Шкафы управления «Профи-Энерго»
В инженерных инфраструктурах современного водоснабжения отказ оборудования может привести к серьезным финансовым потерям. Надежность систем частотного регулирования, широко применяемых при построении таких структур, определяется прежде всего преобразователями частоты (ПЧ), а также самими насосами. Структура прямого соединения ПЧ-насос, выполненная без промежуточных элементов по схеме «И», которая применяется в подавляющем большинстве современных систем повышения давления, гибридных установках, а также в некоторых системах пожаротушения, по определению является ненадежным элементом: отказ любого компонента приводит к отказу всего структурного элемента.
Компания ООО «АСУ-Технология» представляет решение, повышающее надежность водонасосных систем частотного регулирования: шкафы управления насосами повышения давления функциональной серии «Профи-Энерго». Эта система реализует архитектуру, в которой насосы разделены на несколько групп, две или три, в зависимости от количества насосов. Каждая группа насосов управляется одним отдельным ПЧ, при этом любой насос группы может быть подключен к ПЧ только этой группы через реверсивный магнитный пускатель. Насосы и ПЧ оказываются разделены, работая по схеме «ИЛИ», тем самым отказ насоса или ПЧ не влияет на работоспособность второго элемента в этой «связке» в отличие от систем, где каждый насос структурно «привязан» к своему ПЧ. Ключевая особенность построения таких структур: применение двух или трех ПЧ для регулирования группы насосов, при этом количество регулируемых насосов больше количества регулирующих ПЧ. Отличием такой схемы от схем с одним ПЧ в структуре управления всеми насосами установки является сохранение «комфортности» регулирования давления без гидроударов и перепадов давления при раздельном резервировании насосов и ПЧ.
Особенности построения и функционирования
В отличие от типовых шкафов, где каждый насос «привязан» к своему преобразователю, в серии «Профи-Энерго» реализовано независимое резервирование насосов и ПЧ.
В системах «Профи-Энерго» реализована расширенная возможность ручного пуска каждого насоса как от ПЧ, так и напрямую от сети.
Состав шкафа управления:
- Два или три преобразователя частоты, по количеству групп насосов.
- Программируемый логический контроллер «АТКОН» АТ-16/10 с модулями расширения;
- HMI-панель оператора;
- Реверсивные магнитные пускатели на каждый насос (подключение к ПЧ или к сети);
- Автоматы защиты ПЧ;
- Моторные автоматы защиты насосов.
Преимущества системы «Профи-Энерго»
1. Устойчивость системы к отказам ПЧ или насосов
При отказе одного (двух) ПЧ сохраняется функция частотного регулирования от исправного ПЧ. Автоматика исключает неисправный ПЧ из схемы регулирования, перестраивая ее структуру. Очередность пуска насосов изменяется: насосы групп с исправными ПЧ пускаются первыми в режиме частотного регулирования, насосы группы с отказавшим ПЧ пускаются прямым пуском в последнюю очередь.
Отказавший ПЧ может быть демонтирован и отправлен в ремонт при сохранении количества насосов в системе.
При отказе любого насоса этот насос исключается из схемы, при этом сохраняется количество ПЧ в системе регулирования.
2. «Безударное» переключение — технология «Виртуальный ПЧ»
Пуск первого, второго (третьего) - по количеству групп насосов производится от ПЧ для обеспечения комфортного регулирования. Переключение насосов внутри группы от ПЧ к сети производится с использованием функции «Виртуального ПЧ», которая заключается в обеспечении переключения насоса к сети из состояния автовращения в промежутке времени от момента отключения его от ПЧ до его вращения с минимальной расчетной частотой при соблюдении заданных ограничений (патент компании «АТ»), что не вызывает гидроудары в напорной магистрали при наличии параллельно работающих насосов.
3. Работа в зоне максимальных КПД
Система управления обеспечивает возможность работы насосной установки в зоне максимальных КПД за счет интеллектуального расчета потерь «передавливания» при параллельной работе регулируемых и нерегулируемых насосов и отключения дополнительного насоса на каждом этапе расчета при выполнении уставки водоснабжения (патент «АТ»).
4. Структурные решения
Система рассчитана на управление насосами в количестве от 3 до 8. Количество групп (две или три) и количество насосов в каждой группе (от одного до четырех) выбирается индивидуально при построении каждой системы. Выбранная структура программируется при конфигурировании насосной установки.
В ряде случаев такое построение систем управления насосами дает выигрыш в ценовом показателе, - определяется количеством групп, количеством насосов в каждой группе, а также мощностью насосов.
5. Теоретическое обоснование архитектуры: отказоустойчивость с точки зрения теории надежности
С инженерной точки зрения архитектура «Профи-Энерго» реализует принцип функционального резервирования с динамическим перераспределением нагрузки. В классической теории надежности последовательное соединение элементов (схема «И») дает вероятность безотказной работы системы, равную произведению вероятностей безотказной работы каждого элемента. На практике это означает, что при шести насосах с индивидуальными ПЧ вероятность отказа системы возрастает кратно количеству задействованных преобразователей — каждый дополнительный ПЧ становится потенциальной точкой отказа. В архитектуре с групповым управлением вероятность полного отказа системы определяется уже не количеством насосов, а количеством групп ПЧ, при этом отказ одного насоса внутри группы не влияет на работоспособность ПЧ и наоборот. Такое структурное резервирование с перекрестными связями через реверсивные пускатели математически повышает коэффициент готовности системы на порядок по сравнению с традиционной топологией.
6. Экономика жизненного цикла: скрытые выгоды групповой архитектуры
Помимо очевидного повышения отказоустойчивости, групповая архитектура «Профи-Энерго» создает экономические преимущества на всем жизненном цикле насосной станции. Сокращение номенклатуры резервных ПЧ на складе снижает замороженный капитал в запчастях. Возможность демонтажа неисправного ПЧ без остановки станции переводит ремонт из категории аварийных работ в категорию плановых, что принципиально меняет бюджет эксплуатации. Кроме того, работа в зоне максимальных КПД за счет интеллектуального отключения избыточных насосов дает накопительный эффект экономии электроэнергии, который за 5-7 лет эксплуатации может превысить начальную стоимость шкафа управления. Совокупная стоимость владения оказывается ниже не только за счет надежности, но и за счет оптимизации операционных затрат.
Области применения
- Повысительные насосные установки для промышленных и жилых комплексов.
- Насосные установки пожаротушения, гибридные установки.
- Котельные и тепловые пункты.
- Системы орошения и полива.
- Технологические насосные установки.
Преимущества при выборе шкафов управления насосами функциональной серии «Профи-Энерго» производства компании «АТ»
- Сохранение водоснабжения при возможных ремонтах/заменах ПЧ с сохранением количества работающих/резервных насосов.
- Экономия на сервисе: не нужно держать на складе «резервные» ПЧ, а также вызывать аварийную бригаду при отказе ПЧ или насоса.
- Сохранение «комфортного» регулирования, которое обеспечивает целостность и ресурс трубопроводов, продление сроков службы задвижек и стыков за счет комбинирования частотного регулирования и патентованной технологии «Виртуального ПЧ».
- Экономия ресурса насосов. Патентованная технология повышения КПД насосной установки позволяет обеспечивать работу системы в рабочей точке при меньшем количестве насосов.
- Наилучшие показатели функционирования насосных установок за счет интеллектуального построения структур систем насосов для обеспечения заданных показателей регулирования при минимальном количестве работающих насосов.
- Выигрыш в ценовых показателях (в зависимости от мощности и количества насосов).
Шкафы управления функциональной серии «Профи-Энерго», - комплексы регулирования насосные (КРН), обладают максимальным значением показателей искусственного интеллекта по сравнению с другими аналогичными по функциональности системами в инфраструктурах современного водоснабжения, повышенной надежностью, расширенной функциональностью при снижении ценовых показателей (в определенном диапазоне мощностей).