کابینت کنترل تامین آب با فشار ثابت

کابینت کنترل تامین آب با فشار ثابت یک VFD، PLC یا کنترل کننده پمپ اختصاصی، قطع کننده های مدار ورودی، کنتاکتورهای خروجی در هر پمپ، ترانسفورماتور کنترل و رابط فرستنده فشار را در یک محفظه تک طبقه ای ادغام می کند. محدوده توان 0.75 کیلووات تا 400 کیلووات در سه فاز 380-480 ولت است. یک سنسور فشار روی هدر اصلی یک سیگنال 4-20 میلی آمپری را به کنترلر می رساند که به طور مداوم فشار واقعی را با نقطه تنظیم تعریف شده توسط کاربر مقایسه می کند و فرکانس خروجی VFD را از طریق یک حلقه PID تنظیم می کند تا تنظیم را در 0.02 ± مگاپاسکال حفظ کند. در سیستم های چند پمپی، پمپ سرب تحت کنترل VFD کار می کند در حالی که پمپ های تاخیری به طور متوالی راه اندازی می شوند یا با نوسان تقاضا کاهش می یابند. تعادل چرخش وظیفه ساعت ها در تمام پمپ ها کار می کند. حفاظت در خشکی، اضافه بار، افت فاز، اتصال کوتاه و فشار بیش از حد را پوشش می دهد. یک صفحه نمایش لمسی HMI روی در، فشار سیستم، وضعیت پمپ، فرکانس، گزارش های خطا و داده های انرژی را نمایش می دهد. ارتباط از طریق Modbus RTU/TCP یا دروازه ابری اختیاری 4G، نظارت از راه دور و ادغام SCADA را امکان پذیر می کند. محفظه از فولاد گالوانیزه با پوشش پودری، دارای استاندارد IP54 یا حداکثر IP65 برای استفاده در فضای باز ساخته شده است.

برنامه های کاربردی ایده آل

در جایی که فشار آب باید با وجود تغییر تقاضا ثابت بماند، کابینت کنترل تامین آب با فشار ثابت، ذخیره‌سازی گرانشی و پمپاژ با سرعت ثابت را با کنترل خودکار و پاسخگو به تقاضا جایگزین می‌کند.

ایستگاه های تامین و تقویت آب شهری

شبکه های آب شهری نوسانات فشار گسترده ای را بین ساعات اوج مصرف و دوره های کم جریان شبانه تجربه می کنند. کابینت با تعدیل سرعت پمپ و استقرار، فشار ثابتی را در نقاط شبکه تعیین شده حفظ می‌کند، شیب‌ها و نوسان‌هایی را که به اتصالات لوله فشار می‌آورند و شکایات خدماتی را ایجاد می‌کنند، حذف می‌کند. برای ایستگاه های تقویت کننده در امتداد شبکه انتقال طولانی، حلقه PID با تغییر فشار بالادست و خروجی متغیر پایین دست سازگار می شود.

ساختمان های مسکونی و تجاری بلندمرتبه

برج‌های آپارتمانی، هتل‌ها و بلوک‌های اداری نیاز به فشار قابل اعتماد در طبقات بالایی دارند. یک کابینت فشار ثابت با چند پمپ چند مرحله‌ای عمودی، به‌طور خودکار خروجی را برای مطابقت با تقاضای اشغال تنظیم می‌کند - در ظهر کمتر، در اوج صبح و عصر بالاتر. این سیستم نیاز به مخازن سقفی حجیم همراه با بار ساختاری، خطر لژیونلا و نیازهای دسترسی به تعمیر و نگهداری را برطرف می کند.

فرآیندهای صنعتی و آب خنک کننده

کارخانه های تولیدی، تاسیسات فرآوری مواد غذایی و نیروگاه ها به آب فرآیندی با فشار کاملاً کنترل شده نیاز دارند. کابینت لوازم آرایش برج خنک کننده، خطوط شستشو، تغذیه دیگ بخار و مدارهای آب تولیدی را با دقت تنظیم مناسب برای نیازهای فرآیند تامین می کند. کنترل مبتنی بر VFD اتلاف انرژی و سایش سوپاپ مرتبط با دریچه گاز را از بین می برد.

آبیاری کشاورزی

سیستم‌های قطره‌ای، آب‌پاش و مرکز محوری در مقیاس بزرگ به جریان متغیر در فشار پایدار در مناطق میدانی با ویژگی‌های قطره چکان مختلف نیاز دارند. این کابینت پیکربندی‌های پمپ‌های متعددی را انجام می‌دهد، از جمله پمپ‌های تقویت‌کننده گمانه شناور و افقی، که به‌طور خودکار خروجی را با تعداد مناطق آبیاری باز مطابقت می‌دهد. محافظ داخلی در حالت خشک از پمپ ها در هنگام تغییر سطح آب منبع محافظت می کند.

تامین آب روستایی و اجتماعی

سیستم‌های روستایی و سکونتگاه‌های دوردست از مدیریت فشار خودکار که جایگزین عملکرد پمپ دستی می‌شود، بهره می‌برند. کابینت که با یک سنسور سطح مخزن ذخیره سازی یکپارچه شده است، به طور خودکار شروع و متوقف می شود تا در حالی که فشار ثابتی به مصرف کنندگان می رساند، پر شدن مخزن را حفظ کند. نظارت از راه دور از طریق 4G به یک اپراتور اجازه می دهد چندین ایستگاه پراکنده را از طریق تلفن همراه یا SCADA مرکزی مدیریت کند.

هتل، اقامتگاه و هتلداری

استراحتگاه‌ها و امکانات تفریحی با ساختمان‌های پراکنده در یک سایت به فشار یکنواخت برای اتاق‌های مهمان، آشپزخانه، لباس‌شویی و محوطه‌سازی نیاز دارند. این کابینت پمپ های متعددی را مدیریت می کند تا اوج تقاضای صبح و عصر را برآورده کند و در عین حال انرژی را در ساعات غیر اوج مصرف کاهش می دهد و سیستم تا حد زیادی در حالت خواب در طول شب است.

شیرجه عمیق فنی

کابین کنترل تامین آب با فشار ثابت، کنترل سرعت VFD، توالی پمپ مبتنی بر PLC و حفاظت جامع را در یک محفظه مونتاژ شده در کارخانه ترکیب می کند و مدیریت فشار مستقل را برای نصب های تک پمپی تا چند پمپی ارائه می دهد.

تنظیم فشار حلقه بسته PID

یک فرستنده فشار روی لوله اصلی فشار آب را به سیگنال آنالوگ 4-20 میلی آمپر تبدیل می کند. کنترل‌کننده یک الگوریتم PID دیجیتال را اجرا می‌کند: بهره متناسب تعیین می‌کند که سیستم با چه شدتی به انحراف فشار پاسخ می‌دهد، زمان انتگرال افست حالت پایدار را حذف می‌کند، و میرایی مشتق باعث سرکوب بیش از حد در طول تغییرات ناگهانی جریان می‌شود. خروجی PID مستقیماً مرجع فرکانس VFD را تنظیم می کند و سرعت پمپ را برای مطابقت با تقاضا در زمان واقعی تنظیم می کند. دقت تنظیم معمولی زمانی که با ویژگی‌های خاص سیستم تنظیم شود - طول لوله، منحنی پمپ و حجم مخزن تحت فشار، در محدوده ± 0.02 مگاپاسکال است.

منطق توالی چند پمپ

هنگامی که تقاضا از ظرفیت یک پمپ مبتنی بر VFD بیشتر شود، کنترل کننده پمپ های اضافی را به کار می گیرد. پمپ سرب تحت کنترل VFD کار می کند. اگر به حداکثر فرکانس برسد و فشار همچنان کمتر از نقطه تنظیم باشد، کنترلر این پمپ را از طریق کنتاکتور بای پس خود به کارکرد با سرعت ثابت منتقل می کند و یک پمپ تاخیری را تحت کنترل VFD راه اندازی می کند. با کاهش تقاضا و رسیدن VFD به حداقل فرکانس با فشار بالاتر از نقطه تنظیم، پمپ های تاخیری یکی یکی از بین می روند و پمپ سرب به کنترل سرعت متغیر باز می گردد. این تضمین می کند که فقط یک پمپ در هر زمان با سرعت متغیر کار کند در حالی که بقیه با سرعت ثابت نزدیک به بهترین نقطه کارایی خود کار می کنند.

چرخش وظیفه و برابری

برای توزیع یکنواخت سایش، کنترل‌کننده نام پمپ سرب را بر اساس ساعات کار تجمعی یا تعداد شروع کار می‌چرخاند. پمپی که کمترین ساعت را دارد، با شروع چرخش، به سرب بعدی تبدیل می شود، که در شرایط جریان کم برای جلوگیری از اختلال فشار رخ می دهد. A pump taken offline for maintenance is locked out of the rotation via a digital input, and the controller reallocates duty across the remaining pumps.

مدیریت خواب، بیداری و جریان کم

در طول دوره های تقاضای صفر - برای مثال در ساختمان های تجاری یک شبه - VFD در نهایت به حداقل فرکانس خود می رسد در حالی که فشار در نقطه تنظیم باقی می ماند. پس از یک تاخیر قابل تنظیم، کنترل کننده وارد حالت خواب می شود و تمام پمپ ها را متوقف می کند. یک مخزن دیافراگمی کوچک فشار سیستم را در هنگام خواب حفظ می کند. هنگامی که فشار به آستانه کاهش می‌یابد، کنترل‌کننده پمپ سرب را مجدداً راه‌اندازی می‌کند و برای بازیابی فشار بالا می‌رود. این چرخه از کارکرد پمپ ها در برابر شیر بسته برای دوره های طولانی جلوگیری می کند، در مصرف انرژی صرفه جویی می کند و پمپ را از گرم شدن بیش از حد محافظت می کند.

مجموعه حفاظت از پمپ

کنترلر حفاظت های مخصوص پمپ را فراتر از اضافه بار استاندارد موتور ارائه می کند. تشخیص اجرای خشک یا از یک ورودی دیجیتال از یک کاوشگر سطح چاه یا حسگر جریان زیر موتور استفاده می کند. قطع فشار بیش از حد با تنظیم مجدد خودکار از آسیب لوله در صورت بسته شدن ناگهانی شیر جلوگیری می کند. قفل چرخه سریع تعداد استارت در ساعت را برای محافظت از سیم پیچ موتور محدود می کند. افت فاز و نظارت بر توالی فاز از آسیب مکانیکی ناشی از چرخش معکوس جلوگیری می کند. همه رویدادهای سفر دارای مهر زمانی هستند و در گزارش خطا ذخیره می‌شوند، با تعداد قابل تنظیمی از تلاش‌های تنظیم مجدد خودکار قبل از اینکه قفل نیاز به مداخله اپراتور داشته باشد.

معماری درایو VFD

VFD برای کار پمپ گشتاور متغیر با امتیاز اضافه بار 110 درصد به مدت 60 ثانیه انتخاب شده است. قابلیت Flying-Start امکان راه اندازی مجدد بدون درز در یک پمپ ساحلی را بدون قطع جریان اضافی فراهم می کند. برنامه نویسی فرکانس پرش از باندهای تشدید مکانیکی جلوگیری می کند. بهینه‌سازی خودکار انرژی جریان مغناطیسی موتور را در بار سبک کاهش می‌دهد و در زمانی که پمپ زیر سرعت کامل کار می‌کند، در انرژی اضافی صرفه‌جویی می‌کند. یک چوک DC لینک داخلی و فیلتر RFI تزریق جریان هارمونیک را به منبع تغذیه به حداقل می رساند.

HMI و رابط اپراتور

یک صفحه نمایش لمسی رنگی نصب شده روی در، فشار و نقطه تنظیم سیستم را در زمان واقعی، وضعیت پمپ جداگانه، ساعات کار تجمعی و تعداد شروع به ازای هر پمپ، آلارم‌های فعال با سابقه خطا، و دسترسی به پارامتر محافظت شده با رمز عبور را ارائه می‌دهد. کنترل نادیده گرفتن دستی از فعالیت های راه اندازی و نگهداری پشتیبانی می کند.

مانیتورینگ و ارتباطات از راه دور

استاندارد RS485 Modbus RTU به سایت SCADA یا تجهیزات تله متری متصل می شود. یک دروازه ابری 4G یا اترنت اختیاری، دسترسی از راه دور را از طریق مرورگر وب یا برنامه تلفن هوشمند امکان پذیر می کند، فشار زمان واقعی، وضعیت پمپ، مصرف انرژی و اعلان های فشار هشدار را ارائه می دهد. اپراتورها می توانند نقطه تنظیم فشار را از راه دور برای نیازهای سیستم خاص تنظیم کنند.

محوطه و ساخت و ساز محیطی

کابینت کف از ورق فولادی گالوانیزه 1.5 تا 2.0 میلی متری با پوشش پودری مقاوم در برابر UV استفاده می کند. IP54 استاندارد برای اتاق های پمپ داخلی است. IP55 یا IP65 برای محیط های بیرونی و تصفیه آب موجود است. تهویه هوای اجباری فیلتر شده با کنترل فن ترموستاتیک دمای داخلی را در محدوده عملکرد VFD حفظ می کند. برای تاسیسات گرمسیری یا بیابانی در فضای باز، می توان یک سایبان آفتابگیر و بخاری ضد تراکم مشخص کرد. ورود کابل از طریق صفحات گلند در پایه کابینت است. کابینت مطابق با استاندارد IEC 61439-1/2 طراحی و ساخته شده است و تمامی اجزا دارای علامت CE و گواهینامه های منطقه ای در دسترس هستند.

سوالات متداول

Q1: کابینت چگونه فشار ثابت را حفظ می کند؟

یک سنسور فشار روی هدر اصلی آب به طور مداوم فشار سیستم را اندازه گیری می کند و یک سیگنال 4-20 میلی آمپر را به کنترل کننده می فرستد. الگوریتم PID کنترل کننده فشار واقعی را با هدف تعیین شده توسط کاربر مقایسه می کند. اگر فشار کاهش یابد، فرکانس خروجی VFD را افزایش می دهد تا سرعت پمپ افزایش یابد. اگر فشار افزایش یابد، پمپ را کند می کند. این تنظیم حلقه بسته به طور مداوم اجرا می شود، معمولاً فشار را در محدوده ± 0.02 مگاپاسکال از نقطه تنظیم نگه می دارد.

Q2: یک کابینت کنترل منبع آب با فشار ثابت چند پمپ می تواند کنترل کند؟

پیکربندی‌های استاندارد از 1 تا 6 پمپ پشتیبانی می‌کنند که 2 یا 3 پمپ رایج‌ترین کاربرد هستند. در سیستم های چند پمپی، یک VFD واحد پمپ با سرعت متغیر را به حرکت در می آورد در حالی که پمپ های اضافی با افزایش تقاضا با سرعت ثابت شروع به کار می کنند. تمام منطق توالی پمپ، تناوب و تغییر خطا در کنترلر تعبیه شده است.

Q3: تفاوت این کابینت با نصب VFD های جداگانه روی هر پمپ چیست؟

کابینت یک سیستم کنترل کامل را ارائه می دهد - منطق توالی پمپ، حلقه PID فشار، تناوب خودکار، تغییر خطا، عملکرد خواب/بیداری، و یک رابط کاربری واحد - همه از قبل سیم کشی شده و در کارخانه تست شده اند. VFD های منفرد نمی توانند عملکرد چند پمپ را بدون مهندسی خارجی قابل توجه هماهنگ کنند.

Q4: آیا سیستم می تواند با یا بدون مخزن ذخیره سازی کار کند؟

هر دو در برنامه پر کردن مخزن، کنترل کننده فشار سیستم را حفظ می کند در حالی که یک سنسور سطح در مخزن قدرت شروع/توقف را فراهم می کند. در پیکربندی اصلی مستقیم، کنترل‌کننده فشار خط را مستقیماً روی لوله‌های توزیع حفظ می‌کند و سرعت پمپ را برای مطابقت با تقاضای مصرف‌کننده بدون مخزن ذخیره‌سازی تعدیل می‌کند.

Q5: چه نوع پمپ هایی سازگار هستند؟

این کابینت موتورهای القایی سه فاز استاندارد مورد استفاده در پمپ‌های گمانه غوطه‌وری، پمپ‌های چند مرحله‌ای عمودی، پمپ‌های گریز از مرکز مکش انتهایی افقی و پمپ‌های تقویت‌کننده خطی را در ولتاژ 380-480 ولت، 50/60 هرتز کنترل می‌کند. موتورهای آهنربای دائمی را نیز می توان با VFD های سازگار راه اندازی کرد.

Q6: چه محدوده قدرتی در دسترس است؟

پیکربندی استاندارد 0.75 کیلو وات تا 400 کیلووات را پوشش می دهد. اندازه کابینت بر اساس تعداد پمپ ها، جریان بار کامل موتور هر پمپ و سطح خطای سایت است. مهندسان ما VFD، کنتاکتورها، قطع کننده های مدار و سیستم شینه را از داده های پمپ شما انتخاب می کنند.

Q7: چه گزینه های نظارت از راه دور موجود است؟

استاندارد RS485 Modbus RTU به سایت SCADA متصل می شود. دروازه‌های اختیاری 4G یا اترنت به یک پلتفرم ابری پیوند می‌دهند و از طریق مرورگر وب یا برنامه تلفن هوشمند به فشار بی‌درنگ، وضعیت پمپ، مصرف انرژی، هشدارهای خطا و داده‌های تاریخی دسترسی دارند. پیامک یا اعلان‌های فشار برنامه به اپراتورها در مورد خطاها هشدار می‌دهد.

Q8: کابینت به چه تعمیراتی نیاز دارد؟

بازرسی ماهانه آب بندی درب ها و فیلترهای تهویه. بررسی سه ماهه پایانه های برق. تست عملکرد سالانه دستگاه های ایمنی و منطق تناوب. فن های خنک کننده VFD و خازن های پیوند DC عمر مفیدی بین 5 تا 10 سال دارند و قابل تعویض هستند. فرستنده فشار باید سالانه کالیبره شود.

Q9: چگونه این سیستم در مقایسه با پمپاژ سنتی در مصرف انرژی صرفه جویی می کند؟

یک پمپ با سرعت ثابت با یک دریچه گاز، انرژی پمپاژ را در برابر محدودیت مصنوعی هدر می دهد. VFD سرعت پمپ را مستقیماً با تقاضا مطابقت می دهد. از آنجایی که قدرت پمپ با مکعب سرعت مقیاس می شود، پمپ با سرعت 80 درصد تقریباً 50 درصد انرژی تمام سرعت را می گیرد. با حالت خواب در طول دوره‌های تقاضای صفر، نصب‌ها معمولاً بین 20 تا 40 درصد کاهش انرژی حاصل می‌کنند.

ارتقاء تامین آب ثانویه شهری - منطقه مسکونی مرتفع

پس زمینه

یک اداره آب شهری در یک شهر بزرگ آسیایی بیش از 80 ایستگاه تقویت کننده آب ثانویه را مدیریت کرد که به جوامع مسکونی بلندمرتبه خدمات رسانی می کنند. هر ایستگاه 200 تا 800 آپارتمان را در برج های 18 تا 35 طبقه عرضه می کرد. تجهیزات موجود قدیمی بود - برخی از ایستگاه ها از مخازن سقفی با شارژ مجدد شیر شناور استفاده می کردند، برخی دیگر از مجموعه پمپ های سرعت ثابت با دریچه های کاهش فشار استفاده می کردند. دولت شهر یک ارتقا را برای بهبود کیفیت فشار، حذف مخازن سقف به دلایل بهداشت عمومی و کاهش مصرف انرژی پمپاژ الزامی کرد.

چالش

هر ایستگاه تقویت کننده به برجی با مشخصات تقاضای متمایز خدمت می کرد: اوج شدید صبح و عصر، تقاضای متوسط ​​در طول روز، و جریان تقریباً صفر در طول شب. پمپ‌های سرعت ثابت موجود بدون توجه به تقاضا با ظرفیت کامل کار می‌کردند و فشار اضافی را از طریق دریچه‌های کاهش فشار تخلیه می‌کردند. این امر انرژی قابل توجهی را در حین تولید گرما و سر و صدا در اتاق های پمپ هدر می دهد. مخازن سقفی برای رعایت مقررات جدید بهداشتی باید برداشته می‌شد، و مقامات از تمام ایستگاه‌های جدید می‌خواستند که داده‌ها را به سکوی مرکزی SCADA گزارش کنند. فضای فیزیکی نیز تنگ بود - بیشتر اتاق‌های پمپ در قسمت‌های زیرزمین با ارتفاع سقف محدود و دسترسی محدود بازسازی شدند.

چرا کابینت کنترل تامین آب با فشار ثابت را انتخاب کنید؟

پس از یک خلبان موفق در سه ایستگاه، مقامات کابینه های فشار ثابت مهندسی شده کارخانه را انتخاب کردند. یک محفظه منفرد VFD، کنترلر، کنتاکتورهای خروجی برای سه پمپ چند مرحله ای عمودی، رابط فشار، و صفحه نمایش لمسی HMI را در خود جای داده است - که با ردپای پنل قدیمی مطابقت دارد. کنترل فشار PID اجازه می دهد تا دریچه های کاهش فشار به طور کامل حذف شوند. سرعت پمپ سرب برای مطابقت با تقاضا تغییر می کرد و پمپ های اضافی در صورت نیاز مرحله بندی می شدند. در طول شب، سیستم خوابید و فشار توسط یک ظرف دیافراگمی کوچک حفظ شد.

فشار آب در آپارتمان‌های طبقه بالا بدون توجه به تقاضا، بدون فشار اضافی در طبقات پایین‌تر که سیستم قدیمی ایجاد می‌کرد، در حداقل نظارتی ثابت شد. مصرف انرژی در هر ایستگاه اندازه‌گیری شد و از طریق Modbus به SCADA سازمان منتقل شد و به اپراتورها دید در زمان واقعی و توانایی تنظیم نقاط تنظیم فشار از راه دور برای ارتفاع خاص هر برج را داد.

استقرار

سی و دو کابینت فشار ثابت در فاز اول در طول 18 ماه نصب شد. هر کابینت با داده های پمپ و نقطه تنظیم فشار مطابق با برج خاص از قبل بارگذاری شده بود. راه اندازی در محل منبع تغذیه متصل، کابل های موتور پمپ، و فرستنده فشار - معمولاً در یک روز در هر ایستگاه تکمیل می شود.

نتایج

●  شکایت‌های فشار ساکنان طبقه بالای ۳۲ جامعه در عرض سه ماه پس از راه‌اندازی به صفر رسید.

●  مصرف انرژی پمپ به طور متوسط ​​35٪ در مقایسه با خط پایه سرعت ثابت قبلی کاهش یافته است، که از هدف 25٪ سازمان فراتر رفته است.

●  مخزن‌های سقفی از رده خارج و برداشته شدند و هزینه‌های مربوط به نگهداری و رعایت کیفیت آب حذف شدند.

●  اکنون یک تیم عملیاتی دو نفره همه 32 ایستگاه را از راه دور از مرکز SCADA مدیریت می‌کند.

●  مقام، کابینه فشار ثابت را برای 50 ایستگاه باقیمانده استاندارد کرده است که فاز دو آن در حال حاضر در حال انجام است.