Частотный преобразователь для циркуляционного насоса отопления

Частотный преобразователь для циркуляционного насоса отопления

Многие циркуляционные насосы оснащены асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором – наиболее распространенным и надежным устройством для работы насосного оборудования. Однако у этого типа двигателей долгое время были существенные недостатки: невозможность удобно регулировать скорость вращения ротора и пусковой ток, который в 5-7 раз превышал номинальную мощность.

Названные особенности, являются причиной больших энергопотерь и приводят к механическим ударным нагрузкам. Все это негативно влияет на продолжительность эксплуатации насоса. Поэтому современные модели оснащаются электронными частотными регуляторами, которые решают все указанные проблемы.

Принцип работы и устройство регуляторов частот

В насосах для отопления и водоснабжения регулятор необходим для преобразования частоты переменного тока и ее снижения в 4-5 раз. Конструкция преобразователей включает в себя силовую часть (транзисторы, работающие в режиме электронных ключей) и управляющую. Последняя, представляет собой цифровые микропроцессоры, посредством которых происходит управление силовыми элементами, и появляется возможность расширить опции управления оборудованием.

Регуляторы бывают двух типов:

  • Однофазные используются для насосов мощностью до 7,5 кВт. Такие регуляторы имеют одну конструктивную особенность: на входе есть 1 фаза с напряжением 220 В, а на выходе – 3 фазы с аналогичным значением напряжения. Эта особенность делает возможным подключение к устройству трехфазных электродвигателей без использования конденсаторов.
  • Трехфазные регуляторы предназначены для сетей с напряжением от 380 В, и применяются в насосах мощностью от 0,75 до 630 кВт.

Насосы с частотными регуляторами – это наиболее современные модели, предоставляющие большой диапазон возможностей для регулирования работы асинхронного двигателя

Преимущества насосов с частотным регулированием

Модели насосов с частником позволяют, осуществлять управление приводом по заданному алгоритму, а также обладают еще несколькими важными преимуществами:

  • снижают потребление электроэнергии до 50%;
  • дают возможность настраивать работу насоса и изменять режим его работы;
  • обеспечивают плавный запуск двигателя;
  • позволяют регулировать скорость вращения, и, как следствие, интенсивность циркуляции, как вручную, так и автоматически, по сигналам с периферийных устройств;
  • позволяют запускать электропривод по таймеру.

Таким образом, оборудование с частотным регулированием отличается большей энергоэффективностью и позволяет расширить функциональные возможности насоса. Получить профессиональную консультацию по выбору циркуляционных насосов можно в официальном представительстве компании ДАБ в городе Москва.

Применение преобразователей частоты (ПЧ) с насосными агрегатами дает возможность автоматизировать технологический процесс.

Автоматизация технологического процесса в свою очередь ведет к:

• устранению гидроударов в системе, возникающих при прямом пуске от сети электродвигателей насосов;
• снижению износа насосного агрегата, исполнительных механизмов запорно-регулирующей аппаратуры, инженерной системы в целом;
• снижение износа коммутационной аппаратуры;
• снижению мощности источника питания и сечения кабеля электропитания.

Объём жидкости в системах отопления является постоянным. Основной задачей циркуляционных насосов в таких системах является доставка теплоносителя потребителю. Регулируемым параметром в таких системах является перепад давления в подающем и обратном трубопроводе.

Преобразователь частоты по датчику перепада давления поддерживает заданное значение перепада давления в подающем и обратном трубопроводах.

Настройка преобразователя частоты с циркуляционным насосом

Электрическая схема предусматривает ручное переключение преобразователя частоты на байпас, а также переключение рабочего и резервного насосов для обеспечения равномерной наработки. Переключение между режимами осуществляется с помощью реверсивного рубильника QS2, QS4 («работа от ПЧ» – «работа Напрямую от сети»). Переключение между насосом M1 и M2 – c помощью реверсивного рубильника QS3, QS4. Рекомендации по эксплуатации приведенной схемы даны в примечаниях (см. схему). При работе от ПЧ – QS2 – замкнут, QS4 автоматически размыкается. Далее осуществляется выбор насоса. Для работы с насосом M1 – замыкается рубильник QS3 (при этом QS4 разомкнут). Для работы с насосом M2 – замыкается рубильник QS4 (при этом QS3 разомкнут). При работе от Напрямую от сети –QS4 – замкнут, QS2 автоматически размыкается.

Читайте также:  Печь для бани чугун или сталь

Ввод в эксплуатацию преобразователей частоты

Преимущества применения преобразователей частоты с насосами

Применение частотно-регулируемого привода Преимущества
Изменение производительности насоса Сокращение расходов на электроэнергию до 20%
Автоматизация системы управления насосной станцией Улучшение управляемости системы, сокращающее время на перенастройку системы
Легкая балансировка системы Увеличение срока службы двигателя
Плавный пуск Увеличение срока службы двигателя.
Отсутствие гидроударов, увеличение срока службы труб и арматуры
Поддержание требуемого давления, снижение утечек Экономия воды до 5%
Особенности преобразователей частоты Данфосс Преимущества
Функция автоматической оптимизации энергопотребления Сокращение расходов на электроэнергию до 5%
Функция автоматической адаптации двигателя Сокращение расходов на электроэнергию до 5%
Функция "СОН" Снижение износа оборудования, сокращение расходов на электроэнергию до 5%
Внешние входы/выходы Возможность синхронизации до 3 насосов для работы с одинаковой частотой (Преобразователи частоты VLT FC101)
Встроенный сетевой протокол BACnet Легкая интеграция в BMS-систему, не нужен дополнительный преобразователь протоколов
Функция регулирования расхода по давлению Снижение количества используемых компонентов в системе
Встроенный логический контроллер
Защитное покрытие плат Увеличение срока службы преобразователя частоты (FC51)
Широкая сеть сервисных партнеров в России Снижение времени простоя

Пример расчета экономии использования преобразователей частоты с насосными станциями

Два циркуляционных насоса (рабочий и резервный) мощностью 10 кВт обеспечивают циркуляцию воды в системе ГВС жилого дома.
Насосы работают на номинальной мощности только в ночные и дневные часы (с 1 до 7 часов и с 10 до 16 часов) в остальное время воды циркуляция обеспечивается естественным разбором воды и производительность составляет 50% от номинала (25 Гц).
Учитывая, что потребляемая мощность электродвигателя прямо пропорциональна кубу производительности насоса и КПД насосной установки приблизительно равно 0.6, получим:
Потребляемая Мощность = 10 кВт x (0.53)/КПД установки (0.6) = 2,1 кВт = 21 % (номинальной).
Стоимость преобразователя частоты VLT HVAC Basic FC 101 мощностью 11 кВт ≈ 43 200.
Стоимость 1 кВт электроэнергии ≈ 3 руб.

Экономия за сутки = (10 кВт – 2,1 кВт) * 12часов = 94,8 кВт.
Экономия за сутки = 3 * 94,8 = 284,4 руб.
Экономия за год = 284,4 руб * 365 дней ≈ 103 500 руб.

Отдельно посчитаем экономию, которая достигается за счет энергосберегающих функций «Данфосс».
Напомним, что функция АЕО дает 5% экономии, автоматическая адаптация двигателя добавляет 5%, а функция «Сон» дополнительно экономит 5% энергии.
Общая дополнительная экономия составит 15%.

Экономия за сутки = 3 * 0,15 * 10 * 12 = 54 руб.
Экономия за год = 365*54 = 19 710 руб.
Общая экономия электроэнергии = 103 500 + 19 710 = 123 210 руб.
Экономия на дополнительном конвертере шлюзов может составить = 6000 руб.
Экономия достигаемая за счет встроенного дросселя на звене постоянного тока может составить около 6000 руб (это стоимость внешнего дросселя для такой мощности).
Экономия за счет встроенного логического контроллера составит 4000 руб (это стоимость внешнего контроллера).
Экономия за счет бесплатного обучения в учебном центре «Данфосс» основам работы с преобразователям частоты 24 000 руб (это стоимость обучения для двух человек).

Заметим, что приведенный расчет учитывает не все преимущества преобразователей частоты «Данфосс», итоговая экономия может оказаться более значительной.

Читайте также:  Керамический тэн розжига пеллет

Сведем все расчеты энергосбережения в таблицу

Применение частотно-регулируемого привода Экономия, руб.
Изменения производительности насоса за счет частоты вращения 103 500
Особенности преобразователей частоты Данфосс Экономия, руб.
Функции автоматической оптимизации энергопотребления 19 710
Функция автоматической адаптации двигателя
Функция «СОН»
Встроенный сетевой протокол BACnet 6 000
Встроенный дроссель 4 000
Обучение 24 000
Встроенный логический контроллер 4 000
Итого 161 210

Покупка преобразователя частоты в данном случае окупится менее чем за год.

Насосы, используемые в системах автономного водоснабжения и отопления, являются производительным, но при этом достаточно затратным в эксплуатационном плане оборудованием из-за высокого уровня энергопотребления. Уменьшить затраты и существенно продлить срок эксплуатации насоса можно укомплектовав его частотным преобразователем, о котором мы поговорим в данной статье.

Вы узнаете, зачем нужен и какие функции выполняет частотный преобразователь. Будет рассмотрен принцип работы таких устройство, их разновидности, технические характеристики и приведены рекомендации по выбору преобразователей для скважинных и циркуляционных насосов.

1 Зачем нужен частотный преобразователь?

Практически все современные насосы, реализующиеся в бюджетной и средней ценовой категории, спроектированы по принципу дросселирования. Электромотор таких агрегатов всегда работает на максимальной мощности, а изменение расхода/давления подачи жидкости осуществляется посредством регулировки запорной арматуры, которая меняет сечение пропускного отверстия.

Такой принцип работы имеет ряд существенных недостатков, он провоцирует появление гидравлических ударов, так как сразу же после включения насос начинает качать воду по трубам на максимальной мощности. Также проблемой является высокое энергопотребление и быстрый износ компонентов системы — как насоса, так и запорной арматуры с трубопроводом. Да и о точной настройке такой системы водоснабжения дома из скважины речи быть не может.

Вышеописанные недостатки несвойственны насосам, оснащенным частотным преобразователем. Данный элемент позволяет эффективно управлять давлением, создаваемым в трубопроводе водоснабжения либо отопления, с помощью изменения величины поступающей на мотор электроэнергии.

Схема работы насоса в разных режимах

Как можно увидеть на схеме, насосное оборудование всегда рассчитывается по параметру предельной мощности, однако в режиме максимальной нагрузки насос работает лишь в периоды пикового потребления воды, что бывает крайне редко. Во всех остальных случаях повышенная мощность оборудования является излишней. Частотный преобразователь, как показывает статистика, позволяет экономить до 30-40% электроэнергии при работе циркуляционных и скважинных насосов.
к меню ↑

1.1 Устройство и алгоритм работы

Частотный преобразователь для насосов водоснабжения является электротехническим прибором, который преобразует постоянное напряжение электросети в переменное по предварительно заданной амплитуде и частоте. Практически все современные преобразователи выполнены по схеме двойного изменения тока. Такая конструкция состоит из 3-ех основных частей:

  • неуправляемый выпрямитель;
  • импульсный инвертор;
  • система управления.

Ключевым элементом конструкции является импульсный инвертор, который в свою очередь состоит из 5-8 ключей-транзисторов. К каждому из ключей подключается соответствующий элемент обмотки статора электромотора. В зарубежных преобразователях используются транзисторы класса IGBT, в российских — их отечественные аналоги.

Система управления представлена микропроцессором, который параллельно выполняет функции защиты (отключает насос при сильных колебаниях тока в электросети) и контроля. В скважинных насосах для воды управляющий элемент преобразователя подключается к реле давления, что позволяет функционировать насосной станции в полностью автоматическом режиме.

Экономия электроэнергии при использовании ЧП

Алгоритм работы частотного преобразователя достаточно прост. Когда реле давления определяет, что уровень давления в гидробаке упал ниже допустимого минимума, передается сигнал на преобразователь и тот запускает электромотор насоса. Движок разгоняется плавно, что снижает воздействующие на систему гидравлические нагрузки. Современные преобразователи позволяют пользователю самостоятельно устанавливать время разгона электродвигателя в пределах 5-30 секунд.

Читайте также:  Двигатель от шуруповерта на велосипед

В процессе разгона датчик сигнала непрерывно передает на преобразователь данные о уровне давления в трубопроводе. После того, как оно достигает требуемой величины, блок управления останавливает разгон и поддерживает заданную частоту оборотов мотора. Если подключенная к насосной станции точка водопотребления начнет расходовать больше воды, преобразователь увеличит давление подачи путем повышения производительности насоса, и наоборот.
к меню ↑

1.2 Как работает насос в паре с частотным преобразователем? (видео)

2 Рекомендации по выбору и установке оборудования

Если используемый вами насос не обладает встроенным частотным преобразователем, то приобрести и установить такой регулятор мощности можно самостоятельно. Как правило производители насосов в техническом паспорте указывают, какой конкретно преобразователь подойдет к данном модели оборудования.

Если же рекомендаций нету, и выбор прибора полностью лег на ваши плечи, руководствуйтесь следующими критериями:

  1. Мощность — преобразователь напряжения всегда подбирается исходя из мощности электропривода, к которому он подключается.
  2. Входное напряжения — указывает на силу тока, при которой преобразователь остается работоспособным. Тут необходимо выбирать с оглядкой на колебания, которые могут быть в вашей электросети (пониженное напряжение приводит к остановке прибора, при повышенном он может попросту выйти из строя). Также учитывайте тип двигателя насоса — трех, двух или однофазный.
  3. Диапазон частот регулировки — для скважинных насосов оптимальным будет диапазон 200-600 Гц (зависит от изначальной мощности насоса), для циркуляционных 200-350 Гц.
  4. Количество ходов и выходов управления — чем их больше, тем больше команд и, как следствие, режимов работы преобразователя в сможете настроить. Автоматика позволяет задать скорость оборотов при пуске, несколько режимов максимальных оборотов, темпы разгона и т.д.
  5. Способ управления — для скважинной насосной станции удобнее всего будет выносное управление, которое можно расположить внутри дома, тогда как для циркуляционных насосов отлично подойдет преобразователь с пультом ДУ.

Циркуляционный насос Грундфос с частотным преобразователем

Если вы отсеяли все представленные на рынке приборы и столкнулись с тем, что подходящего по характеристикам оборудования попросту нет, необходимо сузить критерии выбора до ключевого фактора — потребляемого двигателем тока, по которому подбирается номинальная мощность преобразователя.

Также выбирая блок управления частотой, особенно от отечественных либо китайских производителей, учитывайте срок гарантийного обслуживания. По его продолжительности можно косвенно судить о надежности техники.

Пару слов о производителях. Ведущей компанией в данной сфере является фирма Grundfoss (Дания), которая поставляет на рынок свыше 15 различных моделей преобразователей. Так, для насосов с трехфазным электродвигателем подойдут модель Micro Drive FC101, для однофазных (работающих от стандартной электросети 220В) — FC51.

Более доступным в ценовом плане является оборудование компании Rockwell Automation (Германия). Фирма предлагаем линейку преобразователей PowerFlex 4 и 40 для маломощных циркуляционных насосов и серию PowerFlex 400 для скважинных насосных станций (от одного преобразователя могут работать сразу 3 параллельно подключенных насоса.

Учитывайте, что цена хорошего преобразователя подчас может доходить до стоимости насоса, поэтому подключение и настройка такого прибора должна выполняться исключительно специалистами.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector