Частотный преобразователь (или вариатор частоты) — это устройство, которое регулирует частоту и напряжение питания электрического двигателя, а также его скорость вращения. Amusement Logic применяет такие устройства к центробежным насосам гидравлических систем, связанных с бассейнами и аттракционами аквапарков. Чтобы понять их работу, необходимо знать несколько определений.

Сопротивляющая или кривая характеристик гидравлического трубопровода

Это представление энергетических потребностей, выраженных в терминах напора, для каждого расхода, проходящего через конкретный трубопровод. Это возрастающая квадратическая зависимость между напором (H) и расходом (Q), так как энергия изменяется пропорционально квадрату расхода. Функция имеет параболический тип с выражением следующего вида:

H = Hg + K·Q²

Кривая характеристики гидравлического насоса

Она графически представляет способность насоса перекачивать расход в зависимости от давления, существующего во время его работы. Это убывающая зависимость между напором (H) и расходом (Q).

Рабочая точка водяного насоса

Это точка отсечки P (Q,H) между кривой характеристики движения и кривой движения насоса.

Теперь мы можем понять, как преобразователи частоты влияют на работу гидравлических насосов, а затем — какие преимущества они дают при эксплуатации аквапарков. Давайте посмотрим:

Эффект от изменения скорости вращения двигателя гидравлического насоса

Характеристическая кривая насоса уникальна для каждой модели, и изменение скорости вращения двигателя формирует параллельную кривую привода. Увеличение скорости вращения представлено параллельной кривой привода H-Q над исходной кривой. Уменьшение скорости вращения представлено кривой H-Q ниже исходной кривой. Таким образом, при использовании преобразователя частоты в гидравлическом насосе возникает не одна кривая привода, а множество концентрических кривых привода, каждая из которых предназначена для определенной скорости вращения двигателя.

Это позволяет одному и тому же гидравлическому насосу иметь несколько различных рабочих точек. На следующем графике показан набор кривых привода насоса для различных скоростей вращения (где ω1 соответствует большей скорости вращения, а ω4 — меньшей), регулируемых преобразователем частоты.

Теперь рассмотрим применение преобразователей частоты на примере установок для аквапарков:

Применение преобразователей частоты в фильтрационных насосах аквапарков

Фильтрационные насосы забирают воду из бассейна или из уравнительного резервуара и перекачивают ее через фильтр обратно в бассейн. В ситуации, когда фильтр чист (на графике он представлен зеленой кривой характеристики движения), рабочей точкой будет Pa (для Qa и Ha).

Однако по мере загрязнения фильтра создаваемый им перепад давления будет увеличиваться. Поэтому кривая приводной характеристики сместится вверх (красная кривая). В этом случае гидравлическому насосу придется преодолевать большую потерю напора, поэтому расход, который он будет перекачивать, будет меньше, т. е. рабочая точка переместится влево, в положение Pb (для Qb, Hb). А после очистки фильтра она вернется к исходной кривой движения (зеленая кривая).

Если бы мы использовали частотный преобразователь в описанной выше ситуации, когда фильтр загрязнен, мы могли бы увеличить скорость вращения мотора гидравлического насоса, чтобы поддерживать постоянную скорость потока фильтрации.

В этом случае мы перейдем от кривой двигателя ω2 к кривой скорости вращения ω1. Таким образом, мы будем перекачивать воду при большем напоре (Hb), при том же расходе фильтрации (Qa=Qb).

В другом случае, например, когда аквапарк закрыт, мы можем уменьшить скорость фильтрации (с Qa до Qb), поскольку при отсутствии купальщиков нет необходимости в такой интенсивной фильтрации. Таким образом, если мы уменьшим скорость вращения мотора гидравлического насоса с помощью преобразователя частоты (ω2), мы также уменьшим скорость потока импульса (Qb).

С другой стороны, если мы используем гидравлический насос для опорожнения бассейнов, вода не проходит через фильтр, а предварительно отводится. В этом случае кривая проводимости (оранжевая кривая на графике) будет отличаться от той, что мы имели при фильтрации, поскольку не будет перепада давления, создаваемого фильтром, и схема проводимости, ее длина, диаметры и принадлежности будут отличаться от первой.