Pompa pracująca w instalacji przemysłowej może być uruchamiana przez wiele godzin bez przerwy albo włączać się i wyłączać wielokrotnie w ciągu doby. Oba sposoby eksploatacji stawiają przed urządzeniem inne wymagania. Szczególnie częste cykle rozruchowe mogą wpływać na trwałość silnika, układu hydraulicznego oraz elementów sterujących. Z tego powodu sposób sterowania pompą powinien być dopasowany do charakteru instalacji, wymaganej wydajności oraz rzeczywistych warunków pracy.
Odpowiednio zaprojektowany układ sterowania pozwala nie tylko ograniczyć zużycie podzespołów, ale również poprawić efektywność energetyczną całego systemu. W praktyce znaczenie ma zarówno liczba uruchomień, jak i sposób, w jaki pompa osiąga docelowe obroty.
Co w treści artykułu?
Dlaczego rozruch jest wymagającym momentem pracy?
Uruchomienie silnika elektrycznego powoduje chwilowe zmiany parametrów elektrycznych i mechanicznych. W zależności od zastosowanego sposobu rozruchu silnik może pobierać przez krótki czas znacznie większy prąd niż podczas ustalonej pracy. Jednocześnie elementy mechaniczne zespołu pompowego zostają gwałtownie rozpędzone.
Nie oznacza to, że każdy rozruch jest dla pompy szkodliwy. Urządzenia są projektowane z uwzględnieniem określonych warunków eksploatacyjnych. Problem może pojawić się wtedy, gdy liczba cykli jest bardzo duża lub urządzenie zostało dobrane do pracy ciągłej, a następnie wykorzystuje się je w instalacji wymagającej częstego załączania.
Co może powodować zbyt częste włączanie pompy?
Wielokrotne uruchamianie i zatrzymywanie może zwiększać obciążenie silnika oraz aparatury elektrycznej. W przypadku pomp pracujących z dużą częstotliwością cykli istotne jest również zużycie elementów mechanicznych oraz możliwość występowania niekorzystnych zmian ciśnienia w instalacji.
Szczególnie ważne jest to w systemach, w których pompa jest sterowana poziomem cieczy. Jeżeli zbiornik ma zbyt małą pojemność czynną pomiędzy poziomem załączenia i wyłączenia, pompa może rozpoczynać pracę bardzo często. Takie zjawisko określa się jako krótkie cykle pracy. Rozwiązaniem może być odpowiednie ustawienie poziomów sterowania albo zastosowanie zbiornika o właściwej pojemności.
Rozruch bezpośredni a łagodniejsze sposoby sterowania
Najprostszym sposobem uruchamiania silnika jest rozruch bezpośredni. Jest to rozwiązanie konstrukcyjnie nieskomplikowane i stosowane w wielu instalacjach. W większych układach lub tam, gdzie istotne są ograniczenie prądów rozruchowych oraz łagodniejsze zmiany parametrów pracy, można zastosować inne metody sterowania.
Jednym z nich jest soft-start, który pozwala kontrolować proces rozruchu silnika. Inną możliwością jest wykorzystanie falownika. Pozwala on regulować częstotliwość zasilania silnika, a tym samym prędkość obrotową pompy. Branżowe systemy sterowania pompami wykorzystują zarówno rozruch bezpośredni, soft-start, jak i falowniki, zależnie od wymagań konkretnej instalacji.
Kiedy falownik może być korzystnym rozwiązaniem?
Falownik jest szczególnie interesujący w instalacjach, w których zapotrzebowanie na przepływ nie pozostaje stałe. Zamiast uruchamiać pompę zawsze z pełną prędkością, można dostosować jej obroty do aktualnych potrzeb. Ma to znaczenie zwłaszcza w przypadku pomp wirowych, ponieważ zmiana prędkości obrotowej wpływa na wydajność, wysokość podnoszenia oraz pobór mocy.
Nie oznacza to jednak, że zastosowanie falownika zawsze będzie najbardziej opłacalnym rozwiązaniem. Urządzenie musi być odpowiednio dobrane do silnika, pompy i warunków pracy. Należy również uwzględnić zakres regulacji oraz wymagania dotyczące chłodzenia silnika przy obniżonej prędkości.
Jak ograniczyć liczbę cykli pracy?
Jednym z podstawowych sposobów jest prawidłowe ustawienie układu automatycznego sterowania. W przypadku instalacji zbiornikowych istotna jest odpowiednia różnica pomiędzy poziomem załączenia i wyłączenia. Pozwala ona zgromadzić większą ilość medium przed kolejnym uruchomieniem urządzenia.
Znaczenie może mieć również zastosowanie kilku pomp pracujących naprzemiennie. Sterownik może zmieniać urządzenie pełniące funkcję podstawową, dzięki czemu czas pracy poszczególnych pomp zostaje bardziej równomiernie rozłożony. W układach wymagających większej wydajności możliwa jest także praca kilku pomp równolegle, pod warunkiem odpowiedniego zaprojektowania całego systemu.
Liczy się rzeczywisty punkt pracy pompy
Sama liczba uruchomień nie powinna być analizowana w oderwaniu od pozostałych parametrów. Pompa powinna pracować w warunkach zgodnych z przeznaczeniem i charakterystyką producenta. Wydajność, wysokość podnoszenia oraz sprawność są ze sobą powiązane, a rzeczywisty punkt pracy zależy od charakterystyki pompy i instalacji.
Ma to znaczenie również dla zużycia energii. Pompa pracująca poza korzystnym obszarem charakterystyki może osiągać niższą sprawność, a tym samym zużywać więcej energii w przeliczeniu na przetłoczoną ilość medium. Właściwe sterowanie powinno więc zapewniać nie tylko odpowiednią liczbę cykli, ale również możliwie efektywną pracę urządzenia.
Sterowanie powinno uwzględniać charakter instalacji
Nie istnieje jeden uniwersalny sposób sterowania odpowiedni dla wszystkich pomp. Inne wymagania będzie miała pompa pracująca w przepompowni, inne urządzenie zasilające proces technologiczny, a jeszcze inne zespół przeznaczony do okresowego tłoczenia medium.
Przed wyborem sposobu sterowania warto określić wymaganą wydajność, przewidywaną liczbę cykli, czas pracy w ciągu doby oraz warunki rozruchu. Istotne są również wymagania producenta silnika i pompy. Dopiero analiza tych informacji pozwala dobrać rozwiązanie, które zapewni odpowiednią trwałość oraz ekonomiczną pracę.
Podsumowanie
Częste uruchamianie pompy nie musi prowadzić do awarii, ale sposób eksploatacji powinien odpowiadać konstrukcji urządzenia i wymaganiom instalacji. Nadmierna liczba cykli może zwiększać obciążenie silnika, aparatury sterującej i elementów mechanicznych, dlatego warto kontrolować sposób załączania oraz wyłączania zespołu pompowego.
Odpowiednio zaprojektowane sterowanie, właściwe poziomy załączania, naprzemienna praca kilku pomp lub zastosowanie falownika mogą poprawić warunki eksploatacji. Kluczowe pozostaje jednak spojrzenie na pompę i instalację jako jeden system. Dopiero takie podejście pozwala osiągnąć wymaganą wydajność, ograniczyć zużycie energii i wydłużyć okres bezawaryjnej pracy urządzenia.
