VLT AQUA Drive frekvensomriktare för pumpenheter

I moderna pumpinstallationer är den mest utbredda en elektrisk drivning med frekvensstyrning. Grunden för denna typ av frekvensomriktare är en halvledarfrekvensomvandlare. Först halvledarfrekvensomvandlare började användas i pumpaggregat i slutet av 1960-talet.

Danfoss var en av de första som använde halvledarfrekvensomvandlare i drivningen av centrifugalinstallationer. Det var den första i världen (sedan 1968) att tillverka en serie frekvensomvandlare som används i pumpinstallationer.

Med hjälp av sin mångåriga erfarenhet av användning av frekvensomriktare inom denna teknikgren har företaget skapat en serie frekvensomriktare VLT AQUA Drive avsedda för användning i pumpinstallationer av vattenförsörjning och avloppssystem. VLT AQUA frekvensomriktare tillverkas för frekvensomriktare från 0,37 kW till 1400 kW.

Effektfaktorn för omvandlaren är också ganska hög (cosphi ≥ 0,9), så att använda en variabel enhet baserad på VLT AQUA Drive-omvandlaren kräver inga ytterligare enheter som ökar cosphi (statiska kompenserande batterier, etc.).

I fig. 1 visar ett schematiskt diagram över VLT AQUA Drive-givaren och ett typiskt externt anslutningsschema (strömförsörjning, pumpmotor, sensorer, etc.). Den yttre vyn av VLT AQUA Drive-omvandlare visas i fig. 2.

Ris. 1. Anslutningsschema för VLT AQUA Drive-omvandlaren

Ris. 2. Frekvensomriktare «Danfoss» VLT AQUA Drive-serien

VLT AQUA Drive är avsedd för användning i pumpinstallationer för vattenförsörjning, avloppsvattenavfall och bevattningssystem. I detta avseende har den ett antal specialfunktioner som ger de egenskaper som krävs för att fungera under dessa förhållanden, som listas nedan.

1. Omvandlarens styrsystem tillhandahåller automatisk reglering av proportionella integralregulatorer, på grund av vilken förstärkningen av PI-regulatorerna justeras beroende på responsen från kontrollobjektet (reservoar-pump-vattenledning) på förändringar i det inmatade driftläget för systemet variabel drift.

Tack vare denna egenskap justeras PI-regulatorn individuellt för varje specifikt objekt och kräver ingen exakt justering av regulatorns proportionella (P) och integrerade komponenter vid driftsättning av konvertern.

2. VLT AQUA Drive-omvandlarens styrsystem säkerställer gradvis fyllning av den tomma rörledningen, vilket förhindrar risken för hydrauliska stötar och åtföljande skador på rör och hydromekanisk utrustning.Denna egenskap är särskilt värdefull för bevattningspumpaggregat, som ofta ingår i driften av tomma vattenledningar. Påfyllningen av vattenförsörjningen utförs av en signal Trycksensor i några få steg.

3. Styrsystemet för VLT AQUA Drive-omvandlaren har förmågan att signalera tryckfallet i rörledningen under det inställda värdet när pumpen når det nominella varvtalet (punkt A). Denna signal indikerar behovet av att starta en extra pump om en grupp pumpar körs på vattenledningen.

Om en enstaka pump är avsedd att fungera på isolerade vattenledningar, indikerar signalen ett vattenavbrott eller en stor vattenläcka från systemet. I det här fallet stängs pumpenheten av och åtgärder vidtas för att eliminera felet i vattenförsörjningen.

4. Omvandlarens styrsystem har förmågan att reglera pumpens varvtal när den är stoppad. Tack vare denna egenskap reduceras rotationshastigheten gradvis till den rotationshastighet som motsvarar det ögonblick då ventilen stängs, vilket förhindrar uppkomsten av vattenslag i systemet och mekanisk påverkan på själva ventilen.

5. VLT AQUA Drive inverter-styrsystemet har förmågan att detektera torrkörning. Systemet utvärderar kontinuerligt pumpens driftförhållanden baserat på mätresultaten av frekvensomriktarparametrarna (drivhastighet och effekt). Vid låg energiförbrukning, som sker med för lite eller inget flöde, stannar pumpenheten.

6. VLT AQUA Drive frekvensregulator kan arbeta i viloläge.Detta läge förstås som drift av pumpen med ett mycket lågt flöde, vilket motsvarar låg energiförbrukning. Detta händer vanligtvis när pumpen går med låg hastighet.

Styrsystemet, som jämför pumpens hastighet och den effekt som förbrukas av den, sätter systemet i "viloläge". Vid lågt flöde ökar pumpen trycket till önskat värde och stannar. Dessutom övervakar styrsystemet trycket i vattenförsörjningssystemet eller nivån på avloppsvatten i avloppsanläggningens mottagande tank.

När trycket i vattenförsörjningssystemet sjunker eller nivån av avloppsvatten i pumpstationens mottagande tank stiger, sätts pumpen i drift. På grund av kontrollsystemets egenskap att tillhandahålla ett "sovläge", reduceras slitaget på pumpenheten, vilket förhindrar dess drift med ett litet vattenintag eller ett litet flöde av avloppsvatten i pumpstationens mottagande tank. Närvaron av denna funktion hos omvandlaren gör det möjligt att spara i genomsnitt 5% av den energi som förbrukas för vattenförsörjningen.

7. Styrsystemet för VLT AQUA Drive-omvandlaren har en funktion som gör att tryckförlusten i vattenledningen från pumpstationen till vattennätets dikteringspunkt beaktas. Tack vare denna funktion justeras det erforderliga trycket vid pumpstationens utlopp i enlighet med den ändrade vattentillförseln. Detta tar hänsyn till att tryckförlusten i rören är proportionell mot kvadraten på flödet.

Denna egenskap gör det möjligt att tillhandahålla den nödvändiga tryckhöjden i slutet av vattenledningen utan en trycksensor.Det kan dock effektivt användas endast i frånvaro av mellanliggande vattendränering längs rörledningen.

8. Tillsammans med de nämnda egenskaperna hos VLT AQUA Drive-omvandlaren i styrsystemet, bör följande noteras:

• säkerställa en jämn start med en given intensitet för att starta och stoppa pumpen, vilket förhindrar skador på pumplagren, minskar sannolikheten för hydraulisk stöt i rörledningarna, minskar startströmmar i kraftförsörjningsnätverket;

• säkerställer växling av pumpenheter som fungerande och i standby-läge. Detta säkerställer likformigt slitage på pumpenheternas motorresurs;

• Omvandlarutbetalningsindikering som visar hur lång tid som är kvar tills VLT AQUA Drive är helt återställd.

Dessutom noterar vi separat speciella energibesparande egenskaper hos frekvensomriktare baserade på Danfoss-omvandlare.

1. AEO-funktion (automatisk energioptimeringsfunktion). Tack vare denna funktion förbrukar frekvensomriktaren så mycket energi som behövs för att tillföra vätska vid en given tidpunkt.

Genom att använda denna funktion sparar du ytterligare 5-10 % energi. Dessutom minskar den här funktionen drivförbrukningen responsiv kraft och följaktligen belastningsströmmen för den elektriska motorn. Denna funktion är särskilt effektiv för mekanismer med fläktmoment (motståndsmomentet är proportionellt mot kvadraten på hastigheten), inklusive centrifugalpumpar. Denna funktion minskar också det akustiska bruset från enheten.

2. Automatisk motoranpassningsfunktion inbyggd i växelriktaren.Justeringen av frekvensomformaren beror avsevärt på elmotorns interna parametrar (motstånd, induktans, etc.).

Den automatiska anpassningsfunktionen låter dig exakt bestämma parametrarna för motorn som är ansluten till växelriktaren och justera den. Denna funktion är viktig i de fall pumpmotorer byts ut, när motorparametrar ändras efter reparation och när olika typer av elmotorer är seriekopplade till samma omvandlare.

Närvaron av denna funktion minskar energiförbrukningen med 3-5%, och vid användning av renoverade elmotorer når besparingen 10%. Användningen av frekvensomvandlare med särskilt hög effekt är förknippad med genereringen av övertoner av högre ordning.

Närvaron av högre övertoner i strömmen leder till överhettning av kabeltrådarna, ökar förlusterna i transformatorerna, försämrar arbetsförhållandena kondensatorbanker… Dessutom åldras isoleringen av elementen i kraftnätverk i förtid, elementen i skyddsanordningar (automatiska enheter, säkringar) utlöses orimligt, störningar uppstår i telekommunikationsnätverk som ligger nära strömkablar.

För närvarande är många modeller av frekvensomvandlare utrustade med inbyggda filter för elektromagnetisk kompatibilitet (EMC). I synnerhet, för att förhindra högre strömövertoner från att komma in i det externa matningsnätet, är VLT AQUA Drive frekvensomformare utrustade med drosslar i mellanströmslänken för att reducera övertonsförvrängningar.