Преобразователи частоты для насосов систем водоснабжения

Преобразователи частоты для насосов систем водоснабжения

В традиционных системах водоснабжения обычно используют самый простой способ регулирования давления в системе – дросселирование. Двигатель насоса в этом случае постоянно работает на номинальных оборотах, а давление в системе после насоса регулируется с помощью с помощью запорной арматуры. Это могут быть вентили, шаровые краны или задвижки. Способ достаточно неэффективный. Если провести аналогию с автомобилем, то это выглядит так, что газ постоянно нажат до упора, а скорость регулируется с помощью педали тормоза.

Одна из особенностей водопроводных систем – это сильные колебания расхода воды в зависимости от времени суток, а также в рабочие и выходные дни. Большинство людей моют посуду, умываются, принимают душ и стирают в утреннее или вечернее время суток. При этом вода практически не расходуется в другое время, например, днем или ночью. Это приводит к значительным суточным колебаниям давления воды в системе. Как следствие возникает ускоренный износ запорной арматуры, труб и недостаточный напор воды в пиковые часы потребления. Так как для каждой конкретной системы мощность насоса берется с некоторым запасом (больше уровня максимально потребления), а моменты пиковых нагрузок по расходу составляют обычно 10-20% от общего времени работы, избыточная мощность насоса остается невостребованной.

Частотные преобразователи позволяют управлять насосами гораздо эффективнее и рациональнее. С их помощью можно изменять скорость вращения двигателя насоса, тем самым регулируя его мощность. Это позволяет затрачивать меньшее количество энергии на поддержание нужного давления в трубопроводе. Реальная экономия электроэнергии при этом достигает 60%, вследствие чего установка частотного преобразователя окупается в течение 1-2 лет. Кроме того, увеличивается ресурс самого насоса за счет плавного пуска и останова двигателя.

Рассмотрим более подробно схему управления насосами с помощью преобразователей частоты (Рис. 1)

Датчик давления измеряет величину давления в системе водоснабжения и передает результат измерения с помощью токового сигнала 4-20 мА на частотный преобразователь (ПЧ). Встроенный в ПЧ ПИД- регулятор обрабатывает аналоговый сигнал с датчика и, соответственно, изменяют частоту питающего напряжения. При этом изменяется и частота вращения ротора двигателя насоса. Таким образом, в системе поддерживается постоянное давление при колебаниях расхода воды. При снижении частоты вращения ротора снижается сила тока, а значит и потребление электроэнергии. Использование частотных преобразователей для управления насосами позволяет изменять «кривую насоса» (зависимость давления от расхода в подающей части системы), подстраивая ее под «кривую системы» (зависимость давления от расхода в потребляющей части системы), за счет регулирования оборотов двигателя и подводимой мощности (Рис. 2).

Основные преимущества от внедрения ПЧ для управления насосами в системах водоснабжения:

1. Сокращение эксплуатационных расходов:
   • на электроэнергию до 60% по сравнению с регулированием давления заслонкой (дросселированием), так как потребляемая насосом мощность N находится к кубической зависимости от оборотов двигателя (N = Nном * n3/nном3), а напор воды прямо пропорционален оборотам двигателя;
   • на ремонт водопровода за счёт «плавного пуска», исключающего гидроудары в системе и, соответственно, разрывы трубопроводов по этой причине;
   • на ремонт насосного оборудования, благодаря увеличению его срока службы в 1,5 — 2 раза за счёт снижения механических нагрузок на узлы насоса при «плавном пуске»;
   • на заработную плату обслуживающему персоналу за счёт автоматизации работы всей системы.
2. Повышение качества водоснабжения, благодаря непрерывному автоматическому поддержанию давления на заданном уровне, независимо от изменения расхода воды.
3. Снижение потерь (утечек) воды на 5-10 % за счёт снижения и стабилизации давления в сети.

Для подбора преобразователя частоты для вашей системы водоснабжения, заполните форму «Получить коммерческое предложение»

Схема работы системы мониторинга транспорта

Небольшие фирмы и крупные компании стремятся увеличить свою конкурентоспособность. Сделать это можно за счет оптимизации работы транспортных средств, а именно благодаря установке на них системы мониторинга. Она позволяет минимизировать топливные расходы, обеспечить прокладку оптимального маршрута и его безопасное прохождение. Кроме того, такая технология выявляет недобросовестных водителей и способствует повышению дисциплины.

Принцип работы системы мониторинга ГЛОНАСС

Принцип работы очень прост в понимании, но не прост в реализации. Возможность слежения за транспортом обеспечивает специальное оборудование – ГЛОНАСС/GPS-терминал, который с заданной частотой принимает сигналы от глобальных спутниковых систем. Терминал устанавливается на транспортном средстве, географическое местонахождение которого определяется по координатам точки приема сигнала. Пройденный путь и скорость регистрируются по изменению местоположения объекта за время приема и отправки сигнала.

Набор дополнительного оборудования (датчик уровня топлива, датчик угла наклона, датчик контроля оборотов двигателя и т. д.), устанавливаемого на транспорт вместе с блоком навигации, зависит от того, что именно руководитель транспортного отдела или главный механик хотят видеть и контролировать.

Схема работы системы мониторинга транспорта

Схематично принцип определения координат объекта можно представить следующим образом:

• сначала локация определяется за счет возможности GPS связываться посредством сотовой связи с центром данных;
• затем установленный в транспортном средстве трекер по сотовым каналам связи каждые 5-10 секунд информирует о своем местоположении. Одновременно с этим данные поступают на терминал, где производится их обработка;
• собранные таким образом сведения пересылаются на сервер, где они анализируются и систематизируются при помощи специального программного обеспечения;
• уже в обработанном виде данные поступают клиенту. Доступ к ним может быть организован с персонального компьютера или мобильных устройств (планшета или смартфона).

Иными словами, блок навигации собирает информацию с дополнительного оборудования → передает ее по каналам связи в систему мониторинга → система мониторинга обрабатывает данные → переводит в понятную для клиента информацию.

Слежение происходит в режиме реального времени, поэтому авторизовавшийся в личном кабинете заказчик на своем устройстве видит, в какой именно точке в данное время находится объект.

На какие виды транспорта можно установить оборудование?

Системами спутникового слежения может быть оборудован любой транспорт:

• грузовые и легковые автомобили;
• пассажирские и маршрутные автобусы;
• фуры;
• строительная, коммунальная и сельскохозяйственная техника.

К этому перечню можно добавить водный, воздушный и железнодорожный транспорт.

В случае нахождения транспортных средств в местах, где отсутствует сотовая связь, блок навигации записывает все данные во внутреннюю память. Как только будет установлена сотовая связь, блок навигации автоматически выгрузит всю информацию в систему мониторинга.

Что выбрать: мониторинг на основе ГЛОНАСС или GPS?

Существует несколько глобальных навигационных систем: ГЛОНАСС (РФ), GPS (США) и Galileo (Евросоюз). На самом деле принципиальных отличий между ними не так много, что неудивительно, ведь создавались они приблизительно в одно и то же время и используют для работы 24 спутника. Единственное преимущество GPS в том, что американская система покрывает всю планету, а российская, к примеру, – только две трети (территория России при этом покрыта полностью).

Устанавливаемые нами блоки навигации поддерживают сразу все перечисленные навигационные системы и отслеживают их спутники в автоматическом режиме, что увеличивает точность получаемых данных.

Что входит в состав аппаратно-программных комплексов систем мониторинга транспорта?

Данный комплекс включает следующие элементы:

• терминал (блок навигации) + дополнительное оборудование, которые устанавливаются в автотранспорт и обозначают его местоположение по спутниковым сигналам;
• сервер – принимает информацию с трекеров, осуществляет ее обработку;
• персональный компьютер или мобильные устройства (имеются приложения для Android и iOS), которые обеспечивают информирование клиента о состоянии транспортных средств. Соответственно, для получения информации необходимо наличие интернета.

Обеспечить синхронную работу всех вышеперечисленных компонентов способны только высококлассные специалисты. Именно такие сотрудники работают в мастерской «Балтавтоматика». Помимо качества настройки применяемого оборудования мы предлагаем доступную стоимость установки системы мониторинга – от 6000 рублей (цена зависит от функционала). При установке блока навигации + датчика уровня топлива вас ждет скидка в 1000 р. Настройка и обучение вашего персонала работе в системе мониторинга предоставляются бесплатно.

Как работает система Glonass?

Алгоритм работы отечественной системы ГЛОНАСС заключается в передаче сигнала 24-мя спутниками, которые находятся на геостационарной орбите. Они перемещаются по 3-м орбитам (по 8 аппаратов на каждой). Компания «Балтавтоматика» предлагает частным и государственным организациям воспользоваться преимуществами как американской, так и российской и европейской спутниковой систем.

Для получения более детальной информации нашим клиентам предлагается выездная консультация, которая в пределах города выполняется абсолютно бесплатно. Чтобы вызвать нашего специалиста, позвоните в компанию «Балтавтоматика» в любое удобное время.

Датчик скорости: особенности работы, неисправности и замена

INTEGRA sedan (01.85 — 12.89)

6 sedan (119) (07.81 — 05.86)

Датчик скорости – один из множества автомобильных датчиков, ответственных за выработки сигналов измерительной информации, ее передачу, дальнейшее преобразования и обработку электронным блоком управления и некоторыми другими устройства. Если в автомобиле нет ЭБУ, потребность в датчиках меньше не становится. Выход даже наименее важного из датчиков сказывается хотя бы на том, насколько комфортно будет эксплуатировать автомобиль. Поскольку датчик скорости является довольно важным, давайте попробуем разобраться в особенностях его устройства, разберем основные неисправности и попытаемся понять, как в случае нужды его может заменить даже неопытный автолюбитель.

Коротко о работе датчиков скорости

Вообще, автомобильные датчики скорости делятся всего на два типа:

• Электронный;
• Механический.

Начать стоит с механического, ведь хронологически именно он предшествовал более совершенному электронному устройству. В основе механического датчика лежит группа сцепленных шестеренок и небольшой тросик. Устанавливали такие датчики прямо на механизмах привода спидометра недалеко от КПП. Механические устройства весьма незамысловаты и обладают солидным эксплуатационным ресурсом, однако не дают точных показаний на всем диапазоне скоростей и все-таки зависят от ряда внешних условий. Чего не скажешь об электронных датчиках скорости.

Современные датчики основываются на эффекте Холла . Если сказать, что они не работают на частотно-импульсном сигнале, проще не станет, так что постараемся все разъяснить. Итак, датчик формирует так называемый импульсный сигнал, частота следования импульсов в котором имеет зависимость от скорости вращения вала. Автомобиль движется быстрее – вал вращается быстрее – датчик производит импульсы большей частоты – на спидометр выводится достоверная информация об изменении скорости в большую сторону. Разумеется, «привычный» для электроники сигнал человек понять не может. По этой причине в систему вводится контролер , подсчитывающий частоту поступающих от датчика скорости импульсов в единицу времени, а затем переводящий эту величину в человеко-понятные км/ч или миль/ч.

Электронные датчики удалось реализовать двумя способами:

• С контактом от вала;
• Без контакта.

Первые датчики просто называют контактными. В них используют приводные шестерни и гибкий трос (иногда жесткий вал небольшой длины). Трос или вал служат для передачи крутящего момента от таких автомобильного моста, вала коробки передач или же раздаточной коробки. Угловое вращение переводится в электрические импульсы, которые передаются далее по системе и переводятся в человеко-понятные величины. Именно такие датчики нашли самое широкое применение в автомобильной индустрии. Причин две: они надежные, их можно использовать вместо механического привода спидометра без дорогостоящих доработок последнего.

Все более популярные бесконтактные датчики основываются на том же эффекте Холла, но технически реализуются не так, как контактные. Они используют одно из вспомогательных устройств: ротор или задающий диск. В бесконтактных датчиках эффект Холла используется в полной мере, тем временем как в менее сложных контактных – тот же эффект, магниторезистивный эффект или работа оптронов (оптроэлектронных пар).

Подробнее о контактных и бесконтактных датчиках

Бесконтактные датчики скорости основываются на уже упомянутом эффекте Холла, вследствие чего они не имеют подвижных частей. Суть эффекта Холла в том, что на плоском проводки, через который с противоположных сторон пропускается постоянный ток, при его нахождении в магнитном поле возникает напряжение на паре других противоположных сторон. Для работы датчиков нужно разместить на валу агрегата, которым может быть мост, редуктор или же коробка передач, импульсный диск или специальный диск. Данные элементы имеют намагниченные участки . Импульсный сигнал образуется за счет того, что ротор, отдаленный от чувствительной части автомобильного датчика с микросхемой Холла, начинает вращаться. Далее сигнал поступает к контролеру.

Контактные датчики скорости, использующие эффект Холла, и их одноименная микросхема с магнитом постоянно неподвижны, а магнитное поле изменяется благодаря вращению специального кольца с прорезями, иначе называемым шторкой. Само кольцо подсоединено к валу или гибкому приводному тросику, через которое вращение и передается.

Магниторезистивные и оптоэлектронные датчики

В основе работы датчиков скорости авто может стоять магниторезистивный эффект . Во многом он напоминает эффект Холла, но лишь на первый взгляд. Суть в том, что некоторые материалы могут быстро менять свое электрическое сопротивление в случае, если они помещаются в магнитном поле. Что бросается в глаза при изучении таких датчиков, так это микросхема, в которую интегрирован магнитерезистивный элемент. Он составлен из полупроводниковых элементов. Кроме того, подобный датчик оборудован прямым приводом и многополюсным магнитом.

Оптоэлектронные контактные датчики скорости весьма просты, но это единственное их достоинство. Дело в том, что они менее чувствительны (к отклонениям основного параметра) и более инерционны (имеют большое запаздывание в измерении), нежели вышеописанные датчики. Работает датчик за счет оптопары, представляющей собой фототранзистор и светодиод, разделенные диском с прорезями. Последний закреплен на приводном валу. За счет вращения диска и прерывания светового потока между парой элементов и генерируется импульсный сигнал.

Как датчик скорости влияет на работу двигателя

В систему определения скорости введен специальный контролер, который воспринимает импульсный сигнал от датчика. Именно контролер передает сигнал электронному блоку управления, которые рассчитывает объем топлива, необходимый для оптимальной работы двигателя. К примеру, если скорость автомобиля уменьшается, уменьшается и количество топлива, которое подается двигателю. За счет этого удается существенно экономить горючее и эксплуатировать двигатель в наиболее щадящем режиме.

В случае неисправности датчика скорости блок управления не будет получать сигнал, отвечающий реальной скорости автомобиля. Топливо будет подаваться равномерно вне зависимости от того, как сильно водитель вжимает педаль газа. На практике выходит так, что горючее расходуется с избытком, а силовой агрегат иногда работает с рывками. Статистика показывает, что исправный датчик позволяет экономить порядка 2 литров топлива на 100 километров пробега . Еще одна особенность современных автомобилей с датчиками скорости на основе эффекта Холла: неисправность электроусилителя руля при неисправном датчике (ошибка P-0501).

Определение частоты вращения асинхронных двигателей без датчика оборотов

Внедрение: 2018 г.

Данная статья является продолжением прежней статьи по опубликованным материалам А.В. Скляра, но уже по результатам диссертационных исследований [1], где автор применил оригинальную систему измерений с использованием модуля АЦП E14‑140‑M.

Объектом исследования диссертационной работы является асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Предметом исследования являются способы и алгоритмы бездатчикового определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей. Целью работы является повышение точности и технологичности определения частоты вращения асинхронных двигателей путем применения сигнатурного способа с использованием алгоритма на основе комбинации спектрального и корреляционного методов анализа.

Система измерений, реализованная на основе модуля АЦП E14‑140‑M, содержит плату, разработанную автором, содержащую аналоговые фильтры и согласующие усилители. Внешний вид устройства показан на рисунке 1.

Рисунок 1. Устройство бездатчикового определения частоты вращения: 1 – разъем для подключения датчика тока; 2 – измерительный трансформатор напряжения; 3 – клеммы для подключения исследуемого напряжения; 4 – аналого-цифровой преобразователь; 5 – разъем питания, 6 – аналоговые фильтры.

На рисунке 2 показаны составные части разработанной автором программы и потоки информации между описываемыми блоками. В структуре программы можно выделить блок, отвечающий за ввод-вывод информации: работу с АЦП, обмен командами через интерфейс оператора, хранение БД двигателей и т. д.; блок математической обработки, включающий быстрое преобразование Фурье, работу с комплексными числами, функции обработки спектра, метод корреляционных функций; блок поиска зубцовых гармоник и вычисления скорости вращения вала, который выделяет зубцовые гармоники и на основе этой информации определяет частоту вращения ротора асинхронного двигателя.

Рисунок 2. Структура разработанной программы.

Главное окно программы показано на рисунке 3. При запуске отображаются параметры подключенного АЦП и настройки записи сигналов тока и напряжения. В этом окне оператор выбирает тип двигателя.

Рисунок 3. Главное окно программы.

Основным преимуществом применения сигнатурного способа, использующего поиск зубцовых гармоник статорного тока, является то, что не требуется дополнительно производить какие-либо измерения тока. Обычно системы спектр-токового диагностирования используют спектры тока для поиска частотных компонент дефектов двигателя, при этом используется высокое разрешение по частоте, что облегчает процедуру выделения зубцовых гармоник из спектра сигнала тока.

Предложенный способ определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей был успешно применен в компании ООО «Транспроект-автоматика» при производстве испытательных станций асинхронных вспомогательных машин (акт внедрения приведен в диссертации).

На рисунке 4 изображена фотография рабочего процесса проверки двигателя комплексом спектр-токового диагностирования, использующего разработанное автором устройство бездатчикового определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей.

Рисунок 4. Использование разработанного устройства при проведении спектр-токового диагностирования двигателя АИР355M4.

Внедрение результатов диссертационной работы позволило повысить надежность испытательной станции за счет сокращения количества соединительных проводов, элементов конструкции крепления датчика оборотов и отсутствия самого датчика оборотов. Положительным эффектом можно также назвать повышение технологичности проведения испытаний – время подготовки комплекса спектр-токового диагностирования сократилось на семь минут за счет отсутствия необходимости настройки и подключения датчика оборотов, как следствие сократилось время испытания двигателя.

Источник:
Скляр А.В. Совершенствование методики и устройства определения частоты вращения асинхронных двигателей на основе частотного анализа тока статора: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. – Омск. – 2018. – 196 с.