Electric drive ng mga yunit ng bomba na may dalas

Ang mga operating mode ng centrifugal pump ay ang pinaka-epektibong enerhiya upang ayusin sa pamamagitan ng pagbabago ng bilis ng pag-ikot ng kanilang mga gulong. Ang bilis ng pag-ikot ng mga gulong ay maaaring baguhin kung ang isang adjustable electric drive ay ginagamit bilang drive motor.
Ang disenyo at katangian ng mga gas turbine at panloob na combustion engine ay tulad na maaari silang magbigay ng pagbabago sa bilis ng pag-ikot sa loob ng kinakailangang hanay.

Ang proseso ng pagsasaayos ng bilis ng pag-ikot ng bawat mekanismo ay maginhawang sinusuri gamit ang mga mekanikal na katangian ng aparato.

Isaalang-alang ang mga mekanikal na katangian ng isang pumping unit na binubuo ng isang pump at isang de-koryenteng motor. Sa fig. Ang 1 ay nagpapakita ng mga mekanikal na katangian ng isang centrifugal pump na nilagyan ng check valve (curve 1) at isang electric motor na may squirrel-cage rotor (curve 2).

kanin. 1. Mga mekanikal na katangian ng pumping unit

Ang pagkakaiba sa pagitan ng mga halaga ng metalikang kuwintas ng de-koryenteng motor at ang resistensyang metalikang kuwintas ng bomba ay tinatawag na dynamic na metalikang kuwintas.Kung ang metalikang kuwintas ng motor ay mas malaki kaysa sa sandali ng paglaban ng bomba, ang dynamic na metalikang kuwintas ay itinuturing na positibo, kung ito ay mas mababa, ito ay negatibo.

Sa ilalim ng impluwensya ng isang positibong dynamic na sandali, ang pump unit ay nagsisimulang gumana nang may acceleration, i.e. nagpapabilis. Kung ang dynamic na torque ay negatibo, ang pump unit ay gumagana nang may pagkaantala, i.e. bumabagal.

Kapag ang mga sandaling ito ay pantay, ang isang nakatigil na mode ng operasyon ay nagaganap, i.e. ang pump unit ay gumagana sa isang pare-pareho ang bilis. Ang bilis na ito at ang kaukulang metalikang kuwintas ay natutukoy sa pamamagitan ng intersection ng mga mekanikal na katangian ng de-koryenteng motor at ang bomba (point a sa Fig. 1).

Kung sa proseso ng pagsasaayos sa isang paraan o iba pa ang mekanikal na katangian ay nagbabago, halimbawa, upang maging mas malambot sa pamamagitan ng pagpapakilala ng karagdagang risistor sa rotor circuit ng electric motor (curve 3 sa Fig. 1), ang torque ng electric motor ay magiging maliit ng sandali ng paglaban.

Sa ilalim ng impluwensya ng isang negatibong dynamic na metalikang kuwintas, ang yunit ng bomba ay nagsisimulang gumana nang may pagkaantala, i.e. bumagal hanggang sa balanse muli ang torque at resistance moment (point b sa Fig. 1). Ang puntong ito ay tumutugma sa eigenvalue ng bilis at metalikang kuwintas.

Kaya, ang proseso ng pagkontrol sa bilis ng pag-ikot ng pumping unit ay patuloy na sinamahan ng mga pagbabago sa metalikang kuwintas ng de-koryenteng motor at ang sandali ng paglaban ng bomba.

Ang kontrol sa bilis ng bomba ay maaaring gawin alinman sa pamamagitan ng pagbabago ng bilis ng de-koryenteng motor, na mahigpit na konektado sa bomba, o sa pamamagitan ng pagbabago ng gear ratio ng transmission na nagkokonekta sa bomba sa de-koryenteng motor, na tumatakbo sa isang pare-parehong bilis.

Regulasyon ng bilis ng pag-ikot ng mga de-koryenteng motor

Ang mga AC motor ay pangunahing ginagamit sa mga pumping unit. Ang bilis ng pag-ikot ng AC motor ay depende sa dalas ng supply ng kasalukuyang f, ang bilang ng mga pares ng poste p at ang slip s. Sa pamamagitan ng pagpapalit ng isa o higit pa sa mga parameter na ito, maaari mong baguhin ang bilis ng de-koryenteng motor at ang pump na nakakonekta dito.

Ang pangunahing elemento ng frequency electric drive ay frequency converter… Ang inverter ay may pare-parehong grid frequency f1 na na-convert sa variable na e2. Ang proporsyonal sa dalas ng e2 ay nagbabago sa bilis ng de-koryenteng motor na konektado sa output ng converter.

Sa isang frequency converter, ang mains voltage U1 at ang frequency ay halos hindi nagbabago f1 na na-convert sa mga variable na parameter na U2 at e2 na kinakailangan para sa control system. Upang matiyak ang matatag na operasyon ng de-koryenteng motor, upang limitahan ang labis na karga nito sa mga tuntunin ng kasalukuyang at magnetic flux, upang mapanatili ang mataas na mga tagapagpahiwatig ng enerhiya sa frequency converter, ang isang tiyak na ratio sa pagitan ng mga parameter ng input at output nito ay dapat mapanatili depende sa uri ng mga katangian ng mekanikal na bomba. Ang mga ugnayang ito ay nagmula sa frequency control law equation.

Para sa mga bomba, dapat sundin ang ratio:

U1 / f1 = U2 / f2 = const

Sa fig. 2 ay nagpapakita ng mga mekanikal na katangian ng isang induction motor na may frequency regulation.Habang bumababa ang frequency f2, ang mekanikal na katangian ay hindi lamang nagbabago sa posisyon nito sa n - M na mga coordinate, ngunit sa ilang mga lawak ay nagbabago ang hugis nito. Sa partikular, ang maximum na metalikang kuwintas ng de-koryenteng motor ay nabawasan. Ito ay dahil sa ang katunayan na sa isang ratio ng U1 / f1 = U2 / f2 = const at ang pagbabago sa dalas ng f1 ay hindi isinasaalang-alang ang epekto ng aktibong paglaban ng stator sa magnitude ng metalikang kuwintas ng motor.

kanin. 2. Mga mekanikal na katangian ng isang frequency electric drive sa maximum (1) at pinababang (2) frequency

Kapag inaayos ang dalas, isinasaalang-alang ang impluwensyang ito, ang maximum na metalikang kuwintas ay nananatiling hindi nagbabago, ang hugis ng mekanikal na katangian ay napanatili, tanging ang posisyon nito ay nagbabago.

Mga frequency converter na may pulse width modulation (PWM) ay may mataas na mga katangian ng enerhiya dahil sa ang katunayan na ang hugis ng kasalukuyang at boltahe na kurba na papalapit sa sinusoidal ay ibinibigay sa output ng converter. Kamakailan, ang mga frequency converter batay sa IGBT modules (insulated gate bipolar transistors) ay ang pinakalaganap.

Ang IGBT module ay isang high-efficiency key element. Nagtatampok ito ng mababang boltahe drop, mataas na bilis at mababang switching power. Ang frequency converter batay sa IGBT modules na may PWM at vector algorithm para sa pagkontrol sa isang asynchronous na motor ay may mga pakinabang sa iba pang mga uri ng mga converter. Ito ay may mataas na power factor sa buong saklaw ng dalas ng output.

Ang schematic diagram ng converter ay ipinapakita sa fig. 3.

kanin. 3.Scheme ng frequency converter ng IGBT modules: 1 — block ng mga fan; 2 - suplay ng kuryente; 3 - hindi nakokontrol na rectifier; 4 - control panel; 5 - control panel board; 6 — PWM; 7 - yunit ng conversion ng boltahe; 8 - control board ng system; 9 - mga driver; 10 - mga piyus para sa yunit ng inverter; 11 - kasalukuyang mga sensor; 12 - asynchronous na squirrel-cage motor; Q1, Q2, Q3 — switch para sa power circuit, control circuit at fan unit; K1, K2 - mga contactor para sa pagsingil ng mga capacitor at power circuit; C - capacitor bank; Rl, R2, R3 - mga resistor para sa paglilimita sa kasalukuyang ng singil ng kapasitor, ang paglabas ng mga capacitor at ang bloke ng alisan ng tubig; VT - Mga Inverter Power Switch (Mga IGBT Module)

Sa output ng frequency converter, isang boltahe (kasalukuyang) curve ay nabuo, bahagyang naiiba mula sa isang sinusoid, na naglalaman ng mas mataas na harmonic na mga bahagi. Ang kanilang presensya ay humahantong sa pagtaas ng mga pagkalugi sa de-koryenteng motor. Para sa kadahilanang ito, kapag ang electric drive ay tumatakbo sa isang bilis na malapit sa rate ng bilis, ang de-koryenteng motor ay overloaded.

Kapag nagpapatakbo sa pinababang bilis, lumalala ang mga kondisyon ng paglamig para sa mga self-ventilated electric motor na ginagamit sa mga pump drive. Sa normal na hanay ng kontrol ng mga pumping unit (1: 2 o 1: 3), ang pagkasira ng mga kondisyon ng bentilasyon ay nabayaran ng isang makabuluhang pagbawas sa pagkarga dahil sa isang pagbawas sa daloy ng daloy at ulo ng bomba.

Kapag nagpapatakbo sa mga frequency na malapit sa nominal na halaga (50 Hz), ang pagkasira ng mga kondisyon ng paglamig kasama ang hitsura ng mga harmonika ng isang mas mataas na pagkakasunud-sunod ay nangangailangan ng pagbawas ng pinahihintulutang mekanikal na kapangyarihan ng 8-15%.Dahil dito, ang maximum na metalikang kuwintas ng de-koryenteng motor ay nabawasan ng 1 - 2%, ang kahusayan nito - ng 1 - 4%, cosφ - ng 5-7%.

Upang maiwasan ang labis na karga ng de-koryenteng motor, kinakailangan na limitahan ang mas mataas na halaga ng bilis nito o upang bigyan ang drive ng isang mas malakas na de-koryenteng motor. Ang huling panukala ay sapilitan kapag ang pumping unit ay idinisenyo upang gumana sa frequency e2> 50 Hz. Ang paglilimita sa itaas na halaga ng mga rebolusyon ng engine ay ginagawa sa pamamagitan ng paglilimita sa frequency e2 hanggang 48 Hz. Ang pagtaas sa na-rate na kapangyarihan ng drive motor ay bilugan hanggang sa pinakamalapit na karaniwang halaga.

Kontrol ng pangkat ng mga variable na electric block drive

Maraming mga pump set ay binubuo ng ilang mga bloke. Bilang isang patakaran, hindi lahat ng mga yunit ay nilagyan ng adjustable electric drive. Mula sa dalawa o tatlong naka-install na mga yunit, ito ay sapat na upang magbigay ng kasangkapan sa isa na may adjustable electric drive. Kung ang isang converter ay permanenteng konektado sa isa sa mga yunit, mayroong isang hindi pantay na pagkonsumo ng kanilang mapagkukunan ng motor, dahil ang yunit na nilagyan ng isang variable na bilis ng drive ay ginagamit para sa isang mas mahabang panahon.

Para sa pare-parehong pamamahagi ng pagkarga sa lahat ng mga bloke na naka-install sa istasyon, ang mga istasyon ng kontrol ng grupo ay binuo, sa tulong kung saan ang mga bloke ay maaaring konektado sa serye sa converter. Ang mga istasyon ng kontrol ay karaniwang ginagawa para sa mga yunit ng mababang boltahe (380 V).

Karaniwan, ang mga istasyon ng kontrol sa mababang boltahe ay idinisenyo upang kontrolin ang dalawa o tatlong mga yunit.Kasama sa mga low-voltage control station ang mga circuit breaker na nagbibigay ng proteksyon laban sa phase-phase short circuit at grounding, mga thermal relay para protektahan ang mga device mula sa labis na karga, pati na rin ang mga control equipment (switch, mga post ng button at iba pa.).

Ang switching circuit ng control station ay naglalaman ng mga kinakailangang interlock na nagpapahintulot sa frequency converter na maikonekta sa anumang napiling bloke at palitan ang gumaganang mga bloke nang hindi nakakagambala sa teknolohikal na mode ng operasyon ng pumping o blowing unit.

Ang mga istasyon ng kontrol, bilang isang panuntunan, kasama ang mga elemento ng kapangyarihan (mga awtomatikong switch, contactor, atbp.) ay naglalaman ng mga kontrol at pag-regulate ng mga aparato (mga controller ng microprocessor, atbp.).

Sa kahilingan ng customer, ang mga istasyon ay nilagyan ng mga aparato para sa awtomatikong pag-on ng backup power (ATS), komersyal na pagsukat ng natupok na kuryente, kontrol ng mga kagamitan sa pagsara.

Kung kinakailangan, ang mga karagdagang device ay ipinapasok sa control station, na tinitiyak ang paggamit, kasama ang frequency converter, ng soft starter ng mga unit.

Nagbibigay ang mga awtomatikong control station ng:

• pagpapanatili ng itinakdang halaga ng teknolohikal na parameter (presyon, antas, temperatura, atbp.);

• kontrol ng mga operating mode ng mga de-koryenteng motor ng mga regulated at non-regulated na mga yunit (kontrol ng natupok na kasalukuyang, kapangyarihan) at ang kanilang proteksyon;

• awtomatikong pagsisimula ng backup na aparato sa kaso ng pagkabigo ng pangunahing aparato;

• direktang paglipat ng mga bloke sa network kung sakaling mabigo ang frequency converter;

• awtomatikong pag-on ng backup (ATS) electrical input;

• awtomatikong muling pagkonekta (AR) ng istasyon pagkatapos ng pagkawala at malalim na pagbagsak ng boltahe sa network ng power supply;

• awtomatikong pagbabago ng mode ng operasyon ng istasyon na may paghinto at pagsisimula ng mga yunit ng pagtatrabaho sa isang naibigay na oras;

• awtomatikong pag-activate ng karagdagang unregulated unit kung ang kinokontrol na unit, na umaabot sa nominal na bilis, ay hindi nagbigay ng kinakailangang supply ng tubig;

• awtomatikong paghahalili ng mga bloke ng trabaho sa ilang mga agwat upang matiyak ang pare-parehong pagkonsumo ng mga mapagkukunan ng motor;

• operational control ng operation mode ng pumping (blowing) unit mula sa control panel o mula sa control panel.

kanin. 4. Istasyon para sa kontrol ng grupo ng mga electric drive ng variable frequency pump

Ang kahusayan ng paggamit ng variable frequency sa pumping units

Ang paggamit ng isang variable frequency drive ay nagbibigay-daan sa iyo upang makabuluhang makatipid ng enerhiya, dahil ginagawang posible na gumamit ng malalaking pumping unit sa mababang rate ng daloy. Dahil dito, posible, sa pamamagitan ng pagtaas ng kapasidad ng yunit ng mga yunit, upang bawasan ang kanilang kabuuang bilang at, nang naaayon, upang bawasan ang kabuuang sukat ng mga gusali, upang gawing simple ang hydraulic scheme ng istasyon at bawasan ang bilang ng pipeline mga balbula.

Kaya, ang paggamit ng adjustable electric drive sa pumping units ay nagbibigay-daan, kasama ang pagtitipid ng kuryente at tubig, na bawasan ang bilang ng pumping units, upang pasimplehin ang hydraulic circuit ng istasyon at bawasan ang construction volume ng gusali ng pumping station.Sa koneksyon na ito, lumitaw ang pangalawang pang-ekonomiyang epekto: ang mga gastos sa pagpainit, pag-iilaw at pag-aayos ng gusali ay nabawasan, ang mga pinababang gastos, depende sa layunin ng mga istasyon at iba pang mga tiyak na kondisyon, ay maaaring mabawasan ng 20-50%.

Ang teknikal na dokumentasyon para sa mga frequency converter ay nagpapakita na ang paggamit ng isang adjustable electric drive sa mga pumping unit ay nagbibigay-daan sa iyong makatipid ng hanggang 50% ng enerhiya na ginugol sa pagbomba ng malinis at basurang tubig, at ang payback period ay mula tatlo hanggang siyam na buwan.

Kasabay nito, ang mga kalkulasyon at pagsusuri ng pagiging epektibo ng kinokontrol na electric drive sa mga operating pump unit ay nagpapakita na para sa mga maliliit na yunit ng bomba na may mga yunit na may lakas na hanggang 75 kW, lalo na kapag nagtatrabaho sila sa isang malaking bahagi ng static na presyon, lumalabas ito. hindi angkop na gumamit ng mga kinokontrol na electric drive. Sa mga kasong ito, maaari kang gumamit ng mas simpleng mga control system sa pamamagitan ng paggamit ng throttling, pagpapalit ng bilang ng mga working pump unit.

Ang paggamit ng variable electric drive sa pump unit automation system, sa isang banda, ay binabawasan ang pagkonsumo ng enerhiya, at sa kabilang banda, ay nangangailangan ng karagdagang mga gastos sa kapital, samakatuwid ang posibilidad ng paggamit ng variable na electric drive sa mga pump unit ay natutukoy sa pamamagitan ng paghahambing ng mga pinababang gastos ng dalawang pagpipilian: basic at bago. Ang isang pumping unit na nilagyan ng isang adjustable electric drive ay kinuha bilang isang bagong opsyon, at isang yunit na ang mga yunit ay nagpapatakbo sa isang pare-pareho ang bilis ay kinuha bilang ang pangunahing isa.