В больших насосных станциях нередко используется несколько насосов, поскольку производительности одного насоса недостаточно. Как правило, в подобных случаях расход воды имеет непостоянное значение, при этом давление в системе не должно меняться в широких пределах.
Пример такой системы – городская система водоснабжения, в которой для поддержания давления в дневные часы достаточно одного насоса, а в вечерний период, когда происходит интенсивный разбор воды, необходимо использовать несколько насосов.
Для поддержания давления в пределах нормы используется каскадное управление насосами, которое реализуется с помощью преобразователя частоты (ПЧ). Существует несколько вариантов построения каскадного управления, мы рассмотрим основные.
Когда необходимо регулировать поток воды в некоторых пределах, можно использовать один насос, подключенный к ПЧ. Однако, если границы диапазона регулирования отличаются на порядок и более, используется несколько параллельно установленных насосов, которые включаются по мере необходимости.
В системе обязательно должен быть датчик давления или расхода жидкости, который подает сигнал отрицательной обратной связи на аналоговый вход частотного преобразователя. В настройках ПЧ необходимо включить ПИД-регулятор и правильно установить его параметры.
Каждый насос может питаться через свой ПЧ либо через контактор, но всегда есть главный (ведущий) преобразователь частоты, который управляет работой дополнительных насосов. Такой ПЧ называют “Master”, вспомогательные ПЧ носят название “Slave”. Дополнительные насосы включаются каскадно по мере необходимости для поддержания заданного давления.
Такая система обеспечивает наиболее гибкое и точное управление насосами. Датчик обратной связи подключается только к ведущему преобразователю частоты (Master), а управление и обмен данными между ПЧ осуществляется через цифровой канал связи, например, через интерфейс RS-485.
ПИД-регулятор в каждом преобразователе настраивается индивидуально, на основе данных, получаемых от ведущего ПЧ. Последовательность включения насосов может быть задана в соответствии с их наработкой, номерами в системе либо по другому алгоритму. Для работы в нештатных ситуациях обязательно должен быть предусмотрен ручной режим управления насосами.
В этом варианте схемы используется один частотный преобразователь для управления ведущим насосом. На остальные насосы подаются сигналы с дискретных выходов ПЧ. Они включают или выключают контакторы соответствующих насосов, реализуя ступенчатое управление.
Преобразователь обеспечивает ведущему насосу ряд преимуществ — плавный разгон и остановку, управление производительностью. Остальные насосы работают только на номинальной мощности, поэтому данный способ менее точен, чем предыдущий, но проще и дешевле. Кроме того, обычно в преобразователях частоты редко можно встретить более двух дискретных выходов, поэтому для управления большим количеством насосов нужно использовать специальные платы расширения.
В описанных выше схемах используется один ведущий насос, а включение остальных насосов производится каскадно. Эти схемы можно усовершенствовать, используя один ПЧ для управления всеми насосами поочередно. При выходе ведущего насоса на заданную скорость он включается на прямое питание от сети, а выход преобразователя частоты переключается на следующий насос, который в свою очередь становится ведущим.
Все переключения и блокировки осуществляются контакторами. ПИД-регулирование в частотном преобразователе происходит посредством датчика обратной связи, а переключение насосов производится с помощью алгоритма, заложенного в настройках ПЧ либо за счет дополнительного контроллера.
Такая реализация схемы позволяет плавно поддерживать давление жидкости, но требует применения дополнительных контакторов и устройств защиты двигателя, что увеличивает стоимость и снижает надежность системы.
При выборе частотного преобразователя для каскадного управления насосами необходимо убедиться, что в функциях ПЧ есть ПИД-регулятор. Также желательно, чтобы в частотнике имелся многонасосный режим. В подобных устройствах обычно есть защита от сухого хода, утечки жидкости и другие полезные функции для управления насосами.
От правильных настроек многонасосного режима зависит надежность и ресурс работы системы в целом и каждого насоса в частности. Кроме того, каскадное управление насосами позволяет оптимизировать расход электроэнергии.
В особо сложных и ответственных случаях может применяться система управления и диагностики верхнего уровня, содержащая контроллер, сенсорную HMI-панель и систему индикации.
Другие полезные материалы:
Техобслуживание электродвигателя
Настройка устройства плавного пуска
Об электродвигателях с тормозом
Санкт-Петербург
Ростов-на-Дону
Екатеринбург
Новосибирск
