Что из себя представляет частотник для скважинного насоса и зачем он нужен

Зачем нужен частотный преобразователь для насоса?

Современные бытовые и промышленные насосы работают за счет использования мощностей электродвигателя. Именно электродвигатель можно считать настоящим сердцем насоса. Изначально регулировку его работы выполняло только реле давления или более сложная автоматика.

Однако в последнее время для этих целей стали использовать частотные преобразователи.

Устройство и назначение

Частотный преобразователь для насоса выполняет очень полезную функцию. Дело в том, что современные насосы остаются приборами, которые нельзя изначально контролировать должным образом. Конечно, можно установить на него реле, но это только полумеры.

С таким оборудованием двигатель насоса всегда будет работать в полной мере. При максимальной подаче электричества он работает даже чересчур мощно. А ведь проблема здесь в том, что и энергии он потребляет достаточно много.

Причем образовавшееся избыточное давление в трубах ни к чему хорошему не приведет. В итоге получается ситуация, когда из-за своих конструктивных особенностей насосы работают неэффективно.

Не стоит забывать и о проблемах с подачей электричества, перепадах напряжения и других неприятных вещах. Все эти моменты могут привести к выходу насоса из строя или чересчур быстрому его износу.

Решить проблему очень легко. Нужно лишь установить на насосное оборудование частотный преобразователь. Он выполняет функции стабилизатора, автоматики и регулятора работы насоса.

Очень часто производители насосных станций еще на этапе сборки интегрируют преобразователи в схему насоса. Ярким примером являются насосы Грундфос с частотным регулированием, которые в магазинах раскупают с повышенной интенсивностью.

Выглядит это устройство, как коробка с электронной начинкой и небольшим экраном. Внутри преобразователя размещены инверторы для выравнивания напряжения, несколько плат автоматики и специальные датчики для замеров.

В дорогих моделях встроен микропроцессор. Существуют также модели с аккумуляторами дополнительными выравнивателями и т.д. Преобразователи могут быть однофазными или трехфазными.

Принцип работы преобразователя очень простой. Подача электрического тока сначала идет на платы устройства. Там его выравнивают с помощью стабилизаторов и инверторов. В то же время датчики на преобразователе оценивают уровень давления в системе, а также все другие необходимые показатели.

Данные подаются на блок автоматики. Затем преобразователь оценивает необходимую мощность насоса и подает на него ровно столько электричества, сколько потребуется для выполнения поставленных задач.

Также преобразователи могут обеспечивать плавный пуск двигателей, их аварийную остановку и т.д. Список всех функций описать очень сложно, так как разработчики постоянно совершенствуют свою продукцию.

Регулировать преобразователь можно посредством всего нескольких простых команд. Команды вводят с помощью кнопок и экрана. Чем дороже устройство, тем больше команд оно способно распознавать. Качественные преобразователи имеют десятки возможных режимов работы, скоростей и программ.

Совершенно очевидно, что плюсов у преобразователей очень много. Доказано, что они окупаются уже за первый год эксплуатации. Минусы у такого оборудования тоже имеются, но они незначительны.

Плюсы частотных преобразователей:

  • Выравнивание входного напряжения;
  • Регулировка мощности насоса;
  • Возможность экономии электроэнергии;
  • Повышение срока службы двигателя насоса;
  • Выполнение функций автоматики насосных станций;
  • Наличие преобразователя может избавить вас от необходимости покупать гидроаккумулятор;
  • Понижение шума от работы насоса.

Минусы частотных преобразователей:

  • Довольно высокая цена оборудования;
  • Настройку и подключение преобразователя желательно доверять профессионалам.

О моделях

Современные производители быстро сориентировались и стали выпускать преобразователи в больших количествах. Изготовители насосов тоже не остались в стороне. Выше уже было упомянуто про насосы Grundfos с частотным регулированием, но такая практика популярна и у других популярных компаний.

  • Grundfos Cue – это частотный преобразователь от известной компании производителя насосов. Они специально проектировали преобразователи так, чтобы те наилучшим образом взаимодействовали с их продукцией. Устройство способно тонко регулировать работу насоса, выполнять функции автоматики и предохранителя. Системы Cue очень разнообразны и имеют множество вариаций. За преобразователь придется выложить существенную сумму. Системы Grundfos Cue стоят 400-500 долларов. Здесь серьезно влияние оказывает мощность оборудования. Чем она больше, тем дороже сам преобразователь.
  • Преобразователь Erman E-9 является бюджетным решением. Устройство способно компенсировать крутящий момент, плавно запускать двигатель насоса и имеет до 24 режимов управления оборудованием. Мощность преобразователя следует подбирать отдельно. Корпус прибора защищен от попадания пыли и грязи, что позволяет использовать его в различных ситуациях. Преобразователь Erman E-9 в магазинах можно купить за 100-150 долларов.
  • Hyundai N 50 – это однофазный частотный преобразователь бытового применения. Мощность у него находится на уровне 0,7-2,5 кВт. Преобразователь имеет небольшие габариты и может быть установлен практически везде. Отличительной особенностью этой модели считается возможность ее тонкой настройки путем использования нескольких режимов настройки и 16 дискретных скоростей. Модель Hyundai N 50 продается за 250-300 долларов.
  • PowerFlex 40 – еще одна популярная и универсальная модель. Ее можно отметить за счет наличия качественного привода с векторным управлением. В привод включены функции подавления шума двигателя, автоподхвата вращения электродвигателя, защита системы от перегрузок и перегревов, а также возможность плавного старта. Ну а цена прибора под названием PowerFlex 40 равняется 350-450 долларам.

Стоимость насоса с встроенным преобразователем будет еще больше. Например, насосы Wilo с частотным регулированием Stratos 40 продают за 1000—1100 долларов.

Устройство в работе (видео)

Отзывы покупателей

Больше информации вы сможете получить, если прочтете отзывы о частотных преобразователях.

Андрей, 39 лет г. Старый Оскол:

Длительное время пользовался насосом без этой чудной вещицы. После нескольких перепадов давления он сгорел, а в мастерской меня сразу же предупредили, что дешевле будет купить новый. Решил приобрести насос с частотным преобразователем Grundfos Alpha 2.

Модель бюджетная (если сравнивать с остальной продукцией марки — так-то ее цена очень даже немаленькая), но со своими задачами полностью справляется. А главное, она совершенно не реагирует на частые скачки напряжения в нашей древней электросети.

Михаил, 37 лет, г. Ярославль:

Для подачи воды из скважины был установлен мощный поверхностный насос. Со временем я понял, что энергии он потребляет слишком много. Знакомый мастер посоветовал поставить преобразователь PowerFlex 40.

Уже через 8 месяцев он у меня окупился, так как затраты электричества уменьшились на 60%. При этом насос стал меньше шуметь, да и возможность тонкой настройки определенно радует.

Сергей Б., 62 года, г. Братск:

Настоятельно рекомендую преобразователи ставить всем, у кого стоит насос стоимостью больше, чем 100 долларов. У меня длительное время стояла насосная станция от Wilo. Отличная вещь, но малое количество настроек серьезно напрягало.

При замене оборудования решил исправить эту проблему и взял преобразователь Hyundai N50. Работой его очень доволен. Возможность же нормального функционирования насоса без подключения гидроаккумулятора – вообще бесценна.

Алексей, 31 год, Казань:

Когда проектировали систему водоснабжения в доме — предупредил исполнителей, чтобы делали упор на качество, а не на экономию. Насос выбрали за 250$, чтоб и надежный, и с запасом мощности был.

Порекомендовали сразу взять и преобразователь. Остановился на Hyundai N 50 — вроде как и цена средняя, и рабочие, которые занимались, сказали, что хороший вариант. За 2 года с насосом никаких проблем не было.

Не знаю, из-за преобразователя это (его, кстати, трогал только несколько раз, для регулировки), или сам насос хороший — но о покупке не жалею.

Принцип работы и правила монтажа частотного преобразователя для насоса

Частотный преобразователь для насоса (инвертор) осуществляет частотное регулирование насосов, стабилизирует, автоматизирует и регулирует их работу. Они предоставляют возможность изменять частоту напряжения для увеличения эффективности и экономичности работы насосного оборудования для систем водоснабжения, а также увеличения его износостойкости.

Установлено, что электроводонасос с частотным преобразователем может экономить до 50% электроэнергии, а работой его намного удобнее управлять.

Что собой представляют частотные преобразователи?

Часто производители водонасосов еще на этапе сборки их конструкций включают в них частотные преобразователи. Например, как в насосах Грундфос, которые пользуются высоким спросом. В более дорогих моделях в качестве преобразователей используются микропроцессоры, тем не менее, не во всех оборудованиях электроводонасосах предусматриваются преобразователи частоты и может потребоваться их отдельное приобретение и установка.

Таким образом вы можете выбирать как насос с уже включенным в систему частотным преобразователем со всеми опциями, так и приобретать их отдельно с возможностью подключением дополнительных возможностей, зависимо от меняющихся потребностей.

Схема частотного преобразователя

Инверторы для насосов представляют собой сочетание асинхронного двигателя с фазным ротором, который работает в режиме генератора-преобразователя. Им управляет микропроцессор, оснащенный большим функционалом, а сам частотник, несмотря на достаточно сложную конструкцию, имеет простой интерфейс, благодаря которому им сможет легко управлять обычный пользователь.

Частотный регулятор на водяной насос устанавливается на электродвигателе, в месте расположения штатной клемной коробки или на стене, в специальном шкафу. Сами инверторы отличаются по мощности и весу и характеризуются наличием надежной защиты от перегрузки.

Почему используют частотники?

Есть несколько причин, почему рекомендуют использовать частотник для насосов:

  1. Он защищает электродвигатель от токовых перегрузок и скачков напряжения.
  2. Он нивелирует возникновение разрушительных водяных ударов, сглаживая пусковые моменты двигателей.
  3. Он защищает насос от работы в холостую.
  4. Он на 30-50% увеличивает экономичность функционирования насоса, а также снижает количество его поломок.

Все частотные преобразователи оснащены специальным датчиком давления, который автоматически включает или выключает насос, при этом контролируя, чтобы заданное пользователем давление в системе оставалось неизменным.

Варианты частотных преобразователей

Это предоставляет возможность свободно перекачивать независимо от ее температуры и даже качать агрессивные жидкости.

Комплектации частотных преобразователей

На рынке представлено огромное количество моделей насосов с частотным регулированием на любой выбор с различным функционалом. Среди насосов с частотным преобразователем есть оборудование, оснащенное сразу всем необходимым для того, чтобы обеспечить безопасную и экономичную работу вашему насосу, а также те, которые нуждаются в дополнительной комплектации.

В первом случае вы получите более дорогую, универсальную и надежную конструкцию, а во втором – сам частотник будет недорогим, за то каждая приобретаемая опция будет стоить несколько дороже, а ее подключение и настройка должны будут производиться своими руками.

Как выбрать преобразователь?

На что следует обратить внимание при подборе частотных преобразователей на свой насос:

Блок управления насосами с частотным преобразователем

  1. Мощность оборудования – от этого зависит частота вращения насоса, регулируемая преобразователем.
  2. Диапазон входного напряжения – уровень напряжения в сети, при котором частотник сохраняет свою функциональность. В этом случае стоит произвести расчет, какое напряжение может возникнуть в сети. Этот показатель позволит «пережить» преобразователю колебания напряжения в сети, полностью сохранив свою работоспособность.
  3. Диапазон изменений частоты – убедитесь, что выбираемое оборудование выдает именно ту частоту, которую смогут поддерживать механизм насоса и его двигатель.
  4. Количество управляющих входов – для ввода различных команд, которые могут потребоваться при управлении насосом (старт, реверс, стоп, аварийная остановка и др.). Входы устанавливаются самим пользователем. Если вы стремитесь построить сложную систему, в таком случае, чем больше входов, тем лучше, для бытого применения подойдет частотник с небольшим количеством входов.
  5. Количество выходных сигналов – потребуются для аналогового управления преобразователем.
  6. Метод управления – как осуществляется оперативное управление преобразователем (через входы управления с автономного или локального пульта, от ПК или контролера, переключаемое или комбинированное управление).
Читайте также:  На какие параметры обратить внимание при выборе водопроводных труб из сшитого полиэтилена

Учитывая представленные характеристики, вы сможете подобрать такое оборудование, которое подойдет именно для вашего насоса и для ваших нужд.

SIRIO ENTRY 230 частотный преобразователь для насосов (видео)

Что нужно для качественной установки преобразователя?

Устанавливают частотники в специальный шкаф управления насосами (шун) с частотным преобразователем или в любое другое место, где будут соблюдены основные требования для их нормального функционирования.

Чтобы была произведена правильная установка частотного преобразователя, необходимо учесть следующие нюансы:

Порядок подключения частотного преобразователя

  • В месте расположения частотника необходимо обеспечить хорошую вентиляцию.
  • Температура окружающей среды не должна быть ниже 10˚C и выше 45˚C.
  • Должна соблюдаться относительная влажность менее 90%, на установленное оборудование не должна попадать вода.
  • В непосредственной близости с частотным преобразователем должны отсутствовать пожароопасные и легковоспламеняющиеся материалы и жидкости.
  • На устройство не должны попадать прямые солнечные лучи.
  • Нельзя допускать наличие поблизости капель масла, пыли или стальной стружки.
  • Размещать его необходимо в месте, с полностью отсутствующими вибрациями.
  • Установка должна производиться на устойчивую поверхность без наклонов.
  • Нельзя устанавливать оборудование в зоне электромагнитных помех.

Также учтите, что чем выше преобразователь будет установлен над уровнем моря, тем больше будет его номинальная мощность.

Используя представленные рекомендации, вы сможете подобрать такой частотный преобразователь для насосов, который отлично подойдет для организации работы вашего водонасосного оборудования. Различные модели прекрасно подходят как для оборудования скважинных, так и для фонтанных и других компрессоров, которые используются в жилых и частных домах.

Частотный преобразователь для скважинного насоса: помощник для систем водоснабжения

Частотный преобразователь для скважинного насоса

Автоматизацию работы насосного оборудования, можно считать самым важным аспектом в области технического развития систем водоснабжения и водоотведения. Это важно не только для станций, обеспечивающих водой населённые пункты.

Умный насос для скважины сделает так же комфортной эксплуатацию автономного водопровода. Для этого очень важно правильно произвести расчёт скважинного насоса, и соответственно полученным расчётам, подобрать для него преобразователь частот.

Видео в этой статье поможет вам сделать это своими руками.

Достоинства автоматического водоснабжения

Чтобы добиться максимально щадящего режима эксплуатации оборудования, на насосных станциях автоматизируют всё – начиная от запуска и остановки агрегатов, и заканчивая контролем расхода воды. Приборы, помогающие осуществлять тотальный контроль над системой, передают сигналы на табло в диспетчерском пункте.

Примерно тоже, только в меньших масштабах, происходит и в случае автоматизации домашнего насоса. Давайте рассмотрим, какие преимущества даёт системе автоматика.

  • Наиболее важно вот что: плавный запуск и остановка двигателя насоса, сводит до нуля вероятность возникновения гидроударов, а бережный режим эксплуатации способствует продлению срока службы любого оборудования. При этом снижаются расходы, связанные с эксплуатацией водозабора.
  • Прежде всего, это расход электроэнергии. Её цена неуклонно растёт, и это ощущают все: как частные лица, так и предприятия. Частотное регулирование работы двигателей насосов даёт возможность уменьшить объёмы накопительных резервуаров, и даже полностью от них отказаться.

Для промышленных насосных станций – это ещё и возможность сокращения расходов на строительство, отопление и освещение технических помещений, а так же снижение числа персонала для их обслуживания. Причём, в одном пункте можно сосредоточить управление несколькими насосными станциями. Практика показывает, что все расходы, связанные с автоматизацией, окупаются уже в течение года.

Какие есть недостатки

Следует отметить, что несмотря на положительные качества, имеются тут также и некоторые недостатки:

  • Превышение кабеля по длине от устройства до двигателя не должно быть больше 50 метров. Следует отметить при этом, что у кабеля его собственная емкость способна приводить к возникновению между обмотками пробоев;
  • Немалая стоимость преобразователя. Несмотря на то, что даже если его применение будет осуществляться на небольших по мощности электрических двигателях.

Внимание: Следует также выделить тот факт, что независимо от места использования частотного преобразователя и при правильном его подборе под оборудование, срок его окупаемости составит всего лишь несколько месяцев. Именно благодаря этому качеству частотного преобразователя они завоевали широкое распространение и применение в большинстве сфер промышленности.

Приборы для автоматического контроля

Чтобы осуществлять контроль над работой насосного оборудования, в систему водоснабжения, внедряются различные приборы. Что это за датчики, и каковы их функции?

Ознакомиться с их перечнем вам поможет небольшая инструкция, приведённая ниже:

Наименование прибораКакие функции на него возложены
Аварийное релеОтключение работающего агрегата в случае нарушения заданного режима работы.
Реле напряженияЗащита двигателя от перепадов напряжения в сети.
Реле промежуточноеПереключение электрических цепей в определённой последовательности.
Таймер (реле времени)Отсчёт времени, необходимого на выполнение операции, или протекания конкретного процесса.
Электроконтактный манометрКонтролирует давление в трубопроводе, и управляет автоматическими цепями.
ТерморелеКонтроль температуры сальников и подшипников.
Датчик уровняПодача сигнала на включение или остановку насоса, при изменении уровня, либо напора воды.
Вакуумное релеПоддержание заданного уровня разрежения в рабочей камере насоса или во всасывающей трубе.
Струйное релеКонтролирует движение воды в трубопроводе.

Данные приборы чётко фиксируют любые изменения, происходящие в работающей системе. Чтобы их легче было отслеживать, режим работы насоса, либо насосной установки, включающей в себя несколько насосов, должен непрерывно регулироваться. Вот для этого и нужен частотный преобразователь.

Блок управления насосом (инвертор)

Электродвигатель насоса подключается через него, что позволяет привести в соответствие работу всей сети. Это особенно ценно для систем, в которых используется несколько насосов.

Для автономных водопроводов это тоже не редкость. Допустим, в случае большой удалённости скважины от дома, в сеть приходится внедрять ещё и повысительную насосную станцию.

В таких случаях, используют прибор, который называется: «инверторный блок управления для скважинного насоса» — именно его вы видите на фото сверху. Инвертор объединяет в себе различные комбинации контрольных приборов, которыми не оснащён сам насос, и в том числе, имеет встроенный преобразователь частот.

Функциональность и подбор частотного преобразователя

Понятно, что максимальное потребление воды происходит только в определённые моменты, а большую часть времени мощность насоса оказывается излишней. Частотный преобразователь позволяет настроить систему так, чтобы в «час пик» насос выдавал полную мощность, а в остальное время снижал обороты.

  • От количества вращений в определённый промежуток времени колеса насоса, зависит развиваемый им напор, и, соответственно, производительность. Суть применения частотного преобразователя заключается в том, чтобы заставить вращаться вал двигателя в заданном темпе. При этом частота переменного тока, получаемого из электросети, меняет свою величину.
  • Современные преобразователи имеют широчайший диапазон, и способны преобразовать напряжение как выше, так и ниже характеристик питающей электросети. Схема данного прибора разделена на две части: силовую, состоящую из группы транзисторов либо тиристоров, и управляющую, по сути, являющуюся электронным ключом.
  • Состоит управляющая часть из цифровых микропроцессоров, и выполняет все контрольные и защитные функции. Так как структура силовой части имеет характерные различия, частотные преобразователи подразделяются на две группы. Одна из них, включает в себя приборы с промежуточным звеном постоянного тока.

  • Вторая группа этого звена не имеет, и называется «преобразователи частот с непосредственной связью». Приборы без промежуточного звена обладают более высоким КПД, и способны «обуздать» самый мощный высоковольтный двигатель. Не смотря на то, что цена данного варианта более высокая, система, в которую он внедрён, по затратам получается на порядок экономичнее.
  • За счёт чего получается экономия? Дело в том, что такие преобразователи имеют малый диапазон частот, причём он не может быть равным, или превышать характеристики питающей сети. Нормативная частота тока в сети равна 50Гц, а прибор преобразует её до 30Гц и ниже, вплоть до нуля. Следовательно, снижается потребление электроэнергии – вот вам и экономия!

Столь ограниченный диапазон не позволяет использовать преобразователи данного типа в промышленных масштабах. Зато для бытовых насосов это как раз то, что надо.

Как рассчитать мощность насоса для скважины, и, соответственно, подобрать к нему инвертор? Об этом поговорим в следующей части нашей статьи.

Подбор насоса для скважины

Прежде всего, нужно иметь в виду, что мощностные характеристики насоса должны превышать расчётное потребление. То есть, всегда должен быть запас мощности.

Расчёт строится на таких данных:

  • Глубина и дебит скважины
  • Диаметр обсадной трубы
  • Динамический уровень, а если проще — расстояние от зеркала воды в скважине, до поверхности земли при работающем насосе
  • Суммарный суточный расход воды на семью, содержание животных и полив (рассчитывается исходя из существующих нормативов)
  • Удалённость скважины от дома
  • Высота подачи воды (учитывается этажность здания)
  • Диаметр напорного трубопровода

Чем дальше насосу приходится транспортировать воду, тем выше будут потери напора. При выполнении расчётов, нужно помнить, что 1 метр вертикальной трассы трубопровода равен 10 метрам по горизонтали.

Напор насоса для скважины, из которой вода будет подаваться непосредственно в дом, представляет собой сумму протяжённости вертикальных и горизонтальных расстояний, умноженную на сопротивление трубопровода — этот коэффициент является величиной постоянной, и равен 1,15.

  • Если же в системе водоснабжения присутствует накопительная ёмкость, то к сумме расстояний добавляется ещё и давление гидробака. Давление выражается в атмосферах, а каждая атмосфера приравнивается к 10 вертикальным метрам.
  • Рассмотрим, как будет выглядеть расчёт на конкретном примере. Допустим, у вас есть скважина с динамическим уровнем в 35 м. Находится она в 20м от двухэтажного дома высотой 7 м. При этом в доме установлен гидроаккумулятор ёмкостью 60л и давлением в 3 атм.

Расчёт напора будет выглядеть так: Н = (35+20+7+(3*10))*1,15 = 105 метров.

Если учесть небольшой запас, то можно купить насос с напорной характеристикой 110-115м. Как видите, особой сложности данный расчёт не представляет. Теперь поговорим о критериях подбора частотного преобразователя, сокращённо ЧП.

Подбор преобразователя

Что касается технических характеристик ЧП, то они должны соотноситься с типом и мощностью электродвигателя, к которому он будет подключаться. Далее, нужно учитывать необходимый диапазон регулирования, а так же уровень точности настройки и поддержания крутящего момента на валу мотора.

  • Конструктивные особенности инвертора, то есть, его габариты, конфигурация, встроенное или выносное управление, так же имеют значение. В подавляющем большинстве насосов для скважин установлены асинхронные двигатели. К ним ЧП подбирается по мощности, и лучше, если эта характеристика у преобразователя будет на порядок выше, чем у насоса.
Читайте также:  Как оптимально отрегулировать давление в гидроаккумуляторе

Скважинный насос с подключенным инвертором

  • Существуют преобразователи с векторным управлением, которые позволяют поддерживать скорость вращения при переменных нагрузках, а так же работать, не снижая оборотов в нулевом диапазоне. Такие преобразователи наиболее точно контролируют крутящий момент и частоту вращения вала. Это особенно важно, когда в сети работает два насоса.
  • Вообще, частотные преобразователи имеют свою классификацию. Как и любое другое электрическое оборудование, они могут быть однофазными и трёхфазными. Вариант исполнения инверторов может быть бытовым, для сети 220В. Есть так же промышленные преобразователи, мощностью до 500В, и высоковольтные – до 6000В.
  • Степень защиты IP, тоже бывает разной. По типу управления, ЧП делятся на векторные и скалярные. Все ведущие производители насосного оборудования, предлагают потребителю и инверторные блоки. Обычно производители привязывают модели преобразователей к конкретным модификациям насосов, и дают рекомендации по их применению.

Покупателю и думать-то особо не надо над выбором: консультант-продавец укажет вам модель преобразователя, подходящую к данному насосу, и разъяснит вам, в чём заключаются особенности его использования.

Зачем нужен частотный преобразователь для насоса? Используемые преобразователи водоснабжения

    0 commentsПрименение Апрель 22, 2019

Базовый элемент, обеспечивающий функциональность насоса, это электродвигатель. Ранее регулировка рабочего процесса происходила за счёт автоматики, теперь эту задачу решает частотный преобразователь для насосов.

Функциональное назначение преобразователя частот в конструкции насоса

Инвертор (частотный преобразователь) обеспечивает регуляцию работы насоса гораздо лучше, чем реле. Он работает в одно и то же время как стабилизатор, автоматика и регулятор рабочего процесса. Благодаря ему обеспечивается высокая эффективность прибора:

  • Снижается уровень подачи электричества, при необходимости, и частоты вращения двигателя, что способствует предохранению насоса от преждевременного износа.
  • Предотвращается образование в трубах избыточного давления.
  • Решается проблема со скачками напряжения, что также определённо увеличивает срок эксплуатации насоса.

Преимущественно уже в процессе сборки насосной станции вживляется частотный преобразователь. К числу подобных устройств нужно отнести модели весьма известного насоса Грундфос.

Визуально он представляет собой коробку оснащённую электроникой (несколько плат, датчик, осуществляющий замеры, и инвертор, выравнивающий уровень напряжения) и малогабаритным экраном.

Более дорогие образцы оснащены микропроцессорами. Могут быть встроены аккумуляторы, дополнительные выравниватели и так далее.

Используемые преобразователи могут быть однофазного или трёхфазного типа.

По принципу работы преобразователь частоты достаточно прост. Волна электрического тока подаётся на платы прибора. Расположенные там инверторы и стабилизаторы обеспечивают его выравнивание. Одновременно с этим датчик считывает данные давления и прочую значимую информацию.

Все сведения перенаправляются к блоку автоматики. Далее, преобразователь частоты осуществляет их оценку, определяя уровень мощности, который необходимо подать, и, в соответствии с этим, подавая необходимый для продолжения работы объём электроэнергии.

Как результат, преобразователь частоты может отрегулировать плавность запуска электродвигателей, уровень давления воды и остановку работы в критической ситуации. Перечень всех возложенных на частотник «обязанностей» постоянно расширяется ввиду производимых разработчиками усовершенствований.

Процесс управления действиями преобразователя осуществляется всего лишь нажатием нужной кнопки с ориентировкой на данные, отображаемые на экране. Более дорогие устройства способны распознать большее число команд. Самые качественные модели рассчитаны на несколько десятков рабочих режимов со сменой скорости и программы.

Затраты на инсталляцию и покупку преобразователя полностью компенсируются в течение одного года эксплуатации

Перечень положительных функций преобразователя частот:

  • Способность выравнивать входное напряжение.
  • Обеспечение регулировки мощности насоса.
  • Создание условий, позволяющих экономить электроэнергию.
  • Увеличение длительности эксплуатации насосного оборудования.
  • Предоставление возможности работы без гидроаккумулятора.
  • Стабилизация внутрисистемного давления.
  • Снижение уровня шумового воздействия насоса.

Также он работает как заместитель автоматики.

  • Высокая себестоимость прибора.
  • Осуществление настройки и подключения обычно доступно только специалистам.

Преобразователь частот работает в конструкции насоса следующим образом: при значительном падении уровня давления в гидробаке (определяется с помощью реле), частотник получает соответствующий сигнал и даёт команду на запуск электромотора. При этом всё осуществляется «без резких движений», мощность нарастает постепенно, обеспечивая страховку от гидравлической перегрузки. В настоящее время модели преобразователей обеспечивают регуляцию времени разгона от 5 до 30 секунд.

Пока осуществляется разгон преобразователь непрестанно получает сведения о том, каков уровень давления в трубопроводе. Как только этот уровень достигает нужного значения, разгон прекращается, работа двигателя продолжается на достигнутой частоте.

Как выбирать и устанавливать оборудование?

Стандартная комплектация насосной станции состоит из:

  • Погружного или поверхностного насоса;
  • Манометра;
  • Шланга, оснащённого нержавеющим покрытием;
  • Гидроаккумулятора;
  • Реле давления воды.

К дополнительному оборудованию относят:

  • Частотные преобразователи скважинных насосов;
  • Стабилизаторы напряжения;
  • Источники бесперебойного питания;
  • Датчик;
  • Блоки;
  • Управляющие реле т.д.

Если конструкция уже имеющегося насосного оборудования не оснащена преобразователем частот, то можно осуществить его самостоятельную установку. Обычно в прилагаемой к модели насоса документации имеются указания относительно того, с каким именно преобразователем может взаимодействовать насос данного типа.

В случае отсутствия подобной информации нужно, опираясь на значимые параметры, подобрать преобразователь самостоятельно:

Необходимо соответствие между мощностью электропривода и преобразователя.

  1. Значение входного напряжения.

Указание на то, при какой силе тока преобразователь работает. Здесь необходимо учитывать каковы могут быть потенциальные колебания в сети (низкий уровень напряжения провоцирует остановку, высокий — поломку).

  1. Категория двигателя насоса.

Однофазный, двухфазный или трёхфазный.

  1. Границы диапазона частотного управления.

Для скважинного насоса требуется 200 — 600 Гц (в зависимости от того, какова первичная мощность насоса), для циркулярного насоса — 200 — 350 Гц.

  1. Соответствие числа входов/выходов управления эксплуатационным потребностям.

Чем их больше, тем больше возможностей управления рабочим процессом.

  1. Выбор подходящего способа управления.

В случае со скважинным насосом — управление выносного типа, позволяющее осуществлять управление напрямую из дома, а циркуляционный насос отлично работает с пультом дистанционного управления.

Определять надёжность приобретаемых устройств нужно косвенно по длительности гарантийного срока. Соответственно, чем он больше, тем лучше качество.

Где устанавливать преобразователь для насоса?

Частотные преобразователи, имеющие гидравлическое подключение, устанавливаются прямо на напорной магистрали. Без такого подключения, на магистраль крепится лишь датчик давления воды, соединённый с ПЧ.

Преобразовать располагается максимально близко к насосу, но только внутри отапливаемого помещения. Общая схема подключения к питанию проста и не вызывает затруднений.

Модели преобразователей для насоса

  • Grundfos Cue

Преобразователи, выпускаемые компанией, расположенной в Дании и производящей насосы. Как следствие, эти частотники спроектированы в максимальном соответствии с конструкцией моделей насоса от Грундфос. Прибор отвечает за тонкую регуляцию работы всего механизма, выполнение предохраняющих и управляющих функций. Преобразователи системы Cue отличаются разнообразием высококачественных моделей (более 15-ти видов в ассортименте), однако стоимость у них соответствующая. Кроме того цена напрямую зависит от того, для механизма какой мощности требуется преобразователь частоты. Среди спектра моделей можно найти преобразователи и для однофазного насоса (Micro Drive FC 51), и для трёхфазного (Micro Drive FC101).

Преобразователи этой компании отличаются бюджетностью. Отвечают за компенсацию крутящего момента, плавность запуска, контроль давления и обладают различными режимами управления числом до 24-х. Соответствие по мощности подбирается в индивидуальном порядке. Имеется защитный корпус, предохраняющий от воздействия пыли и грязи.

Преобразователь частот однофазного типа. Можно использовать в бытовых приборах. Уровень мощности составляет 0,7-2,5 кВт. Малогабаритный, что делает его удобным для установки в любых устройствах. Примечателен тем, что обеспечивает тонкую настройку благодаря нескольким режимам настройки и 16-ти дискретным скоростям. Стоит примерно вдвое больше предыдущей модели.

Модели этой марки отличаются универсальностью и весьма популярны. Их отличительная особенность — качественный привод и векторное управление. Привод помимо прочего гасит шумы во время работы двигателя, автоматически подхватывает частоты вращения электрического двигателя, защищает весь механизм от перегрузки и перегрева, обеспечивает плавный старт. По стоимости сопоставимо с Grundfos Cue.

Использование насоса в системах автономного водоснабжения и отопления

Модели насоса данной категории считаются весьма производительными, но отличаются чрезмерно высоким уровнем энергопотребления, что, конечно, затрудняет эксплуатацию. Снизить объём энергозатрат, уровень давления и продлить срок службы позволяют конечно же частотные преобразователи.

Большая часть современных насосов спроектирована в соответствии с принципом дросселирования. Электрические моторы этих механизмов находятся в режиме работы на верхнем мощностном пределе, то есть буквально на износ. Зачастую из-за отсутствия плавности при включении наблюдаются мощные гидравлические удары, портящие конструкцию насоса. Чтобы точно настроить такой механизм тоже нужно изрядно постараться.

Расчёт данных для насосного оборудования всегда производится исходя из предельного уровня мощности, хотя максимальную нагрузку механизм испытывает лишь эпизодически при пиковом потреблении воды, что случается нечасто. В остальное время осуществление работы на пределе возможностей совершенно неоправданна. Как раз в такие моменты частотный преобразователь для циркуляционного и скважинного насоса сокращает энергопотребление на 30 — 40 %.

Помимо прочего, использование частотного преобразователя в станции насоса обеспечивающего доставку воды позволяет предотвратить проблему «сухого хода». Она актуальна в тех случаях, когда воды внутри системы нет, а двигатель работает дальше. Из-за «сухого хода» может произойти перегрев двигателя и поломка механизма в целом. Это ещё раз доказывает необходимость использования преобразователя.

Однофазный частотный преобразователь для насоса в рамках бытовой системы водоснабжения

Эргономичность приборов является весьма значимым показателем в рамках бытового обслуживания. Улучшение данного параметра для системы водоснабжения, использующей маломощную однофазную модель насоса, затруднительно, поскольку для этого требуется преобразователь с входным/выходным уровнем напряжения 1х220В, а найти такой нелегко.

Обычно бытовые насосы не имеют нареканий по энергопотреблению, однако это не компенсирует затрат на покупку, ввиду её редкой эксплуатации.

Однако установка преобразователя при этом не теряет актуальности, поскольку он помогает поддержанию постоянного сетевого давления. Иначе говоря здесь осуществляется запрос на комфортную эксплуатацию.

Особенно важна такая опция при использовании горячей воды. То есть, применение частотника избавляет от температурных скачков и изменения силы напора.

Однофазные преобразователи подходят как для погружных, так и для поверхностных насосов.

Однофазный преобразователь частоты для домашнего пользования

Преобразователи стандартного типа обычно не оснащены гидравлическим подключением. Попытка самостоятельного модернизирования устройства под такие нужды может оказаться бесполезной, даже если за дело возьмётся специалист.

Осознавая данную проблему, производители, занимающиеся выпуском преобразователей частоты, создали специальный однофазный частотный преобразователь для насоса, обеспечивающего бытовые системы водоснабжения.

Одним из подобных преобразователей является SIRIO ENTRY 230, оснащённый гидравлическим подключением и способный к выполнению всех стандартных задач частотника.

Рекомендации по выбору частотных преобразователей для насосов водоснабжения и отопления

Насосы, используемые в системах автономного водоснабжения и отопления, являются производительным, но при этом достаточно затратным в эксплуатационном плане оборудованием из-за высокого уровня энергопотребления. Уменьшить затраты и существенно продлить срок эксплуатации насоса можно укомплектовав его частотным преобразователем, о котором мы поговорим в данной статье.

Читайте также:  За какими параметрами нужно следить для надежной и стабильной работы погружных насосов

Вы узнаете, зачем нужен и какие функции выполняет частотный преобразователь. Будет рассмотрен принцип работы таких устройство, их разновидности, технические характеристики и приведены рекомендации по выбору преобразователей для скважинных и циркуляционных насосов.

1 Зачем нужен частотный преобразователь?

Практически все современные насосы, реализующиеся в бюджетной и средней ценовой категории, спроектированы по принципу дросселирования. Электромотор таких агрегатов всегда работает на максимальной мощности, а изменение расхода/давления подачи жидкости осуществляется посредством регулировки запорной арматуры, которая меняет сечение пропускного отверстия.

Такой принцип работы имеет ряд существенных недостатков, он провоцирует появление гидравлических ударов, так как сразу же после включения насос начинает качать воду по трубам на максимальной мощности. Также проблемой является высокое энергопотребление и быстрый износ компонентов системы — как насоса, так и запорной арматуры с трубопроводом. Да и о точной настройке такой системы водоснабжения дома из скважины речи быть не может.

Вышеописанные недостатки несвойственны насосам, оснащенным частотным преобразователем. Данный элемент позволяет эффективно управлять давлением, создаваемым в трубопроводе водоснабжения либо отопления, с помощью изменения величины поступающей на мотор электроэнергии.

Схема работы насоса в разных режимах

Как можно увидеть на схеме, насосное оборудование всегда рассчитывается по параметру предельной мощности, однако в режиме максимальной нагрузки насос работает лишь в периоды пикового потребления воды, что бывает крайне редко. Во всех остальных случаях повышенная мощность оборудования является излишней. Частотный преобразователь, как показывает статистика, позволяет экономить до 30-40% электроэнергии при работе циркуляционных и скважинных насосов.
к меню ↑

1.1 Устройство и алгоритм работы

Частотный преобразователь для насосов водоснабжения является электротехническим прибором, который преобразует постоянное напряжение электросети в переменное по предварительно заданной амплитуде и частоте. Практически все современные преобразователи выполнены по схеме двойного изменения тока. Такая конструкция состоит из 3-ех основных частей:

  • неуправляемый выпрямитель;
  • импульсный инвертор;
  • система управления.

Ключевым элементом конструкции является импульсный инвертор, который в свою очередь состоит из 5-8 ключей-транзисторов. К каждому из ключей подключается соответствующий элемент обмотки статора электромотора. В зарубежных преобразователях используются транзисторы класса IGBT, в российских — их отечественные аналоги.

Система управления представлена микропроцессором, который параллельно выполняет функции защиты (отключает насос при сильных колебаниях тока в электросети) и контроля. В скважинных насосах для воды управляющий элемент преобразователя подключается к реле давления, что позволяет функционировать насосной станции в полностью автоматическом режиме.

Экономия электроэнергии при использовании ЧП

Алгоритм работы частотного преобразователя достаточно прост. Когда реле давления определяет, что уровень давления в гидробаке упал ниже допустимого минимума, передается сигнал на преобразователь и тот запускает электромотор насоса. Движок разгоняется плавно, что снижает воздействующие на систему гидравлические нагрузки. Современные преобразователи позволяют пользователю самостоятельно устанавливать время разгона электродвигателя в пределах 5-30 секунд.

В процессе разгона датчик сигнала непрерывно передает на преобразователь данные о уровне давления в трубопроводе. После того, как оно достигает требуемой величины, блок управления останавливает разгон и поддерживает заданную частоту оборотов мотора. Если подключенная к насосной станции точка водопотребления начнет расходовать больше воды, преобразователь увеличит давление подачи путем повышения производительности насоса, и наоборот.
к меню ↑

1.2 Как работает насос в паре с частотным преобразователем? (видео)

2 Рекомендации по выбору и установке оборудования

Если используемый вами насос не обладает встроенным частотным преобразователем, то приобрести и установить такой регулятор мощности можно самостоятельно. Как правило производители насосов в техническом паспорте указывают, какой конкретно преобразователь подойдет к данном модели оборудования.

Если же рекомендаций нету, и выбор прибора полностью лег на ваши плечи, руководствуйтесь следующими критериями:

  1. Мощность — преобразователь напряжения всегда подбирается исходя из мощности электропривода, к которому он подключается.
  2. Входное напряжения — указывает на силу тока, при которой преобразователь остается работоспособным. Тут необходимо выбирать с оглядкой на колебания, которые могут быть в вашей электросети (пониженное напряжение приводит к остановке прибора, при повышенном он может попросту выйти из строя). Также учитывайте тип двигателя насоса — трех, двух или однофазный.
  3. Диапазон частот регулировки — для скважинных насосов оптимальным будет диапазон 200-600 Гц (зависит от изначальной мощности насоса), для циркуляционных 200-350 Гц.
  4. Количество ходов и выходов управления — чем их больше, тем больше команд и, как следствие, режимов работы преобразователя в сможете настроить. Автоматика позволяет задать скорость оборотов при пуске, несколько режимов максимальных оборотов, темпы разгона и т.д.
  5. Способ управления — для скважинной насосной станции удобнее всего будет выносное управление, которое можно расположить внутри дома, тогда как для циркуляционных насосов отлично подойдет преобразователь с пультом ДУ.

Циркуляционный насос Грундфос с частотным преобразователем

Если вы отсеяли все представленные на рынке приборы и столкнулись с тем, что подходящего по характеристикам оборудования попросту нет, необходимо сузить критерии выбора до ключевого фактора — потребляемого двигателем тока, по которому подбирается номинальная мощность преобразователя.

Также выбирая блок управления частотой, особенно от отечественных либо китайских производителей, учитывайте срок гарантийного обслуживания. По его продолжительности можно косвенно судить о надежности техники.

Пару слов о производителях. Ведущей компанией в данной сфере является фирма Grundfoss (Дания), которая поставляет на рынок свыше 15 различных моделей преобразователей. Так, для насосов с трехфазным электродвигателем подойдут модель Micro Drive FC101, для однофазных (работающих от стандартной электросети 220В) — FC51.

Более доступным в ценовом плане является оборудование компании Rockwell Automation (Германия). Фирма предлагаем линейку преобразователей PowerFlex 4 и 40 для маломощных циркуляционных насосов и серию PowerFlex 400 для скважинных насосных станций (от одного преобразователя могут работать сразу 3 параллельно подключенных насоса.

Учитывайте, что цена хорошего преобразователя подчас может доходить до стоимости насоса, поэтому подключение и настройка такого прибора должна выполняться исключительно специалистами.

Для чего необходимо частотное регулирование насосов

Насосные станции представляют собой систему, работающую на переменных нагрузках, возникающих в процессе водопотребления. В зависимости от уровня водопотребления, нагрузки могут значительно падать или возрастать. В этом случае, такое условия как регулирование работы насосов является обязательным, так как пониженные расходы воды могут привести к нарастающему давлению в системе, что может привести к таким последствиям как:

  • потеря энергии;
  • потеря жидкости на негерметичных стыках;
  • повышение расходов на эксплуатацию;
  • повышение износа оборудования.

Вследствие этого, вопрос о регулировании стал неотъемлемой частью использования насосов. На сегодняшний день преобразователи частоты стали наиболее приемлемым вариантом из всех когда-либо возникавших, способных за счёт регулирования числа оборотов вала электропривода, регулировать скорость его вращения. Вследствие этого, выполняется обеспечение системы требуемым напором с оптимизацией параметров минимального расхода и оптимальных значений КПД соответственно. Таким образом, данный метод позволяет поддерживать в норме общее давление гидросистемы, уменьшая обороты в момент малых расходов и повышая при увеличении потребления ресурсов, например, воды в коммунальных службах при подаче населению. В целом же, использование частотников не ограничивается на указанных и промышленных насосах. Они вполне смогут обеспечить работу бытовых насосов, используемых для водяных скважин, для насосов фекального типа и прочих, помогая сэкономить как минимум 30% электроэнергии, повышая окупаемость самого преобразователя.

Кроме самих преобразователей, к числу оборудования для выполнения частотного регулирования также можно отнести:

  • Трансформаторы силовые, служащие как звено согласования параметров напряжения, между источником питания и инвертора с двигателем;
  • Установленные у входа и выхода частотника фильтры;
  • Высоковольтные коммуникации и защитные устройства силовых цепей.

Эффективность применения преобразователей для насосов

Суть работы частотного преобразователя основывается на плавном бесступенчатом регулировании скорости вращения вала двигателя, передающего нагрузку на связанные с ним механизмы. Наиболее часто использую преобразователи для однофазных двигателей, применяемых в насосах и работающих по принципу переменного вращающего момента. Кроме того, современные частотные устройства способны не только выполнять функцию управления, но и ряд других задач, в том числе и защитных, влияющих на эффективность работы насосного оборудования:

  • защищают насосы и электродвигатели от перегрузок;
  • выполняют защиту от перепадов напряжения;
  • предотвращают возможность возникновения коротких замыканий;
  • предотвращают перегрев двигателя насосного устройства;
  • предотвращают возникновение гидроударов в системе;
  • одинаково эффективное управление при использовании нескольких насосов;
  • максимально облегчают эксплуатацию насосных станций, проведение ремонтных операций, исключая существенные потери в водоснабжении.

Спроектированные на профессиональном уровне, использующие множество функций автоматической диагностики и определения параметров, а так же чётко построенный алгоритм работы, использование устройств для частотного регулирования насосами обрело множество выгодных решений, среди которых:

  • Автоматическое включение/отключение насосов и насосных станций по сигналу датчиков давления;
  • Автоподдержание давления при меняющемся расходе рабочего вещества;
  • Защита от включения насоса при отсутствии воды или закрытой задвижке;
  • Даёт возможность перекачивать различные типы жидкостей, в том числе и по температурному значению;
  • Выполняет сглаживание пусковых моментов, защищая от воздействия резких гидропотоков;
  • Способствует снижению энергозатрат на эксплуатацию систем;
  • Снижают потребление электрической энергии при любых допустимых условиях мощностной эксплуатации двигателя;
  • Возможность регулировать работу двигателей и, соответственно насосов на расстоянии, благодаря съёмному пульту управления и прочие.

Примеры использования насосов работающих с частотными преобразователями

  1. Системы насосов подъёма, задачей которых является поддержание в пределах заданного уровня поддерживать давление в системах водоотвода и водоснабжения. При расходе жидкости на низком уровне, частотные устройства переводят насосный двигатель в режим ожидания, проведя предварительно подкачку (нагнетание) давления, после чрезмерного упадка которого он снова запускается.
  2. Система орошения. Используемые в сельском, садовом и прочих хозяйствах, поддерживают постоянную стабильность подачи воды, при этом, контролируя время и дату запуска с помощью встроенной панели интеллектуального управления. Плавный старт и заполнение труб на низкой скорости позволяют сохранить от разрушения избыточным давлением всю систему полива.
  3. Система поддержки заданных уровней резервуаров. Используемые для промышленных и прочих целей резервуары сбора воды имеют ограничения, контроль за не превышение которых ложится на систему вправления. Так же, она регулирует чистоту самого насоса, запуская функцию очистки крыльчаток от различных отложений, отягощающих уровень работы устройства.

Конечно же, список сфер и условий использования далеко не полон, что говорит о высокой эффективности и крайней необходимости использования частотного регулирования насосов с помощью преобразователей и прочего комплексного оборудования в различных сферах деятельности человека, как бытового, так и промышленного, производственного и прочего характера.

Остались вопросы?
Специалисты ЭНЕРГОПУСК ответят на Ваши вопросы:
8-800-700-11-54 (8-18, Пн-Вт)

Ссылка на основную публикацию