Шкафы управления

Шкафы управления, их разработка, сборка и установка входят в широкий спектр услуг компании «МетКБ» .

Сборка выполняется по документации заказчика или по документации собственного производства.

Работы выполняются в следующем этапе:

• утверждается техническое задание на производство шкафа управления,
• выполняется необходимый комплект рабочей документации,
• эксплуатационной документации.

Стоимость шкафа управления и автоматики зависит от сложности и трудоемкости проекта и утверждается при заключении договора.

Объем и сроки выполняются согласно договору.

Разработка шкафа управления осуществляются в строгом соблюдении требований заказчика, ГОСТа и ЕСКД.

Все использованные материалы имеют сертификаты Ростеста и Единого таможенного союза.

Основные понятия

Шкаф управления – это комплекс управляющих устройств. Обычно шкаф управления состоит из коммутационных (силовых аппаратов), устройств защиты, частотных преобразователей и систем управления на базе микропроцессоров. Шкаф управления подключается к сети посредством вводно-распределительного устройства.

Благодаря использованию современных расширяемых элементов можно построить систему любой сложности и любой логики. Это помогает автоматизировать и очень точно контролировать любой производственный процесс. Корпус шкафа выполняется из металла и, как правило, имеет запираемую дверцу.

При производстве шкафов управления стараются обеспечить степень защиты корпуса IP20, IP31, IP41, IP54. Если требует проект, то возможны шкафы с IP44, IP55, IP65. Высокие показатели защиты корпуса увеличивают стоимость шкафа управления. При этом снижается естественное охлаждение аппаратуры, поэтому часто требуется установка дополнительных систем вентиляции. Последнее тоже увеличивает стоимость проекта.

Область применения

Шкафы управления применяются для автоматического выбора оптимальных режимов работы электродвигателей и насосов. Работа шкафов основана на принципах автоматики управления и на постоянном контроле изменений параметров системы. Из-за этого область использования таких шкафов практически неограниченна.

Управление шкафами может быть организовано в автоматическом или ручном режиме. Использование шкафа управления позволяет сократить потребление электроэнергии. Он обеспечивает защиту электродвигателям от перегрузки и токов короткого замыкания. Это помогает продлить срок эксплуатации самих электродвигателей.

Состав шкафа управления

В состав подобного устройства могут входить:

• пускатели
• программируемое и промежуточное реле
• контроллёр
• автоматы защиты устройства и электроприводов
• блоки питания
• частотные преобразователи
• устройства плавного пуска
• операторная сенсорная панель
• блоки питания
• клемники и другие элементы

Шкафы управления изготавливаются в специальных условиях и соответствующими специалистами. Для этого используют ряд технических документов:

• электрическая схема
• техническая спецификация
• схема лицевой панели
• индекс защиты от внешних сред

Преимущества ШУ

Преимущества применения шкафов управления являются:

• увеличение функциональности системы
• существенное снижение потребления электрической энергии, затрат на техобслуживание промышленных и коммунальных систем и установок
• обеспечение плавной работы оборудования в режиме пуска и остановки
• возможность автоматического и ручного управления установкой или системой
• увеличение срока эксплуатации электродвигателей благодаря их защите от нежелательных и недопустимых режимов работы
• высокое качество электрооборудования обеспечивает надежность и многофункциональность шкафов управления

ШУ для различных систем

Шкафы управления используются в системах:

• водоснабжения (холодного и горячего), теплоснабжения и кондиционирования
• пожаротушения
• вентиляции
• канализации и дренажа, накопительных и водоразборных емкостях, станциях подъема для управления насосами от электродных или поплавковых датчиков
• в системах управления электрическими приводами задвижек

Критерии выбора ШУ

При выборе шкафа управления следует руководствоваться следующими параметрами:

• количество питающих вводов
• защитные характеристики шкафа
• напряжение сети питания на входе и подключаемых электродвигателей
• номинальный ток двигателей
• принцип подключения насосов – постоянный или переменный
• наличие необходимых компонентов – мягких пускателей, преобразователей частоты и пр.

Способы регулирования ШУ

Частотное регулирование

Преобразователь частоты обеспечивает возможность управления скоростью двигателя. Из-за этого уменьшается потребляемая мощность и обеспечивается плавная работа оборудования во время пуска и остановки. Срок службы используемого оборудования увеличивается, а гарантийное обслуживание проводится реже.

Методом частотного регулирования достигается наиболее эффективное регулирование производительностью насосов. Функциональность системы с одновременной экономией электроэнергии серьезно повышается благодаря реализации каскадного принципа управления с одновременным частотным регулированием. В системах водоснабжения этот метод стал общепринятым.

Использование частотных преобразователей позволило сгладить работу электродвигателей во время их пуска и остановки. При увеличении расхода воды преобразователь частоты постепенно увеличивает скорость вращения одного насоса. Если производительности этого насоса не хватает, то преобразователь частоты включает дополнительный насос. В случае аварии происходит автоматическое включение резервного насоса.

Каскадное включение

Часто с целью резервирования в той или иной системе устанавливаются два и более насоса. При использовании нескольких насосов меньшей мощности увеличивается диапазон регулирования расхода, повышается общая надежность системы.

При одновременном включении всех насосных агрегатов обеспечивается максимальная производительность системы. Если максимальная производительность не требуется, лишние насосы могут быть отключены – для обеспечения минимальной производительности достаточно одного насоса. Управление включением и выключением насосов осуществляется с помощью контроллеров, датчиков давления и реле.

Релейное регулирование

В системах, где не требуется очень точное поддержание давления, могут применяться шкафы, управление в которых осуществляется по релейному принципу. Включение и выключение насосов в этом случае осуществляется напрямую от сети по сигналам от реле давления, настроенных на определенные значения.

Насосы в этом случае работают всегда с полной производительностью.

Шкаф, рассчитанный на управление двумя и более насосами, при уменьшении производительности включенных насосов, включает в работу дополнительный насос. Также дополнительный насос включается вместо одного из работающих, вышедшего из строя. Благодаря реализации функции равномерной наработки по времени увеличивается ресурс насосов.

Задержка срабатывания в процессе включения/выключения насосов дает возможность оборудовать такими шкафами системы с расширительными баками.

Релейный принцип поддержания давления подразумевает прямое включение насосов, поэтому обеспечивает минимальную экономию электроэнергии, при пуске/останове могут возникать гидроудары, обеспечивается дискретное регулирование.

Несмотря на это, при использовании маломощных насосов (несколько кВт) эти недостатки являются несущественными. Но с увеличением мощности насосных агрегатов в момент включения/выключения броски давления будут ощущаться все сильнее. Чтобы их уменьшить, применяется последовательное открытие заслонки при включении насосов или устанавливается гидробак. Для полного исключения гидроударов на каждый насос устанавливаются преобразователи частоты или мягкие пускатели.

Плавный пуск

Установленные в шкафу управления, мягкие пускатели для каждого двигателя предназначены для поддержания заданного давления. Это достигается благодаря плавному пуску/остановке каждого двигателя. Кроме этого, ими обеспечивается комплексная защита электродвигателей и приводных механизмов.

В случае прямого включения на номинальное напряжения пусковой ток превышает номинальный почти в 6 раз, пуск «звезда-треугольник» обеспечивает снижение этого превышения до 4 раз. При плавном пуске, превышение пускового тока от номинального значения составляет 2-3 раза.

Подобный режим является наиболее щадящим для двигателей и механизмов, поэтому значительно уменьшается износ насосов, а также во время пуска снижаются нагрузки на сеть.

Прямой пуск является прямой причиной перегрева обмоток электродвигателей и преждевременного старения изоляции. Это значительно сокращает срок службы. Зачастую срок службы электродвигателя определяется именно общим количеством пусков.

Регулирование с помощью датчика давления

Применение датчиков расхода, давления, температуры с аналоговым выходом позволяет избавиться от дискретности управления. Для обработки таких сигналов понадобится установка в преобразователь частоты или контроллер дополнительного регулятора.

Благодаря такому регулированию появляется возможность задавать установки включения/выключения насосов, таким образом, ограничивая число пусков двигателей.