С каждым годом производители насосного оборудования представляют на наше обозрение все более новые разнообразные модели насосов, отличающие друг от друга качеством, техническим и эксплуатационными свойствами, а также своей себестоимости. Насосные установки являются неотъемлемой частью в горной промышленности так и в сельском хозяйстве, так как насосы в основном используют для процессов обогащения полезных ископаемых, в оборотных системах водоснабжения, для подачи чистой воды, как для населения градообразующих предприятий, так и для технологических нужд.
Использование не автоматизированной насосной установки приводит к большому потреблению энергии и вследствие к финансовым потерям. Для решения этой проблемы были созданы автоматизированные насосные установки, позволяющие значительно снизить электропотребление за счет автоматического регулирования напора по датчикам уровня жидкости. Широко применяемый вид обеспечение энергоэффективности и ресурсосбережения на пульповых насосных установках – это применение частотно-регулируемого электропривода.
Рассмотрим пульповый насос WARMAN 200FF-MCU. Насосный агрегат оснащен асинхронным высоковольтным электродвигателем (6 кВ) типа 4A-400XK-6У3.
Предмет исследования – автоматизированный электропривод насосных установок. Его применение позволяет производить плавный разгон и остановку мощных насосных агрегатов, исключая появление гидроударов в трубопроводе при запуске в работу нового двигателя. Насос Warman MC предназначен для перекачивания наиболее агрессивных сред. Насос серии MC легко обрабатывает твердые частицы большого размера в плотных абразивных шламах и представляет собой оптимальную комбинацию прочности, долговечности, гидравлики и материалов.
Насос Warman MC является оптимальным выбором для широкого спектра применения: от наиболее тяжелых условий разгрузки мельниц до дробилок с промывочной водой.
Технические характеристики:
- Размеры (нагнетание) – 125-750 мм;
- Производительность – до 225 м3/ч;
- Напор насоса – до 55 м;
- Давление – до 900 кПа.
- Преимущества:
- Низкоскоростные, высокоэффективные рабочие колеса большого диаметра;
- Новейшие износостойкие материалы;
- Взаимозаменяемая эластомерная или металлическая футеровка, или металл;
- Простая укладка футеровки;
- Самоцентрирующийся корпус сальника;
- Быстрая замена цельной гидравлической части на крупных моделях.
Разновидности моделей:
Насос MCR – эластомерная (резиновая) футеровка внутри наружного чугунного корпуса, с металлическим рабочим колесом, металлическим/эластомерным передним бронедиском и пластинами рамы с обкладкой;
Насос MCU – корпус из прочного белого чугуна, без футеровки, с металлическим рабочим колесом, передним бронедиском и пластинами рамы с обкладкой;
Насос MCM – прочная металлическая футеровка из белого чугуна внутри наружного чугунного корпуса, с металлическим рабочим колесом, передним бронедиском и пластинами рамы с обкладкой.
Выбор преобразователя частоты осуществляется по номинальной мощности приводного электродвигателя насоса. Мощность у электродвигателя насоса WARMAN 200FF-MCU 315 кВт. Выбираем высоковольтный частотно-регулируемый электропривод в системе автоматической стабилизации уровня жидкости.
При графическом представлении механической характеристики электропривода совместно с ней представляется механическая характеристика механизма, в данном случае – механическая характеристика насоса. На рисунках 1 и 2 представлены электромеханические и механические характеристики частотно-регулируемого электропривода насоса WARMAN 200FF-MCU с двигателем 4A-400XK-6У3.
Рис. 1. Электромеханические характеристики частотно-регулируемого электропривода насоса WARMAN 200FF-MCU с вентиляторным законом частотного регулирования
Рис. 2. Механические характеристики частотно-регулируемого электропривода насоса WARMAN 200FF-MCU с вентиляторным законом частотного регулирования
Электрические схемы автоматизированного частотно-регулируемого электропривода содержат силовую цепь и цепи управления. В зависимости от напряжения и мощности двигателя силовая цепь частотно-регулируемого электропривода строится по различным схемам. Для низковольтных электродвигателей используются низковольтные преобразователи частоты с автономным инвертором напряжения. Для высоковольтных электродвигателей силовая схема может строиться по двум вариантам. При мощности приводных электродвигателей насосов от 400 до 1600 кВт рекомендуется использовать двухтрансформаторную систему, которая содержит низковольтный преобразователь частоты с автономным инвертором напряжения и два трансформатора для понижения и повышения напряжения. При мощности приводного высоковольтного электродвигателя насоса свыше 1600 кВт используется бестрансформаторная схема с высоковольтным преобразователем частоты.
Силовая цепь содержит понижающий трансформатор Т1; низковольтный преобразователь частоты UZ с автономным инвертором тока; синус-фильтр, обеспечивающий фильтрацию высших гармоник на выходе преобразователя частоты; повышающий трансформатор Т2 для согласования выходного напряжения преобразователя частоты с напряжением высоковольтного приводного электродвигателя М. Основным элементом замкнутой цепи управления в системе стабилизации давления является датчик давления ДД, устанавливаемый на нагнетательном трубопроводе на наивысшей точке подачи жидкости или на наиболее удаленной точке (диктующая точка сети) в зависимости от технологических условий. Для связи сигнала давления, пропорционального давлению в нагнетательном трубопроводе, с системой управления преобразователя частоты, используется специальный кабель с защитой от электромагнитных помех. Система управления преобразователя частоты имеет встроенный ПИД-регулятор с функциями формирования сигнала задания по давлению Uзд и обработки сигнала обратной связи по давлению Uод.
В заключение можно сделать вывод, что насос WARMAN 200FF-MCU с электродвигателем типа 4A-400XK-6У3 оказался наиболее энергоэффективным, так как при нерегулируемом варианте электропривода насосного агрегата потребление электроэнергии намного выше, чем с регулируемым электроприводом. Это означает, что при регулируемом электроприводе потребление электроэнергии сокращается и увеличивается экономическая эффективность.
Рис. 3. Высоковольтный частотно-регулируемый электропривод в системе автоматической стабилизации уровня жидкости