Шкаф управления насосами 2 насоса по 55 кВт, 380В, 2 ПЧ, дроссели (ШУ-НС-2-55-IP54)

Введение и назначение изделия

Шкаф управления насосной станцией ШУ-НС-2-55-IP54 представляет собой современное комплексное решение для автоматизации работы двух насосных агрегатов с электродвигателями мощностью до 55 кВт каждый. Это высокотехнологичное оборудование предназначено для обеспечения бесперебойной работы систем водоснабжения, отопления, канализации и других инженерных систем, где требуется поддержание стабильных технологических параметров.

Шкаф обеспечивает полностью автоматическую работу насосной станции в необслуживаемом режиме, поддерживая заданные технологические параметры (давление в напорном трубопроводе, уровень в резервуаре), а также реализует комплекс защитных функций для продления срока службы оборудования и предотвращения аварийных ситуаций.

Ключевые преимущества системы

• Автоматическое управление - полностью автономная работа без участия оператора с поддержанием заданных параметров системы
• Защита оборудования - комплексная защита двигателей и насосов от аварийных ситуаций и некорректной эксплуатации
• Энергоэффективность - оптимизация энергопотребления за счет применения частотных преобразователей и интеллектуального управления
• Удаленный мониторинг - возможность интеграции в системы диспетчеризации и удаленного контроля

Конструкция шкафа управления

Шкаф управления представляет собой цельносварной металлический корпус навесного исполнения со степенью защиты IP54, что обеспечивает надежную защиту от пыли и брызг воды во всех направлениях. Конструкция корпуса рассчитана на длительную эксплуатацию в условиях промышленной среды.

Внешняя панель управления

На двери шкафа расположены органы управления и индикации, обеспечивающие удобный контроль и управление станцией:

• Панель оператора ОВЕН ПР200 - сенсорный дисплей для отображения текущих параметров, настройки уставок и просмотра архива аварий
• Переключатель общего режима работы - «ВЫКЛ», «АВТО» для выбора основного режима работы станции
• Индивидуальные переключатели насосов - «ВЫКЛ», «АВТО», «РУЧН.» для каждого насосного агрегата
• Управление электрозатвором - переключатель режима работы «ВЫКЛ», «АВТО», «РУЧН.»
• Светосигнальные индикаторы - «СЕТЬ», «АВАРИЯ ОБЩ.», «РАБОТА НАСОСА 1», «АВАРИЯ НАСОСА 1», «РАБОТА НАСОСА 2», «АВАРИЯ НАСОСА 2»

Внутренняя компоновка

Внутри шкафа на монтажной панели размещены силовые и управляющие компоненты, обеспечивающие надежную работу системы:

• Вводной автоматический выключатель - обеспечивает общую защиту системы
• Преобразователи частоты Delta VFD-C2000 Plus - по одному на каждый насос для плавного регулирования скорости
• Программируемое реле ОВЕН ПР200 - центральный контроллер системы управления
• Защитные автоматы - для защиты цепей управления и каждого насосного агрегата
• Коммутационная аппаратура - контакторы, промежуточные реле, клеммные соединения
• Блок питания 24В - для питания контроллера и датчиковой аппаратуры
• Система вентиляции - два вентилятора с фильтрами и термостатом для поддержания температурного режима
• Дроссели сетевые и моторные - для снижения гармонических искажений и защиты оборудования

Дополнительные конструктивные особенности

Корпус шкафа изготовлен из холоднокатаной стали толщиной 1.5 мм, что обеспечивает высокую механическую прочность. Порошковое покрытие RAL 7035 обеспечивает не только эстетичный внешний вид, но и надежную защиту от коррозии. Кабельные вводы расположены в нижней части шкафа и оборудованы герметичными сальниками для обеспечения степени защиты IP54.

Функционал и алгоритм работы

Система управления, реализованная на базе контроллера ОВЕН ПР200, обеспечивает гибкий и многофункциональный алгоритм работы, адаптирующийся к изменяющимся условиям эксплуатации.

Режимы работы

Выбор режима осуществляется с помощью переключателей на двери шкафа, обеспечивая различные сценарии работы оборудования:

Режим «ВЫКЛ» (Общий)

Полное отключение питания цепей управления. Шкаф обесточен (кроме вводного автомата). Используется для проведения технического обслуживания, ремонтных работ или длительного простоя оборудования.

Режим «АВТО» (Автоматический)

Основной режим работы системы. В этом режиме управление насосами осуществляется полностью автоматически на основе сигналов от датчиков давления, уровня и других технологических параметров. Система самостоятельно поддерживает заданные уставки, осуществляет переключение насосов и выполняет все защитные функции.

Режим «РУЧН.» (Ручной)

Предназначен для проведения пусконаладочных работ, тестирования оборудования и выполнения ремонтных операций. В этом режиме оператор может индивидуально управлять каждым насосом и электрозатвором через панель оператора ПР200.

Алгоритмы автоматического управления

ПИД-регулирование давления

Система использует пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор для точного поддержания заданного давления в напорной магистрали. ПИД-регулятор непрерывно вычисляет разницу между заданным и фактическим давлением и формирует управляющий сигнал для преобразователя частоты, обеспечивая плавное регулирование производительности насосов.

Каскадное управление насосами

При увеличении водоразбора и недостаточной производительности одного насоса система автоматически подключает второй насос. Алгоритм включает временные задержки и гистерезис для предотвращения частых переключений при незначительных колебаниях расхода.

Система ротации и АВР

Для равномерного износа оборудования реализована функция попеременной работы насосов в качестве основных и резервных. При возникновении аварии рабочего насоса система автоматически переключается на резервный агрегат без interruption подачи воды.

Система автоматизации и диспетчеризации

Шкаф управления оснащен современными средствами автоматизации, позволяющими интегрировать его в комплексные системы управления зданием или технологическим процессом.

Программируемое реле ОВЕН ПР200

Центральным элементом системы управления является программируемое реле ОВЕН ПР200, которое выполняет функции контроллера. Оно обеспечивает:

• Обработку сигналов от датчиков давления, уровня, температуры
• Реализацию ПИД-алгоритмов регулирования
• Управление преобразователями частоты
• Мониторинг состояния оборудования
• Формирование аварийных и предупредительных сигналов
• Ведение архива аварий и статистики работы

Интерфейсы связи

Для интеграции в системы более высокого уровня шкаф оборудован интерфейсом RS-485 с поддержкой протокола Modbus RTU. Это позволяет:

• Передавать все основные технологические параметры в SCADA-систему
• Осуществлять удаленный мониторинг работы оборудования
• Изменять уставки и параметры работы дистанционно
• Интегрировать насосную станцию в комплекс АСУ ТП

Опциональные возможности диспетчеризации

При установке блока Netus Object 2.1 обеспечивается передача данных по GSM-каналу, что позволяет организовать удаленный мониторинг и управление через веб-интерфейс или мобильное приложение. Это особенно важно для удаленных или необслуживаемых насосных станций.

Комплекс защитных функций

Система управления обеспечивает многоуровневую защиту оборудования от аварийных ситуаций и некорректной эксплуатации.

Защита электродвигателей

• Защита от перегрузки - электронная защита в ПЧ и тепловые реле
• Защита от короткого замыкания - автоматические выключатели и электронная защита ПЧ
• Защита от перегрева - по сигналам PTC-датчиков в обмотках двигателей
• Защита от несимметрии фаз - контроль напряжения и последовательности фаз
• Защита от работы на пониженной частоте - предотвращение работы двигателя в недопустимом диапазоне

Защита насосного оборудования

• Защита от "сухого хода" - по датчикам давления/уровня и по анализу мощности
• Защита от кавитации - поддержание минимально допустимой частоты вращения
• Защита от перепадов давления - контроль граничных значений давления в системе
• Защита от заклинивания - контроль времени срабатывания электрозатвора

Системные защиты

• Самодиагностика - непрерывный мониторинг состояния компонентов системы
• Защита от перенапряжения - варисторная защита силовых цепей
• Тепловая защита шкафа - контроль температуры внутри шкафа с автоматическим включением вентиляции
• Резервирование питания - возможность организации системы бесперебойного питания

Подключение и наладка оборудования

ВНИМАНИЕ! Все работы по подключению и наладке должны производиться квалифицированным персоналом с группой по электробезопасности не ниже III, при полностью снятом напряжении.

Монтаж и проверка

• Установите шкаф на ровную вертикальную поверхность в месте, защищенном от прямого попадания осадков и солнечных лучей
• Обеспечьте свободное пространство вокруг шкафа (не менее 200 мм по бокам, сверху и снизу) для циркуляции воздуха
• Проведите визуальный осмотр на предмет отсутствия повреждений при транспортировке
• Проверьте надежность затяжки всех резьбовых соединений внутри шкафа
• Убедитесь в целостности изоляции кабелей и отсутствии механических повреждений

Подключение кабелей

Подключение производится к соответствующим клеммным зажимам в нижней части шкафа:

Силовое питание (~380В, 50 Гц)

• Подключите кабель питания к вводным клеммам L1, L2, L3, N, PE
• Обязательно проверьте соответствие напряжения и правильную последовательность фаз
• Сечение кабеля должно соответствовать мощности двигателей (для 55 кВт - не менее 35 мм² по меди)

Электродвигатели насосов

• Подключите двигатель Насоса 1 к клеммам M1 (U, V, W, PE)
• Подключите двигатель Насоса 2 к клеммам M2 (U, V, W, PE)
• Используйте экранированный силовой кабель (рекомендуется) для уменьшения электромагнитных помех
• Экран кабеля заземлите со стороны шкафа

Пусконаладочные работы

Первое включение

• Убедитесь, что двигатели отсоединены от ПЧ
• Подайте напряжение на шкаф. Должен загореться индикатор «СЕТЬ»
• Контроллер и ПЧ должны запуститься без ошибок
• Проверьте работу системы вентиляции

Настройка преобразователей частоты

Для каждого ПЧ (VFD1 и VFD2) необходимо ввести параметры двигателя из его шильдика:

• Номинальная мощность (кВт)
• Номинальное напряжение (В)
• Номинальный ток (А)
• Номинальная частота (Гц)
• Номинальная скорость вращения (об/мин)

Спецификация оборудования

Эксплуатация и техническое обслуживание

Ежедневное обслуживание

• Визуальный контроль показаний на панели оператора
• Проверка отсутствия аварийных сигналов
• Контроль температуры и шума работы оборудования
• Проверка целостности корпуса и кабельных вводов

Ежемесячное обслуживание

• Очистка вентиляционных решеток и фильтров
• Проверка затяжки силовых и заземляющих клемм
• Контроль состояния дросселей и силовых компонентов
• Проверка работы системы вентиляции

Ежегодное техническое обслуживание

• Полная ревизия всех компонентов системы
• Измерение сопротивления изоляции силовых цепей
• Проверка настроек ПИД-регулятора и корректировка при необходимости
• Обновление программного обеспечения контроллера
• Проверка калибровки датчиков давления и уровня

Типовые неисправности и методы их устранения

Система ведет архив аварийных событий, что значительно упрощает диагностику неисправностей. Наиболее распространенные аварии и методы их устранения описаны в отдельном разделе руководства по эксплуатации.