Схема управления насосной станцией
Схема управления насосной станции определяет надежность ее работы, гибкость и простоту управления оборудованием станции, общую функциональность системы управления.
Варианты построения схемы управления насосной станции
На сегодняшний день используется 5 типовых вариантов построения схем управления насосных станций:
1. Схема управления насосной станции без регулировки частоты вращения электродвигателей.
Напряжение питания к электродвигателям подается магнитными пускателями. Управление магнитными пускателями осуществляет система управления и автоматики, построенная на внешнем контроллере. К контроллеру подключаются датчики давления входного и выпускного коллекторов. Пуск двигателей при их мощности свыше 4 кВт осуществляется по схеме Y/D.
2. Схема управления насосной станции с одним главным гидроагрегатом, управляемым преобразователем частоты.
Главный насосный агрегат оснащен децентрализованным преобразователем частоты. Система регулирования работы гидроагрегатом станции построена на внешнем контроллере с ПИ регулятором, который управляет работой насосного агрегата по шине обратной связи. При необходимости, в работу включаются дополнительные насосы. Команду на включение насосов дают реле, замыкая своими контактами цепь включения магнитных пускателей.
3. Схема управления насосной станции с несколькими насосами, оснащенными встроенными преобразователями частоты.
Каждым насосным агрегатом управляет отдельный встроенный преобразователь частоты. Управление работой гидронасосов осуществляет контур регулирования, основой которого является ПИ регулятор одного из преобразователей частоты. Регулятор по общей шине управления управляет работой преобразовательных агрегатов насосных станций.
4. Схема управления насосной станции с одним общим внешним преобразователем частоты, управляющем несколькими насосами.
Схема построена на основе общего децентрализованного преобразователя частоты, который может управлять любым из насосов системы путем коммутации цепей включения нужных пускателей. Схема контура регулирования построена на основе ПИ регулятора. При пуске и останове всех электродвигателей мощностью выше 4кВ используется схема Y/D.
5. Схема управления насосной станцией с внешними преобразовательными агрегатами и одной общей шиной.
Для управления всеми электродвигателями используются внешние преобразователи частоты. Регулирующий контур строится на базе ПИ регулятора одного из преобразователей. Управление работой электронасосов осуществляется единым регулятором, который автоматически включает в работу нужно число насосных агрегатов и формирует по общей управления нужную скорость вращения электронасосов.
Выбор схемы управления насосной станции
Нормативные документы по проектированию насосных станций указывают, что выбор схемы управления насосной станции определяется с учетом множества технологических требований к режимам работы оборудования системы водоснабжения. Использование насосных агрегатов управляемых с помощью преобразователей частоты рекомендуется при колебаниях амплитуды давления во всасывающем трубопроводе гидросистемы в пределах 100кПа и выше. Т.е. при таких колебаниях давления в системе нужно использовать конфигурации 3 или 5. Схемы управления 1 и 2 с использованием прямых пусков электродвигателей характеризуются большими перепадами давления в переходных режимах, возникновением гидроударов при пуске двигателей. Использование этих схем допустимо при наличии на напорной стороне гидропневматических баков, имеющих запас по объему. Использование схем с гидропневматическими баками повышенного объема целесообразно только при объемах баков до 1м3. При большем требуемом объеме гидропневматических баков экономически целесообразно применять схемы управления с регулировкой работы всех гидронасосов методами преобразования частоты (схемы 3 и 5). Это объясняются тем, что затраты на сооружение баков превосходят капиталовложения при выборе более совершенных схем управления насосной станцией.
Конфигурация 4 обычно используется при большом количестве насосов в системе (5 и более). В такой системе один или несколько насосов часто находятся в резерве. Поэтому возникает вероятность длительного простоя некоторых гидроагрегатов. Электродвигатели насосных агрегатов работают в сложных условиях, в помещениях многих насосных станций сезонно меняется температура, трубопроводы станций весьма часто не изолированы. Все эти факторы приводят к тому, что в корпусе электродвигателей неработающих насосов может конденсироваться влага. В результате ухудшаются сопротивление изоляции обмоток и токоведущих частей электродвигателя, развиваются процессы коррозии, затрагивающие все ответственные узлы электродвигателя. Коррозия может привести к тому, что вал долго не работающего двигателя просто заклинит, и он не сможет запуститься в случае аварии на основном агрегате. Чтобы этого не случилось, все насосные агрегаты насосной станции регулярно работают. Схема 4 позволяет управлять одним преобразователем частоты всеми насосными агрегатами.
Проблемы длительного простоя весьма актуальны для насосных станций пожаротушения. Пуск электродвигателя насоса с заклинившим валом может привести к отключению автомата защиты. А это чревато полным отказом системы пожаротушения. Чтобы этого избежать разработана схема кратковременного запуска электронасосов по таймеру и специальная схема управления, включающая в себя:
- устройство плавного пуска, задача которого обеспечить плавный запуск электродвигателя и снизить пусковые токи, с целью предотвратить отключение автомата защиты;
- схема прямого пуска, если по какой-либо причине не сработает схема плавного пуска.