Шкафы с частотным регулированием

1. С одним преобразователем частоты
2. С преобразователем частоты на каждый электродвигатель.

Шкафы управления «МЕГАТРОН» с частотным регулированием предназначены для контроля и управления стандартными асинхронными электродвигателями одного типоразмера в соответствии с сигналами управления. Стандартная линейка предусматривает возможность изготовления шкафов для управления электродвигателями в количестве от одного до шести.

Шкафы управления с частотным регулированием находят широкое применение в системах водоснабжения и вентиляции.

В случае применения шкафов с преобразователями частоты для управления высокоинерционными механизмами (дымососы, вентиляторы, воздуходувки) необходимо использовать опцию подключения тормозного резистора для преобразователя частоты.

Применение частотного регулирования в управлении насосными установками обеспечивает:

1. энергосбережение
2. бесступенчатое регулирование
3. точное поддержание заданных параметров системы
4. работу насосов, находящихся в эксплуатации, с одинаковой частотой вращения (для шкафов с преобразователями частоты на каждый электродвигатель)
5. отсутствие в схеме механических контакторов переключения (для шкафов с преобразователями частоты на каждый электродвигатель)
6. плавный запуск и останов каждого электродвигателя во всех режимах работы (для шкафов с преобразователями частоты на каждый электродвигатель)
7. сохранение функции частотного регулирования при аварии одного из преобразователей частоты (для шкафов с преобразователями частоты на каждый электродвигатель)

Для выравнивания моторесурса электродвигателя по времени реализована функция смены последовательности включения и выключения насосов. Первым в работу всегда включается насос с наименьшей наработкой, отключается первым насос с наибольшей наработкой.

В шкафах управления для двух и более насосов предусмотрена возможность выбора количества рабочих и резервных насосов, автоматическое включение резервных насосов в случае выхода из строя рабочих.

Принцип работы шкафа управления с одним преобразователем частоты

Шкаф управления «МЕГАТРОН» имеет два режима управления – Ручной и Автоматический. Выбор режима управления осуществляется пользователем путем установки переключателя режима работы шкафа в соответствующее положение. В ручном режиме управление насосами осуществляется с лицевой панели шкафа кнопками «Пуск» / «Стоп» соответствующего насоса, с отображением индикации состояния. В автоматическом режиме – от сигналов внешних датчиков. Принцип работы шкафа основан на хорошо зарекомендовавшей себя схеме каскадного включения электродвигателей, по сигналу от внешнего датчика обратной связи (давление, расход, температура, уровень, перепад давления и т.д.).

Автоматический режим

Рассмотрим принцип автоматического режима на примере станций повышения давления. Сигнал от датчика давления сравнивается с фиксированным заданием преобразователя частоты. Рассогласование между этими сигналами задает частоту вращения крыльчатки насоса.

В начале работы на основании оценки времени минимальной наработки выбирается основной насос. Основной насос – это насос, который в данный момент работает от преобразователя частоты. Дополнительные и резервные насосы подключаются напрямую к питающей сети или через устройство плавного пуска (серия шкафов с плавными пускателями). Преобразователь частоты подключается к основному насосу и начинает работу. Частотно-регулируемый насос всегда запускается первым.

В работе находится один насос, подключенный к преобразователю частоты.

По достижении определенной частоты вращения крыльчатки насоса, связанной с возрастанием расхода воды в системе, в работу включается следующий насос. И так до тех пор, пока давление в системе не достигнет заданного значения.

В работе находится один насос, производительность которого регулируется преобразователем частоты и два насоса с номинальной производительностью.

Преобразователь частоты обеспечивает регулирование и плавный пуск только того электродвигателя, который подключен непосредственно к нему, остальные электродвигатели пускаются напрямую от сети или через устройство плавного пуска. Если используются электродвигатели большой мощности, рекомендуется пускать дополнительные электродвигатели через плавные пускатели для снижения пусковых токов, ограничения гидроударов и увеличения общего ресурса насоса. В этом случае следует использовать шкаф управления «МЕГАТРОН» с преобразователем частоты и плавными пускателями (см. описание серии с плавными пускателями).

Во время переходного процесса при пуске дополнительного насоса для уменьшения гидроудара происходит снижение скорости основного насоса.

Во время переходного процесса при останове дополнительного насоса для уменьшения гидроудара происходит увеличение скорости основного насоса.

При достижении заданного значения давления, происходит снижение частоты преобразователя частоты. Если в течение определенного времени частота преобразователя держится ниже заданного порога, будет произведено отключение дополнительных насосов, поочерёдно через определенные промежутки времени. После этого, если активирована функция «спящий режим» (см. описание функции «спящий режим»), произойдет выключение преобразователя.

Шкафы с плавным пуском дополнительных насосов

Частый прямой пуск является основным фактором, приводящим к преждевременному старению изоляции и перегреву обмоток электродвигателя и, как следствие, уменьшению его ресурса в несколько раз. Реальный срок эксплуатации электродвигателя в большей степени зависит не от времени наработки, а от общего количества пусков. Т.е. регулярное превышение температуры в обмотках электродвигателя приводит к уменьшению его жизненного цикла.

Пусковой ток при прямом включении в 6-7 раз превышает номинальный. Применение плавного пускателя позволяет уменьшить пусковой ток до значений в 2-3 раза превышающих номинальный.

Плавный пуск является щадящим для электродвигателя и механизма, что позволяет существенно уменьшить износ насосов, избежать гидроударов, а также снизить нагрузку на сеть во время пуска.
Если в шкафу предусмотрен плавный пуск дополнительных насосов, то в маркировке шкафа добавляется обозначение «П».
Например, ШАУ-В-380-33-037-54КЧП.

Принцип работы шкафа управления с преобразователем частоты на каждый электродвигатель

Шкафы управления позволяют точно поддерживать заданный параметр (расход, давление, температура, перепад давления, перепад температуры) за счет регулирования частоты вращения всех электродвигателей с помощью преобразователей частоты.

Шкаф управления «МЕГАТРОН» имеет два режима управления для каждого электродвигателя в отдельности – Ручной и Автоматический, выбор режима осуществляется переключателем с лицевой панели шкафа.

В ручном режиме управление насосами осуществляется на лицевой панели шкафа кнопками «Пуск» / «Стоп» соответствующего насоса с отображением индикации состояния. Пуск насоса осуществляется плавно с выходом на предустановленную частоту. В автоматическом режиме – от сигналов внешних датчиков. Принцип работы шкафа основан на хорошо зарекомендовавшей себя схеме каскадного включения электродвигателей, по сигналу от внешнего датчика обратной связи (давление, расход, температура, уровень, перепад давления и т.д.).

Автоматический режим

Рассмотрим принцип автоматического режима на примере станций повышения давления.
Преобразователь частоты начинает работу, изменяя частоту вращения электродвигателя насоса в соответствии с показаниями датчика давления на основе ПИД-регулирования. В начале работы всегда запускается один частотно-регулируемый насос. Производительность установки меняется в соответствии с потреблением путём включения/выключения требуемого числа насосов и параллельной регулировки насосов, находящихся в эксплуатации.

В работе три насоса, производительность которых регулируется частотным преобразователем для каждого электродвигателя

Если задание не достигнуто и насос работает на максимальной частоте то, через определенный промежуток времени включается дополнительный преобразователь частоты в работу и насосы синхронизируются по частоте вращения (насосы в эксплуатации работают с одинаковой частотой вращения). И так до тех пор, пока давление в системе не достигнет заданного значения.

Во время переходного процесса при пуске дополнительного насоса, основной насос снижает скорость и насосы выходят на синхронную частоту работы.

Во время переходного процесса при останове дополнительного насоса, основной насос поддерживает давление, начиная с минимальной заданной скорости.

При достижении заданного значения давления, происходит снижение частоты всех работающих преобразователей частоты. Если в течение определенного времени частота преобразователей держится ниже заданного порога, будет произведено отключение дополнительных насосов, поочерёдно через определенные промежутки времени. После этого, если активирована функция «спящий режим» (см. описание функции «спящий режим»), произойдет выключение последнего преобразователя.

Преобразователи частоты кроме регулирования, обеспечивают плавный пуск всех электродвигателей, т.к. подключены непосредственно к ним, это позволяет избежать применения дополнительных устройств плавного пуска, ограничить пусковые токи электродвигателей и увеличить эксплуатационный ресурс насосов, за счёт уменьшения динамических перегрузок исполнительных механизмов при пуске и останове электродвигателей. Для систем водоснабжения это означает отсутствие гидроударов при пуске и останове дополнительных насосов.

Для каждого электродвигателя преобразователи частоты выполняют множество функций управления и защиты: регулирование частоты вращения, защита по перегрузу, торможение, дисплеи, счётчики моточасов. Данный набор функций позволяет избавиться от дополнительного оборудования.

Функция спящий режим

Данная функция оптимизирует работу шкафа. Если давление в системе достигло значения задания и не изменяется в течении определённого времени (нет расхода) и работает только один насос с минимальной производительностью, то преобразователь частоты останавливает насос и переходит в "спящий режим". Это сокращает потребление электроэнергии и уменьшает износ оборудования. Если давление в системе становится меньше задания, то преобразователь частоты выходит из "спящего режима" и продолжается обычная работа.

Аварийные ситуации

1. Обрыв или потеря сигнала датчика давления
   При отсутствии сигнала с датчика давления происходит останов всех насосов, после чего преобразователь частоты выводит один из насосов на заданную частоту (возможность пользовательского изменения).
2. Авария преобразователя частоты
   В случае аварии преобразователя частоты происходит останов всех работающих электродвигателей, загорается лампа «Авария ПЧ» и происходит пуск одного из насосов напрямую в сеть без регулирования. При выборе опции подключения реле давления для работы при аварии преобразователя частоты (см. опции для шкафов с преобразователями частоты), шкаф управления будет осуществлять каскадное включение и выключение заданного количества насосов по реле давления.
3. Авария рабочего насоса
   В автоматическом режиме в случае неисправности основного насоса шкаф автоматически включит в работу резервный, а на лицевой панели шкафа загорится лампа «АВАРИЯ» соответствующего насоса.

Шкафы с двумя вводами питания

1. В случае установки шкафа управления «МЕГАТРОН» на объектах I (кроме особой группы) и II категорий электроснабжения шкаф может быть изготовлен с питанием от двух независимых источников электроснабжения (со встроенным АВР или без).
2. В шкафах со встроенным АВР при обрыве, пропадании или неправильной последовательности подключения фаз происходит автоматическое переключение с основного ввода на резервный, а при восстановлении питания на основном вводе – обратное переключение. На лицевой панели предусмотрен выбор основного ввода питания с помощью переключателя. В маркировке шкафа добавляется обозначение «Б». Например, ШАУ-В-380Б-33-009-54КЧП.
3. В шкафах управления с двумя вводами питания без встроенного АВР питание каждого насоса осуществляется от своего ввода, например, от двух распределительных панелей. В маркировке шкафа добавляется обозначение «Б2». Например, ШАУ-В-380Б2-22-012-54Ч2.

Исполнение с сенсорным ЖК-дисплеем

В шкафах управления данного исполнения на лицевой панели шкафа устанавливается русифицированный сенсорный ЖК-дисплей.

Применение ЖК-дисплея позволяет:

1. отображать мнемосхемы с изображением основных элементов (насосы, реле, датчики, электрифицированные задвижки и т.п.)
2. отказаться от использования сигнальных ламп на лицевой панели шкафа.
3. отображать состояние каждого элемента и системы в целом (работа, авария, обрыв и т.п.)
4. просмотреть журнал событий
5. задавать на ЖК-дисплее все параметры необходимые для работы системы.

В маркировке шкафа с ЖК-дисплеем добавляется обозначение «К». Например, ШАУ-В-380-33-031-54КЧ.

Увеличение функциональности шкафа. Опции

Имеется возможность расширить функционал базовой версии шкафа с помощью следующих опций:

Опции диспетчеризации

1. Опция диспетчеризации "Работа" на 1 электродвигатель (перекидной контакт на клеммной колодке).
2. Опция диспетчеризации режима работы шкафа «Автоматический» (перекидной контакт на клеммной колодке).
3. Опция диспетчеризации "Сухой ход" (перекидной контакт на клеммной колодке).
4. Опция диспетчеризации "Авария преобразователя частоты" (перекидной контакт на клеммной колодке).

Опции передачи данных по протоколам

1. Опция передачи данных по протоколу Modbus RTU (RS-485).
2. Опция передачи данных по протоколу Modbus TCP/IP (Ethernet).

Опции для шкафов с преобразователями частоты

1. Опция подключения выходного дросселя для преобразователя частоты
2. Опция подключения тормозного резистора для преобразователя частоты
3. Опция подключения 2-х аналоговых датчиков 4...20 мА (поддержание перепада)
4. Опция подключения реле давления для работы насосов при аварии преобразователя частоты
5. Опция «Задание» (потенциометр на двери шкафа)
6. Опция функции «День-Ночь».

Для случая двухуровневого задания «День-Ночь» предоставляется возможность задать уровень давления, который будет поддерживаться в дневные часы, и уровень давления – в ночные. В этом случае логический модуль будет автоматически использовать то задание, которое должно быть в данный момент времени, в зависимости от показаний часов реального времени и настройки опции «День-Ночь» (подробнее про настройку блока см. руководство).

Уровень поддерживаемого давления определяется в логическом модуле и может быть установлен фиксированным (два уровня «День-Ночь»), либо при установке блока внешнего задания – меняться в зависимости от сигнала внешнего задания.

Опции установки дополнительного оборудования на лицевую панель шкафа

1. Опция установки выносного пульта преобразователя частоты
2. Опция установки вольтметра на 1 ввод
3. Опция установки счетчика моточасов на 1 электродвигатель

Опции климатического исполнения шкафа

1. Опция климатического исполнения УХЛ1.
   Условия эксплуатации шкафа: от -60˚С до +40˚С на открытом воздухе.
2. Опция климатического исполнения УХЛ2.
   Условия эксплуатации шкафа: от -60˚С до +40˚С под навесом (Без прямого воздействия солнечных лучей и осадков) или в не отапливаемом помещении.

Опции внешних подключений для управления шкафом/двигателем

1. Опция подключения дистанционного пуска/останова шкафа в режиме «автоматический».
2. Опция подключения ключа безопасности на 1 электродвигатель

Опции защиты

1. Опция защиты от повышенного/пониженного напряжения на один ввод.
2. Опция подключения датчика РТС на 1 электродвигатель.
3. Опция подключения датчика Рt100 или Pt1000 на 1 электродвигатель.
4. Опция подключения реле перепада давления на 1 насос.
5. Опция защиты от «сухого хода» на 1 электродвигатель.