Analiza solutiilor tehnice: softstarter, variator de frecventa sau circuit de control paralel pentru pompe centrifuge. De ce aveți nevoie de o pornire ușoară a pompei? Pornire lină a pompei puțului
Dispozitiv pornire soft - un dispozitiv electric utilizat la motoarele electrice asincrone, care permite menținerea parametrilor motorului (curent, tensiune etc.) în limite de siguranță în timpul pornirii. Utilizarea acestuia reduce curenții de pornire, reduce probabilitatea de supraîncălzire a motorului, elimină smuciturile în antrenările mecanice, ceea ce în cele din urmă crește durata de viață a motorului electric.
Scop
Controlul procesului de pornire, operare și oprire a motoarelor electrice. Principalele probleme ale motoarelor electrice asincrone sunt:
- imposibilitatea de a potrivi cuplul motorului cu cuplul de sarcină,
- ridicat curent de pornire.
În timpul pornirii, cuplul ajunge adesea la 150-200% într-o fracțiune de secundă, ceea ce poate duce la defectarea lanțului cinematic de antrenare. În acest caz, curentul de pornire poate fi de 6-8 ori mai mare decât curentul nominal, provocând probleme cu stabilitatea puterii. Demaroarele soft evită aceste probleme făcând motorul să accelereze și să decelereze mai încet. Acest lucru vă permite să reduceți curenții de pornire și să evitați smuciturile în partea mecanică a motorului sau șocurile hidraulice în țevi și supape la pornirea și oprirea motoarelor.
Principiul de funcționare al soft starter-ului
Principala problemă a motoarelor electrice asincrone este că cuplul dezvoltat de motorul electric este proporțional cu pătratul tensiunii aplicate acestuia, ceea ce creează smucituri puternice ale rotorului la pornirea și oprirea motorului, ceea ce, la rândul său, provoacă o mare curent indus.
Demaroarele soft pot fi fie mecanice, fie electrice, sau o combinație a ambelor.
Dispozitivele mecanice contracarează direct creșterea bruscă a turației motorului, limitând cuplul. Acestea pot fi plăcuțe de frână, cuplaje fluide, încuietori magnetice, contragreutăți de împușcare etc.
Date dispozitive electrice vă permit să creșteți treptat curentul sau tensiunea de la un nivel inițial redus (tensiune de referință) la un maxim pentru a porni fără probleme și a accelera motorul electric până la viteza sa nominală. Astfel de soft startere folosesc de obicei metode de control al amplitudinii și, prin urmare, fac față echipamentelor de pornire în modurile inactiv sau ușor încărcate. O generație mai modernă de demaroare soft (de exemplu, dispozitivele EnergySaver) utilizează metode de control al fazei și, prin urmare, sunt capabile să pornească acționări electrice caracterizate prin moduri severe de pornire „rated to rated”. Astfel de soft startere vă permit să porniți mai des și să aveți încorporat un mod de economisire a energiei și de corectare a factorului de putere.
Selectarea unui soft starter
Când un motor asincron este pornit, un curent de scurtcircuit apare în rotorul său pentru o perioadă scurtă de timp, a cărui putere, după câștigarea vitezei, scade la valoarea nominală corespunzătoare consumului. mașină electrică putere. Acest fenomen este agravat de faptul că în momentul accelerării cuplul pe arbore crește brusc. Ca urmare, dispozitivele de protecție pot fi declanșate întreruptoare de circuit, iar dacă nu sunt instalate, atunci defecțiunea altor dispozitive electrice conectate la aceeași linie. Și în orice caz, chiar dacă nu are loc un accident, la pornirea motoarelor electrice se observă un consum crescut de energie. Pentru a compensa sau a elimina complet acest fenomen, se folosesc soft startere (SFD).
Cum este implementat un soft start?
Pentru a porni fără probleme motorul electric și pentru a preveni un curent de pornire, se folosesc două metode:
- Limitați curentul în înfășurarea rotorului. Pentru a face acest lucru, este realizat format din trei bobine conectate într-o configurație în stea. Capetele lor libere conduc la inele colectoare (colectori) montate pe tija arborelui. La colector este conectat un reostat, a cărui rezistență este maximă în momentul pornirii. Pe măsură ce scade, curentul rotorului crește și motorul se rotește. Astfel de mașini se numesc motoare cu rotor bobinat. Sunt utilizate în echipamentele de macara și ca motoare electrice de tracțiune pentru troleibuze și tramvaie.
- Reduceți tensiunea și curentul furnizat statorului. La rândul său, acest lucru este implementat folosind:
a) autotransformator sau reostat;
b) circuite cheie bazate pe tiristoare sau triac.
Sunt circuitele cheie care stau la baza construcției dispozitivelor electrice, care sunt de obicei numite soft starter sau soft starter. Vă rugăm să rețineți că, de asemenea, convertizoarele de frecvență vă permit să porniți fără probleme un motor electric, dar compensează doar o creștere bruscă a cuplului, fără a limita curentul de pornire.
Principiul de funcționare al circuitului cheii se bazează pe faptul că tiristoarele sunt deblocate pentru un anumit timp în momentul în care sinusoida trece de zero. De obicei, în acea parte a fazei când tensiunea crește. Mai rar - când cade. Ca rezultat, la ieșirea demarorului soft este înregistrată o tensiune pulsatorie, a cărei formă este doar aproximativ similară cu o sinusoidă. Amplitudinea acestei curbe crește pe măsură ce intervalul de timp în care tiristorul este deblocat crește.
Criterii de selecție pentru softstarter
În ordinea descrescătoare a gradului de importanță, criteriile de selecție a dispozitivului sunt aranjate în următoarea secvență:
- Putere.
- Numărul de faze controlate.
- Feedback.
- Funcționalitate.
- Metoda de control.
- Caracteristici suplimentare.
Putere
Parametrul principal al soft starter-ului este valoarea I nom - puterea curentului pentru care sunt proiectate tiristoarele. Trebuie să fie de mai multe ori valoare mai mare curentul care trece prin înfășurarea motorului, care și-a atins viteza nominală. Frecvența depinde de severitatea lansării. Dacă este ușor - mașini de tăiat metal, ventilatoare, pompe, atunci curentul de pornire este de trei ori mai mare decât curentul nominal. Pornirea grea este tipică pentru unitățile cu un moment semnificativ de inerție. Acestea sunt, de exemplu, transportoare verticale, fabrici de cherestea și prese. Curentul este de cinci ori mai mare decât curentul nominal. Există, de asemenea, o pornire deosebit de dificilă care însoțește funcționarea pompelor cu piston, centrifugelor, ferăstraie cu bandă... Atunci numărul I al softstarterului ar trebui să fie de 8-10 ori mai mare.
Severitatea lansării afectează și timpul necesar pentru finalizare. Poate dura de la zece la patruzeci de secunde. În acest timp, tiristoarele devin foarte fierbinți, deoarece disipă o parte din puterea electrică. Pentru a repeta, trebuie să se răcească, iar acest lucru durează același timp ca și ciclul de lucru. Prin urmare, dacă procesul tehnologic necesită pornire și oprire frecventă, atunci alegeți un demaror soft pentru pornire grea. Chiar dacă dispozitivul nu este încărcat și crește cu ușurință viteza.
Numărul de faze
Una, două sau trei faze pot fi controlate. În primul caz, dispozitivul atenuează creșterea cuplului de pornire într-o măsură mai mare decât în curent. Cele mai utilizate sunt demaroarele cu două faze. Și pentru cazurile de pornire grea și deosebit de dificilă - trifazată.
Feedback
SCP poate funcționa conform unui program dat - crește tensiunea la valoarea nominală într-un timp specificat. Aceasta este soluția cea mai simplă și cea mai comună. Disponibilitate feedback face procesul de management mai flexibil. Parametrii acestuia sunt compararea tensiunii și a cuplului sau defazarea dintre curenții rotorului și statorului.
Funcționalitate
Abilitatea de a lucra la accelerare sau frânare. Prezența unui contactor suplimentar, care ocolește circuitul cheii și îi permite să se răcească și, de asemenea, elimină asimetria de fază din cauza unei încălcări a formei sinusoide, ceea ce duce la supraîncălzirea înfășurărilor.
Metoda de control
Poate fi analog, prin rotirea potențiometrelor de pe panou, și digital, folosind un microcontroler digital.
Caracteristici suplimentare
Toate tipurile de protecție, modul de economisire a energiei, capacitatea de a începe cu o smucitură, funcționează la o viteză redusă (reglare pseudo-frecvență).
Un soft starter selectat corect dublează durata de viață a motoarelor electrice, salveazăpână la 30 la sută electricitate.
De ce ai nevoie de un soft starter?
Din ce în ce mai mult, la pornirea acționărilor electrice ale pompelor și ventilatoarelor, se folosește un dispozitiv de pornire ușoară (soft starter). Cu ce este legat asta? În articolul nostru vom încerca să evidențiem această problemă.
Motoarele cu inducție au fost folosite de peste o sută de ani și, în acest timp, funcționarea lor s-a schimbat relativ puțin. Pornirea acestor dispozitive și problemele asociate cu acestea sunt bine cunoscute proprietarilor lor. Curenții de pornire conduc la scăderi de tensiune și suprasarcini ale cablajului, rezultând în:
unele echipamente electrice se pot opri spontan;
posibilă defecțiune a echipamentului etc.
Un softstarter instalat, achiziționat și conectat la timp vă permite să evitați risipa inutilă de bani și durerile de cap.
Ce este curentul de pornire
Pe baza principiului de funcționare motoare asincrone constă fenomenul inducţiei electromagnetice. Acumulare inversă forta electromotoare(e.m. s), care este creat prin aplicarea unei modificări câmp magneticîn timpul pornirii motorului, duce la procese tranzitorii în sistemul electric. Acest tranzitoriu poate afecta sistemul de alimentare și alte echipamente conectate la acesta.
În timpul pornirii, motorul electric accelerează până la viteza maximă. Durata tranzitorii inițiale depinde de proiectarea unității și de caracteristicile sarcinii. Cuplul de pornire ar trebui să fie cel mai mare, iar curenții de pornire ar trebui să fie cei mai mici. Acestea din urmă implică consecințe dăunătoare pentru unitatea în sine, sistemul de alimentare cu energie și echipamentele conectate la aceasta.
În perioada inițială, curentul de pornire poate atinge de cinci până la opt ori curentul de sarcină maximă. La pornirea motorului electric, cablurile sunt forțate să treacă mai actuale decât în perioada de echilibru. Căderea de tensiune în sistem va fi, de asemenea, mult mai mare la pornire decât în timpul funcționării stabile - acest lucru devine deosebit de evident la pornirea unei unități puternice sau număr mare motoare electrice în același timp.
Metode de protecție a motorului
Pe măsură ce utilizarea motoarelor electrice a devenit larg răspândită, depășirea problemelor de pornire a acestora a devenit o provocare. De-a lungul anilor, au fost dezvoltate mai multe metode pentru a rezolva aceste probleme, fiecare având propriile avantaje și limitări.
Recent, s-au făcut progrese semnificative în utilizarea electronicii în controlul puterii pentru motoare. Din ce în ce mai mult, demaroarele soft sunt utilizate la pornirea acționărilor electrice ale pompelor și ventilatoarelor. Chestia este că dispozitivul are o serie de funcții.
O caracteristică a demarorului este că furnizează fără probleme înfășurările motorului de la zero la valoarea nominală, permițând motorului să accelereze fără probleme până la viteza maximă. Cuplul mecanic dezvoltat de un motor electric este proporțional cu pătratul tensiunii aplicate acestuia.
În timpul procesului de pornire, soft starter-ul crește treptat tensiunea furnizată, iar motorul electric accelerează până la viteza nominală de rotație fără mare momentși supratensiuni ale curentului de vârf.
Tipuri de soft startere
Astăzi, pentru pornirea lină a echipamentelor, se folosesc trei tipuri de softstarter: cu una, două și toate fazele controlate.
Primul tip este folosit pentru motor monofazat pentru a oferi protecție fiabilă împotriva supraîncărcării, supraîncălzirii și pentru a reduce influența interferențelor electromagnetice.
De regulă, al doilea tip de circuit include un contactor de bypass pe lângă placa de control cu semiconductor. Odată ce motorul a atins viteza nominală, contactorul de bypass este activat și furnizează tensiune directă motorului.
Tipul trifazat este soluția cea mai optimă și mai avansată din punct de vedere tehnic. Oferă limitarea intensității curentului și a câmpului magnetic fără dezechilibre de fază.
De ce ai nevoie de un soft starter?
Datorită prețului lor relativ scăzut, popularitatea soft starter-urilor câștigă amploare pe piața industrială și industrială modernă. aparate electrocasnice. Un soft starter pentru un motor electric asincron este necesar pentru a prelungi durata de viață a acestuia. Marele avantaj al unui softstarter este că pornirea se realizează cu o accelerare lină, fără smucituri.
Mai ai întrebări?
Specialiștii ENERGOPUSK vă vor răspunde la întrebări:
8-800-700-11-54
(8-18, luni-marți)
Beneficiile inregistrarii
Veți putea:
- Achiziționați echipament cu reducere imediat după înregistrare
- Faceți cumpărăturile mult mai rapide și mai convenabile
- Monitorizați onorarea comenzilor
- Vizualizați istoricul comenzilor și primiți recomandări
- Primiți un sistem cumulativ de reduceri la toate echipamentele
- Participa la promotii
- Fii primul care primește informații despre produse și servicii noi
- Vezi documentele de expediere
- Obțineți sfaturi de la un specialist desemnat de compania dvs
Obțineți acces la toate ofertele
Conectați-vă cu numele dvs. de utilizator sau parcurgeți procedura ușoară de înregistrare și obțineți acces la toate ofertele fierbinți
Registru
Recenzii video similare
Toată lumea știe cât de mișto este să ai o fântână acasă. Este convenabil și eficient atâta timp cât nimic nu se sparge. Iar problemele se vor face simțite, mai devreme sau mai târziu, și conform legii ticăloșiei, în cel mai inoportun moment. Renunțarea la fântână și săparea unei fântâni nu este o opțiune. Este mai bine să preveniți posibilele accidente și să vă protejați de ele în avans.
Care opțiune de alimentare cu apă este cea mai bună pentru o casă privată?
Apa din fantana este ridicata de un special pompa puţului adânc. În funcție de proiectarea alimentării cu apă, aceasta este pompată într-un rezervor special - un acumulator hidraulic sau furnizată direct la alimentarea cu apă.
Un sistem cu rezervor este mai potrivit pentru o casă privată. De exemplu, pentru o familie de 3-4 persoane, în medie, 70 de litri pe zi este suficient. Pentru o astfel de alimentare cu apă veți avea nevoie de: un acumulator hidraulic de 50 de litri pentru volumul corespunzător, un presostat și o pompă cu o viteză de pompare de 1 m3/h. Toate împreună vor costa 100 USD.
Dar pentru un hotel cu 12 camere, această opțiune este neprofitabilă, deoarece veți avea nevoie de un rezervor de dimensiunea unei camere întregi. Un acumulator hidraulic de 500 de litri va costa 400 USD și va ocupa mult spațiu util. Este mai ieftin și mai eficient să cumpărați un convertor de frecvență pentru 150-200 USD.
Alimentare cu apă cu convertizor de frecvență
Convertorul de frecvență reglează turația motorului electric în funcție de presiunea din alimentarea cu apă. Funcționează așa principiu:
- Pe conducta de apa este instalat un presostat conectat la convertizorul de frecvență;
- Sistemul este conectat la rețea, iar convertizorul de frecvență modifică fără probleme caracteristicile curentului pompei;
- Datorită acestui fapt el treptat atinge viteza nominală;
- La umplere, presiunea în conducte crește, iar releul trimite un semnal către convertizorul de frecvență, care reduce viteza de pompare.
Care sunt avantajele unui astfel de sistem?
Ușurință pentru utilizator
De exemplu, atunci când un vizitator face un duș într-o cameră de hotel, presiunea din alimentarea cu apă scade și pompa funcționează mai repede. Când robinetul este deschis, motorul electric funcționează la viteze mici pentru a preveni curgerea apei din conducte. Deci, dacă deșurubați robinetul, acesta va începe instantaneu să curgă sub presiunea necesară.
Securitate electrică
Când este pornit, fiecare motor electric consumă de 3-4 ori mai multă energie electrică - apare un curent de pornire. În acest moment, sarcina rețelei este respectiv 300-400% din sarcina nominală. Vârful durează o fracțiune de secundă până când motorul electric atinge viteza normală. De ce este acest lucru periculos?
Să ne întoarcem la hotelul nostru. Pentru a preveni întreruperile de curent să nu lase vizitatorii fără beneficiile civilizației, orice proprietar responsabil va instala un generator. Să presupunem că puterea sursei de rezervă va fi de 20 kW, din care 10 kW vor merge imediat la iluminat, aparate de aer condiționat, prize cu laptopuri etc.
Puterea pompei este de 5 kW, dar din moment ce curentul său de pornire este nominal de 3, la pornire va lua toți 15 kW. Generatorul poate furniza doar 10 kW, dar acest lucru nu va fi suficient pentru motorul electric. O astfel de sarcină va distruge generatorul și, ca urmare, hotelul va rămâne fara lumina si apa.
Convertor de frecventa elimină curentul de pornire. Dacă în exemplul anterior ar exista un generator de frecvență, sarcina generatorului nu ar depăși 15 kW și ar funcționa în mod sigur.
Durată lungă de viață a pompei
Curentul de pornire dăunează nu numai rețelei, ci și motorului electric. De fiecare dată când este pornit, funcționează în modul anormal și rezistă pentru scurt timp la o sarcină pentru care nu este proiectat. Pornirile și opririle bruște cresc uzura motorului electric. Convertorul de frecvență face o oprire lină decât dublează durata de viață.
Ce se întâmplă dacă nu vă protejați alimentarea cu apă?
Pentru ca alimentarea cu apă a casei tale să fie neîntreruptă și eficientă, aceasta are în continuare nevoie de protecție. Fără îndoială, pompa elementul principalîn sistem, dar oricât de scump și de înaltă calitate este, nimic nu îl poate salva de un scurtcircuit.
Accidentele se întâmplă nu numai sub apă, ci și în cablul submersibil și chiar în rețeaua de domiciliu. Este greu de prezis ce se va sparge mai întâi. Pentru a evita să joci la loterie, este mai bine să te protejezi de tot deodată.
Există multe motive pentru a porni pompele de uz casnic printr-un soft starter.
De obicei, o pompă submersibilă sau de suprafață este conectată printr-un releu electromecanic sau electronic, o unitate de automatizare sau un demaror magnetic. În toate cazuri enumerate tensiunea de rețea este furnizată pompei prin închiderea contactelor, adică printr-o conexiune directă. Aceasta înseamnă că furnizăm tensiune de rețea completă înfășurărilor statorului ale motorului electric, iar rotorul încă nu se rotește în acest moment. Acest lucru duce la apariția unui cuplu puternic instantaneu pe rotorul motorului pompei.
Această diagramă de conectare este caracterizată de următoarele fenomene la pornirea pompei:
Curentul crește prin stator (și, în consecință, prin firele de alimentare), deoarece rotorul este scurtcircuitat.
Într-o înțelegere simplificată, avem un scurtcircuit pe înfășurarea secundară a transformatorului. Din experiența noastră, în funcție de pompă, producător și sarcina arborelui, curentul de pornire în impuls poate depăși curentul de funcționare de la 4 la 8 ori și, în unele cazuri, de până la 12 ori.
Apariția bruscă a cuplului pe arbore.
Acest lucru are un impact negativ asupra înfășurărilor statorului de pornire și de funcționare, rulmenți, garnituri ceramice și cauciuc, crescând semnificativ uzura acestora și reducându-le durata de viață.
Apariția unui cuplu puternic pe arbore duce la o rotație bruscă a carcasei pompei de sondă în raport cu sistemul de conducte.
Am asistat în repetate rânduri cum, din această cauză, o pompă de sondă a fost deconectată de la conducte și a căzut în puț. În cazul unei stații de pompare bazată pe o pompă de suprafață instalată pe o platformă de acumulator hidraulic, aceasta duce la slăbirea piulițelor de fixare și la distrugerea punctelor sudate și a cusăturilor acumulatorului hidraulic. De asemenea, atunci când pompa este pornită direct, durata de viață a alimentării cu apă și supape de închidere, mai ales la intersecțiile lor.
Este în general acceptat că un acumulator hidraulic elimină lovitura de berbec din sistemul de alimentare cu apă.
Acest lucru este adevărat, dar ciocanele de apă dispar în conducte doar începând din punctul în care este conectat acumulatorul hidraulic. În spațiul dintre pompă și acumulatorul hidraulic, când pompa este conectată direct, șocul hidraulic rămâne. Ca urmare, în intervalul de la pompă la acumulator avem toate consecințele loviturii de berbec asupra tuturor părților pompei și asupra sistemului de conducte.
În sistemele de filtrare a apei, lovitura de ariete care apare atunci când pompa este conectată direct reduce semnificativ durata de viață a elementelor filtrante.
Dacă rețeaua electrică locală slab, atunci vecinii tăi vor ști și că o pompă cu o putere mai mare de 1 kW funcționează atunci când este conectată direct printr-o scădere bruscă a tensiunii în rețea în momentul în care pompa este pornită.
Dacă rețeaua locală EXTREM DE SLAB, iar vecinul tău se bucură și de viață, conectând toate cele disponibile aparate electrice, atunci o pompă de sondă scufundată la o adâncime mare poate să nu pornească. O astfel de creștere a tensiunii poate deteriora dispozitivele electronice conectate la rețea. Sunt cunoscute cazuri când, la pornirea pompei, un frigider scump umplut cu electronice a eșuat.
Cu cât pompa este pornită mai des, cu atât durata de viață a acesteia este mai scurtă.
Pornirile frecvente prin conexiune directă duc la defectarea cuplajelor din plastic pompe de sondă conectarea motorului electric la partea pompei.
Am trecut peste problemele care apar la pornirea unei pompe fără dispozitive de pornire ușoară (SPD) .
Trebuie remarcat faptul că, chiar și atunci când opriți pompa fără SCP Există câteva aspecte negative cu o diagramă de conectare directă:
Când pompa este oprită, în sistem are loc și un ciocan de ariete, dar acum datorită unei scăderi brusce a cuplului pe arborele pompei, ceea ce echivalează cu crearea unui vid instantaneu.
O scădere bruscă a cuplului pe arborele pompei duce, de asemenea, la rotirea carcasei pompei, dar în sens opus.
Să ne gândim la conductele și conexiunile filetate ale pompei.
În pompele de uz casnic convenționale, motoarele electrice sunt asincrone și au o natură inductivă pronunțată.
Dacă întrerupem brusc fluxul de curent prin sarcină inductivă, atunci există un salt brusc de tensiune pe această sarcină datorită continuității curentului. Da, deschidem contactul și toată tensiunea înaltă ar trebui să rămână pe partea pompei. Dar cu orice deschidere mecanică a contactului, așa-numita „sarire a contactului” este prezentă, iar impulsurile de înaltă tensiune intră în rețea și, prin urmare, intră și în dispozitivele conectate la rețea în acel moment.
Astfel, atunci când pompa este conectată direct, există o uzură crescută a mecanicului și piese electrice pompa (atât în timpul pornirii, cât și în timpul opririi). Dispozitivele incluse în aceeași rețea suferă și ele, iar durata de viață a sistemelor de filtrare și a fitingurilor sanitare este redusă.
Utilizare dispozitive de pornire ușoară („Aquacontrol UPP-2.2S”) vă permite să neteziți majoritatea deficiențelor descrise mai sus. În dispozitiv UPP-2.2S A fost implementată o curbă de creștere a tensiunii special calculată pe pompă, care permite, pe de o parte, pornirea fiabilă a pompei în cele mai nefavorabile condiții de funcționare și, pe de altă parte, creșterea fără probleme a vitezei de rotație a arborelui. Acest dispozitiv are și protecție încorporată împotriva tensiunii de rețea scăzute și ridicate pentru a proteja pompa de condiții extreme de funcționare și pornire.
ÎN UPP-2.2S se utilizează controlul triac de fază. În momentul pornirii, o piesă este furnizată pompei tensiunea de rețea, care creează un cuplu suficient pentru a asigura pornirea pompei. Pe măsură ce rotorul se rotește, tensiunea pompei crește treptat până când tensiunea este aplicată complet. După aceasta, releul pornește și triacul se oprește. Ca urmare, la utilizare UPP-2.2S pompa este conectată la rețea prin contacte releu, adică la fel ca și cu o conexiune directă. Dar timp de 3,2 secunde (acesta este timpul de pornire ușoară), tensiunea este furnizată pompei printr-un triac, care asigură o „pornire ușoară”, fără scântei la contactele releului.
Cu o astfel de pornire, curentul maxim de pornire depășește curentul de funcționare de cel mult 2,0-2,5 ori în loc de 5-8 ori. Folosind UPP-2.2S, reducem sarcina de pornire a pompei de 2,5-3 ori și prelungim durata de viață a pompei cu aceeași cantitate, oferind mai mult lucru confortabil dispozitive conectate la rețeaua electrică. UPP-2.2S poate fi numit un dispozitiv cu tehnologie de economisire a resurselor.
Domeniul de aplicare și funcțiile
Pentru pornirea și oprirea pompelor de uz casnic, demarorul soft EXTRA Aquacontrol UPP-2.2S 220 V este utilizat pe scară largă pentru pompele electrice cu vibrații și centrifuge. În plus, dispozitivul s-a dovedit în funcționarea cu motoare electrice asincrone și cu comutator. Poate controla și dispozitivele de iluminat și încălzire, cu condiția ca puterea maximă specificată în instrucțiuni să nu fie depășită.
Funcția principală a UPP-2.2S este de a elimina șocurile hidraulice și mecanice care pot apărea în timpul pornirii pompei. Dispozitivul previne, de asemenea, defecțiunile pompei ca urmare a supratensiunii.
Principiul de funcționare
EXTRA Aquacontrol UPP-2.2S este controlat printr-un cablu de semnal. Dezvoltatorii au echipat dispozitivul cu protecție împotriva tensiunii joase și înalte. Dacă tensiunea depășește 252 V, pompa se va opri automat. După ce tensiunea se stabilizează la 245 V, pompa pornește din nou. Când se atinge pragul inferior de presiune de 160 V, pompa va fi de asemenea oprită. De îndată ce tensiunea crește peste 160 V, pompa va porni automat. Durata pornirii soft depinde de tipul pompei: vibratie – 2 sec; centrifugal – 3-7 sec.
Cerințe de funcționare
Dispozitivul EXTRA Aquacontrol trebuie instalat într-o încăpere închisă unde nu există climatizare artificială. Producătorul interzice aplicarea tensiunii cablului de semnal. UPP-2.2S nu poate fi utilizat pentru a controla funcționarea unei stații de pompare fără un acumulator hidraulic. Rețineți că pornirea și oprirea pompei cu o perioadă mai mică de 60 de secunde va deteriora dispozitivul.
Este strict interzisă operarea dispozitivului dacă carcasa este deteriorată sau cu capacul îndepărtat. Nu puteți repara sau dezasambla singur UPP-2.2S. Dacă sunt respectate toate regulile stabilite în instrucțiuni, durata de viață a EXTRA Aquacontrol UPP-2.2S este de 5 ani. Carcasa dispozitivului trebuie inspectată anual pentru a detecta deteriorarea carcasei.
Cum se realizează economii optime de energie în sistemele hidraulice cu pompe centrifuge? Această întrebare apare astăzi din ce în ce mai mult în rândul specialiștilor și managerilor de afaceri. Deci, ce dispozitive pot scurta perioada de rambursare și pot crește eficiența energetică - demaroare soft, variatoare de frecvență sau utilizarea controlului pompei în paralel? Autorii articolului oferă o analiză realizată cu atenție a diverselor soluții tehnice, ilustrate cu exemple de implementare în producție, diagrame și tabele.
ABB LLC, Moscova
Asigurarea eficienței energetice este una dintre sarcinile cele mai presante și, în același timp, complexe în prezent. Reducerea costurilor consumului de energie este una dintre metodele de creștere a rentabilității producției și de funcționare eficientă a liniilor de producție. Analiza generalaÎntreprinderile într-o mare varietate de aplicații arată că costurile asociate cu achiziționarea de echipamente și cu timpul de oprire a producției din cauza întreținerii și punerii în funcțiune a echipamentelor noi pot fi parțial compensate de economiile de consum de energie.
Tehnologiile eficiente din punct de vedere energetic sunt una dintre prioritățile ABB. Cel mai mult metode moderneși evoluții pentru a asigura cea mai eficientă funcționare și-au găsit drumul în echipamentele moderne ABB - convertoare de frecvență și soft starter*, care sunt utilizate pe scară largă pentru a controla mecanismele de acționare unități de pompareși poate reduce semnificativ consumul de energie la instalațiile de tratare a apei și de tratare a apelor uzate.
Metoda mecanică des folosită de control al debitului pompei, sau metoda de reglare, este extrem de ineficientă în ceea ce privește economiile de energie. Aceasta ridică întrebarea: care dintre cele două soluții tehnice este cea mai economică metodă de reducere a consumului de energie - variatoare de frecvență sau control ciclic (Fig. 1)? În esență, caracteristicile sistemului hidraulic în care se utilizează pompa centrifugă sunt factorul determinant în alegerea unei metode de control față de cealaltă.
Orez. 1. Reglarea debitului sistemului prin reglare, control ciclic și frecvență
În domeniul prelucrării apa reziduala Pornirea/oprirea pompelor centrifuge este de obicei efectuată sub controlul unui sistem de control al procesului. Apa reziduală (adică apa care provine din clădiri rezidențiale sau comerciale) este de obicei colectată în fose septice sau rezervoare de apă uzată până când este pompată la stațiile municipale de tratare a apei. Ținând cont de o anumită frecvență, utilizarea demaroarelor soft reduce semnificativ riscul de înfundare a pompei cu deșeurile conținute în apă.
Controlul ciclic este o alternativă interesantă la variatoarele de frecvență, în ciuda pierderii flexibilității în controlul debitului. Cu alte cuvinte, soft starter-ul este considerat o tehnologie potrivită și competitivă pentru a proteja motorul cu inducție de suprasarcini electrice, șocuri mecanice și vibrații în timpul pornirii, precum și loviturile de aripă în sistemul de conducte care apar la oprirea pompei. În plus, motorul electric funcționează la punctul optim de funcționare și este oprit pentru restul timpului.
Următoarele secțiuni oferă o analiză a economiilor de energie și a rentabilității investiției pentru soluțiile de control cu frecvență variabilă și de control ciclic pentru două pompe centrifuge (90 kW și 350 kW).
Sistem tipic de pompare
La proiectarea unui sistem de pompare, condiția principală este asigurarea debitului necesar Qop [m3/h]. Într-un sistem ideal, pompa selectată are o caracteristică Qbep [m3/h] care se potrivește cu caracteristica Qop [m3/h]. În practică, de obicei este selectată o pompă mai mare (Fig. 2). Ca rezultat, pompa funcționează cu o eficiență hidraulică redusă pe cea mai mare parte a intervalului de performanță. Cele de mai sus sunt ilustrate în Fig. 3 pentru două pompe centrifuge Aurora cu puterea nominală de 90 kW și 350 kW.
Tabelul 1. Caracteristici comparative ale parametrilor a două pompe
Orez. 2. Alegerea unei pompe pentru o instalație industrială
Orez. 3. Reducerea eficienței hidraulice la pompele de 90 kW și 350 kW datorită modificărilor parametrilor componentelor sistemului cu 15%
Pentru a analiza posibilitățile de economisire a energiei în aceste pompe au fost luate în considerare trei sisteme hidraulice diferite: cu predominanța presiunii pentru a depăși frecarea, adică raportul (?) dintre presiunea statică Hst [m] și înălțimea hidraulică maximă Hmax [ m] este 5%; cu predominanța presiunii statice (? este 50%); cu presiune combinată (? este 25%) (Fig. 4).
Orez. 4. Sisteme hidraulice selectate pentru a analiza potențialele economii de energie
Caracteristicile de performanță ale convertorului de frecvență, soft starter și motor
Convertizoarele de frecventa au randament ridicat(ηconv), care scade în mod natural atunci când puterea de ieșire scade în raport cu valoarea nominală. Când soft starter-ul funcționează în stare staționară, adică atunci când bypass-ul este activat, eficiența softstarter-ului este de aproape 100%. Trebuie remarcat faptul că eficiența softstarterelor scade considerabil odată cu creșterea numărului de porniri pe oră și o reducere a intervalelor de timp de funcționare, ceea ce se datorează pierderilor suplimentare în Joule la pornirea și oprirea motorului electric, precum și funcționarea. de tiristoare (Fig. 5).
Orez. 5. Modificarea randamentului electric (%) a demarorului soft și a convertizorului de frecvență cu sarcina de pompare
Standardele mai stricte adoptate recent (clasele IE) garantează o eficiență sporită a motorului electric - atunci când funcționează sub sarcină (Fig. 6 și 7). Eficiența motorului electric (în funcție de clasă) este afectată fie de utilizarea unui convertor de frecvență, fie a unui soft starter: eficiența scade atunci când este alimentat de un invertor de ieșire de mare viteză datorită prezenței distorsiunilor armonice în curent și tensiune, dar nu se modifică atunci când este alimentat de un soft starter după sfârșitul accelerației procesului tranzitoriu datorită formei de undă a tensiunii sinusoidale la ieșirea dispozitivului.
Orez. 6. Influența clasei de eficiență energetică a unui motor electric asupra eficienței pompei
Orez. 7. Modificarea randamentului unui motor electric cu sarcina hidraulica
Efectul modificării caracteristicilor componentelor sistemului, al clasei de eficiență energetică a motorului electric și al pierderilor armonice într-un sistem real este prezentat în tabel. 2.
Tabelul 2. Impactul unei dimensiuni mai mari a sistemului, al clasei de motor și al pierderilor armonice
pentru consumul de energie electrica (Pn =90 kW – frecventa de comutare 4 kHz)
Economie de energie
Economiile de energie realizate prin utilizarea frecvenței și controlului ciclic în sistemele de pompare de 90 kW și 350 kW sunt prezentate în Fig. 8 și 9. În sistemele cu predominanța presiunii pentru a depăși frecarea (? = 5%), controlul frecvenței asigură economii mai mari de energie pe aproape întregul interval de funcționare (de la 7 la 98%) pentru ambele sisteme de pompare. În cazul unei pompe de 90 kW și într-un sistem cu o înălțime static predominantă (? = 50%), controlul ciclic este o soluție tehnică mai bună în comparație cu utilizarea unui convertizor de frecvență pentru toate punctele de funcționare. Convertorul de frecvență asigură economii de energie puțin mai mari pentru o pompă de 350 kW, dar numai în intervalul de la 75 la 92% din capacitatea pompei. Când se ia în considerare un sistem hidraulic combinat (? = 25%), controlul VFD permite doar economii mai mari de energie pentru pompele cu capacități de peste 28% (pentru un sistem de 90 kW) și 24% (pentru un sistem de 350 kW). De fapt, cele mai mari economii de energie folosind controlul frecvenței sunt observate în intervalul de 15 până la 20% din capacitatea pompei.
Orez. 8.
pentru pompa de 90 kW
Orez. 9. Economii de energie [%] cu frecvență și control ciclic
pentru pompa de 350 kW
Spre deosebire de convertizoarele de frecvență, care au pierderi asupra componentelor semiconductoare în timpul funcționării nominale, softstarterele, în acest caz, funcționează printr-un contactor de bypass, astfel încât tiristoarele nu sunt implicate (Fig. 10). Și, prin urmare, nu există pierderi suplimentare de căldură. Caracteristicile operaționale și ale sistemului pentru care este de preferat să alegeți una sau alta metodă de control pentru a regla performanța pompei sunt prezentate în Fig. 11**.
Orez. 10. Eficiență optimă pentru o pompă de 90 kW atunci când este ocolită printr-un soft starter
la sarcini mari (90–100% din capacitatea de proiectare)
Orez. 11. Punctul de referință la care economiile la utilizarea controlului ciclic devin mai mari este
decât utilizarea unei soluții de variator de frecvență
Rentabilitatea investiției
Unul dintre cei mai importanți factori pentru clienți este calcularea rentabilității investiției, care include costuri suplimentare datorate timpului de oprire a echipamentului în timpul instalării și punerii în funcțiune a softstarterului.
Costul unui convertor de frecvență este de trei ori mai mare decât costul unui soft starter pentru pompe cu o putere nominală de până la 25 kW și pentru pompe de 350 kW - de cinci ori. Investiția inițială totală pentru reglarea frecvenței sau controlul ciclic este calculată ca suma costului convertizorului de frecvență sau al demarorului progresiv plus procentul costurilor de oprire a echipamentelor în raport cu costurile cheltuite pe toată durata ciclu de viață funcţionarea liniei de producţie.
Pentru convertoare de frecvenţăși soft starters, această cotă este de 7,5%.
Costul componentelor individuale poate varia din mai multe motive. În primul rând, trebuie remarcat faptul că convertoarele de frecvență de joasă tensiune sunt mai des utilizate în funcționarea continuă a motorului electric, mai degrabă decât în modul de pornire/oprire și oferă un control mai precis. Cu toate acestea, tranzistoarele bipolare cu poartă izolată (IGBT) utilizate în convertoarele de frecvență necesită menținerea unui anumit regim de temperaturăși răcire, ceea ce le face elemente destul de scumpe și, în consecință, crește costul convertoarelor de frecvență în comparație cu demaroarele soft de aceeași putere nominală. În soft starterele, elementele de putere semiconductoare - tiristoare - funcționează numai în modurile de pornire și oprire cu un timp mediu al fiecărui mod de aproximativ 15 secunde. Este de remarcat faptul că tiristoarele ieftine și fiabile nu necesită răcire forțată constantă.
Perioada de amortizare pentru convertizoarele de frecvență și controlul debitului ciclic este prezentată în Fig. 12 și 13 pentru motoare electrice 90 kW și 350 kW pentru trei sisteme hidraulice: ? = 5%, 25% și 50%.
Orez. 12. Perioada de amortizare pentru soluții cu control în frecvență și ciclic (demaror progresiv)
pentru pompa de 90 kW
Orez. 13. Perioada de amortizare pentru soluții cu control în frecvență și ciclic (demaror progresiv)
pentru pompa de 350 kW
Soluții de control al pompelor paralele
În multe sisteme hidraulice, economii optime de energie cu o rentabilitate bună a investiției pot fi obținute prin utilizarea unui sistem de control al pompei în paralel*** care utilizează atât antrenări cu turație variabilă, cât și demaroare soft.
Orez. 14. Soluție pentru un sistem cu patru pompe paralele
(sistem hidraulic cu predominanța presiunii pentru a depăși frecarea)
Tabelul 3. Schema de control pentru un sistem cu patru pompe paralele
În sistemele hidraulice cu predominanța presiunii pentru a depăși frecarea (? = 5%) și cu patru pompe paralele - fiecare pompă cu o putere nominală de 350 kW (2500 m3/h) - este optim să se utilizeze două convertoare de frecvență și două soft. demaroare (Fig. 14). În schema care oferă cea mai bună soluție în ceea ce privește rambursarea și flexibilitatea controlului, două pompe, 1 și 2, sunt controlate de softstarter, iar pompele 3 și 4 sunt controlate de convertoare de frecvență (vezi Tabelul 3). Pompele cu pornire soft funcționează la performanță maximă. Prin creșterea vitezei de rotație a pompelor controlate de convertizoare de frecvență până la viteza nominală, pot fi asigurate performanțe maxime ale sistemului. Într-un sistem hidraulic mixt (sistem hidraulic predominant presiune statică/frecare) (? = 25%), designul care oferă soluția optimă în ceea ce privește rentabilitatea investiției și flexibilitatea controlului este de trei pompe, dintre care primele două sunt soft startere controlate , iar a treia pompă - un convertor de frecvență (vezi Fig. 15 și Tabelul 5).
Orez. 15. Soluție pentru un sistem cu trei pompe paralele
(sistem hidraulic cu presiune statică/presiune predominantă pentru a depăși frecarea)
Tabelul 4. Diagrama de control al debitului pentru un sistem cu trei pompe paralele
(sistem hidraulic combinat)
Pentru ambele sisteme, investiția inițială în achiziționarea de soft startere și convertoare de frecvență se transformă în profit economic în mai puțin de 1,5 ani, cu condiția ca debitul reglementat să fie mai mic de 80% din performanța totală (Fig. 16).
Tabelul 5. Opțiuni
Orez. 16. Perioada de rambursare estimată pentru două instalații,
cu control paralel al pompelor de la convertizoare de frecvență și soft startere
Cea mai bună soluție?
O analiză a eficienței sistemelor de control al frecvenței și debitului ciclic a fost efectuată pentru două pompe centrifuge (90 kW și 350 kW) cu motoare de până la 1000 V. Rezultatele obținute indică faptul că controlul prin controlul frecvenței este cea mai bună soluție în sistemele hidraulice cu o predominanță a presiunii pentru a depăși pierderile prin frecare (transportul lichidului fără diferență de înălțime în cazul utilizării pompe de circulatie). În sistemele în care predomină presiunea statică, se recomandă utilizarea controlului ciclic. Convertizoarele de frecvență trebuie evitate în sistemele cu pompă plată și caracteristici de sarcină din cauza riscului de instabilitate și defecțiune.
Dispozitivele de pornire progresivă sunt soluția tehnică cea mai promițătoare pentru instalațiile de tratare a apei și de evacuare a apelor uzate, în care este necesară pornirea/oprirea pompei pentru a pompa lichidul din colectoare și, ulterior, mutarea apelor uzate în instalațiile de epurare. Demaroarele soft sunt foarte fiabile și au funcții încorporate pentru a elimina lovitura de berbec atât la pornirea, cât și la oprirea sistemului. Cu toate acestea, economii maxime de energie și perioade minime de rambursare pentru o gamă largă de sisteme hidraulice pot fi obținute prin utilizarea circuitelor paralele de control al pompelor care utilizează o combinație de convertoare de frecvență și demaroare soft. Bazat pe cunoștințele de automatizare și pe o gamă largă de echipamente de automatizare de joasă tensiune, ABB oferă alte soluții pentru utilizarea eficientă a energiei într-o gamă largă de aplicații.
______________________________________
* Starterele soft reglează nivelul de tensiune furnizat motorului electric, asigurând astfel pornire linăși oprirea conducerii.
** Când convertiți economiile de energie ca procent (pentru viteză fixă și accelerare) în eficienta economica Se presupune că pompa funcționează 8760 de ore pe an (330 x 24) la un cost de 0,065 USD per kWh de electricitate.
*** Pentru un control optim al debitului, circuitele paralele operează o pompă până la atingerea debitului maxim, după care sarcina hidraulică este împărțită între două pompe care funcționează simultan. Când este atins al doilea punct de referință, trei pompe sunt activate și așa mai departe.
Literatură
1. ITT Industries (2007). Locul lui ITT în ciclul apei: totul, în afară de conducte.
2. Aurora Pump (Pentair Pump Group) iunie 1994, Statele Unite.
3. IEC 60034-31:2009. Mașini electrice rotative. Partea 31: Ghid pentru selectarea și aplicarea motoarelor eficiente din punct de vedere energetic, inclusiv aplicații cu viteză variabilă.
4. Brunner, C. U. (4–5 februarie 2009). Clase de eficiență: Motoare și sisteme electrice. Evenimentul privind standardele de performanță energetică a motorului, Sydney (Australia). www.motorsystems.org.
5. Departamentul de Energie (DOE). Agenția Internațională pentru Energie (EIA) (iunie 2009). Prețul mediu de vânzare cu amănuntul al energiei electrice către clienții finali.
6. Sagarduy, J. (ianuarie 2010). Evaluarea economică a metodelor de pornire cu tensiune redusă. SECRC/PT-RM10/017.
7. Institutul Hidraulic (august 2008). Pompe și sisteme, înțelegerea elementelor fundamentale ale sistemului de pompe pentru eficiența energetică. Calcularea costului de proprietate.
8. ITT Flygt (2006). Circulationspumpar med vet motor for värmesystem i kommersiella byggnader.
9. Vogelesang, H. (aprilie 2009). Eficiență energetică. Două abordări ale controlului capacității. Revista World Pumps.