Czym jest przemiennik częstotliwości i jak może pomóc obniżyć koszty utrzymania obiektu basenowego? A co istotne - oszczędności to nie jedyna jego zaleta.

Z artykułu dowiesz się:

Przemienniki częstotliwości w branży basenowej to znaczne oszczędności, większe możliwości obiektu basenowego i wiele innych zalet

Czy popularne rozwiązanie z kręgu automatyki przemysłowej może zrewolucjonizować Twój obiekt basenowy? Wydawałoby się, że to dwie kompletnie różne dziedziny, automatyzacja kojarzy się głównie z produkcją. Jednak zautomatyzować można każdy obiekt i aplikację, gdzie występuje proces. Zwłaszcza, jeśli jest powtarzalny.

W obiektach basenowych najbardziej zautomatyzowaną częścią są obiegi wody, a szczególnie te, w których odbywa się jej uzdatnianie. Znajdziemy tam szereg filtrów, buforów, czujników czy dozowników chemii, które czuwają nad odpowiednią jakością wody basenowej. To wszystko kontroluje jedno urządzenie, a jest nim sterownik PLC. Takie rozwiązanie, oprócz kontroli i monitoringu, wysyła też informacje o każdym elemencie danego obiegu do dyspozytorni.

 

Do wymuszania ruchu wody w obiegu służą pompy. To dzięki nim jest wyprowadzana z niecki basenowej, aby następnie przejść przez wszystkie etapy uzdatniania i na końcu krystalicznie czysta trafić znowu do basenu. Często takie urządzenia w instalacjach uzdatniania wody są podłączone do sieci elektrycznej bezpośrednio lub poprzez specjalny bezpiecznik. Tego typu rozwiązanie ma tylko jedną zaletę – jest najprostsze w implementacji.  Cała reszta to wady:

Istnieje na rynku jedno, proste urządzenie, które potrafi zniwelować je wszystkie te minusy. O tym właśnie przeczytasz w tym artykule.


Pompa obiegowa wody – co ma wspólnego z automatyką?

Tak naprawdę wiele. Większość pomp wody, szczególnie tych o większej mocy, ma zamontowane silniki elektryczne trójfazowe To najpopularniejsze rozwiązania używane w przemyśle. Nic dziwnego więc, że producenci automatyki prześcigają się w coraz to nowszych urządzeniach do sterowania takimi silnikami, dostarczając razem z nimi wielu funkcjonalności wpływających na bezpieczeństwo oraz optymalizację pracy tych napędów.

Do zabezpieczania i sterowania pracą silnika elektrycznego, a tym samym pompami, służą przemienniki częstotliwości, potocznie zwane falownikami.


Czym jest przemiennik częstotliwości (falownik) wg definicji obiektów basenowych?

To urządzenie elektroniczne stworzone z myślą o sterowaniu i zabezpieczeniu silników elektrycznych. Dzięki zmianie częstotliwości i napięcia zasilającego z sieci, przemiennik jest w stanie przyspieszyć lub zwolnić prędkość obrotową silnika. W przypadku pomp obiegowych taki zabieg pozwoli np. na spowolnienie przepływu wody w obiegu.

Zastosowanie przemienników częstotliwości (falowników) da nam nie tylko możliwość sterowania prędkością pomp. To także szereg zaimplementowanych funkcjonalności, które zabezpieczą daną pompę przed wieloma niepożądanymi zjawiskami:

Falowniki posiadają kilka rodzajów sterowania, dzięki którym są w stanie dopasować się do charakterystyki pracy silnika elektrycznego – głównie do tego co jest „założone” na jego wał. Wpływa to znacznie na zmniejszenie  zużycie prądu elektrycznego i samej pompy.


Włącz-wyłącz, czyli najpopularniejszy sposób startu pomp basenowych

Starego typu instalacje obiegów uzdatniania wody niestety pozbawione są dodatkowych układów rozruchowych Często zabezpieczone są jedynie bezpiecznikiem silnikowym.

Wiąże się to z szeregiem niebezpieczeństw. Przy większej ilości silników i uruchamiania całego układu możemy doprowadzić do sytuacji, że nasza cała sieć zostanie przeciążona. Brak zabezpieczenia pompy przed przeciążeniem podczas pracy może skutkować uszkodzeniem silnika lub zwarciem, a stąd już tylko krok do wymiany i nieplanowanych przestoi.

Kolejnym niebezpiecznym zjawiskiem przy rozruchu bez użycia falownika jest udar prądowy. Tego przy starcie pompy nie usłyszymy - jest to cichy zabójca silnika, który znacznie wpływa na jego wytrzymałość, zużycie oraz sprawność. Ze względu na brak świadomości tego zagrożenia, przeprowadziliśmy własne testy, aby móc pokazać niepokojące dane na wykresie.

 

Powyższa ilustracja pokazuje porównanie rozruchu silnika zasilonego bezpośrednio z sieci (kolor czerwony) z rozruchem silnika z zastosowanym przemiennikiem częstotliwości (kolor zielony). Znamionowy prąd silnika, czyli maksymalna wartość jaką napęd może przyjąć bez naruszenia części mechanicznych, wynosi w tym przypadku 4,5A.

Czerwony wykres prezentuje pobrany prąd przez silnik bezpośrednio z sieci. Maksymalna wartość prądu chwilowego pobranego z sieci przy rozruchu wyniósł aż 9,5A. To ponad 2 razy więcej niż znamionowa silnika. Tak się dzieje za każdym razem, gdy uruchamiamy silnik bezpośrednio z sieci. A co by się stało gdybyśmy uruchomili jednocześnie kilka takich silników? Efekt byłby taki sam jak w domu, w którym włączymy dużą ilość urządzeń AGD i RTV – bezpieczniki odcięłyby zasilanie.

Jak to wygląda w przypadku falownika? Na rysunku widzimy, że zielony wykres również posiadał delikatny wzrost prądu rozruchowego, lecz w porównaniu do bezpośredniego rozruchu jest on niewielki. Wraz z rozpędzaniem się silnika widać bardzo łagodny wzrost poboru prądu z sieci. Pamiętajmy też, że jest to wartość poboru prądu przez falownik, czyli na wejściu urządzenia. Przemiennik częstotliwości na wyjście, czyli na sam silnik, nie poda nigdy wartości, która uszkodziłaby pompę.

Wniosek: jeśli chcesz zwiększyć żywotność pompy oraz swojej instalacji elektrycznej, użyj przemienników częstotliwości.


Zrewolucjonizuj swój obiekt dzięki falownikom

Czy nie przesadzam i to naprawdę aż rewolucja? W wielu przypadkach może tak być. Posiadanie kontroli nad całym procesem uzdatniania wody to szereg zalet. A to nadal nie wszystko, co potrafią przemienniki częstotliwości...


Płynna regulacja prędkości obrotowej pompy obiegowej

Przemienniki częstotliwości pozwalają na płynną zmianę prędkości obrotowej bez obciążania pompy. Czas zmiany obrotów jesteśmy w stanie zaprogramować poprzez odpowiednie ustawienie. Dzięki temu otrzymujemy rozwiązanie, które znacznie poszerza możliwości naszego układu.

Regulacja prędkości pozwala też na swobodną pracę z niższymi ustawieniami, np. na poziomie 20% w trakcie mniejszego obłożenia obiektu. Gdy zajdzie konieczność pracy na wyższych obrotach, będziemy w stanie w płynny sposób przejść na wyższe obroty w celu przefiltrowania większej ilości wody – bez udaru prądowego i z mniejszym zużyciem pompy.


Zwiększenie bezpieczeństwa obiektu poprzez zabezpieczenie obiegu uzdatniania wody

Praca wszystkich urządzeń elektrycznych wiąże się z niebezpieczeństwem. Nie mamy wpływu na część zjawisk zachodzących w sieci elektrycznej lub aplikacji, ale możemy się przed nimi zabezpieczyć.

W przypadku pomp, wentylatorów i silników elektrycznych należy chronić się przed:

Z dostępnych urządzeń na rynku jedynie przemiennik częstotliwości będzie w stanie w pełni zabezpieczyć pompę lub wentylator przed powyższymi zjawiskami. W momencie wystąpienia któregoś z nich, falownik poinformuje nas o tym, wyświetlając komunikat o błędzie oraz reagując w zaprogramowany sposób (np. wyłączając silnik).


Komunikacja z innymi urządzeniami na obiekcie

Przemienniki częstotliwości posiadają wbudowane protokoły komunikacyjne do rozmawiania z nadrzędnym urządzeniem, np. sterownikiem PLC, do którego spływają również informacje z czujników rozmieszczonych na obiekcie. To daje nam podgląd parametrów pracy wszystkich urządzeń oraz ich zdalną kontrolę – Możemy przykładowo zmienić prędkość silników z pomieszczeń operatorskich lub zostać poinformowani o wystąpieniu błędu.

Dzięki takiej komunikacji wszystkie parametry diagnostyczne oraz informacje o błędach możemy przesłać do centrali operatorskiej lub wysłać powiadomienie SMSem. To znacznie skróci czas reagowania na błędy, ostrzeżenia i usterki.


Oszczędność energii

Sama kontrola nad prędkością silnika to nie wszystko. Możliwość jej zmniejszenia już nawet o 10% może przynieść oszczędności poprzez zmniejszenie rachunków za prąd. Bez przemienników częstotliwości zmiana prędkości pomp jest niewykonalna; zawsze będą pracowały na najwyższych obrotach.

Wcześniej wspominałam o tym, że falowniki posiadają różne metody sterowania. Ich wybór również ma wpływ na oszczędności. Im bardziej jest ona zbliżona do charakterystyki pracy pompy lub wentylatora tym lepiej. Uzyskamy wtedy większą wydajność przy mniejszym zużyciu energii elektrycznej. Przy takich aplikacjach warto rozejrzeć się za dedykowanymi falownikami. Do pomp wody można użyć np. przemiennika częstotliwości EDS, który posiada wcześniej wspomnianą właściwość oraz wzmocnioną obudowę odporną na wodę (IP65).

 

Pełna diagnostyka poszczególnych pomp

Przemiennik częstotliwości zapewni nam nie tylko odpowiedni rozruch, dobranie charakterystyki pracy, oszczędności oraz możliwość regulacji prędkości. Umożliwi on również dostęp do weryfikacji poprawności działania procesu uzdatniania wody, a w razie awarii wyświetli odpowiedni błąd. To znacznie zmniejszy czas usuwania usterki dzięki temu, że będziemy wiedzieć, co uległo awarii. Tym samym zmniejszymy przestój obiektu.


Podsumowanie

W porównaniu z bezpośrednim połączeniem pompy wody do sieci, wprowadzenie sterowania falownikiem zmienia wszystko na plus.

Zastosowanie urządzenia zwiększa możliwości diagnostyki, kontroli oraz sterowania cały obiektem. Mamy do dyspozycji szereg składowych, które wpływają na wydajność obiektu tym samym zwiększając jego bezpieczeństwo pracy, zyski oraz możliwości.


Case study - Obiekt basenowy ZL Gryf i Hotel Interferie w Dąbkach:

Sprawdź na przykładzie konkretnych realizacji, jak wygląda i działa obieg uzdatniania wody basenowej oparty na przemiennikach częstotliwości: https://info.elmark.com.pl/uzdatnianie-wody-basenowej