Преобразователи частоты для глубинных насосов используются в артезианских системах водоснабжения как альтернатива водонапорной баше. Артезианские насосные станции, в которых используются преобразователи частоты значительно дешевле водонапорной башни, они исключают гидроудары в водопроводе, увеличивают термин работы глубинных насосов, улучшают эксплуатационные характеристики системы водоснабжения и дают экономию 25 – 40% электроэнергии.

Несмотря на все свои преимущества, преобразователи частоты иногда приводят к досадному разочарованию из-за проблем, возникающих при пуске глубинного насоса. Казалось бы, что все сделано правильно, преобразователи частоты выбирались не по мощности насоса, а по его номинальному току, настроили все параметры, а при пуске насос разгоняется до 20 – 25 Гц и преобразователь частоты отключается из-за перегрузки по току. Такой ситуации не пожелаешь никому, купили преобразователи частоты, а результата никакого.

Давайте рассмотрим основные причины, из-за которых мы «грешим» на преобразователи частоты и основные практические приемы, которые иногда помогают «уговорить» преобразователи частоты и они при неблагоприятно сложившихся обстоятельствах все-таки позволят обеспечить нормальное функционирование артезианской насосной станции.

Начнем с того, что добрая половина артезианских глубинных насосов работают с перемотанными электродвигателями, у которых рабочий ток значительно больше номинального паспортного значения на эти насосы. Вот и получается, что преобразователи частоты мы выбираем по номинальному току насоса, а реальный ток значительно больше. В таких ситуациях все наши «примочки», которые мы рассмотрим ниже, могут и не помочь, поэтому, выбирая преобразователи частоты, не поленитесь замерять реальный ток глубинного насоса – ведь токовые клещи есть у каждого электрика.

Теперь о водопогружном проводе, с помощью которого преобразователи частоты подключаются к артезианским глубинным насосам. Провод этот не дешевый и кое-кто «экономит» на его сечении, выбирая поменьше, чтобы было дешевле. Не делайте этого, нужно чтобы падение напряжения на всей длине водопогружного провода не превышало 2% от номинального значения питающего напряжения. Расчет сечения провода несложный и его может провести каждый, кто не забыл закон Ома. Если считать не охота, то можно воспользоваться таблицей, которая приводится в некоторых паспортах на погружные насосы. Для примера: мощность двигателя 2,2 кВт, ток 6 А, при длине провода 70 метров его сечение должно быть не менее 1,5 мм. квадратных, а при длине 200 метров – 4 мм. квадратных.

При высокой минерализации артезианской воды, особенно при наличии мела, иногда наблюдается «прикипание» подшипников и рабочих колес к корпусу насоса. В таких случаях преобразователи частоты не могут разогнать насос и отключаются из-за перегрузки по току. Для выхода из создавшегося положения необходимо включить насос в обратном направлении. В таком режиме глубинные насосы работают с меньшей нагрузкой, и преобразователи частоты могут разогнать насос, после чего необходимо восстановить рабочее направление вращения. Эти манипуляции можно провести вручную, а можно запрограммировать преобразователи частоты так, что они автоматически будут делать это сами при каждом пуске.

Если у Вас реальный ток двигателя не больше номинального тока преобразователя частоты, если сечение водопогружного провода в норме, если у Вас ничего не «прикипает», а преобразователи частоты при пуске насоса отключаются из-за перегрузки по току, то можно уменьшить частоту коммутации, например, до 1 кГц. Как ни странно, но уменьшение частоты коммутации иногда помогает решить проблему пуска глубинного насоса. Почему преобразователи частоты в таких случаях «работают» лучше мы рассматривать в этой статье не будем, а просто для себя отметим, что это связано с волновыми процессами, протекающими в длинной линии, которой является моторный кабель, соединяющий преобразователи частоты с глубинными насосами.

Далее, преобразователи частоты учитывают характеристику момента нагрузки приводного механизма и для работы с насосами они оптимизированы на квадратичную зависимость момента нагрузки от скорости. Однако зависимость момента нагрузки глубинного насоса от его скорости несколько отличается от квадратичной зависимости момента консольных и моноблочных насосов, особенно на низких скоростях, где глубинные насосы очень часто и «застряют». Чтобы преодолеть эту «нестыковку» приходится отказываться от оптимизированной квадратичной зависимости и выбирать постоянную характеристику нагрузочного момента, как для шнековых и спиральных компрессоров. При постоянном моменте преобразователи частоты без проблем разгоняют глубинный насос, но эффективность их работы, с точки зрения экономии электроэнергии, несколько хуже. Поэтому разгон глубинного насоса необходимо производить с постоянным моментом, а после разгона переходить на характеристику переменного момента.

Нетрудно заметить, что проблемы, о которых упоминалось выше, возникают тогда, когда преобразователи частоты выбираются тютелька в тютельку по номинальному току глубинного насоса без какого-либо запаса. Давайте вместе с Вами выберем преобразователь частоты для глубинного насоса, например, ЭЦВ 6-10-120, мощностью 5,5 кВт с номинальным током 14 А. Специализированный преобразователь частоты VLT FC 202, мощностью 7,5 кВт с номинальным током 16 А и с перегрузкой по току 110% в течение 60 секунд на первый взгляд вполне подходит, но практика эксплуатации свидетельствует о том, что при таком выборе постоянно приходится сталкиваться с проблемами пуска насоса. Если выбрать преобразователь частоты следующего типоразмера, мощностью 11 кВт с номинальным током 24 А, то Вы даже не будете догадываться о существующих проблемах пуска глубинных насосов. Запас никогда не помешает, преобразователи частоты будут работать в облегченном режиме, что благоприятно сказывается на их надежности и долговечности, кроме того, на преобразователи частоты, мощностью 11 кВт и выше поставляются запасные части, а на 7,5 кВт и ниже не поставляются. Что касается стоимости, то 11 кВт дороже на 25% за 7,5 кВт – выбор за Вами.

И в заключение хочется обратить Ваше внимание на то, что сервисный центр не только рассказывает о реальных проблемах и как с ними бороться, но и как официальный дистрибьютор Данфосс продает преобразователи частоты, и мы будем признательны, если Вы их купите у нас. Вам тоже выгодно сотрудничать с сервисным центром, ведь продать каждый сможет, а вот произвести ремонт или решить проблемы, возникающие в процессе работы, сможет далеко не каждый.

Любое оборудование, необходимое для эффективной работы насоса на воду и не входящее в его стандартную комплектацию, называется дополнительным. Как правило, в стандартную комплектацию насосной станции входят следующие составляющие: погружной или поверхностный насос, манометр, шланг с нержавеющим покрытием, гидроаккумулятор, реле давления воды. К дополнительному оборудованию можно отнести такие вспомогательные изделия, как частотный преобразователь для скважинного насоса, стабилизаторы напряжения, источник бесперебойного питания (ИБП), второе его название преобразователь напряжения, различные датчики, блоки, реле управления и многое другое. В нашей статье мы рассмотрим назначение и особенности использования основного дополнительного оборудования для насосов.

Для любой насосной станции очень важна защита от работы «на сухую». Такое может случиться в условиях дефицита воды в источнике. В случае полного опустошения водозабора агрегат будет работать «на сухую». Это приведёт к перегреву рабочего колеса (крыльчатки) и других важных элементов рабочей камеры. В результате тепловой деформации детали может заклинить, и агрегат выйдет из строя. Чтобы этого не происходило, понадобится блок, защищающий агрегат от сухого хода. К таким блокам можно отнести разные детали:

• электронные контроллеры;
• поплавковый механизм;
• электромеханический регулятор (реле).

Рассмотрим особенности устройства и использования некоторых из них.

Простой контроллер

Электронное реле имеет датчик протока, который позволяет определять наличие или отсутствие водного потока в трубах. Если регулятор показывает отсутствие воды в трубопроводе, то прибор отключает насосное оборудование. В продаже есть множество разновидностей контроллеров, отличающихся функциональностью и внешним видом. Наиболее простые из них укомплектованы только датчиком протока. Наиболее усовершенствованные модели могут объединять в себе функции контроля предельного давления для включения и отключения агрегата, а также защиты от работы «на сухую».

Для насосной станции стандартной комплектации с электромеханическим регулированием давления достаточно купить простой электронный контроллер. Такой блок будет защищать агрегат от сухого хода. Он устанавливается на подающем трубопроводе.

Если вы используете насосную станцию без гидроаккумулятора, то вам также понадобится блок управления, защищающий от работы «на сухую». Этот прибор обеспечит остановку насосного оборудования при закрытых точках водопотребления. Датчик протока сработает и в этом случае, ведь проток воды прекратиться с остановкой расхода из трубопровода.

Контроллер с дополнительными опциями

Такой усовершенствованный регулятор работы насосного оборудования может:

• контролировать давление при помощи встроенного манометра;
• устройство может пытаться автоматически перезапускать насос по истечении определённого промежутка времени;
• задавать нижний порог давления для включения агрегата;
• контролировать верхний и нижний порог давления (это универсальные блоки, объединяющие в себе регулятор давления и датчик протока).

Важно знать: в некоторых модификациях новых контроллеров пользователь может самостоятельно изменять верхний и нижний порог давления в заданных пределах.

Электромеханические приборы для защиты от работы «на сухую»

Электромеханические приборы управления обозначаются буквами LP3. Они также защищают агрегат от сухого хода. По своей сути, они являются теми же реле давления. Однако есть небольшие отличия:

• такой блок работает только с небольшим давлением;
• этот прибор при достижении нижнего предела давления отключает насос, а при верхнем пределе – включает, в то время как обычные реле делают наоборот;
• прибор практически нечувствителен к скачкам напряжения;
• его надёжность и долговечность намного выше;
• цена данного агрегата в сравнении со стоимостью обычного реле ниже;
• в случае остановки насоса из-за срабатывания защиты от работы «на сухую» блок управления не будет перезапускать насос, пользователю придётся делать это вручную.

Поплавковый механизм

Это прибор состоит из поплавка, внутри которого находится стальной шарик, и электрического кабеля. Когда вода набирается в прибор, поплавковый блок всплывает. В это время шарик оказывается в положении, когда он замыкает электрическую цепь. Это приводит к запуску и работе насосного оборудования. Если поплавковый блок опускается из-за снижения уровня воды, шарик изменяет своё положение и размыкает цепь, что приводит к отключению прибора.

Стабилизаторы напряжения

Внимание: при запуске насосного оборудования и без того низкое напряжение в загородной сети может упасть до минимума, что приведёт к выходу из строя бытовых электрических приборов. Всё дело в том, что в таких условиях приборы будут работать на предельной мощности для компенсации недостающего напряжения.

Помимо этого нехватка напряжения негативным образом скажется на двигателе насосного оборудования, а также на возможности агрегата обеспечивать достаточный напор воды. Чтобы такого не происходило, нужно приобрести стабилизатор напряжения для агрегатов, перекачивающих воду.

Чтобы правильно выбрать стабилизатор, необходимо учитывать следующие нюансы:

1. Нужно знать величину пусковых токов. Её можно узнать у производителя или рассчитать по формуле. Для начала определяем рабочий ток, разделив мощность двигателя на напряжение (220 В) и умножив на коэффициент мощности, равный 0,6-0,8. После этого поученное число умножим на 4 и получим искомую величину.
2. Стабилизатор напряжения должен иметь мощность, позволяющую подключить к нему не только насосное оборудование.
3. Выбирайте такой стабилизатор, модель которого адаптирована для работы с агрегатами, которые укомплектованы электродвигателем. Для этих нужд как нельзя лучше подходят стабилизаторы релейной разновидности, имеющие повышенную скорость стабилизации.
4. Для трёхфазных насосов подходят трёхфазные стабилизаторы, имеющие повышенную мощность.
5. Как правило, стабилизатор для насоса необходимо подбирать с трёхкратным превышением мощности.
6. Чем ниже показатель входного напряжения, тем больший запас мощности нужно дать на стабилизатор.
7. Прибор при работе лучше загружать на 80 %, а не на все 100. Это позволит увеличить срок службы прибора.

Разновидности стабилизирующих устройств:

• тиристорные;
• релейные;
• электромеханические.

Выбор той или иной разновидности стабилизатора зависит от уровня напряжения в сети, расстояния, на котором установлен объект от трансформаторной подстанции, скачка напряжения на данной линии. Если резкие скачки и высокие показатели напряжения отсутствуют, можно выбрать электромеханический прибор, имеющий плавную регулировку. Для линий с сетевыми скачками подойдут релейные или тиристорные модели.

Частотный преобразователь для насоса

Для управления насосным оборудованием используются различные приборы:

1. Для отключения работающего насоса из-за изменений режима работы необходимо аварийное реле.
2. Чтобы выполнялось переключение цепей в требуемой последовательности, нужно промежуточное реле.
3. Как мы уже писали выше, для защиты от скачков напряжения понадобится реле напряжения.
4. Для отсчёта времени на выполнение определённой операции нужен таймер.
5. Для контроля давления в трубопроводе и управления автоматическими цепями пригодится электроконтактный манометр.
6. Чтобы измерять температуру подшипников и сальников, нужно термореле.
7. Датчики уровня подают сигнал на запуск или остановку агрегата вследствие изменения напора или уровня жидкости.
8. Вакуумное реле поддерживает заданный уровень разрежения в камере прибора или во входном трубопроводе.
9. Для контроля движения жидкости в трубах используется струйное реле.

Важно: частотный преобразователь особенно важен в системах с несколькими насосами.

Преимущества использования частотного преобразователя для управления насосом:

• Осуществляется плавный пуск двигателя. Это способствует уменьшению воздействия механических нагрузок на насосное оборудование. Кроме этого снижение пусковых токов снижает вероятность риска гидроудара. Отсутствие гидроударов благоприятно сказывается на долговечности и целостности всего гидротехнического сооружения.
• Благодаря этому ресурс насосного агрегата расходуется более экономично. Это позволят продлить срок службы оборудования.
• Использование частотного преобразователя способствует экономии электроэнергии.

К недостаткам частотного преобразователя для управления насосным оборудованием можно отнести следующее:

• Высокая цена прибора. Даже для покупки на насосы небольшой мощности стоимость такого преобразователя получится немаленькой.
• Преобразователь для управления насосом можно использовать только в том случае, если длина кабеля не более 50 м.

Источники бесперебойного питания

Для обеспечения постоянного питания насосного оборудования используются специальные источники бесперебойного питания (ИБП), второе его название преобразователь напряжения. Принцип работы этого прибора основан на том, что при наличии тока в электросети он выполняет зарядку специальных аккумуляторов. При отключении электричества агрегат потребляет электроэнергию из аккумуляторов. При этом он преобразует постоянный ток (12 в), выдавая переменный (220 В).

Иными словами, если одни дополнительные приборы нужны для управления насосом, то преобразователь обеспечивает его бесперебойную работу в случае отключения электроэнергии. Этот прибор соединяется с аккумуляторными батареями и подключается в электрическую сеть.

Частотная синусоида в источниках бесперебойного питания для насосного оборудования необходима, поскольку без неё агрегаты будут издавать много шума и перегреваться. В результате тонкая обмотка может просто-напросто перегореть. Обычно мощность ИБП составляет 1000-2000 Вт. Этой мощности хватит не только для обеспечения работы насосного оборудования, но и для поддержания работоспособности котлов отопления, телевизора и освещения во всём доме.

В нашей статье мы рассмотрели самое необходимое дополнительное оборудование, которое нужно для облегчения управления насосом, повышения его эффективности, защиты от выхода из строя в случае изменения условий работы.

Автоматизацию работы насосного оборудования, можно считать самым важным аспектом в области технического развития систем водоснабжения и водоотведения. Это важно не только для станций, обеспечивающих водой населённые пункты.

Умный насос для скважины сделает так же комфортной эксплуатацию автономного водопровода. Для этого очень важно правильно произвести расчёт скважинного насоса, и соответственно полученным расчётам, подобрать для него преобразователь частот.

Видео в этой статье поможет вам сделать это своими руками.

Достоинства автоматического водоснабжения

Чтобы добиться максимально щадящего режима эксплуатации оборудования, на насосных станциях автоматизируют всё – начиная от запуска и остановки агрегатов, и заканчивая контролем расхода воды. Приборы, помогающие осуществлять тотальный контроль над системой, передают сигналы на табло в диспетчерском пункте.

Примерно тоже, только в меньших масштабах, происходит и в случае автоматизации домашнего насоса. Давайте рассмотрим, какие преимущества даёт системе автоматика.

Итак:

• Наиболее важно вот что: плавный запуск и остановка двигателя насоса, сводит до нуля вероятность возникновения гидроударов, а бережный режим эксплуатации способствует продлению срока службы любого оборудования. При этом снижаются расходы, связанные с эксплуатацией водозабора.
• Прежде всего, это расход электроэнергии. Её цена неуклонно растёт, и это ощущают все: как частные лица, так и предприятия. Частотное регулирование работы двигателей насосов даёт возможность уменьшить объёмы накопительных резервуаров, и даже полностью от них отказаться.

В таких случаях, используют прибор, который называется: «инверторный блок управления для скважинного насоса» — именно его вы видите на фото сверху. Инвертор объединяет в себе различные комбинации контрольных приборов, которыми не оснащён сам насос, и в том числе, имеет встроенный преобразователь частот.

Функциональность и подбор частотного преобразователя

Понятно, что максимальное потребление воды происходит только в определённые моменты, а большую часть времени мощность насоса оказывается излишней. Частотный преобразователь позволяет настроить систему так, чтобы в «час пик» насос выдавал полную мощность, а в остальное время снижал обороты.

• От количества вращений в определённый промежуток времени колеса насоса, зависит развиваемый им напор, и, соответственно, производительность. Суть применения частотного преобразователя заключается в том, чтобы заставить вращаться вал двигателя в заданном темпе. При этом частота переменного тока, получаемого из электросети, меняет свою величину.
• Современные преобразователи имеют широчайший диапазон, и способны преобразовать напряжение как выше, так и ниже характеристик питающей электросети. Схема данного прибора разделена на две части: силовую, состоящую из группы транзисторов либо тиристоров, и управляющую, по сути, являющуюся электронным ключом.
• Состоит управляющая часть из цифровых микропроцессоров, и выполняет все контрольные и защитные функции. Так как структура силовой части имеет характерные различия, частотные преобразователи подразделяются на две группы. Одна из них, включает в себя приборы с промежуточным звеном постоянного тока.

• Вторая группа этого звена не имеет, и называется «преобразователи частот с непосредственной связью». Приборы без промежуточного звена обладают более высоким КПД, и способны «обуздать» самый мощный высоковольтный двигатель. Не смотря на то, что цена данного варианта более высокая, система, в которую он внедрён, по затратам получается на порядок экономичнее.
• За счёт чего получается экономия? Дело в том, что такие преобразователи имеют малый диапазон частот, причём он не может быть равным, или превышать характеристики питающей сети. Нормативная частота тока в сети равна 50Гц, а прибор преобразует её до 30Гц и ниже, вплоть до нуля. Следовательно, снижается потребление электроэнергии – вот вам и экономия!

Столь ограниченный диапазон не позволяет использовать преобразователи данного типа в промышленных масштабах. Зато для бытовых насосов это как раз то, что надо.

Подбор насоса для скважины

Прежде всего, нужно иметь в виду, что мощностные характеристики насоса должны превышать расчётное потребление. То есть, всегда должен быть запас мощности.

Расчёт строится на таких данных:

• Глубина и
• Диаметр обсадной трубы
• , а если проще — расстояние от зеркала воды в скважине, до поверхности земли при работающем насосе
• Суммарный суточный расход воды на семью, содержание животных и полив (рассчитывается исходя из существующих нормативов)
• Удалённость скважины от дома
• Высота подачи воды (учитывается этажность здания)
• Диаметр напорного трубопровода

Напор насоса для скважины, из которой вода будет подаваться непосредственно в дом, представляет собой сумму протяжённости вертикальных и горизонтальных расстояний, умноженную на сопротивление трубопровода — этот коэффициент является величиной постоянной, и равен 1,15.

• Если же в системе водоснабжения присутствует накопительная ёмкость, то к сумме расстояний добавляется ещё и давление гидробака. Давление выражается в атмосферах, а каждая атмосфера приравнивается к 10 вертикальным метрам.
• Рассмотрим, как будет выглядеть расчёт на конкретном примере. Допустим, у вас есть скважина с динамическим уровнем в 35 м. Находится она в 20м от двухэтажного дома высотой 7 м. При этом в доме установлен гидроаккумулятор ёмкостью 60л и давлением в 3 атм.

Расчёт напора будет выглядеть так: Н = (35+20+7+(3*10))*1,15 = 105 метров.

Если учесть небольшой запас, то можно купить насос с напорной характеристикой 110-115м. Как видите, особой сложности данный расчёт не представляет. Теперь поговорим о критериях подбора частотного преобразователя, сокращённо ЧП.

Подбор преобразователя

Что касается технических характеристик ЧП, то они должны соотноситься с типом и мощностью электродвигателя, к которому он будет подключаться. Далее, нужно учитывать необходимый диапазон регулирования, а так же уровень точности настройки и поддержания крутящего момента на валу мотора.

• Конструктивные особенности инвертора, то есть, его габариты, конфигурация, встроенное или выносное управление, так же имеют значение. В подавляющем большинстве установлены асинхронные двигатели. К ним ЧП подбирается по мощности, и лучше, если эта характеристика у преобразователя будет на порядок выше, чем у насоса.

• Существуют преобразователи с векторным управлением, которые позволяют поддерживать скорость вращения при переменных нагрузках, а так же работать, не снижая оборотов в нулевом диапазоне. Такие преобразователи наиболее точно контролируют крутящий момент и частоту вращения вала. Это особенно важно, когда в сети работает два насоса.
• Вообще, частотные преобразователи имеют свою классификацию. Как и любое другое электрическое оборудование, они могут быть однофазными и трёхфазными. Вариант исполнения инверторов может быть бытовым, для сети 220В. Есть так же промышленные преобразователи, мощностью до 500В, и высоковольтные – до 6000В.
• Степень защиты IP, тоже бывает разной. По типу управления, ЧП делятся на векторные и скалярные. Все ведущие производители насосного оборудования, предлагают потребителю и инверторные блоки. Обычно производители привязывают модели преобразователей к конкретным модификациям насосов, и дают рекомендации по их применению.

Покупателю и думать-то особо не надо над выбором: консультант-продавец укажет вам модель преобразователя, подходящую к данному насосу, и разъяснит вам, в чём заключаются особенности его использования.

В корзине пока пусто

Частотные преобразователи для насосов систем водоснабжения

Первые насосы появились ещё в античные времена. В наши дни это, пожалуй, самое распространенное устройство, которое применяется практически повсеместно. Поверните рукоятку крана, из него потечет вода, которую подает насос. В каждом автомобиле работают несколько насосов для масла, топлива, воды, охлаждающей жидкости. Велосипедист не отправится в путь, не накачав насосом шины. При изготовлении электронной лампы из нее, выкачивают воздух. Насосы накачивают, выкачивают, откачивают и перекачивают воздух, воду, нефть, молоко, бензин и даже цемент. От водопровода до ракеты, от вентилятора до атомной станции - таков диапазон применения насосов.

Но сам по себе насос работать не может. Для приведения его в действие нужен электродвигатель и устройство регулирования давления/разрежения. Самым известным и распространенным способом регулирования в насосной системе является дросселирование, когда двигатель работает на полных оборотах, а регулирование давления в системе осуществляется с помощью запорной арматуры (задвижек, вентилей, отводов, шаровых кранов и т.д.). Если проводить параллели с управлением автомобилем, то дросселирование выглядит примерно так: водитель, нажав до упора педаль газа, регулирует скорость движения педалью тормоза.

Более рационально и эффективно управлять насосами позволяют частотные преобразователи, с помощью которых на двигатель подается необходимое количество энергии для создания и поддержания необходимого уровня давления/разрежения в системе, например в трубопроводе. При этом достигается до 30% экономии потребления энергии, а если учесть, что в течение срока службы двигатель расходует электроэнергии на сумму, намного превосходящую его стоимость, то это показатель оказывается чрезвычайно актуальным. К примеру, в течение года работы по 8 часов в день двигатель мощностью 11 кВт израсходует электроэнергии на сумму около 85 тыс. руб. Частотный преобразователь при таких параметрах работы окупится в течение года, и в дальнейшем будет приносить предприятию прибыль.

Рассмотрим описанные выше методы регулирования давления в насосной системе более подробно.

Мощность насоса для конкретной системы всегда рассчитывается по уровню максимально потребления, то есть с определённым запасом. На рис.1 продемонстрирована типовая схема вычисления необходимой мощности насоса. Голубой линией показана «кривая насоса» - подающая часть системы водоснабжения, которая отражает зависимость давления нагнетания от величины расхода жидкости (протока). Красная линия - это «кривая системы» - потребляющая часть водоснабжения, так же отображающая взаимозависимость расхода и давления жидкости, но в зеркальном отображении. Пересечение этих кривых является точкой оптимума, когда насос обеспечивает необходимый проток и требуемый уровень давления.

Но фактически в таком режиме система работает крайне редко, лишь в моменты пикового потребления. В остальное время расчётная мощность насоса оказывается чрезмерной, и тогда в системах без регулирования или с применением дросселирования происходит следующее: при снижении расхода насос создаёт избыточное давление, на создание которого расходуется дополнительная энергия. На рис.2 это наглядно показано.

Применение частотных преобразователей, за счёт снижения оборотов двигателя и как следствие подаваемой мощности позволяет изменить «кривую насоса» адаптировав её под «кривую системы»

Управление насосами систем водоснабжения

Как известно, расход воды на хозяйственные и бытовые нужды очень сильно колеблется в течение суток, во время выходных и праздников. Множество людей принимают душ, стирают, моют посуду одновременно в определённые часы суток и почти не пользуются водой в другое время, например, ночью. Это создает условия для возникновения таких проблем, как плохой напор воды в утренние и вечерние часы, значительные суточные колебания давления в системе водоснабжения и, как следствие, ускоренный износ труб и запорной арматуры.

К счастью, сегодня стабилизация давления не является такой уж сложной задачей. Сегодня уже более актуален вопрос повышения общей эффективности управления системами водоснабжения, то есть достижение максимальных результатов при минимальном энергопотреблении и незначительных капиталовложениях в модернизацию оборудования. Использование частотно-регулируемых приводов (ЧРП) на насосных станциях позволяет блестяще справиться с этой задачей. Статистика показывает, что ЧРП способен снизить потребление энергии на насосных станциях от 30 до 50%, а срок их окупаемости составляет от одного до полутора лет.

Такая экономия достигается за счет того, что частотный преобразователь способен изменять частоту вращения электродвигателя плавно в широком диапазоне. Фактически, это обозначает, что электродвигатель насоса всегда будет потреблять ровно столько энергии, сколько необходимо для поддержания стабильного давления вне зависимости от текущего потребления системы водоснабжения в данный конкретный момент. Плавные пуск, останов и изменение частоты вращения двигателя позволяет также избежать гидравлических ударов в трубопроводах, сокращая потери воды и увеличивая срок безаварийной эксплуатации насоса, трубопровода, запорно-регулирующей арматуры и измерительных приборов.

Выбор частотного преобразователя для насосов

Компания Rockwell Automation предлагает частотные преобразователи для решения самых разнообразных задач управления насосами: от управления одиночными маломощными насосами, до каскадного управления группой насосов с автозаменой. Преобразователи PowerFlex могут питаться как от однофазной, так и трехфазной сети.

Однофазные преобразователи, используя одну фазу 220В, формируют на выходе трёхфазное синусоидальное напряжение для эффективного управления трехфазными двигателями без потери мощности и без применения фазосдвигающих цепей, конденсаторов. Такое решение предлагается для преобразователей , в диапазоне мощностей от 0,2 до 2,2 кВт.

Трёхфазные преобразователи способны работать в более широком диапазоне мощностей (от 0,2 до 250 кВт), ассортимент таких преобразователей дополнен моделями PowerFlex 40P и PowerFlex 400.

Для решения самых простых задач управления маломощными насосами доступны преобразователи PowerFlex 4, PowerFlex 4М, PowerFlex 40 и . Они позволят выполнять плавный пуск и останов, управление режимами разгона/торможения, защиту от «сухого хода», энергосбережение и т.д. Кроме того, PowerFlex 40 и 40P, помимо скалярного (U/f, вольт-частотного) имеют режим бездатчикового векторного управления двигателем. Такой режим отличается повышенной точностью управления и позволяет получить высокий крутящий момент двигателя на пониженных скоростях вращения. Приводы отличаются малыми габаритами, могут монтироваться с нулевыми зазорами, вплотную друг к другу и предлагаются в исполнении для работы от однофазной и трехфазной сети.

Для решения более сложных задач (автоматическое подержание давления, каскадное управление, управление заслонкой и т.п.) рекомендуется использовать преобразователи PowerFlex 400. Частотные преобразователи этой серии имеют встроенный контур ПИД-регулирования (пропорционально-интегрально-дифференциальное регулирование). Контур ПИД используется для поддержания обратной связи процесса, например давления, потока или натяжения, в соответствии с заданным значением. А такие дополнительные встроенные функции как каскадное управление тремя дополнительными двигателями и управления заслонкой в ряде случаев позволяют использовать без управляющего контроллера.

Встроенная функция управления дополнительными двигателями позволяет запустить до трех двигателей с непосредственным пуском в дополнение к тому двигателю, работа которого управляется напрямую приводом PowerFlex 400. Выход системы может изменяться от 0% до 400%. Функция автоматической замены распределяет нагрузку между двигателями путем периодической замены управляемого приводом двигателя дополнительными двигателями.

Встроенная логическая схема управления заслонкой, позволяет сэкономить на внешнем управляющем аппаратном и программном обеспечении. При подаче команда запуска привод формирует команду открытия/закрытия заслонки и контролирует поступление сигнала готовности. Когда заслонка находится в правильном положении, производится безопасный запуск привода.

Узнать более подробно о характеристиках рассмотренных выше приводов можно здесь:

Полезные статьи по данному товару

• ➪ Автономное водоснабжение дачи или загородного дома
• ➪ Автономное водоснабжение частного дома
• ➪ Система и станция автономного водоснабжения
• ➪ Повысительный насос для системы водоснабжения частного дома

Частотный преобразователь для насоса 220В (для однофазных насосов )- это электронное устройство, которое контролирует включение и выключение электронасоса, регулируя его работу в зависимости от условий подачи, существующих в каждый конкретный отрезок времени. Данный прибор разработан специально для бытовых систем, где подача воды требуется на сравнительно небольшое время и обычно имеет выраженный график потребления.
Функции:
. Защита от "сухого хода", возникающего при недостаточном количестве воды на всасывании.
. Автоматическая перезагрузка после выключения насоса из-за "сухого хода".
. Цифровая индикация давления на экране устройства.
. Светодиоды и индикация на табло сигнализируют о режимах работы устройства, а так же о возникновении ошибок.
. Аварийное выключение и сообщение о сбоях в системе.
. Цифровое входное устройство для поплавка или подсоединения к внешнему устройству контроля.
. Электрические разъемы для удобного подключения кабеля.

Насос начинает работать на максимальных оборотах, а затем постепенно настраивается на работу, зависящую от напора, который требуется в системе. Таким образом, давление на выходе получается постоянным, обеспечивая более комфортное потребление.
Давление регулируется по максимальному временному интервалу (данную величину устанавливают с помощью параметра «Cool mode» от 5 до 30 минут, в соответствии с типом насоса), в течение которого будет происходить подача воды потребителю. По истечению установленного периода, если потребность в поставке воды все еще сохраняется, двигатель насоса начинает работать на максимальной скорости во избежание перегрева, вызванного уменьшенной вентиляцией.

Когда все источники потребления закрываются, выключение насоса и последующее охлаждение двигателя позволяют заново установить время регулирования для следующего цикла насоса (от его включения). Данное время рассчитывается в зависимости от времени паузы и времени работы (одна минута покоя насоса соответствует одной минуте регулирования в следующем цикле).

Применение:
. Электронные устройства контроля потока и давления.
. Частотные преобразователи (инверторы) для контроля постоянного давления.
. Защита от сухого хода.

Характеристики:
Питание сети: монофазное 230В ±10% - 50/60Гц.
Выходное напряжение: монофазное 230В~.
Максимальная мощность двигателя: 750Вт- 1л.с.
Максимальная сила тока на линию: 6A , 230Вт~.
Максимально допустимое давление: 800 КПа (8 бар).
Максимальная температура жидкости: 30°C.
Потеря давления: 0,7 бар на 150 л/мин.
Диапазон регулировки давления включения: 1,5÷5 бар.
Гидравлическое соединение: резьба нар/нар 1".
Диапазон модуляции электрического напряжения: 230÷170 В.
Класс защиты: IP65.