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.

Системы управления для насосных станций с применением частотных преобразователей


В статье рассматриваются различные варианты решения задачи частотного регулирования для группы насосов, их основные преимущества, такие, как возможность резервирования и удобство контроля и монтажа. Также описываются некоторые особенности, которые важно учитывать в проектировании системы автоматизации насосной станции. 

ЗАО "СИНТО", г. Санкт-Петербург

Sinto.jpg


Про актуальность применения преобразователей частоты (ПЧ) в системах водоснабжения нет необходимости рассказывать. Всем известно, что частотное регулирование электропривода насоса позволяет автоматизировать процесс подачи средств, оптимизировать его работу, продлевает срок службы агрегатов, значительно экономит потребление электроэнергии и снижает совокупные затраты на эксплуатацию. Данные факты подтверждаются многолетним опытом применения. Тем не менее, в проектировании системы автоматизации насосной станции есть некоторые особенности, на которые необходимо обратить внимание. УЗМ‑51МД

При организации работы системы управления современных насосных станций, как правило, требуется обеспечение следующих функций:
защита электродвигателей;
ручное включение/выключение насосов;
АВР насосов;
каскадное управление насосами;
управление равномерной наработкой насосов;
возможность подключения каждого из насосов под управление ПЧ.

Все эти требования легко удовлетворить с применением одного современного частотного привода, построив соответствующую коммутационную схему для нескольких насосных агрегатов. Однако при мощности насосов свыше 90 кВт возникает вопрос об экономической целесообразности построения системы автоматики на базе одного ПЧ. 

pic1.jpg

Схема 1. Щит управления 3 насосами менее 90 кВт с одним ПЧ

В случае применения небольших мощностей электроприводов насосных агрегатов достаточно просто «обвязать» частотный преобразователь контакторами, отвести тепло из шкафа и практически полностью реализовать функциональную систему, соответствующую вышеописанным потребностям.
Единственным существенным недостатком такой схемы будет являться отсутствие резервирования самого ПЧ, так как включение в данную схему резервного частотного привода приводит к значительному удорожанию всей системы. В остальном данная схема находит самое масштабное применение в системах управления группами насосных агрегатов в различных сферах. 

Следуя этой логике, многие проектировщики пытаются реализовать вышеописанный вариант системы управления более мощными насосными агрегатами (свыше 90 кВт). 

Но возникает проблема выбора системы – пуск насосов в сетевом режиме напрямую, «звезда-треугольник» или использование устройства плавного пуска. Описывать преимущества и недостатки выше описанных способов запуска двигателя нет необходимости, так как с ними знакомы все специалисты. Тем не менее обратим внимание, что при запуске через устройст­во плавного пуска, необходимо учесть, встроен ли в него обходной контактор. Если нет – то его желательно предусмотреть в схеме. Соответственно увеличение коммутационной аппаратуры на большие мощности уже несет за собой существенное изменение габаритных размеров, увеличение затрат на монтаж и расходы на дополнительные комплектующие, такие, как шины, провода, вентиляторы и т.п. 
Мы предлагаем рассмотреть еще один вариант решения задачи частотного регулирования для группы насосов. 

pic2.jpg

Схема 2. Щит управления 3 насосами более 90 кВт с одним ПЧ

Из широкой номенклатуры приводной техники Данфосс можно подобрать частотные приводы со степенью защиты корпуса IP54, со встроенными полупроводниковыми предохранителями и выключателями нагрузки для управления насосами от 90 кВт до 1,2 МВт. Подключив по одному ПЧ к каждому насосу, можно управлять общей панелью контроля и индикации без силовой части. На первый взгляд данная схема решения кажется гораздо более затратной, но при детальном рассмотрении станут очевидны все ее особенности и преимущества. 

Что же является ключевым преимуществом данной системы? 
Это, безусловно, возможность 100%-го резервирования насосов и ПЧ. Среди других достоинств предлагаемой системы можно отметить:
простоту монтажа: намного проще смонтировать отдельные приводы на стене и на полу или даже вплотную боковыми стенками друг к другу; 
удобство контроля: панель управления и индикации можно смонтировать на большом удалении от насосов и приводов. Так как габаритные размеры небольшие, то есть возможность разместить ее в любом удобном месте для наблюдения и управления.

Важным преимуществом является также то, что общая система состоит из независимых подсистем, и, следовательно, каждый насос со своим преобразователем частоты может работать в автономном режиме.

Недостатками такой схемы на первый взгляд являются увеличивающиеся затраты на кабельную продукцию, так как к каждому приводу мы подводим отдельное питание, но при этом уменьшается сечение провода и номиналы электрооборудования в ГРЩ.

Рассмотрим также варианты обслуживания вышеописанных систем. Что будет удобнее в эксплуатации: несколько отдельных приводов с панелью управления или один общий шкаф управления с одним приводом, обвязанный контакторами, устройствами плавного пуска, системой вентиляции? Определить не всегда легко. Каждый решает для себя сам. Но в случае выхода из строя какого-либо компонента системы обычно обращаются к его изготовителю. Производитель частотных преобразователей в большинстве случаев имеет развитую сервисную сеть, а изготовители щитов управления не всегда могут оперативно решить сервисную задачу. Поэтому надежность системы с несколькими частотными приводами для каждого агрегата однозначно выше. Даже при выходе из строя панели управления любой из приводов с насосом может работать в автономном автоматическом режиме. А в случае выхода из строя какого-либо компонента щита управления с одним ПЧ – система если и сможет остаться работоспособной, то только в ручном режиме. 

pic3.jpg

Схема 3. Система управления 3 насосами более 90 кВт с тремя преобразователям

Разумеется, сразу возникает вопрос: насколько же последняя схема будет дороже?

Наша компания предлагает осуществить реализацию схемы с тремя и более насосными агрегатами большой мощности по такой же стоимости, что и стандартные, менее функциональные решения. 

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 3(33)_2011


Е.Г. Китайчик, руководитель направления
отдела приводной техники,
ЗАО «СИНТО», г. Санкт-Петербург,
тел.: (812) 327-2594,
e-mail: drive@cintomail.ru