SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Приводная техника для водоснабжения и водоотведения: управляемая эффективность

В статье показаны возможности, которые дает применение приводной техники Danfoss в водоснабжении и водоотведении. «Умные» преобразователи частоты серий VLT AQUA Drive FC 202 и VLT AQUA Drive FC 202, а также приводы VLT HVAC Basic Drive и VACON 100 FLOW позволяют значительно повысить энергоэффективность оборудования, его защиту и стабильность работы.


ООО «Данфосс», Московская обл.

Danfoss.png

Водоснабжение и водоотведение представляют собой комплекс мероприятий по бесперебойному обеспечению потребителей водой в требуемом количестве, с соблюдением санитарно-гигиенических и других норм. Традиционно за это отвечает городской водоканал. Его основные подразделения – водозаборные и водоочистные сооружения с сетями всасывающих и напорных водопроводов и парками насосных агрегатов. Это одни из самых энергозатратных объектов. Значительно увеличить эффективность электрооборудования позволяет автоматизация управления технологическими системами на основе частотно-регулируемых приводов.

Специальные функции для насосного применения

Для управления насосами конструкторы разработали серию VLT AQUA Drive FC 202 (рис. 2) с «интеллектуально продвинутой» аппаратной частью преобразователя частоты. Приводы обеспечивают эффективное управление насосными агрегатами и целыми системами благодаря наличию широкого спектра специализированных функций.

Среди важных опций – режим заполнения пустой трубы. Он предупреждает гидроудары, разрывы водоводов или срыв головок пульверизаторов. Подходит как для горизонтальных, так и для вертикальных систем во всех применениях. Есть возможность индивидуально настроить ПИ-регулятор в любом из 4 наборов параметров. Точная настройка П‑ и И‑составляющих при пуске не понадобится при предварительном заполнении ирригационных систем или трубопроводов водоподачи.

Ris_1.jpg

Рис. 1. Водоочистные сооружения служат для очистки воды от вредных примесей и доведения ее качества до показателей ГОСТ

Контроль утечек – еще одно важное свойство. Привод при достижении пикового значения запускает аварийный сигнал, отключает насос или выполняет другую запрограммированную функцию. Ситуация может возникнуть в результате повреждения трубопровода, когда насос работает на максимальной скорости без создания требуемого давления.

Защита от сухого хода основана на постоянной оценке условий работы насоса с помощью постоянного измерения частоты и мощности. В случае малого потребления мощности при минимальном потоке либо полном его отсутствии привод остановится. Компенсация расхода базируется на следующем принципе: сопротивление потоку сокращается с понижением расхода. Уставка давления соответственно уменьшается, при этом экономится электроэнергия.
Среди опций, обеспечивающих энергосбережение, автоматическая адаптация двигателя и оптимизация энергопотребления, сокращающие расход электроэнергии до 10 %, функция «сон» сбережет еще порядка 5 %. В целом «умные» функции частотного привода способствуют снижению потребления энергии на 30–50 % в зависимости от сферы применения.

Ris_2.png

Рис. 2. Преобразователь частоты серии VLT AQUA Drive FC 202

Преобразователь частоты достаточно компактен за счет встроенных фильтров ЭМС и дросселей постоянного тока, обеспечивающих снижение гармонических искажений в сети. Среди преимуществ – моторные неэкранированные кабели до 300 м (экранированные – до 150 м), что важно при значительной удаленности скважин и выгодно отличает AQUA Drive FC 202 от аналогов. Данная линейка включает устройства мощностью от 0,25 до 1400 кВт.

Еще одна разработка – VLT HVAC Basic Drive (рис. 3) – также снабжена специализированными опциями, только для вентиляторных применений. Печатные платы привода с размещенными на них элементами покрыты защитным компаундом класса 3С3. Это герметизация от агрессивных веществ – окиси серы, сероводорода, оксида хлора, хлороводорода, фтороводорода, аммиака, озона, азота, морской соли, которые нередко присутствуют на объектах.

Ris_3.jpg

Рис. 3. Привод VLT HVAC Basic Drive

С появлением в продуктовом ряду Danfoss Drives марки VACON число технических решений, предлагаемых компанией для нужд водоснабжения и водоотведения, значительно расширилось. Серия VACON 20 имеет диапазон мощности до 18,5 кВт. При этом уровень эффективности выше, чем у стандартного компактного привода переменного тока. Встроенный ПЛК гарантирует автоматическую адаптацию, быстрый и простой монтаж позволяет применять устройство в крупносерийном производстве – на различных упаковочных и поточных линиях. Для модели доступна отдельная прошивка каскадного контроллера, которая обеспечивает ее применение на объектах водоканала.

Ris_4.png

Рис. 4. Приводная техника Danfoss Drives

Привод переменного тока VACON 100 FLOW предназначен для оптимального регулирования расхода в системах водоподготовки и очистки сточных вод. Совмещает основные функциональные возможности VACON 100 со специально разработанными опциями, такими как работа с несколькими насосами и использование готовых прикладных программ.

Применение преобразователей частоты

На объектах водоснабжения и водоотведения приводы осуществляют управление агрегатами в разных технологических системах. Инженеры «Данфосс» и компаний-партнеров предлагают решения с погружными насосами, насосными группами водозаборов и повысительных станций в схемах для подачи и откачки воды или ила. Приводная техника способна автоматизировать управление дозаторами химических элементов, смесителями и скребковыми механизмами, мотор-редукторами ленточных конвейеров, а также воздуходувок и компрессоров, используемых в системах водоснабжения. Для дистанционного управления и мониторинга работы частотно-регулируемых приводов VLT разработана система диспетчеризации Cloud-Control. Результатом применения инновационных технологий является экономия времени и ресурсов, что особенно важно для предприятий непрерывного цикла, где экономический эффект может измеряться миллионами рублей ежемесячно.

Ris_5.jpg

Рис. 5. Различные применения в водоснабжении и водоотведении

Многие российские предприятия данной отрасли оценили преимущества преобразователей частоты из продуктовой корзины Danfoss Drives. Среди них «Мосводоканал», «Мичуринск-Водоканал», «Белгородводоканал», «Водоканал» г. Казань и др. Также частотно-приводная техника установлена в Белоруссии, например, на объектах «Минскводоканала», «Брестводоканала», «Витебск­водоканала».

На объектах «Водоканала» в г. Красногорск приводы VACON и устройства плавного пуска VLT MCD 500 оптимизируют технологические процессы в скважинных насосах, насосных группах ВЗУ и на канализационных станциях. Один из частотных преобразователей модели V4000 проработал здесь более 20 лет и продолжает выполнять свои задачи.

В Воронеже городской водоканал недавно реализовал решение с заменой высоковольтных насосов на низковольтные, которые значительно дешевле. В схемном решении применены 12 приводов VACON серии NXC мощностью от 315 до 630 кВт. Кроме того, установленные здесь синусоидальные фильтры и ферритовые кольца снижают нагрузку на изоляцию двигателей, защищают их от синфазных помех и подшипниковых токов.

В «Калугаоблводоканале» при модернизации насосной станции выбрали вариант с самым быстрым сроком окупаемости – 2 года и 3 месяца. В основе этого решения – замена высоковольтного насоса 6 кВ на агрегат 0,4 кВ с применением VLT серии AQUA Drive мощностью 315 кВт. Благодаря использованию низковольтного привода отпала необходимость в увеличении электрощитового хозяйства.

Таблица 1. Преимущества преобразователей частоты Danfoss Drives

Tab_1.png

Весьма показательный пример – использование приводной техники во всей производственной цепочке на предприятии водоочистки BIOFOS в Копенгагене (Дания). Кроме выполнения задач по автоматизации управления оборудованием в основном технологическом процессе и экономии электроэнергии, с помощью инновационных решений вырабатывается дополнительная энергия. В результате очистки ила из него получают биогаз, при сжигании которого производят тепловую энергию, идущую на отопление жилых районов. Этот пример демонстрирует широчайшие возможности, которые дает применение частотно-регулируемого привода.

Статья опубликована в журнале "ИСУП" № 2(68)2017


П.А. Федотов, менеджер по работе с ключевыми клиентами,
ООО «Данфосс», Московская обл.,
тел.: +7 (495) 792-5757,
e‑mail: info@danfoss.ru,
сайт: danfoss.ru