Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

 
 

Сайт электрика

Электрик Инфо » Домашняя автоматизация

Применение преобразователя частоты и регулятора напряжения в системах загородного водоснабжения

Применение преобразователя частоты и регулятора напряжения в системах загородного водоснабженияВ этой статье рассматривается применение преобразователя частоты и регулятора напряжения для решения задачи управления системой загородного водоснабжения. Статья является продолжением статьи «Регулятор напряжения для плавного регулирования мощности на нагрузке», в которой описано что такое «регулятор напряжения», рассмотрена конструкция, приведены схемы подключения.

В качестве объекта автоматизации был выбран дом в загородном коттеджном поселке, подсоединенный к центральному водоснабжению. Основным недостатком центральной системы водоснабжения в поселке является непостоянство давления воды, в очень широком диапазоне 0.5-1.8 атм., что само собой недостаточно для того, чтобы комфортно принять душ или для полива всего приусадебного участка одновременно.

Заказчиком было предложено модернизировать текущую систему водоснабжения, сделать эффективную систему регулирования выходного давления в коттедже и автоматизировать систему полива приусадебного участка. В качестве задания были выдвинуты следующие условия:

  • уровень выходного давления в коттедже должен плавно регулироваться в диапазоне от 2.0 до 4.0 атм.;

  • давление воды должно быть стабильным и не должно зависеть от расхода воды в коттедже и от уровня входного давления;

  • должна быть предусмотрена защита от «сухого» хода насоса;

  • система полива должна автоматически обеспечивать водой до 6 разбрызгивателей, распределенных по территории участка;

  • система должна иметь возможность параметрирования и управления с переносного сенсорного пульта по радиоканалу;

  • должна быть предусмотрена возможность удаленного мониторинга и управления через интернет;

  • система должна обеспечивать энерго- и ресурсосбережение;

В общем, систему можно разделить на три части:

  • систему водоснабжения и стабилизации уровня выходного давления;

  • систему полива участка;

  • систему мониторинга и управления, в том числе и удаленного.

Система водоснабжения и стабилизации выходного давления изображена на рисунке 1. В ней применен центробежный насос (5), увеличивающий давление на выходе системы (Pтек) при необходимом расходе воды и изменяющемся значении входного давления (Pвх). Система также состоит из вентиля, подводящего воду (1), аналогового датчика входного (2) и выходного (6) давления, обратного клапана (3), распределительной арматуры (4), гидроаккумулятора (8) и преобразователя частоты (ПЧ) (7), который делает возможной работу двигателя насоса с разной частотой вращения.

Водоснабжение и регулирование давления

Рис. 1. Водоснабжение и регулирование давления (для увеличения нажмите на рисунок)

Сигналы, приходящие с датчиков входного и выходного давления, заводятся прямо в ПЧ через модуль аналогового ввода. Программное обеспечение для регулирования давления прошито в ПЧ, в общем случае, может функционировать без дополнительных периферийных устройств. Однако, в нашем случае, все частные объекты объединены в единую сеть с радиоуправляемым пультом с сенсорной панелью, для улучшения эффективности и удобства управления всей системой.

Система полива изображена на рисунке 2. Она специально разработана для российских условий эксплуатации, максимально проста и удобна. Система состоит из летнего водопровода (3), проложенного вдоль всего участка. Через электромагнитные (соленоидные) клапаны (4) вода по гибким шлангам, поступает к обычным переносным системам полива. Всего в системе применено 6 электромагнитных клапанов и гибких подводок. Для «зимнего» отключения служат вентили подвода воды (1) и слива (2). Электромагнитные клапаны управляются многоканальным интеллектуальным регулятором напряжения (МИРН) (5) от сети переменного тока.

Программное обеспечение и алгоритмы полива зашиты, непосредственно в МИРН и могут работать автономно. Как и в предыдущем случае, все системы объединены в единую сеть с пультом. Для вычисления уровня влажности почвы в системе применен аналоговый датчик влажности (6). Он подключен к МИРН через модуль аналогового входа и необходим для правильного определения продолжительности и объема воды, необходимых для полива участка.

Система полива

Рис. 2. Система полива (для увеличения нажмите на рисунок)

Общая схема системы мониторинга и управления изображена на рисунке 3. На рисунке представлены все устройства, внедренные в систему управления: преобразователь частоты (ПЧ) (1), многоканальный интеллектуальный регулятор напряжения (МИРН) (2), микроконтроллер управления (МКУ) (3) и пульт дистанционного управления (4). ПЧ, МИРН и МКУ объединены в CAN-сеть.

Система мониторинга и управления

Рис. 3. Система мониторинга и управления (для увеличения нажмите на рисунок)

МКУ служит для управления и раздачи заданий контроллерам, отвечающим за водоснабжение (в ПЧ) и полив (в МИРН), а также для ввода-вывода необходимой информации на пульт управления через беспроводную сеть WI-FI. Пульт дистанционного управления работает через WEB-интерфейс с управлнием по сети интернет и может быть перенесен в любое место. В качестве пульта дистанционного управления был применен обычный сенсорный планшетный компьютер с интегрированным модулем WI-FI.

Данная система была спроектирована и собрана специалистами «Stchc.ru» на основе оборудования, производимого фирмой «Конвир». Работоспособность и надежность были проверены при разных температурных и погодных условиях. Из-за того, что ПЧ и МИРН производятся в защищенном корпусе, они могут быть расположены вблизи от объектов управления. Это дополнительно помогло сэкономить на электропроводке, шкафах и монтаже. В том числе, система была испытана при управлении из Москвы удаленно через сеть интернет.

Особенно хочется отметить, что при реализации этой системы применены ресурсо- и энергосберегающие технологии. МКУ с модулем часов реального времени (ЧРВ) имеет режимы «дневной-ночной». Есть специальные режимы «нет хозяина» и «экономия воды».

Использование ПЧ для управления водным циркуляционным насосом позволило устранить броски тока при пуске двигателя и стабилизировать значение давления воды в загородном доме при разных показателях входных давлений и расходах воды. Данное решение позволило сэкономить 40% воды и 60% электроэнергии по сравнению с традиционным способом управления.

Клюев Павел

А здесь читайте про то, как сделать частотный преобразователь своими руками


Сейчас самое время поделиться статьей и добавить ее в закладки!


Тематические разделы: Электрик Инфо » Домашняя автоматизация

Другие статьи:

  • Реле давления РМ-5
  • АКВАРОБОТ Турбипресс - блок автоматического управления насосом
  • Пульт дистанционного управления AYCT-102 для дачи и дома
  • Как правильно управлять теплыми полами?
  • Современные системы автоматического полива растений
  • Реле контроля уровня для автоматизации насосных установок

  •  
      Комментарии:

    #1 написал: Андрей | [цитировать]

     
     

    Ок! Все красиво. Для, разве что, новых русских. Восемь лет ставлю частотные преобразователи. Приходится проектировать оборудование для скважин где даже света нет... В деревнях люди сами деньги собирают, чтобы купить частотник и отказаться от башени.
    Но проблема в другом. После установки частотника, горят счетчики, только электронные, индукционные не горят. Думаю дело в дифференциальном токе из-за убитых сельских сетей. Может кто сможет помочь с этой проблемой. Могу прислать свои соображения. Нужна реальная помощь.
    С уважением, Андрей. 

      Комментарии:

    #2 написал: sacha.info | [цитировать]

     
     

    Если загородный дом находится в системе централизованного водоснабжения, то зачем городить огород на пустом месте? Подключаете систему водоснабжения дома и всё. конечно если в округе нет и намека на водопровод, тогда другое дело, но опять же можно устроить всё гораздо проще. Первое, что необходимо сделать, это на ваш источник водозабора установить электронасос. В зависимости от типа, насос может быть непосредственно погружен в воду или установлен на плавучем понтоне (т.е. находиться всегда на поверхности воды), на плите. Электронасос подключается при помощи электрического кабеля для наружной проводки. Потом можно установить водонакапливающее устройство, а проще-бак. Для удобства эксплуатации бак можно оборудовать автоматикой или использовать гидропневматические установки.

      Комментарии:

    #3 написал: Василий | [цитировать]

     
     

    Уважаемый Андрей! Сообщи мыло попробуем обсудить этот вопрос.

      Комментарии:

    #4 написал: Федор | [цитировать]

     
     

    добрый день!

    на даче есть генератор (5,5 кВт, з фазы). все в доме от него работает одновременно (чайник, бойлер, холодильник, свет). но! когда включается погружной насос (1 кВт, 1 фаза), на генераторе срабатывает защита и он перестает выдавать напряжение в сеть.. как быть? готов вызвать электрика за хорошее вознаграждение. заранее благодарю! Федор, 8-915-481-10-64

      Комментарии:

    #5 написал: Александр | [цитировать]

     
     

    Федор,
    Электрик вам не поможет. Снимите всю нагрузку с генератора оставьте только погружной насос запустите его и замерьте пусковой ток, после этого сделайте вывод.

    Если денег много, намутить можно и не такое. Только на бумажке подсчитайте в каком месте экономия будет, а ваше ПЧ в основном  электроэнергию экономит, на счет % экономии это как использовать будешь. Можно и 100% сэкономить если не включать систему. 

      Комментарии:

    #6 написал: Игорь Заваров | [цитировать]

     
     

    У  "частотников" большое будущее, но ограниченное стоимостью оборудования вкупе с необходимостью полной модернизацией сети. Иначе потребитель столкнется с известными проблемами как в области радиоэлектроники, так и банально - электрики. Срез частоты, проникновение высокочастотки в сеть, пробой отходящих кабелей и т.д. Любое отклонение  при монтаже преобразователя частоты от рекомендаций производителя грозит этими и другими неприятными последствиями. На моей практики коммутационные проблемы решали тормозные дросселя, поставляемые дополнительно. Как-то у одного ПЧ это получалось сомнительно. Опционально все ПЧ способны работать в зависимости от величины управляющего сигнала. Преобразуем гидро-пневмо, или допустим, акустический сигнал в электрический - получаем привод с нужными параметрами в нужный момент. Но конкретно в частном доме я бы предпочел более дешевые варианты (имхо), хотя девайс хороший.

      Комментарии:

    #7 написал: Григорий | [цитировать]

     
     

    В продаже для автоматизации систем водоснабжения уже есть специальные недорогие бытовые частотные преобразователи, например SIRIO производства итальянской фирмы ITALTECNIKA. Такие преобразователи предназначены специально для работы с бытовыми насосами и не требуют никаких дополнительных датчиков и сложной настройки. 

    Частотный преобразователь SIRIO:

    1. Плавно запускает и останавливает двигатель насоса

    2. Автоматически поддерживает давление. Давление в системе всегда одинаковое, т.к. частотный преобразователь разгоняет или замедляет скорость и, соответственно, производительность двигателя насоса в зависимости от реального расхода воды.

    3. Защищает насос от "сухого хода" с помощью встроенного в частотный преобразователь реле протока, т.е. если воды в системе не будет, то он не включит насос.

    4. Защищает электродвигатель насоса от токовых перегрузок.

    5. Защищает электродвигатель насоса от повышения и понижения напряжения в сети.

    6. Экономит электроэнергию

    Для запуска в работу частотного преобразователя SIRIO достаточно только выставить параметры необходимого давления в системе водоснабжения. 

    Добавление комментария
    Имя:*
    E-Mail:
    Комментарий:
    Введите код: *

    Электрика дома  | Электрообзоры  | Энергосбережение
    Секреты электрика | Источники света | Делимся опытом
    Домашняя автоматика | Электрика для начинающих
    Электромастерская | Электротехнические новинки

    Электрик Инфо - электротехника и электроника, домашняя автоматизация, статьи про устройство и ремонт домашней электропроводки, розетки и выключатели, провода и кабели, источники света, обзоры электротехнических новинок, интересные факты и многое другое для электриков и домашних мастеров.
    Copyright © 2008-2016 electrik.info
    Е-mail: electroby@mail.ru Сайт в Google+
    Вся информация на сайте Электрик Инфо предоставлена в ознакомительных и познавательных целях. За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет. Сайт может содержать материалы 12+
    Перепечатка материалов сайта запрещена.

    Полезное

    Светодиодные лампы и светильники IEK