Водоснабжение и канализация

Насосные агрегаты

Как именно и за счет чего возникает энергосбережение при замене нерегулируемого привода на регулируемый наиболее удобно показать на примере насосного агрегата, который должен обеспечить подачу жидкости в трубопровод с постоянным заданным давлением. Этот пример применения преобразователей частоты является классическим, так как именно в насосных агрегатах можно добиться максимальной экономии энергоресурсов.
Особенностью этих систем является неравномерность потребления воды в зависимости от времени суток, дня недели и времени года. Постоянный объем подачи приводит к заметному ослаблению напора в часы повышенного разбора воды и к значительному повышению давления в магистрали, когда расход воды снижается. Повышение давления в магистрали ведет к потерям воды на пути к потребителю и увеличивает вероятность разрывов трубопровода.
При применении преобразователя частоты есть возможность регулировать подачу воды или давление в магистрали в соответствии с заранее составленным графиком требуемой подачи или давления воды (с обратной связью от соответствующих датчиков).
Регулирование подачи воды позволяет получить экономию электроэнергии до 50%, а также значительную экономию воды (до 20 %) и тепла (до 10 %). Исключение прямых пусков двигателя позволяет снизить пусковые токи, избежать гидравлических ударов и избыточного давления в магистрали, увеличить срок службы двигателя и трубопроводов. В результате существенно увеличивается срок службы трубопроводов, запорной арматуры и электродвигателей.
На сегодняшний день одним из самых распространенных вариантов регулирования производительности насосных агрегатов является использование задвижек или регулирующих клапанов. Изменяя положение задвижки можно добиться регулирования давления в трубопроводе потребителя. Однако при этом часть давления "теряется" на гидравлическом сопротивлении задвижки. Чем больше разница в давлении на выходе насоса и в трубопроводе после задвижки - тем больше потерь. Одновременно с этими потерями происходит снижение КПД насоса. При необходимости существенного снижения давления (например, в случае низкого водопотребления в сети) суммарные потери в насосном агрегате могут превысить 50%  номинальной мощности агрегата!

Для минимизации потерь необходимо полностью открыть все задвижки на выходе насоса, а давление регулировать с помощью изменения частоты вращения насоса. В результате напорная характеристика насоса всегда будет соответствовать текущей характеристики сети, непроизводительные потери мощности будут устранены, а насос всегда будет работать с практически номинальным КПД!

Применение преобразователя частоты для регулирования производительности насоса позволяет существенно уменьшить и эксплуатационные затраты, связанные с обслуживанием агрегатов и систем. Например, снижение перепада давления между всасывающим и напорным патрубками насосного агрегата увеличивает срок службы сальниковых уплотнений, а плавные пуск и останов двигателя насоса практически исключают гидроудары.

Канализационные насосные станции (КНС)

На канализационно-насосных станциях (КНС) преобразователь управляет двигателем привода насоса, откачивающего жидкость из резервуара. Преобразователь удобно использовать в режиме регулирования "по частоте" с источником задания "сухие контакты". Ко входам типа "сухой контакт" подключаются датчики уровня жидкости в резервуаре. Обычно контролируется минимальный, максимальный уровень жидкости и один или несколько промежуточных уровней.

 
 Использование преобразователя на КНС

Настройкой входов "сухой контакт" (СК) задается реакция преобразователя на срабатывание каждого датчика. Рекомендуемые настройки преобразователя для применения на КНС (на примере использования трех датчиков уровня, предполагается, что при достижении жидкостью определенного уровня контакты датчика замыкаются):

При подключении могут использоваться любые свободные входы "сухой контакт" преобразователя, при этом необходимо следить, чтобы заданные приоритеты для входов возрастали в соответствии с физическим расположением датчиков уровня в резервуаре. Значения минимальной и максимальной частоты для ограничителя частоты выбираются в соответствии с требованиями объекта. В результате приведенной настройки преобразователь будет функционировать следующим образом:

Станции водозабора

Применение преобразователях на водозаборных станциях аналогично применению на КНС, с той разницей, что здесь производится накачка жидкости в резервуар. Как и на КНС, преобразователь удобно использовать в режиме регулирования "по частоте" с источником задания "сухие контакты". Ко входам типа "сухой контакт" подключаются датчики уровня жидкости в резервуаре. Обычно контролируется минимальный, максимальный уровень жидкости и один или несколько промежуточных уровней.

 
Использование преобразователя на станциях водозабора

Настройкой входов "сухой контакт" задается реакция преобразователя на срабатывание каждого датчика. Рекомендуемые настройки преобразователя для применения на станциях водозабора (на примере использования трех датчиков уровня, предполагается, что при достижении жидкостью определенного уровня контакты датчика замыкаются):

При подключении могут использоваться любые свободные входы "сухой контакт" преобразователя, при этом необходимо следить, чтобы заданные приоритеты для входов возрастали в соответствии с физическим расположением датчиков уровня в резервуаре. Диапазоны частот для ограничения частоты выбираются в соответствии с требованиями объекта. В результате приведенной настройки преобразователь будет функционировать следующим образом: