Nadzorna plošča VFD

Ta omarica je nameščena v namenskem ohišju z oceno IP42 do IP65 in vključuje pogonsko enoto s spremenljivo frekvenco z vso potrebno infrastrukturo za napajanje in krmiljenje: izolacijo vhodnega omrežja, reaktorje za črto in obremenitev za ublažitev harmonike in zaščito kabla motorja, vhodno varovalko ali zaščito odklopnika, izhodni dV/dt filter ali sinusni filter, kot je potrebno, in komplet za zaščito motorja s popolnimi funkcijami. Vrednosti moči segajo od 0,75kW do več kot 630kW v standardnih napetostnih razredih (380V, 400V, 480V, 690V). Sam VFD je visoko zmogljiv pogon z vektorskim nadzorom, ki zagotavlja polni navor pri ničelni hitrosti, s samodejno optimizacijo energije in integriranim krmilnikom PID za regulacijo tlaka, pretoka ali temperature. Tipkovnica HMI ali zaslon na dotik, nameščen na vratih, omogoča lokalno krmiljenje, dostop do parametrov in diagnostične informacije, medtem ko komunikacijska vrata Modbus RTU/TCP, Profibus, Profinet ali Ethernet/IP omogočajo nadzor na daljavo in integracijo v sisteme avtomatizacije celotnega obrata. Možnost ročnega obvoda — z uporabo kontaktorjev ali integriranega preklopnega stikala — omogoča delovanje motorja neposredno iz električnega omrežja, da se ohrani kontinuiteta procesa med servisiranjem pogona. Obsežne zaščitne funkcije zajemajo kratek stik, preobremenitev, prenapetost, prenizko napetost, izgubo faze, ozemljitveno napako, zaustavitev motorja in previsoko temperaturo, pri čemer se vsi izklopi beležijo za analizo vzdrževanja.

Aplikacije izdelkov

Kjer ima motorno gnana oprema koristi od nadzora hitrosti, energetske učinkovitosti in mehkega zagona, VFD nadzorna plošča zagotavlja popolno, vnaprej izdelano pogonsko rešitev za industrijske in infrastrukturne aplikacije.

Črpalne postaje za vodo in odpadne vode

Občinske vodovodne in čistilne naprave upravljajo velike črpalke s spremenljivo porabo čez dan. Nadzorna plošča VFD, ki poganja vrtino, pospeševalno črpalko ali prenosno črpalko, modulira hitrost motorja, da vzdržuje stalen vodni tlak ali pretok brez dušilnih ventilov – običajno doseže od 20 % do 40 % prihranka energije v primerjavi z neposrednim delovanjem s fiksno hitrostjo. Zmogljivost mehkega zagona odpravlja vodni udar v dolgih cevovodih in zmanjšuje mehanske obremenitve na rotorjih črpalke, gredi in sklopkah. Pri aplikacijah za odpadno vodo avtomatsko povečanje preprečuje prelivanje doplačil med največjimi dotoki v mokrem vremenu. Konfiguracije, pripravljene na redundanco, omogočajo menjavo med delovno in pripravljeno črpalko.

Industrijski ventilatorji in puhala

Veliki centrifugalni in aksialni ventilatorji v elektrarnah, cementarnah, rudnikih in proizvodnih obratih so idealni kandidati za VFD. Omara omogoča natančen nadzor pretoka zraka za zgorevalni zrak, izpušne pline, odsesavanje prahu ali procesno hlajenje brez izgub pri dušenju vstopnih lopatic ali loput. VFD krmiljenje ventilatorjev z induciranim in prisilnim vlekom v kotlih in pečeh zagotavlja velike prihranke energije, hkrati pa ohranja optimalno razmerje med zrakom in gorivom. Ventilatorji za odvod dima in tunelsko prezračevanje imajo koristi od funkcije gasilske preglasitve v omarici, ki omogoča neposredno delovanje v sili ne glede na stanje VFD.

Kompresorski in hladilni sistemi

Vijačni, batni in centrifugalni kompresorji v industrijskih napravah za hlajenje, ločevanje zraka in procesnih plinov delujejo najučinkoviteje pri delni obremenitvi, ko so krmiljeni s hitrostjo. Nadzorna plošča VFD prilagodi hitrost motorja kompresorja, da ustreza spremenljivemu hlajenju ali zahtevi procesa, pri čemer vzdržuje natančen sesalni ali izpustni tlak, hkrati pa se izogne ​​cikličnim izgubam energije med obremenitvijo/razbremenitvijo. Integrirano krmiljenje PID s povratno informacijo tlačnega pretvornika zagotavlja natančno regulacijo, krmiljenje rampe pospeševanja pa omejuje sunek zagonskega toka v električnem sistemu naprave.

Tekoči trakovi, drobilniki in ravnanje z materialom

Rudniški transporterji, drobilniki agregatov in sistemi za ravnanje z razsutim materialom zahtevajo visok začetni navor in nadzorovan pospešek, da preprečijo zdrs traku, mehanske udarce in razsutje materiala. Nadzorna plošča VFD zagotavlja polni navor od ničelne hitrosti s programabilnimi rampami pospeševanja, zaščito menjalnikov, sklopk in spojk jermenov. Pri aplikacijah v drobilniku funkcija VFD-ja za omejitev toka in zaščita pred zaustavitvijo ščitita motor pred preobremenitvijo zaradi zagozdenega materiala.

Sistemi HVAC za hlajenje in hlajenje vode

Sistemi HVAC v centralnem obratu z več hladilniki, hladilnimi stolpi in vodnimi obtočnimi črpalkami ga uporabljajo za modulacijo pretoka glede na obremenitev stavbe. Sekundarne črpalke za ohlajeno vodo, ki se odzivajo na diferenčni tlak, krmiljenje hitrosti ventilatorja hladilnega stolpa za optimalno temperaturo vode v kondenzatorju in modulacija vodne črpalke kondenzatorja imajo koristi od krmiljenja VFD, integriranega v omari, s povezljivostjo BMS prek BACnet ali Modbus.

Namakanje in črpanje v kmetijstvu

Obsežni namakalni sistemi s središčnim zasukom, kapljični in poplavni namakalni sistemi zahtevajo spremenljive količine vode v rastni sezoni. VFD plošča na črpalni postaji omogoča upravljavcu, da izbere stopnjo pretoka s preprostim potenciometrom, HMI ali daljinskim telemetričnim signalom – natančno ujemanje izhodne moči črpalke s povpraševanjem po vodi pridelka in razpoložljivo dodelitvijo vode.

Tehnični globoki potop

VFD omarica združuje pogon s spremenljivo frekvenco z vsemi podsistemi za upravljanje porabe energije, zaščito in krmiljenje — zagotavlja popolno rešitev za zagon motorja in nadzor hitrosti v enem, vnaprej testiranem ohišju.

Glavna napajalna pot in zaščita tokokroga

Dohodno trifazno napajanje se poveže z glavnim izolatorjem ali odklopnikom v oblikovanem ohišju, ocenjenim za tok polne obremenitve omare in izgube pogona. Vhodna varovalka zagotavlja polprevodniško zaščito (aR) za usmerniško stopnjo VFD-ja, pri čemer koordinacija I²t zagotavlja praznjenje varovalke pred poškodbo diode med notranjimi napakami. Linijski reaktor ali dušilka vmesnega toka je standardno vključena za zmanjšanje harmoničnega popačenja vhodnega toka in zaščito kondenzatorjev enosmernega vodila pogona pred napetostnimi konicami na strani napajanja. Za namestitve z znatnim harmoničnim popačenjem v ozadju ali zahtevnimi zahtevami za priključitev na električno omrežje je mogoče izbrati pasivni harmonični filter ali aktivni sprednji usmernik.

VFD pogonska tehnologija

Srce ohišja je visokozmogljiv VFD z vektorskim krmiljenjem, ki uporablja napajalne module IGBT šeste generacije in krmilno jedro visoke hitrosti DSP ali FPGA. Na voljo sta načina vektorskega krmiljenja z odprto zanko in z zaprto zanko — odprto zanko za standardno delovanje črpalke in ventilatorja, zaprto zanko s povratnimi informacijami kodirnika za aplikacije z visokim navorom in nizko hitrostjo, kot so ekstruderji ali dvigala. Pogon oddaja impulzno širinsko modulirano valovno obliko s samodejno optimizirano preklopno frekvenco, uravnoteženo med zvočnim hrupom motorja in izgubami pogona. Glavne značilnosti pogona vključujejo:

●  Samodejno povečanje navora in kompenzacija zdrsa za stabilno delovanje pri nizkih hitrostih

●  Zmogljivost poletnega zagona za lovljenje motorja v teku brez spotikanja

●  Programabilne preskočne frekvence za preprečevanje mehanske resonance

●  Integriran krmilnik PID z rampo nastavljene vrednosti, logiko spanja/budnosti in dvokanalno povratno informacijo za aplikacije stopnjevanja črpalke

Izhodno filtriranje in zaščita motorja

Odvisno od razdalje kabla med ohišjem in motorjem je vključeno izhodno filtriranje:

Filter dV/dt: omeji čas vzpona napetosti in najvišjo napetost na sponkah motorja za kable do približno 100–150 m

Sinusni filter: zagotavlja skoraj sinusno valovno obliko za kable, daljše od 150 m, in za aplikacije s potopnimi črpalkami, kjer je izolacija navitja motorja občutljiva na napetostne obremenitve

Po potrebi so vgrajeni izhodni kontaktorji za izbiro delovnega/pripravljenega motorja. Funkcije zaščite motorja – toplotna preobremenitev, izguba faze, tokovno neuravnoteženost, zaznavanje zastoja, prenizka obremenitev (suhi tek) in ozemljitvena napaka – delujejo neprekinjeno v programski opremi pretvornika in jih dopolnjujejo zunanji preobremenitveni releji, če je določeno.

Konfiguracija obvoda in kontinuiteta procesa

Ročno obvodno vezje — zgrajeno s kontaktorji z nazivno obremenitvijo ali mehansko zaklenjenim preklopnim stikalom — omogoča, da se motor poganja neposredno iz električnega omrežja, medtem ko je VFD izoliran za servisiranje. Bypass je zasnovan za prenos brez obremenitve: motor je treba ustaviti pred preklopom med načinoma VFD in bypass. Vgrajena električna in mehanska zapora preprečuje nenamerno povratno napajanje omrežne moči v izhodne sponke pogona, kar bi povzročilo katastrofalno škodo. Izbirna konfiguracija samodejnega obvoda uporablja programabilni logični rele ali majhen PLC za upravljanje brezhibnega prenosa med pogonom in omrežjem ob izklopu VFD, kar ohranja kontinuiteto procesa v kritičnih aplikacijah.

Večmotorne in sinhronizirane konfiguracije

Za aplikacije, kjer mora več motorjev souporabljati en pogon (zaporedno delovanje), omarica vključuje izhodne kontaktorje za vsak motor z logiko zaporedja na osnovi PLC. Za aplikacije z več motorji, ki zahtevajo sinhronizirano hitrost — kot so dvojni transporterji ali zračno hlajeni kondenzatorji z več ventilatorji — se posamezni izhodni pretvorniki poganjajo iz skupnega vodila DC ali sinhronizirajo prek hitre komunikacije med pogoni, z glavnim/podrejenim nadzorom hitrosti in navora.

Nadzorni vmesnik, komunikacija in HMI

Operacijski vmesnik, nameščen na vratih, omogoča lokalni zagon/ustavitev, referenčno hitrost (preko potenciometra ali vnosa s tipkovnico), izbiro načina (VFD/Bypass/Off) in prikaz stanja sistema. Za kompleksne aplikacije z več motorji ali procesno zanko je na voljo grafični HMI zaslon na dotik, ki prikazuje parametre delovanja v realnem času, podatke o trendih, dnevnike alarmov in meritve porabe energije.

Komunikacijska vrata podpirajo vse glavne industrijske protokole: Modbus RTU (RS485), Modbus TCP, Profibus DP, Profinet, Ethernet/IP in BACnet. Pretvornik izpostavlja obsežen nabor podatkov — hitrost, tok, navor, moč, napetost vodila enosmernega toka, temperaturo, ure delovanja in porabo energije — nadzorni SCADA, DCS ali BMS. Sprejemajo se ukazi za daljinski zagon/ustavitev in referenčno hitrost, s časovnimi omejitvami srčnega utripa in nastavljivimi rezervnimi strategijami, če se komunikacija izgubi.

Zasnova ohišja in okolja

Samostoječa omarica je izdelana iz 1,5 mm do 2,0 mm pocinkane ali nerjaveče pločevine, neprekinjeno varjena in prašno lakirana. Stopnje zaščite od IP42 do IP65 za pogoje na mestu:

●  IP42/IP43: notranje električne sobe in centri za krmiljenje motorjev

●  IP54/IP55: industrijska okolja, nagnjena k prahu, črpalne postaje in pol izpostavljene lokacije

●  IP65: zunanja namestitev z izpostavljenostjo dežju in prahu

Toplotno upravljanje uporablja izračunano kombinacijo naravne konvekcije, filtriranega prisilnega prezračevanja z ventilatorji z nadzorovano temperaturo in, v napravah z visoko močjo ali visokim ambientom, izmenjevalnike toplote zrak-zrak ali klimatske naprave. Zvišanje notranje temperature ohišja se preveri z izračunom glede na največjo delovno temperaturo proizvajalca VFD, običajno od 40 °C do 50 °C okolja, odvisno od zmanjšanja moči.

Testiranje in certificiranje

Vsaka omarica VFD je podvržena določenemu tovarniškemu preskusu sprejemljivosti: kontinuiteta električnega tokokroga in izolacijske upornosti, nalaganje parametrov VFD in preverjanje glede na odobreni razpored parametrov, krmilno ožičenje od točke do točke, funkcionalna simulacija zagona/ustavljanja, nadzor hitrosti, prenos obvoda (če je nameščen) in preverjanje varnostne zapore. Na voljo je celotna dokumentacija FAT. Omarica je zasnovana in izdelana v skladu s standardom IEC 61439-1/2, z vsemi komponentami z oznako CE in certifikatom UL, kjer je na voljo.

Pogosto zastavljena vprašanja

V1: Kakšna je razlika med nakupom VFD in nadzorne plošče VFD?

Samostojni VFD zahteva dodatne komponente za popolno namestitev: odklopnik ali varovalke navzgor, omrežne in bremenske reaktorje, izhodne filtre za dolge kable, obvodno vezje, če je med servisiranjem pogona potrebna kontinuiteta procesa, in ohišje s toplotnim upravljanjem. Nadzorna plošča VFD združuje vse te — vnaprej izdelane, ožičene in predhodno testirane — v en sam sklop. To odpravlja neznanke pri oblikovanju na mestu, skrajša čas namestitve in zagotavlja eno samo točko garancije za celoten sistem motornega pogona.

V2: Kakšne moči in napetosti so na voljo?

Standardne konfiguracije pokrivajo 0,75kW do 630kW prek 380V, 400V, 480V in 690V trifaznih napajalnikov. Na zahtevo so na voljo višje stopnje moči. Vsaka omarica je zgrajena za posebne podatke na imenski tablici motorja, ki jih posredujete — moč, napetost, tok polne obremenitve in obremenitev.

V3: Kako daleč lahko poteka kabel motorja med ohišjem in motorjem?

Omejitve dolžine kabla so odvisne od nameščenega izhodnega filtra. Brez filtriranja proizvajalec VFD običajno omeji napeljavo kabla na 50 m. Filter dV/dt to razširi na približno 150 m. Sinusni filter omogoča kable, ki presegajo 300 m, in je močno priporočljiv za potopne črpalke in motorje z neznano ali staro izolacijo navitij. Izbrali bomo ustrezen izhodni filter glede na podatke o vaši namestitvi.

V4: Ali lahko omarica krmili več motorjev?

Da, v več konfiguracijah: zaporedno delovanje (en VFD, več motorjev, le eden deluje hkrati z izhodnimi kontaktorji, ki izberejo aktivni motor), sinhroni večmotor (več VFD-jev v eni omari, ki si delijo vodilo DC ali komunicirajo za ujemanje hitrosti glavni/podrejeni) ali neodvisno krmiljenje (več neodvisnih VFD-jev v eni večji omari). Povejte nam svojo aplikacijo in oblikovali bomo pravilno topologijo.

V5: Kako se nadzorna plošča VFD integrira s SCADA ali DCS mojega obrata?

Komunikacijska vrata VFD — Modbus RTU, Modbus TCP, Profibus, Profinet, Ethernet/IP ali BACnet — se povežejo neposredno z vašim nadzornim sistemom. Na voljo so vsi operativni podatki, alarmi in diagnostika. Podprt je dvosmerni nadzor (daljinski zagon/ustavitev, referenčna hitrost) z nastavljivim vedenjem ob izgubi komunikacije, ki zagotavlja varno delovanje, če omrežje odpove.

V7: Kakšno vzdrževanje potrebuje omara?

Redno vzdrževanje je preprosto: polletno čiščenje ali zamenjava prezračevalnih filtrov, letni termografski pregled napajalnih zaključkov in letni test delovanja obvodnega tokokroga in varnostnih zapor. VFD sam ima določeno življenjsko dobo za kondenzatorje vmesnega tokokroga in hladilne ventilatorje - običajno 5 do 10 let, odvisno od pogojev delovanja - in to so zamenljive komponente. Celoten razpored vzdrževanja je dokumentiran v priročniku za uporabo.

V8: Ali lahko omarica deluje v prašnem ali visokotemperaturnem okolju?

ja Stopnja zaščite ohišja in strategija toplotnega upravljanja sta izbrani na podlagi pogojev na vaši lokaciji. Za prašna okolja je predpisan IP55 ali IP65 z dovodnimi filtri s fino filtracijo. Pri temperaturah okolja nad 40 °C znižanje moči VFD, klimatska naprava v ohišju ali toplotni izmenjevalniki zrak-voda zagotavljajo varne notranje pogoje. Podatke o vaši lokaciji bomo ocenili med fazo inženiringa in predlagali ustrezno zaščito okolja.

M5 v središču pozornosti strank

Regionalni vodovod — Program posodobitve črpalne postaje

Ozadje

Regionalno vodovodno podjetje v Južni Ameriki je v svojem distribucijskem omrežju upravljalo več kot 60 vrtin in črpalk za dvig tlaka, ki so oskrbovali približno dva milijona prebivalcev. Številne črpalne postaje so bile stare desetletja in so za nadzor pretoka uporabljale neposredne zaganjalnike s fiksno hitrostjo in dušilnimi ventili. Podjetje se je soočilo z naraščajočimi stroški energije, pogostimi okvarami črpalk in cevovodov zaradi vodnega udara in mehanskih obremenitev ter vse večjimi težavami pri pridobivanju nadomestnih delov za zastarelo krmilno strojno opremo.

Izziv

Podjetje se je odločilo za posodobitev svojih črpalnih postaj s krmiljenjem VFD v postopnem programu, ki je najprej ciljal na 20 največjih postaj. Vsaka postaja je predstavljala podoben profil: dva do štiri delovne/pripravljene črpalke (45kW do 200kW), dolgi motorni kabli (pogosto presegajo 150m do potopnih črpalk za vrtine), prašna polzunanja okolja na oddaljenih lokacijah in omejena električna podpora na mestu za kompleksno vzdrževanje sistema.

Vključene so bile posebne omejitve:

●  Rešitev VFD je morala prilagoditi dolge kable do potopnih črpalk brez poslabšanja izolacije navitja motorja

●  Ročni obvod je bil obvezen za vzdrževanje oskrbe z vodo med servisiranjem VFD, saj številne postaje niso imele redundance rezervne črpalke

●  Zmogljivost nadzora na daljavo je bila bistvenega pomena za zmanjšanje dragih obiskov spletnega mesta

●  Električno instalacijo so morali dokončati lokalni izvajalci z minimalnimi izkušnjami pri zagonu VFD

Zakaj izbrati naše nadzorne plošče VFD?

Po ocenjevanju naknadnih vgradenj VFD s komponentami in vgrajenih nadzornih plošč VFD je podjetje izbralo pristop kabineta. Prednosti so bile očitne:

●  Vsaka omarica je bila tovarniško zasnovana z izhodnimi sinusnimi filtri, prilagojenimi določeni dolžini kabla in vrsti izolacije motorja, s čimer je odpravljeno kakršno koli tveganje za poškodbe navitja motorja zaradi konic napetosti odbitih valov

●  Vgrajeno ročno obvodno vezje, predhodno ožičeno in preizkušeno, je podjetju dalo zaupanje, da se bo oskrba z vodo nadaljevala med kakršnim koli servisnim dogodkom VFD

●  HMI, nameščen na vratih, in popolnoma parametriran VFD sta bila tovarniško naložena s podatki o krivulji črpalke, nastavitvami nadzora tlaka PID in standardnimi zaščitnimi pragovi pripomočka, kar je lokalnim izvajalcem omogočilo, da zaženejo vsako omarico s preprosto povezavo omrežnega napajanja, motorja črpalke in tlačnega pretvornika

●  Moduli za daljinsko spremljanje GPRS/4G v vsaki omarici prenašajo operativne podatke — pretok, tlak, porabo energije, ure delovanja, status alarma — neposredno na osrednjo platformo SCADA podjetja.

Ohišja z oznako IP55 z dovodi za fino filtracijo in senčniki so ustrezala prašnim, izpostavljenim okoljem črpalnih postaj

Razporeditev

Izdelanih je bilo dvajset VFD omaric (45kW do 200kW), vsaka z izhodnim sinusnim filtrom, ročnim obvodom, ohišjem IP55, daljinsko telemetrijo GPRS in vnaprej konfiguriranim nadzorom tlaka PID. Omare so bile poslane kot popolne, tovarniško testirane enote. Lokalni izvajalci električnih del so v 10-mesečnem programu zaporedoma namestili in zagnali omarice. Podporo pri zagonu na daljavo so za prve tri postaje zagotovili inženirji proizvajalca preko video povezave; naslednje postaje so neodvisno naročile lokalne ekipe z uporabo standardizirane dokumentacije.

Rezultati

Poraba energije v 20 posodobljenih postajah se je v povprečju zmanjšala za 32 % v primerjavi s prejšnjim delovanjem dušilnega ventila, pri čemer VFD-ji natančno prilagajajo hitrost črpalke zahtevam sistema.

Stroški vzdrževanja črpalke in cevovoda so se znatno znižali: odpravljeni so bili vodni udari, življenjska doba ležajev in tesnil črpalke pa je bila podaljšana z mehkim zagonom.

V 20 postajah s kabli do 250 m ni prišlo do nobene okvare izolacije motorja, kar potrjuje specifikacijo sinusnega filtra.

Osrednja operativna ekipa komunalnega podjetja zdaj nadzoruje vseh 20 postaj z ene nadzorne plošče SCADA in prejema avtomatizirane SMS alarme za kakršno koli izpad črpalke ali odstopanje tlaka – kar zmanjša reaktivne obiske na lokaciji za več kot 60 %.

Uspeh prve faze je pripeljal do tega, da je podjetje razširilo program na preostalih 40 črpalnih postaj, standardiziralo na isti specifikaciji VFD kabineta in omogočilo enotno usposabljanje za vzdrževanje in popis rezervnih delov v celotnem omrežju.