Что такое плавный пуск двигателя в насосе - Авто журнал kupim-avto57.ru
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое плавный пуск двигателя в насосе

Устройство плавного пуска электродвигателей насосов

Устройство плавного пуска — небольшое устройство, которое способно значительно продлить срок службы насосов. Сегодня мы расскажем зачем оно нужно, как работает и какими функциональными возможностями может обладать.

Высокий пусковой ток и большая нагрузка на механические узлы оборудования – вот основные недостатки, проявляемые во время запуска электрического двигателя насоса. Эти проблемы помогает устранить устройство плавного пуска. УПП применяется в асинхронных электрических двигателях для удержания тока, напряжения и других их параметров в безопасном диапазоне. Рассмотрим для чего оно нужно, какие функции выполняет и как оно работает.

Устройства плавного пуска

устройство плавного пуска для двигателя 8220 series

. Stahl, мировой лидер в области пускателей двигателей, предлагает 2 различных стандартных модели, доступных сегодня на рынке: Стандартные пускатели двигателей серии 8225 и Стандартные пускатели двигателей серии CUBEx серии 8264. Эти пускатели .

устройство плавного пуска для асинхронного двигателя SK 155E

Мощность: 3 kW

NORDAC LINK – самый недорогой пускатель двигателя для установки в полевых условиях. Благодаря многочисленным опциям, таким как ключ и сервисный выключатель, NORDAC LINK очень прост в обслуживании. Он обеспечивает износостойкий, полностью .

устройство плавного пуска для асинхронного двигателя SK 135E

Мощность: 3 kW — 7,5 kW

NORDAC START является экономичным решением и обеспечивает износостойкий, полностью электронный запуск двигателя. Пускатель двигателя оснащен встроенным тормозным выпрямителем, который позволяет управлять тормозом двигателя. Кроме того, .

умное устройство плавного пуска MINISTART | UG 9410

Ток: 0,5 A — 5 A
Мощность: 0,18 kW — 2,2 kW

. Умный пусковой механизм UG 9410 может использоваться для плавного пуска, плавного включения, реверсирования и защиты 3-фазных асинхронных двигателей. Измеряя ток в линии, для вычисления температуры двигателя используется тепловая модель, .

устройство плавного пуска для двигателя COMBISTART | GF 9229

. С новым сертифицированным TÜV софтстартером с тормозом DC-Brake GF 9229 из серии Серия COMBISTART, DOLD представляет собой мощное и надежное устройство 2 в 1 для плавный, энергосберегающий пуск и плавное торможение асинхронных двигателей .

устройство плавного пуска для двигателя MINISTART | BI 9028

Мощность: 0 kW — 15 kW

. Тормозные реле DOLD имеют ток торможения до 600 A. Они рассчитаны на надежное торможение асинхронных двигателей мощностью до 160 кВт. В соответствии с требованиями Европейской директивы по машинному оборудованию они могут остановить агрегаты .

устройство плавного пуска для двигателя CHRISTIAN P4.0 SOFTSTART

Ток: 9 A
Мощность: 4 kW

Серия P4.0 представляет собой набор плавных пускателей TELE, предназначенный для уменьшения механических нагрузок на приводы в процессе ускорения и пуска двигателей. TELE P4.0 Softstarter — это двухфазное устройство с шириной, которая .

устройство плавного пуска для двигателя TSG 2.2kW

Мощность: 2,2 kW

устройство плавного пуска для двигателя MS3

Ток: 4,5 A — 45 A
Мощность: 2,2 kW — 22 kW

устройство плавного пуска низкое напряжение VMX-synergy™

Ток: 1 A — 1 080 A
Мощность: 7,5 kW — 630 kW

устройство плавного пуска низкое напряжение VMX-agility™

Ток: 17 A — 361 A
Мощность: 7,5 kW — 250 kW

. Игра Изменение мягких стартеров VMX-agility™ была разработана для того, чтобы превзойти жесткие требования клиентов в области управления электродвигателями для промышленной автоматизации. VMX-agility™ обеспечивает стабильный темп старта .

компактное устройство плавного пуска VMX-PFE™

Ток: 1 A — 41 A
Мощность: 2,2 kW — 22 kW

. Компактный мягкий стартер Имея мощность от 2,2 кВт до 22 кВт, VMX-PFE™ идеально подходит для поддержки небольших асинхронных двигателей переменного тока. Простой монтаж на DIN-рейку делает VMX-PFE™ естественным выбором как для дистрибьюторов, .

устройство плавного пуска высокое напряжение SSMV3

Мощность: 200 kW — 30 000 kW

Мощные и надежные устройства плавного пуска серии SSMV3 отличаются превосходными элементами безопасности и экстремальной перегрузочной способностью. Новая модульная концепция делает их установку и техническое обслуживание очень простыми.

устройство плавного пуска для двигателя FWI-SSN3-series

Ток: 11 A — 360 A
Мощность: 5,5 kW — 200 kW

. Мягкий стартер для защиты электродвигателя Электропитание: трехфазное переменное напряжение 380В или 660В±15%, 50 Гц или 60 Гц .

устройство плавного пуска для асинхронного двигателя FWI-X series

Ток: 320 A
Мощность: 5,5 kW — 75 kW

. Онлайн мягкие стартеры позволяют мягкий пуск и мягкое торможение трехфазных асинхронных двигателей Функция мягкой остановки может эффективно решить проблему инерционных систем инерционного всплеска парковки, а это традиционное пусковое .

устройство плавного пуска для двигателя FWI-B

Ток: 320 A
Мощность: 90 kW — 600 kW

. Интеллектуальный онлайн программный стартер — это новый продукт от нашей компании. Этот продукт имеет трех-в-трех аутентичный SCR полный рабочий день он-лайн структуры. При установке в шкаф он не нуждается во внешнем контакторе переменного .

устройство плавного пуска для двигателя с клеткой SFT30 series

Ток: 30 A — 1 200 A
Мощность: 15 kW — 500 kW

. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ФУНКЦИИ ★ Пусковой ток двигателя эффективно снижается ★ Пусковое напряжение двигателя и нагрузочного оборудования снижено ★ Функция мягкой остановки эффективно решает проблему парковки всплеск инерционных систем ★ Есть .

устройство плавного пуска с переменной скоростью PowerXL™ DE1

Мощность: 0,25 kW — 7,5 kW

. Новая серия PowerXL™ DE1 в качестве пускателя с регулируемой скоростью закрывает разрыв между пускателем двигателя и приводом, объединяя ключевые преимущества обоих — простоту управления пускателем и регулируемую скорость двигателя в .

устройство плавного пуска для двигателя DIGISTART D2

Ток: 18 A — 200 A
Мощность: 7,5 kW — 110 kW

. Digistart D2 фирмы Leory-Somer — это компактный и простой в использовании прибор плавного пуска со встроенной защитой двигателя. Это способствует энергосбережению за счет снятия внешних контакторов байпаса. Семь селекторных переключателей .

устройство плавного пуска для двигателя MCI, CI-tronic™ series

Ток: 3 A — 50 A
Мощность: 0,1 kW — 22 kW

Электронное устройство плавного пуска, MCI 25 037N0038 Управляющее напряжение [В пост. тока] [мин: 24, Управляющее напряжение [В пост. тока] [макс: 240, Напряжение питания [В] пер. ток: 240, Управляемые фазы: 2 Электронное устройство .

Устройства плавного пуска ОВЕН УПП1 и УПП2

Сразу после запуска двигателя крутящий момент может достигать 150–200 %, а ток – 600–800 % от номинального, из-за чего в местной электросети могут возникать провалы и просадки напряжения. Для ограничения пускового момента, обеспечения плавного пуска и торможения асинхронных двигателей компания ОВЕН разработала серию устройств плавного пуска – УПП. Устройства предназначены для легкого и нормального режимов пуска и должны применяться совместно с устройствами защиты двигателя. Снижение пускового тока позволяет использовать пускатели и предохранители меньших номиналов.

Читать еще:  Что открутить что бы снять двигатель 2106

Устройство УПП обеспечивает бесступенчатый, плавный разгон и останов электродвигателя методом плавного нарастания/спада напряжения в течение заданного времени. Плавный пуск положительно влияет на функционирование системы и предотвращает различные негативные проявления: удары шестеренок редукторов, проскальзывание клиновидных ремней, гидравлические удары трубопроводов, колебания в конвейерных системах и т. д.

Компания ОВЕН выпускает компактные устройства УПП1 (3, 15, 25 А) и общепромышленного назначения УПП2 (18-200 А).

Рис. 1. Диаграмма работы УПП1

Компактные устройства плавного пуска ОВЕН УПП1

Устройства линейки ОВЕН УПП1 предназначены для плавного пуска и остановки трехфазных двигателей переменного тока мощностью до 11 кВт. Важнейшей функцией УПП1 является импульсный старт – возможность подачи на двигатель полного напряжения на краткое время (до 200 мс) для создания необходимого пускового момента (рис. 1). Универсальное управляющее напряжение позволяет организовать команду запуска/останова как с прибора автоматики (24 В), так и от сети 220 или 380 В. Основные технические характеристики ОВЕН УПП1 приведены в табл. 1, 3.

Рис. 2. Диаграмма работы УПП2

Простая и надежная схемотехника УПП1 обеспечивает неограниченное количество запусков в час, что особо важно при частых запусках двигателя. Простая настройка УПП1 осуществляется с помощью трех поворотных переключателей, определяющих пусковой момент, время разгона и время замедления.

Компактный корпус позволяет устанавливать УПП1 в шкафы автоматики в качестве замены обычных контакторов. Основными объектами применения УПП1 являются небольшие (до 11 кВт)

приводы: конвейеры, мешалки, небольшие насосы и компрессоры.

Общепромышленные устройства плавного пуска ОВЕН УПП2

Устройства плавного пуска УПП2 предназначены для управления пуском и остановкой электродвигателя мощностью до 110 кВт в режиме плавного нарастания напряжения и используются с внешним устройством защиты электродвигателя.

Рис. 3. Минимизирование механического износа
оборудования

УПП2 имеет встроенный байпасный контактор, который после выхода на номинальную частоту вращения двигателя перебрасывает питание напрямую на сеть. Такая схема позволяет увеличить КПД системы и снизить нагрев тиристоров УПП2. Она востребована в применениях с редкими запусками и продолжительным временем работы на номинальной частоте (большинство насосов, вентиляторов и компрессоров). Встроенные шунтирующие контакты УПП2 уменьшают потери мощности, тем самым улучшается энергоэффективность работы всей установки и обеспечивается повышенная эксплуатационная надежность оборудования.

Отличительной особенностью линейки УПП2 является климатическое исполнение – допускается работа в условиях от -10 до +50 °С без снижения допустимых выходных токов. Основные технические характеристики УПП2 приведены в табл. 2, 3.

Применение ОВЕН УПП

Устройство плавного пуска ОВЕН представляет собой простое и экономичное решение для применения в целом ряде отраслей, а также для замены пусковых сборок по схеме «звезда-треугольник». УПП позволит избежать гидроудара в системах водоснабжения, гарантировать длительный срок службы насосного оборудования и минимизировать механический износ оборудования (рис. 3). Благодаря низкому уровню шума их можно использовать в жилых и офисных зданиях с насосами, конвейерами и вентиляторами.

Рис. 4. Плавный пуск скважинного насоса

УПП применяются на станциях первого подъема для плавного пуска скважинного насоса при перекачивании воды из скважины в емкость, то есть при дискретном управлении без изменения частоты вращения двигателя насоса. В данном применении УПП выступает как бюджетная альтернатива преобразователю частоты, позволяющая безопасно, без бросков тока и гидроударов осуществить пуск и останов насоса (рис. 4).

На повысительных насосных станциях (ПНС) при недостаточном напоре в системе центрального водоснабжения ПЧВ стабилизирует давление в напорном коллекторе, управляет повысительным насосом и поддерживает установленное давление в системе. УПП может устанавливаться вместе с ПЧВ для плавного пуска дополнительных насосов (рис. 5) или рассматриваться как альтернатива ПЧВ в случае, если регулировка частоты вращения насоса невозможна или нежелательна.

Рис. 5. Плавный пуск дополнительных насосов

Основная задача системы дымоудаления – обеспечение условий безопасной эвакуации людей в случае возникновения пожара. Учитывая, что в системе дымоудаления используются вентиляторы значительной мощности, при пусках и остановах напрямую от сети могут возникать просадки напряжения (рис. 6). УПП снизит пусковой ток, превышающий номинальный в 7-8 раз.

Таблица 1. Электрические характеристики ОВЕН УПП1

Устройства плавного пуска Toshiba серий TS/TD/TX

Осуществляет плавный пуск и останов

Аналоговые (серия TS) и цифровые (серии TD и TX) устройства плавного пуска, мощностью до 932 кВт, разработаны для жестких условий эксплуатации. Позволяют избрать наилучший способ пуска электродвигателя при любом применении.

Снижает пусковые токи двигателя

Устраняет просадки линейного напряжения при пусках

Уменьшает износ механизмов и ударные нагрузки

Предотвращает гидравлические удары

Управление торможением насоса — управляемый останов позволяет осуществлять медленное закрытие запорных клапанов, тем самым, устраняя гидравлический удар.

Устройства плавного пуска Toshiba, рассчитаные на тяжелые условия эксплуатации, имеют широкую функциональность в базовой конфигурации и обладают самой высокой перегрузочной способностью, среди заявленных на рынке аналогов.

Базовые функциональные возможности

Плавный пуск – Линейное изменение напряжения/ограничение тока

Плавный останов — управление торможением насоса

Номинальный ток: 6 — 1250A,

Номинальное напряжение: 208 – 600В,

Длительная перегрузка — 125%,

Перегрузочная способность — 500% в течение 60 сек.,

Перегрузочная способность — 600% в течение 30 сек.

Защитные функции

Серия TS (6 — 32A): Перегрев и перегрузка.

Серия TD (48 — 1250A): Перегрев, электронная защита от перегрузки (класс 5 — 30), недогрузка (10 — 90% от полного тока двигателя), короткое замыкание нагрузки, пробой тиристора (независимый расцепитель – выход с отдельного реле), перегрузка по току (50 — 300% от полного тока двигателя), обрыв фазы/дисбаланс (5 — 30%), повторный пуск.

Серия TX (48 — 1250A): Перегрев, электронная защита от перегрузки (класс 5 — 30), недогрузка (10 — 90% от полного тока двигателя), короткое замыкание нагрузки, пробой тиристора (независимый расцепитель – выход с отдельного реле), перегрузка по току (50 — 300% от полного тока двигателя), частота питающей сети, обрыв фазы, дисбаланс по току (5 — 30%), реверс фазы, повторный пуск, замыкание на землю, перенапряжение, низкое напряжение и, опционально, входы термометров сопротивления контроля статора и подшипников.

Настройки

Пуск с линейным изменением напряжения (0 — 60 сек.)
Регулировка начального напряжения (0 — 80%)
Пуск с ограничением по току (200 — 500%)
Плавный останов – регулируемое торможение (0 — 30 сек.)
Настройка напряжения останова (0 — 100%)

Читать еще:  Ls1 двигатель технические характеристики

Серии TD и TX :

Пуск с линейным изменением напряжения (1 — 120 сек.)
Регулировка начального напряжения (0 — 100%)
Пуск с ограничением по току (200 — 600%)
Плавный останов – регулируемое торможение (1 — 60 сек.)
Настройка напряжения останова (0 — 100%)
Начальный уровень напряжения торможения (0 — 100%)
Толчковое напряжение (5-100% напряжения, 1 — 20 сек.)
Толчковый ток (100 — 500%)
Пуск с броском напряжения (10 — 100% напряжения, 0.1 — 2 сек.)
Кол-во пусков в час (1 — 10 пусков/час, 1 — 60 мин. между запусками)
Таймер блокировки на выбеге (1 — 60 мин.)
Сброс состояния перегрузки (ручной или автоматический)

Измерения/протоколы связи

Фазные токи, остаточная теплоемкость, время наработки, счетчик пусков, коды ошибок, история ошибок, блокировка остаточного времени, часы реального времени.
Протоколы связи: Modbus RTU, RS485

Фазные токи (A, B, C), токи утечки, среднее значение тока, дисбаланс %, об./мин, частота напряжения питающей сети, коэффициент мощности, кВАР, кВт, кВА, действующая нагрузка кВт, действующая нагрузка кВАР, кВт/ч, остаточная теплоемкость, требуемая теплоемкость для пуска, данные термометра сопротивления (12 входов для термосопротивлений), время наработки, счетчик пусков, история ошибок, блокировка остаточного времени, часы реального времени и др.
Протоколы связи: Modbus RTU, RS485 или RS422

Контроль тока

Простейшие устройства плавного пуска умеют моделировать выходное напряжение в определенном промежутке времени. Справедливости ради, необходимо сказать, что для многих задач такой функциональности достаточно. В основном это касается легкого пуска. Из плюсов таких устройств является малые габариты — соизмеримые с контакторами и низкая цена, конечно, дороже, чем контактора, но не значительно.

Более функциональные софтстартеры также имеют функцию отслеживания номинального тока и изменять напряжение так, чтобы ток находился в определенном, заранее заданном диапазоне. За счет этого можно еще более сократить пусковые токи. Устройства плавного пуска с контролем тока позволяют решить проблему затяжного и тяжелого пуска, именно за счет контроля потребляемого тока. Особенно актуальна эта проблема при питании от генератора, т. к. они очень чувствительны к повышенному потреблению тока и могут отключаться по аварии еще в начале пуска.

Плавный пуск для скважинного насоса

Скважинный насос, вследствие необходимости обеспечить высокую производительность при довольно небольших поперечных габаритах, представляет собой сложное устройство, работающее в довольно жестких условиях. А если учесть, что монтаж его (а также демонтаж) представляет собой довольно трудоемкую работу, то надежность скважинного насоса приобретает первостепенное значение. Одним из факторов, оказывающих решающее влияние на продолжительность работы этого агрегата, являются пусковые токи. Вследствие того, что вращающиеся части электродвигателя и самого насоса имеют определенную инерцию, в отличие от тока (то есть величина тока может практически мгновенно достигать очень высоких значений), то при включении возникают пусковые токи, которые в 4-10 раз превышают номинальные! А если еще скважинный насос включается часто? Например, из-за небольшого объема мембранного гидроаккумулятора или неправильной настройки реле давления? Понятно, что, в конце концов, изоляция обмотки электродвигателя не выдержит таких высоких тепловых нагрузок и произойдет короткое замыкание, следствием которого явится выход насоса из строя. Чтобы уменьшить пусковые токи, используются различные системы плавного пуска.

Виды плавного пуска

В настоящее время для скважинных насосов в основном используются две системы плавного пуска:

  1. 1.Плавный пускSS . При этом способе при помощи электроники на электродвигатель подается плавно повышающееся напряжение (а значит и плавно повышающийся ток). Регулировка напряжения производится путем фазового управления. По такому принципу работают многие станции (пульты) управления скважинными насосами, как отечественных, так и зарубежных торговых марок: Каскад, Высота, Grundfos, Pedrollo и др.
  2. 2.Плавный пуск с помощью преобразования частоты. Этот способ является наиболее совершенным с точки зрения снижения пусковых токов. Преобразование частоты позволяет удерживать пусковой ток на уровне номинального. Основной недостаток станций (пультов) управления с частотно-регулируемым приводом – это их высокая стоимость, сравнимая со стоимостью самого насоса. Среди отечественных моделей стоит выделить СТЭП, СУ-ЧЭ, СУН. АСУН. Наиболее популярными зарубежными моделями являются SIRIO и SIRIO-ENTRY 230 итальянской торговой марки ITALTECNICA. Следует сказать, что в скважинных насосахсерии SQ/SQE встроена система плавного пуска на основе преобразования частоты.

Преимущества плавного пуска

  1. Снижение пусковых токов (в случае с частотно-регулируемым приводом пусковые токи уменьшаются до номинальных).
  2. Снижение механических нагрузок на рабочее колесо и подшипники скважинного насоса.
  3. Уменьшение или вовсе предотвращения гидроудара, возникающего в момент включения насоса. Гидроудар отрицательно воздействует не только на сам насос, но и на скважину, вызывая дополнительные нагрузки на стыки обсадных труб и вызывая быстрый износ фильтров. Как следствие, скважина начинает песковать.

На основе частотно-регулируемой системы плавного пуска можно реализовать управление мощностью насосы путем изменения частоты вращения его двигателя. То есть система управления точно подбирает частоту вращения электродвигателя, а значит и его мощность в соответствии с требуемой в данный момент производительностью, поддерживая постоянное давление в сети. Другими словами, на работу электродвигателя расходуется ровно столько электроэнергии, сколько нужно для обеспечения требуемой производительности и ни джоулем больше. Такая система реализована в скважинных насосах Grundfos серии SQE.

Повышение уровня автоматизации шахтных водоотливных установок при питании насосов от устройств плавного пуска

Автор: А. В. Торопов

Аннотация

В статье рассматривается целесообразность применения устройств плавного пуска асинхронных электродвигателей для систем шахтного водоотлива. Предложен алгоритм запуска нерегулируемого насоса с использованием аналогового сигнала по току статора для формирования сигнала компенсации скорости регулируемого электродвигателя. Осуществлено моделирование, произведен сравнительный анализ системы шахтного водоотлива со стандартным алгоритмом пуска и при использовании сигнала компенсации по току с последующей обработкой сигнала в преобразователе частоты в SoftPLC.

Введение.

Системы шахтного водоотлива являются одним из важнейших объектов автоматизации горнодобывающей промышленности. Их надежная и безотказная работа в значительной степени определяет производительность шахт, безопасность работы персонала [1]. В соответствии с этим, алгоритмы управления такими системами должны обеспечивать своевременное включение насосов системы водоотлива, а также исключение возможных перегрузок двигателей и гидравлической сети в целом. С рациональным управлением скоростью асинхронных двигателей, используемых в насосах систем водоотлива, успешно справляются преобразователи частоты на базе IGBT – транзисторов [2]. Они обеспечивают плавность измерения скорости, а соответственно, и производительности насосов, исключают перегрузки двигателей при пуске. При отсутствии существенных ограничений в бюджете горнодобывающего предприятия, использование таких преобразователей целесообразно для работы с каждым насосом в отдельности. Для больших мощностей электродвигателей установка нескольких преобразователей частоты в систему шахтного водоотлива становится невозможной именно по финансовым соображениям и в современных насосных установках используется каскадное управление [3, 4]. При таком управлении только один из насосов питается от преобразователя частоты, а остальные запускаются от сети с помощью контактора, либо в лучшем случае от устройства плавного пуска с линейным нарастанием напряжения. В этом случае в преобразователе частоты программно включен ПИД – регулятор давления в выводном трубопроводе либо уровня воды. При прямом пуске дополнительных насосов регулятор технологического параметра в преобразователе частоты не успевает в полной мере компенсировать увеличение давления и в системе водоотлива происходит гидравлический удар, который зачастую приводит к прорыву труб и остановке всего шахтного комплекса. Поэтому, для исключения этого эффекта алгоритм запуска дополнительного насоса сводится к следующему. При выходе регулируемого насоса на максимальную производительность запускается таймер, по истечении времени которого, преобразователь частоты автоматически снижает скорость вращения до минимальной, дает команду на замыкание контактора дополнительного насоса, после чего снова переходит в режим ПИД – регулирования [2, 3]. Это позволяет исключить возможность возникновения гидроудара, однако приводит к значительным перепадам давления в системе, в особенности при большой разнице мощностей основного и дополнительного насосов. Включение дополнительного насоса через устройство плавного пуска также не позволяет в должной мере скомпенсировать влияние разности производительности насосов. Поэтому разработка алгоритма управления включением дополнительных нерегулируемых насосов, обеспечивающего высокую точность стабилизации выходного давления в системе водоотлива, является актуальной задачей.

Читать еще:  Что такое цикловое наполнение двигателя

Целью работы является исследование возможности применения устройств плавного пуска с аналоговыми выходами для снижения колебаний давления при запуске дополнительных насосов.

Материалы исследования.

Расширение спектра решаемых приводных задач на базе устройств плавного пуска привело к увеличению их функциональных возможностей, повышению уровня автоматизации в целом. Так, например, помимо устройств плавного пуска с линейным нарастанием выходного напряжения появились устройства с функцией ограничения тока, вычисления и стабилизации крутящего момента электродвигателя. Помимо этого, эти параметры могут передаваться с помощью аналоговых выходов либо последовательного промышленного интерфейса во внешнюю систему автоматизации.

Функциональная схема системы поддержания давления в системе водоотлива для основного регулируемого насоса и дополнительного нерегулируемого имеет вид, изображенный на рис.1.

Рисунок 1 – Функциональная схема системы поддержания давления с регулируемым и нерегулируемым насосами: Pзад, P — заданное и реальное значение относительного давления на выходе системы водоотлива; K1 — команда пуска/останова устройства для плавного запуска нерегулируемого насоса; U1 — напряжение на выходе устройства плавного пуска; U1′,f1′ — параметры напряжения на выходе преобразователя частоты; ω, ω’- скорости вращения регулируемого и нерегулируемого электродвигателя; АД1, АД2 – асинхронные электродвигатели насосов.

Поскольку в классическом преобразователе частоты и устройства плавного пуска имеет место изменение различных параметров питающей сети, в схеме использованы две математические модели асинхронного двигателя. В случае применения преобразователя частоты целесообразным является использование модели двигателя на основе линеаризованной механической характеристики. Устройство плавного пуска изменяет лишь амплитуду напряжения на выходе, то есть в этом случае рекомендуется использовать математическую модель на основе схемы замещения. На входе устройства плавного пуска реализован задатчик интенсивности первого порядка, позволяющий смоделировать линейное изменение выходного напряжения при пуске. Блок управления формирует команду на запуск устройства плавного пуска, когда разность между заданным и реальным значением давления в системе превысит допустимое значение. При этом проверяется условие, что регулируемый насос работает на максимальных оборотах. В отличие от классических схем управления пуском дополнительного насоса в блок управления подается сигнал об изменении тока статора двигателя дополнительного насоса. Исходя из математической модели асинхронного двигателя крутящий момент при постоянном скольжении пропорционален квадрату тока статора. В то же время, этот момент пропорционален давлению на выходе системы водоотлива без учета потерь холостого хода, который незначителен при использовании центробежных насосов и им можно пренебречь.

Таким образом, при известной мощности и напорной характеристике дополнительного насоса с высокой степенью точности может быть вычислено изменение давления на выходе в процессе пуска дополнительного насоса. Это изменение легко компенсируется регулятором давления в преобразователе частоты основного насоса, в особенности, в случае наличие карты расширения либо реализованной функции SoftPLC.

Преимущество использования устройств плавного пуска с аналоговыми интерфейсными выходами, а также преобразователей частоты с функцией SoftPLC покажем посредством моделирования в программном пакете MATLAB и его приложении Simulink. Структурная схема объекта управления имеет вид, изображенный на рис.2. График переходного процесса по давлению при отсутствии компенсации изменения давления при пуске нерегулируемого насоса представлена на рис.3. На 15с переходного процесса моделируется появление возмущающего воздействия в качестве изменения давления на выходе системы водоотлива. При этом по достижению разности давлений система управления в преобразователе частоты формирует команду на включение устройства плавного пуска. Поскольку скорость изменения давления, обусловленная наличием возмущения, в общем случае не совпадает со скоростью разгона двигателя дополнительного насоса, в системе водоотлива возникает значительное перерегулирование, что при систематическом возникновении возмущений может привести к прорыву трубопровода.

Рисунок 2 – Структурная схема системы водоотлива, реализованная в пакете MATLAB

Рисунок 3 – Изменение давления при наличии возмущающего воздействия без компенсации давления

При использовании сигнала компенсации скорости, в зависимости от тока устройства плавного пуска, график изменения давления принимает вид, изображенный на рис.4.

Рисунок 4 – График переходного процесса по давлению при использовании сигнала компенсации

На графике давления можно видеть значительное снижение давления при возникновении возмущающего воздействия в момент включения устройства плавного пуска. Это обусловлено тем, что в момент пуска ток асинхронного электродвигателя является максимальным, что приводит к формированию минимального задания по скорости на регулируемый асинхронный двигатель. Далее, по мере спадания тока нерегулируемого насоса, задание скорости увеличивается, однако, перерегулирование по давлению уже не является существенным.

Выводы

Использование устройств плавного пуска с аналоговыми выходами для компенсации колебаний давления приводит к снижению перерегулирования при пуске дополнительных насосов.

Наличие функции SoftPLC позволяет вести обработку сигнала по току и формировать в преобразователе частоты сигнал по моменту асинхронного электродвигателя для улучшенного управления запуском.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector