Каскад — станция управления и защиты

» КАСКАД-ЗПН» – станция автоматического управления погружным водяным насосом ЭЦВ (для артезианских скважин) в режиме прямого пуска электродвигателя. Базируется на уникальном высоконадежном программно-аппаратном решении УЗУ.

Используется на промышленных, коммунально-бытовых, сельскохозяйственных объектах (как общественных, так и частных).

Станции управления и защиты (СУиЗ) «Каскад-ЗПН» выпускаются серийно нижегородским ПКП «Завод погружных насосов» и предназначены для автоматического управления и защиты трехфазного электродвигателя погружного скважинного насоса ЭЦВ. При этом СУиЗ «Каскад» может применяться и для автоматизации управления и защиты погружных дренажных насосов (например, ГНОМ).

Автоматическое управление и защита электродвигателя погружного насоса обеспечивается уникальным микропроцессорным прибором защиты и контроля, обеспечивающим надежную, долговременную и безаварийную эксплуатацию насосного оборудования.

Как подобрать станцию управления «Каскад» к насосу ЭЦВ?

2. Заполнить показатели:

• внутренний диаметр обсадной трубы;
• глубину скважины;
• высоту напорной башни (если таковая имеется).

3. Поставить галочку в поле «Подобрать станцию управления».

Схема каскадного подключения котлов

Каскадное подключение котлов — это один из вариантов подключения газовых котлоагрегатов, с целью увеличения единичной мощности и ступенчатой регулировки системы теплоснабжения.

Данный способ подсоединения считается оправданным и результативным при значительной отопительной нагрузке.

Плюсы каскадной схемы котлов

Смысл этого метода состоит в том, что суммарная тепловая мощность распределяется между различными независимо функционирующими котлоагрегатами, в результате этого в работу подключаются те, которые способны обеспечить тепловую нагрузку в данный период функционирования теплосетей.

Каскад котлов разделяют на «ступени», которые совместно вырабатывают общую тепловую мощность сети.

Каскадная либо последовательная схема включения газовых котлов обладает значительными преимуществами:

1. Большой резерв по мощности.
2. Высокая экономичность системы, работая с постоянной номинальной нагрузкой агрегат обеспечивает предельный КПД, в отличие от вариантов недогруженной мощности.
3. Высокая эксплуатационная готовность сети, при выходе из строя одного агрегата, его успешно можно заменить другим.
4. Повышение ресурса эксплуатации агрегатов — в переходные периоды осенне-зимнего периода, применяют только часть котлов, переведя остальные в холодный резерв.
5. Простой монтаж, из-за меньшего веса и габаритов единичных каскадных котлов.
6. Возможность применения универсальных комплектующих, например, таких, как гидравлические распределители и дымоходы;
7. Упрощение технического обслуживания и ремонта, которые возможно выполнять, никак не останавливая систему отопления.

Тем не менее, как и все системы теплоснабжения, схема обвязки каскада котлов имеет свои недостатки:

1. Рост стоимости системы теплоснабжения, вызванных установкой нескольких агрегатов и дополнительного оборудования.
2. Необходимо большая площадь для установки.
3. Сложная схема подсоединение каскада агрегатов к дымоходу.

Возможность повышение мощности

Основная причина для размещения нескольких котлоагрегатов в каскад — повышение предельной мощности котельной при рабочей нагрузке одиночного котла, например, Вайлант.

К современным теплоснабжающим системам предъявлены высокие требования по вопросам энергоэффективности. Котел считается таковым если работает на номинальных нагрузках.

Котел выбирается по максимальной тепловой нагрузке для расчетных отопительных минусовых температур наружного воздуха, которые случаются не чаще 15-20% на протяжении отопительного сезона.

Таким образом, при традиционной схеме обогрева котел в среднем работает незагруженным на 30-40 % и предельно низким КПД. Напротив, в каскадной схеме расположения источников, каждый агрегат работает на полную мощность.

Общая теплопроизводительность регулируется за счет введение в работу нового агрегата.

При установке в каскаде равных по мощности котлоагрегатов, нижняя граница теплопроизводительности устанавливается делением суммарной на их число.

В наиболее выгодном варианте будут находиться котлы с широким диапазоном модуляции, поскольку в этом случае суммарная производительность будет устанавливаться по нижней границе мощности.

Так, например, при каскаде из 4-х котлов 25 кВт котлов с модуляцией 30-100%, нижняя граница мощности составит:

что составляет 10 % общей модуляции системы теплоснабжения и является энергоэффективным результатом, который не может обеспечить ни один газовый котел в традиционной схеме обвязки.

Удобство монтажа и эксплуатации

Несмотря на то, что в целом обвязка каскадом считается очень сложным процессом, который можно поручить только специализированным организациям, имеющим соответствующие разрешительные документы, сам процесс по обвязке каскадной схемы считается простым, поскольку легче укомплектовать в одну схему малогабаритное однотипное оборудование.

Применение типового оборудования упрощаем не только монтажные работы, но и эксплуатацию каскадной схемы. Установка каскада происходит в несколько стадий:

1. Предмонтажные работы в котельном помещении, установка креплений и вспомогательного котельного оборудования.
2. Устройство газовой разводки, дренажных трубопроводов и подпитки котла.
3. Установка гидромеханической стрелки и группы безопасности.
4. Подсоединение дымоотводной системы.
5. Пусконаладка и опрессовка теплоснабжающих систем.

Схемы каскадного подключения

Наиболее часто применяются три типа каскадного включения агрегатов, в зависимости от вида монтажа и числа контуров нагрева.

Типы каскадного включения агрегатов:

1. Отопительные котлоагрегаты с гидроразделителем.
2. Двухконтурная схема теплоснабжения для ГВС и гидравлической стрелкой.
3. Каскадная обвязка с магистральным коллектором.

Гидравлическая стрелка — это популярный инновационный узловой элемент каскадного включения. Он разделяет контуры котлоагрегата и системы отопления, создавая зоны низкого гидросопротивления.

Расход греющей среды в этих 2-х контурах обуславливается мощностью индивидуальных электронасосов. Подобный разделитель формирует гидравлический и тепловой баланс и удерживает постоянный объем греющей воды в основном контуре.

А во второстепенном выполняет его эффективное регулирование по тепловой мощности.

Отопительные котлы с гидравлическим разделителем

Схема с гидравлической стрелкой считается типовой и даёт возможность добавлять произвольное число источников тепла и зон нагрева.

К ней без осложнений могут быть подсоединены и высокотемпературное отопление с типовыми батареями, и низкотемпературное по системе «тёплый полы».

Такой вариант включения дает возможность работать без применения сложно управляемых блоков каскадного регулирования и не снижать температуру греющей среды в отопительной системе при максимальной нагрузке.

Допускается подключить несколько котлоагрегатов по упрощенному варианту, без применения специального оборудования и блоков, используя интегрированную погодозависимую автоматику включения котлов.

Организовывая котельную по данной схеме необходимо уделить пристальное внимание на то обстоятельство, что всякий агрегат в отдельности обязан гарантировать нужный объем теплоносителя в системе отопления за счет встроенного насоса циркуляции. Если характеристики котла это условия обеспечить не могут, устанавливают гидроразделитель и самостоятельный насос во вторичном отопительном контуре.

Схема с котлоагрегатов для ГВС и гидравлической стрелкой

Бывают ситуации, когда выше обозначенная схема способна быть оптимальной, например, при необходимости подогрева горячей воды для бытовых нужд. В этом случае применяют схему с котлоагрегатом для ГВС и гидрострелкой.

Она хорошо работает в случае, если потребность в ГВС обеспечивают небольшим числом агрегатов из всего каскада: одним либо двумя. Особенно, когда в системе теплоснабжения применяется низкотемпературный режим отопления, например, в системе «теплый пол».

Тем временем для скорого нагрева горячей воды до температуры 65 С требуется более высокая мощность котлоагрегата. Чтобы не выключать весь каскад из низкотемпературного режима на период нагрева ГВС применяют схему с отдельным котлоагрегатом на нужды ГВС.

В таком случае реализуется работа одного котлоагрегата из каскада для нагрева более высокой температуры ГВС. Общее КПД системы в таком варианте повышается.

Схема обвязки с магистральным коллектором

Такой вариант собирается в отсутствии гидравлической стрелки. В подобном варианте для предоставления автономии котлам используется замыкающий участок на распредколлекторе, гарантирующего регулярную циркуляцию через любой котлоагрегат.

Подобная конфигурация удобна при обустройстве котельной крышного типа и размещении распредсистем для контуров потребления в подвальных помещениях и позволяет сохранить свободное пространство, без использования гидравлической стрелки.

Проектирование такого решения потребует уделить особое внимание на выбор котловых электронасосов, поскольку они обязаны гарантировать компенсацию потерь напора на магистральном трубопроводе.

В связи, с чем данная схема используется исключительно с напольными вариантами котлоагрегатов. В настенных газовых агрегатах насос встроен в его конструкцию, и его характеристики обеспечивают только работу котла для отопления.

Автоматизация каскадных котельных

Роль автоматики в таких котельных огромна, чтобы обеспечить их надежное и эффективное функционирование. Именно она несёт ответственность за то, чтобы получить наибольшую эффективность от агрегатов, функционирующих в каскаде, гарантируя при этом чувствительность котлов на потребительские запросы.

В этих системах каскадная логика интегрируется в базовую автоматическую схему и настраивается для определенного парка котельного оборудования. Базовые функции автоматизации каскадных схем теплоснабжения:

1. Сбор пользовательских данных на выработку тепловой энергии и нахождение приоритета между видами нагрузки.
2. Расчет рационального режима деятельности каждого единичного агрегата для гарантии запрашиваемой мощности.
3. Гарантия равномерного распределения теплового режима котлов.
4. Контроль работоспособности оборудования, диагностика аварийных ситуаций и сигнализация о них.

Подобная политика регулирования применяется в современной каскадной котельной. В этом случае каждый единичный аппарат должен функционировать на минимальной модуляции, гарантирующей тепловую нагрузку.

Только в таких условиях можно получить высокий КПД каскадной установки при равномерном использовании ресурса работы котлоагрегатов.

Станция автоматического управления «Каскад-ПЧ»

Каскад-ПЧ («Оптима») – cерийно выпускаемая станция автоматического управления и защиты с функцией частотного регулирования оборотов асинхронного электродвигателя. Применяется для любых промышленных электроприводов (насоса, компрессора, вентилятора, транспортера и т.п.).

Разработчик и производитель – ПТЦ «Динамо-Континент» (г. Николаев, Украина). Станция изготавливается в соответствии с ISO 9001:2009 и сертифицирована Росстандартом. Гарантийный срок эксплуатации – 2 года.

Применение Каскад-ПЧ («Оптима») позволяет:

— автоматизировать технологический процесс, например водоснабжения (водоотведения), вентиляции, воздухоснабжения и др.:

• § автоматическое частотное регулирование оборотов асинхронного электродвигателя для поддержания постоянного давления (уровня, напора, разряжения и т.д.) в системе по сигналу датчика-преобразователя;
• § диагностика неисправностей как электродвигателя, так и ПЧ;
• § отображение контролируемого параметра: его фактическую величину, потребление электрического тока, потребляемую мощность, частоту вращения электродвигателя;

— обеспечить дополнительную защиту насоса при низком дебете скважин;

— исключить гидроудары и динамические ударные нагрузки на агрегат;

— уменьшить потребление электроэнергии (экономия – до 50%, срок окупаемости – 1,5-2 года) и, как следствие, обеспечить максимальное энергосбережение;

— снизить пусковой ток электродвигателя и просадки напряжения в электросети;

— обеспечить комплексную защиту электродвигателя от короткого замыкания, перегрузки, перегрева, холостого хода, обрыва одной из питающих фаз и их перекоса;

— создать дополнительную защиту обмоток электродвигателя от пробоя изоляции (при большой длине питающего кабеля).

В конечном итоге станция управления Каскад-ПЧ («Оптима») позволяет увеличить срок службы насосного оборудования и трубопроводов, что, в свою очередь, увеличивает межремонтный интервал и снижает затраты на техническое обслуживание.

Назначение и области применения

Основное назначение Каскад-ПЧ («Оптима») – автоматическое управление погружным насосным агрегатом для скважин (ЭЦВ и др.) при различных вариантах работ (напрямую в систему, на водонапорную башню системы Рожновского, на резервуар).

Станция может применяться для обеспечения автоматической работы других типов насосов:

— консольных (при заборе воды из резервуара на насосных станциях второго, третьего и т.д. подъема, работающих на сеть);

— дренажных и фекальных (в системах водоотведения).

Использование Каскад-ПЧ («Оптима») возможно также в системах теплоснабжения, вентиляции и других, требующих изменения скорости вращения приводного электродвигателя.

Способы применения

В скважинах (1-й подъем) и водопроводных насосных станциях 2-го подъема (при работе напрямую в систему):

станция поддерживает заданное давление в системе путем автоматического плавного регулирования производительности насоса (изменяя скорость вращения электродвигателя по сигналу от преобразователя давления).

В скважинах (1-й подъем) – при работе на башню Рожновского, канализационные насосные станции:

станция поддерживает заданный уровень в башне (резервуаре), применяя плавный пуск и остановку насосного агрегата по заданным характеристикам.

Описание и технические характеристики

Станция Каскад-ПЧ («Оптима») реализована на основе преобразователя частоты (ПЧ) производства Danfoss (Дания), который позволяет регулировать частоту вращения приводного электродвигателя, а также осуществлять плавный пуск и остановку (с заданным временем разгона и торможения). Настройки всех второстепенных параметров ПЧ станции произведены на заводе-изготовителе.

Благодаря ПЧ станция позволяет оптимизировать управление электродвигателем и обеспечить его работу в режиме оптимального КПД.

В комплект станции входят преобразователь давления, датчик «сухого хода», моторный фильтр (электродроссель).

Встроенная автоматическая система принудительной вентиляции позволяет работать в условиях высоких температур, обеспечивая необходимый тепловой режим электронному оборудованию, установленному внутри конструкции.

Каскад-ПЧ («Оптима») является готовым решением, не требующим доработок и дополнительных комплектующих. Конструктивно изделие представляет собой металлический шкаф с дверцей, запирающейся на замок. На дверце установлены элементы управления и индикации. Внутри шкафа смонтировано оборудование регулирования, защиты и коммутации.

При необходимости, станцию легко можно перевести с автоматического управления на ручное.

• Номинальное напряжение питающей сети: 380В.
• Частота тока сети: 50Гц.
• Напряжение цепей вентиляции: 220В.
• Внутреннее напряжение цепей управления: 24В.
• Диапазон мощности: от 4 кВт до 22 кВт.
• Коэффициент полезного действия – 98%.
• Степень защиты корпуса при закрытой двери, согласно ГОСТ 14254-80: IP21 (при необходимости, возможно усиление до IP54).
• Климатическое исполнение, согласно ГОСТ 15150-69: У3.
• Группа условий эксплуатации в части воздействий механических факторов внешней среды, согласно ГОСТ 17516.1.90: М2
• Номинальный режим работы станции управления, согласно ГОСТ 12434: продолжительный.
• Рабочее положение: вертикальное.
• Длина кабеля к датчику: не более 500 м.
• Масса: от 25 до 45 кг.
• Габариты: 4кВт, 5.5кВт и 7.5кВт – 500х400х250;

11кВт и 15кВт – 600х400х300;

18.5кВт, 22кВт – 700х500х300.

Схематическое и конструктивное решения, а также комплектация максимально адаптированы к массовому использованию (наличие моторного фильтра, преобразователя давления, датчика «сухого хода» и заводских настроек ПЧ).

Конкурентные преимущества

— находится в серийном производстве;

— полностью укомплектована и готова к эксплуатации (необходимы только питающие кабели);

— комплектуется частотным преобразователем Danfoss – мирового лидера в области приводной техники: используемая модель идеально подходит для управления электроприводом, работающим в воде (ПЧ большинства других производителей предназначены для электроприводов, работающих в воздушной среде);

— в конкурентных марках дроссель и преобразователь давления отсутствуют (поставщики либо предлагают их за отдельную плату, либо не предлагают вообще);

— максимально возможная степень защиты корпуса (до IP54) позволяет эксплуатировать изделие на открытых площадках при атмосферных осадках;

— обладает возможностью автоматически поддерживать заданное давление в сети или заданные уровни в резервуаре;

— станция обеспечена автоматической системой вентиляции;

— гарантийный срок эксплуатации – 2 года (реальный срок эксплуатации – не менее 10 лет);

— сервисное и гарантийное обслуживание на территории России;

— простота монтажа и настройки (обеспечивается технической документацией, ориентированной на низко квалифицированных специалистов).

Продуманная конструкция, необходимый набор функций и сбалансированное соотношению цена-качество делают станцию автоматического управления Каскад-ПЧ («Оптима») лучшим решением для систем водоснабжения.