Настройка частотного преобразователя для насоса

Настройка частотного преобразователя для насоса

Важнейшая функция насоса – формирование определенного давления в трубопроводе и поддержание его на заданной отметке в течение требуемого времени. Этот показатель не статичен, предполагает постоянное изменение. К примеру, в ночное время нагрузка на трубопровод значительно снижается, а в утренние или вечерние часы – достигает максимума. Раньше регулировка производительности достигалась исключительно за счет механических элементов, задвижек, затворов, что было не слишком удобно и надежно, механизмы изнашивались, возникали протечки, стабильности давления достичь не удавалось. Вдобавок, привод насоса в таком случае постоянно работал на максимуме, что приводило к нерациональному расходованию энергии.

Более технологичный и современный вариант – регулировка при помощи частотного преобразователя. Как настроить его для максимальной автоматизации и эффективности всех процессов? Что нужно учитывать?

Компоненты системы

Комплекс состоит из следующих элементов:

1. Насос. Основной модуль, отвечающий за формирование давления, достаточного для циркуляции жидкой среды с необходимой скоростью и интенсивностью.

2. ПИД-регулятор. Важнейший системный компонент, отвечающий за регулировку производительности. Именно его данные помогают держать на нужном уровне давление и иные показатели, температуру, расход. Модуль функционирует по принципу сопоставление пары величин, поступающих на входы, сигналов задания и обратной связи. Если показатель задания выше параметров с датчика, то выходная частота преобразователя возрастает, мотор начинает вращаться быстрее, перекачивает больше воды за единицу времени.

3. Датчик. Класс датчика определяет, по какой схеме подключать провода, какой должна быть настройка оборудования. 

Датчик: основные параметры

Базовые показатели датчика выглядят следующим образом:

- вид сигнала;

- число проводов, используемых при подключении;

- напряжение питания.

Практика показывает, что оптимальный тип сигнала – от 4 до 20 мА, что позволяет достичь максимальной стойкости к помехам, оперативно обнаружить обрыв провода, при наличии такового. Напряжение питания датчика должно соответствовать аналогичной характеристике ПЧ, например, 24 вольта.

Схем подключения всего две:

1. Двухпроводная. Применяется в том случае, если сигнал составляет от 0 до 20 мА. Пары проводов в таком случае достаточно, чтобы передавать и питание, и основной сигнал.

2. Трехпроводная. Основная особенность – разделение питания и сигнального провода. Допустима работа как с сигналом по току, так и его аналогом по напряжению.

Установка и подключение

Для частотного преобразователя лучше взять стандартный датчик давления, подключение которого осуществляется по двум проводам, сигнал соответствует диапазону от 4 до 20 мА. Датчик подключается к аналоговому входу, при необходимости, ставятся вспомогательные перемычки. 

Конфигурация и настройки

Чтобы частотный преобразователь функционировал корректно, нужно точно указать информацию об электромоторе, с которым он будет взаимодействовать. Все эти данные можно обнаружить на металлическом шильдике, в сопроводительной инструкции или техническом паспорте. В первую очередь, фиксируется следующая информация:

- Номинальная мощность мотора. Бытовой насос имеет мощность несколько киловатт, для промышленных вариантов, коммерческих – десятки.

- Номинальное рабочее напряжение. Устройства ориентированы или на бытовые однофазные сети в 220 вольт, либо на трехфазные, 380-вольтовые.

- Номинальный рабочий ток.

- Номинальная частота и скорость.

Также нужно зафиксировать несколько характеристик, исключающих работу преобразователя в режимах, чреватых его выходом из строя, поломкой, требующей серьезного ремонта. Выглядят эти характеристики следующим образом:

- Нижний предел частоты. Нужно точно обозначить его, чтобы техника не функционировала на заниженной частоте, провоцирующей перегрев, избыточную нагрузку.

- Время разгона и торможения. В большинстве случае, достаточно трех секунд. Это позволит снизить нагрузку на механические компоненты, обеспечить плавность процессов.

- Торможение на свободном выбеге.

ПИД-регулятор: сигнальные составляющие

Управление частотным преобразователем посредством ПИД-регулятора – одна из наиболее совершенных методик. Причина тому – высочайшая точность сигнала. Он сформирован несколькими составляющими:

1. Пропорциональная. С увеличением этой составляющей растет быстродействие, однако, снижается запас стабильности. Чрезмерное значение устанавливать нельзя, слишком высоким становится риск критического повреждения комплекса. Пропорциональная составляющая находится в прямой зависимости от уставки.

2. Интегральная. Чтобы исключить статическую ошибку предыдущей составляющей, вносится интегральная компонента. Благодаря ей, преобразователь учитывает опыт предыдущей работы, запоминает его. В том случае, если система функционирует стабильно, показатель стабилизируется.

3. Дифференциальная. Эта компонента исключает чересчур серьезные отклонения величин, находящихся под контролем, старается определить, как именно объект будет вести себя в перспективе. Причин отклонений множество – внешние воздействия, проблемы с регулировкой. Чем быстрее контролируемый показатель отклоняется от установки, тем более выражено действие дифференциальной компоненты. Стабилизация отклонения приводит к тому, что она перестает действовать.

Спящий режим

Чтобы частотный преобразователь помогал в уменьшении расхода энергии, необходимо грамотно настроить “режим сна”. Практика показывает, что давление в трубопроводе может быть достаточным для его корректной работы даже при вращении электромотора насоса на минимальных оборотах, либо при его полной остановке. В таком режиме потребляется минимум энергии, при этом исключены проблемы с производительностью. Именно за этот момент и отвечает “режим сна”.

Когда давление в трубопроводе падает ниже отметки, достаточной для его работы, устройство автоматически “просыпается” и работает дальше. Алгоритм достаточно прост, однако, эффективен, позволяет сократить расходы энергии на 30 процентов и более, в сравнении с комплексами, где регулятор частоты отсутствует.

Меры предосторожности и безопасности

Основной момент – точное подключение всех контактов насоса и регулятора, соединение с “правильными” входами, указание характеристик, реально соответствующих особенностям используемого оборудования.

К повреждению также могут привести резкие отключения устройства при его нахождении в основном рабочем режиме, либо на стадии разгона или торможения. В крайнем случае можно отправить команду дистанционно, чтобы активировать плавную остановку, но внезапный обрыв линии питания всегда сопряжен с перегрузками, способными вывести из строя как механические, так и электронные компоненты.