. Работа стабилизации контролируется регулятором частотника. Нужное давление устанавливается потенциометром с помощью пульта частотника. При аварии горят индикаторные лампы. Шкаф с устройством управления подогревается специальными нагревателями, которые включаются от термореле. От коротких замыканий защищает автоматический выключатель.

Автоматизация водоснабжения считается в техническом развитии важнейшим аспектом. Это нашло свою актуальность не только на крупных станциях водоснабжения. Насосы с приборами автоматики создают комфортную работу отдельных водопроводов. Для организации такого водопровода необходимо рассчитать скважинный насос, подобрать по результатам расчета преобразователь частоты.

Пример работы частотника на демонстрационном стенде

Во всем мире частотными преобразователями пользуются для управления насосами достаточно давно. К сожалению, в России такая техника пока не прижилась. Расскажем, в чем прелесть этих маленьких незамысловатых коробочек, и какой огромный плюс они дают потребителю при их использовании в системе частного водоснабжения.

Что такое частотный преобразователь? Как правило, владельцы домов и коттеджей используют в своих системах водоснабжения погружные скважинные насосы. Управление этими насосами осуществляется при помощи реле давления и гидроаккумуляторов различной емкости.

Реле давления имеет два порога: верхний и нижний. При таком устройстве системы водоснабжения в момент, когда насос включается, давление падает очень сильно и потребителю это некомфортно. Он испытывает дискомфорт, потому что давление меняется. Особенно это чувствуется при приеме душа. Владельцы коттеджей это прекрасно понимают, так как они уже сталкивались с этой проблемой. Те, кому только предстоит обустроить свою систему водоснабжения, эта информация окажет помощь в представлении ожидаемого эффекта.

Как улучшить комфорт, чтобы давление в системе было постоянным? Есть решение этой проблемы. Это применение частотного преобразователя. Многие компании осуществляют поставку частотников фирмы Italtecnica. Этот концерн выпускает частотные преобразователи с монофазными насосами серии SIRIO ENTRY. Эти частотные преобразователи могут управлять монофазными насосами мощностью до 1,5 киловатт.

Функциональность преобразователя

Как работают преобразователи? Они изменяют частоту в сети. Частота сети в России 50 герц. SIRIO меняет частоту с 25 до 50 герц в зависимости от потребления воды. Чем больше потребляется воды, тем быстрее крутится двигатель. Чем меньше потребление воды, тем частота тока в сети меньше и двигатель замедляется, при этом потребляя меньше энергии.

На стенде смонтирована система водоснабжения с погружным скважинным насосом, частотным преобразователем и гидроаккумулятором на 5 литров. Прелесть частотных преобразователей заключается в том, что им не требуется большой гидроаккумулятор для работы. Достаточно маленького гидроаккумулятора, даже при производительности насоса 4 м 3 в час. В данном случае гидроаккумулятор не служит как накопитель, он только гасит гидроудары. Эти гидроудары очень незначительны, потому что частотный преобразователь обладает плавным пуском. В момент, когда стартует насос, он подает на него частоту всего 25 герц, поэтому насос запускается очень медленно, при этом потребляет мало энергии.

В данном случае на стенде имитирована система водоснабжения из четырех кранов. Преобразователь частоты запрограммирован таким образом, что он будет поддерживать постоянно 3 атмосферы в системе водоснабжения, независимо от того, один кран открыт или четыре. При открытии крана с водой насос начинает запускаться. Происходит это плавно, в течение нескольких секунд. Насос начинает набирать обороты, которые достаточно на низком уровне. Если мы открываем остальные краны, насос начинает увеличивать свои обороты, частота сети будет меняться в сторону увеличения для того, чтобы компенсировать потерю давления на нескольких кранах.

Потребление в этом случае будет очень комфортным. Давление не будет изменяться независимо от того, сколько кранов открыто. При закрытии кранов частота вращения на двигателе начинает падать, но давление при этом останется неизменным. В нашем случае запрограммировано давление на 3 атмосферы. Независимо сколько кранов открыто это давление будет постоянным. Закрываем все краны, и видим, что происходит отключение насоса, замедление вращения двигателя. Через несколько секунд насос выключается, набрав 3 атмосферы.

Достоинства частотных преобразователей в системе водоснабжения

Не нужен большой гидроаккумулятор. Это экономия пространства и денежных средств.
Частотный преобразователь делает водоснабжение комфортным. Вы получаете постоянное давление в системе независимо от того, сколько кранов вы открыли. Бывает так, что на первом этаже открыли душ, на втором срабатывает стиральная машина. При этом человека обдает кипятком, либо холодной водой, так как разность горячей и холодной воды обуславливается разностью давления в 0,5 атмосферы. Это чувствительно при приеме душа. В нашем случае это не зависимо, сколько человек пользуется водой, давление в системе остается постоянным.
Экономия электроэнергии. Это также очень важно. Преобразователь частоты стоит не дешево, но экономия от его использования окупается через два года.
Преобразователь защищает насос. Если в системе закончится вода, то преобразователь отключится, тем самым предотвратит сгорание насоса. Если в насосе заклинят рабочие колеса, он также выключится. Если в системе есть утечки, он будет несколько раз перезапускаться, потом отключится, так как наличие утечек может повредить насос. В частотнике предусмотрена защита от перенапряжения. Если напряжение высокое, он просто не запустится. При очень низком напряжении преобразователь тоже не запустит насос, так как двигатель может выйти из строя. Также частотник имеет защиту по току. Часто бывает, что на вал двигателя могут намотаться посторонние предметы, или попасть песок, который будет подклинивать рабочие колеса. В этом случае ток в обмотке двигателя будет расти, но тепловая защита еще не сработает, частотник также отключит насос, чтобы можно было провести чистку насоса. Обычные средства защиты не спасают от повышенного тока, потому что тепловая защита рассчитана на максимальный ток. А когда номинальный ток повышается на 20%, это незаметно, но происходит медленное убивание мотора насоса. Повышенный ток приводит к расслоению обмоток двигателя, лака на них, постепенно обмотка сгорает. Потребитель заметит этот процесс только через 2-3 месяца.

Частотник обладает большим комфортом. Его использование в частном доме позволяет получить полноценный водопровод с постоянным давлением. Занимает малые габариты, экономит электроэнергию. Это немаловажно, так как насосы обычно имеют большую мощность, 1,5 – 2 кВт. На преобразователи дается гарантия от 1 до 2-х лет заводом производителем.

Как подобрать частотный преобразователь

Технические данные должны сочетаться с мощностью и типом мотора насоса, с которым он будет работать. Нужно учесть нужный интервал регулировки, точность настраивания и поддержки момента вращения на двигателе.

Особенность конструкции инвертора, его габариты, управление, конфигурация также оказывают влияние на выбор. Чаще в скважинах монтируют асинхронные моторы. Частотник к нему выбирается исходя из мощности, чтобы ее величина была больше, чем у двигателя.

Если в сети два насоса, то лучше выбрать частотник с векторным управлением, дающим возможность поддерживать обороты мотора при изменяющихся нагрузках, функционировать без понижения оборотов. Такие устройства точнее контролируют момент двигателя и скорость работы.

Частотники разделяются на классы по напряжению: для бытовых нужд на 220 В, промышленные до 500 В, высоковольтные до 6000 В. А также устройства имеют разную степень защиты, тип управления. Крупные производители выпускают инверторные блоки насосов. В них частотники привязаны к моделям насосов, даются рекомендации по использованию. Потребителю не нужно задумываться о выборе, консультант разъяснит все особенности применения.

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:

Снижается уровень подачи электричества, при необходимости, и частоты вращения двигателя, что способствует предохранению насоса от преждевременного износа.
Предотвращается образование в трубах избыточного давления.
Решается проблема со скачками напряжения, что также определённо увеличивает срок эксплуатации насоса.

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.

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:

Способность выравнивать входное напряжение.
Обеспечение регулировки мощности насоса.
Создание условий, позволяющих экономить электроэнергию.
Увеличение длительности эксплуатации насосного оборудования.
Предоставление возможности работы без гидроаккумулятора.
Стабилизация внутрисистемного давления.
Снижение уровня шумового воздействия насоса.

Также он работает как заместитель автоматики.

Высокая себестоимость прибора.
Осуществление настройки и подключения обычно доступно только специалистам.

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:

Погружного или поверхностного насоса;
Манометра;
Шланга, оснащённого нержавеющим покрытием;
Гидроаккумулятора;
Реле давления воды.

К дополнительному оборудованию относят:

Источники бесперебойного питания;
Датчик;
Блоки;
Управляющие реле т.д.

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.

Соответствие числа входов/выходов управления эксплуатационным потребностям.

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.

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.

Читайте также: