RU2624933C1 - Method of cascade start of electrically driven pumps in pressure booster systems with frequency converter as a regulator - Google Patents
Method of cascade start of electrically driven pumps in pressure booster systems with frequency converter as a regulator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2624933C1 RU2624933C1 RU2016116086A RU2016116086A RU2624933C1 RU 2624933 C1 RU2624933 C1 RU 2624933C1 RU 2016116086 A RU2016116086 A RU 2016116086A RU 2016116086 A RU2016116086 A RU 2016116086A RU 2624933 C1 RU2624933 C1 RU 2624933C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pump
- pumps
- pressure
- priority
- additional
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D13/00—Pumping installations or systems
- F04D13/12—Combinations of two or more pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
- F04D15/0066—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by changing the speed, e.g. of the driving engine
Landscapes
- Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам управления и регулирования насосных установок и может быть использовано для пуска насосов в установках повышения давления, состоящих из группы электроприводных насосов напряжением 0,4 кВ и одного преобразователя частоты (ПЧ) в качестве регулятора.The invention relates to methods for controlling and regulating pumping units and can be used to start pumps in pressure boosting installations, consisting of a group of electric drive pumps with a voltage of 0.4 kV and one frequency converter (IF) as a regulator.
В настоящее время известны различные способы пуска насосов в установках повышения давления, предназначенных для поддержания заданного давления в напорных магистралях водоснабжения. На практике - это насосные установки с количеством насосов от 3 до 6 с приводом от асинхронных двигателей, работающих от сетей переменного тока напряжением 0,4 кВ и подключенных параллельно между собой. Основными проблемами таких установок являются импульсы электрического тока в сетях питающих напряжений при запуске электродвигателей насосов и гидроудары в напорных магистралях. Наиболее эффективными решениями этих проблем являются способы, связанные с использованием различных способов пуска дополнительных насосов, в частности с применением частотного управления насосами при пуске. Одним из таких способов является способ пуска первого и дополнительных насосов с применением преобразователей частоты переменного тока (патент РФ на изобретение №2562782, МПК F24D 19/10). При этом электродвигатель каждого насоса в системе запускается и регулируется от своего ПЧ.Currently, various methods are known for starting up pumps in pressure boosting systems designed to maintain a given pressure in pressure lines of water supply. In practice, these are pumping units with the number of pumps from 3 to 6 driven by asynchronous motors operating from 0.4 kV AC networks and connected in parallel with each other. The main problems of such installations are electric current pulses in the supply voltage networks when starting the electric motors of pumps and water hammer in pressure lines. The most effective solutions to these problems are methods associated with the use of various methods of starting additional pumps, in particular with the use of frequency control of pumps during start-up. One of such methods is the method of starting the first and additional pumps using AC frequency converters (RF patent for the invention No. 2562782, IPC F24D 19/10). In this case, the electric motor of each pump in the system is started and regulated by its inverter.
Указанный способ имеет ограниченное применение из-за высокой стоимости используемого оборудования, обусловленного высокой стоимостью ПЧ. Недостатками такого способа, кроме высокой стоимости используемого оборудования, являются: снижение КПД всей установки на величину до 30% при параллельном снижении частоты вращения насосов в процессе регулирования; необходимость использования специальных технических решений для отвода тепла от ПЧ; необходимость использования фильтров для снижения импульсных помех в сетях питающего напряжения.The specified method has limited application due to the high cost of the equipment used, due to the high cost of the inverter. The disadvantages of this method, in addition to the high cost of the equipment used, are: a decrease in the efficiency of the entire installation by up to 30% with a parallel decrease in the speed of the pumps during regulation; the need to use special technical solutions for heat removal from the inverter; the need to use filters to reduce impulse noise in the supply voltage.
Известны также способы, в которых насосная установка содержит только один ПЧ в качестве регулятора и все остальные насосы подключаются к сети переменного тока путем прямого подключения к сети питающего напряжения параллельно регулируемому насосу (например, статья «http://www.elpron.ru/index.php/articles/51-industrial-automation/317-cascadnoeupravlenie»). Таким способам присущи следующие недостатки: импульсы переменного тока в сети, гидроудары в напорных магистралях, снижение ресурса работы коммутационной аппаратуры и надежности эксплуатации.There are also known methods in which a pump installation contains only one inverter as a regulator and all other pumps are connected to an alternating current network by directly connecting to a supply voltage network in parallel with an adjustable pump (for example, the article “http://www.elpron.ru/index .php / articles / 51-industrial-automation / 317-cascadnoeupravlenie "). The following disadvantages are inherent in such methods: AC pulses in the network, water hammer in pressure lines, reduction in the operating life of switching equipment and operational reliability.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению является способ, описанный в статье «Каскадно-частотное управление асинхронными двигателями на насосных станциях», опубликованный на интернет-ресурсе: http://en-res.ru/stati/kaskadno-chastotnoe-upravlenie-asinxronnymi-dvigatelyami-na-nasosnyx-stanciyax.html. Указанный способ предусматривает пуск первого насоса через ПЧ, запуск второго и последующих насосов осуществляют путем прямого подключения к сети питающего напряжения, при этом уменьшение гидроударов осуществляют путем управления частотой вращения первого насоса от ПЧ. Стоимость оборудования управления такой установки сравнительно невысока. Тем не менее, несмотря на снижение импульсов тока и гидроударов, они все же присутствуют в значительной мере. Недостатками такого способа являются:The closest set of essential features to the claimed invention is the method described in the article "Cascade-frequency control of induction motors at pumping stations", published on the Internet resource: http://en-res.ru/stati/kaskadno-chastotnoe-upravlenie -asinxronnymi-dvigatelyami-na-nasosnyx-stanciyax.html. The specified method involves starting the first pump through the inverter, starting the second and subsequent pumps is carried out by directly connecting the supply voltage to the network, while the reduction of water hammer is carried out by controlling the speed of the first pump from the inverter. The cost of control equipment of such an installation is relatively low. Nevertheless, despite the decrease in current pulses and water hammer, they are still present to a large extent. The disadvantages of this method are:
- наличие импульсов тока в сетях питающих напряжений до 10-15 номинальных значений тока полной нагрузки электродвигателя насоса;- the presence of current pulses in the supply voltage networks up to 10-15 rated values of the full load current of the pump motor;
- наличие гидроударов в напорных магистралях, достигающих 15-25 бар в течение менее 1 секунды. При этом нередко наблюдаются порывы напорных магистралей, рассчитанных на уровень давления не более 16 бар;- the presence of water hammer in the pressure lines, reaching 15-25 bar in less than 1 second. In this case, gusts of pressure lines are often observed, designed for a pressure level of not more than 16 bar;
- снижение качества регулирования давления, связанное с необходимостью принудительного отключения регулируемого и нерегулируемого насосов для смены приоритета регулируемого насоса с целью выравнивания часовой наработки насосов. Это требование является обязательным при эксплуатации насосов в составе насосной установки. Такое снижение качества регулирования выражается в появлении статической ошибки регулирования в сторону снижения давления в напорной магистрали с уровня 5-8 бар, как правило, поддерживаемого в точке регулирования, до уровня давления 1,0-3,0 бар в зависимости от количества параллельно работающих насосов в течение времени 15-30 секунд, необходимого для выхода на режим двух насосов.- a decrease in the quality of pressure regulation associated with the need to force shutdown of regulated and unregulated pumps to change the priority of the regulated pump in order to equalize the running hours of the pumps. This requirement is mandatory when operating pumps as part of a pumping unit. Such a decrease in the quality of regulation is expressed in the appearance of a static control error in the direction of reducing the pressure in the pressure line from a level of 5-8 bar, usually maintained at the control point, to a pressure level of 1.0-3.0 bar, depending on the number of pumps running in parallel during the time of 15-30 seconds required to enter the dual pump mode.
Задачей заявляемого изобретения является устранение недостатков указанного выше технического решения и достижение технического результата в отношении снижения гидроударов в напорной магистрали потребителя и пусковых токов в сети питающего напряжения, а также устранению статических ошибок процесса регулирования, вызванных коммутацией насосов при смене приоритета регулируемого насоса.The objective of the claimed invention is to eliminate the shortcomings of the above technical solution and achieve a technical result with respect to reducing water hammer in the pressure line of the consumer and inrush currents in the supply voltage network, as well as eliminating static errors in the control process caused by switching the pumps when changing the priority of the adjustable pump.
Заявляемое изобретение также решает задачу расширения арсенала технических средств следующего назначения: «Способ каскадного пуска электроприводных насосов в установках повышения давления с преобразователем частоты в качестве регулятора». Подтверждением достижения данного технического результата заявляемого изобретения является реализация указанного назначения.The claimed invention also solves the problem of expanding the arsenal of technical equipment for the following purposes: "The method of cascade start-up of electric drive pumps in pressure boosting installations with a frequency converter as a regulator." Confirmation of the achievement of this technical result of the claimed invention is the implementation of this purpose.
Достижение указанного технического результата в заявляемом изобретении достигается за счет осуществления способа каскадного пуска электроприводных насосов в установках повышения давления с преобразователем частоты в качестве регулятора, включающего выбор первого по приоритету пуска насоса из всей совокупности насосов установки;The achievement of the specified technical result in the claimed invention is achieved through the implementation of the method of cascade start-up of electric drive pumps in pressure boosting installations with a frequency converter as a regulator, which includes the selection of the first priority pump start from the entire set of plant pumps;
запуск первого по приоритету пуска насоса от преобразователя частоты (ПЧ), при этом насос регулируется по характеристике «питающее напряжение - сетевая частота переменного тока»; выбор первого дополнительного насоса, который является вторым по приоритету пуска, запуск первого дополнительного насоса при понижении давления в напорной магистрали ниже заданного методом прямого пуска или с помощью полупроводникового устройства плавного пуска (УПП) или при помощи пускателей по схеме «звезда-треугольник», при этом насос после запуска работает в режиме постоянной производительности;starting the first priority pump start from the frequency converter (FC), while the pump is regulated according to the characteristic "supply voltage - AC mains frequency"; selection of the first additional pump, which is the second priority start-up, starting the first additional pump when the pressure in the pressure line is lower than specified by the direct start method or using a semiconductor soft starter (SCP) or using starters in the "star-delta" configuration, after the start of the pump, it operates in constant capacity mode;
выбор второго дополнительного насоса, который является третьим по приоритету пуска; запуск второго дополнительного насоса при понижении давления в напорной магистрали ниже заданного от ПЧ путем переключения к нему ПЧ от первого по приоритету пуска регулируемого насоса, для этого отключенный от ПЧ первый по приоритету пуска насос через определенный интервал времени подключают к сети питающего напряжения, а указанный интервал времени определяют допустимым временем авторотации насоса как функции от активной мощности электродвигателя насоса, при этом вновь подключенный к ПЧ насос становится регулируемым по характеристике «питающее напряжение - сетевая частота переменного тока»;selection of a second additional pump, which is the third priority start-up; starting the second additional pump when the pressure in the pressure line is lower than the set value from the inverter by switching the inverter from the first priority start-up of the adjustable pump, for this the first priority start-up pump disconnected from the inverter is connected to the mains voltage after a certain time interval, and the indicated interval time is determined by the permissible time of the autorotation of the pump as a function of the active power of the pump motor, while the pump again connected to the inverter becomes adjustable according to the characteristic ike "supply voltage - AC line frequency";
запуск последующих дополнительных насосов осуществляют при понижении давления в напорной магистрали ниже заданного аналогично запуску второго дополнительного насоса, причем каждый раз осуществляют переключение ПЧ от регулируемого насоса к следующему дополнительному.the subsequent additional pumps are started when the pressure in the pressure line is lower than the set value similarly to the start of the second additional pump, and each time the inverter switches from an adjustable pump to the next additional one.
Для однозначного и более полного понимания описания заявляемого изобретения далее приведены уточнения и раскрытия использованных выше понятий и терминов, а также описание отдельных этапов способа.For an unambiguous and more complete understanding of the description of the claimed invention, the following are clarifications and disclosures of the concepts and terms used above, as well as a description of the individual steps of the method.
Под способом каскадного пуска насосов в современной технической литературе и в данном описании понимают последовательный пуск насосов установки повышенного давления для повышения давления или расхода в напорной магистрали, причем насосы в такой установке могут быть подсоединены параллельно.Under the method of cascade start-up of the pumps in the modern technical literature and in this description we mean the sequential start-up of the pumps of the overpressure installation to increase the pressure or flow in the pressure line, and the pumps in such an installation can be connected in parallel.
Заявляемый способ пуска насосов в установках повышения давления направлен на регулирование технических параметров в напорной магистрали и питающей сети переменного тока, а именно на снижение гидроударов в напорной магистрали и снижение импульсов тока в сети питающего напряжения переменного тока во время пуска, а также устранение статических ошибок регулирования, вызванных коммутацией насосов при смене приоритета регулируемого насоса, что повышает надежность и ресурс работы установки, а также повышает надежность водоснабжения потребителей.The inventive method of starting pumps in pressure boosting systems is aimed at regulating technical parameters in the pressure line and the AC supply network, namely, reducing water hammer in the pressure line and reducing current pulses in the AC supply voltage network during start-up, as well as eliminating static regulation errors caused by switching pumps when changing the priority of the adjustable pump, which increases the reliability and service life of the installation, as well as increases the reliability of water supply rer.
В заявляемом способе используют насосы, работающие от асинхронных двигателей переменного тока, подключенных к сетям общего назначения напряжением 0,4 кВ. Количество насосов в установке варьируется от 3 до 6. Указанное количество определяет ступень регулирования и закладывается на стадии проектирования установки в зависимости от заданных характеристик потребления. Минимальное количество насосов определяется минимальными условиями осуществления способа, максимальное - снижением КПД до уровня, когда подключение дополнительного насоса увеличивает производительность установки на величину, меньшую определяемой ступени регулирования для каждого насоса. Регулирование указанных выше характеристик осуществляют за счет изменения количества насосов и частоты вращения регулируемого насоса. Регулирование частоты вращения насоса осуществляют регулированием частоты вращения ротора асинхронного двигателя за счет регулирования частоты и амплитуды напряжения переменного тока посредством ПЧ. Таким образом, насос, подключенный к сети питающего напряжения через ПЧ, является регулируемым. Выбор очередности пуска или приоритета пуска каждого насоса осуществляют на основании его эксплуатационных характеристик или конструктивной очередности подключения в установке. Каждый очередной по приоритету насос запускают при понижении давления в напорной магистрали ниже заданного и он становится регулируемым. В процессе функционирования установки выбор насоса осуществляют путем подачи на пусковое устройство соответствующей команды с управляющего компьютера в соответствии с программой управления.In the inventive method using pumps running on asynchronous AC motors connected to general-purpose networks with a voltage of 0.4 kV. The number of pumps in the installation varies from 3 to 6. The specified number determines the stage of regulation and is laid at the design stage of the installation, depending on the specified characteristics of consumption. The minimum number of pumps is determined by the minimum conditions for the implementation of the method, the maximum by reducing the efficiency to a level where connecting an additional pump increases the productivity of the installation by an amount less than the determined control step for each pump. Regulation of the above characteristics is carried out by changing the number of pumps and the speed of the adjustable pump. The pump speed is controlled by controlling the rotational speed of the rotor of the induction motor by adjusting the frequency and amplitude of the AC voltage by means of an inverter. Thus, the pump connected to the mains voltage via the inverter is adjustable. The selection of the start-up sequence or start-up priority of each pump is carried out on the basis of its operational characteristics or the constructive sequence of connection in the installation. Each next priority pump is started when the pressure in the pressure line is lower than the set one and it becomes adjustable. During the operation of the installation, the pump is selected by submitting to the starting device the appropriate command from the control computer in accordance with the control program.
По экономическим соображениям установка содержит только один ПЧ. Такая конфигурация установок в настоящее время широко распространена. При этом в известных способах в большинстве случаев от ПЧ запускается только первый насос, который является регулируемым. Остальные или дополнительные насосы запускаются прямым пуском, т.е. подсоединяются к сети питающего напряжения через магнитные пускатели. При таком запуске дополнительных насосов в магистрали потребителя возникают гидроудары амплитудой до 15-25 бар в течение 1 с, а в сети питающего напряжения - импульсы тока с амплитудой до 10-14 номиналов тока полной нагрузки электродвигателя насоса, кроме этого, возникают статические ошибки регулирования в сторону снижения давления в магистрали потребителя с уровня 5-8 бар, как правило, поддерживаемого в точке регулирования до уровня давления 1,0-3,0 бар в зависимости от количества параллельно работающих насосов в течение времени 15-30 секунд, необходимого для выхода на режим двух насосов. В ряде случаев пуск дополнительных насосов также осуществляют от ПЧ, который поочередно подсоединяют к соответствующему насосу путем переключения от предыдущего насоса. Основным недостатком такого способа пуска является наличие двойного гидроудара, который выражается в импульсном снижении давления на 3-6 бар, а затем через промежуток времени 0,2-3,4 с - ударным увеличением давления до 8-15 бар в точке регулирования в течение менее 1 с при переключении регулируемого насоса от ПЧ к сети питающего напряжения в случае отсутствия параллельно работающих насосов. Однако при таком способе пуска амплитуда импульсов тока при подключении дополнительных насосов уменьшается до 3-4 номинальных значений.For economic reasons, the installation contains only one inverter. This configuration of installations is currently widespread. Moreover, in the known methods, in most cases, only the first pump, which is adjustable, is started from the inverter. The remaining or additional pumps are started by direct start, i.e. connected to the mains voltage via magnetic starters. With this start-up of additional pumps, shock waves with an amplitude of up to 15-25 bar for 1 s occur in the consumer line, and current pulses with an amplitude of up to 10-14 current ratings of the full load of the pump motor occur in the supply voltage network; in addition, static regulation errors occur in the side of pressure reduction in the consumer line from a level of 5-8 bar, usually maintained at the control point to a pressure level of 1.0-3.0 bar, depending on the number of pumps in parallel for 15-30 seconds, Qdim mode for entering the two pumps. In some cases, the start-up of additional pumps is also carried out from the inverter, which is alternately connected to the corresponding pump by switching from the previous pump. The main disadvantage of this starting method is the presence of a double hydroblow, which is expressed in a pulse pressure decrease of 3-6 bar, and then after a period of 0.2-3.4 s, a shock increase in pressure to 8-15 bar at the control point for less than 1 s when switching an adjustable pump from the inverter to the supply voltage network in the absence of parallel pumps. However, with this starting method, the amplitude of the current pulses when connecting additional pumps is reduced to 3-4 nominal values.
Согласно заявляемому способу второй по приоритету запуска или первый дополнительный насос запускают прямым пуском, или с помощью полупроводникового устройства плавного пуска, или при помощи пускателей по схеме «звезда-треугольник» без отключения регулируемого насоса от сети питающего напряжения. Запуск с помощью полупроводникового устройства плавного пуска или при помощи пускателей по схеме «звезда-треугольник» целесообразно проводить при мощности насоса 55 кВт и выше. Такая комбинация запуска первых двух насосов позволяет избежать двойных гидроударов и одновременно снизить амплитуду импульсов тока в системе. При этом первый дополнительный насос постоянно работает в режиме максимальной производительности. Образованная таким образом технологическая связка первых двух насосов имеет свойство буфера, понижающего гидроудары и импульсы тока в установке, при этом опасность двойного гидроудара устраняется. Одновременно амплитуда импульсов тока при подключении дополнительных насосов уменьшается до 3-4 номинальных значений.According to the claimed method, the second priority start-up or the first additional pump is started by direct start, or by using a semiconductor soft starter, or using star-delta starters without disconnecting the adjustable pump from the supply voltage network. It is advisable to start using a semiconductor soft starter or using starters according to the star-delta scheme with a pump power of 55 kW and above. This combination of starting the first two pumps avoids double water hammer and at the same time reduces the amplitude of the current pulses in the system. At the same time, the first additional pump is constantly operating in maximum performance mode. Thus formed technological connection of the first two pumps has the property of a buffer that reduces water hammer and current pulses in the installation, while the danger of double water hammer is eliminated. At the same time, the amplitude of the current pulses when connecting additional pumps is reduced to 3-4 nominal values.
Подключение следующих по приоритету пуска дополнительных насосов становится возможным с минимальными для такой системы гидроударами и импульсами тока, что особенно существенно проявляется в случае пуска их от ПЧ. В данном случае имеется в виду запуск насосов от одного ПЧ путем переключения. Переключение осуществляют следующим образом: ПЧ отключается от регулируемого насоса, отключенный насос через определенный интервал времени подключают к сети питающего напряжения напрямую. Упомянутый интервал времени определяют по экспериментально определенной зависимости: допустимое время авторотации насоса как функция от активной мощности электродвигателя этого насоса. На практике этот интервал составляет 0,21-3,4 с в зависимости от мощности насоса. После подключения к сети отключенного от ПЧ насоса, предшествующего по приоритету пуска, осуществляют пуск следующего по приоритету пуска насоса. При пуске дополнительных насосов ПЧ поочередно подключается к каждому дополнительному насосу, что исключает необходимость производить принудительную смену регулируемого насоса и тем самым устранить статические ошибки регулирования при смене приоритета регулируемого насоса, что повышает надежность водоснабжения потребителей.The connection of the next priority start-up of additional pumps becomes possible with minimal shock and current pulses for such a system, which is especially noticeable when they are started from the inverter. In this case, it refers to starting the pumps from one inverter by switching. Switching is carried out as follows: the inverter is disconnected from the regulated pump, the disconnected pump after a certain time interval is connected directly to the supply voltage network. The mentioned time interval is determined by the experimentally determined dependence: the permissible autorotation time of the pump as a function of the active power of the electric motor of this pump. In practice, this interval is 0.21-3.4 s, depending on the power of the pump. After connecting to the mains a pump disconnected from the inverter that precedes the start of priority, start the next priority start of the pump. When starting additional pumps, the inverter is connected to each additional pump one at a time, which eliminates the need to force change the adjustable pump and thereby eliminate static control errors when changing the priority of the adjustable pump, which increases the reliability of water supply to consumers.
Подключение отключенного от ПЧ насоса через интервал времени, определенный по указанной выше зависимости, вносит в процесс этого подключения регулирующий фактор, позволяющий снижать гидроудары до уровня 0,8-1,6 бар в течение менее 1 с и импульсы тока в установке до уровня 3-4 номинальных значений тока за счет выравнивания гидравлической мощности работающих насосов в сторону насоса с меньшей производительностью в течение расчетного времени авторотации насоса. Указанный регулирующий фактор является следствием объективно происходящих в системе физических процессов. Тем не менее, его можно рассматривать как псевдоуправление гидравлической мощностью внутри установки в процессе пуска дополнительного насоса.Connecting a pump disconnected from the inverter at a time interval determined by the above dependence introduces a regulatory factor into the process of this connection, which allows reducing water hammer to a level of 0.8-1.6 bar in less than 1 s and current pulses in the installation to a level of 3- 4 nominal current values due to the equalization of the hydraulic power of the working pumps towards the pump with lower performance during the estimated time of autorotation of the pump. The specified regulatory factor is a consequence of physical processes that are objectively occurring in the system. Nevertheless, it can be considered as a pseudo-control of hydraulic power inside the unit during the start-up of an additional pump.
Следует обратить особое внимание на то, что технологическая связка - пуск первого насоса от ПЧ и прямой пуск второго насоса (равно, как пуск с помощью полупроводникового устройства плавного пуска или при помощи пускателей по схеме «звезда-треугольник») придают способу пуска свойство буфера от возникновения в установке гидроударов при одновременном снижении импульсов тока до 3-4 номиналов тока полной нагрузки электродвигателя насоса в случае пуска от УПП или по схеме «звезда-треугольник». При прямом пуске первого дополнительного насоса импульсы тока остаются, но при этом исключен двойной гидроудар в магистрали потребителей. Дополнительно к этому пуск следующего по приоритету пуска насоса путем переключения от ПЧ при определении интервала времени переключения в заявляемом способе также позволяет снижать гидроудары и импульсы тока. Таким образом, налицо синергетический эффект снижения в установке гидроударов и импульсов тока.Particular attention should be paid to the fact that the technological connection - starting the first pump from the inverter and starting the second pump directly (as well as starting with a semiconductor soft starter or with star-delta starters) give the starting method a buffer property of occurrence of water hammer in the installation while reducing current pulses to 3-4 current ratings of the full load of the pump motor in case of start-up from the soft starter or according to the star-delta scheme. With the direct start-up of the first additional pump, current pulses remain, but a double water hammer in the consumer line is excluded. In addition to this, starting the next priority pump start by switching from the inverter when determining the switching time interval in the present method also allows to reduce water hammer and current pulses. Thus, there is a synergistic effect of a decrease in the installation of hydroshocks and current pulses.
Как уже было сказано выше, количество насосов в установке определяют при ее проектировании, а запуск каждого последующего дополнительного насоса при работе установки осуществляют автоматически при понижении давления в напорной магистрали ниже заданного.As mentioned above, the number of pumps in the installation is determined during its design, and the start of each subsequent additional pump during operation of the installation is carried out automatically when the pressure in the pressure line is lower than the set value.
Заявляемое изобретение характеризуется совокупностью существенных признаков, осуществляемых с помощью системы компьютерных и сопутствующих электронных устройств, а именно наличием следующей последовательности действий, которая обеспечивает достижение заявленного технического результата:The claimed invention is characterized by a combination of essential features carried out using a system of computer and related electronic devices, namely the presence of the following sequence of actions that ensures the achievement of the claimed technical result:
- выбор первого по приоритету пуска насоса из всей совокупности насосов установки;- selection of the first priority pump start-up from the entire set of plant pumps;
- запуск первого по приоритету пуска насоса от преобразователя частоты (ПЧ), при этом насос регулируется по характеристике «питающее напряжение - сетевая частота переменного тока»;- starting the first priority pump start from the frequency converter (FC), while the pump is regulated according to the characteristic "supply voltage - AC mains frequency";
- выбор первого дополнительного насоса, который является вторым по приоритету пуска,- selection of the first additional pump, which is the second priority start-up,
- запуск первого дополнительного насоса при понижении давления в напорной магистрали ниже заданного методом прямого пуска, или с помощью полупроводникового устройства плавного пуска, или при помощи пускателей по схеме «звезда-треугольник», при этом насос после запуска работает в режиме постоянной производительности;- starting the first additional pump when the pressure in the pressure line is lower than that set by the direct start method, or using a semiconductor soft starter, or using starters in the "star-delta" configuration, while the pump, after starting, operates in constant output mode;
- выбор второго дополнительного насоса, который является третьим по приоритету пуска;- the choice of the second additional pump, which is the third priority start-up;
- запуск второго дополнительного насоса при понижении давления в напорной магистрали ниже заданного от ПЧ путем переключения к нему ПЧ от первого по приоритету пуска регулируемого насоса, для этого отключенный от ПЧ первый по приоритету пуска насос через определенный интервал времени подключают к сети питающего напряжения, а указанный интервал времени определяют допустимым временем авторотации насоса как функции от активной мощности электродвигателя насоса, при этом вновь подключенный к ПЧ насос становится регулируемым по характеристике «питающее напряжение - сетевая частота переменного тока»;- start of the second additional pump when the pressure in the pressure line is lower than the set value from the inverter by switching the inverter from the first priority start-up of the adjustable pump, for this, the first priority start-up pump disconnected from the inverter is connected to the mains voltage after a certain time interval, and the specified the time interval is determined by the permissible time of autorotation of the pump as a function of the active power of the pump motor, while the pump again connected to the inverter becomes adjustable in character tick "supply voltage - network frequency of alternating current";
- запуск последующих дополнительных насосов осуществляют при понижении давления в напорной магистрали ниже заданного аналогично запуску второго дополнительного насоса, причем каждый раз осуществляют переключение ПЧ от регулируемого насоса к следующему дополнительному.- the start of subsequent additional pumps is carried out when the pressure in the pressure line is lower than the set value similarly to the start of the second additional pump, and each time the inverter is switched from the regulated pump to the next additional one.
Указанная совокупность существенных признаков заявляемого изобретения позволяет заключить, что по сравнению с указанными выше аналогами оно позволяет значительно снизить гидроудары в напорной магистрали потребителя и импульсы пусковых токов в питающей сети переменного тока, а также устранить статические ошибки процесса регулирования, вызванные коммутацией насосов при смене приоритета регулируемого насоса. Подтверждением достижения данного технического результата заявляемого изобретения являются приведенные выше данные при раскрытии изобретения и следующие ниже примеры реализации способа.The specified set of essential features of the claimed invention allows us to conclude that, compared with the above analogues, it can significantly reduce water hammer in the consumer pressure line and inrush current pulses in the AC mains, as well as eliminate static errors in the control process caused by switching pumps when changing the priority of the regulated pump. Confirmation of the achievement of this technical result of the claimed invention are the above data upon disclosure of the invention and the following examples of the method.
Заявляемое изобретение позволяет также достичь и другого технического результата, а именно расширить арсенал технических средств следующего назначения: «Способ каскадного пуска электроприводных насосов в установках повышения давления с преобразователем частоты в качестве регулятора». Подтверждением достижения данного технического результата заявляемого изобретения является реализация указанного назначения, что следует из перечисленной совокупности существенных признаков и приведенных ниже примеров реализации способа.The claimed invention also allows to achieve another technical result, namely, to expand the arsenal of technical equipment for the following purposes: "The method of cascade start-up of electric drive pumps in pressure boosting installations with a frequency converter as a regulator." Confirmation of the achievement of this technical result of the claimed invention is the implementation of this purpose, which follows from the above set of essential features and the following examples of the method.
Совокупность существенных признаков заявляемого технического решения представляет собой процесс, в котором последовательно во времени осуществляют действия над материальными объектами - насосами, ПЧ, питающими сетями напряжения и напорной магистралью. Этими действиями являются: пуск насосов, переключения насосов от ПЧ и к ПЧ, а также их подключение к сети питающего напряжения и отключение от нее. Указанные действия осуществляют с помощью плавных пускателей, магнитных пускателей, переключателей, контроллеров. Все действия над указанными материальными объектами выполняются во времени и в определенной последовательности. При этом выбор очередности или приоритета пуска насосов определяет порядок выполнения действий над материальными объектами и является их характеристикой. The set of essential features of the claimed technical solution is a process in which actions are sequentially performed over time on material objects - pumps, inverters, voltage supply networks and pressure line. These actions are: starting up the pumps, switching the pumps from the inverter to the inverter, as well as connecting them to the mains voltage and disconnecting from it. These actions are carried out with the help of soft starters, magnetic starters, switches, controllers. All actions on these material objects are performed in time and in a certain sequence. In this case, the choice of priority or priority for starting up the pumps determines the procedure for performing actions on material objects and is their characteristic.
Заявляемое изобретение может быть применено в промышленности и коммунальном хозяйстве. Применение и использование заявляемого способа не вызывает трудностей и может быть осуществлено людьми, имеющими специальную техническую подготовку. При осуществлении способа используются устройства и приборы, выпускаемые промышленностью и находящиеся в открытой продаже. Методами осуществления изобретения являются операторская работа с техническим оборудованием, приборами контроля и регулирования, а также с компьютером. Средствами осуществления являются насосы, компьютеры, преобразователи частоты, плавные пускатели, магнитные пускатели, переключатели.The claimed invention can be applied in industry and utilities. The application and use of the proposed method does not cause difficulties and can be carried out by people with special technical training. In the implementation of the method, devices and devices manufactured by the industry and located on the open market are used. Methods for implementing the invention are camera work with technical equipment, control and regulation devices, as well as with a computer. The means of implementation are pumps, computers, frequency converters, soft starters, magnetic starters, switches.
Отличительными от прототипа существенными признаками заявляемого изобретения являются:Distinctive from the prototype of the essential features of the claimed invention are:
- запуск второго дополнительного насоса при понижении давления в напорной магистрали ниже заданного от ПЧ путем переключения к нему ПЧ от первого по приоритету пуска регулируемого насоса, для этого отключенный от ПЧ первый по приоритету пуска насос через определенный интервал времени подключают к сети питающего напряжения, а указанный интервал времени определяют допустимым временем авторотации насоса как функции от активной мощности электродвигателя насоса, при этом вновь подключенный к ПЧ насос становится регулируемым по характеристике «питающее напряжение - сетевая частота переменного тока»;- start of the second additional pump when the pressure in the pressure line is lower than the set value from the inverter by switching the inverter from the first priority start-up of the adjustable pump, for this, the first priority start-up pump disconnected from the inverter is connected to the mains voltage after a certain time interval, and the specified the time interval is determined by the permissible time of autorotation of the pump as a function of the active power of the pump motor, while the pump again connected to the inverter becomes adjustable in character tick "supply voltage - network frequency of alternating current";
- запуск последующих дополнительных насосов осуществляют при понижении давления в напорной магистрали ниже заданного аналогично запуску второго дополнительного насоса, причем каждый раз осуществляют переключение ПЧ от регулируемого насоса к следующему дополнительному.- the start of subsequent additional pumps is carried out when the pressure in the pressure line is lower than the set value similarly to the start of the second additional pump, and each time the inverter is switched from the regulated pump to the next additional one.
Следует также подчеркнуть, что отличительной характеристикой запуска второго дополнительного насоса является наличие в установке работающего от ПЧ первого по приоритету пуска насоса и одновременно работающего первого дополнительного насоса в режиме постоянной производительности. Только в совокупности использования этих существенных признаков возможна реализация заявленного технического результата. В случае подключения третьего и последующих дополнительных насосов аналогично технический результат реализуется только при работающих с постоянной производительностью насосах и работающем от ПЧ предыдущем по приоритету пуска насосе.It should also be emphasized that a distinctive characteristic of starting the second additional pump is the presence in the installation of a first priority pump start-up operating from the inverter and at the same time operating the first additional pump in constant output mode. Only in the aggregate use of these essential features is it possible to implement the claimed technical result. In the case of connecting the third and subsequent additional pumps, the technical result is likewise realized only with pumps operating at a constant capacity and operating from the inverter of the previous priority pump.
Приведенные существенные признаки являются отличительными от прототипа, т.к. каждый из них не содержится в совокупности существенных признаков прототипа, т.е. не присутствует в перечне действий, осуществляемых в прототипе, и не является их характеристикой.These significant features are distinctive from the prototype, because each of them is not contained in the totality of the essential features of the prototype, i.e. not present in the list of actions carried out in the prototype, and is not their characteristic.
Как уже было показано выше, указанные отличительные от прототипа существенные признаки обеспечивают достижение заявленного технического результата при использовании других существенных признаков изобретения, указанных в описании. Другими словами, они позволяют создать новый способ, позволяющий добиться существенного снижения гидроударов и импульсов тока при каскадном пуске насосов в установках повышения давления, а также устранить статическую ошибку регулирования давления при смене приоритета регулируемого насоса. Кроме того, заявленный способ расширяет арсенал технических средств назначения: «Способ каскадного пуска электроприводных насосов в установках повышения давления с преобразователем частоты в качестве регулятора».As already shown above, these distinctive essential features from the prototype ensure the achievement of the claimed technical result when using other essential features of the invention specified in the description. In other words, they allow you to create a new way to achieve a significant reduction in water hammer and current pulses during cascade start-up of pumps in pressure boosting installations, as well as eliminate the static error of pressure control when changing the priority of the adjustable pump. In addition, the claimed method expands the arsenal of technical means of destination: "The method of cascade start-up of electric drive pumps in pressure boosting installations with a frequency converter as a regulator."
Таким образом, показано, что совокупность существенных признаков заявляемого изобретения, позволяющая достичь заявленного технического результата, отличается от совокупности существенных признаков аналогов, прототипа, а также и других известных источников данных, т.е. неизвестно применение данной совокупности существенных признаков с получением заявленного технического результата. Thus, it is shown that the set of essential features of the claimed invention, which allows to achieve the claimed technical result, differs from the set of essential features of analogues, prototype, as well as other known data sources, i.e. it is unknown the use of this set of essential features with the receipt of the claimed technical result.
В частности, не известен следующий существенный признак изобретения и его характеристики:In particular, the following essential feature of the invention and its characteristics are not known:
- Запуск второго дополнительного насоса при понижении давления в напорной магистрали ниже заданного от ПЧ путем переключения к нему ПЧ от первого по приоритету пуска регулируемого насоса, для этого отключенный от ПЧ первый по приоритету пуска насос через определенный интервал времени подключают к сети питающего напряжения, а указанный интервал времени определяют допустимым временем авторотации насоса как функции от активной мощности электродвигателя насоса, при этом вновь подключенный к ПЧ насос становится регулируемым по характеристике «питающее напряжение - сетевая частота переменного тока».- Starting the second additional pump when the pressure in the pressure line is lower than the set value from the inverter by switching the inverter from the first priority start-up of the adjustable pump, for this, the first priority start-up pump disconnected from the inverter is connected to the mains voltage after a certain time interval, and the specified the time interval is determined by the permissible time of autorotation of the pump as a function of the active power of the pump motor, while the pump again connected to the inverter becomes adjustable in character tike "supply voltage - AC line frequency".
В данном случае следует обратить особое внимание на следующие особенности осуществления этого признака:In this case, special attention should be paid to the following features of the implementation of this feature:
- При использовании этого признака обязательным условием достижения заявленного технического результата является использование всей совокупности существенных признаков изобретения. Только в этом случае возникает синергетический эффект снижения гидроударов и импульсов тока, а также устранения статической ошибки регулирования при смене приоритета регулируемого насоса. Этот эффект возникает за счет образования технологической связки первых двух насосов, которая имеет свойство буфера, понижающего гидроудары и импульсы тока в установке, а также за счет подключения отключенного от ПЧ насоса к сети питающего напряжения через интервал времени, позволяющий выравнивать гидравлическую мощность в магистрали потребителя и снижать импульсы тока в сети питающего напряжения. Указанный интервал времени определяют допустимым временем авторотации насоса как функции от активной мощности электродвигателя насоса.- When using this feature, a prerequisite for achieving the claimed technical result is the use of the totality of the essential features of the invention. Only in this case there is a synergistic effect of reducing water hammer and current pulses, as well as eliminating the static control error when changing the priority of the adjustable pump. This effect occurs due to the formation of a technological bundle of the first two pumps, which has the property of a buffer that reduces water hammer and current pulses in the installation, as well as due to the connection of a supply voltage disconnected from the inverter to the mains through a time interval, which makes it possible to equalize the hydraulic power in the consumer line and reduce current pulses in the supply voltage network. The indicated time interval is determined by the permissible pump autorotation time as a function of the active power of the pump motor.
С другой стороны, использование указанной совокупности существенных признаков, а также совокупности отличительных признаков для получения заявленного технического результата не следует для специалистов явным образом из уровня техники, т.к. не является объединением, изменением или совместным использованием сведений, содержащихся в уровне техники, и/или общих знаний специалиста.On the other hand, the use of the indicated combination of essential features, as well as the combination of distinctive features to obtain the claimed technical result does not follow explicitly from the prior art for specialists, because It is not a combination, modification or sharing of information contained in the prior art and / or general knowledge of a specialist.
Описание заявленного способа поясняется схемой, на которой приведены следующие обозначения:The description of the claimed method is illustrated by the scheme, which shows the following notation:
1- Выбор первого насоса;1- Selection of the first pump;
2 - Подключение преобразователя частоты (ПЧ) к насосу;2 - Connecting a frequency converter (IF) to the pump;
3 - Проверка наличия исправных, разрешенных и неработающих насосов;3 - Checking the availability of serviceable, permitted and idle pumps;
4 - Плавный пуск насоса (от ПЧ);4 - Soft start of the pump (from the inverter);
5 - Регулирование давления р;5 - Regulation of pressure p;
6 - Определение порядкового номера дополнительного насоса;6 - Determination of the serial number of the additional pump;
7 - Проверка условия р≤р пуска;7 - Check the condition p≤r start ;
8 - Определение количества одновременно работающих насосов;8 - Determination of the number of simultaneously running pumps;
9 - Проверка условия Р≥55 кВт;9 - Checking the condition P≥55 kW;
10 - Снижение производительности регулируемого насоса;10 - Reduced performance of the adjustable pump;
11 - Прямой пуск первого дополнительного насоса;11 - Direct start of the first additional pump;
12 - Пуск первого дополнительного насоса от УПП или по схеме «звезда-треугольник»;12 - Start of the first additional pump from the soft starter or according to the "star-delta" scheme;
13 - Отключение регулируемого насоса от ПЧ;13 - Disconnecting the adjustable pump from the inverter;
14 - Выдержка времени переключения насос от ПЧ к сети питающего напряжения;14 - Time delay switching the pump from the inverter to the supply voltage network;
15 - Подключение насоса к сети питающего напряжения.15 - Connecting the pump to the mains voltage.
Заявляемый способ относится к способам каскадного пуска насосов в установках повышения давления, состоящих из группы электроприводных насосов в количестве от 3 до 6 напряжением 0,4 кВ и одного преобразователя частоты (ПЧ) в качестве регулятора. Кроме того, установка может содержать дополнительное и вспомогательное оборудование: контроллеры, плавные пускатели, магнитные пускатели, переключатели, датчики давления, электроизмерительную аппаратуру. В начале осуществления способа выбирают первый по приоритету пуска насос - 1. Обычно - это разрешенный для работы и исправный насос, имеющий наименьшую наработку в часах или наименьшее количество пусков, или же произвольно выбранный разрешенный и исправный насос. Выбранный насос подключают к ПЧ – 2 при помощи коммутационного оборудования и производят его плавный пуск - 4. В интервале времени до выхода насоса на заданный режим осуществляют управление частотой вращения насоса от ПЧ с целью снижения импульсов тока в сети питающего напряжения и снижения гидроударов. После выхода управляемого ПЧ насоса на режим он становится регулируемым в режиме поддержания заданного давления - 5 по характеристике «питающее напряжение - сетевая частота переменного тока». Сразу после подключения насоса к ПЧ - 2 определяют наличие в установке исправных, разрешенных для работы и неработающих насосов - 3. При наличии исправных, разрешенных для работы и неработающих насосов определяют порядковый номер дополнительного насоса - 6. Выбор порядкового номера каждого дополнительного насоса осуществляют аналогично выбору первого регулируемого насоса. Выбор статуса каждого дополнительного насоса осуществляют из условия: количество одновременно работающих насосов: менее двух - пускаемый насос является первым дополнительным, два и более – вторым и далее по порядку возрастания порядкового номера дополнительным насосом - 8. При использовании УПП или схемы пуска «звезда-треугольник» порядковый номер первого дополнительного насоса определен конструктивно - 9. После пуска каждого дополнительного насоса производят регулирование давления за счет изменения производительности регулируемого насоса - 5.The inventive method relates to methods for cascade start-up of pumps in pressure boosting devices, consisting of a group of electric drive pumps in an amount from 3 to 6 with a voltage of 0.4 kV and one frequency converter (IF) as a regulator. In addition, the installation may contain additional and auxiliary equipment: controllers, soft starters, magnetic starters, switches, pressure sensors, electrical measuring equipment. At the beginning of the implementation of the method, the first priority pump is selected - 1. Typically, this is a pump that is allowed for operation and a serviceable pump that has the least operating time in hours or the least number of starts, or an arbitrarily selected authorized and serviceable pump. The selected pump is connected to the inverter - 2 using switching equipment and its soft start is performed - 4. In the time interval until the pump reaches the specified mode, the pump speed is controlled from the inverter to reduce current pulses in the supply voltage network and to reduce water hammer. After the controlled inverter of the pump enters the mode, it becomes adjustable in the mode of maintaining the set pressure - 5 according to the characteristic "supply voltage - AC mains frequency". Immediately after connecting the pump to the inverter - 2, determine whether the installation has serviceable, allowed for operation and non-working pumps - 3. If there are serviceable, allowed for operation and non-working pumps, determine the serial number of the additional pump - 6. The selection of the serial number of each additional pump is carried out similarly to the choice first adjustable pump. The selection of the status of each additional pump is carried out from the condition: the number of simultaneously running pumps: less than two - the starting pump is the first additional, two or more - the second and then in order of increasing the serial number of the additional pump - 8. When using the soft starter or star-delta starting circuit "The serial number of the first additional pump is determined structurally - 9. After the start of each additional pump, pressure is regulated by changing the capacity of the adjustable pump - 5.
При снижении давления в напорной магистрали р до уровня давления пуска дополнительного насоса рпуска и ниже - 7 проверяют количество одновременно работающих насосов - 8. При наличии только одного работающего от ПЧ насоса пускаемый насос будет являться первым дополнительным. Для насосов мощностью Р менее 55 кВт производят снижение производительности регулируемого насоса - 10, после чего производят прямой пуск первого дополнительного насоса - 11, т.е. насос напрямую подключают к сети питающего напряжения. В случае применения насосов мощностью 55 кВт и более пуск первого дополнительного насоса осуществляют с помощью полупроводникового устройства плавного пуска или при помощи пускателей по схеме «звезда-треугольник» без снижения производительности регулируемого насоса - 12. После завершения процесса пуска первый дополнительный насос работает в режиме постоянной производительности, а установка находится в режиме регулирования заданного давления - 5. После пуска первого дополнительного насоса производится определение наличия исправных, разрешенных для работы и неработающих насосов - 3. При наличии таковых определяют порядковый номер дополнительного насоса - 6.By reducing the pressure in the pressure line P to the starting pressure level p additional pump start and below - 7 checks the number of simultaneously operating pumps - 8. In the presence of only one operating inverter of the pump Let pump will be first additive. For pumps with a power of P less than 55 kW, the performance of the regulated pump is reduced — 10, after which the first additional pump is directly started — 11, i.e. the pump is directly connected to the mains voltage. In the case of using pumps with a power of 55 kW or more, the first additional pump is started using a semiconductor soft starter or using star-delta starters without reducing the performance of the regulated pump - 12. After the start of the start-up process, the first additional pump operates in a constant mode productivity, and the installation is in the control mode of the set pressure - 5. After starting the first additional pump, the presence of serviceable ones is determined, p Permissions for working and non-working pumps - 3. In the presence of such additional sequence determined number of pump - 6.
Образовавшаяся технологическая связка работающих первого и второго по приоритету пуска насосов способна снижать гидроудары в напорной магистрали потребителя и импульсы тока в сети питающего напряжения.The resulting technological connection of the first and second priority pump start-ups can reduce water hammer in the consumer pressure line and current pulses in the supply voltage network.
При дальнейшем понижении давления в напорной магистрали потребителя - 7 запускают второй дополнительный насос. Определение статуса второго дополнительного насоса производится при условии: количество одновременно работающих насосов установки два и более - 8. Пуск насоса осуществляют от ПЧ, для чего отключают первый по приоритету пуска насос от ПЧ - 13 и переключают его напрямую к сети питающего напряжения - 15 с выдержкой определенного интервала времени - 14. Этот интервал времени определяют по заранее экспериментально определенной зависимости: время авторотации насоса как функция от активной мощности электродвигателя насоса. После этого подключают второй дополнительный насос к ПЧ и он становится регулируемым. Такое подключение насоса в дополнение к технологической связке первого и второго по приоритету пуска насосов позволяет снизить гидроудары и импульсы тока до уровня 3-4 номиналов тока полной нагрузки электродвигателя насоса по сравнению с импульсами тока 10-15 номиналов в способе-прототипе. При этом гидроудары в напорной магистрали снижаются до уровня 0,8-1,6 бар в течение 1 с по сравнению с 15-25 бар в течение 1 с в способе-прототипе. Кроме этого, устраняются статические ошибки регулирования, вызванные коммутацией насосов при смене приоритета регулируемого насоса, с уровня давления 5-8 бар до 1-3 бар в зависимости от количества работающих насосов, тем самым повышается надежность водоснабжения потребителей.With a further decrease in pressure in the pressure line of the consumer - 7, a second additional pump is started. The status of the second additional pump is determined under the condition that the number of simultaneously operating pumps of the unit is two or more - 8. The pump is started from the inverter, for which the first priority pump is switched off from the inverter - 13 and switched directly to the supply voltage network - 15 with shutter speed a certain time interval - 14. This time interval is determined by a pre-experimentally determined relationship: the autorotation time of the pump as a function of the active power of the pump motor. After that, the second additional pump is connected to the inverter and it becomes adjustable. Such a pump connection, in addition to the technological combination of the first and second priority pump start-ups, allows to reduce water hammer and current pulses to the level of 3-4 full load current ratings of the pump motor compared to current pulses of 10-15 ratings in the prototype method. In this case, water hammer in the pressure line is reduced to the level of 0.8-1.6 bar for 1 s compared to 15-25 bar for 1 s in the prototype method. In addition, static control errors caused by switching the pumps when changing the priority of the controlled pump from a pressure level of 5-8 bar to 1-3 bar depending on the number of pumps in operation are eliminated, thereby increasing the reliability of water supply to consumers.
Аналогичным образом при дальнейшем снижении давления в напорной магистрали запускают следующие по приоритету пуска насосы.Similarly, with a further decrease in pressure in the pressure line, the next priority start-up pumps are started.
Пример 1 осуществления изобретенияExample 1 of the invention
Применяют насосную установку повышения давления в напорной магистрали потребителя для подачи воды и поддержания давления на заданном уровне. Установка включает 3 насоса мощностью 11 кВт и один ПЧ, а также необходимое коммутационное и контрольное оборудование. Выбирают первый по приоритету пуска насос, запускают его от ПЧ и он становится регулируемым. В интервале времени до выхода насоса на заданный режим осуществляют управление частотой вращения насоса от ПЧ с целью снижения импульсов тока в сети питающего напряжения и снижения гидроударов. Затем выбирают первый дополнительный или второй по приоритету пуска насос и при понижении давления в напорной магистрали запускают его прямым пуском с использованием известных способов снижения гидроударов. После выхода насоса на заданный режим он работает с постоянной производительностью.A pump unit for increasing pressure in the consumer pressure line is used to supply water and maintain pressure at a given level. The installation includes 3 pumps with an output of 11 kW and one inverter, as well as the necessary switching and control equipment. They select the first priority pump to start, start it from the inverter and it becomes adjustable. In the time interval before the pump reaches the specified mode, the pump speed is controlled from the inverter to reduce current pulses in the supply voltage network and to reduce water hammer. Then, the first additional or second priority start-up pump is selected, and when the pressure in the pressure line is reduced, it is started by direct start using known methods of reducing water hammer. After the pump reaches the preset mode, it works with constant performance.
При дальнейшем понижении давления в напорной магистрали потребителя запускают третий насос от ПЧ путем его переключения от первого насоса к третьему. При этом он становится регулируемым. Первый насос после отключения от ПЧ подключается к сети питающего напряжения через определенный промежуток времени, который определяют по заранее экспериментально определенной зависимости: время авторотации насоса как функция от активной мощности электродвигателя насоса. Осуществленный таким образом запуск значительно снизил пусковые импульсы токов в сети питающего напряжения при номинальном значении 20А до уровня 30А в течение 0,008 секунды по сравнению с уровнем 147А в течение того же интервала времени в способе-прототипе и снизил гидроудары в магистрали потребителей с уровня 8 бар до уровня 1,6 бар в течение времени 0,06 секунды. Кроме этого, были исключены статические ошибки регулирования, которые выражались в снижении давления в магистрали потребителя с уровня давления 6 бар до уровня 2,4 бар при смене приоритета регулируемого насоса.With a further decrease in pressure in the consumer pressure line, the third pump is started from the inverter by switching it from the first pump to the third. At the same time, it becomes adjustable. After disconnecting from the inverter, the first pump is connected to the supply voltage network after a certain period of time, which is determined by a previously experimentally determined dependence: the autorotation time of the pump as a function of the active power of the pump motor. Launched in this way significantly reduced the starting impulses of the currents in the supply voltage network at a nominal value of 20A to 30A within 0.008 seconds compared to 147A during the same time interval in the prototype method and reduced hydroblows in the consumer line from 8 bar to level 1.6 bar for a time of 0.06 seconds. In addition, static control errors were excluded, which were expressed in a decrease in pressure in the consumer line from a pressure level of 6 bar to a level of 2.4 bar when changing the priority of the regulated pump.
Пример 2 осуществления изобретенияExample 2 of the invention
Установка повышения давления в напорной магистрали потребителя для подачи воды включает 6 насосов мощностью 132 кВт и один ПЧ, а также необходимое коммутационное и контрольное оборудование. Для данного интервала мощностей конструктивно определяют второй по приоритету (первый дополнительный) насос. Выбирают первый по приоритету пуска насос и запускают его от ПЧ, и он становится регулируемым. В интервале времени до выхода насоса на заданный режим осуществляют управление частотой вращения насоса от ПЧ с целью снижения импульсов тока в сети питающего напряжения и снижения гидроударов. Затем при понижении давления в напорной магистрали ниже заданного уровня пуска запускают заранее определенный второй по приоритету или первый дополнительный насос при помощи пускателей по схеме «звезда-треугольник» или УПП (для мощности насоса 55 кВт и выше, для насосов мощностью 150 кВт и выше только от УПП). После завершения пуска насоса он работает с постоянной производительностью. При дальнейшем понижении давления в напорной магистрали потребителя запускают второй дополнительный насос от ПЧ путем переключения ПЧ от первого насоса к третьему по приоритету пуска, и этот насос становится регулируемым. При этом первый насос после отключения от ПЧ подключается к сети питающего напряжения через определенный промежуток времени, который определяют по заранее экспериментально определенной зависимости: время авторотации насоса как функция от активной мощности электродвигателя насоса. При дальнейшем понижении давления в сети аналогичным образом последовательно запускают соответственно третий, четвертый и пятый дополнительные насосы. Осуществленный таким образом запуск снизил пусковые импульсы токов в сети питающего напряжения при номинальном значении 220А до уровня 300А в течение времени 0,008 секунды против 1200А в течение того же времени в способе-прототипе и снизил гидроудары в магистрали потребителей с уровня 12 бар до уровня 1,4 бар в течение времени 0,06 секунды. Кроме этого, были исключены статические ошибки регулирования, которые выражались в снижении давления в магистрали потребителя с уровня давления 6,8 бар до уровня 3,2 бар при смене приоритета регулируемого насоса.The installation for increasing the pressure in the consumer pressure line for water supply includes 6 pumps with a power of 132 kW and one inverter, as well as the necessary switching and control equipment. For this power range, the second priority (first additional) pump is structurally determined. The first priority pump is selected and started from the inverter, and it becomes adjustable. In the time interval before the pump reaches the specified mode, the pump speed is controlled from the inverter to reduce current pulses in the supply voltage network and to reduce water hammer. Then, when the pressure in the pressure line drops below a predetermined start level, a predetermined second or first additional pump is started using star-delta or starter starters (for pump power 55 kW and above, for pumps with 150 kW and above only from SCP). After the start-up of the pump is completed, it operates at a constant capacity. With a further decrease in pressure in the consumer pressure line, a second additional pump is started from the inverter by switching the inverter from the first pump to the third priority start-up, and this pump becomes adjustable. In this case, the first pump, after disconnecting from the inverter, is connected to the supply voltage network after a certain period of time, which is determined by a previously experimentally determined dependence: the autorotation time of the pump as a function of the active power of the pump motor. With a further decrease in pressure in the network, in a similar manner, the third, fourth and fifth additional pumps are subsequently started accordingly. Launched in this way, the starting impulses of the currents in the supply voltage network at a nominal value of 220A were reduced to a level of 300A during a time of 0.008 seconds versus 1200A during the same time in the prototype method and reduced water hammer in a consumer line from 12 bar to a level of 1.4 bar for a time of 0.06 seconds. In addition, static control errors were excluded, which were expressed in a decrease in pressure in the consumer line from a pressure level of 6.8 bar to a level of 3.2 bar when changing the priority of the regulated pump.
Приведенные выше варианты примеров не следует рассматривать как ограничивающие объем изобретения. Напротив, возможны также варианты, модификации и эквиваленты описанных примеров в пределах объема прав, изложенных в формуле изобретения.The above examples should not be construed as limiting the scope of the invention. On the contrary, variations, modifications and equivalents of the described examples are also possible within the scope of the rights set forth in the claims.
Приведенные выше описание осуществления изобретения и примеры его реализации подтверждают достижение заявленного технического результата в процессе осуществлении изобретения. Они также показывают причинно-следственную связь существенных признаков между собой и достигаемым техническим результатом.The above description of the invention and examples of its implementation confirm the achievement of the claimed technical result in the process of carrying out the invention. They also show a causal relationship of essential features between themselves and the achieved technical result.
Из приведенного выше описания также следует, что достижение технического результата возможно только при осуществлении всей совокупности существенных признаков, что подтверждает также техническое решение задачи осуществления изобретения.From the above description it also follows that the achievement of a technical result is possible only when implementing the entire set of essential features, which also confirms the technical solution to the problem of carrying out the invention.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016116086A RU2624933C1 (en) | 2016-04-26 | 2016-04-26 | Method of cascade start of electrically driven pumps in pressure booster systems with frequency converter as a regulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016116086A RU2624933C1 (en) | 2016-04-26 | 2016-04-26 | Method of cascade start of electrically driven pumps in pressure booster systems with frequency converter as a regulator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2624933C1 true RU2624933C1 (en) | 2017-07-11 |
Family
ID=59495095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016116086A RU2624933C1 (en) | 2016-04-26 | 2016-04-26 | Method of cascade start of electrically driven pumps in pressure booster systems with frequency converter as a regulator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2624933C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2689652C1 (en) * | 2017-12-15 | 2019-05-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Донской ГАУ) | Method of controlling hydraulic shock in pressure pipelines of centrifugal pumps |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2743508A1 (en) * | 2012-12-17 | 2014-06-18 | Schneider Toshiba Inverter Europe SAS | Control method for a multipump system, and multipump system |
| EP2743507A1 (en) * | 2012-12-17 | 2014-06-18 | Schneider Toshiba Inverter Europe SAS | Sensorless control method for a multipump system and multipump system |
| RU2551139C1 (en) * | 2013-11-21 | 2015-05-20 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" | Pump station electric drive automatic control method |
| RU2562782C1 (en) * | 2014-06-18 | 2015-09-10 | ООО "Спецприборкомплектация" | Control system of heat supply facilities |
| RU2561782C1 (en) * | 2014-06-24 | 2015-09-10 | ООО "Ассоциация инженеров и ученых по водоснабжению и водоотведению" | Method of energy efficiency increasing of pump station |
-
2016
- 2016-04-26 RU RU2016116086A patent/RU2624933C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2743508A1 (en) * | 2012-12-17 | 2014-06-18 | Schneider Toshiba Inverter Europe SAS | Control method for a multipump system, and multipump system |
| EP2743507A1 (en) * | 2012-12-17 | 2014-06-18 | Schneider Toshiba Inverter Europe SAS | Sensorless control method for a multipump system and multipump system |
| RU2551139C1 (en) * | 2013-11-21 | 2015-05-20 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" | Pump station electric drive automatic control method |
| RU2562782C1 (en) * | 2014-06-18 | 2015-09-10 | ООО "Спецприборкомплектация" | Control system of heat supply facilities |
| RU2561782C1 (en) * | 2014-06-24 | 2015-09-10 | ООО "Ассоциация инженеров и ученых по водоснабжению и водоотведению" | Method of energy efficiency increasing of pump station |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2689652C1 (en) * | 2017-12-15 | 2019-05-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Донской ГАУ) | Method of controlling hydraulic shock in pressure pipelines of centrifugal pumps |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9018882B2 (en) | Variable frequency drive bypass energy savings | |
| US9742260B2 (en) | Inverter synchronization | |
| CN103986403A (en) | Variable-frequency speed control system and method | |
| KR101279212B1 (en) | Inverter power generator | |
| CN110149067B (en) | PI partition control method of inverter system | |
| CN105871291B (en) | One kind is used for frequency converter with common frequency power network without impact switching method | |
| RU2624933C1 (en) | Method of cascade start of electrically driven pumps in pressure booster systems with frequency converter as a regulator | |
| JP2011177014A (en) | Metal extruding machine for manufacturing moldings from non-ferrous metal | |
| RU2497267C1 (en) | Method of smooth start of asynchronous motor with squirrel-cage rotor | |
| CN107888118B (en) | Rectifying power supply system of asynchronous generator suitable for short-circuit protection | |
| EP3011674B1 (en) | Dual power mode drive | |
| CN105529959A (en) | Motor thyristor soft-starting control method and application thereof | |
| EP2118995A1 (en) | Method and system to start multiple ac motors supplied by a power converter via a common ac bus | |
| Thanyaphirak et al. | Soft starting control of single-phase induction motor using PWM AC Chopper control technique | |
| WO2005010630A1 (en) | Soft starter for asynchronous motor | |
| RU2623586C1 (en) | Methods of controlling pressure booster systems with electrically driven pumps regulated by frequency converters | |
| RU2745149C1 (en) | Method of controlling a diesel generator set when an asynchronous motor is turned on | |
| CN105391348B (en) | A kind of variable frequency soft start system and method for axial flow compressor | |
| RU2584817C1 (en) | Method of controlling start-up of asynchronous electric motor of submersible pump | |
| CN201328095Y (en) | Mineral flame-proof type variable-frequency high-voltage soft start device | |
| JP2001037236A (en) | Voltage control apparatus of power converting apparatus | |
| JP2017200422A (en) | Apparatus for controlling multiple inverters, and inverter system utilizing the same | |
| JP4265932B2 (en) | Motor control device | |
| US20160036368A1 (en) | System and method of controlling parallel inverter power supply system | |
| CA2817981C (en) | Switching device and method for terminating a braking process of a three-phase ac motor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190427 |