Przemienniki w aplikacjach pompowych

Przemienniki Lenze w aplikacjach pompowych - najprostsza droga do lepszej aplikacji

Z perspektywy praktycznej przemiennik nie jest dziś dodatkiem do pompy, tylko jednym z podstawowych elementów dobrze zaprojektowanej aplikacji. Oprócz regulacji obrotów zapewnia cały pakiet korzyści: od oszczędności energii, przez prostsze uruchomienie, aż po ograniczenie kosztów zabudowy i lepsze dopasowanie funkcji napędu do konkretnej maszyny lub instalacji.

Swoboda projektowa

W nowoczesnych aplikacjach pompowych istotne znaczenie ma możliwość doboru przemiennika częstotliwości do warunków montażowych, wymagań środowiskowych i oczekiwanej funkcjonalności. Portfolio Lenze obejmuje szerokie portfolio rozwiązań w zakresie mocy od 0,25 do 132 kW, zarówno w wersjach do montażu w szafie sterowniczej IP20, jak i w wykonaniu zdecentralizowanym do montażu naściennego lub bezpośrednio na silniku w stopniach ochrony IP55/66. Dla konstruktora albo integratora to realna swoboda projektowa. 

Jeżeli aplikacja wymaga przeniesienia napędu poza szafę, ograniczenia okablowania albo uproszczenia całej architektury idealnym rozwiązaniem staje się i550 protec w stopniach ochrony IP55/66. Tam, gdzie liczy się maksymalna integracja funkcji, zastosowanie znajduje i650 motec z wbudowanym sterownikiem PLC oraz funkcją IO-Link Master, co upraszcza integrację urządzeń i czujników w aplikacji.

W praktyce pompowej często liczy się też gabaryt i masa. To szczególnie ważne przy montażu blisko maszyny albo bezpośrednio na układzie, np. bezpośrednio na silniku. Tu dobrze sprawdzi się i550 motec w IP66, dostępny od 0,37 do 45 kW.  którego wersja 45 kW waży zaledwie 14 kg, co ułatwia projektowanie i montaż całego układu.

Szybkie uruchomienie

Dziś problemem nie jest tylko cena sprzętu, ale też czas ludzi, którzy mają wszystko zamontować, parametryzować i oddać do ruchu. Lenze deklaruje skrócenie instalacji o co najmniej 30 minut na jeden falownik dzięki modułowi pamięci parametrów i gotowym rozwiązaniom przyłączeniowym. Dla jednej pompy nie brzmi to jeszcze rewolucyjnie, ale przy serii podobnych maszyn lub modernizacji kilku obiektów robi się z tego bardzo wymierna oszczędność czasu i mniejsze ryzyko błędów przy uruchomieniu.

Pompy odśrodkowe bez przewymiarowania

W przypadku pomp odśrodkowych zastosowanie przemiennika przynosi bardzo istotne korzyści energetyczne. Pompy tego typu są przeznaczone do pracy w szerokim zakresie wydajności, od małych do dużych przepływów, a ich charakterystyka obciążenia ma charakter kwadratowy. Redukcja prędkości lub natężenia przepływu o 20% może przełożyć się nawet na 50% oszczędności energii, szczególnie w aplikacjach o zmiennym zapotrzebowaniu. 

Co ważne, dotyczy to nie tylko nowych instalacji. Bardzo wiele układów pompowych pracujących dziś ze stałą prędkością jest po prostu przewymiarowanych, gdy proces przez większość czasu nie potrzebuje pełnej wydajności, a pompa i tak pracuje jak na warunki szczytowe. Zastosowanie przemiennika z regulatorem PID umożliwia dopasowanie pracy pompy do rzeczywistego zapotrzebowania

Oszczędność kosztów energii dla pompy 11 kW może sięgać 3000 EUR rocznie w zależności od kosztów energii. 

Dedykowane funkcjonalności dla procesów aplikacji pompowych

W serii i500 znajdziemy funkcje, które odpowiadają na potrzeby aplikacji pompowych.

Należą do nich energooszczędne sterowanie silnikiem, w tym V/f eco control, a także sterowanie wektorowe dla silników asynchronicznych i synchronicznych z magnesami trwałymi.

Z punktu widzenia funkcji procesowych ważne są natomiast rozwiązania typowo pompowe: takie jak:

• kaskadowe sterowanie do trzech pomp,
• tryby płukania i uśpienia w regulacji PID, 
• funkcja purge/cleaning 
• kontrola minimalnego przepływu, 
• detekcja dobiegu pompy, 
• ochrona przed suchobiegiem i kawitacją, 
• wykrywanie pęknięcia rurociągu, 
• funkcje napełniania instalacji ograniczające ryzyko uderzeń hydraulicznych.
• możliwość prezentacji jednostek użytkownika na klawiaturze, na przykład w m³/h.

Jest to gotowy zestaw narzędzi do opanowania typowych problemów, z którymi użytkownicy pomp naprawdę zmagają się na co dzień.

W zakresie utrzymania ruchu warto zwrócić uwagę na możliwość zastosowania w i550 protec zintegrowanego przełącznika serwisowego.

Stabilna praca pomp wyporowych

Obszarem zastosowania przemienników Lenze są również pompy wyporowe, stosowane przede wszystkim tam, gdzie mamy do czynienia z mediami o dużej lepkości, cieczami agresywnymi chemicznie, potrzebą generowania bardzo wysokiego ciśnienia lub wymaganiem precyzyjnego dozowania objętości. 

Właśnie w takich zastosowaniach napęd z dobrą regulacją potrafi poprawić nie tyle sam rachunek energetyczny, ile jakość procesu. Zastosowanie przemiennika Lenze pozwala poprawić kontrolę procesu, zwiększyć przyjazność obsługi serwisowej i poprawić efektywność pracy całego układu. To ważne, bo pompy wyporowe są zazwyczaj droższe, bardziej złożone i bardziej wymagające serwisowo, więc każda poprawa stabilności pracy ma tu dodatkową wartość.

Jakość sterowania

W przypadku bardziej wymagających aplikacji Lenze oferuje  wysokowydajne sterowanie wektorowe z bardzo krótkimi czasami odpowiedzi. Szczególnie istotną cechą jest sterowanie silnikami PM z możliwością uzyskania 200% przeciążenia przy prędkości „0”, co ma znaczenie w aplikacjach wymagających precyzyjnego dozowania i wysokiego momentu już od postoju. W połączeniu z silnikami Lenze IE5 rozwiązanie to pozwala uzyskać wysoką przeciążalność oraz precyzyjną pracę bez sprzężenia zwrotnego. 

Rozszerzoną funkcjonalność pomp i procesów zapewnia i650 motec z zintegrowanym PLC do sterowania sekwencyjnego i bezpośredniego podłączenia inteligentnych czujników przez interfejs IO-Link. To może uprościć architekturę całej maszyny, szczególnie wtedy, gdy chcemy część logiki procesowej zamknąć bezpośrednio po stronie napędu.

Kompletność rozwiązania

Rzecz często decydująca o sukcesie projektu to kompletność rozwiązania. Lenze zadbało również o dostępność rozwiązań dla zasilania 3 x 400/480 V, z przeciążalnością 200% przez 3 s i 150% przez 60 s, z funkcją bezpieczeństwa STO SIL3, zintegrowanym filtrem EMC, a także z bogatym standardem wejść i wyjść.

Uruchomienie i diagnostyka mogą być realizowane z użyciem klawiatury operatorskiej, bezpłatnego narzędzia EASY Starter z interfejsem USB bez zasilania oraz aplikacji Lenze Keypad App z opcjonalnym modułem WiFi.

To są elementy, które wpływają na to, czy napęd daje się wygodnie uruchomić, serwisować i zrozumieć po kilku latach pracy. A w aplikacjach pompowych właśnie taka przewidywalność i łatwość utrzymania ruchu bywają równie ważne jak sama sprawność energetyczna.

Podsumowując, dobrze dobrany falownik w aplikacji pompowej pozwala jednocześnie poprawić kilka obszarów: ograniczyć zużycie energii, lepiej kontrolować proces, uprościć zabudowę, skrócić uruchomienie i dodać funkcje, które w klasycznym układzie trzeba byłoby budować z wielu osobnych elementów. I właśnie dlatego w nowoczesnych pompach przemiennik przestaje być opcją, a coraz częściej staje się po prostu naturalnym standardem projektu. Na tę potrzebę Lenze odpowiada rozwiązaniami dla aplikacji od prostych pomp odśrodkowych po zaawansowane układy dozujące i wyporowe.