1. Типы устройств управления
В этом разделе приведены основные функции шкафов управления СИГМА, позволяющие пользователю определить требуемую модификацию ШУ, следовательно, оптимально решить задачу управления конкретным технологическим процессом.
ШУ СИГМА имеют большое количество встроенных функций, а также дополнительных опций, обеспечивающих удовлетворение индивидуальных потребностей пользователей.
1.1. Управление контакторами
Производится непосредственным включением электродвигателя в сеть питающего напряжения.
- Преимущества:
- низкие аппаратные затраты;
- высокая надежность.
- Основные недостатки:
- в момент подключения электродвигателя насоса к сети в обмотке статора возникает ток короткого замыкания, в 5-7 раз превышающий номинальный ток двигателя;
- наличие гидроударов в напорной магистрали;
- выходы из строя агрегатов из-за частых прямых пусков. Например, 60% скважинных электронасосных агрегатов, ломаются чаще одного раза в году;
- при использовании ШУ для многонасосных установок – дискретное регулирование параметра (давление, температура, расход, и т.п.);
- невозможность реализации схемы автоматического чередования всех насосов для обеспечения равномерности выработки их ресурса.
Применение ШУ с использованием контакторов рекомендуется для управления электродвигателями мощностью до 10 кВт.
1.2. Плавный пуск/останов
- Преимущества:
- пусковые токи снижены вдвое и даже втрое по сравнению с прямым пуском;
- низкая пиковая нагрузка на двигатель и на сеть питания;
- коммутация, благодаря своей бесконтактности осуществляется бесшумно, а то обстоятельство, что не допускаются перенапряжения, дает в результате повышение надежности пускорегулирующей аппаратуры в процессе эксплуатации;
- обеспечивается снижение электропотерь электродвигателя;
- механическая нагрузка на составные части насосного агрегата уменьшается, вследствии чего,исключаются ударные нагрузки на важнейшие детали насосного агрегата (такие, как подшипники насоса и двигателя), благодаря чему увеличивается надежность конструкции в целом;
- осуществляется защитаэлектродвигателя;
- исключаются гидравлические удары при пуске и остановке системы;
- улучшение качественных характеристик подаваемой воды, после того как благодаря системе плавного запуска были исключены гидравлические удары;
- продление срока службы насосного агрегата.
1.3. Частотное управление
- Преимущества:
- позволяет в большинстве случаев отказаться от использования редукторов, вариаторов, дросселей и другой регулирующей аппаратуры, что значительно упрощает управляемую механическую (технологическую) систему, повышает ее надежность и снижает эксплуатационные расходы;
- частотный пуск управляемого двигателя обеспечивает его плавный без повышенных пусковых токов и механических ударов разгон, что снижает нагрузку на двигатель и связанные с ним передаточные механизмы, увеличивает срок их эксплуатации;
- встроенный микропроцессорный ПИД-регулятор позволяет реализовать системы регулирования скорости управляемых двигателей и связанных с ним технологических процессов;
- применение обратной связи системы с частотным преобразователем обеспечивает качественное поддержание скорости двигателя или регулируемого технологического параметра при переменных нагрузках и других возмущающих воздействиях;
- преобразователь частоты в комплекте с асинхронным электродвигателем может применяться для замены приводов постоянного тока;
- обеспечивается снижение электропотерь электродвигателя;
- осуществляется полная защита электродвигателя;
2. Режимы работы
2.1. АВРН (аварийное включение резервного насоса)
В шкафах управления, рассчитанных для работы с двумя и более насосами предусмотрен ввод резервного насоса в случаях понижения давления (расхода, температуры и т.п.) воды после насосов до предустановленного минимального значения.
Благодаря использованию нескольких насосов вместо одного достигается более высокая степень резервирования. Если один насос выйдет из строя, его нагрузка будет распределена среди остальных насосов.
Переключение происходит по сигналам:
- внешнего датчика-реле давления;
- запрограммированного порога срабатывания (при использовании внешнего аналогового датчика).
Выбор сигнала переключения производит пользователь.
При низком давлении за насосом автоматически отключается рабочий насос и включается резервный, при этом на лицевой панели ШУ включается световая сигнализация и активизируется сигнал «АВРН» для диспетчеризации. Если при работе резервного насоса давление воды после запрограммированного времени не поднялось, то резервный насос отключается.
2.2. 1+1 (включение дополнительного насоса) каскадное управление
В шкафах управления с преобразователями частоты, рассчитанных для работы с двумя и более насосами в случае нехватки производительности (напора) включаются дополнительные насосы. Кроме того, по желанию пользователя может использоваться поочередное равномерное распределение нагрузки между всеми насосами, а также возможность использования часов реального времени при переключении между насосами.
Благодаря использованию нескольких насосов вместо одного достигается большая эффективность, поскольку при необходимости всегда можно сократить нагрузку, отключив один или несколько насосов.
2.3. Автоматический
В шкафах управления с преобразователями частоты, не предусматривающих работу в режимах «АВРН» или «1+1», при выборе пользователем режима «Автоматический» обеспечивается работа ПИД-регулятора (регулирование параметра (давление, температура, уровень, расход и т.п.) в соответствии с заданием). При этом в режиме «Ручной» пользователь с помощью задатчика вручную устанавливает необходимые обороты вращения электродвигателя.
В шкафах управления СИГМА ШУ-3, предназначенных для управления асинхронными электродвигателями насосов с регулированием уровня жидкости от электродов или поплавков пользователь выбирает режим работы системы подающих насосов ОВЕН САУ-У: «Автомат.-Ручной».
2.4. Ручной (пуск насосов в ручном режиме с лицевой панели ШУ или дистанционно)
3. Источники управления
3.1. Местный
3.2. Дистанционный
При выборе источника управления «Дистанционный» запуск/останов производится внешними командами, которые подаются на клемную колодку ХК4 путем кратковременного (без фиксации) переключения соответствующего внешнего перекидного беспотенциального контакта.
Для шкафов управления с ПП и КМ возможно использование ЭКМ для управления запуском/остановом насосов путем подачи сигналов на клемную колодку ХК4 с целью поддержания заданного значения давления.
3.3. Отключен
При установке переключателя «Выбор источника управления» в положение «Откл.» управление шкафом отключено.
Примечание.
В шкафах управления с преобразователями частоты, рассчитанных для работы с двумя и более насосами при выборе пользователем источников управления «Местный» или «Дистанционный» производится:
- в режиме работы «АВРН» или «1+1»: запуск и останов шкафа управления. При этом по команде «Пуск» запускается основной насос, который выбирается пользователем:
• для ШУ с ПЧ: при помощи переключателя «Выбор основного насоса»;
• для ШУ с ПП и КМ: путем нажатия кнопки «Пуск» выбранного насоса, при этом дополнительным автоматически назначается другой насос.
- в режиме «Автоматический»: запуск и останов каждого насоса, а также запуск и останов системы подающих насосов ОВЕН САУ-У для СИГМА ШУ-3;
- в режиме «Ручной»: запуск и останов каждого насоса.
4. Диспетчеризация
4.1. Телеуправление (ТУ)
Предназначено для дистанционного запуска и останова шкафа управления при установке переключателя «Выбор источника управления», установленного на лицевой панели ШУ в положение «Дистанционный».
Команды подаются на клемную колодку ХК4 путем кратковременного (без фиксации) переключения соответствующего внешнего перекидного беспотенциального контакта.
Для шкафов управления с ПП и КМ возможно использование ЭКМ для управления запуском/остановом насосов путем подачи сигналов на клемную колодку ХК4 с целью поддержания заданного значения давления.
4.2. Телесигнализация (ТС)
Предназначена для дистанционной передачи сигналов о состоянии работы шкафа управления. Предусмотрена передача следующих сигналов:
- «Работа насоса (вентилятора) №1»;
- «Работа насоса (вентилятора) №2»;
- «Авария насоса (вентилятора) №1» («Авария насоса с ПЧ»);
- «Авария насоса (вентилятора) №2» («Авария насоса без ПЧ»);
- «АВРН» (автоматическое включение резервного насоса);
- «Дистанционное управление включено»;
- «Авария САУ-У».
4.3. Телеизмерение (ТИ)
Предназначено для дистанционной передачи сформированных шкафом управления аналоговых сигналов. Предусмотрена передача следующих сигналов:
- «Выходной ток эл. двигателя №1»;
- «Выходной ток эл. двигателя №2».
Примечание. Количество сигналов «Выходной ток эл. двигателя» соответствует количеству подключаемых электродвигателей к шкафу управления.
Тип сигнала: ток 0…20 мА, 4-20 мА, 0-1(10) В, пропорциональный выходному току электродвигателя.
5. Защита насоса от «сухого хода»
«Сухой ход», а именно работа насоса без воды, наравне с проблемой стабильного и качественного энергоснабжения, относится к наиболее частым причинам выхода из строя как насосной части, так и всего насосав целом. Это, в равной степени, относится как к поверхностным, так и к погружным скважинным насосам.
Для защиты насосов от «сухого хода» в шкафах управления СИГМА по желанию потребителя может быть применим один из двух способов:
- по сигналам от внешних датчиков (реле-давления, уровня, поплавковый выключатель), подключаемых к клемной колодке ШУ;
- без внешних датчиков, используя функцию защиты электродвигателя от недогрузки при использовании преобразователя частоты или устройств плавного пуска.
6. Защита электродвигателя
Шкаф управления снабжен устройствами, обеспечивающими комплексную защиту оборудования. В зависимости от степени необходимой защищенности, а также по заказу потребителя шкаф управления может комплектоваться устройствами, обеспечивающими защиту:
• тепловая от перегрузки по току;
• термомагнитная от перегрузки по току и короткого замыкания;
• регулируемое тепловое расцепление;
• регулируемое магнитное расцепление;
• от перенапряжения или пониженного напряжения;
• защита от обрыва фаз;
• контроль порядка чередования фаз;
• контроль слипания фаз, другие защиты;
• использование термоконтактов электродвигателей;
• использование датчиков РТС электродвигателей.
Шкафы управления комплектуются приборами цифровой индикации токов потребления электродвигателей.