Шкаф питания и управления (ШПУ) для электронасоса ЦН 3К 170/70

Шкаф питания и управления (ШПУ) для электронасоса ЦН 3К 170/70

Оглавление

1. Основная информация
2. Краткое описание
3. Ключевые технические характеристики
4. Функционал
5. Полный алгоритм работы
6. Состав ШПУ
7. Индикация и дисплей
8. Интерфейсы и сигналы с ИСУ ТС
9. Схема подключения
10. Соответствие и надзор; НД
11. Комплект поставки
12. Дополнительные опции и расширения
13. Важные примечания к проектированию/монтажу
14. Технические условия (ТУ)
15. Руководство по эксплуатации (РЭ)
16. О производителе

Основная информация

Наименование: Шкаф питания и управления (ШПУ) для электронасоса ЦН 3К 170/70 проекта 22770 (МСАТО)

Изготовитель: ООО ИК ЭнергоАвтоматик

Класс безопасности: 2 (по Правилам ФАУ «РМРС»)

Классификационное обозначение: 3НО (НП-109-20)

Код ОКПД 2: 27.12.31.000 — Панели и прочие комплекты электрической аппаратуры коммутации и защиты на напряжение не более 1 кВ

Назначение: преобразование трехфазного напряжения 3×380 В, 50 Гц и частотное управление электродвигателем насоса ЦН 3К 170/70 с автоматическим резервом «байпас».

1) Краткое описание

ШПУ обеспечивает частотно-регулируемый пуск/останов и управление скоростью электродвигателя насоса ЦН 3К 170/70 (3000 об/мин номинально), а также автоматический перевод на питание напрямую от сети (через «байпасный» контактор) при неработоспособности ПЧ. Предназначен для судовой трехфазной сети 380 В / 50 Гц с изолированной нейтралью. Изготовление, испытания и приемка — под надзором ФАУ «РМРС».

Основные режимы:

• Частотно‑регулируемый режим 10…100 % от 3000 об/мин (через ПЧ, закон U/f = 7,6 V/Гц — const)
• Прямой режим (номинальная частота) через «байпас» при отказе ПЧ

2) Ключевые технические характеристики

• Питание: 3×380 В, 50 Гц, сеть с изолированной нейтралью (RMRS, Часть XI)
• Выход (ПЧ): 0…380 В; 0…50 Гц; отклонение частоты ±2 %; напряжения ±3 %; коэффициент искажений формы Uвых ≤ 5 %
• Нагрузка (насос ЦН 3К 170/70):
  • Активная мощность до 73 кВт; полная до 87 кВА
  • Номинальный ток до 140 А; пусковой ток (прямой, байпас) до 570 А
  • Номинальная синхронная скорость 3000 об/мин (50 с⁻¹)
• КПД ШПУ: ≥ 90 % (при Uвых 380 В)
• Время разгона/торможения (через ПЧ): 5…30 с (по умолчанию 10 с), шаг 1 с
• Время переключения ПЧ→байпас: ≤ 1 с
• Управление: местное/дистанционное; безударный переход между видами управления
• Защита: КЗ, перегрузка, обрыв фазы на выходе ПЧ, недопустимое сниж./повыш. напряжения, перенапряжения, собственные защиты ШПУ
• Надежность: ресурс 100 000 ч; срок службы 20 лет; срок хранения 5 лет
• Степень защиты: не ниже IP22; климатическое исполнение ОМ4 (ГОСТ 15150-69)
• Условия: +5…+40 °C; влажность до 90 % при +20 °C; качка/крен/дифферент по Правилам атомных судов РМРС
• Охлаждение: воздушное, принудительное, автономное
• Заземление: по Правилам РМРС; R между корпусом и узлом заземления ≤ 0,1 Ом

3) Функционал

• Плавный пуск/останов по частоте (по умолчанию 10 с; 5…30 с)
• Прямой пуск/останов через «байпас» при отказе ПЧ
• Автоматический перевод ПЧ→байпас (обратный — вручную через останов)
• Регулирование скорости 10…100 % по заданию из ИСУ ТС (4–20 мА/Modbus TCP/IP) и/или локально
• Взаимная блокировка КМ1/КМ2 от одновременной работы
• Местное управление (кнопки Пуск/Стоп под крышкой) и дистанционное (ИСУ ТС)
• Световая индикация режимов/состояний и дисплей с настройками
• Выдача в ИСУ ТС «сухих контактов» состояний и аналоговых сигналов тока 4…20 мА
• Ручной контроль сопротивления изоляции силовых цепей с лицевой панели
• Реле контроля сопротивления изоляции с «сухим контактом» в ИСУ ТС

4) Полный алгоритм работы

1. Включение и готовность: подача 3×380 В; самодиагностика; индикация «Готов»
2. Вид управления: переключатель «Местное/Дистанционе» (под крышкой). При местном — дистанционное блокируется
3. Пуск:
   • Частотный (ПЧ работоспособен): разгон до заданной частоты с заданным временем; закон U/f=7,6 const; запрет резонансных зон
   • Прямой (ПЧ неработоспособен): обесточивание ПЧ (КМ2 Откл.), включение «байпаса» (КМ1 Вкл.), разгон до номинала
4. Регулирование: плавное изменение скорости по заданию (4–20 мА/Modbus TCP/IP) или с панели
5. Автоперевод ПЧ→байпас: при отказе ПЧ — КМ2 Откл. → КМ1 Вкл. (≤1 с), самоподхват, разгон до номинала. Обратный перевод — только через останов
6. Останов: частотный (торможение до 0) или прямой (отключением «байпаса»)
7. Безударный переход управления: местное↔дистанционное — без остановки двигателя

5) Состав ШПУ (минимально по ТЗ)

• Преобразователь частоты (≥75 кВт, судовое исполнение, RMRS), U/f=const, защиты двигателя
• Вводной автомат QF2 (ввод ПЧ)
• Выходной контактор КМ2 (отделение ПЧ от двигателя)
• Вводной автомат QF1 (ввод байпаса)
• «Байпасный» контактор КМ1 (прямое питание двигателя)
• Система управления ШПУ: логика, блокировки КМ1/КМ2, I/O, интерфейсы ИСУ ТС, гальваническая развязка
• Реле контроля сопротивления изоляции — «сухой контакт» в ИСУ ТС
• Лицевая панель: переключатель вида управления; кнопки Пуск/Стоп (под крышкой); лампы индикации; графический дисплей/панель оператора
• Амперметры силовой цепи ПЧ и байпаса с выходами 4…20 мА
• Система вентиляции/фильтрации воздуха с защитой от перегрева
• Узлы заземления, клеммные сборки, сальниковые вводы; амортизаторы (упорные и опорные)

6) Индикация и дисплей

Лампы: наличие фаз UAB/UBC/UCA; готовность; режим (ПЧ/байпас); вид управления (местн./дист.); состояние основного оборудования; авария ПЧ

Дисплей:

• Настройка параметров (в т.ч. времени КМ1↔КМ2; 5–30 с, шаг 1 с)
• Задание скорости 10–100 % (шаг ≤ 10 об/мин)
• Блокируемые зоны резонансных частот (с паролем)
• Индикация U/f/I вход/выход (информативно)
• Диагностика/журнал аварий; расшифровка причин срабатывания защит

7) Интерфейсы и сигналы с ИСУ ТС (по ТЗ, Приложение №3)

Входы (ИСУ ТС → ШПУ):

• Пуск: дискретный 24–27 В DC, 50–300 мА, длительность 0,5–5 с
• Останов: дискретный 24–27 В DC, 50–300 мА, длительность 0,5–5 с
• Задание скорости: 4–20 мА и/или Ethernet Modbus TCP/IP

Выходы (ШПУ → ИСУ ТС), «сухие» контакты NO, 27 В DC, ≤1 А:

• Наличие питания
• Готовность к пуску
• Работа в частотном режиме (ПЧ)
• Работа в режиме прямого пуска (байпас)
• Режим дистанционного управления
• «Сопротивление изоляции не в норме»
• «Аварийное отключение»

Дополнительно:

• Аналоговые 4–20 мА: ток ПЧ и ток байпасной цепи (в ИСУ ТС)

Примечание: внутренние цепи управления/сигнализации — гальванически развязаны от ИСУ ТС; силовые цепи — гальванически развязаны от цепей управления

8) Схема подключения — клеммы и назначения

Ниже представлена типовая распиновка клемм. Фактические обозначения/сечения уточняются РКД.

XT1 — Ввод силового питания (сеть 3×380 В, 50 Гц, изолированная нейтраль)
  XT1.1  L1 (A)
  XT1.2  L2 (B)
  XT1.3  L3 (C)
  XT1.4  PE (защитное заземление)
  Реком. кабель: 4×70…95 мм² Cu (судовой), выбор по расчету

XT2 — Выход к электродвигателю насоса (от ПЧ или «байпаса»)
  XT2.1  U
  XT2.2  V
  XT2.3  W
  XT2.4  PE
  Реком. кабель: 4×70…95 мм² Cu; для ПЧ — с учетом ЭМС

XT3 — Дискретные входы (ИСУ ТС → ШПУ)
  XT3.1  +24…27 V DC «ПУСК»
  XT3.2  0 V (общий «ПУСК»)
  XT3.3  +24…27 V DC «СТОП»
  XT3.4  0 V (общий «СТОП»)
  Ток 50…300 мА; длительность 0,5…5 с

XT4 — Аналоговый вход задания скорости
  XT4.1  AI+ (4…20 мА)
  XT4.2  AI– (0 V)
  XT4.3  SHLD (экран)

XK1 — Ethernet Modbus TCP/IP (опция)
  RJ45 100BASE-TX, гальв. развязка, EMC-экранирование

XT5 — Дискретные выходы «сухие контакты» (ШПУ → ИСУ ТС), NO, 27 V DC, ≤1 А
  XT5.1–5.2   Наличие питания
  XT5.3–5.4   Готовность
  XT5.5–5.6   Работа в частотном режиме (ПЧ)
  XT5.7–5.8   Работа в режиме прямого пуска (байпас)
  XT5.9–5.10  Дистанционное управление
  XT5.11–5.12 Сопротивление изоляции не в норме
  XT5.13–5.14 Аварийное отключение

XT6 — Аналоговые выходы 4–20 мА
  XT6.1  AO1+ (I ПЧ)
  XT6.2  AO1– (0 V)
  XT6.3  AO2+ (I байпас)
  XT6.4  AO2– (0 V)

XP1 — Контроль сопротивления изоляции (ручной, под крышкой)
  XP1.A  Измерительный вывод (вход силовой цепи)
  XP1.B  Измерительный вывод (выход силовой цепи)
  XP1.PE PE

XZ1 — Узел внешнего заземления
  Болт М8/М10; R≤0,1 Ом до корпуса

Рекомендуемые кабели (ориентировочно):

• Питание и двигатель: судовые медные LSHF 0,6/1 кВ, 70…95 мм² (по расчету; длина трассы, условия, пуски до 570 А в «байпасе»)
• Управление/сигнализация: экранированные 2×1,5 мм²; Ethernet — экранированный Cat5e/6
• Экраны и оплетки — заземлять согласно проекту ЭМС

9) Соответствие и надзор; НД

• «Правила классификации и постройки морских судов», «Правила классификации и постройки атомных судов и судов атомнотехнологического обслуживания» ФАУ «РМРС» (Части XI/VIII/IV)
• НП-109-20; ПУЭ; ГОСТ 12.2.003-91; 12.2.007.0-75; 25861-83; 12.1.004-91; 14254-2015; 15150-69; 9.104-2018; СП 2.5.3650-20; ГОСТ Р 15.301-2016; ГОСТ 26653-2015; ГОСТ 23170-78; ГОСТ 14192-96; ГОСТ 23216-78; ГОСТ 10198-91; ГОСТ 2991-85; ГОСТ 9.014-78; РМГ 63-2003; ГОСТ Р 8.1015-2022; ГОСТ 19781-90
• Изготовление и испытания — под наблюдением ФАУ «РМРС» (с выдачей свидетельств)
• Документация, ПМИ, ЭД — метрологическая экспертиза (РМГ 63-2003; ГОСТ Р 8.1015-2022)

10) Комплект поставки

• Шкаф питания и управления (ШПУ) в сборе
• Одиночный комплект ЗИП (возимая и невозимая части)
• Комплект монтажных частей (в т.ч. амортизаторы)
• Эксплуатационная и техническая документация:
  • Формуляр; Руководство по эксплуатации; Габаритный чертеж; Схема подключений; Технические условия (1 экз. на 4 шкафа); Электромонтажный чертеж; Перечень ЗИП и материалов на гарантийный период; Инструкции по консервации/расконсервации, монтажу/пуску/регулированию; Паспорта на СИ; Оригинал Свидетельства ФАУ «РМРС»; Копия Свидетельства о типовом одобрении ФАУ «РМРС»

11) Дополнительные опции и расширения

Что можно добавить:

• Фильтры и ЭМС:
  • Сетевой дроссель/EMI‑фильтр; dU/dt‑фильтр; синус‑фильтр на выход ПЧ
  • Динамический тормозной модуль/резистор (при допустимости по механике насоса)
• Пуск в «байпасе»:
  • Софт‑стартер в байпасной ветви (снижение Iпуска и ударных моментов)
• Резервирование:
  • Резерв питания 24 В DC (N+1, двойные DC/DC)
  • Расширенная диагностика, архив аварий/событий, удаленный доступ (VPN)
• Интерфейсы:
  • Modbus RTU, Profibus DP, Profinet, EtherNet/IP
  • Расширение дискретных/аналоговых I/O
• Климат/механика:
  • Обогрев шкафа с термостатом/гигростатом (расширение t до 0 °C и ниже)
  • Повышенная степень защиты оболочки до IP54
  • Доп. антикоррозионные покрытия/исполнение
• Измерение/учет:
  • Счетчик электроэнергии (по режимам ПЧ/байпас)
  • Датчики вибрации/температуры подшипников (при доступе к двигателю) с выводом в ИСУ ТС
• Эксплуатация:
  • Быстросъемные клеммы Plug‑in; сервисные разъемы для ПНР
  • Комплект повышенной ЭМС (экраны, ферриты, заземление по EMC‑проекту)

Список дополнительных опций (перечень):

• Сетевой дроссель; EMI‑фильтр; dU/dt‑фильтр; синус‑фильтр
• Софт‑стартер в цепи «байпаса»
• Резервные источники 24 В DC (N+1)
• Расширенные I/O; дополнительные «сухие» контакты
• Интерфейсы: Modbus RTU/Profibus/Profinet/EtherNet/IP
• Счетчик электроэнергии и модуль учета
• Обогрев шкафа; IP54; антикоррозионные покрытия
• Регистратор событий/тенденций; удаленный доступ
• Комплект повышенной ЭМС

12) Важные примечания к проектированию/монтажу

• Сечения силовых кабелей и выбор аппаратов — по тепловому и ЭМК‑расчету с учетом трассы, температуры и пусков (Iпуска до 570 А в «байпасе»)
• ЭМС: экранирование/заземление, разделение силовых и сигнальных трасс; для ПЧ — симметричные/экранированные моторные кабели
• Внешнее заземление: сопротивление до корпуса ≤ 0,1 Ом
• Запрет резонансных зон настраивается на объекте в ходе швартовых/ходовых испытаний
• Обратный автоматический перевод «байпас»→ПЧ не предусмотрен ТЗ; выполняется оператором через останов

Технические условия (ТУ)

на изделие: Шкаф питания и управления (ШПУ) для электронасоса ЦН 3К 170/70 судна проекта 22770 (МСАТО)

Обозначение ТУ: присваивается при разработке РКД

Код ОКПД 2: 27.12.31.000

Класс безопасности: 2 (ФАУ «РМРС»)

Классификационное обозначение: 3НО (НП-109-20)

Дата ввода в действие: после утверждения

Изготовитель: ООО ИК ЭнергоАвтоматик

Изделие: Шкаф питания и управления (ШПУ)

1 Область применения

ТУ распространяются на ШПУ, предназначенный для питания и управления электродвигателем электронасоса ЦН 3К 170/70 с плавным регулированием частоты вращения (через ПЧ) и возможностью работы в режиме прямого питания от сети через «байпасный» контактор на судах проекта 22770 (МСАТО) под надзором ФАУ «РМРС».

2 Нормативные ссылки

• Правила классификации и постройки морских судов. Ч. XI «Электрическое оборудование»
• Правила классификации и постройки атомных судов и судов атомно-технологического обслуживания. Ч. VIII/XI
• Правила технического наблюдения за постройкой судов… Ч. IV
• НП-109-20 «Общие положения обеспечения безопасности судов атомно-технологического обслуживания»
• ПУЭ, изд. 7
• ГОСТ 12.2.003-91; ГОСТ 12.2.007.0-75; ГОСТ 25861-83; ГОСТ 12.1.004-91
• ГОСТ 14254-2015 (IP); ГОСТ 15150-69 (климат); ГОСТ 9.104-2018 (ЛКП)
• ГОСТ Р 15.301-2016 (испытания)
• РМГ 63-2003; ГОСТ Р 8.1015-2022 (метрология)
• СП 2.5.3650-20 (шум/вибрация)
• ГОСТ 26653-2015; ГОСТ 23170-78; ГОСТ 15150-69 (транспорт и хранение)
• ГОСТ 14192-96; ГОСТ 23216-78; ГОСТ 10198-91; ГОСТ 2991-85; ГОСТ 9.014-78

Применяется актуальная редакция НД на дату заключения договора.

Руководство по эксплуатации (РЭ)

Шкаф питания и управления (ШПУ) для электронасоса ЦН 3К 170/70 проекта 22770 (МСАТО)

1 Введение

РЭ содержит сведения для безопасной эксплуатации, ТО, хранения и транспортирования ШПУ.

2 Назначение и область применения

Питание и управление электродвигателем насоса ЦН 3К 170/70: частотное регулирование 10…100 % и работа в режиме прямого питания от сети через «байпас» при отказе ПЧ. Для судов проекта 22770 (МСАТО) под наблюдением ФАУ «РМРС».

3 Технические данные

• Вход: 3×380 В, 50 Гц; изолированная нейтраль
• Выход (ПЧ): 0…380 В; 0…50 Гц; ±2 % f; ±3 % U; THD U ≤ 5 %
• Нагрузка: P ≤ 73 кВт; S ≤ 87 кВА; Iном ≤ 140 А; Iпуск (байпас) ≤ 570 А
• Режимы: ПЧ (10…100 %), байпас (номинальная частота)
• Разгон/торможение: 5…30 с (по умолчанию 10 с)
• Перевод ПЧ→байпас: ≤ 1 с
• IP≥22; климат ОМ4; ресурс 100 000 ч; срок службы 20 лет; гарантия 2 года
• Охлаждение: принудительное воздушное

О производителе: ООО ИК ЭнергоАвтоматик

ООО ИК ЭнергоАвтоматик — инженерно‑производственная компания, специализирующаяся на проектировании и изготовлении электротехнических шкафов, систем частотного управления приводами и шкафов автоматизации для промышленности и судостроения. Компания работает в соответствии с Правилами ФАУ «РМРС» и российскими ГОСТ/ТР, выполняет полный цикл: от ТЗ и РКД до изготовления, ПНР и сервисного сопровождения. Документация проходит метрологическую экспертизу; изделия проходят испытания по согласованным ПМИ; обеспечивается сопровождение надзорных процедур (РМРС).

Преимущества работы с ИК ЭнергоАвтоматик

• Компетенции «под ключ»: проектирование, разработка ПО/алгоритмов, изготовление, испытания, швартовые/ходовые испытания, сервис
• Соответствие нормативам: РМРС, ПУЭ, ГОСТ, с подготовкой и согласованием полного комплекта документации (РКД/ЭД/ПМИ)
• Качество и надежность: отбор комплектующих, контроль сборки, функциональные/электротехнические/ЭМС/климат/вибро‑испытания первого образца
• Гибкая кастомизация: адаптация схемы, интерфейсов, I/O, ЭМС‑комплекта, степени защиты, климатического исполнения
• Сервис и поддержка: ЗИП (возимая/невозимая части), обучение персонала (по запросу), оперативное сопровождение в эксплуатации
• Сроки и логистика: планирование поставок, транспорт и консервация по ГОСТ для длительного хранения, поддержка на объекте

Выбор поставщика

Выберите ООО ИК ЭнергоАвтоматик в качестве поставщика ШПУ для электронасосов ЦН 3К 170/70. Мы обеспечим соответствие Правилам РМРС, быстрое согласование документации, качественное изготовление и надежную эксплуатацию оборудования на вашем судне. Свяжитесь с нами для консультации, расчета стоимости и сроков, а также уточнения состава опций под ваши условия.

Примечания:

• Все фактические размеры, нумерация клемм, перечень комплектующих и сечения кабелей уточняются РКД и по результатам расчетов/согласований (РМРС)
• Ethernet/дополнительные интерфейсы и отдельные опции поставляются по согласованию