Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Sterowanie kaskadowe dla pomp

usernovy 09 Lut 2019 16:19 333 13
  • #1 09 Lut 2019 16:19
    usernovy
    Poziom 4  

    Witajcie,
    potrzebuję rozwiązać problem sterowania kaskadowego dla pomp. Sterowanie dla 2 pomp pracy naprzemiennej ogarnąłem i śmiga ładnie rozwiązałem to poprzez dodatkowy przekaźnik który ustawia mi zmianę pompy (programowo w plc).
    Niestety nie idzie mi zrobienie przemienności pracy dla 3 lub 4 pomp już nie mówiąc o większej ilości.
    Założenie jest takie, aby za każdym podaniem sygnału pracy załączała mi się kolejna następna pompa w szeregu. Oczywiście awarie pomp itp oraz przeskok na następną wolną w przypadku awarii już sobie ogarnę, ważne jest sedno.
    Używam sterownika Mitsubischi FX3G choć w sumie nie ma to większego znaczenia jaki mam plc.
    Co mi ułatwi osiągnięcie celu, o bloczek nie pytam bo w każdym plc-ekuwyglądają inaczej, ale jakieś podpowiedzi mile widziane, proszę o kierunek jaki w jakim mam iść aby rozwiązać problem
    :)

    0 13
  • #2 09 Lut 2019 18:09
    Rariusz
    Specjalista Automatyk

    Witam,

    Licznik + komparatory lub inkremtacja zmiennej + komparatory .

    Pozdrawiam,

    0
  • #3 09 Lut 2019 22:10
    Pittt
    Poziom 31  

    a nie możesz po prostu zapamiętać nru pompy która pracowała jako ostatnia ?
    następna będzie kolejną dostępną.

    0
  • #4 10 Lut 2019 09:34
    daro31ie
    Specjalista Automatyk

    Kolego mam kilka takich programów dla przepompowni za sobą.
    Ja zawsze do takich układów wykorzystuję pracę kaskadową, wymienną co określony czas opartą na osobnych regulatorach PID.
    Każda awaria lub dezaktywacja której kolwiek powoduje zmianę parametrów jak i kolejkowania dla reszty.
    Od kilku lat wykorzystuje taki algorytm zarówno w pompach wodnych jak i w kompresorach powietrznych.
    Pozdrawiam daro

    0
  • #5 13 Lut 2019 16:30
    gag70
    Poziom 16  

    Wariant (1) - licznik godzin pracy dla każdej pompy i załączanie tej która ma najmniej nalatane.
    Wariant (2) - w czasach gdy sterowniki były bardziej prymitywne, robiło się logikę, która w cyklu np 24h modyfikowała kolejkę pomp. Pierwsza leciała na koniec kolejki, druga stawała się pierwszą, trzecia drugą itd. Załączanie od pierwszej do ostatniej.
    W obu przypadkach pompa niegotowa do pracy (awaria, wyłącznik remontowy) jest pomijana i brana następna w kolejce.

    Kwestią kiedy załączać kolejną pompę bądź ją wyłączać, zajmuje się odrębny algorytm.

    0
  • #6 13 Lut 2019 17:46
    lolex666
    Poziom 7  

    Jedynym słusznym pomysłem jest inkrementacja (dodawanie jedynki) do licznika (wybranego rejestru) po skonczonej pracy pompy. Jesli w rejestrze jest zero, to pracuje pompa nr 1, jak skonczy prace, to zbocze opadajace potwierdzenie pracy pompy nr 1 ma wpisac do rejestru wartosc 1. jak w rejestrze jest wartosc jeden, to jest to zezwolenie na prace drugiej pompy. po skonczonej pracy, zbocze potwierdzenia pracy dla pompy nr 2, ma dodac kolejna jedynke do tego rejestru itp. oczywiscie jesli w rejestrze np pojawi sie jedynka, a pompa nr 2 jest w awarii to w takim wypadku musisz dodac do licznika nastepna jedynke zeby Ci ten cykl nie utknął. Po pracy ostatniej pompy do rejestru wpisujesz 0 i cykl jedzie od nowa.
    pozdrawiam

    0
  • #7 14 Lut 2019 09:36
    usernovy
    Poziom 4  

    Hejka,
    dzięki koledzy za podpowiedzi, temat rozwiązałem właśnie przy pomocy incrementacji oraz comparatorów. Czyli na starcie mam na liczniku w rejestrze wartość "0" gdy dostanę na zboczu stan wysoki (praca) zostaje wpisana "1" do rejestru i załącza się pompa nr. 1 po zakończeniu pracy, nic się nie dzieje do momentu ponownego załączenia wejścia startowego dla pompy, zbocze wbija wtedy kolejny raz do incrementacji i mamy wtedy "2". Następny cykl inkremetnacja ma 3 następnie 4.
    Po dojściu do ostatniej pompy czyli nr4 za pomocą MOV-a wbija się "0" do rejestru i wszystko zaczyna się od początku.
    Każda pompa w programie ma przypisany nr. od 1 do 4 który przy pomocy comparatara porównuję z wartością rejestru z incrementacji.
    Przypadki awarii na konkretnej pompie rozwiązałem poprzez bloczek dodawania w ten sposób, że jeśli mam sygnał z termika o awarii to styk ten wbija mi wartość +1 (funkcja dodawania) do rejestru co powoduje że załącza się kolejna pompa w szeregu zastępując tą z awarii.
    Można było by to zrobić tak jak pisze kolega gag70 od czasu pracy pomp lub od ilości załączeń (dla równego zużycia pomp) ale w moim przypadku nie jest to konieczne i pompy mają chodzić w ścisłej kaskadzie 1,2,3,4 wiec nie ma kombinacji. W razie potrzeby zwiększenia wydajności układu poprzez dołączenie dodatkowych pomp również realizowane jest przez bloczek dodawania, wchodzi +1 co powoduje mi zasetowania kolejnej pompy w szeregu.
    Ten temat rozwiązany dla pompowni ścieków. Dzięki za podpowiedzi :)
    Teraz będę się bawił pisaniem programiku sterującego pracą zestawu pomp sieciowych utrzymujących stałe ciśnienie wody w rurociągu (zależne od rozbioru wody) 3 pompy CRki 3 falowniki od Mitsu i tu już w kaskadzie myślę że ważny będzie czas pracy pomp aby w miarę równo chodziły czasowo lub ilościowo.
    Jakieś podpowiedzi ?

    0
  • #8 14 Lut 2019 09:48
    gervee
    Specjalista Automatyk

    No to już na samym początku zabezpiecz się przed sytuacją polegającą na uszkodzeniu czujnika ciśnienia (podaje 0) i załączeniem wszystkich pomp ;) bo ciśnienie będziesz miał trochę za duże.

    0
  • #9 14 Lut 2019 11:22
    usernovy
    Poziom 4  

    Gerve od samego początku uczono mnie że podstawą pracy automatyka jest bezpieczeństwo szeroko rozumiane najpierw ludzi a potem maszyn, oraz że automatyk programując układy logiczne musi sam myśleć logicznie. Układy które budujemy mają być maksymalnie zabezpieczone, głęboka analiza poprawności układu aż do przesady czasami, aby wszystko pracowało jak należy.
    I myślę ze większość automatyków tak ma, że w czasie budowania układu czasem aż za bardzo próbuje analizować najróżniejsze błędy aby je wyeliminować :) i to jest dobre !!!

    wracając do tematu, poprawna praca układu pomiarowego ciśnienia to podstawa, fakt, i dlatego trzeba zabezpieczyć się programowo oraz mechanicznie i tu mam na myśli na przykład presostat który będzie jako dodatkowe zabezpieczenie układu.
    Czyli jeśli pojawi mi się za wysokie ciśnienie na sieci ze względu na awarię przetwornika ciśnienia to presostat mi odetnie sterowanie oraz da sygnał alarmowy.
    zastanawiam się czy presostatu nie wstawić w ogóle do układu jako sterowania rezerwowego, czyli jeśli mam awarię przetwornika to operator może na rozdzielnicy świadomie na czas do zakupu nowego przetwornika, przełączyć na pracę układu z presostatu, który ustawię na przykład miedzy 3 a 4 bary co da mi czas na wymianę uszkodzonego elementu.

    0
  • #10 14 Lut 2019 11:24
    gag70
    Poziom 16  

    Wystarczy jeden falownik i dwa styczniki ale kto bogatemu zabroni.
    Układ prosty do wykonania, być może jest jeden problem. W układzie z regulacją ciśnienia dyspozycyjnego pojedyncza pompa będzie pracować nawet przy zerowym poborze wody, a to oznacza ryzyko kawitacji i przyspieszone zuzycie mechaniczne. Problem do rozwiązania po stronie hydraulicznej.

    0
  • #11 14 Lut 2019 12:02
    usernovy
    Poziom 4  

    Gag 70 jeśli chodzi o pracę pompy przy zerowym rozbiorze wody to chyba takie coś rozwiązuje się poprzez funkcję, którą już chyba posiada większość falowników czyli funkcja uśpienia falownika :).
    Jeśli chodzi o stwierdzenie że "kto bogatemu zabroni" jeśli chodzi o 3 falowniki to ja bym nie był pewien tego stwierdzenia a to dlatego że 3 falowniki stosuje się w celu płynniejszego ustawienia pracy zestawu a druga sprawa i ważniejsza to uzyskanie efektu ekonomicznego.
    W dłuższej perspektywie posiadanie 3 falowników się zamortyzuje dzięki oszczędnościom w poborze prądu. A biorąc pod uwagę wzrost ceny energii bardzo łatwo jest to uzasadnić przy nakładach inwestycyjnych w stosunku do kosztów eksploatacji

    0
  • #12 14 Lut 2019 18:27
    gag70
    Poziom 16  

    Praca kaskady pomp na wspólny kolektor w funkcji ciśnienia dyspozycyjnego wody w tymże kolektorze oznacza, że przy większym odbiorze spada ciśnienie i załączają się kolejne pompy, a gdy odbiór maleje, ciśnienie wzrasta i zbędne pompy się wyłączają. Pozostaje problem ostatniej pompy, która musi wiedzieć, że pracuje kawitacyjnie, a nie wynika to z pomiaru ciśnienia dyspozycyjnego na kolektorze.

    Jeżeli pompy są małe, koszt jednego albo trzech inwerterów w porównaniu do szafy i roboty nie robi może różnicy. Przy kilku pompach o mocy kilkudziesięciu lub więcej kilowatów, koszty falowników zaczynają już grać rolę w ogólnym bilansie.

    Nie trzeba trzech falowników. To co widziałem i sam robiłem, to jest kaskada z jedną pompą na falowniku i reszta na stycznikach. Punkt pracy uzyskuje się kręcąc falownikiem od Fmin do Fmax, a przy włączeniu kolejnej pompy stycznikiem ,falownik zaczyna od Fmin i jedzie do Fmax, gdzie załącza się następna pompa. Zmniejszenie wydajności odbywa się identyczne tyle że w drugą stronę. Pompa z falownikiem zwykle musi pracować cały czas, pozostałe według swoich liczników czasu pracy.

    0
  • #13 14 Lut 2019 20:46
    usernovy
    Poziom 4  

    Odnośnie pierwszej części twojej wypowiedzi Gag70. Funkcja uśpienia falownika właśnie rozwiązuje ten twój problem. Funkcja ta działa w taki sposób że gdy zostanie osiągnięta maxymalna wartość zadana ciśnienia lub przez określony czas się nie zmienia,wtedy uruchamia się funkcja uśpienia falownika, zgodnie z zaprogramowanymi parametrami.
    Jeśli falownik widzi że nie ma żadnej zmiany ciśnienia na przykład w zadanym czasie 5 sek to wtedy rozpoczyna usypianie przetwornicy przez zadany czas jaki ma to trwać , aż do 0 Hz. w momencie gdy wartość ciśnienia się zmieni czyt. spadnie (również o zadaną wartość) falownik automatycznie się budzi i podnosi obroty pompy w casie zadanym do wartości zadanej, a wszystko jest organizowane w obrębie PID falownika. Pewnikiem to jest właśnie problem tej twojej ostatniej pompy ponieważ nie masz opcji lub nie ustawiłeś jej właśnie w konfiguracji "uśpienia falownika".
    Jest to bardzo pomocna funkcja falowników właśnie w przypadku zerowych rozbiorów wody w godzinach nocnych np w stacjach SUW lub po zamknięciu zakładu produkcyjnego po godzinach pracy.

    Jeśli chodzi o oszczędności energii to nadal się z tobą nie zgadzam w tej kwestii, a zwłaszcza właśnie w przypadku większych silników pomp i większych droższych falowników
    Po pierwsze. sprawność silników, falowniki są tak skonstruowane że dążą do cosfi 1 oczywiście go nie osiągają ale przynajmniej zbliżają się do tej wartości co przy sprawności silników na poziomie 80-85, robi różnicę i to nie małą, którą można łatwo przeliczyć na czas pracy w latach
    2. przy mocniejszych pompach załączanych w kaskadzie na stycznik może wystąpić moc bierna którą będzie trzeba kompensować,
    3. na pewno o tym wiesz że dwie CRki na 25 hz nie równają się jednej na 50Hz a co za tym idzie jedna na 50Hz druga na 25Hz nie równa się 150% wydajności tylko pewnie około 120%
    4 większa płynność regulacji przy odłączaniu nadmiarowych pomp i uderzeń hydraulicznych związanych z tym co ma wpływ na sieć
    5. cena styczników, które miały by wytrzymać sporo lat ,oraz obowiązkowego montażu w obwodzie głównym wyłącznika silnkowego czy to elektronicznego czy nawet zwykłego. A myślę że przy aplikacji za kilkadziesiąt tyśków lub więcej nikt nie będzie zakładał zwykłego termika tylko już elektroniczny układ pomiarowy prądu. A to wszystko rozwiązuje falownik.
    6. dzięki stałej kontroli parametrów silnika z falownika możemy wyciągnąć na panel czy do SCADA wiele ciekawych informacji oraz w bardziej zaawansowany sposób kontrolować układ

    Biorąc wszystkie powyższe oraz te, których można by jeszcze sporo wymienić to jeśli mówimy o zestawie za 10tyśków to może i masz rację co do ustawiania kaskady na styczniki, ale w każdej większej aplikacji nie zdecydował bym się na takie rozwiązanie a co za tym idzie dodatkowe koszty.
    Coraz więcej inwestorów zaczyna kalkulować koszty eksploatacji do kosztów inwestycji a biorąc pod uwagę że taki zestaw ma pracować 10 czy 15 lat do modernizacji to nie ma o czym w ogóle gadać.

    0
  • #14 14 Lut 2019 21:38
    gag70
    Poziom 16  

    Woda jest medium nieściśliwym i dlatego musi być jakiś kompensator vel stabilizator ciśnienia w układzie hydraulicznym (np. naczynie wzbiorcze), który będzie pozwalał na wyłączenie ostatniej pompy. To co nazywasz "uśpieniem pompy" to detal po stronie sterowania, który nie będzie działał bez w/w stabilizatora. Jeśli chodzi o układy które miałem okazję realizować, to są obiegi wodne w wieżach wentylatorowych do chłodzenia pieców, linii odlewniczych itp. Nie stosuje się tam żadnych stabilizatorów ciśnienia, a może się zdarzyć, że nie będzie poboru wody do chłodzenia. W takich sytuacjach używamy zaworu upustowego, załączanego po wykryciu spadku przepływu poniżej minimum, w sposób przypominający opisywane przez ciebie "uśpienie". Zawór upustowy to jedna z kilku równoważnych metod służących rozwiązaniu problemu po stronie technologicznej.

    Oszczędności energii ze względu na moc bierną:
    Falowniki mają na wejściu mostek i baterię kondensatorów, więc z zasady jest to pojemnościowe. Większe falowniki mają dławik ograniczający prąd wejściowy ale to nadal bez znaczenia. Tak samo bez znaczenia jest cos fi silnika z punktu widzenia kompensacji mocy biernej. Za moc bierną płaci się horrendalne pieniądze, więc praktycznie każdy współczesny zakład ma zainstalowany układ kompensacji składający się z baterii kondensatorów, styczników i regulatora. Jeżeli jest dużo napędów przekształtnikowych i występuje problem z mocą bierną pojemnościową, widuje się również kompensatory w postaci zestawu dławików. Dlatego charakter obciążenia chwilowego od urządzeń na takim zakładzie jest zasadniczo bez znaczenia dla kosztów zakupu energii.

    Oszczędności energii ze względu na sprawność pomp:
    Sprawność pomp nie jest stała i zależy silnie m.in. od obrotów. Zakładając falowniki na stare pompy, którym zmienił się punkt pracy (np. stara elektrociepłownia i redukcja produkcji ciepła) uzyskiwało się oszczędności wynikające z optymalizacji punktu pracy. W nowych układach projektowanych od zera, pompa dobrana na punkt pracy i dla jednej częstotliwości (stycznik) będzie miała optymalny współczynnik eta, bardziej optymalny niż ta sama pompa goniona falownikiem po krzywej sprawności.

    Nie wiem po co trzy falowniki w układzie kaskadowym, jeżeli każdy z nich ma jechać od Fmin do Fmax po tym jak poprzedni stopień (pompa z falownikiem) najpierw dojdzie do maksimum i na nim zostanie. To jest przecież dokładnie to samo co w układzie jeden falownik - reszta styczniki.

    Nie widzę żadnych oszczędności energetycznych w układzie z trzema falownikami. Dla porządku trzeba wspomnieć, że falownik w porównaniu ze sterowaniem stycznikowym zawsze ma niższą sprawność. Po pierwsze przez spadek napięcia na IGBT który w katalogach jest podawany jako moc strat cieplnych. Po drugie przez silnik, który ma większe straty na grzanie za sprawą częstotliwości kluczowania (prostokąt ~8kHz versus czysty sinus 50Hz z sieci). Nie są to jakieś wielkie liczby ale są.

    Co do zabezpieczeń po stronie elektrycznej:
    W pompach kosztujących parę złotych zawsze jest jakiś układ kontroli temperatury uzwojeń. PTC albo analogowe w stylu Pt100. Dla takiej pompy wystarcza topikowe zabezpieczenie zwarciowe typu gG i stycznik bez termika. Zabezpieczenie termiczne załatwiają czujniki w uzwojeniach, które robią to znacznie lepiej niż termik i wyłącznik silnikowy (który w klasycznym wykonaniu jest składakiem ze zwarciówki takiej jak w "esce" i termika).
    Wyłącznik silnikowy nie jest konieczny. Ja ich zresztą nie lubię, bo w szafach dużej mocy trzeba i tak dobezpieczać zasilanie topikami przez to, że mają nędzną wytrzymałość zwarciową. Takie które wytrzymują 30kA i więcej kosztują kupę pieniędzy, zajmują dużo miejsca i są znacznie bardziej kłopotliwe w instalacji niż prosty rozłącznik bezpiecznikowy na szynę.

    0