Внедрение ВЧП INVT GD5000 на насосной станции водоканала

Работы выполнялись на действующей насосной станции городского водоканала. На объекте эксплуатировались высоковольтные насосные агрегаты с электродвигателями 6 кВ, работающие в круглосуточном режиме.

До модернизации насосы запускались напрямую от сети, а регулирование давления в системе выполнялось запорной арматурой. Для объектов водоснабжения подобная схема встречается достаточно часто, особенно на станциях, которые работают уже много лет без серьезной модернизации привода.

При этом именно такой режим эксплуатации со временем начинает создавать проблемы как для насосного оборудования, так и для всей системы водоснабжения.

Состояние оборудования до модернизации

Во время обследования насосной станции основной вопрос со стороны эксплуатационного персонала касался нестабильной работы насосов в переходных режимах.

Наиболее проблемными были:

- резкие пуски насосных агрегатов;

- гидроудары в трубопроводах;

- повышенная вибрация насосов;

- нагрузка на подшипниковые узлы;

- просадки напряжения при запуске;

- нестабильное давление в системе;

- износ запорной арматуры.

Особенно это проявлялось в периоды изменения водопотребления, когда насосы регулярно переходили из одного режима работы в другой.

Во время запуска насосного агрегата было хорошо видно, что двигатель выходит на обороты достаточно жестко. В этот момент происходила серьезная нагрузка как на сеть 6 кВ, так и на сам насос.

Дополнительно необходимо учитывать, что регулирование производительности выполнялось задвижками. То есть насос фактически постоянно работал на номинальной скорости, а изменение расхода воды происходило механическим ограничением потока.

Для центробежных насосов это далеко не самый оптимальный режим эксплуатации, особенно при непрерывной работе станции.

Обследование насосной станции

Перед подбором оборудования проводился анализ фактических режимов работы насосного оборудования.

Проверялись:

- параметры двигателя;

- режимы работы насосов;

- пусковые токи;

- характер изменения расхода воды;

- нагрузка на сеть 6 кВ;

- состояние механической части насосов;

- работа системы при изменении давления в магистрали.

Во время обследования стало понятно, что большую часть времени насосы работают с переменной производительностью, однако двигатели постоянно находятся практически на номинальной скорости вращения.

Соответственно, задача модернизации заключалась не только в ограничении пусковых токов, но и в организации нормального регулирования производительности насосов без гидроударов и ударных нагрузок на систему.

Почему был выбран INVT GD5000

Для данного объекта подбирался высоковольтный преобразователь частоты под непрерывный режим эксплуатации насосной станции.

При выборе оборудования учитывались:

- работа с высоковольтным двигателем 6 кВ;

- плавный запуск насосов;

- стабильная работа при переменной нагрузке;

- возможность точного регулирования давления;

- надежность при круглосуточной эксплуатации;

- устойчивость к тяжелым режимам работы.

После анализа параметров насосной станции был выбран высоковольтный преобразователь частоты INVT GD5000.

Для подобных объектов особенно важно, чтобы ВЧП стабильно работал именно в реальных условиях эксплуатации — при постоянном изменении расхода воды, изменении давления и длительной непрерывной работе оборудования.

Реализованное техническое решение

В состав системы вошли:

- высоковольтный преобразователь частоты INVT GD5000;

- силовые ячейки;

-шкаф управления;

- шкаф байпаса;

- система охлаждения;

- интерфейсы подключения к действующей системе управления насосной станции.

После внедрения ВЧП регулирование производительности насосов стало выполняться изменением скорости вращения двигателя, а не механическим ограничением потока задвижками.

Для насосного оборудования это принципиально меняет режим работы системы.

                                                                                   
Результаты после ввода в эксплуатацию

После запуска оборудования эксплуатационный персонал практически сразу отметил изменение характера работы насосной станции.

Первое, что стало заметно — полностью изменился запуск насосных агрегатов. Разгон двигателя стал плавным, без резких скачков тока и ударных нагрузок на трубопроводы.

Дополнительно удалось получить:

- снижение гидроударов;

- уменьшение вибрации насосов;

- снижение нагрузки на подшипниковые узлы;

- более стабильное давление в системе;

- снижение нагрузки на сеть 6 кВ;

- плавное регулирование производительности;

- более стабильную работу насосного оборудования.

На практике подобные изменения особенно хорошо ощущаются именно эксплуатационной службой станции, поскольку оборудование начинает работать значительно спокойнее и предсказуемее.

Особенности применения ВЧП на насосных станциях

На объектах водоснабжения высоковольтные преобразователи частоты чаще всего применяются для:

- магистральных насосов;

- станций второго подъема;

- водозаборных узлов;

- канализационных насосных станций;

- дренажных насосов;

- циркуляционных насосов;

- насосных станций высокого давления.

Основная задача применения ВЧП на подобных объектах — снижение механических и гидравлических нагрузок, стабилизация давления и обеспечение плавного регулирования производительности насосного оборудования.

Для систем водоснабжения это особенно важно, поскольку режим работы насосов напрямую связан с фактическим потреблением воды в сети.