Pehmokäynnistin ABB PSR-25-600
Hei kaikki! Tänään tulee artikkeli, joka näyttää todellisen esimerkin pehmokäynnistimen käytöstä käytännössä. Asensin sähkömoottorin pehmeän käynnistyksen todelliseen laitteeseen, valokuvat ja kaaviot toimitetaan.
Kuvasin aiemmin yksityiskohtaisesti, millainen laite tämä on. Muistutan sinua siitä pehmeä käynnistin Ja pehmeä käynnistin ovat käytännössä sama laite. Nämä nimet ovat peräisin englanninkielisestä Soft Starterista. Artikkelissa kutsun tätä lohkoa tällä tavalla ja sillä tavalla, totu siihen). Internetissä on tarpeeksi tietoa pehmokäynnistimistä, suosittelen myös lukemista.
Mielipiteeni asynkronisten moottoreiden käynnistämisestä, joka on vahvistettu monen vuoden havainnot ja käytäntö. Jos moottorin teho on yli 4 kW, kannattaa harkita tasaisen moottorin kiihtyvyyden varmistamista. Tämä on välttämätöntä raskaalla, inertiakuormalla, joka on juuri se, mikä on kytketty tällaisen moottorin akseliin. Jos moottoria käytetään vaihteiston kanssa, tilanne on helpompi.
Yksinkertaisin ja halvin pehmeä käynnistysvaihtoehto on vaihtoehto, jossa moottori on kytketty päälle "Star-Delta" -piirin kautta. "Sileämpiä" ja joustavampia vaihtoehtoja ovat pehmokäynnistin ja taajuusmuuttaja (tunnetaan yleisesti nimellä "taajuusohjain"). On myös ikivanha menetelmä, jota ei melkein koskaan käytetä -.
Muuten, varma merkki siitä, että moottori saa virtaa taajuusmuuttajan kautta, on selvästi kuuluva vinkuminen taajuudella noin 8 kHz, varsinkin alhaisilla nopeuksilla.
Olen jo käyttänyt Schneider Electricin pehmokäynnistintä, se oli niin positiivinen kokemus työssäni. Sitten piti sujuvasti kytkeä päälle / pois pitkä pyöreä kuljetin työkappaleilla (2,2 kW moottori vaihteistolla). Harmi, ettei minulla ollut silloin kameraa käsillä. Mutta tällä kertaa tarkastellaan kaikkea erittäin yksityiskohtaisesti!
Miksi moottorin pehmeä käynnistys tarvittiin?
Ongelmana on siis se, että kattilahuoneessa on pumput kattilan syöttämiseksi vedellä. Pumppuja on vain kaksi, ja ne kytketään päälle kattilan vesitason valvontajärjestelmän komennolla. Vain yksi pumppu voi toimia kerrallaan. Pumpun valitsee kattilahuoneen käyttäjä kytkemällä vesihanat ja sähkökytkimet.
Pumppuja käytetään tavanomaisilla asynkronisilla moottoreilla. 7,5 kW asynkroniset moottorit tavanomaisten kontaktoreiden kautta (). Ja koska teho on suuri, käynnistys on erittäin vaikeaa. Joka kerta kun aloitat, huomaat näkyvän vesivasaran. Itse moottorit, pumput ja hydraulijärjestelmä heikkenevät. Joskus tuntuu, että putket ja hanat ovat murtumassa palasiksi.
Tilaa! Siitä tulee mielenkiintoista.
Lisäksi, kun kattila on jäähtynyt ja siihen syötetään yhtäkkiä kuumaa vettä (yli 95 ° C), tapahtuu epämiellyttäviä ilmiöitä, jotka muistuttavat räjähtävää kiehumista. Se tapahtuu päinvastoin, vesi, jonka lämpötila on 100 °C, voi olla kylmää - kun kattilassa on kuivaa höyryä, jonka lämpötila on lähes 200 °C. Tässä tapauksessa tapahtuu myös haitallista vesivasaraa.
Kattilahuoneessa on kaksi identtistä kattilaa, mutta toisessa on taajuusmuuttajat pumppuja varten. Kattilat (tarkemmin sanottuna höyrygeneraattorit) tuottavat höyryä, jonka lämpötila on yli 115 ° C ja paine jopa 14 kgf / cm2.
On sääli, että sähköpiirin kattilan suunnittelu ei tarjonnut pumpun moottoreiden tasaista aktivointia. Vaikka kattilat ovat italialaisia, päätettiin säästää rahaa tässä...
Toistan, että kytkeäksemme asynkroniset moottorit sujuvasti päälle, meillä on seuraavat vaihtoehdot, joista valita:
- pehmeä käynnistysjärjestelmä (pehmeä käynnistys)
- taajuusmuuttaja (invertteri)
Tässä tapauksessa oli valittava vaihtoehto, joka vaatisi minimaalista puuttumista toimivaan kattilan ohjauspiiriin.
Tosiasia on, että kaikista kattilan toimintaan liittyvistä muutoksista on sovittava kattilan valmistajan (tai sertifioidun organisaation) ja valvontaorganisaation kanssa. Siksi muutokset on tehtävä hiljaa ja ilman turhaa melua. En kuitenkaan puutu turvajärjestelmään, joten se ei ole niin tiukka täällä.
Vakiolukijani tietävät, että nyt, jälkeen, minulla on täysi oikeus suorittaa instrumentointi- ja ohjaustöitä kattilahuoneessa.
Pehmeän käynnistimen valinta
Katsotaanpa ensin moottorin nimikylttiä:
Moottorin teho on 7,5 kW, käämit on kytketty kolmiopiiriin, kulutettu nimellisvirta on 14,7 A.
Laukaisujärjestelmä ("kova") näytti tältä:
Muistutan, että meillä on kaksi moottoria, ja ne käynnistetään kontaktoreilla 07KM1 ja 07KM2. Kontaktorit on varustettu lisäkoskettimilla, jotka osoittavat ja ohjaavat päällekytkentää.
Vaihtoehtoiseksi valittiin ABB PSR-25-600 -pehmokäynnistin. Sen maksimivirta on 25 ampeeria, joten meillä on hyvä reservi. Varsinkin jos otat huomioon, että joudut työskentelemään vaikeissa olosuhteissa - käynnistysten/pysähdysten määrä, korkea lämpötila. Kuva on artikkelin alussa.
Tässä on tarra pehmokäynnistimeen parametrein:
Mitä uutta VK-ryhmässä? SamElectric.ru ?
Tilaa ja lue artikkeli lisää:
Pehmokäynnistin ABB PSR-25-600 – parametrit
- FLA - Full Load Amps - virran arvo täydellä kuormalla - melkein 25A,
- Uc – käyttöjännite,
- Us – ohjauspiirin jännite.
Pehmeän käynnistimen asennus
Kokeilin sitä alkuun:
Korkeus on sama, leveys on sama, vain pituus on hieman pidempi, mutta tilaa on.
Nyt kysymys ohjauspiireistä. Alkuperäisen piirin kontaktorit kytkettiin päälle 24 VAC jännitteellä ja ABB:itä ohjataan vähintään 100 VAC jännitteellä. Tarvitaan välirele tai ohjauspiirin syöttöjännitteen muutos.
Löysin kuitenkin ABB:n viralliselta verkkosivustolta kaavion, joka osoittaa, että tämä laite voi toimia myös 24 VAC:lla. Yritin onneani - se ei toiminut, se ei käynnisty...
No, asennamme välireleen, joka tuo jännitteen halutulle tasolle:
Tässä toisesta näkökulmasta:
Siinä kaikki. Välireleet olivat nimeltään 07KM11 ja 07KM21. Muuten, niitä tarvitaan myös lisäpiireihin. Niiden kautta kytketään päälle ulkoisen laitteen ilmaisimet ja kuivat koskettimet (ei vielä käytössä, vanhassa piirissä - oranssit johdot).
Kun halusin käyttää ohjausta suoraan, ilman relettä (24 VAC), suunnittelin ajavani virtailmaisimet Com – Run -koskettimien kautta, jotka ovat nyt jääneet käyttämättä.
Pehmeäkäynnistyspiirit
Tässä alkuperäinen kaavio.
Näin muutin kaaviota helposti:
Mitä tulee asetuksiin - lyhyesti. Säätöjä on kolme - kiihdytysaika, hidastusaika ja alkujännite.
Olisi mahdollista käyttää yhtä pehmokäynnistintä ja moottorinvalintakontaktoreita (vaihda yksi laite kahdelle moottorille). Mutta tämä monimutkaistaa ja muuttaa piiriä suuresti ja vähentää luotettavuutta. Mikä on erittäin tärkeää sellaiselle strategiselle laitokselle kuin kattilatalo.
Jännitteen aaltomuodot
Tiedon pähkinä on kova, mutta silti
Emme ole tottuneet perääntymään!
Se auttaa meitä jakamaan sen
uutissarja "Haluan tietää kaiken!"
Kuka tahansa voi koota piirin ruuvimeisselillä. Ja niille, jotka haluavat nähdä jännitteen ja ymmärtää, mitä todellisia prosesseja tapahtuu, he eivät tule toimeen ilman oskilloskooppia. Julkaisen oskilogrammeja pehmokäynnistimen 2T1-lähdössä.
Eikö se ole looginen epäjohdonmukaisuus - moottori on sammutettu, mutta siinä on jännite?! Tämä on joidenkin pehmokäynnistimien ominaisuus. Epämiellyttävää ja vaarallista. Kyllä, moottorissa on 220 V jännite, vaikka se olisi pysäytetty.
Tosiasia on, että ohjaus tapahtuu vain kahdessa vaiheessa, ja kolmas (L3 - T3) on kytketty suoraan moottoriin. Ja koska virtaa ei ole, kaikkiin laitteen lähtöihin vaikuttaa vaihe L3 jännite, joka kulkee moottorin käämien läpi. Samaa hölynpölyä tapahtuu kolmivaiheisissa puolijohdereleissä.
Ole varovainen! Kun huollat pehmokäynnistimeen kytkettyä moottoria, kytke tulokatkaisijat pois päältä ja tarkista, ettei siinä ole jännitettä!
Koska kuorma on induktiivinen, siniaalto ei vain leikkaa paloiksi, vaan myös vääristyy suuresti.
Häiriöitä on, ja tämä on otettava huomioon - säätimien toimintahäiriöt ja muu heikko virta ovat mahdollisia. Tämän vaikutuksen vähentämiseksi on välttämätöntä eristää ja suojata piirit, asentaa kuristimet tuloon jne.
Kuva on otettu pari sekuntia ennen kuin sisäinen kontaktori (bypass) käynnistyi, joka antoi täyden jännitteen moottorille.
Kuva tapauksesta
Toinen pieni bonus - muutama kuva ABB PSR-25-600 -pehmokäynnistimen ulkonäöstä.
ABB PSR-25-600 – alhaalta katsottuna
Vaihtoehto – liitin ja kiinnikkeet jäähdytyspuhaltimen liittämiseen raskaan kuormituksen yhteydessä
ABB PSR-25-600 – tehontuloliittimet sekä teho- ja ohjausliittimet.
Siinä kaikki toistaiseksi, kysymykset ja kritiikki kommenteissa sähkömoottoreiden pehmeästä käynnistyksestä ovat tervetulleita!
Hyvää toukokuun vappua!
Kuinka saavuttaa optimaalinen energiansäästö hydraulijärjestelmissä keskipakopumpuilla? Tämä kysymys herää nykyään yhä useammin asiantuntijoiden ja yritysjohtajien keskuudessa. Mitkä laitteet voivat siis lyhentää takaisinmaksuaikaa ja lisätä energiatehokkuutta - pehmokäynnistimet, taajuusmuuttajat vai rinnakkaisohjauksen käyttö? Artikkelin kirjoittajat tarjoavat huolella tehdyn analyysin erilaisista teknisistä ratkaisuista, havainnollistettuna esimerkkeillä toteutustavoista tuotannossa, kaavioilla ja taulukoilla.
ABB LLC, Moskova
Energiatehokkuuden varmistaminen on yksi tämän hetken kiireellisimmistä ja samalla monimutkaisimmista tehtävistä. Energiankulutuskustannusten alentaminen on yksi keino lisätä tuotannon kannattavuutta ja tuotantolinjojen tehokasta toimintaa. Laajan sovellusten laitosten yleinen analyysi osoittaa, että laitehankintoihin ja tuotantoseisokkeihin liittyviä kustannuksia huollosta ja uusien laitteiden käyttöönotosta voidaan osittain kompensoida energiankulutuksen säästöillä.
Energiatehokkaat teknologiat ovat yksi ABB:n prioriteeteista. Nykyaikaisissa ABB:n laitteissa - taajuusmuuttajat ja pehmokäynnistimet*, joita käytetään laajasti pumppuyksiköiden käyttömekanismien ohjaamiseen ja jotka voivat merkittävästi vähentää energiankulutusta vedenkäsittelyssä ja jäteveden käsittelyssä, käytetään nykyaikaisimpia menetelmiä ja kehitystyötä tehokkaimman toiminnan varmistamiseksi. tilat.
Usein käytetty mekaaninen menetelmä pumpun virtauksen säätöön tai kuristusmenetelmä on erittäin tehoton energiansäästön kannalta. Tämä herättää kysymyksen: kumpi kahdesta teknisestä ratkaisusta on taloudellisin tapa vähentää energiankulutusta - taajuusmuuttajat vai syklinen ohjaus (kuva 1)? Pohjimmiltaan sen hydraulijärjestelmän ominaisuudet, jossa keskipakopumppua käytetään, ovat määräävä tekijä valittaessa yksi ohjausmenetelmä toiseen verrattuna.
Riisi. 1. Järjestelmän virtauksen säätö kuristuksen, syklisen ja taajuussäädön avulla
Jätevesiteollisuudessa keskipakopumput kytketään päälle/pois tyypillisesti prosessinohjausjärjestelmän ohjaamana. Jäännösvesi (eli asuin- tai liikerakennuksista tuleva vesi) kerätään yleensä septikoihin tai jätevesisäiliöihin, kunnes se pumpataan kunnallisiin vedenkäsittelylaitoksiin. Pehmokäynnistimien käyttö pienentää huomattavasti riskiä, että pumppu tukkeutuu vedessä olevan jätteen takia.
Syklinen ohjaus on mielenkiintoinen vaihtoehto taajuusmuuttajakäytöille huolimatta virtauksen ohjauksen joustavuuden menetyksestä. Toisin sanoen pehmokäynnistintä pidetään sopivana ja kilpailukykyisenä teknologiana suojaamaan oikosulkumoottoria sähköisiltä ylikuormituksilta, mekaanisilta iskuilta ja tärinältä käynnistyksen aikana sekä vesivasaralta putkistossa, kun pumppu pysähtyy. Lisäksi sähkömoottoria käytetään optimaalisessa toimintapisteessään ja sammutetaan loppuajan.
Seuraavissa osioissa analysoidaan kahden keskipakopumpun (90 kW ja 350 kW) taajuussäätö- ja syklisten ohjausratkaisujen energiansäästöt ja ROI.
Tyypillinen pumppujärjestelmä
Pumppujärjestelmää suunniteltaessa tärkein edellytys on varmistaa vaadittu virtausnopeus Qop [m3/h]. Ihanteellisessa järjestelmässä valitulla pumpulla on ominaisuus Qbep [m3/h], joka vastaa ominaiskäyrää Qop [m3/h]. Käytännössä valitaan yleensä suurempi pumppu (kuva 2). Tämän seurauksena pumppu toimii alentuneella hydraulisella tehokkuudella suurimmalla osalla suorituskykyalueista. Yllä oleva on havainnollistettu kuvassa. 3 kahdelle Aurora-keskipakopumpulle, joiden nimellisteho on 90 kW ja 350 kW.
Pöytä 1. Kahden pumpun parametrien vertailuominaisuudet
Riisi. 2. Pumpun valinta teollisuusasennukseen
Riisi. 3. Hydrauliikan tehon aleneminen 90 kW ja 350 kW pumpuissa järjestelmän komponenttiparametrien muutoksista johtuen 15 %
Energiansäästömahdollisuuksien analysoimiseksi näissä pumppuissa tarkasteltiin kolmea erilaista hydraulijärjestelmää: paineen ylivoimalla kitkan voittamiseksi, eli staattisen paineen Hst [m] suhde (?) hydrauliikan maksimikorkeuteen Hmax [ m] on 5 %; jossa vallitsee staattinen paine (a on 50 %); yhdistetyllä paineella (a on 25 %) (kuvio 4).
Riisi. 4. Hydraulijärjestelmät on valittu analysoimaan mahdollisia energiansäästöjä
Taajuusmuuttajan, pehmokäynnistimen ja moottorin suorituskykyominaisuudet
Taajuusmuuttimilla on korkea hyötysuhde (ηconv), joka luonnollisesti pienenee, kun lähtöteho laskee suhteessa nimellisarvoon. Kun pehmokäynnistin toimii vakaassa tilassa, eli kun ohitus on aktivoitu, pehmokäynnistimien hyötysuhde on lähes 100 %. On huomattava, että pehmokäynnistimien tehokkuus laskee huomattavasti, kun käynnistysten lukumäärä tunnissa lisääntyy ja toiminta-aikavälejä lyhenevät, mikä johtuu ylimääräisistä Joule-häviöistä sähkömoottoria käynnistettäessä ja pysäytettäessä sekä toiminnassa. tyristoreista (kuva 5).
Riisi. 5. Pehmokäynnistimen ja taajuusmuuttajan sähköhyötysuhteen muutos (%) pumppauskuormalla
Äskettäin hyväksytyt tiukemmat standardit (IE-luokat) takaavat sähkömoottorin paremman hyötysuhteen - kuormitettuna (kuvat 6 ja 7). Sähkömoottorin hyötysuhteeseen (riippuen tiukasti luokasta) vaikuttaa joko taajuusmuuttajan tai pehmokäynnistimen käyttö: hyötysuhde heikkenee, kun se saa virtansa nopeasta lähtöinvertteristä johtuen virrassa esiintyvistä harmonisista säröistä ja jännite, mutta ei muutu, kun se saa virtaa pehmokäynnistimestä transienttiprosessin kiihdytyksen päätyttyä laitteen lähdön sinimuotoisen jänniteaaltomuodon vuoksi.
Riisi. 6. Sähkömoottorin energiatehokkuusluokan vaikutus pumpun hyötysuhteeseen
Riisi. 7. Sähkömoottorin hyötysuhteen muuttaminen hydraulisella kuormalla
Järjestelmäkomponenttien ominaisuuksien muuttamisen vaikutus, sähkömoottorin energiatehokkuusluokka ja harmoniset häviöt todellisessa järjestelmässä on esitetty taulukossa. 2.
Taulukko 2. Suuremman järjestelmäkoon, moottoriluokan ja harmonisten häviöiden vaikutus
sähkönkulutukselle (Pn =90 kW – kytkentätaajuus 4 kHz)
Energiansäästö
Taajuudella ja syklisellä ohjauksella saavutetut energiansäästöt 90 kW ja 350 kW pumppujärjestelmissä on esitetty kuvassa. 8 ja 9. Järjestelmissä, joissa kitkan voittamiseksi vallitseva paine (? = 5 %), taajuudensäätö tarjoaa suuremman energiansäästön lähes koko toiminta-alueella (7 - 98 %) molemmissa pumppujärjestelmissä. 90 kW:n pumpussa ja järjestelmässä, jossa vallitseva staattinen nostokorkeus (? = 50 %), syklinen ohjaus on parempi tekninen ratkaisu verrattuna taajuusmuuttajan käyttöön kaikissa toimintapisteissä. Taajuusmuuttaja tuottaa hieman suuremman energiansäästön 350 kW:n pumpulle, mutta vain 75-92 % pumpun tehosta. Kun harkitaan yhdistettyä hydraulijärjestelmää (? = 25 %), VFD-säätö mahdollistaa vain suuremmat energiansäästöt pumpuille, joiden teho on yli 28 % (90 kW järjestelmässä) ja 24 % (350 kW järjestelmässä). Itse asiassa suurimmat energiansäästöt taajuudensäädöllä saavutetaan 15-20 % pumpun tehoalueella.
Riisi. 8.
pumpulle 90 kW
Riisi. 9. Energiansäästö [%] taajuudella ja syklisellä ohjauksella
pumpulle 350 kW
Toisin kuin taajuusmuuttajat, joissa puolijohdekomponenteissa esiintyy häviöitä nimellisen käytön aikana, pehmokäynnistimet toimivat tässä tapauksessa ohituskontaktorin kautta, joten tyristorit eivät ole mukana (kuva 10). Ja siksi ylimääräisiä lämpöhäviöitä ei ole. Toiminta- ja järjestelmäominaisuudet, joille on edullista valita yksi tai toinen ohjausmenetelmä pumpun suorituskyvyn säätelemiseksi, on esitetty kuvassa. yksitoista**.
Riisi. 10. Optimaalinen hyötysuhde 90 kW:n pumpulle, kun se ohitetaan pehmeäkäynnistimen kautta
suurilla kuormituksilla (90–100 % suunnittelukapasiteetista)
Riisi. yksitoista. Vertailupiste, jossa säästö syklistä ohjausta käytettäessä kasvaa, on
kuin käyttämällä taajuusmuuttajaratkaisua
Sijoitetun pääoman tuotto
Asiakkaille yksi tärkeimmistä tekijöistä on sijoitetun pääoman tuottolaskelma, johon sisältyy lisäkustannuksia, jotka aiheutuvat laitteiden seisokeista pehmokäynnistimen asennuksen ja käyttöönoton aikana.
Taajuusmuuttajan hinta on kolme kertaa korkeampi kuin pehmokäynnistimen hinta pumpuille, joiden nimellisteho on enintään 25 kW, ja 350 kW:n pumpuille - viisi kertaa. Taajuussäädön tai syklisen ohjauksen kokonaisalkuinvestointi lasketaan summana taajuusmuuttajan tai pehmokäynnistimen kustannuksista lisättynä seisokkien prosenttiosuus suhteessa prosessilinjan koko elinkaaren aikana käytettyihin kustannuksiin.
Taajuusmuuttajien ja pehmokäynnistimien osalta tämä osuus on 7,5 %.
Yksittäisten komponenttien hinta voi vaihdella useista syistä. Ensinnäkin on huomattava, että pienjännitetaajuusmuuttajia käytetään useammin sähkömoottorin jatkuvassa toiminnassa kuin käynnistys-/pysäytystilassa, ja ne tarjoavat tarkemman ohjauksen. Taajuusmuuntajissa käytettävät eristetyt bipolaariset transistorit (IGBT) vaativat kuitenkin tietyn lämpötilan ylläpitoa ja jäähdytystä, mikä tekee niistä melko kalliita elementtejä ja nostaa vastaavasti taajuusmuuttajien kustannuksia verrattuna saman nimellistehon pehmokäynnistimiin. Pehmeissä käynnistimissä puolijohdetehoelementit - tyristorit - toimivat vain käynnistys- ja pysäytystiloissa, kunkin tilan keskimääräisellä ajalla noin 15 sekuntia. On syytä huomata, että halvat ja luotettavat tyristorit eivät vaadi jatkuvaa pakkojäähdytystä.
Taajuusmuuttajien ja syklisen virtauksen säädön takaisinmaksuaika on esitetty kuvassa. 12 ja 13 sähkömoottoreille 90 kW ja 350 kW kolmelle hydraulijärjestelmälle: ? = 5 %, 25 % ja 50 %.
Riisi. 12. Takaisinmaksuaika ratkaisuille, joissa on taajuus- ja syklinen ohjaus (pehmeäkäynnistin)
pumpulle 90 kW
Riisi. 13. Takaisinmaksuaika ratkaisuille, joissa on taajuus- ja syklinen ohjaus (pehmeäkäynnistin)
pumpulle 350 kW
Rinnakkaispumpun ohjausratkaisut
Monissa hydraulijärjestelmissä optimaalinen energiansäästö ja hyvä sijoitetun pääoman tuotto voidaan saavuttaa käyttämällä rinnakkaista pumpun ohjausjärjestelmää***, joka käyttää sekä nopeussäädintä että pehmokäynnistimiä.
Riisi. 14. Ratkaisu järjestelmälle, jossa on neljä rinnakkaista pumppua
(hydraulijärjestelmä, jossa on pääasiallinen paine kitkan voittamiseksi)
Taulukko 3. Ohjauskaavio järjestelmälle, jossa on neljä rinnakkaista pumppua
Hydrauliikkajärjestelmissä, joissa kitkan voittamiseksi on ylivoimainen paine (? = 5 %) ja joissa on neljä rinnakkaista pumppua - kunkin pumpun nimellisteho on 350 kW (2500 m3/h) - on optimaalista käyttää kahta taajuusmuuttajaa ja kahta pehmeää pumppua. käynnistimet (kuva 14). Rakenteessa, joka tarjoaa parhaan ratkaisun kustannustehokkuuteen ja ohjauksen joustavuuteen, kahta pumppua, 1 ja 2, ohjataan pehmokäynnistimillä ja pumppuja 3 ja 4 ohjataan taajuusmuuttajalla (katso taulukko 3). Pehmeällä käynnistimellä varustetut pumput toimivat parhaalla mahdollisella teholla. Nostamalla taajuusmuuttajaohjattujen pumppujen pyörimisnopeus nimellisnopeuteen voidaan varmistaa järjestelmän maksimaalinen suorituskyky. Sekahydraulijärjestelmässä (staattinen paine/kitka hallitseva hydraulijärjestelmä) (? = 25 %) sijoitetun pääoman tuoton ja ohjauksen joustavuuden kannalta optimaalisen ratkaisun tarjoava rakenne on kolme pumppua, joista kaksi ensimmäistä ovat ohjattuja pehmokäynnistimiä. , ja kolmas pumppu - taajuusmuuttaja (katso kuva 15 ja taulukko 5).
Riisi. 15. Ratkaisu järjestelmälle, jossa on kolme rinnakkaista pumppua
(hydraulijärjestelmä, jossa on staattinen paine / vallitseva paine kitkan voittamiseksi)
Taulukko 4. Virtauksen ohjauskaavio järjestelmälle, jossa on kolme rinnakkaista pumppua
(yhdistetty hydraulijärjestelmä)
Molemmissa järjestelmissä alkuinvestointi pehmokäynnistimien ja taajuusmuuttajien hankintaan muuttuu taloudelliseksi voitoksi alle 1,5 vuodessa, mikäli säädelty virtaus on alle 80 % kokonaissuorituskyvystä (kuva 16).
Taulukko 5. Vaihtoehdot
Riisi. 16. Kahden asennuksen arvioitu takaisinmaksuaika,
taajuusmuuttajien ja pehmokäynnistimien pumppujen rinnakkaisohjauksella
Paras päätös?
Taajuus- ja syklisten virtauksensäätöjärjestelmien tehokkuusanalyysi suoritettiin kahdelle keskipakopumpulle (90 kW ja 350 kW), joiden moottorit ovat enintään 1000 V. Saadut tulokset osoittavat, että ohjaus taajuussäädöllä on paras ratkaisu hydraulijärjestelmissä, joissa on paineen hallitseminen kitkahäviöiden voittamiseksi (nesteen kuljetus ilman korkeuseroa kiertopumppuja käytettäessä). Järjestelmissä, joissa staattinen paine on vallitseva, on suositeltavaa käyttää syklistä ohjausta. Taajuusmuuttajaa tulee välttää järjestelmissä, joissa on tasainen pumppu ja kuormitusominaisuudet epävakauden ja rikkoutumisen riskin vuoksi.
Pehmeäkäynnistyslaitteet ovat lupaavimpia teknisiä ratkaisuja vedenkäsittely- ja jätevedenpuhdistamoihin, joissa on tarpeen kytkeä pumppu päälle/pois pumppaamaan nestettä pois keräilijöistä ja siirtämään sen jälkeen jätevedet käsittelylaitoksiin. Pehmeät käynnistimet ovat erittäin luotettavia ja niissä on sisäänrakennetut toiminnot, jotka poistavat vesivasaran sekä järjestelmän käynnistyksen että pysäytyksen yhteydessä. Suurin energiansäästö ja pienin takaisinmaksuaika useissa hydraulijärjestelmissä voidaan kuitenkin saavuttaa käyttämällä rinnakkaisia pumpun ohjauspiirejä, joissa käytetään taajuusmuuttajien ja pehmokäynnistimien yhdistelmää. Automaatioosaamiseen ja laajaan pienjänniteautomaatiolaitteiden valikoimaan perustuen ABB tarjoaa muita ratkaisuja tehokkaaseen energiankäyttöön monissa sovelluksissa.
______________________________________
* Pehmeät käynnistimet säätelevät sähkömoottoriin syötettyä jännitetasoa ja varmistavat siten käytön tasaisen käynnistyksen ja pysähtymisen.
** Muunnettaessa prosentuaalinen energiansäästö (kiinteällä nopeudella ja kuristuksella) kustannustehokkuuteen, pumpun oletetaan käyvän 8 760 tuntia vuodessa (330 x 24) hintaan 0,065 dollaria per kWh sähköä.
*** Optimaalista virtauksen säätöä varten rinnakkaispiirit käyttävät yhtä pumppua, kunnes maksimivirtaus saavutetaan, minkä jälkeen hydraulikuorma jaetaan kahden samanaikaisesti käyvän pumpun kesken. Kun toinen asetuspiste saavutetaan, kolme pumppua aktivoituu ja niin edelleen.
Kirjallisuus
1. ITT Industries (2007). ITT:n paikka veden kierrossa: Kaikki paitsi putket.
2. Aurora Pump (Pentair Pump Group), kesäkuu 1994, Yhdysvallat.
3. IEC 60034-31:2009. Pyörivät sähkökoneet. Osa 31: Opas energiatehokkaiden moottoreiden valintaa ja käyttöä varten, mukaan lukien muuttuvanopeuksiset sovellukset.
4. Brunner, C. U. (4.–5. helmikuuta 2009). Tehokkuusluokat: Sähkömoottorit ja -järjestelmät. Moottorin energiatehokkuusstandardien tapahtuma, Sydney (Australia). www.motorsystems.org.
5. Department of Energy (DOE). Energy International Agency (EIA) (kesäkuu 2009). Sähkön keskimääräinen vähittäishinta loppuasiakkaille.
6. Sagarduy, J. (tammikuu 2010). Alennettujen jännitteiden käynnistysmenetelmien taloudellinen arviointi. SECRC/PT-RM10/017.
7. Hydraulic Institute (elokuu 2008). Pumput ja järjestelmät, energiatehokkuuden pumppujärjestelmän perusteiden ymmärtäminen. Omistuskustannusten laskeminen.
8. ITT Flygt (2006). Circulationspumpar med vet motor för värmesystem i kommersiella byggnader.
9. Vogelesang, H. (huhtikuu 2009). Energiatehokkuus. Kaksi lähestymistapaa kapasiteetin hallintaan. World Pumps -lehti.
Kuka haluaa rasittaa, käyttää rahojaan ja aikaansa jo täysin toimivien laitteiden ja mekanismien uusimiseen? Kuten käytäntö osoittaa, monet tekevät. Vaikka kaikki eivät elämässä kohtaa teollisia laitteita, jotka on varustettu tehokkailla sähkömoottoreilla, he kohtaavat jokapäiväisessä elämässä jatkuvasti, vaikkakaan ei niin ahneita ja tehokkaita sähkömoottoreita. No, kaikki varmaan käyttivät hissiä.
Sähkömoottorit ja kuormat - ongelma?
Todennäköisesti merkittävin moottoriin kohdistuva kuormitus käynnistyksen yhteydessä on yksikön nimelliskäyttövirran moninkertainen, vaikkakin lyhytaikainen ylitys. Muutaman sekunnin käytön jälkeen, kun sähkömoottori saavuttaa normaalin nopeuden, myös sen käyttämä virta palautuu normaalille tasolle. Tarvittavan virransyötön varmistamiseksi on lisättävä sähkölaitteiden ja johtavien linjojen tehoa, mikä johtaa niiden hintojen nousuun.
Kun voimakasta sähkömoottoria käynnistetään, sen suuren kulutuksen vuoksi syöttöjännite "laskee", mikä voi johtaa samasta linjasta virtansa saavien laitteiden häiriöihin tai epäonnistumiseen. Lisäksi tehonsyöttölaitteiden käyttöikä lyhenee.
Jos ilmenee hätätilanteita, jotka johtavat moottorin palamiseen tai vakavaan ylikuumenemiseen, muuntajateräksen ominaisuudet voivat muuttua niin paljon, että korjauksen jälkeen moottori menettää jopa kolmekymmentä prosenttia tehostaan. Tällaisissa olosuhteissa se ei enää sovellu jatkokäyttöön ja vaatii vaihtamisen, mikä ei myöskään ole halpaa.
Miksi tarvitset pehmeän käynnistyksen?
Näyttää siltä, että kaikki on oikein, ja laitteet on suunniteltu tähän. Mutta aina on "mutta". Meidän tapauksessamme niitä on useita:
- sähkömoottorin käynnistyshetkellä syöttövirta voi ylittää nimellisarvon neljä ja puoli - viisi kertaa, mikä johtaa käämien merkittävään kuumenemiseen, ja tämä ei ole kovin hyvä;
- moottorin käynnistäminen suoralla kytkennällä johtaa nykimiseen, jotka vaikuttavat ensisijaisesti samojen käämien tiheyteen, lisäävät johtimien kitkaa käytön aikana, nopeuttavat niiden eristyksen tuhoutumista ja voivat ajan myötä johtaa oikosulkuun;
- edellä mainitut nykimiset ja tärinät välittyvät koko käyttöyksikköön. Tämä ei ole enää terveellistä, koska voi vahingoittaa sen liikkuvia osia: vaihdejärjestelmät, käyttöhihnat, kuljetinhihnat tai kuvittele vain ajavasi nykivässä hississä. Pumppujen ja puhaltimien tapauksessa tämä on riski turbiinien ja siipien muodonmuutoksesta ja tuhoutumisesta;
- Emme saa myöskään unohtaa tuotteita, jotka saattavat olla tuotantolinjalla. Ne voivat pudota, murentua tai murtua tällaisen nykäyksen vuoksi;
- No, ja luultavasti viimeinen huomion arvoinen seikka on tällaisten laitteiden käyttökustannukset. Puhumme ei vain kalliista korjauksista, jotka liittyvät usein kriittisiin kuormiin, vaan myös merkittävästä määrästä tehottomasti käytettyä sähköä.
Vaikuttaa siltä, että kaikki yllä mainitut toimintavaikeudet ovat ominaisia vain tehokkaille ja tilaa vieville teollisuuslaitteille, mutta näin ei ole. Kaikesta tästä voi tulla päänsärkyä jokaiselle keskivertoihmiselle. Tämä koskee ensisijaisesti sähkötyökaluja.
Tällaisten yksiköiden, kuten pistosahojen, porien, hiomakoneiden ja vastaavien käyttö vaatii useita käynnistys- ja pysäytysjaksoja suhteellisen lyhyen ajan kuluessa. Tämä toimintatapa vaikuttaa niiden kestävyyteen ja energiankulutukseen samalla tavalla kuin teolliset vastineet. Kaiken tämän kanssa älä unohda pehmeäkäynnistysjärjestelmiä ei voi säätää moottorin nopeutta tai kääntää suuntansa. On myös mahdotonta lisätä käynnistysmomenttia tai pienentää virtaa alle sen, mikä tarvitaan moottorin roottorin pyörittämiseen.
Video: Pehmeä käynnistys, kommutaattorin säätö ja suojaus. moottori
Vaihtoehdot sähkömoottoreiden pehmeäkäynnistysjärjestelmiin
Star-delta järjestelmä
Yksi yleisimmin käytetyistä teollisuuden asynkronisten moottoreiden käynnistysjärjestelmistä. Sen tärkein etu on yksinkertaisuus. Moottori käynnistyy, kun tähtijärjestelmän käämitykset kytketään, minkä jälkeen normaalin nopeuden saavutettuaan se siirtyy automaattisesti kolmiokytköön. Tämä on aloitusvaihtoehto voit saavuttaa lähes kolmanneksen alhaisemman virran kuin käynnistettäessä sähkömoottoria suoraan.
Tämä menetelmä ei kuitenkaan sovellu mekanismeihin, joilla on pieni pyörimisinertia. Näitä ovat esimerkiksi tuulettimet ja pienet pumput niiden turbiinien pienen koon ja painon vuoksi. Siirtyessään "tähdestä" "kolmioon" ne vähentävät jyrkästi nopeutta tai pysähtyvät kokonaan. Tämän seurauksena sähkömoottori käynnistyy uudelleen kytkennän jälkeen. Eli loppujen lopuksi et vain saavuta säästöjä moottorin käyttöiässä, vaan myös todennäköisesti päädyt liialliseen energiankulutukseen.
Video: Kolmivaiheisen asynkronisen sähkömoottorin liittäminen tähdellä tai kolmiolla
Elektroninen moottorin pehmeä käynnistysjärjestelmä
Moottorin tasainen käynnistys voidaan tehdä käyttämällä ohjauspiiriin kytkettyjä triaceja. Tällaista kytkentää varten on kolme järjestelmää: yksivaiheinen, kaksivaiheinen ja kolmivaiheinen. Jokainen niistä eroaa toiminnallisuudestaan ja lopullisista kustannuksistaan.
Tällaisilla kaavoilla yleensä käynnistysvirtaa on mahdollista pienentää jopa kaksi tai kolme nimellistä. Lisäksi on mahdollista vähentää edellä mainittuun tähtikolmiojärjestelmään ominaista merkittävää lämpenemistä, mikä auttaa pidentämään sähkömoottoreiden käyttöikää. Koska moottorin käynnistystä ohjataan alentamalla jännitettä, roottori kiihtyy tasaisesti eikä äkillisesti, kuten muissa piireissä.
Yleensä moottorin pehmeäkäynnistysjärjestelmille on määritetty useita keskeisiä tehtäviä:
- tärkein on vähentää käynnistysvirta kolmesta neljään nimellisarvoon;
- moottorin syöttöjännitteen vähentäminen, jos sopiva teho ja johdotukset ovat saatavilla;
- käynnistys- ja jarrutusparametrien parantaminen;
- hätäverkkosuojaus nykyisiä ylikuormituksia vastaan.
Yksivaiheinen käynnistyspiiri
Tämä piiri on suunniteltu käynnistämään sähkömoottoreita, joiden teho on enintään yksitoista kilowattia. Tätä vaihtoehtoa käytetään, jos iskua on tarpeen pehmentää käynnistyksen yhteydessä, mutta jarrutuksella, pehmeällä käynnistyksellä ja käynnistysvirran pienentämisellä ei ole merkitystä. Ensisijaisesti siksi, että jälkimmäistä ei voida järjestää tällaisessa järjestelmässä. Mutta puolijohteiden, mukaan lukien triacit, halvemman tuotannon vuoksi ne on lopetettu ja niitä nähdään harvoin;
Kaksivaiheinen käynnistyspiiri
Tämä piiri on suunniteltu säätämään ja käynnistämään moottoreita, joiden teho on enintään kaksisataaviisikymmentä wattia. Sellaiset pehmeäkäynnistysjärjestelmät joskus varustettu ohituskontaktorilla laitteen kustannusten alentamiseksi tämä ei kuitenkaan ratkaise vaihesyötön epäsymmetrian ongelmaa, joka voi johtaa ylikuumenemiseen;
Kolmivaiheinen käynnistyspiiri
Tämä piiri on luotettavin ja yleisin pehmeä käynnistysjärjestelmä sähkömoottoreille. Tällaisen laitteen ohjaamien moottoreiden maksimitehoa rajoittaa yksinomaan käytettyjen triakkien maksimilämpötila ja sähköinen kestävyys. Hänen monipuolisuuden ansiosta voit toteuttaa monia toimintoja, kuten: dynaaminen jarru, paluuhaukku tai magneettikentän ja virranrajoituksen tasapainotus.
Tärkeä elementti viimeisessä mainituista piireistä on ohituskontaktori, joka mainittiin aiemmin. Hän avulla voit varmistaa sähkömoottorin pehmeäkäynnistysjärjestelmän oikeat lämpöolosuhteet, kun moottori on saavuttanut normaalin käyntinopeuden, mikä estää sitä ylikuumenemasta.
Nykyään olemassa olevat sähkömoottoreiden pehmeäkäynnistyslaitteet on edellä mainittujen ominaisuuksien lisäksi suunniteltu toimimaan yhdessä erilaisten säätimien ja automaatiojärjestelmien kanssa. Ne voidaan aktivoida käyttäjän tai globaalin ohjausjärjestelmän komennolla. Tällaisissa olosuhteissa kuormia kytkettäessä voi ilmetä häiriöitä, jotka voivat johtaa automaation toimintahäiriöihin, ja siksi suojajärjestelmiin kannattaa kiinnittää huomiota. Pehmeäkäynnistyspiirien käyttö voi merkittävästi vähentää niiden vaikutusta.
Tee-se-itse pehmeä käynnistys
Suurin osa yllä luetelluista järjestelmistä ei itse asiassa sovellu kotimaisiin olosuhteisiin. Ensisijaisesti siitä syystä, että käytämme kotona erittäin harvoin kolmivaiheisia asynkronimoottoreita. Mutta yksivaiheisia kommutaattorimoottoreita on enemmän kuin tarpeeksi.
On monia järjestelmiä moottoreiden sujuvaan käynnistykseen. Tietyn valinta riippuu täysin sinusta, mutta periaatteessa, kun sinulla on tietty radiotekniikan tuntemus, taitavat kädet ja halu, se on melko voit koota kunnollisen kotitekoisen käynnistimen, joka pidentää sähkötyökalujesi ja kodinkoneiden käyttöikää moniksi vuosiksi.
Soveltamisala ja toiminnot
Kotitalouksien pumppujen käynnistämiseen ja pysäyttämiseen käytetään laajasti EXTRA Aquacontrol UPP-2.2S 220 V pehmokäynnistintä. Laitetta käytetään tärinä- ja keskipakoissähköpumpuissa. Lisäksi laite on osoittautunut toimivaksi asynkronisten ja kommutaattorisähkömoottorien kanssa. Sillä voidaan ohjata myös valaistus- ja lämmityslaitteita, mikäli ohjeissa ilmoitettua enimmäistehoa ei ylitetä.
UPP-2.2S:n päätehtävänä on eliminoida hydrauliset ja mekaaniset iskut, joita voi esiintyä pumpun käynnistyksen aikana. Laite estää myös virtapiikkeistä johtuvia pumppurikkoja.
Toimintaperiaate
EXTRA Aquacontrol UPP-2.2S ohjataan signaalikaapelilla. Kehittäjät ovat varustaneet laitteen suojauksella pientä ja korkeaa jännitettä vastaan. Jos jännite ylittää 252 V, pumppu sammuu automaattisesti. Kun jännite tasaantuu 245 V:iin, pumppu käynnistyy uudelleen. Kun alempi painekynnys 160 V saavutetaan, myös pumppu sammuu. Heti kun jännite nousee yli 160 V, pumppu käynnistyy automaattisesti. Pehmeän käynnistyksen kesto riippuu pumpun tyypistä: tärinä – 2 s; keskipako - 3-7 sek.
Käyttövaatimukset
EXTRA Aquacontrol laite tulee asentaa suljettuun tilaan, jossa ei ole keinotekoista ilmastointia. Valmistaja kieltää jännitteen kytkemisen signaalikaapeliin. UPP-2.2S:llä ei voida ohjata pumppausaseman toimintaa ilman hydrauliakkua. Muista, että pumpun käynnistäminen ja sammuttaminen alle 60 sekunnin ajan vahingoittaa laitetta.
Laitteen käyttö on ehdottomasti kiellettyä, jos kotelo on vaurioitunut tai kansi on poistettu. Et voi korjata tai purkaa UPP-2.2S:ää itse. Jos kaikkia ohjeessa annettuja sääntöjä noudatetaan, EXTRA Aquacontrol UPP-2.2S:n käyttöikä on 5 vuotta. Laitteen kotelo tulee tarkastaa vuosittain kotelon vaurioiden varalta.
Kaivopumppu, joka johtuu tarpeesta tarjota korkea suorituskyky melko pienillä poikittaismitoilla, on monimutkainen laite, joka toimii melko ankarissa olosuhteissa. Ja jos otamme huomioon, että sen asennus (sekä purkaminen) on melko työvoimavaltaista työtä, kaivopumpun luotettavuudesta tulee ensiarvoisen tärkeää. Yksi tekijöistä, joka vaikuttaa ratkaisevasti tämän yksikön toiminta-aikaan, ovat käynnistysvirrat. Koska sähkömoottorin pyörivillä osilla ja itse pumpulla on tietty inertia, toisin kuin virralla (eli virran arvo voi lähes välittömästi saavuttaa erittäin korkeita arvoja), käynnistyksen yhteydessä syntyy käynnistysvirtoja, jotka ovat 4-10 kertaa korkeammat kuin arvioidut! Entä jos myös kaivopumppu käynnistyy usein? Esimerkiksi kalvoakun pienestä tilavuudesta tai painekytkimen väärästä asetuksesta johtuen? On selvää, että lopulta sähkömoottorin käämin eristys ei kestä niin suuria lämpökuormia ja syntyy oikosulku, joka johtaa pumpun vikaantumiseen. Käynnistysvirtojen vähentämiseksi käytetään erilaisia pehmeäkäynnistysjärjestelmiä.
Pehmeän käynnistyksen tyypit
Tällä hetkellä kaivopumpuissa käytetään pääasiassa kahta pehmeäkäynnistysjärjestelmää:
- 1.Tasainen aloitusSS. Tällä menetelmällä sähkömoottoriin syötetään elektroniikkaa käyttäen tasaisesti kasvava jännite (ja siten tasaisesti kasvava virta). Jännitteensäätö tapahtuu vaiheohjauksella. Monet kotimaisten ja ulkomaisten kaivopumppujen ohjausasemat (paneelit) toimivat tällä periaatteella: Cascade, Vysota, Grundfos, Pedrollo jne.
- 2. Pehmeä käynnistys taajuusmuunnoksen avulla. Tämä menetelmä on edistynein sysäysvirtojen vähentämisen kannalta. Taajuusmuunnoksen avulla voit pitää käynnistysvirran nimellisarvolla. Taajuusmuuttujakäyttöisten ohjausasemien (paneelien) suurin haitta on niiden korkea hinta, joka on verrattavissa itse pumpun hintaan. Kotimaisista malleista kannattaa korostaa STEP, SU-CHE, SUN. ASUN. Suosituimmat ulkomaiset mallit ovat italialaisen ITALTECNICA-merkin SIRIO ja SIRIO-ENTRY 230. On sanottava, että SQ/SQE-sarjan kaivopumpuissa on sisäänrakennettu taajuusmuuntoon perustuva pehmeä käynnistysjärjestelmä.
Pehmeän käynnistyksen edut
- Pienentyneet käynnistysvirrat (taajuusmuuttajan tapauksessa käynnistysvirrat pienennetään nimellisarvoiksi).
- Pienempi mekaaninen kuormitus kaivopumpun juoksupyörälle ja laakereille.
- Vähentää tai estää kokonaan vesiiskua, joka syntyy, kun pumppu käynnistetään. Vesivasara vaikuttaa negatiivisesti paitsi itse pumppuun myös kaivoon aiheuttaen lisäkuormitusta kotelon putkien liitoksiin ja aiheuttaen suodattimien nopeaa kulumista. Tämän seurauksena kaivo alkaa hioa.
Taajuusohjatun pehmeäkäynnistysjärjestelmän perusteella on mahdollista ohjata pumpun tehoa muuttamalla sen moottorin pyörimisnopeutta. Toisin sanoen ohjausjärjestelmä valitsee tarkasti sähkömoottorin pyörimisnopeuden ja siten sen tehon kulloinkin vaaditun suorituskyvyn mukaisesti ylläpitäen jatkuvaa painetta verkossa. Toisin sanoen sähkömoottori käyttää juuri sen verran sähköä, kuin tarvitaan vaaditun suorituskyvyn tuottamiseen, eikä joulea enempää. Tällainen järjestelmä on toteutettu Grundfos SQE -sarjan kaivopumpuissa.
