26
automatizace l převody l pohony
Moderní regulované pohony ve vodárnách
a čistírnách odpadních vod
Zvyšující se požadavky na splnění environmentálních
požadavků a také růst cen energií, růst nákladů na
pořízení nových technologií a růst nákladů na údržbu,
to vše jsou důležité otázky, nad kterými je dobré se
zamyslet. Více než 95% aplikací ve vodárnách
a čistírnách odpadních vod jsou čerpadla, další aplikace
jsou hlavně kompresory, odstředivky, míchadla
a ventilátory. Tyto aplikace jsou poháněné elektrickými
motory. Pokud instalujeme měnič frekvence mezi
napájecí zdroj motoru a vlastní motor, mluvíme
o regulovaném pohonu.
Vývoj jde velmi rychle kupředu a některé
zajímavé novinky z oblasti regulovaných
pohonů budou dále v článku představeny.
Pojďme si ukázat, jak můžeme přispět díky novým technologiím a konstrukčním
řešením k výrazným úsporám.
V řadě aplikací vzniká potřeba regulovat
otáčky, odvozená od potřeby regulovat
dopravované množství média, zde je to
voda pro čerpadla či vzduch pro ventilátory. Vezmeme-li typický příklad časového využití čerpadel nebo ventilátorů, bývá
běžná vysoká proměnlivost v závislosti na
čase. Ze všech dosud užívaných metod
regulace je právě metoda řízení otáček
měniči frekvence nejhospodárnější, neboť
má nejnižší spotřebu energie.
Potřebný příkon
d
Vyčíslení potřebného příkonu pro výkon
100 kW na výstupu, se zohledněním účinností celého systému, počínaje výrobou
elektrické energie, přenosem elektrické
energie, účinnostmi motoru, čerpadla a ventilů je na obr. níže. Při regulaci škrcením
(throttling) je to 529 kW a pro měnič frekvence (VSD) je to pouze 260 kW, což
jsou jistě čísla velmi zajímavá.
T + T Technika a trh 12/2017
Doba návratnosti
d
Ekonomické vyhodnocení doby návratnosti nasazení regulovaného pohonu vychází velmi příznivě právě u typických
aplikací pohonů čerpadel a ventilátorů,
kde je proměnné zatížení, a je tím vyšší,
čím větší je hloubka regulace. Naopak
nízké úspory jsou tam, kde buďto běží zařízení trvale v blízkosti plného výkonu
anebo pracuje do konstantního protitlaku. K vyhodnocení úspor a výpočtu návratnosti investice je možné využít softwarové nástroje PUMPSAVE nebo FANSAVE
které jsou k dispozici na webových stránkách ABB.
Hlavními přednostmi měničů frekvence
kromě regulace otáček a z toho plynoucích úspor, jsou také rozběhy motorů bez
5–7 násobků jmenovitého proudu při
startu, zabudované ochranné funkce přímo v měničích frekvence a snížení mechanického opotřebení navazujících zařízení. Nezanedbatelné jsou však i jiné
vlastnosti – zcela klidný rozběh, snadná,
rychlá a přesná regulace, možnost optimalizace magnetického toku motoru.
Porovnání příkonu pro regulaci škrcením
a pro regulaci prostřednictvím měničů frekvence
Díky měničům frekvence jako regulačnímu prvku navíc získáváme možnost vzdálené diagnostiky a ovládání technologie
pomocí PC, Internetu i Ethernetu. Implementace diagnostických prvků v oblasti
elektrických regulovaných pohonů vede
zejména u odloučených pracovišť (čističky odpadních vod, zavlažovací stanice)
k zvýšení produktivity, optimalizaci výkonu a redukci času k opravě. Velkou výhodou je také snadný přístup a archivace důležitých elektrických i neelektrických
veličin.
Inteligentní řízení čerpadel
d
Čerpadla jsou významnou oblastí pro aplikaci regulovaných pohonů. Ve spolupráci
s předními světovými výrobci čerpadel
společnost ABB již přes 50 let postupně
vyvíjí specializované programové vybavení měničů frekvence. Všechny funkce, které jsou nejčastěji požadované pro zařízení
s čerpadly, jsou zabudované přímo v měniči frekvence a odpadá tím potřeba vybavovat systém externím řídicím PLC. Inteligentní řízení čerpadel přináší
významné úspory elektrické energie, snižuje opotřebení mechanických dílů a působí také preventivně proti ucpávání čerpadel a potrubí, snižuje hluk, tlumí rázy,
umožňuje přeskočit frekvence, na kterých
dochází k rezonancím. Nejnovější řada
měničů s tímto programovým vybavením
má označení ACQ580. Patří sem např.
funkce řízení hladiny, která se uplatňuje
hlavně při plnění a vyprazdňování jímek
odpadních vod. Software v měniči proti
běžným aplikacím navíc sleduje hladinu
v jímce a náhodně mění její úroveň v rozsahu nastaveném uživatelem. Tím se zabraňuje usazování sedimentu na stěnách. Strmá
akcelerační rampa při startu vytváří proplachovací efekt, který čistí potrubí. Díky
IPC čerpadlo navíc pracuje v optimálním