Технический отчет по наладке и результаты сравнительных испытаний комплектного преобразователя частоты КПЧ 30/380

1. Введение

В сентябре 1997 года закончены монтаж, наладка и испытания комплектного преобразователя частоты (КПЧ) на насосной станции ТП – 59, ул. Бардина 32/2 МП “Водоканал” г. Екатеринбурга. Насосная станция обеспечивает подачу питьевой воды в жилой микрорайон города. На насосной станции установлено три насоса типа КМ100 – 65 с асинхронными двигателями по 30кВт. Одновременно в работе находится один насос. Давление воды на входе насосной станции 3…4 атм., на выходе – 9…10 атм. Регулирования расхода воды и давления на выходе не предусмотрено.

Установка КПЧ позволила:

• снизить избыточное давление на выходе насосной станции;

• автоматически поддерживать заданное значение давления в напорной магистрали;

• уменьшить расход электроэнергии;

• снизить расход воды;

• уменьшить количество стоков.

2. Состав и технические характеристики.

2.1. Технические характеристики насосов:

Тип КМ 100 – 65

Qn = 100 м3

Hn = 50 м

КПД = 0,7

2.2. Технические характеристики двигателей насосов:

Pn = 30 кВт

Un = 380 В

In = 55,8 А

cos φ = 0,9

n = 2925 об/мин

2.3. Состав и технические характеристики КПЧ

2.3.1. Состав

В состав КПЧ входят:

• автоматический выключатель АЕ – 2046;

• пускатель ПМА – 4100;

• преобразователь частоты SIEMENS 6SE7026 – 0ED10;

• цифровой преобразователь давления КРТ – 8.

2.3.2. Технические характеристики преобразователя частоты:

Наименование параметра


Значение

Тип


SIEMENS 6SE7026 – 0ED10

Номинальное напряжение, В


380

Номинальный выходной ток, А


59

Диапазон регулирования частоты, Гц


0 – 55

Коэффициент полезного действия, не менее


0,9

3. Краткое описание КПЧ.

3.1. Конструктивно КПЧ выполнено в виде шкафа одностороннего обслуживания с габаритами 1370×650×400мм.

3.2. Принцип работы.

Принципиальная схема КПЧ приведена в приложении 1.

Питание на КПЧ подается через автоматический выключатель QF1. Преобразователь частоты осуществляет регулирование скорости вращения двигателя насоса системы водоснабжения в функции поддержания давления на заданном уровне. Сигнал обратной связи по давлению поступает от цифрового преобразователя давления КРТ – 8, установленного на выходе насосной станции. Питание на двигатель насоса подается через линейный контактор, установленный на выходе преобразователя частоты.

4. Результаты наладки.

4.1. протокол наладки и испытаний приведен в приложении 2.

На рис. 1 и рис. 2 приведены диаграммы давлений на входе и выходе насосной станции без преобразователя и с преобразователем частоты.

5. Сравнительные испытания работы насосной станции без ПЧ и с ПЧ.

5.1. Для оценки технических показателей работы насосов были проведены измерения основных технических параметров:

• расхода электрической энергии;

• подачи воды;

• давления воды на входе и на выходе насосной станции. 

5.2. Испытания проводились по согласованной с МП “Водоканал” программе (приложение 3). 

5.3. Результаты испытаний.

При задании давления на выходе насосной станции 7,8 атм.:

• среднесуточный расход электроэнергии с 362 кВт/ч уменьшился до 198 кВт/ч (на 45,3%);

• среднесуточный расход воды уменьшился с 892 м3 до 612 м3.

Результаты измерений работы насосной станции приведены в табл. 1 и на рис. 3 и 4 (на 31,3%).

Результаты измерений суточного режима работы насосной станции приведены в табл. 2, табл. 3 и на рис. 5, рис. 6.

6. Заключение.

6.1. Использование КПЧ на приводе насосов подачи питьевой воды в заданном режиме позволяет снизить потребление воды на 31%, а электроэнергии на 45%.

6.2. В дальнейшем, при оптимизации режима работы насосной станции с учетом суточного графика потребления технические показатели могут быть улучшены.

рис. 1

Суточная диаграмма давления воды на входе и выходе насосной станции № ТП 59 МП “Водоканал” г. Екатеринбурга (без преобразователя частоты).

рис. 2

Суточная диаграмма давления воды на входе и выходе насосной станции № ТП 59 МП “Водоканал” г. Екатеринбурга (с преобразователем частоты).

Показатели

Без преобразователя частоты

С преобразователем частоты

Средний расход воды за сутки, м3 

892

612

Потребление электроэнергии за сутки, кВт/ч

362

198

   

Расход воды в течение недели.pngРасход электроэнергии в течение недели.png 


Рис. 3                                                                                                   Рис.4

Таблица 1

День недели

Показания эл. счетчика

Показания расходометра

Расход эл/энергии

Расход воды

с ПЧ

без ПЧ

с ПЧ

без ПЧ

с ПЧ

без ПЧ

с ПЧ

без ПЧ

Чт.

9105,5

9197,2

138359

147032

201

342

579

804

Пт.

9112,2

9208,6

138938

147836

183

378

540

875

Сб.

9118,3

9221,2

139478

148711

195

372

649

929

Вс.

9124,8

9233,6

140127

149640

192

339

648

904

Пн.

9131,2

9244,9

140775

150544

210

375

627

945

Вт.

9138,2

9257,4

141402

151489

207

360

626

892

Ср.

9145,1

9269,4

142028

152381

201

369

619

896

Чт.

9151,8

9281,7

142647

153277

 

 

 

 

Измерения суточного режима работы насосной станции (без преобразователя частоты)

Таблица 2

Время, ч

Показания расходометра Q,м3

Расход воды, м3/0,5ч

Показания эл. счетчика W,кВт/ч

Расход эл. энергии, кВт/ч

18ч

153526

 

9284,9

 

30'

153545

19

9285,1

 

19ч

153565

20

9285,4

15

30'

153585

20

9285,7

 

20ч

153608

23

9285,9

15

30'

153630

22

9286,2

 

21ч

153651

21

9286,5

18

30'

153676

25

9286,8

 

22ч

153701

25

9287,1

18

30'

153726

25

9287,4

 

23ч

153746

20

9287,6

15

30'

153766

20

9287,9

 

24ч

153783

17

9288,1

15

30'

153798

15

9288,4

 

153810

12

9288,6

15

30'

153823

13

9288,8

 

153835

12

9289,02

12,6

30'

153847

12

9289,26

 

153858

11

9289,56

16,2

30'

153868

10

9289,8

 

153881

13

9289,9

10,2

30'

153893

12

9290,14

 

153905

12

9290,36

13,8

30'

153917

12

9290,6

 

153932

15

9290,8

13,2

30'

153945

13

9291

 

153964

19

9291,3

15

30'

153987

23

9291,6

 

154012

25

9291,9

18

30'

154035

23

9292,1

 

154057

22

9292,4

15

30'

154078

21

9292,7

 

10ч

154096

18

9292,9

15

30'

154116

20

9293,2

 

11ч

154137

21

9293,4

15

30'

154156

19

9293,7

 

12ч

154173

17

9293,9

15

30'

154193

20

9294,2

 

13ч

154210

17

9294,4

15

30'

154227

17

9294,69

 

14ч

154245

18

9294,9

15

30'

154263,5

18,5

9295,21

 

       15ч

154281

17,5

9295,48

17,4

        30'

154300

19

9295,7

 

       16ч

154318

18

9295,98

15

        30'

154338

20

9296,3

       

       17ч

154357

19

9296,5

15,6

        30'

154378

21

9296,8

 

       18ч

154397

19

9297,1

18

Время, ч

Показания расходометра Q, м3

Расход воды, м3 ½ час

Показания эл. счетчика W, кВт/час

Расход эл. энергии, кВт/час

18ч

153526

 

9284,9

 

30

153545

19

9285,1

 

19ч

153565

20

9285,4

15

30

153585

20

9285,7

 

20ч

153608

23

9285,9

15

30

153630

22

9286,2

 

21ч

153651

21

9286,5

18

30

153676

25

9286,8

 

22ч

153701

25

9287,1

18

30

153726

25

9287,4

 

23ч

153746

20

9287,6

15

30

153766

20

9287,9

 

24ч

153783

17

9288,1

15

30

153798

15

9288,4

 

153810

12

9288,6

15

30

153823

13

9288,8

 

153835

12

9289,02

12,6

30

153847

12

9289,26

 

153858

11

9289,56

16,2

30

153868

10

9289,8

 

153881

13

9289,9

10,2

30

153893

12

9290,14

 

153905

12

9290,36

13,8

30

153917

12

9290,6

 

153932

15

9290,8

13,2

30

153945

13

9291

 

153964

19

9291,3

15

30

153987

23

9291,6

 

154012

25

9291,9

18

30

154035

23

9292,1

 

154057

22

9292,4

15

30

154078

21

9292,7

 

10ч

154096

18

9292,9

15

30

154116

20

9293,2

 

11ч

154137

21

9293,4

15

30

154156

19

9293,7

 

12ч

154173

17

9293,9

15

30

154193

20

9294,2

 

13ч

154210

17

9294,4

15

30

154227

17

9294,69

 

14ч

154245

18

9294,9

15

30

154263,5

18,5

9295,21

 

15ч

154281

17,5

9295,48

17,4

30

154300

19

9295,7

 

16ч

154318

18

9295,98

15

30

154338

20

9296,3

 

17ч

154357

19

9296,5

15,6

30

154378

21

9296,8

 

18ч

154397

19

9297,1

18


Измерения суточного режима работы насосной станции (с преобразователем частоты)

Таблица 3

Время, ч

Показания расходо-метра Q, м3

Расход воды,

м3 ½ час

Показания эл.

счетчика W, кВт/час

Расход эл. энергии, кВт/час

Вход. давле-ние Рвх, Атм

Вых. давление Рвых, Атм

Частота  ПЧ f, Гц

Ток  ПЧ I,А

18ч

157154,3

 

9333,09

 

4,22

7,8

34,65

21,3

 

157171,6

17,3

9333,21

 

4,21

7,81

34,84

21,4

19ч

157187,8

16,2

9333,33

7,2

4,19

7,8

34,69

21,1

 

157208,7

20,9

9333,47

 

4

7,82

36,86

23,9

20ч

157231,9

23,2

9333,63

9

4,05

7,83

36,84

24,5

 

157254,4

22,5

9333,78

 

4

7,83

37,06

24,2

21ч

157278

23,6

9333,94

9,3

3,95

7,83

37,71

25

 

157301,6

23,6

9334,1

 

3,96

7,82

37,78

24,4

22ч

157326

24,4

9334,27

9,9

3,96

7,83

37,96

26

 

157349,1

23,1

9334,42

 

4,18

7,81

35,5

22,2

23ч

157367,5

18,4

9334,55

8,4

4,22

7,83

35,38

22,5

 

157384,3

16,8

9334,67

 

4,32

7,82

33,93

20,1

24ч

157397

12,7

9334,78

6,9

4,42

7,83

33,18

19,1

 

157408

11

9334,86

 

4,58

7,84

32,28

18

157416,5

8,5

9334,96

5,4

4,65

7,85

31,74

17,5

 

157424,5

8

9335,5

 

4,65

7,85

31,7

17,2

157431

6,5

9335,12

4,8

4,7

7,85

31,7

17,4

 

157438

7

9335,2

 

4,7

7,85

31,54

17,4

157444,9

6,9

9335,28

4,8

4,72

7,86

31,43

17,5

 

157451,9

7

9335,36

 

4,65

7,85

31,65

17,3

157459

7,1

9335,4

3,6

4,78

7,86

31,3

17,6

 

157465,7

6,7

9335,52

 

4,75

7,86

31,3

17,6

157472

6,3

9335,6

6

4,72

7,85

31,45

17,5

 

157481

9

9335,7

 

4,7

7,85

31,7

17,5

157488,8

7,8

9335,78

5,4

4,6

7,86

31,82

17,6

 

157499,2

10,4

9335,86

 

4,5

7,84

32,75

19,1

157514,3

15,1

9335,94

4,8

4,3

7,82

34,72

21,6

 

157534,5

20,2

9336,1

 

4,2

7,82

35,89

22,9

157552,1

17,6

9336,2

7,8

4,1

7,8

36,27

23

 

157571,6

19,5

9336,35

 

4

7,8

36,67

23,2

157590,2

18,6

9336,5

9

4

7,82

35,77

21,5

 

157606,1

15,9

9336,6

 

4,2

7,81

35,52

21,4

10ч

157621,6

15,5

9336,8

9

4,1

7,82

35,49

21,4

 

157636

14,4

9336,9

 

4,2

7,82

35,1

20,8

11ч

157650

14

9337

6

4,2

7,82

34,7

20,5

 

157666,4

16,4

9337,1

 

3,7

7,84

38,04

22,8

12ч

157683

16,6

9337,25

7,5

4,2

7,82

35,25

21,9

 

157700

17

9337,4

 

4,2

7,82

34,78

20,8

13ч

157715

15

9337,5

7,5

4,3

7,82

34,32

20,8

 

157732

17

9337,6

 

4,3

7,82

34,78

21

14ч

157747,2

15,2

9337,7

6

4,3

7,82

34,55

20,6

 

157764

16,8

9337,85

 

4,4

7,83

33,84

20,2

15ч

157777,3

13,3

9338

9

4,3

7,82

34,3

20,5

 

157074

14

9332,4

 

4,2

7,81

34,9

20,9

16ч

157086,5

12,5

9332,6

6

4,2

7,8

34,84

21,6

 

157104,2

17,7

9332,72

 

4,2

7,8

34,72

20,9

17ч

157121,1

16,9

9332,85

7,5

4,19

7,78

35,17

21,9

 

157137,1

16

9332,96

 

4,2

7,78

35,23

22

18ч

157154

17,2

9333,09

7,2

4,21

7,82

34,26

20,4

Рис. 5 Расход воды в течение суток м3/0,5 час

 

Рис. 6 Расход электроэнергии в течение суток кВт/час

 

Дополнение к техническому отчету.

В результате проведенных наблюдений за режимом работы насосной станции ТП – 59, ул. Бардина, 32/2 МП “Водоканал” г. Екатеринбурга была определена возможность снижения задания давления на выходе насосной станции в часы минимума потребления воды. Из технического отчета по наладке, рис. 5, видно, что часы минимума потребления воды приходятся на ночное время суток. Исходя из этого были установлены следующие задания давления воды в магистрали:

с 00:00 до 06:00 – Р=5,5 Атм;

с 06:00 до 24:00 – Р=7,8 Атм.

Это было реализовано посредством установки программируемого таймера.

Диаграмма работы таймера представлена на рис. 1.

 

Рис. 1

Были проведены замеры работы насосной станции в течение недели в оптимизированном режиме. Данные приведены в таблице 1. Для сравнения в этой же таблице приведены данные замеров работы насосной станции без преобразователя частоты и с преобразователем частоты с постоянным заданием.

На основании таблицы 1 построены графики расхода воды и электроэнергии в течение недели, рис. 2 и рис. 3.

Оптимизации работы насосной станции позволила снизить потребление электроэнергии:

по отношению к схеме без ПЧ – 53%;

по отношению к схеме с ПЧ с постоянным заданием – 14,6%.

Суточная диаграмма давлений на входе и выходе насосной станции представлена на рис. 4.

Измерения недельного режима работы насосной станции.

Таблица 1

День недели

Суточный расход эл/энергии, кВт/час

Расход воды, м3/сутки

с ПЧ

без ПЧ

оптим. ПЧ

с ПЧ

без ПЧ

оптим. ПЧ

Чт.

201

342

156

579

804

578

Пт.

183

378

174

540

875

685

Сб.

195

372

171

649

929

694

Вс.

192

339

168

648

904

685,5

Пн.

210

375

169,5

627

945

598

Вт.

207

360

174

626

892

572

Ср.

201

369

153

619

896

577

Рис. 2

Рис.3

 

Рис. 4

Суточная диаграмма давления воды на входе и выходе насосной станции №ТП 59

МП “Водоканал” г. Екатеринбург (с преобразователем частоты и оптимизацией задания).

Приложение 2

ПРОТОКОЛ

наладки и испытаний комплектного

преобразователя частоты

При наладке комплектного преобразователя частоты были настроены следующие параметры:

– задатчик интенсивности

время разгона до номинальной скорости……………………………..30с;

время торможения с номинальной скорости до нуля………………..30с;

– технологический регулятор

тип………………………………………………………………………ПИ;

коэффициент пропорциональной части………………………………1,5;

постоянная времени интегральной части…………………………….20с.

Система регулирования настроена на поддержание давления на уровне 7,8 Атм.

В ходе испытаний сняты суточные диаграммы давления воды на входе и выходе насосной станции и показания расходометра и счетчика электрической энергии согласно программе промышленных испытаний.


Наименование параметра

Значение

Тип

67026 – 010

Номинальное напряжение, В

380

Номинальный выходной ток, А

59

Диапазон регулирования частоты, Гц

0 – 55

Коэффициент полезного действия, не менее

0,9






Возврат к списку