Схема подключения преобразователя давления

Схема подключения преобразователя давления Анемометр
Содержание
  1. Причины отклонения давления от нормативных показателей
  2. Введение
  3. Классическое регулирование
  4. Регулирование оборотов
  5. Настраиваем частотный преобразователь
  6. Центробежный насос
  7. Применение дополнительного оборудования
  8. 1 Датчик давления
  9. 2 Монтаж датчика давления
  10. 3 Диагностика работы насоса
  11. 4 Защита от сухого хода насоса
  12. 5 Применение обратного клапана
  13. 6 Монтаж запорной арматуры
  14. Реализация системы управления на ПЧ
  15. 1 Способ включения
  16. 2 Тип обратной связи
  17. 3 Способ задания уставки
  18. 4 ПИД-регулятор
  19. 5 Спящий режим
  20. 6 Тип используемого датчика
  21. 8 Масштабирование сигнала ОС
  22. 9 Способ вывода измерений
  23. 10 Аварийная сигнализация
  24. Последствия отклонения давления от нормативных показателей
  25. Управление насосом в режиме поддержания постоянного давления, реализованная на базе ПЧ ELHART серии EMD-PUMP
  26. 1 Задание уставки ПИД-регулятора с помощью внешнего потенциометра
  27. 2 Задание уставки ПИД-регулятора по суточному графику
  28. 3 Описание параметров настройки ПЧ ELHART серии EMD-PUMP
  29. Подключить датчик давления в соответствии со схемой приведенной в паспорте на частотный преобразователь
  30. Заключение

Причины отклонения давления от нормативных показателей

Основной причиной отклонения давления от нормативных показателей является переменный характер потребления жидкости при неизменной производительности насоса. Например, в системах отопления, в зависимости от температуры окружающего воздуха,
требуется различное количество тепловой энергии, которая передается посредством изменения расхода теплоносителя. Аналогичную ситуацию можно наблюдать в системах водоснабжения, где, в зависимости от времени суток, изменяется расход воды при
открывании и закрывании кранов потребителем.

Введение

Рабочее давление в системах отопления и водоснабжения — один из наиболее значимых параметров, который определяет возможность нормального, эффективного и безопасного функционирования. Значение данного параметра должно находиться в допустимых границах, указанных в нормативных документах:

В данной статье мы рассмотрим способ поддержания постоянного давления в системах отопления и водоснабжения с помощью насосного оборудования с частотно-регулируемым электроприводом, реализованного на базе преобразователя частоты ELHART серии
EMD-PUMP.

Задачи, требующие перемещения газов и жидкостей под напором, возникают и в
промышленности, и в повседневной жизни. В промышленности используются
компрессорные установки, системы смазки и охлаждения, системы транспортирования
продуктов, различные гидравлические системы, приводы. В бытовой сфере применяются
системы водоснабжения, вентиляции, отопления, кондиционирования, канализационные
насосные станции. Используемые для этого насосы классифицируются по принципу работы
и по конструкции, но большинство из них объединяет привод — асинхронный
электродвигатель.

Про анемометры:  Как не отравиться угарным газом при пользовании газовыми приборами

Данный двигатель получил широкое распространение благодаря своей простоте и
надежности. Он не требует регулярного обслуживания, у него отсутствует скользящий
контакт и возможен прямой пуск от сети. Ещё одно значительное преимущество — простота
регулирования скорости вращения.

В данной статье рассмотрено частотное регулирование в сравнении с классическим
дросселированием, описаны реализация и способ настройки на примере преобразователя
частоты.

Классическое регулирование

Работу любого насоса характеризует зависимость напор-подача (см. рисунок 1). Эта
характеристика показывает, какой напор сможет обеспечить насос при текущей подаче.

Рисунок 1 — Рабочая характеристика насоса

Определить, сможет ли насос обеспечить требуемую производительность, можно по
характеристике насоса и по требуемым в системе напору и подаче. На рисунке 2
представлена характеристика насоса с отмеченными точками: требуемый напор (Hтр) и
требуемая подача (Qтр). Согласно графику данный насос сможет обеспечить требуемую
производительность с определенным запасом (зеленая зона). Но если расход превысит
значение Q1, насос не сможет обеспечивать требуемый напор (красная зона).

Рисунок 2 — Определение рабочей точки на характеристике насоса

Если насос работает с постоянной подачей, требуется лишь выбрать модель
соответствующей производительности. Но тогда как обеспечивать напор при переменной
подаче? Ведь при изменении расхода жидкости будет меняться и создаваемый напор. Чем
больше в системе будет расход, тем меньшее давление насос сможет обеспечить. И наоборот,
при снижении расхода давление будет повышаться. Даже в представленном примере насос
нагнетает напор больше (H1), чем требуется (Hтр).

Типовое решение данной проблемы — дросселирование. В напорный трубопровод
добавляется сопротивление, снижающее давление при низком разборе. Дросселирование
позволяет регулировать только в одну сторону — на уменьшение подачи. Поэтому для
поддержания требуемого напора необходимо применить насос, производительность которого
при Qтр сможет обеспечить Hтр (см. рисунок 3).

Рисунок 3 — Несоответствие характеристик насоса требованиям

При снижении расхода (давление при этом растет) необходимо будет все больше
закрывать дроссель. Работа в таком режиме неэффективна — целесообразно остановить
насос, а при увеличении расхода запустить повторно. На рисунке 4 изображено, как при
достижении требуемого напора (Hтр) происходит остановка насоса, а при падении ниже
заданного порога (Hмин) — насос запускается вновь.

Рисунок 4 — Двухпозиционное регулирование

Такая система обрела популярность благодаря своей простоте, но имеет и ряд минусов:

1. В момент прямого пуска двигатель потребляет ток в 6-7 раз превышающий
номинальный, что приводит к дополнительной нагрузке на сеть.
При нехватке мощности питающей сети двигатель может не запуститься.

2. «Пусковые токи» – это кратковременное явление, но оно оказывает негативное
влияние на обмотки двигателя (возможен перегрев и старение изоляции). Для
каждого двигателя изготовитель указывает допустимое количество включений в
час — это накладывает ограничение на частоту включения/отключения насосов.

3. Двухпозиционное регулирование зачастую является причиной колебательных
процессов (см. рисунок 4). Запуск и остановка двигателя происходят
скачкообразно — внезапное повышение давления приводит к возникновению
гидроударов, повреждениям труб и запорной арматуры.

4. Дросселирование при переменной подаче является неэффективным с точки зрения
энергозатрат, так как насос постоянно работает с номинальной скоростью.

Часть проблем решается дополнительным оборудованием:

Качество работы такой системы растет, но при этом растет и количество элементов в системе
управления. Это влечет за собой снижение общей надежности и усложнение обслуживания.

Регулирование оборотов

Избавиться от вышеописанных проблем возможно при регулировании оборотов
насоса. Существует зависимость расхода (Q) и напора (Н) от скорости вращения (n). Для
центробежных насосов её описывает закон подобия:

Согласно ему, изменяя частоту вращения, возможно изменить характеристику насоса.

Из (1) и (2) следует:

Таким образом, с помощью полученной функции (3) можно построить подобные
параболы и для других режимов работы, где n ≠ nном. На рисунке 5 изображены различные
характеристики одного насоса, но на разных скоростях. Видно, что изменяя скорость
вращения, можно обеспечить требуемое соотношение

Данные кривые построены с учетом постоянного КПД. В действительности с
увеличением скорости вращения возрастает скорость потока и гидравлические потери в
трубопроводе, а при снижении скорости увеличиваются механические потери в двигателе.
Поэтому для каждого насоса имеется оптимальная скорость, при которой достигается
максимальный КПД.

Рисунок 5 — Характеристики насоса Grundfoss CM3 при изменении частоты вращения

Стоит учесть, что у центробежных насосов значение напора находится в квадратичной
зависимости от скорости вращения. Регулировать обороты достаточно в пределах 30-40 % от
номинальной скорости. К тому же за счет регулирования скорости можно осуществить
плавный разгон двигателя и избежать возникновения гидроударов, колебаний в системе и
высоких пусковых токов.

Настраиваем частотный преобразователь

1. Устанавливаем параметр 00-02 = 9 – сброс настроек по умолчанию для 50 Гц

2. Устанавливаем параметр 00-03 = 2 – отображения многофункционального дисплея

3. Устанавливаем параметр 00-04 = 10 – отображение обратной связи

4. Устанавливаем параметр 00-20 = 0 – источник задания уставки (цифровой пульт)

5. Устанавливаем параметр 00-21 = 0 – пуск/стоп с цифрового пультаУстанавливаем параметр 00-21 = 1 – если необходимо подключать кнопки ко входным терминалам
(пуск/стоп с внешних терминалов)

6. Устанавливаем параметр 00-25 = 0162HEX – 16-означает отображение единиц давления в барах, 2- кол-во знаков после запятой

11. Устанавливаем параметр 02-35 = 1 – автозапуск привода при подаче питания или после команды СБРОС, если на дискретном входе присутствует команда ПУСК НЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ ПРИ НЕСТАБИЛЬНОМ ПИТАНИИ!!!

12. Устанавливаем параметр 03-00 = 0 – аналоговый вход AVI1 (нет функции)

13. Устанавливаем параметр 03-01 = 5 – сигнал обратной связи ПИД-регулятора (это сигнал на входе ACI)

14. Устанавливаем параметр 03-02 = 0 – аналоговый вход AVI2 (нет функции)

15. Устанавливаем параметр 07-06 = 2 – поиск скорости с минимальной частоты при кратковременном отключении питания

16. Устанавливаем параметр 07-07 = 5 – время пропадания питания

17. Устанавливаем параметр 08-00 = 1 – отрицательная обратная связь со входа ACI

18. Устанавливаем параметр 08-10 = 35,00 – частота перехода в спящий режим

19. Устанавливаем параметр 08-11 = 45,00 – частота выхода из спящего режима

Центробежный насос

Оборудованием обеспечивающим подачу жидкости требуемого уровня давления в системах отопления и водоснабжения являются центробежные насосы с асинхронными электродвигателями (см. рисунок 1).

Рисунок 1 — Примеры применения центробежных насосов

Центробежный насос представляет собой гидравлическую машину, создающую напорное перемещение жидкости при сообщении ей энергии. Перемещение жидкости в центробежном насосе происходит через рабочее колесо от центра к периферии (см. рисунок 2).

Схема подключения преобразователя давления

Рисунок 2 — Центробежный насос

Основными параметрами, характеризующими режим работы насоса, являются напор и подача.

Напор (Н) — это прирост энергии потока за время прохождения жидкости через рабочие полости насоса, выраженный в метрах столба жидкости. Понятие напор равноценно термину давление. Напор и давление связаны между собой следующим соотношением:

Подача (Q) — объем жидкости, перекачиваемый насосом
за единицу времени, выражается в (м³/ч) или (м³/с).

Зависимость напора насоса от его объемной подачи при постоянной частоте вращения рабочего колеса называется напорной характеристикой насоса. Напорная характеристика может быть построена с помощью установки с открытой трубой за насосом (см.
рисунок 3).

Рисунок 3 — Способ построения напорной характеристики насоса

Напор, создаваемый насосом, равен высоте столба жидкости в открытой трубе, при этом высота подъема жидкости измеряется от уровня входа в насос.

Анализируя напорную характеристику насоса, представленную на рисунке 3, у читателя может возникнуть вопрос: «А как же обеспечить требуемый уровень давления при переменном расходе? Ведь увеличение расхода ведет к снижению напора, а значит и давления, либо наоборот, снижение расхода будет способствовать росту давления в системе».

Формулы справедливы для турбулентного движения жидкости в насосе, поскольку только в этом случае потери напора пропорциональны квадрату ее скорости. Также необходимо учитывать, что при низкой частоте вращения nперем ≤ (0,1—0,15) nном (диапазон частот у разных модификаций и производителей насосов может различаться) зависимость между подачей и напором насоса нарушается. Это связано с тем, что при снижении частоты вращения скорость движения воды в насосе уменьшается, и при достижении некоторого критического значения скорости движения изменяется характер движения воды в насосе — течение перестает быть турбулентным. При дальнейшем уменьшении частоты вращения сначала наступает неопределенный переходной режим, а затем, при очень малых скоростях, характер движения воды становится ламинарным.

Если, используя уравнения подобия, попытаться построить напорные характеристики насоса при изменении частоты вращения рабочего колеса, получатся графики, подобные тем, что изображены на рисунке 4:

Рисунок 4 — Изменение напорной характеристики центробежного насоса при изменении частоты вращения насоса

Опираясь на вышеизложенную информацию, становится понятно, что для поддержания постоянного уровня напора, а значит и давления, при изменении расхода в системе требуется изменять частоту вращения рабочего колеса насоса. В результате характеристика
насоса будет иметь вид, показанный на рисунке 5:

Рисунок 5 — Характеристика центробежного насоса
в режиме поддержания постоянного давления

Данный способ управления называется «частотное регулирование насоса в режиме поддержания давления». Для его реализации используются преобразователи частоты ELHART серии EMD-PUMP:

Схема подключения преобразователя давления

Рисунок 6 — Преобразователь частоты ELHART серии EMD-PUMP

Преимущества использования ПЧ ELHART серии EMD-PUMP:

Применение дополнительного оборудования

При создании системы с частотным регулированием существуют некоторые
особенности по использованию дополнительного оборудования и настройке системы:

1 Датчик давления

Неотъемлемой частью системы регулирования является датчик давления. От него
зависит точность работы всей насосной станции. В первую очередь датчик должен
соответствовать требованиям:

Более подробно выбор датчиков давления описан в отдельной статье.

Схема подключения преобразователя давления

Рисунок 9 — Датчики давления: ELHART PTE5000C, Klay CER-8000 и Delta DPA

2 Монтаж датчика давления

Насос может быть установлен как в систему холодного водоснабжения, так и
горячего. Для обеспечения стабильной работы необходимо устанавливать датчик
через трехходовой кран и сифонную трубку (Рисунок 10).

Схема подключения преобразователя давления

Рисунок 10 — Монтаж датчика давления

Кран позволяет производить безопасный монтаж датчика в трубопровод. При
установке датчика без крана существует риск повреждения измерительного
элемента – вкручивание датчика приводит к сжатию жидкости (давление начинает
расти), и измерительный элемент механически разрушается. Петлевая трубка
служит для охлаждения измеряемой среды, так как за счет нагрева самого датчика
возможно образование конденсата внутри корпуса, который приводит к окислению
и корродированию компонентов.

3 Диагностика работы насоса

Для проверки работоспособности насоса необходимо контролировать перепад
давления или скорость потока в системе (Рисунок 11). Это позволит на раннем
этапе диагностировать снижение производительности насоса и не допустить
чрезмерного износа оборудования.

Благодаря своей простоте широкое распространение получили реле
дифференциального давления, которые сравнивают показания в двух
измерительных точках. Релейный выход срабатывает при достижении заданного
оператором перепада. Для насосов с малым напором возможно применение реле
протока и датчиков скорости. Сигналы с данных устройств могут использоваться
как самим ПЧ (для аварийной остановки), так и для верхнего уровня АСУ ТП
(например для сбора статистики).

Схема подключения преобразователя давления

Рисунок 11 — Устройства защиты: COMAC CSFlow, РОСМА РДД-2Р, Siemens
QVE1901

4 Защита от сухого хода насоса

В зависимости от конструкции насоса существует риск его перегрева и выхода из
строя. Часто причиной является работа насоса при отсутствии рабочей среды в
подающем трубопроводе. Для защиты применяют различные датчики сухого хода
(Рисунок 12), которые отслеживают наличие жидкости или давления. Например, в
системах, где в подающем трубопроводе присутствует избыточное давление,
достаточно использовать реле давления (прессостат). А при малом давлении в
подающем трубопроводе оптимально использовать электромагнитные
сигнализаторы.

Схема подключения преобразователя давления

Рисунок 12 — Датчики сухого хода: РОСМА РД-2Р, Klay KMW

5 Применение обратного клапана

При построении системы с частотным регулированием возможна нестабильная
работа спящего режима. ПЧ может с высокой цикличностью производить запуск и
остановку насоса или вовсе не уходить в спящий режим. Особенно эта проблема
распространена на скважинных насосах. Она связана с тем, что при достижении
рабочего давления ПЧ постепенно снижает выходную частоту. Значение напора
постепенно падает, и под действием силы тяжести вода может менять
направление потока. Для решения данной проблемы необходимо использовать
обратный клапан. На рисунке 13 представлен пример установки обратного клапана
со стороны напорного трубопровода.

Схема подключения преобразователя давления

Рисунок 13 — Установка обратного клапана

Также в некоторых ситуациях подобное поведение возможно у системы с уже
установленным обратным клапаном. Это может быть обусловлено неправильно
настроенной частотой входа в спящий режим. В таком случае необходимо
опытным путем снизить частоту входа в спящий режим (P611) до значения, при
котором насос обеспечит оптимальную работу.

6 Монтаж запорной арматуры

Необходимо учитывать требования СП 31.13330.2012 (п. 10.8 и 10.9) по
оборудованию насосных станций запорной арматурой. Это позволит
беспрепятственно производить техническое обслуживание оборудования на
насосной станции.

Схема подключения преобразователя давления

Рисунок 14 — Установка запорной арматуры

Реализация системы управления на ПЧ

В системах водоснабжения расход является переменной величиной, а давление должно быть неизменным. Если в такую систему добавить датчик давления (обратной связи), можно реализовать автоматический регулятор. В качестве таких регуляторов отлично
зарекомендовали себя преобразователи частоты ELHART EMD-MINI и EMD-PUMP. Они имеют встроенный ПИД-регулятор и универсальный аналоговый вход. В данном разделе на примере преобразователя
EMD-MINI будет рассмотрена типовая настройка параметров управления.

Помимо настроек регулятора пользователю могут понадобиться дополнительные настройки:

Ниже представлен пример использования ПЧ для управления насосной станцией:

В примере указана схема подключения для ПЧ модификации EMD-MINI-015T (v1.0).
Символ «T» обозначает тип питающего и выходного напряжения — трехфазное, 380В.
Если обмотки используемого двигателя рассчитаны на напряжение 220В, существует
модификация «S». Питающее напряжение таких ПЧ — однофазное, 220В (используются
только клеммы L1 и L2), а выходное напряжение — трехфазное, 220В.

Рисунок 6 — Схема подключения ПЧ в насосной станции

Для данной схемы подключения необходимо настроить параметры:

В результате мы получим регулятор давления, который поддерживает давление на
уровне 5 бар. Он имеет возможность ухода в спящий режим при работе на частоте ниже
22 Гц в течение 60 секунд. Обладает аварийной индикацией и функцией автостарта.
Приведенный пример показывает общее построение системы с ПЧ. Конечно, пользователь
может более гибко настроить работу преобразователя под свои требования.

С помощью представленных параметров можно изменить:

1 Способ включения

Запускать ПЧ можно различными способами:

2 Тип обратной связи

ПЧ может работать с положительной (P601=1) и отрицательной (P601=0) обратной
связью (ОС). Регулятор с положительной ОС применяется в системах, где
управляющее воздействие снижает контролируемую величину, например
холодильные машины.
А отрицательная ОС подходит для систем, где управляющее воздействие
увеличивает контролируемую величину, например повысительные насосы.

3 Способ задания уставки

Параметр P602 определяет способ задания уставки:

4 ПИД-регулятор

В ПЧ реализован ПИД-регулятор.

Параметры P607, P608 и P609 соответственно являются коэффициентами П, И, Д.
В случае неудовлетворительной работы пользователь может вручную
корректировать коэффициенты.

5 Спящий режим

Если при работе выходная частота опускается ниже значения P611 в течение
времени, заданного в P612, ПЧ останавливает двигатель. Выход из спящего
режима происходит при превышении рассогласования на значение, заданное в
параметре P613. Применение спящего режима позволяет повысить
энергоэффективность системы.
Для обеспечения стабильной работы необходимо установить минимальную
выходную частоту — P106.

6 Тип используемого датчика

ПЧ может отслеживать потерю сигнала обратной связи. «Обрыв датчика» —
ситуация, когда значение сигнала ОС меньше P622 в течение времени P623.
Реакцию на обрыв определяет параметр P621:

8 Масштабирование сигнала ОС

При необходимости показания подключенного датчика можно приводить к
пользовательской шкале: с помощью P614, P615 и P616 пользователь может задать
значение сигнала ОС, которое будет отображаться на дисплее.

Рисунок 7 — Задание уставки в различных величинах

9 Способ вывода измерений

У ПЧ имеется настраиваемый параметр P000, который отвечает за
дополнительный экран отображения (Рисунок 8).

Для EMD-MINI с ПО v1.0 возможно отображение ОС только в стандартном
режиме. Для этого необходимо установить P000=7. В стандартном режиме на
экране будут отображены значение ОС и задание одновременно.

Для EMD-MINI с ПО v1.1 доступны два варианта отображения. При P000=12 на
экран будет выведен сигнал ОС в стандартном режиме. При P000=10 включается
расширенный режим — сигнал ОС и задание выводятся на экран последовательно.

Рисунок 8 — Настройка дополнительного экрана отображения

10 Аварийная сигнализация

У ПЧ имеется релейный выход, который можно использовать для дополнительного
информирования оператора, например с помощью сигнальной лампы.
В P606 задается минимальное давление, а в P607 – максимальное, при котором
сработает выход (при P325=14 или P325=15 соответственно).
Возможна индикация обрыва датчика ОС, для этого нужно задать P325=16.
Также релейный выход может срабатывать при возникновении аварийных
ситуаций (P325=3).

Последствия отклонения давления от нормативных показателей

Выход рабочего давления за пределы границ нормативных значений влечет за собой целый ряд негативных последствий:

Управление насосом в режиме поддержания постоянного давления, реализованная на базе ПЧ ELHART серии EMD-PUMP

Установку и подключение частотного преобразователя, двигателя, а также датчика давления, используемых в схемах управления описанных в данной статье, необходимо осуществлять в соответствии с рекомендациями приведенными в «Быстрый старт ПЧ ELHART (задание уставки ПИД-регулятора внешним потенциометром)», «Быстрый старт ПЧ ELHART (задание уставки ПИД-регулятора по суточному графику)» и в руководстве по эксплуатации ПЧ.
В рамках этой статьи будет рассмотрено два варианта реализации управления насосом в режиме поддержания постоянного давления, различия между которыми будет заключаться в способе задания уставки ПИД-регулятора:

а) задание уставки ПИД-регулятора с помощью внешнего потенциометра;
б) задание уставки ПИД-регулятора по суточному графику.

1 Задание уставки ПИД-регулятора с помощью внешнего потенциометра

В данном режиме работы ПЧ будет изменять выходную частоту в зависимости от сигнала обратной связи, поступающего от подключенного датчика давления, тем самым осуществляя регулирование давления в системе. Задание уставки осуществляется с помощью внешнего потенциометра, подключенного к аналоговому входу FIV.

Схема подключения преобразователя частоты изображена на рисунке 7:

Рисунок 7 — Схема подключения ПЧ для управления насосом (задание уставки ПИД-регулятора с помощью внешнего потенциометра)

Для использования встроенного блока питания 24 В необходимо объединить «общий вывод для аналоговых сигналов — FC» и «общий вывод для дискретных сигналов — SC» с помощью перемычки, как это показано на рисунке 7.

* — модификация определяется при заказе.

Для осуществления автоматического запуска ПЧ (например, в установках без обслуживающего персонала) после пропадания питания необходимо задействовать функцию «Автостарт после подачи питания» (см. таблица 3).

Не используйте данную функцию при нестабильном питающем напряжении.

При пропадании питающего напряжения ПЧ сохранит команду на запуск. При подаче питания ПЧ произведет запуск электродвигателя после истечения времени ожидания, заданного в параметре F4.17.

Если данная функция не включена, при подаче питания на ПЧ необходимо осуществить сброс и повторную подачу сигнала «Пуск» на дискретный вход FWD.

Для исключения несанкционированного доступа к параметрам настройки ПЧ необходимо установить блокировку изменения параметров (см. таблица 4).

В данной статье приведен частный случай настройки ПЧ, при необходимости параметры настройки могут быть скорректированы в соответствии с требованиями
технологического процесса. Расширенное описание параметров настройки приведено в пункте “4.3 Описание параметров настройки ПЧ ELHART серии EMD-PUMP”. Полный список программируемых параметров ПЧ приведен в руководстве по эксплуатации ПЧ.

2 Задание уставки ПИД-регулятора по суточному графику

Применение ПЧ ELHART для управления двигателем насоса позволяет реализовать режим поддержания давления по суточному графику (до 8 точек). В этом режиме, в соответствии с заданием пользователя, преобразователь частоты автоматически изменяет
уставку в заданное время суток (см. рисунок 8) и корректирует выходную частоту в зависимости от сигнала обратной связи, поступающего от подключенного датчика давления.

Схема подключения преобразователя давления

Рисунок 8 — Изменение уставки ПИД-регулятора по заданному суточному графику

Данный способ управления актуален при регулировании давления в сетях водоснабжения, режим водопотребления которых изменяется в течение суток. Поэтому для снижения потерь, уменьшения нагрузки на оборудование и оптимизации энергопотребления
целесообразно поддерживать требуемое минимальное избыточное давление при максимальных и минимальных часовых расходах.

Схема подключения ПЧ для реализации данного способа регулирования давления изображена на рисунке 9, параметры настройки приведены в таблице 6.

Рисунок 9 — Схема подключения ПЧ для управления насосом
(задание уставки ПИД-регулятора по суточному графику)

Для использования встроенного блока питания 24 В необходимо объединить «общий вывод для аналоговых сигналов — FC» и «общий вывод для дискретных
сигналов — SC» с помощью перемычки, как это показано на рисунке 9.

Пользователь также может задействовать функции «Автостарт после подачи питания» и «Блокировка изменения параметров». Настройка данных параметров описана в пункте 4.2 “Задание уставки ПИД-регулятора с
помощью внешнего потенциометра”.

В данной статье приведен частный случай настройки ПЧ, при необходимости параметры настройки могут быть скорректированы в соответствии с требованиями
технологического процесса. Расширенное описание параметров настройки приведено в пункте 4.3 “Описание параметров настройки ПЧ ELHART серии EMD-PUMP”. Полный список программируемых параметров ПЧ приведен в руководстве по эксплуатации ПЧ.

3 Описание параметров настройки ПЧ ELHART серии EMD-PUMP

F0.00 — Параметр, отображаемый на дисплее после подачи питания

Значение в F0.00 определяет отображаемый на дисплее параметр. Выбранный параметр будет являться стартовым экраном и также будет доступен в списке основных экранов отображения (подробное описание приведено в руководстве по эксплуатации ПЧ).
Пользователю доступны следующие варианты настройки:

0: Заданная частота

1: Выходная частота

2: Выходной ток

3: Скорость вращения

4: Напряжение на звене постоянного тока

5: Внутренняя температура ПЧ

6: Сигнал обратной связи ПИД-регулятора

8: Текущее время в формате “Часы. Минуты”

9: Текущая дата в формате “Число. Месяц”

F1.02 — Источник команд управления

В данном параметре пользователь может выбрать источник команд управления преобразователем частоты. К выбору доступны следующие варианты:

0: Пульт управления

Управление преобразователем частоты осуществляется посредством цифрового пульта, который входит в комплект поставки и по умолчанию установлен на лицевую панель преобразователя. Команды “Старт”/”Стоп” подаются нажатием на пульте управления
ПЧ кнопок

Схема подключения преобразователя давления

При необходимости данный пульт управления может быть вынесен с помощью 2-х метрового кабеля, который также входит в комплект поставки ПЧ.

Рисунок 10 — Варианты установки цифрового пульта управления

1: Многофункциональные дискретные входы

Пуск и останов преобразователя частоты осуществляется многофункциональными дискретными входами.
В приведенных схемах управления (см. пункты 4.1 “Задание уставки ПИД-регулятора с помощью внешнего потенциометра” и 4.2 “Задание уставки ПИД-регулятора по суточному графику”) сигнал пуска ПЧ
поступает при переводе НО контакта переключателя B100S20 (контакт S1 на рисунках 7 и 9) в замкнутое положение, размыкание этого контакта останавливает работу преобразователя.

Пользователь может изменить способ пуска и остановки ПЧ, например, добавив кнопку «СТОП» и настроив любой из дискретных входов на остановку ПЧ.

В качестве примера возможного изменения схемы управления пуском и остановкой ПЧ рассмотрим схему, изображенную на рисунке 11:

Рисунок 11 — Пример использования дискретных входов для пуска и останова ПЧ

Алгоритм работы схемы следующий: при подаче сигнала на дискретный вход S1 (замыкание НО контакта) произойдет пуск ПЧ, при подаче сигнала на дискретный вход S2 (размыкание НЗ контакта) ПЧ остановится.

2: Интерфейс RS-485

Сигнал “Пуск”/”Стоп” поступает по интерфейсу связи RS-485. Подробная информация приведена в руководстве по эксплуатации на прибор (Приложение Б).

F1.03 — Блокировка кнопки «STOP» на пульте управления

Значение параметра определяет активность кнопки

Схема подключения преобразователя давления

0: Кнопка заблокирована — с помощью кнопки

1: Кнопка активна — с помощью кнопки

можно остановить работу ПЧ.

F1.07 — Время ускорения

F1.08 — Время замедления

Время ускорения − это время, за которое произойдет увеличение частоты от 0 Гц до максимальной рабочей частоты (F1.05). Время замедления — это время, за которое произойдет снижение частоты от максимальной рабочей частоты до минимальной
(см. рисунок 12).

Рисунок 12 — Установка времени ускорения и замедления

При изменении параметров стоит учитывать, что слишком малое время разгона или торможения может привести к перегрузке ПЧ и возникновению аварийных ситуаций.

F6.02 — Источник задания уставки ПИД-регулятора

Значение параметра определяет источник задания уставки ПИД-регулятора. Задание уставки может поступать от следующих источников:

Данный способ управления подробно описан в главе “4.2 Задание уставки ПИД-регулятора по суточному графику”.

1: Аналоговый сигнал на входе FIV

Данный способ управления подробно описан в главе “4.1 Задание уставки ПИД-регулятора с помощью внешнего потенциометра”.

При необходимости сигнал на входе FIV может быть отмасштабирован, для этого пользователю нужно задать нижнюю и верхнюю границы сигнала — параметры
F3.00 и F3.01. Например, при настройке F3.00 = 2 и F3.01 = 8, задание уставки ПИД-регулятора от 0 до 100% будет изменяться в диапазоне входного сигнала от 2 В до 8 В. Сигнал ниже 2 В будет соответствовать нулевому значению задания уставки, сигнал
выше 8 В будет соответствовать максимальному значению задания уставки — 100%.

2: Аналоговый сигнал на входе FIC

При выборе источника задания уставки ПИД-регулятора «Аналоговый сигнал на входе FIС» (например, сигнал для задания уставки посылается с модуля вывода аналогового сигнала Z-3AO (см. рисунок 13), изменение
уставки регулятора будет осуществляться в соответствии с уровнем сигнала на входе FIC.

При необходимости сигнал на входе FIC может быть отмасштабирован, для этого пользователю нужно задать нижнюю и верхнюю границы сигнала — параметры
F3.02 и F3.03. Например, при настройке F3.02 = 5 и F3.01 = 15, задание уставки ПИД-регулятора от 0 до 100% будет изменяться в диапазоне входного сигнала от 5 мА до 15 мА. Сигнал ниже 5 мА будет соответствовать нулевому значению задания уставки,
сигнал выше 15 мА будет соответствовать максимальному значению задания уставки — 100%.

Схема подключения преобразователя давления

Рисунок 13 — Задание уставки ПИД-регулятора аналоговым сигналом на входе FIC

3: Потенциометр на пульте управления ПЧ

Для задания уставки ПИД-регулятора используется потенциометр на пульте управления ПЧ (см. рисунок 14).

Схема подключения преобразователя давления

Рисунок 14 — Задание уставки ПИД-регулятора потенциометром на пульте ПЧ

4: Фиксированное значение F6.04

Задание для ПИД-регулятора будет соответствовать значению параметра F6.04. Во время работы уставка, выставленная в параметре F6.04, может быть изменена с помощью кнопок «ВВЕРХ/ВНИЗ», расположенных на пульте управления ПЧ (см.
рисунок 15).

Схема подключения преобразователя давления

Рисунок 15 — Задание уставки ПИД-регулятора с помощью кнопок «ВВЕРХ/ВНИЗ»,
расположенных на пульте управления ПЧ

F6.03 — Источник обратной связи ПИД-регулятора

Значение параметра определяет источник сигнала обратной связи для ПИД-регулятора. В качестве источника сигнала обратной связи могут использоваться:

2: Разность аналоговых сигналов на входах FIV и FIC
В качестве сигнала обратной связи для ПИД-регулятора используется разность значений на входах FIV и FIC.

3: Разность аналоговых сигналов на входах FIC и FIV

В качестве сигнала обратной связи для ПИД-регулятора используется разность значений на входах FIC и FIV.

Каждый аналоговый вход при необходимости может быть перенастроен:

Схема подключения преобразователя давления

Рисунок 16 — Настройка аналоговых входов

F6.68 — Выбор времени перехода в спящий режим

F6.69 — Допустимое отклонение сигнала обратной связи от уставки для перехода в спящий режим

F6.70 — Время задержки перехода в спящий режим

F6.71 — Частота перехода в спящий режим

F6.73 — Допустимое отклонение сигнала обратной связи от уставки для выхода из спящего режима

F6.74 — Время задержки выхода из спящего режима

Когда величина сигнала обратной связи превышает значение уставки на значение параметра F6.69 и выходная частота ПЧ меньше значения параметра F6.71 в течение времени, указанного в параметре F6.70, происходит отключение электродвигателя и ПЧ
переходит в “Спящий режим”.

Когда величина сигнала обратной связи станет ниже значения уставки на значение отклонения (F6.73) в течение времени задержки (F6.74), ПЧ выйдет из “Спящего режима”.

Подключить датчик давления в соответствии со схемой приведенной в паспорте на частотный преобразователь

Схема подключения преобразователя давления

Рисунок 1 — Схема подключения частотного преобразователя VFD-CP

Современные преобразователи частоты обладают достаточным функционалом для
работы в системах поддержания давления. Они с легкостью заменяют системы дроссельного
регулирования, обладая следующими преимуществами:

Кроме того, благодаря встроенному регулятору и универсальному аналоговому входу,
применение ПЧ не ограничено насосным оборудованием. Различные компрессорные и
климатические установки, транспортеры, шнековые агрегаты и множество других систем, где
управляющее воздействие оказывается за счет асинхронного двигателя, можно
автоматизировать с помощью линейки преобразователей EMD-MINI.

Схема подключения преобразователя давления

Рисунок 15 — Применение преобразователей частоты EMD-MINI

Инженер ООО «КИП-Сервис»Терёшин А.Д.

Список использованной литературы:

Заключение

В данной статье мы рассмотрели один из наиболее современных, функциональных и перспективных способов поддержания постоянного давления в системах отопления и водоснабжения — использование насосного оборудования с частотно-регулируемым
электроприводом. Предложенная схема управления, построенная на базе преобразователя частоты ELHART серии EMD-PUMP, позволяет оптимизировать работу оборудования: обеспечивает экономию электроэнергии, исключает
гидравлические удары, снижает потери теплоносителя, увеличивает срок службы, снижает нагрузку на питающую сеть и в целом повышает степень автоматизации системы.

Инженер ООО «КИП-Сервис»Александр Пименов

Оцените статью
Анемометры
Добавить комментарий