15.06.2017

Введение

Одной из многих областей применения преобразователей частоты ABB серии ACS580 являются системы водоснабжения и вентиляции. Для управления группой (каскадом) насосов/вентиляторов часто в преобразователях частоты используют специальные режимы управления.

В преобразователе частоты ACS580 предусмотрены следующие режимы управления каскадом двигателей насосов или вентиляторов:

• Стандартное управление PFC (Pump Fan Control);

• Плавное управление SPFC (Smooth Pump Fan Control).

Под каскадом насосов (или вентиляторов) понимается система, состоящая из нескольких параллельно включенных в магистраль насосов (вентиляторов), в которой необходимо регулировать значение расхода или давления для жидкостей (газов) в широких пределах (см. рис.1.)

Здесь и далее будет рассматриваться управление каскадом водяных насосов.

Рис.1. Общий вид каскада из 3-х водяных насосов.

Режимы управления каскадом насосов

На базе преобразователя частоты ABB серии ACS580 возможно реализовать 2 режима управления каскадом насосов:

• Режим PFC – В данном режиме частотный преобразователь регулирует давление в магистрали при помощи одного (например, первого) насоса в каскаде.

В случае необходимости дополнительного повышения/понижения давления в магистрали, преобразователь частоты подает/снимает сигналы через встроенные релейные выходы на включение/выключение дополнительных насосов в каскаде напрямую от питающей сети (используются соответствующие контакторы). В данном режиме наблюдается скачок давления при подключении или отключении дополнительных насосов.

• Режим SPFC – В данном режиме частотный преобразователь регулирует давление в магистрали, последовательно управляя каждым насосом в каскаде по определенному алгоритму. Режим SPFC является разновидностью режима PFC. Однако, в режиме SPFC скачки давления в магистрали сводятся к минимуму.

Главным различием между логикой режимов PFC и SPFC является способ включения дополнительных насосов. В режиме SPFC, когда выполняются критерии запуска дополнительного насоса, преобразователь частоты подключает управляемый двигатель насоса к сети питания в режиме автоподхвата, т. е. когда насос еще не завершил остановку выбегом. Затем преобразователь частоты подключается к следующему насосу, который требуется запустить, и начинает регулировать его скорость. При этом насос, которым преобразователь управлял ранее, теперь подключен непосредственно к питающей сети посредством контактора. Остальные (дополнительные) насосы запускаются точно так же. Порядок остановки насосов в этом режиме такой же, как и в режиме PFC.

В режиме SPFC происходит автоматическая ротация насосов по различным настраиваемым условиям. Более подробно алгоритм работы насосов и их ротация в данном режиме будет описан ниже.

Включение режима управления каскадом насосов

Для включения режима управления каскадом насосов в преобразователе частоты ACS580 необходимо выполнить следующие шаги по настройке параметров.

Рис.2. Общий вид панели управления ACS580 в меню «Макрос управления».

Таблица 1. Включение режима управления каскадом насосов в преобразователе частоты ACS580

1)   При помощи навигационных клавиш на панели управления преобразователем частоты необходимо в меню «[Меню] – Основные настройки – Макрос» и выбираем макрос PFC (см. рис.2.1.).	Рис.2.1.
2)    В меню «[Меню] – Основные настройки – Управление насосами и вентиляторами – Режим PFC» необходимо выбрать один из двух режимов: PFC или SPFC.	Рис.2.2.

Настройка режима SPFC

Настройки режимов PFC и SPFC аналогичны друг другу. В данном разделе, в качестве примера, детально рассматривается настройка режима SPFC.

В меню «Настройка PFC I/O» необходимо настроить базовые параметры режима (см. рис.3.1.).

В первую очередь, необходимо выбрать количество двигателей в каскаде. Под количеством двигателей понимается количество насосов, которыми нужно управлять в каскаде. Максимальное количество двигателей (т.е. количество управляемых насосов) можно установить равным 4, однако для такого количества двигателей дополнительно необходимо дополнительно установить плату расширения релейных выходов CMOD-01 (опция к заказу +L501) либо CHDI-01 (опция к заказу +L512). В стандартной поставке преобразователь частоты ACS580 позволяет управлять тремя насосами.

Рис.3.1. Меню «Настройка PFC I/O».

Пункт меню «Добавить двигатель привода» (см. рис.3.1.) используется только режиме PFC для   включения в ротацию насоса, к которому подключен преобразователь частоты. При настройке режима SPFC данный пункт оставляем без изменений, поскольку ротация всех насосов в каскаде происходит автоматически.

Пункт меню «Задержка контактора» (см. рис.3.1.) позволяет выбрать время задержки переключения контакторов насосов, необходимое для корректной работы схемы при больших мощностях электродвигателей насосов. Значение задержки контактора подбирается индивидуально, рекомендуется использовать не менее 0,5с.

В меню «Настройка RO» необходимо настроить релейные выходы, которые будут управлять контакторами насосов. Для каскада, состоящего из трех насосов, в пунктах меню «Источник управления PFC2» и «Источник управления PFC3» необходимо выбрать соответствующие номера релейных выходов RO2, RO3 (см. рис.3.2.)

Рис.3.2. Меню «Настройка RO».

При эксплуатации насосных установок периодически возникает необходимость в техническом обслуживании. Для данных целей в настройках режимов PFC/SPFC преобразователя частоты ACS580 присутствует возможность блокировки работы определенного насоса в каскаде. Функция блокировки определенного насоса настраивается в меню «Настройка блокировок».

Источником разрешающего сигнала для первого (PFC1), второго (PFC2) и третьего (PFC3) насосов выбираются сигналы дискретных входов частотного преобразователя DI4, DI5, DI6 соответственно (см. рис.3.3.).

Рис.3.3. Меню «Настройка блокировок».

После осуществления настроек режима SPFC необходимо в обязательном порядке проверить конфигурацию входов/выходов в меню «Проверка конфигурации I/O» (рис.3.4.)

Рис.3.4. Вид меню «Проверка конфигурации I/O».

Для цифрового входа «DI1» в пункте «Используется для» необходимо установить «DI1 пуск/останов 2», это связанно с программными особенностями.

Для цифрового входа «DI2» в пункте «Используется для» выбираем «Разрешение работы». Далее выбираем пункт «Добавить для использования», где выбираем значение «Переключиться на пост управления 2» (см. рис.3.5).

Рис.3.5. Конфигурация входов DI2 в меню «Проверка конфигурации I/O».

Для цифрового входа «DI3» в пункте «Используется для» выбираем «Не используется».

Рис.3.6. Вид меню «Проверка конфигурации I/O».

Для цифровых входов «DI4», «DI5», «DI6» в пункте «Используется для» проверяем значения «Источник блокировки PFC1», «Источник блокировки PFC2», «Источник блокировки PFC3» соответственно (см.рис.3.6)

Рис.3.7. Проверка конфигурации релейных выходов в меню «Проверка конфигурации I/O».

Для релейных выходов «RO1», «RO2», «RO3» в пункте «Источник» должны быть выбраны «PFC1», «PFC2», «PFC3» соответственно (см. рис.3.7).

Принципиальная электрическая схема подключения каскада насосов для работы в режиме SPFC, приведена на рис. 3.7 и рис. 3.8.

Рис.3.7. Принципиальная электрическая схема для режима SPFC подключения питания 3-х двигателей (насосов).

Рис.3.8. Принципиальная электрическая схема цепей управления для режима SPFC для 3-х двигателей (насосов).

Пример работы режима SPFC

Включение необходимых насосов для работы в каскаде осуществляется включением переключателей SA1, SA2, SA3 в положение «Автомат» (см. рис.3.5).

Разрешение работы преобразователя частоты осуществляется посредством подачи сигнала на вход DI2, а запуск осуществляется подачей сигнала на вход DI1 (конфигурация сигналов на входы преобразователя частоты предварительно настраиваются в меню «Проверка конфигурации I/O»).

Далее, для примера, рассматривается случай, когда для получения необходимого давления в магистрали требуется включать все 3 электродвигателя (насоса).

На начальном этапе программы преобразователь частоты ACS580 активирует реле RO1, подключая электродвигатель М1 через контактор КМ1 к преобразователю (см. схемы подключения на рис.3.7, 3,8). После набора номинальной скорости электродвигателем М1 привод ACS580 временно размыкает реле RO1 и контактор КМ1 отключает электродвигатель М1 от преобразователя частоты.

Через заданную выдержку времени преобразователь частоты ACS580 активирует реле RO2, подключаясь к двигателю М2 через контактор КМ3.

Далее преобразователь частоты снова активирует реле RO1, подключая разогнанный электродвигатель М1 напрямую к сети через контактор КМ2.

В результате электродвигатель (насос) М1 работает с номинальной скоростью с питанием напрямую от сети, а регулировка давления осуществляется электродвигателем (насосом) М2.

Если скорость электродвигателя М2 оказывается недостаточной, и необходимо еще больше поднять давление в магистрали, преобразователь частоты ACS580 отключается от регулировки электродвигателя М2, подключается к управлению электродвигателем М3 и включает электродвигатель М2 напрямую к сети.

Диаграмма работы в описанном примере представлена на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Диаграмма работы насосов (релейных выходов ПЧ и контакторов электродвигателей) в режиме SPFC.

В случае необходимости понизить давление в магистрали преобразователь частоты сначала снижает скорость вращения электродвигателя М3, при достижении заданной минимальной скорости отключает реле RO2 и электродвигатель М2 отключается от сети (посредством контактора КМ4). В то же время преобразователь частоты поднимает обороты электродвигателя М3, чтобы компенсировать снижение давления в магистрали при отключении электродвигателя М2.

При дальнейшем снижении оборотов электродвигателя М3 преобразователь частоты размыкает реле RO1, отключая от сети электродвигатель М1, а для регулировки давления остается подключенным к преобразователю только электродвигатель М3.

Далее при необходимости увеличения давления в магистрали переключение будет происходить в последовательности «М3 → М1 → М2», тем самым обеспечивая постоянную автоматическую ротацию электродвигателей.

Ниже приведена таблица измененных параметров преобразователя частоты серии ACS580 для режима SPFC.

Таблица 4.1. Измененные параметры преобразователя частоты серии ACS580 для режима SPFC

Параметр	Значение	Параметр	Значение
10.24	PFC1	76.27	3
10.27	PFC2	76.59	1,0
10.30	PFC3	76.81	DI4
19.11	DI2	76.82	DI5
20.08	DI1	76.83	DI6
76.21	SPFC	96.05	PFC
76.25	3

Настройка режима PFC

Настройка режима PFC в преобразователе частоты ABB серии ACS580 аналогична настройке режима SPFC.

В меню «[Меню] – Основные настройки – Управление насосами и вентиляторами – Режим PFC» необходимо выбрать режим PFC (см. рис.5.1.).

Рис. 5.1.

Далее настройки аналогичны инструкции по настройке режима SPFC, описанной в разделе «Настройка режима SPFC».

Принципиальная электрическая схема подключения насосов, позволяющая реализовать режим PFC, аналогична режиму SPFC, схемы которого приведены на рис.3,7 и рис.3,8, за исключением контактов КМ2.3, КМ4.3, КМ6.3, которые избыточны для режима PFC, и их можно исключить (не обязательно).

Дополнительные особенности режима управления несколькими насосами

Для всех режимов управления каскадом насосов предусмотрена возможность ротации насосов при наступлении определенных событий.

Для настройки критериев, при которых произойдет ротация насосов, нужно выбрать требуемый критерий в пункте «Критерий автоматического изменения» по адресу «Меню - Управление насосами и вентиляторами - Настройка автоматического изменения» (см. рис.6.1.)

Рис. 6.1. Меню «Критерий автоматического изменения».

Среди вариантов критериев доступны как события, зависящие от времени, так и события, задаваемые вручную - при помощи цифровых выходов (см. рис. 6.2).

Рис. 6.2. Выбор критериев ротации насосов.

Варианты «Постоянный интервал» и «Равномерный износ» также являются функциями, зависящими от времени (см. рис. 6.3).

Рис. 6.3. Варианты критериев ротации насосов при наступлении событий, зависящих от времени.

Выводы

Преобразователи частоты ABB серии ACS580 являются качественным выбором в системах водоснабжения. Приводы ACS580 позволяют в стандартном исполнении управлять в режимах PFC (Pump Fan Control) и SPFC (Smooth Pump Fan Control) каскадом насосов (вентиляторов), состоящим максимально из 4-х электродвигателей мощностью до 500кВт.

Интеллектуальная панель управления позволяет легко задавать параметры с помощью ассистентов настройки и осуществлять конфигурирование привода быстро и качественно.

Встроенный оптимизатор энергопотребления и счетчики энергопотребления позволяют непрерывно отслеживать затраты электроэнергии и оптимизировать работу преобразователя.

Источник: www.overdrive.by