VLT AQUA Drive frequentieomvormers voor pompunits

In moderne pompinstallaties is de meest voorkomende elektrische aandrijving met frequentieregeling. De basis van dit type aandrijving is een halfgeleider-frequentieomvormer. Eerst halfgeleider frequentieomvormers werd eind jaren zestig in pompeenheden gebruikt.

Danfoss was een van de eersten die halfgeleider-frequentieomvormers gebruikte voor de aandrijving van centrifugaalinstallaties. Het was de eerste ter wereld (sinds 1968) die een serie frequentieomvormers produceerde voor gebruik in pompinstallaties.

Gebruikmakend van zijn jarenlange ervaring met het gebruik van frequentieomvormers in deze tak van technologie, heeft het bedrijf een serie VLT AQUA Drive frequentieomvormers ontwikkeld die bedoeld zijn voor gebruik in pompinstallaties van watervoorzienings- en rioleringssystemen. VLT AQUA-omvormers worden gemaakt voor frequentieregelaars van 0,37 kW tot 1400 kW.

De arbeidsfactor van de omvormer is ook vrij hoog (cosphi ≥ 0,9), dus bij gebruik van een variabele aandrijving op basis van de VLT AQUA Drive-omvormer zijn geen extra apparaten nodig die de cosphi verhogen (statisch compenserende batterijen enz.).

In afb. 1 toont een schematisch diagram van de VLT AQUA Drive-transducer en een typisch extern aansluitschema (voeding, pompmotor, sensoren enz.). Het buitenaanzicht van de VLT AQUA Drive-omvormers wordt getoond in afb. 2.

Rijst. 1. Aansluitschema van de VLT AQUA Drive-converter

Rijst. 2. Frequentieomvormers «Danfoss» VLT AQUA Drive-serie

De VLT AQUA Drive is bedoeld voor gebruik in pompinstallaties voor watervoorziening, afvalwaterafvoer en irrigatiesystemen. In dit opzicht heeft het een aantal speciale kenmerken die de eigenschappen bieden die nodig zijn om onder deze omstandigheden te werken, die hieronder worden vermeld.

1. Het omvormerbesturingssysteem biedt automatische regeling van proportioneel-integrale regelaars, waardoor de versterkingen van de PI-regelaars worden aangepast afhankelijk van de reactie van het besturingsobject (reservoir-pomp-waterlijn) op veranderingen in de ingevoerde bedrijfsmodus van het systeem variabele aandrijving.

Dankzij deze eigenschap wordt de PI-regelaar voor elk specifiek object individueel afgesteld en is bij inbedrijfstelling van de omvormer geen nauwkeurige afstelling van de proportionele (P) en integrale componenten van de regelaar nodig.

2. Het regelsysteem van de VLT AQUA Drive-omvormer zorgt voor een geleidelijke vulling van de lege pijpleiding, waardoor het risico van hydraulische schokken en daaruit voortvloeiende schade aan leidingen en hydromechanische apparatuur wordt voorkomen.Deze eigenschap is vooral waardevol voor irrigatiepompen, die vaak worden gebruikt bij het bedienen van lege waterleidingen. Het vullen van de watertoevoer wordt uitgevoerd door een signaal druksensor in een paar stappen.

3. Het regelsysteem van de VLT AQUA Drive-converter heeft de mogelijkheid om de daling van de druk in de pijpleiding onder de ingestelde waarde te signaleren wanneer de pomp het nominale toerental bereikt (punt A). Dit signaal geeft aan dat er een extra pomp moet worden ingeschakeld als er een groep pompen op de waterleiding draait.

Als een enkele pomp bedoeld is om op een geïsoleerde waterleiding te werken, geeft het signaal een wateronderbreking of een groot waterlek uit het systeem aan. In dit geval wordt de pompeenheid uitgeschakeld en worden maatregelen genomen om de storing van de watertoevoer te verhelpen.

4. Het regelsysteem van de omvormer heeft de mogelijkheid om de snelheid van de pomp te regelen wanneer deze is gestopt.Dankzij deze eigenschap wordt de rotatiesnelheid geleidelijk verlaagd tot de rotatiesnelheid die overeenkomt met het moment van sluiten van de klep, wat het optreden van waterslag in het systeem en mechanische invloeden op de klep zelf.

5. Het regelsysteem van de VLT AQUA Drive-inverter kan drooglopen detecteren. Het systeem evalueert continu de bedrijfsomstandigheden van de pomp op basis van de meetresultaten van de aandrijfparameters (aandrijfsnelheid en vermogen). Bij laag energieverbruik, wat ontstaat bij te weinig of geen flow, stopt de pompunit.

6. De VLT AQUA Drive frequentieregelaar kan in de slaapstand werken.Onder deze modus wordt verstaan ​​de werking van de pomp met een zeer laag debiet, wat overeenkomt met een laag energieverbruik. Dit gebeurt meestal wanneer de pomp op lage snelheid draait.

Het controlesysteem, dat de snelheid van de pomp vergelijkt met het stroomverbruik ervan, zet het systeem in de «slaapstand». Bij laag debiet verhoogt de pomp de druk tot de gewenste waarde en stopt. Daarnaast bewaakt het regelsysteem de druk in het waterleidingnet of het niveau van het afvalwater in de opvangtank van de rioolwaterzuiveringsinstallatie.

Wanneer de druk in het waterleidingnet daalt of het afvalwaterpeil in de opvangtank van het gemaal stijgt, wordt de pomp in werking gesteld. Vanwege de eigenschap van het besturingssysteem om een ​​"slaapmodus" te bieden, wordt de slijtage van de pompunit verminderd, waardoor deze niet kan werken met een kleine waterinlaat of een kleine stroom afvalwater in de opvangtank van het pompstation. De aanwezigheid van deze functie van de omvormer maakt het mogelijk om gemiddeld 5% te besparen op de energie die wordt verbruikt voor de watervoorziening.

7. Het regelsysteem van de VLT AQUA Drive-converter heeft een functie waardoor rekening wordt gehouden met het drukverlies in de waterleiding van het pompstation naar het dicterende punt van het waterleidingnet. Dankzij deze functie wordt aan de uitgang van het gemaal de benodigde druk aangepast aan de wisselende watertoevoer. Hierbij wordt er rekening mee gehouden dat het drukverlies in de leidingen evenredig is met het kwadraat van het debiet.

Deze eigenschap maakt het mogelijk om zonder druksensor de nodige opvoerhoogte aan het einde van de waterlijn te voorzien.Het kan echter alleen effectief worden gebruikt als er geen tussentijdse waterafvoer langs de pijpleiding is.

8. Naast de genoemde eigenschappen van de VLT AQUA Drive-converter van het besturingssysteem, dient het volgende te worden opgemerkt:

• zorgen voor een soepele start met een bepaalde intensiteit van het starten en stoppen van de pomp, wat schade aan de pomplagers voorkomt, de kans op hydraulische schokken in de pijpleidingen vermindert, startstromen in het voedingsnetwerk vermindert;

• zorgen voor de afwisseling van pompeenheden als werkend en in stand-bymodus. Dit zorgt voor een gelijkmatige slijtage van het motorvermogen van de pompeenheden;

• Converteruitbetalingsindicatie die aangeeft hoeveel tijd er nog resteert tot de VLT AQUA Drive volledig is hersteld.

Daarnaast vermelden we apart speciale energiebesparende kenmerken van frequentieregelaars op basis van Danfoss-omvormers.

1. AEO-functie (automatische energieoptimalisatiefunctie). Dankzij deze functie verbruikt de aandrijving net zoveel energie als nodig is om op een bepaald moment vloeistof te leveren.

Het gebruik van deze functie bespaart nog eens 5-10% energie. Bovendien vermindert deze functie het schijfverbruik reactief vermogen en daarmee de belastingsstroom van de elektromotor. Deze functie is met name effectief voor mechanismen met een ventilatorweerstandsmoment (het weerstandsmoment is evenredig met het kwadraat van de snelheid), inclusief centrifugaalpompen. Deze functie vermindert ook de akoestische ruis van het apparaat.

2. Automatische motoraanpassingsfunctie ingebouwd in de omvormer.De afstelling van de frequentieomvormer is sterk afhankelijk van de interne parameters van de elektromotor (weerstand, inductantie, enz.).

Met de automatische aanpassingsfunctie kunt u de parameters van de motor die op de omvormer is aangesloten nauwkeurig bepalen en aanpassen. Deze functie is belangrijk in gevallen waarin pompmotoren worden vervangen, wanneer motorparameters veranderen na reparatie en wanneer verschillende typen elektromotoren in serie worden aangesloten op dezelfde omvormer.

De aanwezigheid van deze functie vermindert het energieverbruik met 3-5%, en bij gebruik van gereviseerde elektromotoren bereiken de besparingen 10%. Het gebruik van bijzonder krachtige frequentieomvormers gaat gepaard met het genereren van harmonischen van hogere orde.

De aanwezigheid van hogere harmonischen in de stroom leidt tot oververhitting van de kabeldraden, verhoogt de verliezen in de transformatoren, verslechtert de werkomstandigheden condensator banken… Bovendien veroudert de isolatie van de elementen van stroomnetwerken voortijdig, worden de elementen van beveiligingsapparaten (automatische apparaten, zekeringen) onredelijk geactiveerd, treedt er interferentie op in telecommunicatienetwerken in de buurt van stroomkabels.

Momenteel zijn veel modellen frequentieomvormers uitgerust met ingebouwde filters voor elektromagnetische compatibiliteit (EMC). Om met name te voorkomen dat hogere stroomharmonischen het externe voedingsnetwerk binnendringen, zijn VLT AQUA Drive-frequentieomvormers uitgerust met smoorspoelen in de tussenstroomverbinding om harmonische vervormingen te verminderen.