Wsparcie dla gospodarki wodno-kanalizacyjnej – nowe funkcje napędów EURA Drives

We współczesnych układach pompowych najpowszechniej stosowanym rozwiązaniem jest agregat pompowy z silnikiem asynchronicznym, zasilany i sterowany za pomocą przemiennika częstotliwości. Ten ostatni element stał się kluczową częścią całości – w szczególności zaś na znaczeniu zyskały jego funkcje przeznaczone do sterowania agregatami pompowymi. To sprawia, iż producenci przemienników w sposób ciągły pracują nad nowymi rozwiązaniami konstrukcyjnymi, stale poszerzając swoją ofertę produktową.

Tak samo działa przedsiębiorstwo EURA Drives. Marka EURA jest obecna na polskim rynku już od ponad dekady, dzięki ścisłej współpracy ze swoim przedstawicielem – spółką HF Inverter Polska, z siedzibą w Toruniu. Przez ten okres napędy EURA sprawdziły się w wielu aplikacjach, a stale poszerzana oferta produktowa i wsparcie techniczne mają znaczący wpływ na umacnianie pozycji marki na rynku krajowym.

Trzy tryby sterowania

Inżynierowie EURA Drives opracowali i wdrożyli przeznaczone dla gospodarki wodno-kanalizacyjnej oprogramowanie przemienników częstotliwości serii E-2100-P, EM-30 oraz EP-66-P. Na rysunku 1 przedstawiono wszystkie główne funkcje tego oprogramowania.

Od teraz użytkownicy przemienników częstotliwości EURA Drives z tzw. oprogramowaniem pompowym mają do dyspozycji trzy tryby sterowania układami pompowymi.

• Tryb sterowania pojedynczej pompy – najczęściej stosowany jest on w systemach ujęcia wody, prostych systemach nawadniających, przepompowywania, napełniania lub opróżniania zbiorników i systemach przeciwpożarowych. Tryb ten odnosi się teraz także do (NOWOŚĆ!)
  pompy zasilanej bezpośrednio z systemu fotowoltaicznego (funkcję tę opiszemy szczegółowo w naszym kolejnym artykule na łamach magazynu "APA – Automatyka, Podzespoły, Aplikacje").
  
  
• Tryb pompy regulowanej + pomp stałych – w trybie tym pompa główna jest regulowana przez przemiennik częstotliwości, do którego podłączony jest przetwornik ciśnienia. Przemiennik steruje również dołączaniem pomp pomocniczych (do 3 sztuk), które rozpoczynają pracę bezpośrednio ze stycznika lub softstartera. Pompami pomocniczymi zarządza przemiennik częstotliwości, który odczytuje sygnał ciśnienia z przetwornika znajdującego się w kolektorze wyjściowym i moduluje prędkość pompy głównej tak, aby utrzymać zadane ciśnienie. W przypadku zbyt małej wydajności pompy głównej w stosunku do zapotrzebowania zostają sekwencyjnie aktywowane niezbędne przekaźniki (dołączanie pomp stałych), tak aby osiągnąć wymagane ciśnienie w kolektorze wyjściowym, a bieżące dostosowanie do wartości zadanej realizuje regulowana pompa główna.
  
  
• Tryb sterowania kaskadą pomp – jest to najbardziej powszechny sposób sterowania dla pomp pracujących w grupach ciśnieniowych. Wszystkie pompy są kontrolowane przez przemienniki częstotliwości, które są ze sobą połączone i obciążane tak, aby utrzymać zadaną wartość ciśnienia w kolektorze wyjściowym. W tym trybie sterowania można podłączyć do 15 pomp w tej samej instalacji!

 

Rys. 1 Główne funkcje pompowe oprogramowania przemienników częstotliwości EURA

 

Rys. 2 Schemat połączeń urządzeń w trybie pompy regulowanej + pomp stałych

 

Rys. 3 Schemat połączeń urządzeń w trybie sterowania kaskadą pomp

Funkcje ochronne i pomocnicze

Dla każdego trybu pracy pompowej dostępnych jest szereg funkcji ochronnych i pomocniczych. Spośród ważniejszych funkcji ochronnych warto wymienić zwłaszcza dwie:

• antyzator – funkcja ta jest przydatna podczas pompowania pulp, ścieków lub innych mediów mogących zawierać ciała stałe. Jej aktywowanie powoduje monitorowanie mocy silnika pompy – gdy pompa lub kolektor wyjściowy zaczyna się zatykać, moc wzrasta. Funkcja działa w następujący sposób: jeśli prąd mierzony pompy (F803) przekroczy zadaną wartość (FB49) przez określony czas (FB50), pompa zatrzyma się na wskazany czas (FB51), a następnie zacznie pracować w przeciwnym kierunku z zadaną prędkością (F113) przez określony czas (FB52). Po tym czasie ponownie zatrzyma się, a następnie zacznie pracować w przeciwnym kierunku, z określoną prędkością przez wskazany czas. Jeśli pod koniec tego cyklu, który nazywa się "próbą odblokowania", przetężenie nie ustąpi, zostanie podjęta kolejna próba odblokowania (maksimum 10 prób). Jeżeli próby nie powiodą się, pompa zatrzymuje się, a na wyświetlaczu pojawia się kod błędu. Przykładowe działanie funkcji antyzator pokazuje rysunek 4;
  

   

  Rys. 4 Przykładowe działanie funkcji antyzator, uruchamianej w razie niebezpiecznego wzrostu mocy pompy (widocznego na wykresie górnym)
• wykrywanie wycieków – bardzo ciekawa funkcja z punktu widzenia służb utrzymania ruchu. Detekcja wycieku służy do nadzorowania instalacji i generowania alarmu w przypadku wykrycia utraty lub braku nieodzyskiwanego ciśnienia. Użytkownik przemiennika częstotliwości EURA określa wartość ciśnienia wykrycia wycieku (FB23) i jeśli spadnie ono poniżej wartości określonej w funkcji FB23 w określonym czasie (FB24), pompa zatrzyma się na wskazany czas (FB25). Po tej pauzie nastąpi ponowne uruchomienie pompy na wskazany czas (FB26), w którym pompa będzie próbowała odzyskać zadane ciśnienie, pracując w tzw. cyklu pracy na wycieku, dającym się zdefiniować (maksimum 10 takich cykli). Jeżeli pomimo podjętych prób nie uzyskamy wartości ciśnienia roboczego, system zatrzyma się, aktywując alarm wykrycia wycieku. Przykładowe działanie funkcji wykrywania wycieku widzimy na rysunku 5.
  

   

  Rys. 5 Przykładowe działanie funkcji wykrywania wycieku wody

Uzupełnieniem funkcji ochronnych przeznaczonych dla gospodarki wodno-kanalizacyjnej są również:

• wykrywanie suchobiegu – zjawisko to jest jednym z niepożądanych warunków pracy pomp, którego konsekwencję stanowią: przegrzanie ich elementów, m.in. uszczelnienia, abrazja, wibracje lub całkowite uszkodzenie wirnika. Funkcja ta świetnie się sprawdzi w aplikacjach pompowych, w których nie ma fizycznej możliwości instalacji zewnętrznych zabezpieczeń przed suchobiegiem. Można ją też zastosować równolegle z zewnętrznymi zabezpieczeniami pomp przed tym niepożądanym zjawiskiem;
  
  
• napełnienie instalacji – jest to niezbędna funkcja podczas pierwszej aktywacji pomp, gdy instalacja pozostaje jeszcze pusta. Jej uruchomienie chroni nie tylko pompę, ale również instalację przed nadmiernym wzrostem ciśnienia, który w skrajnych przypadkach może wywołać przekroczenie wartości krytycznych naprężenia rozciągającego w ściankach rurociągu i doprowadzić do uszkodzenia instalacji.

Przetwornice częstotliwości EURA Drives zostały również wyposażone w wyspecjalizowane funkcje pomocnicze, którymi są:

• detekcja przepływu – monitoring "nadmiernego" ustabilizowania pracy układu w czasie. Oznacza to, że kontrolowane są okresy pracy ze stałym wydatkiem, tak aby zapobiec wysterowaniu układu powyżej częstotliwości uśpienia przy braku rozbioru wody. Jest to realizowane poprzez okresowe wywołanie nadmiernego ciśnienia. Układ przechodzi w stan uśpienia (identyfikacja braku rozbioru), jeżeli nadciśnienie utrzymuje się w zadanym czasie kontroli, mimo wysterowania wartości wydatku pompy na minimum;
  
  
• czyszczenie pompy – funkcję tę opracowano po konsultacjach ze służbami utrzymania ruchu. Po jej aktywacji (tylko w trybie sterowania ręcznego) pompa zaczyna przez zadany czas pracować w kierunku "do przodu", następnie na zadeklarowany czas zatrzymuje się, po czym przechodzi do pracy przez zadany czas w kierunku "do tyłu"– ponownie robi pauzę i wszystko powtarza się, dopóki funkcja pozostaje aktywna. Oczywiście, aby instalacja była zabezpieczona przed nadciśnieniem lub uderzeniem hydraulicznym, wydajność pompy nie przekroczy ustalonej wartości;
  
  
• zapobieganie blokowaniu pompy – ze względu na środowisko instalacji lub warunki pracy, na które narażona jest pompa, czasami należy aktywować okresowe rozruchy układu. Przeprowadza się je w celu utrzymania pompy w stanie roboczym przy bardzo długich etapach zatrzymania, które mogłyby doprowadzić do zablokowania wirnika pompy spowodowanego rdzą, zamarzaniem lub zastyganiem cieczy pompowanej (np. w przemyśle spożywczym);
  
  
• kontrola zaworu zwrotnego – funkcja ta steruje pompą, gdy w instalacji brakuje zaworu zwrotnego, minimalizując związane z tym ewentualne wystąpienie niepożądanych zjawisk, np. przepływu wstecznego, uderzenia hydraulicznego, suchobiegu itp.;
  
  
• przepływomierz – funkcja pomocnicza, stworzona na potrzeby systemów nawadniających, w których istnieje konieczność pomiaru przepływu ilości wody zużytej w danym sektorze. W przemienniku częstotliwości EURA Drives można zdefiniować wejście cyfrowe do zliczania impulsów przepływomierza (licznik zaprogramowanej ilości wody) oraz wejście do jego resetowania. Dostępna jest również opcja wyjść cyfrowych dla zewnętrznej sygnalizacji albo sterowania po osiągnięciu wartości zadanej lub pośredniej, co będzie odzwierciedlało zdefiniowaną objętość zużytej wody;
  
  
• makra użytkownika – czasami dla tej samej instalacji pompowej musimy stosować różne konfiguracje pracy, np. pompowanie różnego rodzaju cieczy, użytkowanie w okresowo różnym otoczeniu itp. Dlatego inżynierowie EURA Drives udostępnili opcję przechowywania w pamięci przemiennika częstotliwości do dwóch różnych konfiguracji instalacji pompowej.

Słuchanie branży

 

Fot. 1 Przemiennik częstotliwości EURA EM-30 zainstalowany bezpośrednio na pompie pionowej wielostopniowej

Oprogramowanie przemienników częstotliwości EURA Drives stworzone dla gospodarki wodno-kanalizacyjnej stanowi odpowiedź na zapotrzebowanie tej branży i, co istotne, nadal jest rozwijane. Dla trzech wspomnianych serii przemienników – E-2100-P, EM-30 oraz IP-66-P – dostępne jest w pełnym zakresie mocy. Dlatego w zależności od potrzeb mogą być one montowane zarówno w sterowniach (falowniki E-2100-P), jak i jako napędy zdecentralizowane, bezpośrednio na instalacjach (falowniki serii IP-66-P) lub bezpośrednio na pompach (falowniki EM-30). Zmianie uległy również panele operatorskie, które umożliwiają wyświetlanie nie tylko aktualnych parametrów pracy silników (częstotliwości, prędkości obrotowej, napięcia znamionowego itp.), ale również najważniejszych parametrów pracy instalacji pompowej – ciśnienia (MPa, bar, psi) i prędkości przepływu (cm/s, m/s).

Prosto z Torunia

 

Fot. 2 Nowy panel operatorski napędów EURA

Przemienniki częstotliwości EURA Drives to napędy znane i szeroko stosowane na polskim rynku. Dostępne są w zakresie mocy od 0,25 do 400 kW. Oficjalnym ich dystrybutorem na terenie naszego kraju jest przedsiębiorstwo HF Inverter Polska, z siedzibą w Toruniu – zarówno w wersji pompowej, jak i uniwersalne dostępne są z magazynu znajdującego się w tym mieście. W HF Inverter Polska pracują wysokiej klasy specjaliści. Większość z nich to inżynierowie automatycy, mający niezbędną wiedzę oraz doświadczenie z mechatroniki i energoelektroniki, tworzący dział doradców techniczno-handlowych. Duże wsparcie dla działu doradców stanowi rozbudowany dział techniczno-serwisowy.

HF Inverter Polska jest oficjalnym dystrybutorem firm:

• EURA Drives Electric CO., Ltd. – lidera w zakresie projektowania i produkcji nowoczesnych przemienników częstotliwości, softstarterów i serwonapędów elektrycznych;
• ZD Motor CO., Ltd – jednej z największych firm produkujących napędy małych mocy AC i DC.

HF Inverter Polska
www.hfinverter.eu