آشنایی با مراحل راه اندازی بوستر پمپ با اینورتر

راه اندازی بوستر پمپ با اینورتر

قابلیت های بالای اینورتر صنعتی سبب شده است، که در صنعت شاهد افزایش روزافزون استفاده از اینورترها باشیم. یکی از این موارد پمپ ها و سیستم های آبرسانی (بوستر پمپ) و آبیاری است. مزایایی از قبیل کاهش استهلاک قطعات، کاهش شدید مصرف برق، امکان کنترل سرعت و حجم آب خروجی در رنج وسیعی دارند. بیشتر مجتمع های آپارتمانی چند طبقه، هتل ها و غیره برای تامین فشار آب کافی به واحدهای ترمینال مانند دوش و حمام، به پمپ های تقویت کننده فشار نیاز دارند. در چنین شرایط از کنترل فشار آب با اینورتر، در مواقعی که فشار آب کافی نباشد، برای تامین آب ساختمان تجاری استفاده می شوند. در ادامه روش استفاده از بوستر پمپ با اینورتر دلتا CP2000 را شرح می دهیم.

مشخصات انواع پمپ ها

پمپ های دینامیکی

پمپ‌ های دینامیکی یکی از رایج‌ ترین انواع پمپ‌ ها در صنعت هستند که وظیفه آن‌ ها انتقال انرژی به سیال به صورت دائمی و پیوسته است. در این پمپ‌ ها، انرژی مکانیکی از طریق چرخش پروانه یا پره‌ ها به سیال منتقل می‌ شود و باعث افزایش سرعت و فشار آن می‌ گردد. این نوع پمپ‌ ها به دو دسته اصلی پمپ‌ های گریز از مرکز (Centrifugal) و پمپ‌ های جریان محوری (Axial Flow) تقسیم می‌ شوند. در پمپ‌ های گریز از مرکز، سیال با ورود به مرکز پروانه و دریافت انرژی جنبشی، به سمت بیرون پرتاب شده و فشار آن افزایش می‌ یابد. در حالی که در پمپ‌ های جریان محوری، سیال به صورت مستقیم در راستای محور پمپ حرکت می‌ کند و از طریق تیغه‌ هایی که به شکل ملخی طراحی شده‌ اند، انرژی دریافت می‌ کند.

از ویژگی‌ های بارز پمپ‌ های دینامیکی می‌ توان به دبی بالا، عملکرد مداوم و یکنواخت و مناسب بودن برای انتقال حجم زیاد سیال با فشار متوسط اشاره کرد. این پمپ‌ ها معمولاً در صنایع آب و فاضلاب، تاسیسات حرارتی و برودتی، نیروگاه‌ ها و سیستم‌ های آبیاری کشاورزی کاربرد گسترده‌ ای دارند. ساختار ساده، قیمت مناسب نسبت به پمپ‌ های جابجایی مثبت و نگهداری آسان‌ تر از دیگر مزایای این نوع پمپ‌ ها محسوب می‌ شود. پمپ‌ های دینامیکی معمولاً برای سیالاتی با ویسکوزیته پایین طراحی شده‌ اند و در شرایطی که فشار مکش مناسب فراهم باشد، بهترین عملکرد را دارند.

پمپ های جابجایی مثبت

پمپ‌ های جابجایی مثبت (Positive Displacement Pumps) نوعی از پمپ‌ ها هستند که انرژی را به شکل متناوب یا پریودیک به سیال منتقل می‌ کنند. برخلاف پمپ‌ های دینامیکی که انتقال انرژی در آن‌ ها به‌ صورت پیوسته انجام می‌ شود، در پمپ‌ های جابجایی مثبت، در هر سیکل کاری، مقدار مشخصی از سیال جابجا شده و به سمت خروجی هدایت می‌ شود. این ویژگی باعث می‌ شود که این پمپ‌ ها برای کاربردهایی که نیاز به دبی دقیق و فشار ثابت دارند، گزینه‌ ای بسیار مناسب باشند.

پمپ‌ های جابجایی مثبت به دو دسته اصلی پمپ‌ های رفت و برگشتی (Reciprocating) و پمپ‌ های دوار (Rotary) تقسیم می‌ شوند.

در پمپ‌ های رفت و برگشتی، حرکت پیستون یا دیافراگم درون سیلندر باعث مکش و سپس رانش سیال می‌ شود. این نوع پمپ‌ ها معمولاً برای فشارهای بالا و دبی پایین استفاده می‌ شوند و در صنایع نفت، پتروشیمی، و داروسازی کاربرد دارند.

در مقابل، پمپ‌ های دوار شامل انواع پمپ دنده‌ ای، پره‌ ای، لوبی (Lobe) و اسکرو هستند. این پمپ‌ ها با چرخش قطعات داخلی، حجم مشخصی از سیال را از ورودی گرفته و به سمت خروجی هدایت می‌ کنند. پمپ‌ های دوار معمولاً برای سیالات چسبناک یا حساس به برش بسیار مناسب هستند.

پمپ گریز از مرکز

در این بخش دو نوع پمپ مهم و کاربردی گریز از مرکز بر اساس تبدیل انرژی جنبشی سیال به فشار ایستا کار می کند، این قانون براساس قانون برنولی توصیف می شود. قاعده عملکرد پمپ گریز از مرکز را می توان با ملاحظه تاثیر تکان دادن سطل آب بر روی یک مسیر دایره ای توسط یک طناب نشان داد.

در پمپ گریز از مرکز انرژی از ماشین به سیال داده شده و در واقع ابتدا کار توسط موتور به مجموعه وارد و سپس انرژی جنبشی پره ها به انرژی هیدرولیک سیال تبدیل می شود. در نهایت این انرژی انتقال سیال از نقطه ای به نقطه دیگر را ممکن می کند.

در واقع کل داستان به این صورت است که چرخش با سرعت زیاد پره موجود در پمپ باعث می شود که آب ورودی با سرعت بالا به خارج پمپاژ شود و البته محدودیت حداقل سرعت وجود دارد. به طوری که اگر سرعت چرخش پره از مقدار مشخصی کمتر باشد آنگاه پمپاژ آب صورت نخواهد گرفت. برای پمپ های گریز از مرکز از اینورتر دلتا و یا سایر برندهای دیگر می توان استفاده کرد که به وسیله آن ها سرعت موتورها و مقدار حجم آب خروجی کنترل می شود.

شکل زیر قسمت های مختلف یک پمپ گریز از مرکز را نشان می دهد.

پمپ های پیستونی

در پمپ های پیستونی انتقال سیال به صورت پریودیک خواهد بود به طوری که با عقب رفتن پیستون دریچه آب ورودی باز شده سیلندر مربوطه از سیال پر می شود. سپس پیستون جلو رفته دریچه ورودی آب بسته می شود و به جای آن دریچه خروجی باز می گردد تا سیال موجود در سیلندر از آن خارج شود.

باید توجه داشت که دریچه های ورودی و خروجی دارای شیرهای یکطرفه می باشد. در واقع این روش که با کمک میل لنگ و سیستم پیستون وسیلندر صورت می گیرد. با توجه به انجام کار با سرعت بالا  خروجی سیال به صورت مداوم خواهد بود.

برای پمپ های پیستونی نیز می توان از اینورتر ورتکس برای کنترل حجم آب خروجی استفاده کرد. پمپ های پیستونی در صورتی که سرعت خیلی پایینی داشته باشند، در اثر تنظیم سرعت اینورتر حجم آب خروجی کاهش خواهد یافت. در عین حال خروجی آب پمپاژ شده به صورت مداوم نبوده و به صورت قطع و وصل مشاهده خواهد شد. عموما از پمپ های پیستونی در کاربردهایی که حجم سیال کم ولی فشار بالا نیاز باشد استفاده می شود.

پمپ دنده ای

پمپ دنده ای نوع دیگری از پمپ هاست که به طور گسترده در صنعت استفاده می شود. عموما از دو عدد چرخ دنده در داخل یکدیگر ساخته شده اند که این قابلیت را دارند که حتی مواد با ویسکوزیته (غلظت) بالا را نیز انتقال دهند و بالطبع برای این پمپ ها نیز می توان از اینورتر برای کنترل دور موتور استفاده کرد. برای آشنایی بیشتر با کنترل دور موتور توسط اینورتر می توانید مقاله زیر را مطالعه کنید.

بوستر پمپ چیست؟

بوستر پمپ دستگاهی است که برای افزایش فشار و دبی آب در سیستم‌ های مختلف طراحی شده و از ترکیب چند پمپ موازی با هم ساخته می‌ شود. این پمپ‌ ها به صورت گروهی و هماهنگ با یکدیگر عمل می‌ کنند تا بتوانند آب را با فشار بیشتری به نقاط مرتفع یا فواصل طولانی منتقل کنند. عملکرد بوستر پمپ شباهت زیادی به پمپ آب دارد، اما مزیت اصلی آن در توان بیشتر، فشار بالاتر و کارایی مناسب در مواقع اوج مصرف است. زمانی که یک پمپ به تنهایی قادر به تامین فشار یا حجم آب مورد نیاز نباشد، از بوستر پمپ استفاده می‌ شود تا این مشکل برطرف شود. راه اندازی بوستر پمپ با اینورتر جهت کنترل فشار آب امکان پذیر است.

بوستر پمپ‌ ها در انواع مختلفی تولید می‌ شوند که هر کدام برای کاربرد خاصی طراحی شده‌اند. بوستر پمپ آتش‌ نشانی یکی از پرکاربردترین انواع این دستگاه است که وظیفه آن تامین فشار بالا و لحظه‌ ای آب برای سیستم‌ های اطفای حریق می‌ باشد. در زمان وقوع آتش‌ سوزی، این بوستر پمپ به صورت خودکار فعال شده و با فشار بالا آب را به شبکه لوله‌ کشی آتش‌ نشانی منتقل می‌ کند. نوع دیگر بوستر پمپ آبیاری است که در زمین‌ های کشاورزی، باغات و گلخانه‌ ها مورد استفاده قرار می‌ گیرد. این نوع سیستم می‌ تواند آب را به صورت یکنواخت و با فشار تنظیم شده به سراسر شبکه آبیاری برساند، که نقش مهمی در بهینه‌ سازی مصرف آب دارد. برای راه اندازی بوستر پمپ با اینورتر جهت استفاده در زمین های کشاورزی و باغ ها، اغلب از نوع اینورتر پمپ آب خورشیدی استفاده می شود.

از جمله مکان‌ هایی که از بوستر پمپ استفاده می‌ شود، می‌ توان به ساختمان‌ های بلندمرتبه، برج‌ های مسکونی، مراکز خرید، بیمارستان‌ ها، فروشگاه‌ های زنجیره‌ ای و کارخانه‌ ها اشاره کرد. این سیستم‌ ها به دلیل طراحی ماژولار و انعطاف‌ پذیری بالا، می‌ توانند بر اساس میزان مصرف، تعداد پمپ‌ های فعال را تنظیم کنند و در مصرف انرژی نیز صرفه‌ جویی کنند. بوستر پمپ‌ ها معمولاً به همراه تجهیزات کنترلی مانند تابلو برق، سنسور فشار، پرشر سوئیچ و اینورتر نصب می‌ شوند تا عملکرد دقیق و هوشمندانه‌ ای داشته باشند. اگر قصد راه اندازی بوستر پمپ با اینورتر را دارید، به شما عزیزان توصیه می کنیم حتما دستگاه های اینورتر را جهت تامین فشار آب مورد نیاز از مراکز معتبر فروش اینورتر در اصفهان و یا در شهر محل سکونت خود خریداری کنید.

معرفی دو دسته اصلی بوستر پمپ ها

بوستر پمپ دور ثابت

نوع دور ثابت معمولا از فلوترهای دیجیتال و از کنتاکتور برای راه اندازی سیستم استفاده می کند. این روش صرف اقتصادی دارد که البته به دلیل ضربه قوچی و استهلاک بالای سیستم اصلی این مزیت اقتصادی در دراز مدت از بین رفته و جای آن را به ضرر اقتصادی می دهد، بنابراین نوع دور متغیر به طور گسترده جانشین نوع دور ثابت بوستر پمپ شده است.

بوستر پمپ دور متغیر

مزایای راه اندازی بوستر پمپ با اینورتر شامل موارد:

• ثابت بودن فشار آب خروجی سیستم در صورت تغییر مقدار مصرف آب
• عدم نیاز به منبع دیافراگمی
• عدم نیاز به پمپ یدکی
• حذف ضربه قوچ در شبکه مصرف
• کاهش استهلاک کوپلینگ و قطعات متحرک الکتروپمپ
• کاهش هزینه های سرویس و نگهداری در بوستر پمپ های متغیر
• کاهش هزینه برق مصرفی بدلیل استفاده از اینورتر

نوع دور متغیر نیز به دو مدل مختلف تقسیم بندی می شود. نوع اول از یک اینورتر برای کنترل یک مجموعه بوستر پمپ استفاده می کند. در این روش مدل اینورتر CP2000 برند دلتا گزینه مناسبی است و در نوع دوم برای هر کدام از پمپ ها یک اینورتر مجزا قرار داده می شود و یک سیستم مرکزی که PLC دلتا است وظیفه کنترل سیستم بوستر پمپ را برعهده دارند.

مزایای اقتصادی کنترل فشار آب با اینورتر

اینورتر را می توان به پمپ های تقویت کننده فشار به عنوان جایگزینی برای استفاده از شیرهای کنترل فشار اضافه کرد. این موجب صرفه جویی در انرژی و کاهش هزینه و نگهداری آن می شود. صرفاً به دلیل ضریب ایمنی مورد استفاده در هنگام طراحی سیستم، صرفه جویی در اینورتر می تواند 20٪ یا بیشتر باشد.

اگر فشار مکش پمپ متغیر باشد، اندازه گیری بیش از حد پمپ مورد نیاز برای رسیدگی به کمترین فشار مکش باعث افزایش ضررهای نصب نمی شود، وقتی فشار مکش افزایش می یابد.

رابطه ریاضی برقرار بین مصرف توان یک موتور و سرعت آن در کاربرد پمپ باعث شده است، کنترل موتور با اینورترها مزایای اقتصادی فراوانی در کاهش مصرف برق داشته باشد. مقدار توان مصرفی یک اینورتر با مکعب سرعت ارتباط مستقیم دارد، به طوریکه با کاهش سرعت یک موتور به نصف سرعت نامی توان مصرفی آن به یک هشتم کاهش می یابد. بنابراین بسیار مقرون به صرفه است که با کمک اینورتر سرعت نهایی یک پمپ را کنترل کرد. رابطه ریاضی آن در زیر قابل مشاهده است.

کنترل حلقه بسته به کمک اینورتر

در این روش از یک سنسور فشار سنج استفاده شده که سیگنال آن به اینورتر اتصال داده شده است. نحوه عملکرد اینورتر به این صورت است که مقدار اندازه گیری شده را با مقدار مطلوب مقایسه می کند و سرعت پمپ را مدام تغییر می دهد، تا فشار آب در مقدار ثابتی نگه داشته شود. با اتصال سنسور فشار به اینورتر و پمپ این مجموعه تشکیل یک حلقه بسته می دهد. (بوستر پمپ،سنسور، اینورتر). بلوک دیاگرام آن در شکل زیر نشان داده شده است.

نحوه نصب اینورتر دلتا CP2000 روی پمپ

برای راه اندازی بوستر پمپ با اینورتر دلتا CP2000، فشار خروجی از روی کلکتور کنترل می شود، به طوری که فشارسنج آنالوگ مستقیما به اینورتر متصل می شود و اینورتر مسئولیت روشن و خاموش کردن موتورهای مختلف سیستم بوستر پمپ را به عهده می گیرد. بدین شکل که ابتدا اینورتر یکی از موتورها را وارد مدار می کند و به صورت دور متغیر آن را کنترل می کند.

در صورتی که موتور توانایی تامین فشار لازم را نداشته باشد، اینورتر به وسیله کنتاکتور و رله های خروجی که دارد، موتور اول را در دور نامی به برق شهر متصل می کند و به سراغ موتور دوم می رود و آن را به صورت دور متغیر کنترل می کند. این روند تا زمانی که فشار به مقدار مطلوب نرسیده باشد روند وارد کردن موتورها ادامه خواهد داشت.

در مقابل اگر فشار از مقدار مطلوب بیشتر باشد، آنگاه به ترتیب موتورهای وارد شده از مدار خارج می شوند تا فشار در حد مطلوب قرار گیرد. بنابراین تمام موتورهای متصل به سیستم در زمان راه اندازی و توقف به صورت دور متغیر کار می کنند. علاوه بر حذف کامل ضربه قوچی به سیستم کنترل در موتور به صورت کامل صورت گرفته و فشار با دقت بالایی تنظیم می شود.

در شکل زیر نقشه راه اندازی بوستر پمپ با اینورتر CP2000 نشان داده شده است:

در مدار زیر به کمک کارت کمکی R6AA اضافه شده به اینورتر 4 موتور مختلف را بشرحی که در بالا آمده است را میتوان کنترل کرد.

اینورتر CP2000 این قابلیت را دارد که با توجه به زمان کارکرد موتورهای مختلف نوبت عملکرد موتورها را تغییر داده و بدین ترتیب تمام موتورها در شرایط برابری از نظر کارکرد قرار خواهند گرفت.

اینورتر CP2000 مانند اینورتر دلتا C2000 و اینورتر دلتا MS300 دارای PLC داخلی است که در کنار قابلیت های کلی این اینورترهای امکان برنامه نویسی را نیز برای کاربر محیا می کند.

طریقه نصب اینورتر پمپ آب (استفاده از اینورتر ورتکس)

روش سومی برای راه اندازی بوستر پمپ وجود دارد و آن استفاده از اینورتر جداگانه برای هر پمپ است. البته قیمت تمام شده بیشتری نسبت به روش دوم دارد. مزیت این روش این است که در صورت بوجود آمدن مشکل برای هر کدام از اینورترها بر خلاف روش قبل سیستم بوستر از کار نخواهد افتاد.

برای این کار می توانید از اینورتر ورتکس سری IR610 و اینورتر ورتکس سری IR233 استفاده کنید. در این روش نیاز به یک کنترل کننده مستقل وجود دارد که PLC سری DVP10SX برند دلتا گزینه مناسبی برای راه اندازی اقتصادی و در عین حال حرفه ای بوستر پمپ است.

این PLC دارای دو ورودی آنالوگ و دو خروجی آنالوگ است که به شما اجازه می دهد سنسور آنالوگ ورودی را به آن متصل کرده و نیز به کمک دو عدد خروجی آنالوگ سرعت اینورترها را کنترل می کند.

بدیهی است در صورت نیاز به کنترل تعداد بیشتری پمپ در سیستم بوستر باشد می توان از آنالوگ های کمکی DVP04DA و یا DVP06XA استفاده کرد تا به وسیله این اکسپنش ها بتوان اینورترهای بیشتری را کنترل کرد.

در این روش از هر خروجی آنالوگ برای راه اندازی یکی از اینورترها استفاده می شود. بالطبع باید برنامه نویسی لازم برای PLC را برای کنترل فرمان اینورتر ها انجام گیرد. برای مشاوره در زمینه برنامه نویسی سیستم های بوستر پمپ می توانید از کارشناسان شرکت بارمان اتوماسیون نمایندگی اینورتر دلتا و نماینده رسمی اینورتر ورتکس در اصفهان راهنمایی های لازم را دریافت کنید.

در نهایت چرا راه‌ اندازی بوستر پمپ با اینورتر بهینه‌ تر است؟

راه‌ اندازی بوستر پمپ با استفاده از اینورتر تک فاز و یا سه فاز به‌ طور چشمگیری بهینه‌ تر و هوشمندانه‌ تر از روش‌ های سنتی است. اینورتر با تنظیم دقیق سرعت موتور پمپ، امکان کنترل فشار و دبی آب را به صورت دقیق و پیوسته فراهم می‌ کند، در حالی که در سیستم‌ های بدون اینورتر، پمپ‌ ها معمولاً فقط به صورت خاموش و روشن کار می‌ کنند که باعث نوسانات فشار و مصرف بالای انرژی می‌ شود. با بهره‌ گیری از اینورتر، مصرف برق کاهش یافته و هزینه‌ های عملیاتی به طور قابل توجهی کم می‌ شود، همچنین فشار آب همیشه در حد مطلوب و پایدار نگه داشته می‌ شود که این امر باعث افزایش طول عمر تجهیزات و کاهش خرابی‌ ها می‌ گردد. علاوه بر این، راه اندازی بوستر پمپ با اینورتر امکان پاسخگویی بهتر به تغییرات نیاز مصرف را فراهم کرده و سیستم را در برابر شرایط غیرمنتظره مقاوم‌ تر می‌ سازد.