Шкаф управления с преобразователем частоты

Использование частотных преобразователей в электроприводе насосов и насосных установок позволяет оптимизировать управление, существенно увеличивает срок службы трубопроводной системы и самих агрегатов, повышает производительность, снижает потребление электроэнергии и эксплуатационные расходы. Комплектовать каждый агрегат преобразователем частоты и индивидуальной станцией управления в большинстве случаев экономически невыгодно. На насосных станциях различного назначения используют шкафы управления.

Сферы применения шкафов управления на базе преобразователей частоты

Шкафы управления электропроводом насосных агрегатов используют:

• В централизованных и автономных системах водоснабжения. Шкафы с преобразователями применяются на насосных станциях водозабора, орошения, подачи воды бытового и хозяйственного назначения в здания и сооружения.
• В системах подачи горячей воды и отопления. Шкафы управления обеспечивают регулирования производительности насосных агрегатов по температуре, расходу, давлению в сети.
• В промышленных системах охлаждения. Электрооборудование на базе частотных преобразователей обеспечивает отвод тепла и эффективное охлаждение промышленного оборудования.
• В технологических линиях пищевой, химической и других отраслях промышленности. Для обеспечения согласованной работы дозаторов и других элементов технологической цепочки широко применяют шкафы на базе преобразователей частоты.
• В системах пожаротушения. Шкаф управления обеспечивает оптимальный режим работы жокей-насоса, автоматический пуск основных агрегатов при пожаре и связь с другими инженерными системами.

Управление осуществляется в автоматическом режиме. При возникновении внештатных ситуаций и аварий предусмотрен ручной пуск и отключение насосных агрегатов.

Состав шкафа управления на базе частотного преобразователя

Шкафы управления насосными установками и станциями состоят из устройств автоматики, аппаратов защиты, средств индикации и других элементов. Они содержат:

• Автоматические выключатели, устройства защитного отключения. Эти устройства выполняют функцию коммутации и защиты силовых и управляющих цепей.
• Частотный преобразователь. ПЧ выполняет функцию регулирования производительности насосных агрегатов и защиты приводных электродвигателей.
• Систему автоматического включения резерва. При перебоях в электроснабжении АВР осуществляет переключение питания на резервную линию, генератор или АКБ. При появлении напряжения в сети, осуществляется обратное переключение.
• Управляющий контроллер. Это устройство используются для контроля, задания режимов работы насосного оборудования и передачи данных на высший уровень АСУТП. В шкафах управления двумя-тремя агрегатами применяется упрощенная схема без контроллера. В этом случае частотные преобразователи выполняют функции ПИД-регулятора.
• Электромонтажную арматуру. Этот элемент используется для соединения токоведущих линий.
• ЖК-панель и индикаторные лампы. Такое оборудование служит для отображения режимов работы, сигнализации о ненормальных и аварийных режимах работы, индикации состояния всех элементов станции водоподачи.
• Устройства для накопления, обработки и передачи информации. В сложных многоуровневых системах автоматизации шкафы содержат концентраторы, маршрутизаторы и другую аппаратуру для сбора и отправки данных на удаленные пункты.
• Систему вентиляции и подогрева, обеспечивающую отвод тепла от электроаппаратов и поддержание заданного температурного режима. При разработке управляющих шкафов необходимо выдерживать расстояния до других электроаппаратов и стенок для эффективного охлаждения. В отдельных случаях рекомендуется установка отдельных вентиляторов.

Преимущества шкафов управления

• Возможность использовать аппаратуру и оборудование в незащищенном от пыли и влаги корпусе.
• Удобный доступ для настройки, проведения технического обслуживания и ремонта оборудования.
• Контроль характеристик, режимов работы насосов и станции в целом.
• Снижение потребления электроэнергии за счет оптимизации характеристик сети.
• Экономия затрат на ремонт трубопровода, запорно-регулирующей арматуры. Удлинение промежутка между техническими обслуживаниями и ремонтами насосов.
• Снижение вероятности гидравлических ударов при пуске и отключении.
• Сокращение числа обслуживающего персонала.

При размещении частотного преобразователя в шкафу, соединения нужно выполнять экранированными кабелями. При необходимости нужно устанавливать фильтры для защиты от электромагнитных помех или применять преобразователи частоты со встроенными ЭМФ.

Функции шкафа управления

Функционал этого оборудования проектируется в соответствии с особенностями насосной станции. Обычно шкафы управления должны обеспечивать:

• Возможность переключения каждого насосного агрегата или установки в режим ручного управления.
• Плавный пуск насосов, а также ввод резервных агрегатов при пиковых нагрузках, отключении основных.
• Поддержание и регулирование заданных параметров в сети водоподачи.
• Индикацию режимов работы и вывод сообщений о неисправностях, а также передачу информации на удаленный пункт управления.
• Отключение электродвигателя при обрыве фаз, перегрузках.
• Остановку насоса при исчезновении воды в трубопроводе, заклинивании рабочего колеса, других поломках. Запрет на пуск неисправного агрегата.
• Сбор, архивирование и отправка данных о работе, количестве и причинах отказов, критических ошибках, поломках.
• Автоматический перевод на питание от резервной линии электроснабжения, аккумуляторного блока или другого источника при пропадании напряжения в сети. При возобновлении подачи электроэнергии, аппаратура, установленная в шкафу, должна выполнять обратное переключение.

При помощи частотного преобразователя, коммутационных электроаппаратов, контроллера реализуются различные алгоритмы автоматического управления, ручные режимы с заданием параметров с панели или диспетчерского пункта, а также осуществляется прямой пуск.

Подключение и ввод щита управления на базе частотного преобразователя к насосам

При подключении насосов необходимо использовать силовые и контрольные кабели, рекомендуемого производителем сечения. Монтаж выполняется в следующем порядке:

• Установка и фиксация шкафа.
• Монтаж датчиков температуры и давления на трубопроводе.
• Подключение силового кабеля от вводного автомата.
• Присоединение контрольных кабелей от датчиков и к удаленным пунктам управления.
• Настройка частотного преобразователя и программирование контроллера.
• Пробный пуск и корректировка.

Шкафы на базе частотных преобразователей можно проектировать как для управления группой насосов, так и для больших станций с несколькими десятками мощных агрегатов. За счет снижения затрат на обслуживание, ремонт, электроэнергию, оптимизации управления, шкафы на базе частотных преобразователей дают хороший экономический эффект. Средний срок их окупаемости составляет 2 года.