Енергозбереження при керуванні насосами
За результатами досліджень Фраунгофського інституту (Fraunhofer Institut) потенціал економії енергоспоживання насосними системами становить приблизно 60%. Регулюючі системи, які налаштовують режим роботи насоса на необхідну потужність, можуть вичерпати цей потенціал. Система регулювання частоти обертання, розроблена виробником насосів компанією KSB, забезпечує послідовне налаштування продуктивності насоса на режими роботи, що змінюються.
Пристрій PumpDrive, який монтується на двигуні, підходить для використання з будь-якими трифазними електродвигунами потужністю від 0,55 до 45 кВт, незалежно від виробника. За його допомогою користувачі опалювальних систем або систем охолодження можуть значно скоротити експлуатаційні витрати та витрати на технічне обслуговування насосів за рахунок режиму роботи з оптимальним споживанням енергії. Для забезпечення безперебійного постачання параметри насосів розраховують за розрахунковим піковим навантаженням і відповідним тиском. Але найчастіше насоси працюють не з граничними значеннями, тому потрібна лише їхня часткова продуктивність. Якщо продуктивність відповідає режиму роботи з частковим навантаженням, досягнутий тиск збільшується вздовж характеристичної кривої насоса. Через зворотне співвідношення напору та подачі, а також з урахуванням того, що споживання енергії в робочому режимі (кВт*ч/м3) збільшується зі зменшенням об'ємної витрати, режим часткового навантаження призводить до невиправдано високих експлуатаційних витрат. Таким чином зниження енергоспоживання насосів є величезним потенціалом економії електроенергії, що не слід недооцінювати і в технічному.оснащення будівель, т.к. поряд з насосами опалення також знаходять застосування насоси різних виконань та типорозмірів для техніки охолодження/техніки кондиціювання, підвищення тиску та водовідведення. Занадто потужні насоси як споживають невиправдано велику кількість енергії, а й призводять до додатковим енергетичним витратам загалом, т.к. при передачі теплоти та холоду з перевищенням необхідної потужності відбувається збільшення та енергетичних втрат.
Найефективнішою можливістю зменшення споживання електроенергії для приводу насосів є залежне від продуктивності регулювання частоти обертання. Для точного та плавного налаштування частоти обертання на поточну продуктивність компанія KSB розробила PumpDrive. Концепція цієї системи, що застосовується для двигунів незалежно від їхнього виробника, полягає в управлінні всіма передбаченими функціями насосів з оптимізацією енергоспоживання за допомогою одного пристрою. Істотним і водночас очевидним фактом і те, що це регулятор частоти обертання може монтуватися безпосередньо на двигуні насоса. Як показують такі приклади можливостей застосування, за рахунок налаштування залежної від продуктивності частоти обертання можна скоротити споживання енергії, так і збільшити ресурс насосів.
При розподілі тепла в офісній будівлі циркуляційними насосами система управління компенсує непостійне навантаження так, що при змінних виробничих умовах (режим зі зниженим навантаженням, відкриття і закриття термостатних вентилів, теплоспоживання, що короткочасно збільшується і зменшується) теплопостачання здійснюється постійно з необхідною подачею. З одного боку, таким чином досягаються константні температури приміщення, а також запобігаютьпоява збурюючих шумів потоку, за рахунок чого з'являються причини для більш комфортного режиму роботи системи опалення.
При підвищенні тиску за допомогою багатоступінчастих насосів високого тиску в багатоповерховому житловому будинку незважаючи на потребу в місцях водозабору, що змінюється, необхідно створювати постійний робочий тиск. За допомогою точного регулювання частоти обертання кожного окремого насоса режим роботи насосів постійно налаштовується на дане споживання. Розглядаючи функціонування системи, можна встановити, що при включенні/вимкненні насосів різниця швидкостей потоку та зумовлені гідравлічні удари знаходяться в діапазоні заданих значень по DIN 1988 частина 5. За рахунок системи управління насосами з продуктивністю, що налаштовується, можливий розрахунок напірних гідробаків зі значно меншими розмірами і завдяки цьому Найбільш економічні.
При відкачуванні води з шахти насосами за допомогою регулювання частоти обертання можна налаштувати подачу в залежності від рівня і відповідно до поточного надходження стічних вод. При постійному надходженні стоків можливе стабільне осушення без обов'язкового включення/вимкнення насосів — за ідеальних умов дренажні насоси працюватимуть у тривалому режимі. Бажані переваги менший знос насоса та уникнення гідравлічних ударів у під'єднаних трубопроводах.
Для настроювання частоти обертання система управління насосами орієнтується на задану робочу точку, яка у діаграмі Q/H складається з точки перетину характеристичної кривої насоса з кривими трубопроводів. При зменшенні подачі PumpDrive відзначає збільшення тиску, розраховує продуктивність в залежності від заданого тиску і відповідно знижуєчастоту обертання. Якщо споживання знову зростає, система управління насосами реагує на зниження тиску, що виходить з цього, і відповідно знову збільшує продуктивність насоса. Для цього блок регулювання для кожної необхідної продуктивності розраховує опори в трубопроводах між насосом і споживачем таким чином, ніби різниця тисків була виміряна безпосередньо у споживача, що додатково підтримує енергозберігаючий режим. Для кожного режиму роботи з частковим навантаженням насос забезпечує такий робочий тиск, який потрібний для подолання опорів до споживача. У цілому нині для приводу насоса можливе зниження споживання енергії до 60% залежно від кожного конкретного випадку застосування. Поряд з економією енергоспоживання плавне регулювання частоти обертання з продуктивністю, що налаштовується, впливає також на механічні навантаження установки за допомогою точного регулювання роботи насоса і скорочення кількості включень/вимкнень.
PumpDrive встановлюють безпосередньо на корпусі двигуна, можливе обладнання цією системою різних насосів для різних областей застосування незалежно від виробника. Тому для системи управління насосами, розрахованої на оптимізацію енергоспоживання, не потрібні додаткові окремі компоненти регулювання вимірювальної, регулюючої та керуючої техніки. Це полегшує складання тендерних технічних завдань для проектувальника, т.к. керування всіма передбаченими на об'єкті насосами може здійснюватися за допомогою єдиної системи керування. Монтаж та пуск в експлуатацію відбуваються за даними виробника відповідно до принципу «включай та працюй»: так PumpDrive розпізнає підключений датчик без додаткового параметруваннята переходить у режим регулювання. Всього чотири типорозміри, в яких існує пристрій управління PumpDrivе, виконання для діапазону потужностей від 0,55 до 3 кВт і від 4 до 7,5 кВт максимально задовольняють потреби застосування в технічному оснащенні будівель. Залежну від продуктивності систему регулювання частоти обертання можна також використовувати у багатонасосних установках. Пристрій оснащений дисплеєм з підсвічуванням, що добре читається. На дисплеї постійно відображається фактична величина частоти обертання і на місці можливе її регулювання та встановлення необхідного значення. РІ-регулятор, цифровий та аналоговий вхід/вихід для стандартних сигналів забезпечують усі традиційні види керування насосом. Функції захисту двигуна входять до стандартної комплектації. Для випадків застосування коли небажані зміни вручну, корпус поставляється також без блоку управління. Для здвоєних насосів, які часто використовуються в системах опалення та кондиціонування, існує економічний модуль здвоєних насосів. Для мультинасосного режиму, що включає до шести насосів, розроблено так звану вдосконалену модель. Тут блок управління PumpDrive виконує функцію провідного модуля. Інтеграція в техніку управління інженерним обладнанням для будівель та споруд відбувається за допомогою інтерфейсу шинної системи передачі даних LON.