Применение преобразователей частоты Sinvel SID300 в системах водоснабжения

Пресс-центр > Статьи

Статьи

Основной задачей для комфортного водоснабжения является поддержание постоянства напора воды независимо от расхода. А расход почти всегда является переменной величиной – открыли ещё один кран в доме и расход увеличился. В частных домах, где расход воды относительно мал, для этих целей используются экспанзоматы. Но если речь идёт о достаточно большом расходе (многоквартирные дома, промышленность и т.д.) обеспечить постоянство напора можно только путём регулирования производительности насоса. Используемые в водоснабжении насосы отличаются по принципу работы и по конструкции, но подавляющее большинство работают в связке с асинхронным электродвигателем. Для регулирования скорости вращения асинхронного электродвигателя насосов применяются преобразователи частоты.

Рассмотрим регулирование скорости вращения асинхронного электродвигателя насоса для поддержание заданного давления в трубопроводе с помощью преобразователя частоты (ПЧ) Sinvel SID300.

В классическом (рис.1) варианте насос работает с постоянной производительностью (как правило на максимальной скорости), а для регулирования давления используются затворы или задвижки. Это позволяет регулировать напор только в одну сторону — на уменьшение подачи при снижении расхода. При этом давление в системе возрастает и для снижения расхода необходимо будет все больше закрывать задвижку или остановить насос. При увеличении расхода всё происходит в обратном порядке – насос запускается. При такой схеме работы растет нагрузка на насос, снижается ресурс электродвигателя из-за частых пусков и остановок, а также происходит повышенный износ запорной арматуры. При этом обеспечить комфортное пользование водой при таком способе регулирования практически невозможно – напор всегда будет больше или меньше желаемого.

Рис. 1

Поэтому в современных системах водоснабжения поддержание необходимого давления производят путём регулирования оборотов насоса, для чего используют преобразователь частоты. Система в этом случае будет состоять из 3 основных элементов: электродвигателя с насосом, преобразователя частоты и датчика давления, как на рисунке 2.

Рис. 2

Именно преобразователь частоты обеспечивает регулирование скорости вращения асинхронного электродвигателя насоса для поддержание заданного давления в трубопроводе.

Преобразователь частоты Sinvel SID300 имеет встроенный ПИД-регулятор, который определяет, как система будет реагировать на отклонения от заданного значения давления, а также как быстро система будет адаптироваться к изменениям в давлении и учитывать прошлые и будущие значения.

В качестве источника обратной связи для ПИД-регулятора выступает сигнал от датчика давления. Структурная схема показана на рисунке 3.

Рис. 3

От типа датчика давления зависит схема подключения и настройки преобразователя, поэтому необходимо учитывать следующие параметры: тип сигнала, количество проводов подключения, и напряжение питания.

Разберём пример настройки ПЧ Sinvel SID300 и необходимые подключения для работы с датчиком давления, с напряжением питания 8-28 В и диапазоном измерения 0-10 бар, на выход которого поступает токовый сигнал 4…20 mA (Рис. 4):

Рис. 4

Преобразователи частоты SID300 работают с различными типами сигнала: 0…10В, 0…20мА, 4…20мА и имеет два аналоговых входа AI1 и AI2. AI1 поддерживает сигнал 0…10В, AI2 поддерживает сигналы 0…10В, 0…20мА и 4…20мА.

Мы будем использовать AI2. Для работы с токовым сигналом 0…20мА и 4…20мА необходимо установить перемычку на переключателе J8 на плате управления ПЧ в положение «I» (два нижних пина).

При этом «+» датчика подключается к клемме «+24В», а «-» к входу «AI2». Между клеммами COM и GND для корректной работы необходимо установить перемычку.

Сигнал «Пуск» будет подаваться по дискретному входу DI1, клемма Х1. Таким образом схема подключения цепей управления будет выглядеть как показано на рисунке 5.

Рис. 5

Теперь рассмотрим этапы настройки параметров SID300 для работы системы электродвигателя с насосом, преобразователя частоты и датчика давления для поддержания давления в трубопроводе на значении 5 бар.

ПЧ SID300 имеет функциональную возможность применить макрос настройки параметров для использования в системах водоснабжения с поддержанием давления, что значительно упрощает настройку. Для этого достаточно выбрать в группе F16 «Функциональная группа общих настроек», в параметре F16.00 значение 1 и преобразователь сам произведёт настройку почти всех необходимых параметров для работы с поддержанием давления и использованием ПИД-регулятора, а также аналогового входа AI2.

Пользователю лишь остаётся проверить настройки на соответствие требованиям и внести корректировки, если это необходимо, а также произвести настройку параметров, соответствующих номинальным значениям электродвигателя насоса в группе F01.

Или пользователь может сам произвести полную настройку параметров ПЧ с «0». Для этого необходимо для начала произвести сброс на заводские установки. В группе F12 «Группа функциональных параметров и панели» установить значения 2 в параметре F12.14. Настройку можно условно разделить на несколько этапов: базовое параметрирование и настройка ПИД-регулятора.

1 этап — это ввод основных параметров ПЧ SID300, так называемое «Базовое параметрирование».

В группе параметров F00 «Группа основных параметров», настраиваем Закон управления, каналы Задания и команд и выбираем тип перегрузки для работы с насосом:

F0-01 = 0 — скалярный закон регулирования (U/f)
F0-02 = 1 — команды управления через клеммы
F0-05 = 10 — задание частоты от ПИД регулятора для канала В
F0-06 = 1 — выбор канала Задания (канал В)

F0-14=5 сек (Время разгона установить в зависимости от процесса)

F0-15=5 сек (Время торможения установить в зависимости от процесса)

F0-19=10 Гц (установить при необходимости нижний предел частоты в зависимости от процесса)

F0-21=1 (запрет реверса)

F0-30=1 (тип перегрузки Р для работы насоса)

В группе параметров F01 «Группа параметров электродвигателя 1» производим настройку параметров, соответствующих номинальным значениям электродвигателя насоса.

Затем в группе F02 «Функциональная группа входных терминалов» настроим дискретные и аналоговые входа:

F02-00= 1 команда «Пуск»

F02-01=23 (при необходимости можно использовать функцию входа «Внешняя ошибка» для сигнала от реле сухого хода)
F02-31= 0 (выбор функции AI1 и AI2 как аналогового входа)

Проверяем диапазоны уставок аналогового входа AI2

F02-32=10 (1 будем использовать кривую 1 для аналогового входа AI2)

F02-33=0 В (мин. напряжение входа кривая 1)

F02-34=0,0% (мин. уставка входа кривая 1)

F02-35=10 (макс. напряжение входа кривая 1)

F02-35=100% (макс. уставка входа кривая 1)

F02-63=1 (выбор типа аналогово сигнала для AI2 в соответствии с датчиком давления 4-20mA)

2 этап – это непосредственно настройка ПИД-регулятора, за работу которого отвечает группа параметров F09.

В качестве задания ПИД-регулятора будем использовать цифровую уставку.

F09-00 = 0 — цифровая уставка задания ПИД регулятора, задаваться которая будет через F09-01. Для настройки регулятора для поддержания давлении в 5 бар устанавливаем:

F09-01 = 5 — уставка задания от диапазона датчика.

Источником обратной связи ПИД-регулятора будет сигнал с аналогового входа AI2

F09-02=2

Предел обратной связи ПИД-регулятора будет равен F09-03=10

Для работы с поддержанием давления выбираем положительную обратную связь ПИД- регулятора F09-04=0, т.е. когда сигнал обратной связи превышает установленное значение, выходная частота преобразователя должна уменьшаться для обеспечения баланса. В случае увеличения давления обратная связь по давлению будет увеличиваться.

Параметры F09-05, F09-06, F09-07 отвечают за Пропорциональную-Интегральную-Дифференциальную часть регулятора и в случае неудовлетворительной работы пользователь может вручную скорректировать их значения.

ПЧ SID300 позволяет использовать так называемый «Спящий режим».

Например, расход воды минимальный или вообще отсутствует, выходное значение и значение обратной связи не изменяются, а контролируемая величина находится в пределах допустимого диапазона в некоторых случаях или в определенный момент может быть применен «Спящий режим», что может улучшить общую энергоэффективность.

Для обеспечения стабильной работы можно использовать «Спящий режим с работой на минимальном пороге частоты», чтобы не допускать работу насоса на слишком низкой частоте опасной перегревом.

Настроим такой «Спящий режим»:

F09-27=2 (Спящий режим с работой на минимальном пороге частоты») и установим

минимальную выходную частоту в F00-19=20 Гц.

F09-44=0 режим сна по заданной частоте, которую зададим в F09-45=25 Гц и время для перехода в режим сна F09-29=60 сек.

Для «пробуждения» ПЧ выберем в F09-39=1 пробуждение в соответствии с параметром F09.30=2 и время в F09.31=0,5 сек.

Для контроля за процессом на панели оператора используется следующая индикация:

- светодиоды А и Hz горят = обратная связь ПИД регулятора от датчика

- светодиоды А и Hz мерцают с частотой 1Гц = уставка ПИД регулятора (в нашем случае 5.00) для поддержания давления на уровне 5 бар.

Переключение между режимами индикации осуществляется с помощью кнопки

панели управления.

Преобразователь частоты Sinvel SID300 обладает хорошим и удобным функционалом для использование его в системах в системах водоснабжения, где необходимо поддержания давления. Его можно использовать для модернизации классических схем регулирования, где ещё используются затворы или задвижки, что должно улучшить общую надежность и энергоэффективность оборудования.

Пользователь может более гибко настроить работу преобразователя под необходимые требования. Например, использовать разные способы управления преобразователем от панели оператора, дискретных входов или даже по протоколу Modbus-RTU. Также можно реализовать вывод аварийной сигнализации, отслеживать обрыв датчика давления, настроить предупреждение о работе в зоне высокого давления и т.д. А за счёт возможности использовать встроенный макрос применения значительно облегчается ввод в эксплуатацию и настройка преобразователя.

Подробная информация на сайте производителя https://sinvel.ru/chastotnye-preobrazovateli-sid300

Понедельник, 16 сентября 2024