VLT AQUA Drive-Frequenzumrichter für Pumpeneinheiten

In modernen Pumpanlagen ist der Elektroantrieb mit Frequenzregelung am weitesten verbreitet. Grundlage dieser Antriebsart ist ein Halbleiter-Frequenzumrichter. Erste Halbleiter-Frequenzumrichter Der Einsatz in Pumpwerken begann Ende der 1960er Jahre.

Danfoss war einer der ersten, der Halbleiter-Frequenzumrichter zum Antrieb von Zentrifugalanlagen einsetzte. Es war weltweit das erste Unternehmen (seit 1968), das eine Reihe von Frequenzumrichtern für Pumpanlagen herstellte.

Aufgrund seiner langjährigen Erfahrung im Einsatz von Frequenzumrichtern in diesem Technologiezweig hat das Unternehmen eine Reihe von Frequenzumrichtern VLT AQUA Drive entwickelt, die für den Einsatz in Pumpanlagen von Wasserversorgungs- und Abwassersystemen bestimmt sind. VLT AQUA-Antriebsumrichter werden für Antriebe von 0,37 kW bis 1400 kW hergestellt.

Der Leistungsfaktor des Wandlers ist ebenfalls recht hoch (cosphi ≥ 0,9), sodass für die Verwendung eines variablen Antriebs auf Basis des VLT AQUA Drive-Wandlers keine zusätzlichen Geräte erforderlich sind, die den cosphi erhöhen (statische Kompensationsbatterien usw.).

In Abb. 1 zeigt ein schematisches Diagramm des VLT AQUA Drive-Wandlers und ein typisches externes Anschlussdiagramm (Stromversorgung, Pumpenmotor, Sensoren usw.). Die Außenansicht der VLT AQUA Drive-Konverter ist in Abb. dargestellt. 2.

Reis. 1. Anschlussplan des VLT AQUA Drive-Konverters

Reis. 2. Frequenzumrichter „Danfoss“ VLT AQUA Drive-Serie

Der VLT AQUA Drive ist für den Einsatz in Pumpanlagen für die Wasserversorgung, Abwasserentsorgung und Bewässerungssysteme vorgesehen. In dieser Hinsicht verfügt es über eine Reihe besonderer Merkmale, die die für den Betrieb unter diesen Bedingungen erforderlichen Eigenschaften bieten, die im Folgenden aufgeführt sind.

1. Das Wandlersteuerungssystem sorgt für eine automatische Regelung von Proportional-Integral-Reglern, wodurch die Verstärkungen der PI-Regler abhängig von der Reaktion des Regelobjekts (Reservoir-Pumpe-Wasserleitung) auf Änderungen im eingegebenen Betriebsmodus angepasst werden das System variabler Antrieb.

Dank dieser Eigenschaft wird der PI-Regler individuell an jedes spezifische Objekt angepasst und erfordert keine genaue Anpassung der Proportional- (P) und Integralanteile des Reglers bei der Inbetriebnahme des Umrichters.

2. Das VLT AQUA Drive-Konvertersteuerungssystem sorgt für eine allmähliche Befüllung der leeren Rohrleitung und verhindert so das Risiko eines hydraulischen Schocks und daraus resultierender Schäden an Rohren und hydromechanischen Geräten.Diese Eigenschaft ist besonders wertvoll für Bewässerungspumpeneinheiten, die häufig in den Betrieb leerer Wasserleitungen einbezogen werden. Die Befüllung des Wasservorrats erfolgt durch ein Signal Drucksensor in wenigen Schritten.

3. Das Steuersystem des VLT AQUA Drive-Konverters kann den Druckabfall in der Rohrleitung unter den eingestellten Wert melden, wenn die Pumpe die Nenndrehzahl erreicht (Punkt A). Dieses Signal zeigt an, dass eine zusätzliche Pumpe eingeschaltet werden muss, wenn eine Gruppe von Pumpen an der Wasserleitung läuft.

Wenn eine einzelne Pumpe an einem isolierten Wassernetz betrieben werden soll, weist das Signal auf einen Wasserbruch oder ein großes Wasserleck aus dem System hin. In diesem Fall wird die Pumpeneinheit abgeschaltet und Maßnahmen zur Behebung der Störung der Wasserversorgung ergriffen.

4. Das Steuersystem des Konverters hat die Fähigkeit, die Geschwindigkeit der Pumpe zu regulieren, wenn sie angehalten wird. Dank dieser Eigenschaft wird die Drehzahl schrittweise auf die Drehzahl reduziert, die dem Moment des Schließens des Ventils entspricht, wodurch das Auftreten von verhindert wird Wasserschläge im System und mechanische Einflüsse auf das Ventil selbst.

5. Das Wechselrichtersteuerungssystem VLT AQUA Drive verfügt über die Fähigkeit, Trockenlauf zu erkennen. Das System bewertet kontinuierlich die Betriebsbedingungen der Pumpe anhand der Messergebnisse der Antriebsparameter (Antriebsdrehzahl und -leistung). Bei geringem Energieverbrauch, der bei zu geringem oder fehlendem Durchfluss auftritt, stoppt die Pumpeneinheit.

6. Der VLT AQUA Drive-Frequenzregler kann im Schlafmodus betrieben werden.Unter diesem Modus versteht man den Betrieb der Pumpe mit einer sehr geringen Fördermenge, was einem geringen Energieverbrauch entspricht. Dies geschieht normalerweise, wenn die Pumpe mit niedriger Drehzahl läuft.

Das Steuersystem vergleicht die Drehzahl der Pumpe mit der von ihr verbrauchten Leistung und versetzt das System in den „Schlafmodus“. Bei geringem Durchfluss erhöht die Pumpe den Druck auf den erforderlichen Wert und stoppt. Darüber hinaus überwacht das Steuerungssystem den Druck im Wasserversorgungssystem oder den Abwasserpegel im Vorlagebehälter der Kläranlage.

Wenn der Druck im Wasserversorgungssystem sinkt oder der Abwasserspiegel im Vorlagebehälter der Pumpstation steigt, wird die Pumpe in Betrieb genommen. Aufgrund der Eigenschaft des Steuerungssystems, einen „Schlafmodus“ bereitzustellen, wird der Verschleiß der Pumpeinheit reduziert, wodurch ein Betrieb bei geringer Wasseraufnahme oder geringem Abwasserfluss im Auffangbehälter der Pumpstation verhindert wird. Das Vorhandensein dieser Funktion des Konverters ermöglicht es, durchschnittlich 5 % der für die Wasserversorgung verbrauchten Energie einzusparen.

7. Das Steuersystem des VLT AQUA Drive-Konverters verfügt über eine Funktion, mit der der Druckverlust in der Wasserleitung von der Pumpstation bis zum bestimmenden Punkt des Wassernetzes berücksichtigt wird. Dank dieser Funktion wird der erforderliche Druck am Ausgang der Pumpstation entsprechend der sich ändernden Wasserversorgung angepasst. Dabei wird berücksichtigt, dass der Druckverlust in den Rohren proportional zum Quadrat der Durchflussmenge ist.

Diese Eigenschaft ermöglicht es, die erforderliche Förderhöhe am Ende der Wasserleitung ohne Drucksensor bereitzustellen.Es kann jedoch nur dann effektiv genutzt werden, wenn entlang der Rohrleitung keine Zwischenwasserableitung vorhanden ist.

8. Neben den genannten Eigenschaften des VLT AQUA Drive-Konverters des Steuerungssystems ist Folgendes zu beachten:

• Gewährleistung eines reibungslosen Starts mit einer bestimmten Intensität des Startens und Stoppens der Pumpe, wodurch Schäden an den Pumpenlagern vermieden werden, die Wahrscheinlichkeit eines hydraulischen Schlags in den Rohrleitungen verringert wird und die Anlaufströme im Stromversorgungsnetz verringert werden;

• Gewährleistung des Wechsels der Pumpeinheiten im Arbeits- und im Standby-Modus. Dies gewährleistet einen gleichmäßigen Verschleiß der Motorressourcen der Pumpeinheiten;

• Anzeige der Konverterauszahlung, die angibt, wie viel Zeit noch verbleibt, bis der VLT AQUA Drive vollständig wiederhergestellt ist.

Darüber hinaus weisen wir gesondert auf die besonderen Energiesparfunktionen von Frequenzumrichtern auf Basis von Danfoss-Umrichtern hin.

1. AEO-Funktion (automatische Energieoptimierungsfunktion). Dank dieser Funktion verbraucht der Antrieb so viel Energie, wie zu einem bestimmten Zeitpunkt für die Flüssigkeitszufuhr erforderlich ist.

Die Nutzung dieser Funktion spart zusätzlich 5-10 % Energie. Darüber hinaus reduziert diese Funktion den Laufwerksverbrauch Blindleistung und dementsprechend der Laststrom des Elektromotors. Diese Funktion ist besonders wirksam bei Mechanismen mit Lüfterschleppmoment (das Schleppmoment ist proportional zum Quadrat der Drehzahl), einschließlich Kreiselpumpen. Diese Funktion reduziert auch die akustischen Geräusche des Geräts.

2.Automatische Motoranpassungsfunktion im Wechselrichter integriert.Die Einstellung des Frequenzumrichters hängt maßgeblich von den internen Parametern des Elektromotors (Widerstand, Induktivität usw.) ab.

Mit der automatischen Adaptionsfunktion können Sie die Parameter des am Umrichter angeschlossenen Motors genau ermitteln und anpassen. Diese Funktion ist wichtig, wenn Pumpenmotoren ausgetauscht werden, wenn sich die Motorparameter nach einer Reparatur ändern und wenn verschiedene Arten von Elektromotoren in Reihe an denselben Umrichter angeschlossen werden.

Das Vorhandensein dieser Funktion reduziert den Energieverbrauch um 3-5 %, und bei Verwendung generalüberholter Elektromotoren beträgt die Einsparung 10 %. Der Einsatz besonders leistungsstarker Frequenzumrichter ist mit der Entstehung von Oberschwingungen höherer Ordnung verbunden.

Das Vorhandensein höherer Harmonischer im Strom führt zu einer Überhitzung der Kabeldrähte, erhöht die Verluste in den Transformatoren und verschlechtert die Arbeitsbedingungen Kondensatorbänke… Darüber hinaus altert die Isolierung der Elemente von Stromnetzen vorzeitig, die Elemente von Schutzeinrichtungen (automatische Geräte, Sicherungen) werden unangemessen ausgelöst, es kommt zu Störungen in Telekommunikationsnetzen, die sich in der Nähe von Stromkabeln befinden.

Derzeit sind viele Modelle von Frequenzumrichtern mit integrierten Filtern für die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) ausgestattet. Um insbesondere zu verhindern, dass höhere Stromoberwellen in das externe Versorgungsnetz gelangen, sind die VLT AQUA Drive-Frequenzumrichter mit Drosseln in der Stromzwischenverbindung ausgestattet, um harmonische Verzerrungen zu reduzieren.