Socomec UPS

Главная Новости Применение ИБП позволит повысить надежность каскадных систем стабилизации давления насосных станций

Применение ИБП позволит повысить надежность каскадных систем стабилизации давления насосных станций

13.06.2013

В новейших насосных станциях часто применяют каскадное управление насосами с запуском электродвигателей от одного преобразователя частоты. Это позволяет более экономно использовать электроэнергию, легче обслуживать насосную станцию, и держать более доступный по цене ЗИП, чем использование одного большого двигателя и преобразователя частоты.

При таком способе управления давление в системе стабилизируется на постоянном уровне регулированием скорости вращения электродвигателя одного из насосов. Если насос достиг максимальных оборотов, а давление в системе продолжает падать, то работавший двигатель насоса отключается от преобразователя частоты и подключается напрямую к сети. При этом сам преобразователь переключается на следующий насос и регулирует его скорость для стабилизации давления в выходной магистрали. Эта процедура повторяется аналогичным образом вплоть до включения всех насосов станции. В произвольный момент времени стабилизация давления может осуществляться за счет регулирования скорости любого из насосов. Такая система регулирования давления называется мультимастерной. Схема мультимастерной системы стабилизации давления представлена на рисунке:

Схема мультимастерной системы стабилизации давления

Особенностью такой системы, когда в цепь между преобразователем и двигателем включается дополнительное коммутирующее устройство, является снижение надежности электропривода в целом. Причина в том, что при снижении питающего напряжения ниже определенного предела происходит отключение силовых контакторов и, соответственно, разрывается питающая цепь асинхронного электродвигателя. Если пропадание напряжения в питающей электросети будет длительным, то преобразователь определяет снижение напряжения в сети и отключает ключи инвертора, при этом двигатель насоса успевает остановиться. После появления электропитания к катушке контактора прикладывается напряжение, цепь между преобразователем частоты и двигателем замыкается и система возвращается в рабочий режим.

Намного хуже складывается ситуация, когда пропадание напряжения в сети кратковременное. Контактор силовой цепи успевает отключиться при пропадании напряжения на короткое время. При этом нагрузка преобразователя становится равной нулю и напряжение конденсаторов звена постоянного тока медленно снижается. В зависимости от мощности преобразователя время идентификации пропадания напряжения может составить несколько секунд, а до этого преобразователь будет выдавать на выходной клеммный соединитель напряжение номинальной частоты и амплитуды. В это же время двигатель насоса будет останавливаться в режиме выбега под воздействием нагрузки. Если в момент времени, когда контактор уже успел отключиться, а преобразователь частоты еще не идентифицировал пропадание напряжения сети, электропитание появится вновь, то в системе возникает ситуация, которая может привести к отказу преобразователя частоты.

При наличии переменного напряжения на выходном клеммном соединителе преобразователя и срабатывании силового контактора к обмоткам двигателя прикладывается номинальное напряжение, или близкое к нему. В обмотках снова появляется переменный ток, значительно больше номинального значения (вплоть до шестикратного при полной остановке двигателя). Обмотки асинхронного двигателя допускают такую перегрузку, а вот преобразователь частоты – нет. В лучшем случае преобразователь частоты отключится по перегрузке, в худшем – произойдет отказ силовых ключей инвертора.

Исключение таких ситуаций возможно за счет использования источников бесперебойного питания малой мощности для гарантированного электроснабжения катушек силовых контакторов. Узел силовой части схемы, обеспечивающий переключение электродвигателя с преобразователя на сеть представлен на рисунке:

Схема переключения электродвигателя с преобразователя на сеть

Контакты S1, S2 замыкаются внешней системой управления переключением насосов.

При таком подключении и пропадании электропитания контактор К1 остается замкнутым при работе двигателя от преобразователя частоты. Двигатель продолжает вращаться и потреблять энергию от конденсаторов звена постоянного тока, существенно ускоряя процесс их разряда. После этого преобразователь частоты определяет снижение напряжения в звене постоянного тока и отключается с индикацией ошибки «Низкое напряжение». Когда электроснабжение восстанавливается, повторный запуск системы управления насосами производится в штатном режиме без разрывов и коммутаций в цепи между преобразователем частоты и двигателем под нагрузкой.

При этом следует помнить, что устройство внешнего управления насосами, например, программируемый логический контроллер, необходимо также подключить к источнику бесперебойного питания, чтобы контакт S1 оставался замкнутым. В случае реализации системы управления переключением насосов на основе самого преобразователя частоты необходимо использовать гарантированное электроснабжение только для контакторов.

В целом можно отметить, что применение источников бесперебойного питания малой мощности, достаточной для питания катушек коммутирующих контакторов, существенно повышает надежность системы электропривода насосов, уменьшая влияние перепадов напряжения сети на работу насосной станции.