Convertitori di frequenza VLT AQUA Drive per unità di pompaggio

Nei moderni impianti di pompaggio, il più diffuso è un azionamento elettrico con controllo della frequenza. La base di questo tipo di azionamento è un convertitore di frequenza a semiconduttore. Primo convertitori di frequenza a semiconduttore iniziò ad essere utilizzato nelle unità di pompaggio alla fine degli anni '60.

Danfoss è stato uno dei primi a utilizzare convertitori di frequenza a semiconduttore nell'azionamento di impianti centrifughi. È stata la prima al mondo (dal 1968) a produrre una serie di convertitori di frequenza utilizzati negli impianti di pompaggio.

Utilizzando la sua pluriennale esperienza nell'uso di convertitori di frequenza in questo ramo della tecnologia, l'azienda ha creato una serie di convertitori di frequenza VLT AQUA Drive destinati all'uso in impianti di pompaggio di sistemi di approvvigionamento idrico e fognario. I convertitori di frequenza VLT AQUA sono prodotti per convertitori di frequenza da 0,37 kW a 1400 kW.

Anche il fattore di potenza del convertitore è piuttosto elevato (cosphi ≥ 0,9), pertanto l'utilizzo di un azionamento variabile basato sul convertitore VLT AQUA Drive non richiede dispositivi aggiuntivi che aumentino il cosphi (batterie di compensazione statica, ecc.).

Nella fig. 1 mostra un diagramma schematico del trasduttore VLT AQUA Drive e un tipico schema di collegamento esterno (alimentazione, motore della pompa, sensori, ecc.). La vista esterna dei convertitori VLT AQUA Drive è mostrata in fig. 2.

Riso. 1. Schema di collegamento del convertitore VLT AQUA Drive

Riso. 2. Convertitori di frequenza «Danfoss» serie VLT AQUA Drive

Il VLT AQUA Drive è destinato all'uso in impianti di pompaggio per l'approvvigionamento idrico, lo smaltimento delle acque reflue e i sistemi di irrigazione. A questo proposito, ha una serie di caratteristiche speciali che forniscono le proprietà necessarie per operare in queste condizioni, che sono elencate di seguito.

1. Il sistema di controllo del convertitore fornisce la regolazione automatica dei controller proporzionali-integrali, grazie ai quali i guadagni dei regolatori PI vengono regolati in base alla risposta dell'oggetto di controllo (serbatoio-pompa-linea dell'acqua) ai cambiamenti nella modalità operativa inserita di il sistema azionamento variabile.

Grazie a questa proprietà, il controller PI viene regolato individualmente per ogni oggetto specifico e non richiede una regolazione precisa dei componenti proporzionale (P) e integrale del controller durante la messa in servizio del convertitore.

2. Il sistema di controllo del convertitore VLT AQUA Drive garantisce il riempimento graduale della tubazione vuota, prevenendo il rischio di shock idraulici e conseguenti danni alle tubazioni e alle apparecchiature idromeccaniche.Questa proprietà è particolarmente preziosa per le unità di pompaggio per l'irrigazione, che sono spesso incluse nel funzionamento di condutture dell'acqua vuote. Il riempimento della rete idrica viene effettuato da un segnale sensore di pressione in pochi passi.

3. Il sistema di controllo del convertitore VLT AQUA Drive è in grado di segnalare la caduta di pressione nella tubazione al di sotto del valore impostato quando la pompa raggiunge la velocità nominale (punto A). Questo segnale indica la necessità di accendere una pompa aggiuntiva se un gruppo di pompe è in funzione sulla linea dell'acqua.

Se una singola pompa è destinata a funzionare su rete idrica isolata, il segnale indica un'interruzione dell'acqua o una grande perdita d'acqua dall'impianto. In questo caso, l'unità pompa viene spenta e vengono prese misure per eliminare il malfunzionamento dell'approvvigionamento idrico.

4. Il sistema di controllo del convertitore ha la capacità di regolare la velocità della pompa quando è ferma.Grazie a questa proprietà, la velocità di rotazione viene gradualmente ridotta alla velocità di rotazione corrispondente al momento di chiusura della valvola, che impedisce il verificarsi di colpo d'ariete nel sistema e influenze meccaniche sulla valvola stessa.

5. Il sistema di controllo dell'inverter VLT AQUA Drive è in grado di rilevare il funzionamento a secco. Il sistema valuta continuamente le condizioni operative della pompa in base ai risultati della misurazione dei parametri di azionamento (velocità e potenza dell'azionamento). In caso di basso consumo energetico, che si verifica con una portata insufficiente o assente, l'unità pompa si arresta.

6. Il controller di frequenza VLT AQUA Drive può funzionare in modalità sleep.Questa modalità è intesa come il funzionamento della pompa con una portata molto bassa, che corrisponde a un basso consumo energetico. Questo di solito accade quando la pompa funziona a bassa velocità.

Il sistema di controllo, confrontando la velocità della pompa e la potenza da essa consumata, mette il sistema in «modalità sleep». A bassa portata, la pompa aumenta la pressione al valore richiesto e si arresta. Inoltre, il sistema di controllo monitora la pressione nel sistema di approvvigionamento idrico o il livello delle acque reflue nel serbatoio di raccolta dell'impianto fognario.

Quando la pressione nel sistema di approvvigionamento idrico diminuisce o il livello delle acque reflue nel serbatoio di ricezione della stazione di pompaggio aumenta, la pompa viene messa in funzione. A causa della proprietà del sistema di controllo di fornire una "modalità dormiente", l'usura dell'unità di pompaggio è ridotta, impedendone il funzionamento con una piccola presa d'acqua o un piccolo flusso di acque reflue nel serbatoio di raccolta della stazione di pompaggio. La presenza di questa funzione del convertitore consente di risparmiare in media il 5% dell'energia consumata per l'approvvigionamento idrico.

7. Il sistema di controllo del convertitore VLT AQUA Drive ha una funzione grazie alla quale viene presa in considerazione la perdita di pressione nella linea dell'acqua dalla stazione di pompaggio al punto di controllo della rete idrica. Grazie a questa funzione, la pressione richiesta viene regolata all'uscita della stazione di pompaggio in base alla variazione dell'approvvigionamento idrico. Ciò tiene conto del fatto che la perdita di carico nelle tubazioni è proporzionale al quadrato della portata.

Questa proprietà consente di fornire la prevalenza necessaria all'estremità della linea di galleggiamento senza un sensore di pressione.Tuttavia, può essere efficacemente utilizzato solo in assenza di drenaggio intermedio dell'acqua lungo la condotta.

8. Oltre alle proprietà menzionate del convertitore VLT AQUA Drive del sistema di controllo, è necessario notare quanto segue:

• garantire un avvio regolare con una data intensità di avviamento e arresto della pompa, che previene danni ai cuscinetti della pompa, riduce la probabilità di shock idraulici nelle tubazioni, riduce le correnti di avviamento nella rete di alimentazione;

• garantendo l'alternanza delle unità di pompaggio come funzionanti e in modalità standby. Ciò garantisce un'usura uniforme della risorsa motore delle unità di pompaggio;

• Indicazione del pagamento del convertitore che mostra il tempo rimanente prima che il VLT AQUA Drive sia completamente ripristinato.

Inoltre, notiamo separatamente le speciali caratteristiche di risparmio energetico degli azionamenti a frequenza variabile basati su convertitori Danfoss.

1. Funzione AEO (funzione di ottimizzazione automatica dell'energia). Grazie a questa funzione, l'azionamento consuma tutta l'energia necessaria per fornire liquido in un dato momento.

L'utilizzo di questa funzione consente di risparmiare un ulteriore 5-10% di energia. Inoltre, questa funzione riduce il consumo di unità potere reattivo e, di conseguenza, la corrente di carico del motore elettrico. Questa funzione è particolarmente efficace per i meccanismi con momento di trascinamento della ventola (il momento di trascinamento è proporzionale al quadrato della velocità), comprese le pompe centrifughe. Questa funzione riduce anche il rumore acustico del dispositivo.

2. Funzione di adattamento automatico del motore integrata nell'inverter.La regolazione del convertitore di frequenza dipende in modo significativo dai parametri interni del motore elettrico (resistenza, induttanza, ecc.).

La funzione di adattamento automatico consente di determinare con precisione i parametri del motore collegato all'inverter e regolarlo. Questa funzione è importante nei casi in cui i motori delle pompe vengono sostituiti, quando i parametri del motore cambiano dopo la riparazione e quando diversi tipi di motori elettrici sono collegati in serie allo stesso convertitore.

La presenza di questa funzione riduce il consumo energetico del 3-5% e utilizzando motori elettrici ricondizionati il ​​risparmio raggiunge il 10%. L'utilizzo di convertitori di frequenza di potenza particolarmente elevata è associato alla generazione di armoniche di ordine superiore.

La presenza di armoniche superiori nella corrente porta al surriscaldamento dei fili del cavo, aumenta le perdite nei trasformatori, peggiora le condizioni di lavoro banchi di condensatori… Inoltre, l'isolamento degli elementi delle reti di alimentazione invecchia prematuramente, gli elementi dei dispositivi di protezione (dispositivi automatici, fusibili) vengono attivati ​​irragionevolmente, si verificano interferenze nelle reti di telecomunicazione situate vicino ai cavi di alimentazione.

Attualmente, molti modelli di convertitori di frequenza sono dotati di filtri di compatibilità elettromagnetica (EMC) incorporati. In particolare, per evitare che armoniche di corrente più elevate entrino nella rete di alimentazione esterna, i convertitori di frequenza VLT AQUA Drive sono dotati di induttanze nel collegamento a corrente intermedia per ridurre le distorsioni armoniche.