VLT AQUA Frekventni pretvarači pogona za pumpne jedinice

U suvremenim crpnim instalacijama najrašireniji je električni pogon s frekvencijskom regulacijom. Osnova ovog tipa pogona je poluvodički pretvarač frekvencije. Prvi poluvodički pretvarači frekvencije počeo se koristiti u crpnim jedinicama kasnih 1960-ih.

Danfoss je bio jedan od prvih koji je koristio poluvodičke pretvarače frekvencije u pogonu centrifugalnih instalacija. Prvi je u svijetu (od 1968.) proizveo seriju pretvarača frekvencije za crpne instalacije.

Koristeći svoje dugogodišnje iskustvo u korištenju frekvencijskih pretvarača u ovoj grani tehnike, tvrtka je kreirala seriju frekvencijskih pretvarača VLT AQUA Drive namijenjenih uporabi u crpnim instalacijama vodoopskrbnih i kanalizacijskih sustava. VLT AQUA pogonski pretvarači proizvode se za pogone od 0,37 kW do 1400 kW.

Faktor snage pretvarača je također prilično visok (cosphi ≥ 0,9), tako da korištenje varijabilnog pogona temeljenog na VLT AQUA Drive pretvaraču ne zahtijeva dodatne uređaje koji povećavaju cosphi (statičke kompenzacijske baterije, itd.).

Na sl. Slika 1 prikazuje shematski dijagram pretvarača VLT AQUA Drive i tipični vanjski dijagram povezivanja (napajanje, motor pumpe, senzori, itd.). Vanjski izgled VLT AQUA Drive pretvarača prikazan je na sl. 2.

Riža. 1. Dijagram spajanja VLT AQUA Drive pretvarača

Riža. 2. Frekventni pretvarači «Danfoss» serije VLT AQUA Drive

VLT AQUA Drive je namijenjen za korištenje u crpnim instalacijama za vodoopskrbu, odvodnju otpadnih voda i sustave navodnjavanja. S tim u vezi, ima niz posebnih značajki koje osiguravaju svojstva potrebna za rad u ovim uvjetima, a koja su navedena u nastavku.

1. Sustav upravljanja pretvaračem osigurava automatsku regulaciju proporcionalno-integralnih regulatora, zbog čega se pojačanja PI regulatora prilagođavaju ovisno o odzivu objekta upravljanja (rezervoar-pumpa-vodovod) na promjene unesenog režima rada sustav varijabilni pogon.

Zahvaljujući ovom svojstvu PI regulator se individualno podešava za svaki pojedini objekt i ne zahtijeva precizno podešavanje proporcionalnih (P) i integralnih komponenti regulatora prilikom puštanja pretvarača u rad.

2. Kontrolni sustav pretvarača VLT AQUA Drive osigurava postupno punjenje praznog cjevovoda, sprječavajući rizik od hidrauličkog udara i posljedičnog oštećenja cijevi i hidromehaničke opreme.Ovo svojstvo je posebno vrijedno za crpne jedinice za navodnjavanje, koje su često uključene u rad praznih vodovodnih cijevi. Punjenje opskrbe vodom provodi se signalom senzor tlaka u nekoliko koraka.

3. Upravljački sustav pretvarača VLT AQUA Drive ima mogućnost signaliziranja pada tlaka u cjevovodu ispod zadane vrijednosti kada crpka postigne nazivnu brzinu (točka A). Ovaj signal ukazuje na potrebu uključivanja dodatne crpke ako grupa crpki radi na vodovodnoj liniji.

Ako je jedna crpka namijenjena za rad na izoliranom vodovodu, signal označava prekid vode ili veliko curenje vode iz sustava. U tom se slučaju pumpna jedinica isključuje i poduzimaju se mjere za uklanjanje kvara u opskrbi vodom.

4. Sustav kontrole pretvarača ima mogućnost reguliranja brzine vrtnje pumpe kada je zaustavljena.Zahvaljujući ovom svojstvu brzina vrtnje se postupno smanjuje na brzinu vrtnje koja odgovara trenutku zatvaranja ventila čime se sprječava pojava vodeni čekić u sustavu i mehanički utjecaji na sam ventil.

5. Kontrolni sustav pretvarača VLT AQUA Drive ima sposobnost otkrivanja rada na suho. Sustav kontinuirano procjenjuje radne uvjete crpke na temelju rezultata mjerenja parametara pogona (brzina pogona i snaga). Kod niske potrošnje energije, koja se javlja s premalim ili nikakvim protokom, pumpna jedinica se zaustavlja.

6. VLT AQUA Drive regulator frekvencije može raditi u stanju mirovanja.Ovaj način rada podrazumijeva rad crpke s vrlo malim protokom, što odgovara niskoj potrošnji energije. To se obično događa kada pumpa radi malom brzinom.

Kontrolni sustav, uspoređujući brzinu crpke i snagu koju ona troši, stavlja sustav u «sleep mode». Pri malom protoku, crpka povećava tlak na potrebnu vrijednost i zaustavlja se. Dodatno, upravljački sustav prati tlak u vodoopskrbnom sustavu ili razinu otpadnih voda u prihvatnom spremniku kanalizacijskog postrojenja.

Pri padu tlaka u vodoopskrbnom sustavu ili porastu razine otpadne vode u prihvatnom spremniku crpne stanice pumpa se stavlja u pogon. Zbog svojstva upravljačkog sustava da osigura «režim mirovanja», trošenje crpne jedinice se smanjuje, sprječavajući njen rad s malim unosom vode ili malim protokom otpadne vode u prijemnom spremniku crpne stanice. Prisutnost ove funkcije pretvarača omogućuje uštedu prosječno 5% energije potrošene za vodoopskrbu.

7. Upravljački sustav pretvarača VLT AQUA Drive ima funkciju zahvaljujući kojoj se uzima u obzir gubitak tlaka u vodovodu od crpne stanice do diktirajuće točke vodovodne mreže. Zahvaljujući ovoj funkciji, potreban tlak se prilagođava na izlazu crpne stanice u skladu s promjenjivom opskrbom vodom. Pri tome se uzima u obzir da je gubitak tlaka u cijevima proporcionalan kvadratu brzine protoka.

Ovo svojstvo omogućuje osiguravanje potrebne visine na kraju vodene linije bez senzora tlaka.Međutim, može se učinkovito koristiti samo u nedostatku međuodvodnje vode duž cjevovoda.

8. Uz navedena svojstva VLT AQUA Drive pretvarača sustava upravljanja treba istaknuti sljedeće:

• osiguravanje glatkog pokretanja s određenim intenzitetom pokretanja i zaustavljanja crpke, što sprječava oštećenje ležajeva crpke, smanjuje vjerojatnost hidrauličkog udara u cjevovodima, smanjuje početne struje u mreži napajanja;

• osiguravajući izmjenu crpnih jedinica kao radnih i u stanju pripravnosti. To osigurava ravnomjerno trošenje motornog resursa crpnih jedinica;

• Indikator isplate pretvarača koji pokazuje koliko je vremena preostalo do potpunog oporavka pogona VLT AQUA.

Osim toga, posebno bilježimo posebne značajke uštede energije frekventnih pretvarača koji se temelje na Danfoss pretvaračima.

1. AEO funkcija (funkcija automatske optimizacije energije). Zahvaljujući ovoj funkciji, pogon troši onoliko energije koliko je potrebno za opskrbu tekućinom u određenom trenutku.

Korištenje ove značajke štedi dodatnih 5-10% energije. Osim toga, ova značajka smanjuje potrošnju pogona reaktivna snaga a shodno tome i struja opterećenja elektromotora. Ova funkcija je posebno učinkovita za mehanizme s momentom otpora ventilatora (moment otpora proporcionalan je kvadratu brzine), uključujući centrifugalne pumpe. Ova značajka također smanjuje akustičnu buku uređaja.

2. Funkcija automatske prilagodbe motora ugrađena u pretvarač.Podešavanje frekvencijskog pretvarača značajno ovisi o unutarnjim parametrima elektromotora (otpor, induktivitet itd.).

Funkcija automatske prilagodbe omogućuje vam precizno određivanje parametara motora spojenog na pretvarač i njegovo podešavanje. Ova funkcija je važna u slučajevima kada se mijenjaju motori pumpi, kada se mijenjaju parametri motora nakon popravka i kada se različiti tipovi elektromotora serijski spajaju na isti pretvarač.

Prisutnost ove funkcije smanjuje potrošnju energije za 3-5%, a pri korištenju obnovljenih elektromotora ušteda doseže 10%. Upotreba frekvencijskih pretvarača posebno velike snage povezana je s stvaranjem harmonika višeg reda.

Prisutnost viših harmonika u struji dovodi do pregrijavanja žica kabela, povećava gubitke u transformatorima, pogoršava radne uvjete kondenzatorske baterije… Osim toga, izolacija elemenata elektroenergetskih mreža prerano stari, elementi zaštitnih uređaja (automati, osigurači) se neopravdano aktiviraju, dolazi do smetnji u telekomunikacijskim mrežama koje se nalaze u blizini energetskih kabela.

Trenutno su mnogi modeli frekvencijskih pretvarača opremljeni ugrađenim filtrima elektromagnetske kompatibilnosti (EMC). Konkretno, kako bi se spriječio ulazak viših strujnih harmonika u vanjsku opskrbnu mrežu, frekventni pretvarači VLT AQUA Drive opremljeni su prigušnicama u međustrujnoj vezi kako bi se smanjila harmonijska izobličenja.