Auto-noginsk.ru

Авто Ногинск
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Мы регулируем подачу дозировочных насосов с помощью обычных частотников. Что даст нам замена частотников на Гидроматики

Мы регулируем подачу дозировочных насосов с помощью обычных частотников. Что даст нам замена частотников на Гидроматики?

Если коротко, то вы сумеете расширить диапазон регулирования подачи примерно в 20 раз, получите высокую точность дозирования, в разы сократите издержки на проектирование и построение насосной установки.

Частотный преобразователь не учитывает многие особенности работы дозировочного насосного агрегата, ограничения накладываемые работой плунжерной пары, системы клапанов, гидродинамику жидкости и т.п.

По ТУ и РЭ на электронасосные дозировочные анрегаты глубина регулирования подачи насоса обычно ограничена диапазоном 40% до 100% от паспортной номинальной подачи насоса (иногда диапазан задан еще жёстче, от 60 до 100%). Именно в этом диапазоне производитель гарантирует работоспособность насоса и точность дозирования насосов типа НД, НДГ и их аналогов различных производителей.

Некоторые, производители насосных агрегатов иногда прописывают в паспорт изделия широкий диапазон регулирования подачи, методом частоты изменения скорости ЭД, но относиться к этому стоит с осторожностью и скептицизмом. Т.к. физика процесса дозирования одинакова, была хорошо исследована, и ждать чудес не приходится. Не помогает и одновременное изменение частоты и длины хода плунжера. Этот случай мы подробно описываем здесь.

Хотя современные частотники могут обеспечить широкий диапазон управления скоростью асинхронного ЭД, и имеют множество настроек, они не могут самостоятельно обеспечить правильное управление дозировочным насосом при большой глубине регулирования. При расширении диапазона управления частотой вращения ЭД насосного агрегата более, чем допустимо по ТУ, непременно страдает точность дозирования. Но что еще хуже, насос просто может прекратить подачу. И такие случаи, за нашу 20 летнюю практику, мы не раз помогали преодолеть.

Несомненно, частота вращения ротора ЭД кореллирует с подачей насоса. Но на линейную зависимость расчитывать не приходится. Возможно отклонение до 30% от линейной зависимости, а в худшем случае, просто прекращение подачи реагента. При этом вал ЭД будет вращаться. Особенно это критично для мембранных насосов, у которых больше паразитные объёмы.

Для хорошей и надежной работы дознасоса , в дополнение к ЧП необходима надстройка в виде управляющего контроллера со специальным программным обеспечением. Этому неизбежно предшествует процесс написания грамотного ТЗ на такую разработку, процесс отладки и испытания системы в целом. Затем необходимо все это смонтировать в шкаф управления, выпустить монтажную и эксплутационную документацию. Провести сертификацию системы.

Применяя блоки управления «Гидроматик», вместе с ними вы получаете наш большой опыт создания систем управления дозированием. Каждый день мы работаем над этой тематикой и обобщаем новые знания полученные во всех уголках страны при решении практических задач построения насосных установок.

Наши блоки управления позволяют:

  • с высокой точностью регулировать подачу дозировочного насоса в от 1% до 100%
  • вести подсчёт дозированной жидкости
  • надежно защищать дозировочный агрегат от аварийных ситуаций
  • вовремя проводить плановое обслуживание узлов дозировочного насоса
  • устанавливать блоки управления во влажных и запылённых помещениях или во взрывоопасных зонах не применяя дополнительные шкафы для защиты блоков.

Все управление насосом осуществляется в строгом соответствии с ТУ на насосные агрегаты. Подробнее о преимуществах применения блоков унравления Гидроматик можно прочитать здесь

Восможно вам так-же будет интересно ознакомиться с небольшим разделом: Какова точность дозировочного насоса?

Немного о теории:

Современные ЧП позволяют осуществлять управление скоростью вала ЭД в диапазоне 10000. Т.е. способны вращать вал асинхронного ЭД со скоростью почти не заметной для глаза. Скорее всего это потребует установить принудительную систему вентиляции на ЭД, но это решаемая задача.

Читайте так же:
Как правильно отрегулировать датчик давления воды

В чем же проблема? Почему мы не можем таким образом управлять подачей дозировочного насоса, снижая скорость вала ЭД например до 1го оборота в секунду?

Проблема в том, что дозировочный насос просто не будет перекачивать жидкость.

Точнее, в зависимости от давления на всасе и выбросе насоса, а так же, в зависимости от вязкости жидкости, дозировочный насос или вовсе не будет её перекачивать, или будет перекачивать её нестабильно. Говорить же о точности дозирования в этих условиях вообще не приходится.

В ТУ на дозировочные насосные агрегаты ограничивается диапазон регулирования подачи насоса. Причем не важно каким способом это достигается:

  • за счет уменьшения скорости вращения вала ЭД;
  • за счет уменьшения длины хода плунжера;
  • или путем одновременного понижения частоты вращения ЭД и уменьшения длины хода плунжера.

Почему?

Шариковые клапаны дозировочного насоса рассчитываются не только на определенный диапазон расхода жидкости через них, но и на определенную динамику работы. Скорость переключения шарикового клапана ограничена как с максимума , так и с минимума. Для обеспечения точности работы с такими клапанами, были подробно изучены гидродинамические процессы происходящие в дозировочном насосе. Определены объемы перетечек при переключении клапанов, учтены протечки в клапанах. Эти процессы исследовались во всём диапазоне рабочих давлений , с жидкостями различных вязкостей, при различных частотах переключения системы клапанов.
В реальности, отношение идеального единичного объёма, за один ход плунжера, к объему паразитных протечек и перетеканий является переменной величиной, зависит от многих факторов и изменяется в широком диапазоне. В случаях когда он приближается к единице, процесс дозирования просто прекратится, хотя насос «работает», а ЭД вращается.
Проведенные исследования позволили создать матмодель дозировочного насоса. На её основе был синтезирован и реализован алгоритм управления подачей дозировочного насоса, обеспечивающий наивысшую точность дозирования и широкий диапазон регулирования подачи. Данный алгоритм испытывался и совершенствовался более 20 лет и показывает очень хорошие и стабильные результаты во многих отраслях промышленности России.

Дополнительно о преимуществах применения блоков унравления Гидроматик можно прочитать здесь

Восможно вам так-же будет интересно ознакомиться с небольшим разделом: Какова точность дозировочного насоса?

Частотник или как регулировать скорость вращения электродвигателя.

При управлении различными процессами довольно часто возникает ситуация, когда необходимо управлять скоростью вращения электродвигателя. Например, необходимо уменьшить расход воды в системе водоснабжения за счёт снижения оборотов насоса, или отрегулировать уровень воздухообмена в системе вентиляции, меняя скорость вращения приточного вентилятора.

частотный преобразователь danfos

Регулировка скорости вращения электродвигателя может производиться за счёт изменения частоты и (или) величины управляющего напряжения, а также за счёт управления сдвигом фаз (для трёхфазных двигателей). Это может быть реализовано с использованием различных устройств, наиболее универсальным и многофункциональным из которых является частотный преобразователь. О нём и пойдёт речь в этой статье.

Частотный преобразователь (он же «частотник», он же «инвертор»)

В обиходе частотный преобразователь чаще называют частотником или инвертором.

Как уже было сказано, частотник предназначен для управления скоростью вращения электродвигателя. Это происходит за счёт изменения характеристик питающего напряжения.

Существуют модификации частотников для управления трёхфазными и однофазными двигателями.

Типовая структурная схема управления электродвигателем выглядит так:

На схеме трёхфазное питание подаётся на вход инвертора через автоматический выключатель, выполняющий защитную функцию, и магнитный пускатель (расцепитель), с помощью которого можно разорвать цепь по внешнему сигналу, когда это необходимо.

Частотник преобразует характеристики входного напряжения в соответствии с заданной схемой управления и требуемой частотой электродвигателя, и «выдаёт» на выход три фазы с изменёнными параметрами (частотой, величиной напряжения, сдвигом фаз).

Читайте так же:
Регулировка кулисы переключения кпп

Задание частоты может производится непосредственно с пользовательской панели преобразователя частоты или дистанционно с ПК или пульта оператора.

Для однофазного двигателя структурная схема управления аналогична.

Схема частотного преобразователя

структурно-функциональная схема частотника

Рассмотрим основные структурно-функциональные узлы преобразователя частоты:

Изменение скорости вращения двигателя с помощью частотного преобразователя

  1. Силовая часть — выполняет изменение характеристик входного напряжения для достижения требуемой скорости вращения двигателя.
  2. Управляющий процессор — «мозг» частотника, координирует работу всех остальных узлов. Управляет силовой частью, задавая алгоритм преобразования входного напряжения в выходное.
  3. Интерфейс пользователя — может состоять из кнопок, ручек, цифровых и текстовых табло. Необходим для настройки преобразователя, задания требуемой частоты вращения двигателя и других параметров. На графическом табло отображается текущее состояние частотника (заданная скорость вращения, ток двигателя и др.).
  4. Цифровой интерфейс — аналог интерфейса пользователя. Позволяет подключиться к преобразователю дистанционно, используя один из поддерживаемых протоколов, и управлять, настраивать, анализировать состояние частотника с удалённого ПК (пульта оператора).
  5. Дискретные входы — могут быть задействованы для управления частотником с помощью внешних дискретных сигналов. Например, можно назначить на каждый дискретный вход определённую частоту, с которой должен крутиться двигатель. Допустим частотник имеет пять входов. Настраиваем на 1 вход 10 Гц, 2 — 20 Гц, …, 5 — 50 Гц, и подключаем к каждому входу кнопку — тогда при нажатии на соответствующую кнопку преобразователь будет принимать соответствующую частоту в качестве заданной.
  6. Аналоговые входы — могут применяться для управления частотой с помощью внешнего аналогового унифицированного сигнала (4-20 мА или 0-10 В). Допустим, в системе вентиляции необходимо менять частоту вентилятора в зависимости от температуры воздуха. Для этого можно применить датчик температуры с аналоговым сигналом на выходе, подключив его к соответствующему входу частотника, и настроить преобразователь на управление от аналогового входа. Тогда при увеличении температуры, будет происходить увеличение скорости вращения вентилятора.
  7. Дискретные выходы — могут использоваться для регистрации различных событий (информационных или аварийных). Например можно настроить, чтобы выход срабатывал, когда преобразователь достиг заданной частоты, произошёл перегрев двигателя и т.д.
  8. Аналоговые выходы — используются для передачи другим устройствам текущих непрерывных параметров частотника (частоты вращения, тока, теплового состояния и др.).

Настройка частотного преобразователя

Для того, чтобы начать использование частотного преобразователя, его необходимо настроить, — то есть задать минимально-необходимый набор параметров:

настройка частотника

Частотник: выбор канала задания частоты

  1. Параметры двигателя — номинальные значение тока, напряжения, мощности, максимальная и минимальная частоты вращения и т.д. Обычно эти параметры указаны на шильдике двигателя или в руководстве по эксплуатации.
  2. Канал задания — способ задания необходимой частоты вращения. Как уже говорилось выше, частоту можно задать различными способами: с помощью интерфейса пользователя, цифрового интерфейса, дискретных или аналоговых входов. Эта настройка даёт частотнику понятие о том, откуда конкретно брать задание. Канал задания может меняться в процессе работы преобразователя, например можно настроить один из дискретных входов на изменение канала задания, и с помощью внешнего переключателя, подключенного к указанному входу, менять канал задания.
  3. Канал управления — определяет откуда осуществляется запуск/остановка (и некоторые другие управляющие функции) преобразователя. В качестве канала управления может быть задан интерфейс пользователя, цифровой интерфейс или дискретные входы. Канал управления, так же как и канал задания, может быть изменён в процессе работы преобразователя.
  4. Схема преобразования — алгоритм управления питающим напряжением электродвигателя. Эту настройку не рекомендуется менять неопытным пользователям, лучше оставить её по-умолчанию.

Регулятор топливного насоса

Регулятор топливного насоса — центробежный всережимный, автоматически поддерживает заданную водителем частоту вращения коленчатого вала дизеля. Регулятор автоматически изменяет количество топлива которое подается насосом в цилиндры дизеля, при изменении нагрузки на дизель.

Читайте так же:
Программа для автоматической регулировки уровня звука

Устройство

  • Регулятор топливного насоса смонтирован в корпусе, прикрепленном к корпусу топливного насоса, и приводится в действие кулачковым валом насоса.
  • На граненой части хвостовика кулачкового вала устанавливается приводная шайба с двумя поводками, а на цилиндрической — ступица грузов также с двумя поводками и упорным подшипником.
  • Между поводками приводной шайбы и ступицы грузов уложены резиновые сухари, которые являются упругими элементами привода. Подшипник воспринимает осевые усилия ступицы грузов, возникающие при работе регулятора.
  • От осевого перемещения в противоположном направлении ступица грузов фиксируется стопорным кольцом, установленным в канавке кулачкового вала. На ступице шарнирно крепятся четыре груза.
  • При вращении кулачкового вала грузы расходятся и нажимают лапками на упорный подшипник, передают усилие муфте и ролику промежуточного рычага.
  • Промежуточный рычаг свободно сидит в нижней части корпуса регулятора на оси, а верхним концом с помощью тяги связан с рейкой топливного насоса. Кроме того, промежуточный рычаг соединяется пружиной обогатителя с рычагом, жестко связанным с рычагом управления.
  • На промежуточном рычаге устанавливается корректор подачи топлива, состоящий из корпуса, штока, пружины и регулировочного винта.
  • Кроме промежуточного рычага на оси также свободно сидит основной рычаг. Верхним концом основной рычаг с помощью пружины регулятора и серьги соединен с рычагом, а через него с рычагом управления.
  • Перемещение основного рычага в сторону топливного насоса (в сторону увеличения подачи топлива) ограничивается головкой винта номинала, ввернутого в корпус регулятора, а промежуточного — головкой болта, ввернутого в основной рычаг. Перемещение рычагов в противоположную сторону ограничивается винтом-упором.

Схема работы регулятора топливного насоса

а — при пуске дизеля; б — при наибольшей частоте вращения; в — при номинальной нагрузке; г — при перегрузке дизеля; д — при остановке дизеля; 1 — промежуточный рычаг; 2 — основной рычаг; 3 — болт; 4 и 13 — винты; 5 — шток; 6 — корпус корректора; 7 и 11 — пружины; 8 — тяга; 9 — рейка; 10 — рычаг пружины; 12 — рычаг управления; 14 — муфта; 15 — грузы.

Принцип работы

При пуске дизеля рычаг управления устанавливают в положение наибольшей подачи топлива до упора в винт, ввернутый в наружный прилив корпуса регулятора.

  • При этом рычаг натягивает одновременно пружину регулятора и пружину обогатителя. Пружина регулятора прижимает основной рычаг к головке винта номинала, а пружина обогатителя подает промежуточный рычаг с тягой и рейку насоса вправо, обеспечивает необходимое для пуска дизеля увеличение цикловой подачи топлива.
  • При увеличении частоты вращения вала насоса, после пуска дизеля, центробежная сила разводит грузы. Лапки грузов нажимают на подшипник и муфту регулятора и перемещают их влево. Поворачивается промежуточный рычаг, и через тягу передвигает рейку в сторону уменьшения подачи топлива.
  • На наибольшей частоте вращения холостого хода рычаг управления упирается в винт. При этом центробежная сила грузов уравновешивается усилием пружины регулятора, а рейка насоса устанавливается в промежуточное положение, при котором подача топлива соответствует заданной наибольшей частоте вращения коленчатого вала дизеля.
  • Шток корректора утоплен, пружина корректора сжата, основной и промежуточный рычаги регулятора прижаты один к другому и работают как один рычаг.
  • При номинальной нагрузке дизеля частота вращения валов дизеля и насоса снижается. Центробежная сила грузов уменьшается, и рычаги под действием пружины регулятора перемещаются вправо, двигая рейку в сторону увеличения подачи топлива. При номинальной частоте вращения коленчатого вала дизеля основной рычаг вплотную подходит к головке винта номинала.
  • Усилие грузов уравновешивается усилием пружины регулятора топливного насоса, и рычаг касается головки болта номинала, упираясь в нее при мгновенном увеличении нагрузки и отрываясь при уменьшении нагрузки. Подача топлива изменяется соответственно колебаниям рычага.
  • При перегрузке дизеля, когда под влиянием внешней нагрузки частота вращения его вала и вала насоса снижается, центробежная сила грузов регулятора уменьшается, и пружина поворачивает основной рычаг вправо до упора в головку винта.
  • Шток корректора, упирается в рычаг, перемещает промежуточный рычаг и соединенную с ним рейку топливного насоса в сторону увеличения подачи топлива, что обеспечивает увеличение крутящего момента дизеля и преодоление перегрузки. Степень корректирования подачи топлива при временной перегрузке зависит от того, насколько выступает шток из корпуса корректора и каково усилие затяжки пружины корректора.
Читайте так же:
Регулировка тока на инверторе ресанта

Остановка двигателя

  • Рычаг управления отклоняют вправо вперед по ходу трактора. При этом рычаг через пружину регулятора передвигает основной рычаг к задней стенке корпуса регулятора топливного насоса. Основной рычаг посредством болта увлекает за собой промежуточный рычаг, который перемещает рейку на выключение подачи топлива.
  • При резком выключении подачи из положения максимальной или номинальной частоты вращения промежуточный рычаг с рейкой перемещается энергией грузов.

Различия моделей

Регулятор топливного насоса дизелей Д65Н1 и Д65М1 отличается от регуляторов насосов, устанавливаемых на дизели других марок, в основном массой грузов и размерами пружин, что зависит от частоты вращения коленчатого вала дизеля.

Смазка

Топливный насос и регулятор смазываются маслом, заливаемым через маслозаливное отверстие в корпусе регулятора.
Уровень масла проверяют по контрольному отверстию в корпусе насоса.

С противоположной стороны контрольного отверстия, установлена трубка для слива излишков масла и топлива, просочившегося в корпус при работе насоса.

Для сообщения полостей насоса и регулятора с атмосферой на крышке регулятора установлен сапун с поропластовым фильтром. Пробка предназначена для слива масла из корпусов насоса и регулятора при его замене.

Частотное регулирование. Законы и принципы

Частотное регулирование. Законы и принципы

Система частотного регулирования состоит из основного и вспомогательного оборудования преобразовательного звена технических и программных средств, которые служат для выполнения действий по частотному регулированию в технологической инженерной системе или ее отдельных частях.

В состав системы входят:

  1. Устройства верхнего уровня АСУ ТП, роль которых выполняют промышленные и панельные компьютеры, а также устройства связи обслуживающего персонала с программно-техническим комплексом СЧР.
  2. Устройства нижнего уровня: контроллеры, интеллектуальные реле, устройства связи с управляемым объектом, датчики параметров и т. д.
  3. Устройства и линии связи предназначенные для передачи информации между элементами СЧР.
  4. Дополнительное оборудование: шкафы для размещения элементов (ПТК) программно- техническим комплексом, кроссовые шкафы, устройства связи с подсистемами автоматического управления.
  5. Устройства, обеспечивающие электропитание ПТК СЧР.
  6. Программное обеспечение АСУ ТП

Кроме преобразователей частоты, являющихся основным оборудованием для частотного регулирования, в число оборудования можно включить:

  1. Силовые трансформаторы, предназначенные для согласования параметров напряжения источника питания, преобразователя и электродвигателя.
  2. Фильтры, установленные на входе и выходе преобразователя частоты.
  3. Силовые высоковольтные и коммутационные и защитные аппараты силовых цепей СЧР, высокого и низкого напряжения.

Станции частотного регулирования

СЧР являются основным оборудованием, предназначенным для автоматической работы насосных агрегатов, включенных в магистраль по обеспечению потребителей горячей и холодной водой, а также для отопления.

Рис №1. Блок-модуль, комплексная станция частотного регулирования

Рис №1. Блок-модуль, комплексная станция частотного регулирования

Использование станции способствует экономии электроэнергии и понижению затрат на эксплуатацию

Настройка станции приводит к поддержанию параметров работы в автоматическом режиме, разрешает плавный пуск двигателя, служит для защиты оборудования, перевод питания в автоматическом режиме на питание от резервного источника.

Частотное регулирование скорости асинхронного электродвигателя

Частотное регулирование электроприводов повышает надежность работы оборудования и систем, автоматизирует производство, позволяет экономить электрическую энергию и ресурсы. Частотное регулирование насосов производимое, при использовании инвертора обеспечивает плавный пуск двигателя, увеличивает эксплуатационное время работы электропривода и трубопроводов, предотвращает гидроудары, помогает поддерживать напор в трубах на должном уровне.

Читайте так же:
Регулировка кулисы на ровер

Принцип частотного регулирования асинхронного двигателя или синхронной машины, основан на применении преобразователя частоты. Присутствие инвертора позволяет регулировать скорость вращения вала электропривода плавно и бесступенчато, электронным способом. Достигается при помощи изменения частоты питающего напряжения, в этом случае изменяется угловая скорость магнитного поля статора.

Рис №2. Схема частотного регулирования электропривода

Рис №2. Схема частотного регулирования электропривода

Применение скважинных насосов с частотным регулированием, способствует хорошей эксплуатационной способности устройства за счет повышения жизненного цикла насоса, происходит это при замене задвижкой, используемой при подаче на частотный преобразователь для регулирования частоты вращения.

Использование насосов с частотным регулированием снижает энергопотребление на 10 – 60%, что способствует эффективному энергосбережению.

Рис № 3. Работа насосов с частотным регулированием на сеть с преобладанием статической составляющей

Рис № 3. Работа насосов с частотным регулированием на сеть с преобладанием статической составляющей

Применение частотного привода для скважинных насосов имеет несколько существенных недостатков,их надо принимать во внимание при выборе систем регулирования.

  1. Возможен перегрев двигателя при снижении быстрого обтекания электродвигателя, нужно иметь сведения по снижению подачи при понижении скорости вращения, это требует использование кожуха охлаждения или диктует целесообразность использования двигателя большей мощности.
  2. Подшипники скольжения, которые используются на скважинных насосах, при понижении скорости вращения вала, приводит к быстрому износу подшипников. Для более надежной работы подшипников требуется ограничить частоту вращения.

Законы частотного регулирования

Регулирование скорости асинхронной машины происходит при управлении по частотной зависимости подаваемого напряжения. в этом случае отношение напряжения и частоты,

При уменьшении частоты происходит снижение скорости вращения двигателя, одновременно происходит увеличение скольжения. При условии регулирования скорости по линейной частотной зависимости U / (ƒ) = const приложенного напряжения происходит уменьшение максимального момента на 1/3 при меньших скоростях. При частотном регулировании закономерность частотного регулирования напряжения машины напрямую зависит от вида нагрузочной характеристики, приложенной к валу двигателя.

Использование внедрения добавочной ЭДС в цепь ротора, применяется в вентиляционных системах. Двигатели постоянного тока или инверторы напряжения служат источником ЭДС При добавлении ЭДС понижается ток ротора, происходит снижение двигательного момента, скорость вращения двигателя понижается.

Для мощных асинхронных двигателей целесообразно применять закон пропорционального регулирования. Применение этого закона способствует понижению критического момента и соответственно перегрузочной способности двигателя.

Частотное регулирование синхронного двигателя

Скорость синхронного двигателя также регулируется по частотному принципу. Из-за синхронного вращения рота с вращением магнитного поля статора, при уменьшении частоты рабочая характеристика машины падает, при увеличении возрастает.

Применение частотного регулирования для вентиляционных систем

Частотное регулирование вентиляторов происходит на понижение давления вентилятора, это происходит из-за подбора электродвигателя по мощности соответственно к максимальному давлению и производительности вентиляционной системы. Частота вращения вентилятора изменяется по сигналу (обратной связи) от термодатчика с использованием алгоритма пропорционально-интегрального регулирования.

Рис №4. Энергоэффективность при частотном регулировании вентиляционных систем

Рис №4. Энергоэффективность при частотном регулировании вентиляционных систем

Электродвигатель для частотного регулирования

Для решения вопросов по сбережению ресурсов и электроэнергии принято решение о разработке и внедрению «умных» асинхронных двигателей, снабженных системами частотного регулирования. Частотный привод снижает нагрузку по току за счет применения плавного пуска. Применение двигателя для частотного регулирования повышает коэффициент полезного действия двигателя и способствует энергосберегающим факторам, позволяет избавиться от многих механизмов, увеличивающих потери по мощности и понижающих надежную работу устройства.

Главное преимущество электродвигателя для частотного регулирования заключается в наличии высокого опрокидывающего момента что, обеспечивает устойчивую работу в самом широком диапазоне регулирования.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector