Применение преобразователей частоты Danfoss в водоснабжении и водоотведении

Получить консультацию

В данной статье представлена одна из наиболее востребованных отраслей применения продукции Danfoss – водоснабжение и водоотведение.

Мы продолжаем цикл статей, посвящённых приводной технике «Данфосс» и интересным широкому кругу пользователей её применениям. В данной статье представлена одна из наиболее востребованных отраслей применения продукции Danfoss – водоснабжение и водоотведение.

Эти процессы неразрывно связаны и представляют собой комплекс мер по бесперебойному обеспечению водой в требуемом количестве потребителей разного профиля с соблюдением санитарно-гигиенических и других требований. Основными элементами этих систем являются водозаборные и водоочистные сооружения со своими сетями всасывающих и напорных водопроводов, парками насосных агрегатов и системами автоматического регулирования различными установками и химическими процессами. Здесь остро стоит задача поддержания постоянного давления, контроль над расходом и снижением количества утечек воды. А так как эти системы характеризуются переменным расходом, то существует большой потенциал энергосбережения, достигаемый за счёт использования частотно-регулируемого привода.

Традиционно процессы водоподготовки, подачи воды и водоотведения закреплены за водоканалами, которые являются государственными предприятиями. Зачастую их хозяйства характеризуются сильной изношенностью основных средств, оборудованием и системами регулирования, излишне потребляющими электроэнергию. На данных предприятиях наблюдается острая необходимость в применении энергоэффективных решений.

Рис.1 Водоочистные сооружения предназначены для очистки воды от вредных примесей и доведения ее качества до показателей, определенных соответствующими ГОСТами.

Применение преобразователей частоты в системах водоснабжения и водоотведения

Подавляющее большинство всех применений в водоснабжении и водоотведении связано с управлением насосами различного назначения, при этом потенциал энергосбережения кроется в сокращении их энергопотребления. В связи с этим «Данфосс» предлагает использовать преобразователи частоты с погружными насосами, насосами водозаборов и повысительных станций, подачи и откачки воды или ила и др. Помимо этого, преобразователи «Данфосс» могут управлять дозаторами химических элементов, смесителями, скребковыми механизмами, мотор-редукторами ленточных конвейеров, воздуходувками и компрессорами, используемыми в системах водоснабжения.

Для оптимального управления насосами «Данфосс» разработал специальную серию приводов VLT AQUA Drive FC 202, обеспечивающую эффективное управление насосными агрегатами и целыми технологическими системами благодаря наличию спектра специализированных функций для удовлетворения различных задач водоснабжения и водоотведения и «продвинутой» аппаратной части преобразователя

Cпециальные функции частотных преобразователей VLT AQUA Drive FC 202

Рис.2 Пребразователь частоты VLT AQUA Drive

Режим заполнения пустой трубы

Эта функция предупреждает гидроудары, разрывы водоводов или срыв головок пульверизаторов. Новый режим заполнения пустой трубы подходит как для горизонтальных, так и для вертикальных систем Режим полезен во всех применениях, Это позволяет индивидуально настроить ПИ-регулятор в любом из 4-х наборов параметров. Точная настройка П и И составляющих при пуске не понадобится, чем где требуется предварительное заполнение трубопроводов, таких как ирригационные системы, системы водоподачи и др.

Контроль утечек

Это свойство привода позволяет определить утечку воды или разрыв трубопровода. Привод при достижении конца характеристики запускает аварийный сигнал, отключает насос или выполняет другую запрограммированную функцию в то время, когда насос работает на максимальной скорости без создания требуемого давления – ситуация, которая может возникнуть в результате обрыва трубопровода или утечки.

Защита обратного клапана

Останов с контролем обратного клапана предотвращает гидроудар при остановке насоса и закрытии обратного клапана Останов с контролем обратного клапана плавно замедляет ход насоса на скорости близкой к запиранию клапана.

Защита насоса от сухого хода

VLT^® AQUA Drive постоянно оценивает условия работы насоса на основании внутреннего измерения частоты и мощности В случае слишком малого потребления мощности – что имеет место при малом потоке либо полном его отсутствии – преобразователь частоты остановится.

Компенсация расхода

Функция компенсации расхода в VLT^® AQUA Drive использует тот факт, что сопротивление потоку уменьшается с понижением расхода. Уставка давления соответственно понижается, чем достигается дополнительное энергосбережение.

Преобразователи частоты VLT AQUA Drive обладают высокой компактностью за счет встроенных фильтров: фильтры ЭМС различного исполнения и встроенные дроссели постоянного тока для снижения гармонических искажений в сети. Также они имеют большой спектр специализированных насосных функций для удовлетворения различных задач водоснабжения и водоотведения. Например, при использовании VLT® AQUA Drive появляется возможность применения длинных моторных неэкранированных кабелей до 300 (экранированного до 150) метров, что при значительной удалённости скважин играет особое значение и выгодно эту серию от аналогов. Данная серия имеет мощность до 1400 кВт.

Помимо AQUA Drive в отрасли могут использоваться следующие серии преобразователей частоты и устройств плавного пуска:

Рис.3 Приводная техника Danfoss

• VLTMicro DriveFC 51, мощность до 22 кВт
• VLT HVAC Basic Drive FC 101, мощность до 90 кВт;
• VLT AutomationDrive FC 302, мощность до 1200 кВт;
• VLTHVAC Drive FC 102, мощность до 1400 кВт;
• Устройства плавного пуска MCD 100, MCD 200, MCD 500.

Частотные преобразователи серии VLT HVAC Basic Drive имеют дополнительный функционал и при этом обладают приемлемой ценой. Встроенными являются такие функции как: режим сна, автоматическая адаптация двигателя, автоматическая оптимизация энергопотребления, мониторинг резонанса. Все печатные платы данной серии, с размещенными на них элементами, по умолчанию покрываются защитным компаундом класса 3С3. Данный класс обеспечивает усиленную защиту жизненоважных элементов преобразователя частоты от агрессивных веществ (окиси серы, сероводород, оксиды хлора, хлороводород, фтороводород, аммиак, озон, азот, морская соль) , которые могут присутствовать на объектах водоснабжения и очистных сооружениях.

Преобразователи частоты серии VLT HVAC Drive являются специализированным приводом для различных вентиляторных применений.

Преимущества применения преобразователей частоты с насосами

Применение частотно-регулируемого привода	Преимущества
Изменение производительности насоса	Сокращение расходов на электроэнергию до 20%
Автоматизация системы управления насосной станцией	Улучшение управляемости системы, сокращающее время на перенастройку системы
Легкая балансировка системы	Сокращение расходов на пусконаладку системы
Плавный пуск	Увеличение срока службы двигателя. Отсутствие гидроударов, увеличение срока службы труб и арматуры.
Поддержание требуемого давления, снижение утечек	Экономия воды до 5%
Особенности преобразователей частоты «Данфосс»	Преимущества
Функция автоматической оптимизации энергопотребления	Сокращение расходов на электроэнергию до 5%
Функция автоматической адаптации двигателя	Сокращение расходов на электроэнергию до 5%
Функция "СОН"	Снижение износа оборудования, сокращение расходов на электроэнергию до 5%
Функция регулирования расхода по давлению	Снижение количества используемых компонентов в системе
Встроенный логический контроллер	Снижение количества используемых компонентов в системе
Защитное покрытие плат	Увеличение срока службы преобразователя частоты
Широкая сеть сервисных партнеров в России	Снижение времени простоя

Пример расчета экономии потребления электроэнергии повысительным насосом в жилом доме

Повысительный насос мощностью 22 кВт обеспечивает подачу воды в жилом доме.
Насос работает на номинальной мощности только в утренние и вечерние часы (с 6 до 10 часов и с 16 до 24 часов) в остальное время расход воды снижается и скорость составляет 80% от номинала (40 Гц).
Учитывая, что потребляемая мощность электродвигателя прямо пропорциональна кубу производительности насоса и КПД насосной установки приблизительно равно 0.8, получим:

Потребляемая Мощность = 22 кВт x (0.83)/КПД установки (0.8) = 14 кВт = 64 % (номинальной).
Стоимость преобразователя серии VLT AQUADrive FC 202 мощностью 22 кВт ≈46,87 млн. бел. руб.
Стоимость 1 кВт/ч электроэнергии ≈ 1300 бел.руб.
Экономия за сутки = (22 кВт – 14 кВт) * 12часов = 96 кВт*ч.
Экономия за сутки = 1300 * 96 = 124 800 бел.руб.
Экономия за год = 124 800 руб * 365 дней ≈ 45,552 млн. бел. руб.

Отдельно посчитаем экономию, которая достигается за счет энергосберегающих функций «Данфосс».
Напомним, что функция АЕО дает 5% экономии, автоматическая адаптация двигателя добавляет 5%, а функция «Сон» дополнительно экономит 5% энергии. Общая дополнительная экономия составит 15%.

Экономия за сутки = 1300 * 0,15 *22 * 12 =51 480 бел. руб.
Экономия за год = 365 *51 480 = 18,79 млн. бел. руб.
Общая экономия электроэнергии = 45,552 + 18,79 = 64,342 млн.бел. руб.
Экономия достигаемая за счет встроенного дросселя на звене постоянного тока может составить около 2 млн. бел. руб (это стоимость внешнего дросселя для такой мощности).
Экономия за счет встроенного логического контроллера составит 1 млн. бел. руб (это стоимость внешнего контроллера).
Заметим, что приведенный расчет учитывает не все преимущества преобразователей частоты «Данфосс», итоговая экономия может оказаться более значительной.

Сведем все расчеты применения преобразователей частоты с повысительным насосом в таблицу

Применение частотно-регулируемого привода	Экономия, млн. Бел.руб.
Изменение производительности насоса за счет частоты вращения	45,552
Особенности преобразователей частоты Данфосс	Экономия, млн. бел.руб.
Функция автоматической оптимизации энергопотребления	18,79
Функция автоматической адаптации двигателя
Функция "Сон"
Встроенный дроссель	2
Встроенный логический контроллер	1
Итого	67,342

Покупка преобразователя частоты Danfoss в данном случае окупится менее чем за год.

Большой потенциал применения частотно-регулируемого привода

Рис.4 Различные применения в водоснабжении и водоотведении

Водоснабжение и водотведение является отраслью, тесно связанной технологически с другими отраслями и отвечающей за жизневажный комфорт простых жителей – снабжение их питьевой водой. За счет неравномерности нагрузки и оборудования, излишне потребляющего энергию, здесь наблюдается большой потенциал для энергосбережения. Задачу экономии энергии может взять на себя современное оборудование для управления насосами, вентиляторами и компрессорами – преобразователи частоты «Данфосс». Помимо энергосбережения частотный привод позволяет существенно увеличить срок службы и надежность работы сопряженного оборудования и обеспечить решение сложных технологических задач.

Примерами успешного внедрения преобразователей частоты в Республике Беларусь являются в первую очередь водоканалы (Минскводоканал Брестводоканал, Витебскводоканал, Гродноводоканал, Горводоканал (г.Могилев) Кобринрайводоканал, Новополоцкводоканал, Бобруйский водоканал, Новогрудский водоканал, Барановичский водоканал, Вилейский водоканал), объекты ЖКХ и промышленности. На предприятиях различного профиля частотные преобразователи «Данфосс» выполняют различные технологические задачи и позволяют экономить значительное количество электроэнергии и воды.

Готовится к выпуску новая статья о приводной технике «Данфосс», посвящённая применению преобразователей частоты в технологических и производственных линиях на предприятиях машиностроительного и химического профиля. В этой статье мы расскажем о возможностях «Данфосс» в данном сегменте, разработанных технических решениях, а также раскроем некоторые хитрости программирования и наладки частотных преобразователей!