Принципы частотного регулирования в работе насосных агрегатов
Для более глубокого понимания принципа частотного регулирования режимов работы двигателей рассмотрим один из наиболее распространенных случаев использования этого метода – управление работой насосных агрегатов в системах водоснабжения.
Важность этой проблемы можно оценить, проанализировав статистику потребления электроэнергии в Украине: около 50% всей электроэнергии расходуется на питание приводов насосных и других перекачивающих агрегатов ежегодно.
Давление в системе водоснабжения
Чтобы обеспечить подачу воды к конечным потребителям, необходимо поддерживать определенный уровень давления в трубопроводах на выходе насосных станций. Уровень давления состоит из двух основных составляющих:
- Статическая составляющая: разница абсолютных уровней высоты расположения потребителя и насосной станции плюс необходимое давление в точке потребления;
- Динамическая составляющая: давление, необходимое для преодоления гидравлического сопротивления, возникающего во время прохождения жидкости через трубопроводную сеть.
Эта зависимость определяет работу всей системы водоснабжения, указывая значение напора, которое нужно обеспечить на выходе насосной станции для того, чтобы самый удаленный потребитель имел достаточный напор воды.
Механизм работы насосных агрегатов
Производительность насосного агрегата вычисляется как произведение давления, обеспечиваемого на выходе, на количество воды, проходящей через трубы за единицу времени. Фактически, этот параметр пропорционален скорости вращения вала насоса.
До недавнего времени для поддержания необходимого давления использовали один насос с необходимой мощностью и производительностью. Это повышает вероятность аварий, ведь чем больше перекрывается участок трубы дросселем, тем меньшим является напор в магистрали. В зависимости от уровня автоматизации, такой метод позволяет контролировать давление в трубопроводе.
Инновационный подход: частотное регулирование
Метод частотного регулирования производительности насосных агрегатов, который начал широко применяться лишь в последние годы, кардинально меняет принцип управления давлением в сети. Регулируются не параметры трубопровода, а производительность насосной станции, которая зависит от скорости вращения вала двигателя. Эта скорость, в свою очередь, определяется характеристиками напряжения электропитания, подаваемого на двигатель. Для этого используются преобразователи частоты.
Современные преобразователи частоты не только автоматически регулируют необходимый уровень давления на выходе насосной станции на основе показаний датчиков, но и обеспечивают:
- надежную защиту системы от аварийных ситуаций;
- защиту двигателя от скачков напряжения в электросети;
- автоматизацию процесса управления режимами работы насосной станции;
- значительную экономию электрической энергии;
- снижение потребления воды в системах водозабора и водоснабжения.