Каскадное подключение газовых котлов: схема каскадной котельной

Каскадное подключение отопительных котлов – эффективное техническое решение, повышающее качество управления системой и позволяющее снизить потребление топлива. Подключение котлов каскадом дает ряд весомых преимуществ в работе средних и крупных систем отопления и ГВС. Материал статьи рассматривает принципы работы и построения каскада, описывает особенности данного теплотехнического решения.

Содержание

Подключение котлов каскадом
Схема каскада котлов
Управление каскадом котлов
Дымоудаление каскада котлов
Преимущества и недостатки каскада
- Один в доме не воин
Варианты каскадного подключения котлов

Подключение котлов каскадом

Анализ работы котельного оборудования показывает, что в 80% времени теплогенераторы работают на мощности, не превышающей номинальной производительности в 50%. То есть тепловая мощность отбирается в течение отопительного сезона примерно на 30 – 35%. Это обусловлено изменением температуры окружающей среды, изменением режима горячего водопотребления и так далее.

Мощность котлов рассчитывается всегда по максимуму – это делается для покрытия суммарных тепловых потребностей. Каждый котел имеет минимальное значение тепловой мощности в своей работе, она составляет величину от 25 до 40% номинальной производительности.

При снижении потребления тепла котлоагрегат будет производить количество тепла, находящееся в этом диапазоне. Это количество не всегда требуется – излишек топлива будет сжигаться просто так.

Решением этой проблемы стало каскадирование котлов . В каскад устанавливается несколько теплогенераторов – это позволяет качественно изменить управление мощностью, сделать его ступенчатым или плавным. Плавность регулировки дает возможность производства именно требуемого количества теплоты.

Это свойство каскада повышает гибкость системы. В случае установки одного мощного теплогенератора достичь подобной гибкости невозможно.

В каскады чаще всего объединяют газовые и электрические котлы. Причем для интегрирования автоматики котлы должны быть одной марки (производителя). Соединение котлов разных производителей возможно, но это требует применения дополнительных узлов, схем управления и автоматики.

Схема каскада котлов

Схема подключения каскадом является классическим образцом применения гидравлического разделителя. Котлы в первичном контуре присоединяются параллельно к прямому и обратному коллектору. Коллекторы, в свою очередь, подключаются к гидравлической стрелке.

На каждый котел на подачу устанавливается циркуляционный насос (если не имеется встроенного) и обратный клапан. Клапан препятствует протоку теплоносителя через неработающий котел и потерям тепла на его теплообменнике.

На обратном трубопроводе котла устанавливается сетчатый фильтр, защищающий котел от загрязнения. Каждый котел отсекается запорной арматурой с разборным соединением. Это позволяет снимать котел для ремонта и профилактики без остановки системы.

Коллекторная группа котлов оснащается группой безопасности – предохранительным сбросным клапаном, автоматическим воздухоотводчиком и термоманометром. Установка группы производится в обязательном порядке, даже при наличии встроенных групп безопасности котлов.

Обязательный элемент системы – расширительный бак (экспанзомат). Присоединение его может быть произведено как в контур котлов, так и в контур потребителей. Расчет его производится на общий объем теплоносителя в системе.

Выбор коллекторов котлов производится из расчета того, что их проходное сечение должно быть не меньше суммарного сечения подводящих трубопроводов котлов в каскаде. Гидравлическая стрелка также должна иметь диаметр патрубков подключения не меньше диаметра коллекторов.

Управление каскадом котлов

Управление работой первичного контура производится следующими способами:

Ручное управление работой каждого отдельного котла;
Ступенчатое управление посредством каскадных переключателей;
Плавная регулировка блоком каскадного управления (БКУ).

Ручное управление производится заданием параметров работы каждого котла, прежде всего температуры. Этот вариант регулировки требует постоянного присутствия человека.

Ступенчатое управление производится с помощью каскадных переключателей. Они руководят системой как набором ступеней мощности, при изменении нагрузки включают (выключают) отдельные котлы каскада.

Наиболее эффективным является плавное регулирование с помощью БКУ. В этом случае достигается минимальный шаг изменения мощности. Котлы при этом должны быть оборудованы модулируемыми горелками. Блоки каскадного управления могут интегрироваться с датчиками температуры в помещениях и системами погодозависимой автоматики.

Дымоудаление каскада котлов

Дымоудаление системы зависит от типа газовых котлов и реализуется следующими методами:

Отдельные коаксиальные дымоходы;
Раздельные дымоходы турбированных котлов;
Групповое дымоудаление с обратными дымовыми клапанами;
Естественное дымоудаление – групповое или индивидуальное.

При групповом дымоудалении к общему дымоходу подключают не более 4 котлов. При коаксиальном коллективном дымоудалении каждый котел оборудуется обратным дымовым клапаном. Он препятствует проникновению дыма в помещение при простое теплогенератора.

Дымоходы сооружаются с уклоном от 5 до 10% в сторону котлов. При сооружении дымовой системы для котлов с открытой камерой сгорания необходимо произвести аэродинамический расчет общего дымохода для обеспечения необходимой тяги.

Преимущества и недостатки каскада

Главными преимуществами каскадного подключения котлов являются:

Надежность системы – постоянное наличие резерва;
Гибкость регулирования – экономия топлива;
Увеличение продолжительности службы котлов – реализация «щадящего» режима работы;
Возможность оперативного ремонта и профилактики каждого отдельного котлоагрегата;
Облегченные условия монтажа – при сооружении крышных котельных облегчается их доставка на место.

Также каскад обладает и следующими недостатками:

Общее удорожание оборудования;
Для размещения каскада требуется более просторное помещение.

Удорожание системы из-за экономии топлива окупает себя. Каскадное подключение котлов является выгодным как с технической, так и с экономической точки зрения. Самостоятельное сооружение каскада вряд ли возможно – существует необходимость привлечения специалистов для монтажа и наладки автоматики, проведения расчетов дымовых трактов и так далее.

(Просмотров 3 316 , 5 сегодня)

» Назад
13.03.2017 02:57

Использование нескольких котлов на одну систему отопления имеет ряд преимуществ по сравнению с одним котлом, имеющим такую же суммарную мощность. Перечислим некоторые из таких преимуществ.

Во-первых, несколько небольших котлов меньших размеров и меньшего веса намного легче и дешевле доставить в котельную и установить там вместо одного большого и тяжелого котла.*

* Особенно актуальным становится данный момент при монтаже крышных или полуподвальных котельных.

Во-вторых, значительно повышается надежность системы. При вынужденной остановке одного из котлов система продолжит работу, обеспечивая, по крайней мере, 50% мощности (при установке двух котлов).

В-третьих, обслуживание облегчается благодаря меньшему размеру каждого котла. Обслуживание каждого котла можно осуществлять без остановки всей системы.

В-четвертых, увеличивается общий ресурс котлов. В осенне-весеннее время можно эксплуатировать только часть котлов, выключив часть котлов вручную или используя каскадную автоматику.

В-пятых, если в будущем будет необходимо заменить какую-либо деталь котла, то известно, что детали для котлов меньшей мощности доступнее и дешевле за счет большей серийности производства.

О котлах Baxi серии Slim

Газовые напольные котлы с чугунным теплообменником серии Slim от Baxi используются на российском рынке для обеспечения тепловых потребностей от 20 до 250 кВт.

Котлы Slim имеют чрезвычайно компактную конструкцию. Ширина одноконтурных моделей составляет всего 35 см, что позволяет установить котлы Slim в любых условия ограниченного пространства, а также легко проносить котлы по узким лестничным пролетам и в дверные проемы. Максимальная мощность одного котла составляет 62 кВт. Очень часто устанавливаются несколько котлов серии Slim, совместно работающих на одну систему отопления. Дополнительным преимуществом такого решения для многих монтажных организаций является устойчивая работа системы при пониженном входном давлении газа. Котлы серии Slim мощностью до 62 кВт устойчиво работают при понижении входного давления газа до 5 мбар, в то время как большинство атмосферных котлов промышленных серий (мощностью выше 70 кВт) очень требовательны к соблюдению паспортного входного давления (как правило, 20 мбар).

Чаще всего для упрощения схем при совместном испопьзовании котлов серии Slim не предусматривается никакой каскадной автоматики, а на каждом котле устанавливается требуемая температура на выходе. Но при желании можно легко применять блоки каскадного регулирования, которые подключаются на контакты, предназначенные для присоединения индивидуальных комнатных термостатов.

Типовые схемы с использованием нескольких напольных котлов Slim

Рисунок 1

БР — бак расширительный;
БП — байпас регулируемый;
ВЗ — вентиль запорный;
ВО — воздухоотводчик автоматический;
ЗВ — зона отопления высокотемпературная;
ЗН — зона отопления низкотемпературная;
КО — клапан обратный;
КП — клапан предохранительный;
КС — клапан смесительный;
М — манометр;
HI, Н2, НЗ, Н4 — насосы зональные;
НБ — насос бойлера;
НК1, НК2, НКЗ — насосы котловые;
HP — насос рециркуляционнный;
ТБ — термостат бойлера;
ТК1, ТК2 — термостаты комнатные.

Для упрощения на схеме не показаны запорные фаны, фильтры и другие элементы.

В системе имеются:

— две высокотемпературные зоны отопления с собственными насосами (HI и Н2).
Температура каждой зоны регулируется при помощи зонального комнатного термостата (ТК1 и ТК2);

— две низкотемпературные зоны («теплые полы»), регулируемые при помощи датчиков температуры воды;

— бойлер для горячей воды, присоединенный как одна из зон системы отопления.
Температура воды в бойлере регулируется при помощи термостата бойлера (ТБ) путем включения загрузочного насоса бойлера (НБ).

На рис. 1 несколько напольных котлов Baxi серии Slim работают совместно на одну систему отопления через гидравлический разделитель («гидравлическую стрелку»).

Данная схема является типовой и позволяет присоединять необходимое количество котлов и зон отопления (или зон тепловой нагрузки). В данной схеме в полной мере реализуются все описанные выше преимущества использования нескольких котлов на одну систему отопления. При желании в данной схеме можно применить блок каскадного регулирования.

Рисунок 2

Условные обозначения:
БП — байпас регулируемый:
В — вентиль запорный;
ДН — датчик наружной температуры;
ЗВ — зона отопления высокотемпературная;
ЗН — зона отопления низкотемпературная;
КО — клапан обратный;
КП — клапан предохранительный;
КС — клапан смесительный;
HI — зональный насос;
НБ — насос бойлера;
НК1, НК2 — насосы котловые;
HP — насос рециркуляционнный;
ТБ — термостат (или датчик температуры) бойлера.

Для упрощения на схеме не показаны запорные краны, фильтры и другие элементы.

В системе имеются:

— высокотемпературная зона отопления;

— низкотемпературная зона («теплые полы»), регулируемая при помощи датчика температуры воды;

— бойлер для горячей воды, присоединенный к одному из котлов. При остывании воды в бойлере котел выключает насос первого котла (НК1) и включает загрузочный насос бойлера (НБ1).

На рис. 2 два котла работают на единую систему отопления. При этом для нагрева бойлера для горячего водоснабжения используется встроенная автоматика одного из котлов.*

* Наиболее часто при реализации данной схемы используются следующие изделия от Baxi: два котла Slim 1.490 iN мощностью 49 кВт каждый и бойлер Slim UB 120 емкостью 120 литров либо бойлерPremier Plus 200 емкостью 200 литров.

В добавлении к перечисленным выше преимуществам использования нескольких котлов на одну систему отопления данная схема позволяет:

обойтись без использования дополнительных сложных блоков каскадного регулирования;
использовать встроенную погодозависимую автоматику котлов;
не изменять температуру теплоносителя в системе отопления при наличии запроса от бойлера для горячей воды;
использовать встроенную автоматику приоритета ГВС на одном из котлов.

При проектировании системы отопления по данной схеме следует обратить внимание на следующие моменты:

каждый насос котла должен самостоятельно, «в одиночку» обеспечивать необходимый расход воды по всей системе отопления. Если это не представляется возможным, то рекомендуется установить гидравлический разделитель («гидравлическую стрелку») и отдельный насос (насосы) в системе отопления;
ручки для регулирования температуры в системе отопления рекомендуется устанавливать в одинаковое положение.

Преимущества использования блока каскадного управления

Соединение котлов в каскад при помощи блока каскадного управления является комплексным решением и имеет более высокую эффективность. Данный блок обеспечивает попеременную работу всех котлов и гарантирует для каждого котла одинаковое количество часов работы. Как правило, блоки каскадного управления используются вместе с датчиком уличной температуры, чтобы температура системы отопления изменялась в зависимости от температуры на улице.

Блок каскадного управления оптимизирует работу системы и обеспечивает включение только необходимого количества котлов, в зависимости от требуемой мощности. При работе с модулируемыми горелками блок каскадного управления, в дополнение к вышеописанному принципу, стремится обеспечить работу котлов в режиме частичной мощности (в режиме модуляции).

Если мощности работающих котлов недостаточно, подключается следующий котел, при этом мощность каждого котла снижается. Это обеспечивает работу всех котлов в более щадящем режиме.

Обозначения к схеме:
MB-DB — коммуникационная шина;
OCI 420 — интерфейс для связи между котлом и каскадным климатическим регулятором;
ОАА 50 — датчик комнатной температуры;
QAD 21 — контактный датчик температуры подачи/возврата воды;

RVA 46 — зональный терморегулятор;
RVA 47 — климатический регулятор для соединения котлов в каскад;
RT — комнатный термостат;
S — датчик уличной температуры;
VM — электрический смесительный клапан.

Наиболее эффективно применение блока каскадного управления вместе с конденсационными котлами. В этом случае выделяемая котлами мощность всегда идеально соответствует потребляемой мощности. Например, при совместном использовании всего трех настенных котлов Baxi серии Luna HT Residential мощностью 100 кВт выделяемая мощность плавно меняется от 30 до 300 кВт в зависимости от потребностей системы. Это означает, что коэффициент рабочего регулирования такой системы составит 1:10.

О конденсационных котлах Baxi, работающих в каскаде

Конденсационные котлы — это последнее слово в развитии инновационных технологий. Благодаря сокращенному потреблению газа они становятся наиболее выгодным решением для потребителя и в настоящее время являются наиболее экономичными установками, работающими на газе. При включении в низкотемпературную систему конденсационные котлы могут уменьшить потребление газа до 35% в год по сравнению с традиционными котлами и, соответственно, снизить на 35% затраты на газ.

Существующая гамма конденсационных котлов Baxi для каскадной установки включает настенные котлы Luna HT Residential мощностью до 100 кВт и напольные котлы Power HT Residential мощностью до 150 кВт.

Современное поколение конденсационных котлов Baxi с модулируемыми горелками обеспечивает экономию площади помещения, высокий КПД, тихую работу и надежность. Это отличное решение в низкотемпературных системах; такие котлы хорошо подходят для напольного отопления и обогрева бассейнов.

Схема отопления многоквартирного здания с использованием отопительных поквартирных модулей, климатического регулятора RVA 47 и датчика уличной температуры QAC 34 при каскадном подключении напольных котлов POWER HT.

Обозначения к схеме:
S — датчик наружной температуры;
RVA 47 — климатический регулятор для соединения котлов в каскад;
М — модуль поквартирного теплоснабжения (тепловой пункт).

Благодаря возможности управления в каскаде до 12 котлов такая система является идеальным решением для отопления и обеспечения горячей водой, как частного дома, гак и целого здания. Как часть каскадной системы конденсационные котлы представляют собой новую альтернативу системам промышленного отопления.

Использование в каскадах конденсационных котлов Baxi мощностью от 45 до 150 кВт стало популярным благодаря следующим преимуществам:

возможность обеспечения большой мощности в условиях ограниченного пространства;
более легкий монтаж крышных котельных при каскадной установке;
малый удельный вес оборудования (на единицу мощности);
меньшая вибрация и уровень шума по сравнению с традиционными котлами с дутьевыми горелками;
существенная экономия газа, которая становится все более значимой в связи с регулярным ростом стоимости газа;
наличие встроенного вентилятора.

Это позволяет применять дымоотводы малого диаметра и обойтись без больших дорогостоящих дымоходов; — экологичность конденсационных котлов. Очень низкое содержание СО и NOx по сравнению с любыми другими котлами позволяет использовать такие системы в крупных городах и природоохранных зонах.

Аксессуары, используемые при работе конденсационных котлов Baxi в каскаде

Компания Baxi предлагает широкий спектр совместимых аксессуаров для каскадного соединения котлов, включая устройства дистанционного управления, каскадного управления (до 12 котлов), управления зональными насосами, управления низкотемпературными контурами и многие другие аксессуары для любых вариантов установки.

Например:

Климатический регулятор для соединения котлов в каскад. Позволяет соединять до 12 котлов, обеспечивая их надёжную работу и оптимальную производительность. Даёт возможность выполнять следующие функции:

— управление производством бытовой горячей воды;

— оптимизация работы отопительной системы;

— программирование температурных режимов внутри помещения с учётом внешних погодных условий;

— обеспечение необходимой производительности для выполнения всех задач в системе отопления (защита от замерзания, защита от перегрева и т. д.).

Объединяет в себе климатический регулятор и контроллер низкотемпературной зоны. Используется в отопительных системах с несколькими независимыми друг от друга зонами, управляемыми зональным насосом, смесительным клапаном и датчиком температуры. Даёт возможность выполнять следующие функции:

— регулирование уровня комфорта в помещении в зависимости от внешних климатических условий и теплоизоляции здания;

— программирование температурных режимов внутри помещения с учётом внешних погодных условий;

— обеспечение необходимой производительности для выполнения всех задач в системе отопления.

Устройство дистанционного управления с климатическим регулятором для управления одним или двумя контурами отопления и ГВС. ОАА 73 рассчитывает требуемую температуру на основе параметров, получаемых от котла и измеренной комнатной температуры и передает данные по шине на РСВ (блок управления).

Примеры схем с использованием нескольких конденсационных котлов Baxi и каскадного регулятора RVA 47

Использование климатического регулятора RVA 47, климатического регулятора для смешанных систем RVA 46, интерфейсной платы OCI 420 (устанавливается в котле), датчика комнатной температуры ОАА 50 и датчика уличной температуры ОАС 34 для разнотемпературных зон при каскадном подключении конденсационных котлов Luna HT Residential.

Чаще всего несколько котлов работают совместно на одну систему отопления через гидравлический разделитель («стрелку»). Это обеспечивает гидравлический, а следовательно, и температурный баланс первичного (котлы) и вторичного (нагрузка) контуров системы.

Один в доме не воин

Таким образом, циркуляция теплоносителя в обоих контурах будет полностью зависеть только от производительности соответствующих насосов. Что позволяет оперативно реагировать на потребности в тепле в конкретный момент времени.

Становится возможным поддерживать постоянный расход теплоносителя в первичном контуре, при этом регулируя подачу тепла во вторичном. То есть снижать количество циклов отключений/включений котла. Когда насос вторичного контура отключен, вся вода, циркулирующая под воздействием насоса первичного контура, перепускается через разделитель.

В современных системах отопления готовый гидравлический разделитель выбирается исходя из требуемой мощности котла и максимального протока теплоносителя в системе.

Варианты каскадного подключения котлов

Схема с гидравлической стрелкой является типовой и позволяет присоединять любое необходимое количество котлов и зон отопления или тепловой нагрузки. То есть к ней без особых сложностей могут быть подключены и высокотемпературная зона отопления (радиаторы), и низкотемпературная (тёплые полы), и бойлер для горячей воды.

Такая схема позволяет обойтись без использования дополнительных сложных блоков каскадного регулирования и не понижать температуру теплоносителя в системе отопления при пиковой (по запросу бойлера) потребности в горячей воде.

Некоторые производители предусмотрительно позволяют подключить два отопительных котла котла по упрощённой схеме, без использования дополнительных устройств и блоков. Применяя при этом встроенную погодозависимую автоматику котлов и автоматику приоритета ГВС одного из котлов.

При организации котельной по такой схеме следует обратить внимание на то, что каждый котёл по отдельности должен самостоятельно обеспечить необходимый расход теплоносителя во всей системе отопления силами встроенного циркуляционного насоса. Если это не представляется возможным, рекомендуется установить гидравлический разделитель и отдельный насос во вторичном контуре системы отопления.

Соединение котлов в каскад при помощи электронного блока каскадного управления является комплексным решением и имеет большую эффективность. Блок каскадного управления оптимизирует работу системы и обеспечивает включение в зависимости от требуемой мощности только необходимого количества котлов.

При работе с модулируемыми горелками блок каскадного управления стремится обеспечить работу котлов в оптимальном режиме пониженной мощности.

Если возможностей уже работающих котлов недостаточно, подключается следующий, при этом мощность каждого котла снижается. Это обеспечивает их работу в более щадящем режиме. Данный блок обеспечивает попеременную работу всех котлов и гарантирует, что каждый котёл проработает одинаковое количество часов.

Для сравнительно небольшого и хорошо утеплённого дома комфорт и экономия, достигнутые включением в систему блока каскадного регулирования, скорее всего, весьма относительны. Но когда потребности в тепле велики, эффект можно ощутить в полной мере.

Как правило, блоки каскадного управления используются вместе с датчиками температуры. Часто идут споры насчет того, какой из них лучше использовать: уличный или внутренний. Лучше иметь оба, ведь предназначены они для разных целей, хотя уличный и главный. Внешний датчик, согласно заложенной в контроллере кривой нагрева, задаёт основной закон регулирования. И предусмотрительно усиливает или снижает нагрев исходя из изменений наружной температуры.

Комнатный предназначен для учёта таких дополнительных факторов, как инерция водяного тёплого пола, инсоляция (влияние солнечного света на южной стороне), тепловыделение (кухонная плита, включенная аппаратура, камин). Без него вполне можно обойтись. Помимо этого электронный контроллер блока имеет множество вспомогательных способностей. Умеет плавно разогревать систему, имеет временные режимы (день / ночь, эконом), режим периодического пуска насоса (чтобы не закисал в межсезонье) и другие функции.

Конденсация в каскаде

Применение блока каскадного управления наиболее эффективно совместно именно с конденсационными котлами. В этом случае выделяемая котлами мощность всегда идеально соответствует потребляемой.

Такая система является идеальным решением для тепло- и горячего водоснабжения не только частного, но даже многоквартирного дома и целого производственного или офисного здания. Как часть каскадной системы конденсационные котлы могут представлять собой определённую альтернативу промышленным котельным.

Нагрузка на систему отопления динамично изменяется, поэтому котёл (если умеет это делать) вынужден модулировать мощность, подстраиваясь под изменения нагрузки. И конденсационный делает это лучше всех.

В конденсационных котлах используются наддувные горелки для предварительного смешения газа с воздухом. Автоматика управляет как газовым клапаном, так и скоростью подающего воздух вентилятора, обеспечивая максимально выгодную пропорцию газовоздушной смеси.

Обычный же котёл при модуляции меняет только расход газа (давление в форсунках), а подача воздуха при этом остаётся неизменной, настроенной под один заданный режим (обычно максимальной мощности). При уменьшении мощности котла (процесс модуляции) подача газа снижается, а количество воздуха остаётся стабильным, то есть увеличивается коэффициент избытка воздуха и теряется КПД котла.

Преимущество конденсационника в модуляция на всех режимах работы, что в простых газовых котлах недостижимо. Ведь при сгорании газа помимо CO2, азота и других летучих соединений образуется ещё и вода, которая изначально присутствует в виде пара.

Развитые поверхности теплообменника снижают температуру продуктов сгорания до величины, при которой происходит конденсация водяного пара. А при конденсации, как известно из школьного курса физики, выделяется потраченная на испарение воды теплота (фазовый переход). Следовательно, в конденсационном котле это тепло не улетучивается в трубу, а используется с пользой для дела.

Использование конденсационных котлов в каскадной отопительной системе по сравнению с традиционными котлами позволяет уменьшить потребление газа на 30-35% за отопительный сезон и, соответственно, снизить на ту же величину затраты на топливо.

Обзор регулирования работы насосов

Каскадное управление насосами предназначено для точного регулирования расхода воды или поддержания заданного давления на насосной станции. Это наиболее просто реализуется с использованием частотных преобразователей Toshiba серии AS3.

Три режима регулирования работы насосов в серии AS3

Каскадное включение насосов с помощью преобразователя частоты Toshiba AS3

Оперирование насосом P0 с помощью инвертора и подключение/отключение дополнительных 9 насосов, подключенных к коммерческой сети питания (параметр = 1).

Каскадное регулирование насосами с помощью преобразователя частоты Toshiba AS3

Регулирование работы до четырех насосов одним инвертором. Подключение/отключение дополнительных насосов, с помощью переключения их режима работы инвертор/коммерческая сеть питания (параметр = 2)

Каскадное управление насосами с помощью преобразователей частоты Toshiba AS3

Регулирование работы с помощью одного ПИД-регулятора до 10 насосов, подключенных к соответствующему инвертору (для каждого насоса). Подключение/отключение дополнительных насосов через связь RS485 (параметр = 7).

Управление до четырех насосов возможно с помощью трех встроенных выходных реле (клеммы: FLA-FLB-FLC, R1A-R1B, R2A-R2B). Этот режим регулирования доступен для значения параметра = 1 или 2. Для точного поддержания задания подключается один ПИД-регулятор.

Клеммы для управления работой 4-х насосов с помощью частотника Toshiba AS3

Управление до 10 насосов возможно с помощью трех встроенных выходных реле (клеммы: FLA-FLB-FLC, R1A-R1B, R2A-R2B) и подключения 2-х опций ETB014Z (каждая добавляет по 3 выходных реле). Для точного поддержания задания подключается один ПИД-регулятор.

Клеммы для управления работой 10 насосов с помощью частотника Toshiba AS3 с опцией ETB014Z

Параметры настройки каскадного управления насосами привода Toshiba AS3

Номер параметра	Описание параметра	Диапазон настройки	Значение по умолчанию	Доступность параметра
Номер параметра	Описание параметра	Диапазон настройки	Значение по умолчанию	=1	=2	=7
A200	Система управления насосами	0: Отключен 1: Каскадное управление с регулированием одного насоса 2: Каскадное управление с регулированием нескольких насосов одним инвертором 7: Каскадное управление с регулированием нескольких насосов несколькими инверторами по сети	0	Да	Да	Да
A201	Функция клеммы R4 (B)	210: Всегда отключено 211: Всегда включено 212: Управление насосом 213: Управление насосом (инверсия)	210	Да	Да	—
A202	Функция клеммы R5 (B)
A203	Функция клеммы R6 (B)
A209	Число последовательных насосов	0-9	0	—	—	Да
A210	Выбор номера насоса	Установите номер насоса, который нужно отключить от системы: 0: Выключено +1: Насос 1 +2: Насос 2 +4: Насос 3 +8: Насос 4 +16: Насос 5 +32: Насос 6 +64: Насос 7 +128: Насос 8 +256: Насос 9	0	Да	Да	Да
A211	Очистка кумулятивных данных насоса	10-19: Очистить совокупное время работы насоса от 0 до 9 20-29: Сброс количества пусков насоса от 1 до 9	0	Да	Да	Да
A212	Порядок переключения насосов	0: Последовательно от первого и дальше 1: По кругу 2: Операция гомогенизации (равномерного распределения) времени работы насосов	0	Да	Да	Да
A213	Работа подключенного контактором насоса от сети питания во время работы команды OFF	0: Остановка 1: Остановка только после аварии ПЧ 2: Продолжить работу	0	Да	Да	—
A220	Частота обнаружения для добавления следующего насоса	0.0 – UL (Гц)	50	Да	Да	Да
A221	Время обнаружения для добавления следующего насоса	0.0 – 600.0 (сек)	3,0	Да	Да	Да
A222	Частота обнаружения для отключения следующего насоса	0.0 – UL (Гц)	0	Да	Да	Да
A223	Время обнаружения для отключения следующего насоса	0.0 – 600.0 (сек)	3.0	Да	Да	Да
A224	Задержка переключения насосов	0.0 – 10.0 (сек)	0.5	—	Да	—
A225	Переключение на заданное время торможения при добавлении следующего насоса	0.0: задано параметром dEC 0.1 – 6000 (сек)	10.0	Да	—	—
A226	Частота переключения для добавления следующего насоса	0.0 – A220 (Гц)	0.0	Да	—	—
A227	Начальная частота ПИД при переключении во время добавления следующего насоса	0.0 – UL (Гц)	0.0	Да	—	—
A228	Переключение на заданное время ускорения при отключении следующего насоса	0.0: задано параметром ACC 0.1 – 6000 (сек)	10.0	Да	—	—
A229	Частота переключения при отключении следующего насоса	A222 – UL (Гц)	50	Да	—	—
A230	Начальная частота ПИД при переключении во время отключения следующего насоса	0.0 – UL (Гц)	50	Да	—	—
A231	Зона обнаружения добавления/отключения следующего насоса	0.0: Выключено 0.1 — 50.0 (%)	0.0	Да	Да	Да

Порядок переключения насосов может быть выбран с помощью параметра из следующих вариантов

управление насосами при задании = 0: младший номер насоса имеет более высокий приоритет включения, т.е. включается первым, отключается последним (требуется для поддержания надежного резервирования в случае отказа первого насоса)
управление насосами при задании = 1: приоритет включения насоса перемещается по кругу, т.е. включается первым, отключается первым (требуется в режиме циклических процессов на насосных станциях)
управление насосами при задании = 2: насос с наименьшим временем работы имеет более высокий приоритет включения (требуется для равномерного распределения времени жизни между насосами)

Настройка входных клемм и мониторинга времени работы насосов

Номер параметра	Тип	Функция	Значение	A200=1	A200=2	A200=7
F1xx	Функции входной клеммы	Отключение функции заданной выходной клеммы (таким образом и насоса) по сигналу с входной клеммы (отключение заданного насоса задается параметром )	176/177	Да	Да	—
F1xx	Функции входной клеммы	Переключение насоса по сигналу с входной клеммы в процессе управления (доступно при задании параметра =1,2)	138/139	Да	Да	—
F7xx	Мониторинг	Время работы насоса №0	95	Да	—	Да
F7xx	Мониторинг	Время работы насоса №1	96	Да	Да	Да
F7xx	Мониторинг	Время работы насоса №2	97	Да	Да	Да
F7xx	Мониторинг	Время работы насоса №3	98	Да	Да	Да
F7xx	Мониторинг	Время работы насоса №4	99	Да	Да	Да
F7xx	Мониторинг	Время работы насоса №5	105	Да	—	Да
F7xx	Мониторинг	Время работы насоса №6	106	Да	—	Да
F7xx	Мониторинг	Время работы насоса №7	107	Да	—	Да
F7xx	Мониторинг	Время работы насоса №8	108	Да	—	Да
F7xx	Мониторинг	Время работы насоса №9	109	Да	—	Да

Режим каскадного подключения/отключения до 10 насосов с регулированием первого насоса

В этом режиме каждый насос может подключаться к сети питания и отключаться от нее через магнитный контактор, который управляется релейным выходным сигналом инвертора. Точное регулирование расхода/давления осуществляется с помощью насоса Р0. Добавление или отключение других насосов для увеличения или уменьшения расхода/давления происходит по мере необходимости.

Каскадное подключение/отключение насосов с помощью преобразователя частоты Toshiba AS3 Иллюстрация каскадного подключения/отключения насосов

Настройки релейных выходов для каждого насоса. Параметр = 1

* Если вы хотите отсоединить насос от системы, задайте соответствующий номер в параметр A210.

На инверторе имеется 3 релейных выхода. Кроме того, могут быть вставлены в преобразователь 2 опции ETB014Z (расширение ввода / вывода). Каждая опция имеет 3 релейных выходных клеммы, поэтому всего можно использовать до 9 релейных выходных клемм.
Опция A: ETB014Z в слот A
Опция B: ETB014Z в слот B

Диаграмма каскадного подключения/отключения насосов

Число насосов увеличивается, если увеличивается выходная частота ПИД-регулятора или выходная частота или происходит превышение периода времени .

Число насосов уменьшается, если уменьшается выходная частота ПИД-регулятора или выходная частота или происходит уменьшение периода времени .

Если число насосов требуется увеличить, то насос, управляемый инвертором, тормозится за время . Затем выходное реле включает дополнительный насос, когда выходная частота станет меньше или равной . Инвертор перезапускает ПИД-управление, когда выходная частота станет равной после запуска дополнительного насоса, работающего от коммерческой сети питания.

Если число насосов требуется уменьшить, то насос, управляемый инвертором, разгоняется за время . Затем выходное реле отключает дополнительный насос, когда выходная частота станет больше или равной . Инвертор перезапускает ПИД-управление, когда выходная частота станет равной после выключения дополнительного насоса, работающего от коммерческой сети питания.

В случае нахождения ПИД-контроля в рамках диапазона управление добавлением/отключением дополнительных насосов не активируется.

Дополнительно

0 = СТОП в случае отключения команды пуска. Инвертор выполняет остановку торможением и выходные релейные клеммы для управления насосом с помощью контактора выключаются после остановки инвертора.
В случае аварии инвертор принудительно останавливается без учета времени торможения и выходные релейные клеммы для управления насосом с помощью контактора выключаются.
1 = СТОП только при аварии в случае отключения команды пуска. Инвертор выполняет остановку торможением, но выходные релейные клеммы для управления насосом с помощью контактора все еще включены после остановки инвертора.
В случае аварии инвертор принудительно останавливается без учета времени торможения и выходные релейные клеммы для управления насосом с помощью контактора выключаются.
2 = Продолжить работу в случае отключения команды пуска. Инвертор выполняет остановку торможением, но выходные релейные клеммы для управления насосом с помощью контактора все еще включены после остановки инвертора.
В случае аварии инвертор принудительно останавливается без учета времени торможения, но выходные релейные клеммы для управления насосом с помощью контактора остаются включенными.

Режим каскадного подключения/отключения до 4-х насосов с регулированием одного из них

В этом режиме каждый насос может подключаться к сети питания и отключаться от нее через магнитный контактор, который управляется релейным выходным сигналом инвертора. Точное регулирование расхода/давления может осуществляться любым насосом помощью дополнительных контакторов. Добавление или отключение других насосов для увеличения или уменьшения расхода/давления происходит по мере необходимости.

Схема каскадного управления насосами с помощью преобразователя частоты Toshiba AS3 Иллюстрация каскадного управления насосами

Настройка релейных выходов для каждого насоса. Параметр = 2

* Если вы хотите отсоединить насос от системы, задайте соответствующий номер в параметр A210.

Пример каскадного управления 4 насосами при задании A212=0 (последовательное переключение насосов от младшего) Пример каскадного управления 4 насосами при задании A212=1 (циклическое переключение насосов) Пример каскадного управления 4 насосами при задании A212=2 (равномерное переключение насосов по времени наработки)

Насос 1 работает на ПИД-регуляторе, пока не наступит «условие увеличения количества насосов» из-за увеличения выходной частоты: появляется сигнал «включения нового насоса». В это время насос, управляемый инвертором, переключается на коммерческую сеть питания, а новый насос запускается и управляется инвертором.
И наоборот, если наступает «условие уменьшения количества насосов» из-за уменьшения выходной частоты, то снимается сигнал «включения нового насоса» и отключается насос, подключенный к коммерческой сети питания.

Диаграмма каскадного подключения/отключения насосов с последовательным регулированием каждого насоса

Запуск операций задерживается на время , которое задается в соответствии с задержкой включения магнитного контактора.

Регулирование работы до 10 насосов, с помощью индивидуальных частотных преобразователей, объединенных цифровой сетью

«Ведущий» инвертор управляет ПИД-контролем и посылает команду частоты на «ведомый» преобразователь. В случае появления «условия увеличения количества насосов» в связи с увеличением выходной частоты, задание частоты для следующего инвертора увеличивается.
Напротив, в случае появления «условия уменьшения количества насосов» в связи с уменьшением выходной частоты, задание частоты для добавленного инвертора уменьшается. Если задание частоты для добавленного инвертора равна нулю, то добавленный инвертор останавливается.

Основные характеристики работы инверторов, объединенных сетью Мастер/Ведомые

задается один «Мастер-инвертор» и все остальные как «ведомые инверторы»
подключается сеть RS485 между «Мастер-инвертором» и «ведомыми инверторами»
отправляется команда частоты от «Мастер-инвертора» каждому «ведомому инвертору» через сеть RS485

Каскадное управление насосами по цифровой сети с помощью преобразователя частоты Toshiba AS3 Пример подчиненного управления насосами по сети при задании =0 и
=1. Режим =2 тоже допустим.

Чтобы реализовать эту операцию, каждый номер инвертора должен быть установлен как в таблице ниже. Параметр =7

№ насоса	1 отключение насоса	Номер инвертора	Примечание	Параметр мониторинга времени работы
0	—	10	Мастер	95
1	+1	1	Подчиненный2	96
2	+2	2	Подчиненный2	97
3	+4	3	Подчиненный2	98
4	+8	4	Подчиненный2	99
5	+16	5	Подчиненный2	105
6	+32	6	Подчиненный2	106
7	+64	7	Подчиненный2	107
8	+128	8	Подчиненный2	108
9	+256	9	Подчиненный2	109

1 Если вы хотите отсоединить насос от системы, задайте соответствующий номер в параметр A210.
2 Задайте значение параметра (номер инвертора в сети) для каждого подчиненного насоса, это значение должно быть меньше или равно числу насосов, заданных в параметре .

Настройка параметров сети RS485 для подключения/отключения дополнительных насосов через связь RS485 (параметр = 7)

Параметр	Название параметра	Диапазон настройки	Значение по умолчанию	Рекомендуемое значение
F802	Номер инвертора	0…247	0	0..10
F820	Скорость порта RS485 (№2)	0: 9600 бит/с 1: 19200 бит/с 2: 38400 бит/с	1	1
F821	Паритет порта RS485 (№2)	0: отключено 1: четный 2: нечетный	1	1
F823	Таймаут порта RS485 (№2)	0.0: Нет 0.1- 100.0 (сек)	0.0	3
F824	Действия после таймаута порта RS485 (№2)	1: Продолжить работу 4: Авария 6: Авария после торможения и остановки	1	4
F827	Протокол порта RS485 (№2)	0: TOSHIBA 1: MODBUS	0
F828	Обнаружение таймаута порта RS485 (№2)	0: Всегда 1: Команда запуска и команда задания частоты по линии связи доступны. 2: В течении работы по управлению с линии связи	1
F829	Тип подключения порта RS485 (№2)	0: 2-проводный 1: 4-проводный	0	0

После настройки параметров порта для каждого инвертора не забудьте перезагрузить инвертор или ненадолго отключить/включить питание.

Диаграмма каскадного подключения/отключения насосов с регулированием каждого насоса с помощью индивидуальных инверторов, объединенных сетью.

Приведенные ниже параметры должны быть установлены на «главном» преобразователе. НЕ устанавливайте их на «ведомых» инверторах.

Запуск операций по включению следующего насоса задерживается на время .

В случае задания = 7 не работает параметр . При этом всегда будет устанавливаться = 0 (Stop).

Компания СПИК СЗМА как единственный официальный дилер Toshiba предлагает купить для решения задач управление насосам частотники серии VF-AS3. Вы получаете максимально качественную техническую поддержку и гарантию долгой работы преобразователя частоты.