» » » Моторизованные переключатели ATyS в системах управления водоотводными насосными станциями

Моторизованные переключатели ATyS в системах управления водоотводными насосными станциями

15 марта 2016

ATys 3s

Высокие требования к надежности водоотводных насосных станций (ВНС), снижение в них гидравлических ударов при включении двигателей приводит к необходимости использования полупроводниковых устройств плавного пуска и регулирования скорости насосов. В большинстве случае, система управления насосами строится на основе внешнего программируемого контроллера и поплавковых либо датчиков уровня воды (нижнего, верхнего и аварийного). Регулирование уровня воды сводится к простому включению/выключению двигателей, в зависимости от получаемых сигналов от датчиков, то есть исключает необходимость использования дорогих преобразователей частоты. Использование тиристорных устройств плавного пуска с плавным повышением напряжения оказывается вполне достаточным. Следует отметить, что классическая схема каскадного управления насосами с одним полупроводниковым пускателем оказывается недостаточно эффективной с точки зрения надежности. Ведь в случае его поломки прямой пуск насосов обходными контакторами может привести к гидравлическим ударам в сети и чрезмерным токовым нагрузкам на двигатели насосов. Для исключения таких аварийных ситуаций схему насосной станции рекомендуется строить с двумя рабочими насосами и одним резервным, подключенным через устройства плавного пуска под каждый из задействованных рабочих двигателей.

Схема электрической силовой части водоотводной насосной станции

Рис.1. Схема электрической силовой части водоотводной насосной станции с использованием контакторов для коммутации рабочих и резервного насоса, где М1..М3 – асинхронные двигатели (АД); QF1,QF2- автоматические выключатели; KM1…M4 – электромагнитные контакторы; УПП – устройства плавного пуска.

Для такой схемы коммутации двигателей, катушки соответствующих контактов должны быть постоянно под напряжением. Их гарантированная работа в условиях существующего питающего сетевого напряжения обеспечивается лишь при подключении источников бесперебойного питания (ИБП) в схему управления катушками.

Стоимость силовых контакторов, в особенности для насосов большой мощности, становится существенной. Так, например, в схеме, изображенной на рис.1., для двигателей мощностью 132кВт стоимость четырех контакторов для коммутации двигателей становится соизмеримой со стоимостью третьего устройства плавного пуска.

Существенное снижение стоимости оборудования в целом и повышение надежности системы возможно за счет применения моторизованных переключателей ATyS компании SOCOMEC (Франция). Электрическая схема управления водоотводными насосами не изменяется, однако уменьшается число используемых элементов (рис.2).

Схема электрической силовой части водоотводной насосной станции при использовании моторизованных переключателей для коммутации рабочих и резервного насоса

Рис.2. Схема электрической силовой части водоотводной насосной станции при использовании моторизованных переключателей для коммутации рабочих и резервного насоса, где К1, К2 – контакты моторизованных переключателей.

В стандартном исполнении силовые контакты замыкаются по схеме «I-0-II», то есть в нейтральном положении обе группы контактов отключены, а в остальных положениях включена только одна из групп. При предложенной схеме включения в случае неисправности двигателя М1 или М3 подачей управляющего напряжения происходит гарантированное переключение на резервный двигатель М2. При этом отпадает необходимость в механической и электрической взаимоблокировке управляющих сигналов, в отличие от контакторных схем. Относительным недостатком, ограничивающим применение моторизованных переключателей ATyS в схемах коммутации насосов, являются их ограниченное число механических переключений, которое значительно меньше по сравнению с контакторами. Так, например, электромагнитный контактор допускает 100.000 пусков в процессе своей эксплуатации без обслуживания и замены контактных площадок. Производитель моторизованных переключателей ATyS в этих же условиях допускает не более 10.000 механических переключений. При применении вышеуказанной схемы включения насосов пуск двигателей происходит при замкнутых контактах переключателя, то есть основная коммутационная нагрузка приходится на полупроводниковые ключи устройств плавного пуска. Помимо этого, недостатком контакторной схемы управления является периодические отключения силовых контактов при кратковременных пропаданиях напряжения на катушках. Это приводит к чрезмерному износу контактных площадок и негативно сказывается на работе электродвигателя насоса. В схеме с переключателями ATyS этот недостаток полностью отсутствует, поскольку подача напряжения на мотор – привод переключателя ATyS происходит лишь в момент переключения положения.

Экономические преимущества использования такой схемы включения представлены в таблице. Сравнение стоимости силовой части дано для схем с тремя устройствами плавного пуска, двумя УПП и контакторной схемой переключения, двумя УПП и схемой переключения на моторизованных переключателях.

Cтоимость элементов силовой схемы ВНС для разной мощности АД

Мощность АД 110 кВт 132 кВт 160 кВт 200 кВт 250 кВт 280 кВт
3УПП 4100 € 7110 € 7458 € 11625 € 13191 € 13695 €
2УПП+4КМ 4068 € 6056 € 6496 € 9170 € 11854 € 12930 €
2УПП+2 ATyS 3156 € 5292 € 5868 € 8646 € 9888 € 10224 €
Экономия с ATyS > 912 € > 764 € > 626 € > 524 € > 1966 € > 2076 €

Очевидно, что при использовании схемы с моторизованными переключателями ATyS уменьшается стоимость коммутационного оборудования, снижается чувствительность системы к кратковременным пропаданием напряжения, упрощается схема управления. Аналогичным образом, контакторная схема может быть заменена моторизованными переключателями и при большем числе водоотводных насосов на станции.

Торопов А.В., к.т.н.