Главная Статьи Промышленная автоматизация Каскадное управление насосами
Каскадное управление насосами
10.07.2012 12:51

Преобразователь частоты (ПЧ) в системе управления насосными установками, позволяет не только эффективно экономить потребляемую электроэнергию, но и решать множество технологических задач. Так, возникает необходимость попеременной работы насосов, в целях равномерного износа оборудования, что может быть реализовано с помощью каскадного регулирования. Так же каскадное управление позволяет достигать заданной величины давления, путем поочередного ввода в работу двигателей.
Периодическое чередование двигателей для равномерного износа насосного оборудования, реализуется путем задания времени работы каждого насоса и временных задержек на включение последующих насосов. Первый насос подключается к преобразователю частоты на определённое время, которое можно задать в настройках преобразователя, затем он отключается и через время задержки включается следующий насос и так далее для всех насосов в системе. Схема, приведенная ниже, поясняет данный режим каскадного управления (рис. 1).

Каскадное управление насосами

Для поочередного ввода двигателей в работу применяется каскадное управление с периодическим чередованием мастер-насоса.
На рис.2 представлена принципиальная схема каскадного управления насосами с периодическим чередованием мастер-насоса.

Каскадное управление насосами

Данная схема работает следующим образом:
1. При включении питания включается контактор КМ2 и двигатель М1 начинает работать от преобразователя частоты, увеличение частоты происходит до достижения заданной величины давления.
2. Если текущее давление меньше заданного (т.е. производительности одного насоса недостаточно), то двигатель М1 отключается от преобразователя частоты и через контактор КМ1 подключается к питающей сети. Контактор КМ4 включается и двигатель М2 подключается к преобразователю частоты. Повышение частоты вращения происходит до достижения заданной величины давления.
3. Если давление ниже заданного при двух двигателях, аналогично к преобразователю частоты подключается двигатель М3, а М2 подключается к сети (включается контактор КМ3). Таким же образом реализуется включение М4, если текущее давление не достигнет заданного значения.
Следующая схема реализует еще один вид каскадного управления. На рис.3. принципиальная схема каскадного управления насосами с последовательным подключением двигателей к сети.

 

Каскадное управление насосами

Каскадное управление позволяет реализовать последовательное подключение двигателей к сети. При этом один двигатель постоянно питается от преобразователя частоты, разгоняясь до максимального значения, затем второй двигатель подключается к сети напрямую (включается контактор КМ1) через время заданное в параметрах преобразователя, далее аналогичная коммутация производится со следующим двигателем (включается контактор КМ2), далее аналогично происходит подключение других двигателей.
Схемы на рис. 2, 3 могут быть применены только при мощности двигателей до 50 кВт, так как переключение электродвигателя большой мощности от ПЧ на сеть или прямой пуск будет сопровождаться высоким скачком тока. Не исключена также возможность появления гидроудара при переключениях.
Каскадное управление может быть реализовано подключением каждого двигателя к преобразователю частоты. Схема изображена на рис.4.

Каскадное управление насосами

На насосной станции очень часто электрошкафы запитываются с двух вводов через автоматический ввод резерва (АВР), реализованный на контакторах КМ1-КМ4. Преимуществом данной схемы является простота реализации, отсутствие коммутационной аппаратуры между ПЧ и электродвигателем, полное исключение гидроударов в системе, а также широкий диапазон регулирования давления.
Одним из способов удешевления схемы на рис. 4 является применение устройств плавного пуска (УПП), но при этом алгоритм работы насосных агрегатов изменится. Схема изображена на рис. 5.

Каскадное управление насосами

В приведенной схеме будет исключена возможность гидроударов, а стоимость будет меньше по сравнению с покупкой 4 ПЧ.
Существуют и другие системы каскадного управления насосами, но все они на современном этапе развития предполагают использование хотя бы одного частотного преобразователя при необходимости регулирования давления либо расхода или устройств плавного пуска. Экономия электроэнергии при применении ПЧ и УПП по сравнению с другими вариантами регулирования уже ни у кого не вызывает сомнения.

Автор Кулешов Алексей Николаевич