Заказать звонок
X
X
X
X
X

Применение частотных преобразователей в промышленных установках

 

  + Отступление от темы... (нажмите для раскрытия спойлера)

В 2021 году на предприятии ООО "Иркутский завод низковольтных устройств" обрабатывался крупный заказ на изготовление промышленного золотодобывающего оборудования для месторождения ТЭУТЭДЖАК, в который входило как изготовление самих агрегатов, так и проектирование-изготовление устройств автоматики для них. В связи со спецификой применения оборудования и его мощностью (к примеру, для одного из агрегатов требовалось обеспечить возможность дистанционного управления двигателем мощностью 250 кВт с регулированием частоты) приходилось включать голову и решать ряд специфических задач, о которых проектировщики менее отвественных систем как правило, даже не задумываются.

Спустя полгода, исследуя спрос и предложения на просторах Интернета был обнаружен крупный транснациональный производитель промышленной автоматики - компания Danfoss.  Данная компания имеет российское представительство, русскоязычный сайт, и (о чудо!) — альбом  типовых схем подключения частотых преобразователей в электронном виде! Признаюсь, скачивал данный альбом, дрожа от утробной жадности: сейчас европейская культура производства утрет нос нам, лапотникам. Открыл и ужаснулся: на мгновенье почудилось, что их инженер учился в иркутском ПТУ:

Рискнем усомниться в превосходстве европейского ума над неполноценным славянским и попробуем составить свой вариант схемы автоматики. Материалом исследования послужит преобразователь Control A310 "отечественной" торговой марки IEK. Почему? Потому что бумажное руководство по эксплуатации данным ПЧ в настоящий момент лежит у меня на столе, а все преобразователи имеют схожий функционал, схожие схемотехнические решения и схожие схемы подключения.



Начнем с формулирования требований к электроустановке:

1. Надежность, безотказность и долговечность работы автоматики.
2. Реализация всех функций преобразователя частоты.
3. Безопасность для персонала.

Данные требования являются общими, разберем их подробнее.

БЕЗОПАСНОСТЬ:
1. У силовых ключей преобразователя частоты (далее по тексту - ПЧ) может быть пробой, утечка, насыщение. В результате на одной из фаз даже при выключенном двигателе может появиться опасный для человека потенциал. Соотвественно, необходимо обеспечить гарантированный физический разрыв цепи питания потребителя при отключении электроустановки. 
2. Поскольку установка промышленная, то необходимо предусмотреть функцию аварийного останова, включая соотвествующий пост на лицевой панели.
Обычно оба этих требования реализуют установкой контактора в разрыв силовой цепи... 

НАДЕЖНОСТЬ:
И здесь возникают первые затруднения: контактор устанавливать "до" преобразователя, или "после"?. При установке "после" преобразователь станет уходить в защиту при каждом выключении, поскольку справедливо считает внезапный разрыв цепи неисправностью, не говоря уже о возможности повреждения силовых ключей ЭДС самоиндукции обмотки двигателя. При установке "до" - во внутренних цепях (а это - высоковольтные электролитические конденсаторы выпрямителя, импульсный блок питания собственных нужд и т.д.) частотного преобразователя станут возникать переходные процессы при каждом запуске, что существенно сократит общий срок его службы. Замкнутый круг: устанавливать контактор в принципе, нежелательно. А что на этот счет говорят сами производители? 

Производитель IEK:
  • рекомендуется эксплуатировать преобразователь без использования контактора (в нашем случае, без контактора не имеем права по соображениям безопасности - прим. авт.);
  • контактор если и устанавливается, то на входе преобразователя;
  • частое включение контактора может привести к выходу из строя преобразователя (об этом мы и сами догадались - прим. авт.);
  • при отключении контактора на входе - происходит сбой торможения (вполне логично, поскольку электроника ПЧ обесточена - прим. авт.);
  • следует избегать установки контактора на выходе ПЧ - сработает защита (и об этом тоже догадались - прим. авт.);
Производитель  Instart:
  • рекомендуется эксплуатировать преобразователь без использования контактора;
  • контактор если и устанавливается, то на входе преобразователя;
  • частое включение контактора на может привести к выходу из строя преобразователя;
  • при отключении контактора на входе - происходит сбой торможения;
  • не допускать установки контактора на выходе ПЧ - сработает защита.
Производитель Purelogic:
  • между преобразователем частоты и источником питания устанавливается устройство для разрывания цепи в случае неисправности (то есть, автоматический выключатель, который включили утром и отключили вечером - прим. авт.)

К сожалению, большинство инженеров особо не задумываясь, устанавливают контактор на вход, и плевать на долговечность - требования производителя формально соблюдены, остальное не наша проблема. То, что преобразователь при этом не будет способен реализовывать от трети до половины своих функций, включая динамическое торможение - беспокоит мало.

  + Еще один пример безобразия, уже от другого производителя (нажмите для раскрытия) 

Мы же возьмем и нарушим требования производителя, установив контактор (вопреки всему!) - на выходе частотного преобразователя. При этом: возникновения ЭДС самоиндукции, дуги при размыкании, срабатывания защиты не случится, если контактор станет разрывать цепь уже после остановки двигателя при помощи штатных средств ПЧ, то есть, уже обесточенную.

ФУНКЦИОНАЛ:

При таком подходе сразу реализуются полный функционал преобразователя частоты, включая динамическое торможение, вместе с тем в отключенном состоянии цепь питания потребителя гарантрованно разорвана и кроме того, отсутствуют переходные процессы на входе преобразователя при запуске-останове двигателя.

Определившись с данным вопросам, переходим к особенностям реализации:

1. Установить кнопку поста "аварийный стоп", оперативно снимающую питание с катушки контактора, и заодно подающее команду аварийной остановки на частотный преобразователь.
2. Реализовать сигнализацию о неисправности посредством встроенных средств частотного преобразователя, с выводом текущего состояния через реле Т1.
3. Реализовать запуск частотного преобразователя спустя 0,5 секунды после срабатывания контактора программным способом.
4. При помощи встроенных средств частотного преобразователя, либо при помощи реле выдержки времени - реализовать размыкание контактора с задержкой относительно поступления команды останова. В период задержки размыкания останов производить средствами частотного преобразователя.

На рисунке ниже представлено, как похожие требования были реализованы в автоматике промышленной установки нашего производства - шкафу управления рудным питателем  ШУП 2.2.1(2) - 11 кВт.

  + Показать фотографии...           (нажмите для раскрытия спойлера) 
откроется в новом окне

Шкаф обладает следующим функционалом:
  • дистанционный и местный режим управления;
  • дистанционная и местная сигнализация текущего состояния;
  • упреждающая светозвуковая сигнализация: при нажатии кнопки ПУСК в течение нескольких секунд выдается оповещение, и только после его окончания подается команда на запуск двигателя;
  • дискретная 6-ступенчатая регулировка скорости вращения двигателя питателя с возможностью плавной установки скорости каждой ступени;
  • останов двигателя динамическим торможением;

Для реализации реализовать всего заявленного функционала автоматики потребовалось применение всего 2 реле выдержки времени с соотвествующим программированием частотного преобразователя. Отметим,  что Control A310 имеет только одно встроенное многофункциональное выходное реле (Т1), и при использовании ПЧ с двумя встроенными реле, принципиальная схема значительно упрощается.

Подходы к проектированию рассмотренные в настоящей статье, применялись на практике при создании систем автоматизации управления оборудованием золотоизвлекательной фабрики месторождения ТЭУТЭДЖАК в 2021 году.

Заказ на изготовление нестандартных изделий автоматики и другую продукцию нашего предприятия можно оформить через электронную почту, по телефону 8(3952)39-56-52, а также в офисе организации по адресу: Иркутск, улица Полярная, 201/1.






ООО «ИЗНУ» © 2022 Карта сайта