Jaký frekvenční generátor si mám vybrat pro čerpadlo do studny?

Než začnete pořizovat frekvenční měnič potřebný ke zlepšení účinnosti a životnosti čerpadla, měli byste zvážit provozní podmínky zařízení. Například zařízení pro nízké zatížení obvykle nevyžaduje žádné další úpravy. Takové zařízení může bez problémů fungovat po mnoho let. Frekvenční měnič čerpadla je však fascinující součástí, pokud jde o vysoce výkonná zařízení, která mohou být poškozena změnami tlaku. Použití takového zařízení sníží provozní náklady.

V systémech, kde čerpadlo stále pracuje na plný výkon, i když není požadován maximální výkon, dochází k enormním ztrátám energie. Úspory při nepřetržitém zásobování vodou jsou zajištěny instalací a správnou konfigurací frekvenčního měniče. Toto vícesložkové zařízení shromažďuje informace o úrovni tlaku pomocí nainstalovaných senzorů a poté zajišťuje regulaci výkonu aktivací logických ovladačů. V důsledku toho lze po instalaci konvertoru realizovat další úspory snížením celkových nákladů na pravidelnou údržbu a provoz vysoce výkonných čerpacích zařízení.

Kritéria pro výběr zařízení určeného k úpravě vodních čerpacích zařízení se vztahují k úrovni jmenovitého proudu. Je také nutné vzít v úvahu specifické provozní vlastnosti, včetně přetížitelnosti elektromotorů. Systémy s frekvenčními měniči se v důsledku správné konfigurace rychle a bez problémů přizpůsobí náhlým změnám spotřeby vody a chrání zařízení před různými nepříznivými podmínkami, které vznikají při dlouhodobém provozu.

Funkčnost frekvenčního měniče může výrazně zvýšit efektivitu využití čerpacího zařízení, eliminovat dodatečné náklady na opravy a údržbu instalovaných zařízení. Zařízení nezabere mnoho místa a pomáhá tak zajistit kompaktnost celého systému. Navíc díky úspoře energie a snížení souvisejících nákladů se investice do nákupu měničů rychle vrátí.

Obsah

1. Jak vybrat frekvenční měnič
2. O výhodách a nevýhodách
3. Co je třeba zvážit při výběrovém řízení
4. Výběr frekvenčního regulátoru pro čerpadla
5. Výhody frekvenčního řízení pohonů čerpadel
6. Oblasti použití frekvenčních pohonů čerpacích zařízení

Jak vybrat frekvenční měnič

Frekvenční měnič je důležitým zařízením. Vybírejte jej proto se zvláštní pozorností. Chcete-li to provést, musíte vzít v úvahu mnoho nuancí, které budou popsány níže.

Nejprve si však řekněme, jaké výhody a nevýhody má frekvenční měnič pro čerpadlo.

O výhodách a nevýhodách

Použití frekvenčních generátorů poskytuje uživateli řadu důležitých výhod.

Mezi hlavní z nich patří následující:

• výrazné úspory energie. Toho je dosaženo díky skutečnosti, že provoz elektrického pohonu se vypočítává v souladu se skutečnou spotřebou vody;
• snížení spotřeby vody. V tomto případě se snižuje pravděpodobnost úniků s nízkou spotřebou vody;
• snížení nákladů na opravy konstrukcí a zařízení. Instalace frekvenčního měniče zabraňuje vzniku nouzových situací v důsledku vodního rázu, ke kterému často dochází, pokud není elektrický pohon regulován;
• plná automatizace vodovodního systému;
• úspora tepla v systému zásobování teplou vodou díky snížení ztrát teplé vody;
• V případě potřeby můžete zvýšit tlak.

Frekvenční měnič umožňuje plynulé spuštění motoru a veškerého čerpacího zařízení. Rychlost oběžného kola v zařízení se plynule zvyšuje. Díky tomu se výrazně snižuje mechanický dopad na čerpadlo a také rozběhové proudy. Zdroj čerpacího zařízení je vynakládán hospodárně, což znamená, že se také prodlužuje jeho životnost.

Při přímém odběru vody, tedy bez hydraulického akumulátoru, bude frekvenční měnič regulovat nejen výkon zařízení, ale i samotný odběr vody. Nutno však dodat, že nízký výkon znamená výraznou úsporu energie.

Pokud jde o nevýhody frekvenčních měničů, zahrnují pouze vysoké náklady na toto zařízení. Utracené peníze se však poměrně rychle a mnohonásobně vrátí, protože se sníží náklady na elektřinu. Kromě toho jsou opravy zařízení vyžadovány mnohem méně často nebo vůbec.

Co je třeba zvážit při výběrovém řízení

Frekvenční měniče pro čerpadla jsou různé. Počínaje jednotkami pro monitorování čerpadel malého výkonu a konče kaskádovým řízením celé čerpací skupiny s funkcí automatické změny. Ten umožňuje rovnoměrnější rozložení zátěže mezi motory systému čas od času výměnou motoru, který je řízen měničem. Měniče se dělí na jednofázové a třífázové.

Jednofázové měniče jsou napájeny jednou fází 220 V. Na výstupu produkují třífázové sinusové napětí, díky čemuž je řízení elektrických sítí čerpadla ještě efektivnější. Výkon frekvenčních měničů tohoto typu se může pohybovat od 0,2 do 2,2 kW.

Pokud je frekvenční měnič třífázový, pak může pracovat v širším výkonovém rozsahu – 0,2 až 250 kW.

Pokud potřebujete vyřešit jednoduché problémy, pak je vhodnější zvolit čerpadla s nízkým výkonem. Zajistí plynulý rozběh a zastavení systému, umožní řídit brzdění a akceleraci, ochrání před suchým provozem, sníží náklady na energii a podobně.

Některé frekvenční měniče jsou navíc vybaveny bezsenzorovým režimem vektorového řízení. Je neuvěřitelně přesný a také umožňuje maximální točivý moment při nižších otáčkách. Je také vhodné dodat, že nízkopříkonové frekvenční měniče pro čerpadla mají malé rozměry. Mohou být instalovány s nulovými vůlemi.

Pokud potřebujete vyřešit složité problémy, pak budete potřebovat třífázový frekvenční měnič. Obvykle je většina těchto převodníků vybavena regulační smyčkou PID. Umožňuje vám udržovat zpětnou vazbu s procesem v souladu s hodnotami nastavenými řídicím systémem.

Kromě toho může mít třífázový měnič kmitočtu funkci kaskádového řízení. V tomto případě k tomu nebude potřeba řídicí ovladač. Obecně platí, že jeden měnič tohoto typu umožňuje provozovat kromě hlavního motoru až tři další motory s přímým spouštěním.

Pokud jde o vestavěný systém zodpovědný za ovládání klapky, umožňuje neutrácet peníze za externí hardware a ovládací software. Pokud je klapka ve správné poloze, pohon se spustí v bezpečném režimu. Obecně platí, že všechny moderní frekvenční měniče mohou pracovat v tandemu s čerpadlem stejně jako s elektromotorem. Díky tomu se výrazně zvyšuje životnost čerpacího zařízení.

K pohonu čerpadel se široce používají jedno- nebo třífázové elektromotory na střídavý proud. Přes všechny své výhody mají tyto elektrické stroje jednu vážnou nevýhodu, kterou je obtížná regulace otáček a točivého momentu na hřídeli.

Hlavní charakteristiky čerpacích jednotek jsou průtok a tlak. Tyto parametry jsou regulovány pomocí uzavíracích a regulačních ventilů a zahrnutím dalších čerpadel do schématu kaskádového řízení.

Princip regulace je založen na závislosti otáček rotoru elektrického stroje na frekvenci napájecího napětí. Frekvenční měnič mění frekvenci napájecího napětí na elektrický pohon čerpacích agregátů.

Většina nouzových situací se provádí na základě obvodu s dvojitou konverzí. Střídavé napětí v síti je usměrněno, vyhlazeno LC filtry, následně přivedeno do střídače, kde je opět přeměněno na střídavé napětí jiné frekvence. Frekvence je nastavena pulzně šířkovým modulátorem, jehož signály střídavě odemykají a zamykají klávesy na výkonových tranzistorech měniče.

Frekvenční měniče mají diskrétní a analogové výstupy pro připojení tlakových, teplotních čidel, průtokoměrů, dálkových ovládání a monitorovacích zařízení, alarmů a tak dále. Zpracování dat probíhá v mikroprocesorové řídicí jednotce. Obvod řízení frekvence generuje signály pro změnu produktivity, zapínání nebo vypínání čerpacích jednotek podle daného programu a změnu technologických parametrů ve vodovodním řádu.

Například nejjednodušší schéma regulace výkonu čerpadel s tlakovou zpětnou vazbou ve vodovodní síti funguje takto:

Když tlak klesne, frekvenční regulátor generuje signál pro zapnutí čerpacích jednotek. Spouštění probíhá v plynulém režimu, který zabraňuje vodním rázům. S rostoucím tlakem je signál ze snímače posílán do frekvenčního měniče, který plynule mění rychlost otáčení hnacího motoru a snižuje výkon čerpadel. Takové schéma může zahrnovat další čerpací jednotky při špičkových hodnotách spotřeby vody.

Výběr frekvenčního regulátoru pro čerpadla

Mnoho výrobců čerpací techniky je dodává již vybavené frekvenčními měniči. V datových listech čerpadel bez regulátorů jsou obvykle uvedeny konkrétní modely měničů kompatibilních s elektromotory jednotek. Při absenci těchto informací však při modernizaci a rekonstrukci čerpacích stanic se starými motory vyvstává otázka výběru frekvenčních generátorů. Regulátor je vybrán na základě následujících vlastností:

• Typ elektromotoru. Počet fází frekvenčního měniče musí odpovídat typu elektromotoru. Při použití třífázového elektromotoru v jednofázové síti vám instalace regulátoru frekvence umožňuje vyřešit problém se spuštěním elektrického stroje bez externího kondenzátoru.
• Elektrické charakteristiky. Napětí a proud odebírané motorem čerpadla musí odpovídat stejným parametrům frekvenčního měniče. Výkon měniče by měl být o 15-30% větší než hnací výkon čerpací jednotky. Při výběru na základě těchto parametrů mějte na paměti, že čerpací jednotky stejného výkonu mohou mít různé jmenovité proudy.
• Rozsah řízení frekvence. Tento parametr určuje rychlost otáčení elektromotoru a tím i výkon čerpadla. Chcete-li provést informovanou volbu, musíte znát vlastnosti vodovodní sítě a další parametry. U oběhových čerpadel chladicích a otopných soustav obvykle postačuje frekvence frekvence 200–350 Hz, u čerpadel do vrtů a hlubinných vrtů – od 200 do 600 Hz.
• Počet analogových a digitálních vstupů a výstupů. Počet konektorů frekvenčního měniče musí odpovídat počtu snímačů, výstražných zařízení a dalších připojených zařízení. V případě upgradu systému je lepší pořídit frekvenční generátor s velkým počtem řídicích vstupů.
• Podle podporovaných komunikačních protokolů. Pro správnou výměnu dat s automatizovanými řídicími zařízeními nebo dálkové ovládání parametrů je nutný frekvenční měnič, který podporuje protokol používaný v ATS (CAN, LAN nebo jiné).
• Dostupnost dálkového ovládání. Pro čerpací stanice a jednotky umístěné na těžko dostupných místech je vhodné zvolit frekvenční měnič s dálkovým ovládacím panelem.

Varování! Při rekonstrukcích čerpacích stanic je často nutné naprogramovat frekvenční měniče pro motory, které jsou dlouhodobě v provozu. Pro takové elektrické stroje je vhodné zakoupit měniče s automatickou adaptací, protože skutečné vlastnosti těchto elektromotorů se mohou lišit od údajů v pasu.

Výhody frekvenčního řízení pohonů čerpadel

Vybavení elektromotorů čerpacích jednotek frekvenčními měniči zajišťuje:

• Hladký start a zastavení čerpadel, což snižuje pravděpodobnost vodních rázů v systému.
• Zjednodušení automatického řízení se zpětnou vazbou na tlak, tlak a další parametry sítě. Analogové výstupy průtokoměrů a tlakoměrů lze připojit přímo k frekvenčnímu měniči.
• Ochrana čerpacích jednotek před přetížením „během nasucho“. Vypínání elektromotorů při přehřátí vinutí, ztrátě jedné nebo více fází, přepětí a jiných nehodách.
• Zvýšení životnosti vodovodní sítě přesným udržováním požadovaného tlaku a snížením zatížení potrubí.
• Snížení hluku při provozu čerpacích jednotek.
• Možnost integrace do víceúrovňových automatizačních a telemechanických řídicích systémů.

Oblasti použití frekvenčních pohonů čerpacích zařízení

Regulátory frekvence jsou dodávány s:

• Čerpací agregáty pro zásobování pitnou a užitkovou vodou. Kompletní sada frekvenčních měničů zajišťuje optimální zavlažování a zásobování vodou. PE se používají v průmyslových i domácích sítích. Pro čerpadla pro domácnost vyrábí mnoho výrobců jednofázové měniče.
• Oběhová čerpadla pro chladicí a topné systémy. Frekvenční měniče v těchto systémech regulují dodávku chladiva teplotou, tlakem, průtokem a zajišťují odvod nebo dodávku tepla s minimální spotřebou energie.
• Čerpadla pro hasicí systémy. Frekvenční měniče podporují požadovaný výkon síťových čerpadel a zajišťují spuštění hlavních jednotek v případě požáru.
• Čerpadla používaná v jiných oblastech. Pohon CV je široce používán v dávkovacích čerpadlech v chemickém průmyslu a dalších oborech.

Hlavní předností frekvenčně řízených pohonů čerpacích agregátů je snížení energetické náročnosti o 35 % a více, optimalizace parametrů vodovodních systémů, úspora vody a tepla.

Mezi nevýhody frekvenční regulace obvykle patří vysoká cena frekvenčních měničů. Díky značným úsporám zdrojů a lepšímu zásobování vodou se frekvenční měniče rychle zaplatí. Jejich realizace poskytuje dobrý ekonomický a technický efekt.