Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Wyszukiwarki naszych partnerów

Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
Europejski lider sprzedaży techniki i elektroniki.
Proszę, dodaj wyjątek elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Sterowanie zestawem pomp o różnych mocach

315-2DP 07 Mar 2014 11:26 2232 14
  • #1 07 Mar 2014 11:26
    315-2DP
    Poziom 17  

    Witam!

    Sprawa wygląda tak, że na jednym z obiektów mojej firmy jest zestaw pompowy składający się z 6 pomp. Zadanie układu polega na utrzymywaniu stałego ciśnienia w rurociągu wody technologicznej używanej do różnych celów. Każda pompa posiada swój własny falownik, a całością steruje PLC. Oczywiście jest analogowy pomiar ciśnienia podłączony do PLC. Cztery pompy mają moc 38 kW (będę je nazywać duże), a dwie mają moc 15 kW (będę je nazywać małe).

    Ponieważ mamy różne problemy z tym układem (dziwne zachowania pomp, nietrzymanie ciśnienia, brak żródeł do PLC, brak możliwości podglądu i sterowania tego ze SCADA, brak kolejkowania pomp od czasu pracy itd.) zapadła decyzja o przeprogramowaniu PLC. Zadanie to przypadło mi. Mam na to pewien pomysł, który chciałbym z Wami przedyskutować.

    Mój pomysł na sposób działania przedstawię może na przykładzie:
    1) Włączany układ do pracy.
    2) Włącza się pierwsza mała pompa i stara się wyregulować ciśnienie.
    3) Jeżeli pierwsza mała pompa nie da rady to wyłączy się i zastąpi ją pierwsza duża pompa, która będzie chciała wyregulować ciśnienie.
    4) Jeżeli pierwsza duża pompa nie da rady to zostanie na 100% i dodatkowo włącza się pierwsza mała pompa i stara się wyregulować ciśnienie.
    5) Jeżeli pierwsza duża pompa pracuje na 100%, a pierwsza mała pompa dojdzie do 100% wydajności i nie ureguluje ciśnienia to wyłączy się pierwsza mała pompa i włączy druga duża pompa, której obroty będą się zmieniać. Pierwsza duża pompa będzie pracowała na 100%.
    itd.

    Innymi słowy kolejność załączania przy dochodzeniu do pożądanego ciśnienia wygląda tak, że
    1) Pierwsza mała pompa reguluje.
    2) Pierwsza duża pompa reguluje.
    3) Pierwsza duża pompa pracuje na 100%. Pierwsza mała pompa reguluje.
    4) Pierwsza duża pompa pracuje na 100%. Druga duża pompa reguluje.
    5) Pierwsza i druga duża pompa pracują na 100%. Pierwsza mała pompa reguluje.
    6) Pierwsza i druga duża pompa pracują na 100%. Trzecia duża pompa reguluje.
    7) Pierwsza, druga i trzecia duża pompa pracują na 100%. Pierwsza mała pompa reguluje.
    8) Pierwsza, druga i trzecia duża pompa pracują na 100%. Czwarta duża pompa reguluje.
    9) Pierwsza, druga, trzecia i czwarta duża pompa pracują na 100%. Pierwsza mała pompa reguluje.
    10) Pierwsza, druga, trzecia i czwarta duża pompa pracują na 100%. Pierwsza mała pompa pracuje na 100%. Druga mała pompa reguluje.

    Jeżeli aktualne ciśnienie będzie za duże to oczywiście idziemy w odwrotnej kolejności. Co sądzicie o tym pomyśle?

  • #2 07 Mar 2014 11:52
    kindlar
    Poziom 36  

    Może należy śledzić dynamikę spadku ciśnień? Jeśli ciśnienie będzie spadać szybciej niż wydajność pompy na 100%, to należy przewidzieć w jakiej konfiguracji włączyć pompy, aby ich wydajność była większa niż spadek, a podnoszenie ciśnienia nie trwało w nieskończoność.

  • #3 07 Mar 2014 11:53
    pafciowaw
    Specjalista Automatyk

    Przy wyłączaniu małej pompy (pracującej już na 100%) trzeba włączając dużą pompę startować ją od ok. 30% wydajności. A jeszcze lepiej - zamieniać wydajność małej 100, 90, 80, itd wraz ze wzrostem dużej np. 30, 35, 40 itd. inaczej układ będzie niestabilny (niepłynny).

  • #4 08 Mar 2014 10:54
    1500759
    Usunięty  
  • #5 08 Mar 2014 14:48
    Rkarcz
    Spec od PLC

    315-2DP napisał:

    3) Jeżeli pierwsza mała pompa nie da rady to wyłączy się i zastąpi ją pierwsza duża pompa, która będzie chciała wyregulować ciśnienie.

    Dołączy się, a tamtą po czasie wyłączy - nie będzie spadku ciśnienia.
    315-2DP napisał:

    4) Jeżeli pierwsza duża pompa nie da rady to zostanie na 100% i dodatkowo włącza się pierwsza mała pompa i stara się wyregulować ciśnienie.

    Co jak mała pompa pójdzie na minimum i nadal ciśnienie będzie zbyt wysokie?
    Wyłączy się, ale pewnie od razu wejdzie w strefę włączenia i co wtedy włączysz?
    1 dziura w sterowaniu ciśnieniem.
    315-2DP napisał:

    5) Jeżeli pierwsza duża pompa pracuje na 100%, a pierwsza mała pompa dojdzie do 100% wydajności i nie ureguluje ciśnienia to wyłączy się pierwsza mała pompa i włączy druga duża pompa, której obroty będą się zmieniać. Pierwsza duża pompa będzie pracowała na 100%.
    itd.

    Zaburzenie ciśnienia, kolejna dziura w pokryciu wymaganego ciśnienia dla spadku.

    Podziel to na 2 grupy ze zmienną maksymalną liczbą urządzeń pracujących. Zamiana grup jako sekwencja od aktulnego ciśnienia i stanu systemu. Najistotniejsze to wprowadź sterowanie równoległe wydajności, nie będziesz miał dziur od minimum 1szej do max. ostatniej pompy. I w zasadzie tyle.

    Dodano po 3 [minuty]:

    pafciowaw napisał:

    Przy wyłączaniu małej pompy (pracującej już na 100%) trzeba włączając dużą pompę startować ją od ok. 30% wydajności.


    To pompa może pracować na mniej niż 40%, albo inaczej - czy producenci dopuszczają taką ewentualność? Wątpię. Wentylator może i tak, ale nie pompa.

    pafciowaw napisał:

    A jeszcze lepiej - zamieniać wydajność małej 100, 90, 80, itd wraz ze wzrostem dużej np. 30, 35, 40 itd. inaczej układ będzie niestabilny (niepłynny).

    Napisz taką sekwencję dla 6 pomp. A nie lepiej startować dużą z aktualną nastawą małej (jedna nastawa systemowa), tylko z większym rampem?

  • #6 10 Mar 2014 08:58
    315-2DP
    Poziom 17  

    Rkarcz napisał:

    Co jak mała pompa pójdzie na minimum i nadal ciśnienie będzie zbyt wysokie?
    Wyłączy się, ale pewnie od razu wejdzie w strefę włączenia i co wtedy włączysz?
    1 dziura w sterowaniu ciśnieniem.


    Jest takie niebezpieczeństwo, ale mała pompa na minimalnych obrotach nie będzie dużo podnosiła ciśnienia. Jak mi pozwolą spróbuję się pobawić tym zestawem w trybie sterowania lokalnego to sprawdzę to. Pompy jakie tam są to pompy wirowe, więc przy minimalnej prędkości wynoszącej 25 Hz (nastawa producenta) spodziewam się, że nie będą miały wysokiej wydajności i wpływu na ciśnienie na tłoczeniu. Mimo wszystko sprawdzę to.

    Generalnie kiedy mówię, że jedna pompa się ma włączyć a druga wyłączyć to chodzi o to, że ma to się stać w tym samym czasie. W żadnym wypadku nie chodzi o to, że wyłączam jedną. Czekam aż się zatrzyma i dopiero wtedy włączam drugą.

  • #7 10 Mar 2014 10:21
    Rkarcz
    Spec od PLC

    Zwróć uwagę, że każda z tych pomp ma pewnie zawór zwrotny na tłoczeniu. Zakładając takie same charakterystyki obu pomp zauważ co będzie, jeśli wydajność dużej będzie na 100, a małej na mniej niż 100. Jeśli ciśnienie tłoczenia małej będzie mniejsze niż dużej, to co otworzy ten zawór?
    Powiem ci tylko, że od paru lat steruję zestawami maszyn i sterowanie sekwencyjne z jedną wiodącą ma sens dla urządzeń, które wolno wpływają na proces - sprężarka 200 kW - 1,5 MW. A to co wpływa w czasie sekund - pompa, wentylator, zawór (ale to tylko gdy medium jest powiedzmy "liniowe" - woda, glikol, mleko itp., każde medium zmieniające szybko stan od ciśnienia już nie podlega tym rozważaniom - amoniak, CO2, freon itp.) wykolei się właśnie przy przejściach systemu między liczbą pracujących urządzeń.
    Oczywiście można powiedzieć, że odchylenie od setpointu, zastosowanie strefy nieczułości załatwia sprawę. Ale inne pytanie to ile więcej pracują urządzenia procesowe, gdy medium jest o zbyt niskim ciśnieniu? Albo co jeśli to ciśnienie jest nawet delikatnie zawyżone? Straty, ale nie dzienne, ale na rok, 5 lat, 10. Pytanie: po co?
    Napisałeś jeszcze, że pompa nic nie daje na minimum wydajności. To, żeby regulator się nie nasycał należy znaleźć punkt w którym mamy sterowalność.

  • #8 10 Mar 2014 11:22
    1500759
    Usunięty  
  • #9 10 Mar 2014 12:05
    Rkarcz
    Spec od PLC

    szelton napisał:
    Rkarcz napisał:
    Zwróć uwagę, że każda z tych pomp ma pewnie zawór zwrotny na tłoczeniu.

    Zawory zwrotne powinny być na ssaniu.


    Mechanikiem nie jestem, ale jak widać stosuje się i tak, i tak:

    http://www.google.pl/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s...H-OFmVzjMg23oQdbQ&sig2=UiKBMzwd00zesigH1OX-4g

    Tu zakładam, że nie są to pompy wody ze studni głębinowej, tylko technologicznej. Zimnej, ciepłej, zdemineralizowanej. Ze zbiornika, a pompy zapewne są pod nim, lub zbiornik jest ciśnieniowy i wtedy też zawory na tłoczeniu.

  • #10 10 Mar 2014 12:23
    315-2DP
    Poziom 17  

    Rkarcz napisał:

    Tu zakładam, że nie są to pompy wody ze studni głębinowej, tylko technologicznej. Zimnej, ciepłej, zdemineralizowanej. Ze zbiornika, a pompy zapewne są pod nim, lub zbiornik jest ciśnieniowy i wtedy też zawory na tłoczeniu.


    Są to pompy zanurzeniowe. Zbiornik w którym są to zbiornik wody technologicznej, który liczy 4m głębokości. Co do zaworów zwrotnych to nie jestem pewien. Pewnie tak, ale sprawdzę to jeszcze.

  • #11 10 Mar 2014 15:39
    pafciowaw
    Specjalista Automatyk

    Ostatnio oglądałem przepompownię wód gruntowych: trzy pompy zanurzeniowe w układzie kaskady - każda "rura" od pompy do kolektora była zaopatrzona w zawór zwrotny (blokowanie przepływu zwrotnego gdy pompa nie pracuje) i kulowy (ewentualny serwis jednej z pomp).
    Ale umieszczenie zaworu zwrotnego nie ma znaczenia dla całości zagadnienia - jak je wysterować?!

  • #12 12 Mar 2014 06:04
    Szacho
    Poziom 14  

    6 pomp z falownikami zainstalowane jest zapewne w celu optymalnej charakterystyki pracy (niskie koszty energii).

    Projektując 6 pomp, 4 takie i 2 inne projektant miał na myśli jeden z poniższych układów:

    3 duże pompy pokrywają całkowity wydatek 1 mała pompa reguluje stany pośrednie.
    Jedna duża i jedna mała pompa w zapasie.

    lub

    dwa identyczne zestawy jeden rezerwowy.
    Trzeba by było to zweryfikować.

    Co do powyższej regulacji to mozna to rozwiązać następująco:
    Pompa wiodąca reguluje ciśnienie w instalacji (regulator PI) i jak opuszcza obszar największej efektywności to załącza pompę następną. Pompa załączana chodzi z tą samą prędkością co pompa wiodąca. Jeżeli zestaw się nie wyrabia tzn. zbliża się ponownie granicy optymalnej wydajności to załącza kolejną pompę.

    W takich układach bardzo liczy się wychwycenie optymalnego punktu pracy z reguły tak aby moment na wale pompy był w okolicach 75% (wtedy pompa ma największą efektywność). Dla pomp odśrodkowych to będzie przy około 85% maksymalnych obrotów.

    Pozostają jak zwykle niuanse takie jak rotowanie pomp, dołączanie małej w stanach pośrednich, odpowiednie czasy opóźnień dołączeń, odłączeń pomp itd.

  • #13 25 Mar 2014 08:50
    315-2DP
    Poziom 17  

    Przeanalizowałem sobie ten układ. Okazało się, że obecnie algorytm jest taki, że 3 duże pompy regulują ciśnienie, które ma wynosić 4 bary. Małe nie włączają się nigdy! Co ciekawe rozbiór przez 95% czasu jest taki, że przepływomierz nawet nie jest w stanie zmierzyć przepływu! Większy jest dopiero wtedy kiedy otwarte zostaną zastawki do płukania rurociągów.

    Najlepsze jest to, że duża pompa na max. może nabić 4,8 bara, a mała pompa na max. 3,8-4,0 bara.

    Wobec takiego stanu rzeczy mój pomysł na zmianę algorytmu jest taki, że jeżeli nie są otwarte zastawki do płukania rurociągów to małe pompy mają trzymać ciśnienie. Trzy duże uruchomią się dopiero wtedy kiedy włączone zostanie płukanie rurociągów.

  • #14 10 Lip 2014 22:44
    315-2DP
    Poziom 17  

    315-2DP napisał:
    Wobec takiego stanu rzeczy mój pomysł na zmianę algorytmu jest taki, że jeżeli nie są otwarte zastawki do płukania rurociągów to małe pompy mają trzymać ciśnienie. Trzy duże uruchomią się dopiero wtedy kiedy włączone zostanie płukanie rurociągów.


    Zmiana algorytmu została dokonana. Od półtora miesiąca układ pracuje po nowemu bez żadnych problemów. Ponieważ płukanie rurociągów zajmuje max. 30 min. dziennie zyski są spore. Dotychczas utrzymanie ciśnienia przez 23 h i 30 min. dziennie zajmowało 3 pompy 38 kW pobierające 45 kW i to w sytuacji kiedy rozbiory są minimalne. Teraz jedna mała pompa robi to samo i pobiera 5 kW. Duże załączają się wtedy kiedy zepsują się małe lub zostanie otwarta na obiekcie zasuwa od płukania rurociągów.

    Zysk energetyczny wynosi zatem 40 kW. Przyjmując 0,27 zł za 1 kWh mamy dziennie 40 kW x 0,27 zł x 23,5 h = 253,8 zł oszczędności.

    Rocznie daje to 253,8 zł x 365,25 dni = 92 700,45 zł oszczędności.

    Zakładając eksploatację tej pompowni przez kolejne 10 - 15 lat mamy z tego niezłą sumkę. :)

    Ciekawe tylko czy się firma podzieli ze mną ;-)

  • #15 10 Lip 2014 22:56
    gervee
    Spec od PLC

    315-2DP napisał:
    Ciekawe tylko czy się firma podzieli ze mną ;-)


    To faktycznie ciekawe :) ... no ale mam przeczucie, że Twoje nadzieje są płonne ;) mimo, że wypracowałeś zysk. No ale to może będzie argumentem?

 Szukaj w ofercie
Zamknij 
Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME