
کنترل فشار آب با اینورتر یکی از کاربردهای مهم در سیستمهای آبرسانی، بوسترپمپها، ساختمانها و تأسیسات صنعتی است. با استفاده از اینورتر، ترنسمیتر فشار و قابلیت PID میتوان سرعت الکتروموتور پمپ را متناسب با میزان مصرف تغییر داد و فشار آب را در محدوده موردنظر کنترل کرد.
در یک سیستم کنترل فشار، ترنسمیتر فشار میزان فشار موجود در خط لوله را اندازهگیری کرده و سیگنال آن را به اینورتر ارسال میکند. اینورتر نیز با مقایسه فشار اندازهگیریشده با فشار هدف، سرعت موتور پمپ را افزایش یا کاهش میدهد.
به این ترتیب، هنگام افزایش مصرف آب، سرعت پمپ افزایش پیدا میکند و هنگام کاهش مصرف، سرعت موتور کاهش مییابد. در برخی اینورترها نیز با استفاده از قابلیت Sleep و Wake-up میتوان پمپ را در زمانهایی که مصرف بسیار کم است، متوقف کرد و با کاهش دوباره فشار، آن را بهصورت خودکار راهاندازی کرد.
در این مقاله از شمیم صنعت، نحوه عملکرد اینورتر در کنترل فشار آب، نقش ترنسمیتر فشار، نحوه استفاده از سیگنال 4 تا 20 میلیآمپر، مفهوم PID و پارامترهای مربوط به Sleep و Wake-up را بررسی میکنیم.
اگر هنوز در مرحله انتخاب اینورتر برای پمپ هستید، پیشنهاد میکنیم ابتدا راهنمای [انتخاب اینورتر مناسب موتور] را مطالعه کنید. در این مقاله بیشتر روی نحوه کنترل فشار و تنظیمات سیستم تمرکز میکنیم.
برای کنترل خودکار فشار آب معمولاً سه بخش اصلی در سیستم وجود دارد:
ترنسمیتر فشار، فشار آب داخل خط را اندازهگیری میکند و مقدار آن را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل میکند. این سیگنال به ورودی آنالوگ اینورتر ارسال میشود.
اینورتر مقدار فشار دریافتشده را با فشار هدف یا Set Point مقایسه میکند و بر اساس اختلاف بین این دو مقدار، فرکانس خروجی خود را تغییر میدهد.
در نتیجه، سرعت چرخش موتور پمپ متناسب با نیاز سیستم تغییر میکند.
فرض کنید فشار موردنظر سیستم 4 بار تنظیم شده باشد.
اگر چند شیر آب بهطور همزمان باز شوند، میزان مصرف افزایش پیدا میکند و فشار خط کاهش مییابد.
ترنسمیتر این کاهش فشار را تشخیص میدهد و سیگنال مربوطه را به اینورتر ارسال میکند.
اینورتر با استفاده از کنترل PID، فرکانس خروجی را افزایش میدهد. در نتیجه سرعت موتور و پمپ افزایش پیدا کرده و فشار آب دوباره به محدوده تنظیمشده نزدیک میشود.
اگر تعدادی از مصرفکنندهها بسته شوند، میزان مصرف آب کاهش پیدا میکند و فشار خط افزایش مییابد.
اینورتر در پاسخ به افزایش فشار، فرکانس خروجی را کاهش میدهد و سرعت موتور پمپ کمتر میشود.
بنابراین موتور مجبور نیست در تمام مدت با سرعت ثابت و حداکثر توان کار کند.
ترنسمیتر فشار (Pressure Transmitter) تجهیزی است که فشار سیال را اندازهگیری کرده و آن را به یک سیگنال الکتریکی استاندارد تبدیل میکند.
در سیستمهای کنترل فشار آب، یکی از خروجیهای رایج ترنسمیتر، سیگنال 4 تا 20 میلیآمپر است.
این سیگنال میتواند به ورودی آنالوگ اینورتر متصل شود تا اینورتر مقدار فشار موجود در سیستم را دریافت کند.
برای مثال، فرض کنید یک ترنسمیتر فشار دارای محدوده اندازهگیری 0 تا 10 بار باشد.
در یک تنظیم متداول:
بنابراین با تغییر فشار، جریان خروجی ترنسمیتر نیز تغییر میکند و اینورتر میتواند بر اساس این سیگنال، وضعیت فشار سیستم را تشخیص دهد.
البته مقادیر واقعی باید بر اساس دیتاشیت ترنسمیتر، محدوده اندازهگیری، نوع ورودی آنالوگ اینورتر و نحوه تنظیم مقیاس بررسی شوند.
برای استفاده از ترنسمیتر فشار در سیستم کنترل فشار آب، خروجی ترنسمیتر باید به ورودی آنالوگ مناسب اینورتر متصل شود. در بسیاری از سیستمها از ترنسمیترهای دارای خروجی 4 تا 20 میلیآمپر استفاده میشود.
پیش از سیمبندی، باید مشخصات ترنسمیتر و دفترچه راهنمای اینورتر بررسی شود؛ زیرا نوع ورودی آنالوگ، ترمینالهای اتصال و روش سیمبندی ممکن است در مدلهای مختلف متفاوت باشد.
بهصورت کلی، در یک سیستم دارای ترنسمیتر 4 تا 20 میلیآمپر، سیگنال خروجی ترنسمیتر به ورودی جریان آنالوگ اینورتر متصل میشود و اینورتر با دریافت این سیگنال میتواند فشار واقعی سیستم را بهعنوان Feedback در کنترل PID استفاده کند.
توجه: شماره ترمینالها و نحوه تأمین تغذیه ترنسمیتر را نباید بهصورت عمومی برای تمام اینورترها یکسان در نظر گرفت. برای جلوگیری از آسیب به سنسور یا ورودی اینورتر، سیمبندی باید دقیقاً مطابق نقشه اتصال سازنده انجام شود.
ترنسمیتر فشار 4 تا 20 میلیآمپر چگونه به اینورتر متصل میشود؟
قبل از اتصال سنسور فشار به اینورتر چه مواردی را بررسی کنیم؟
چرا اینورتر فشار سنسور را درست تشخیص نمیدهد؟
سیگنال 4 تا 20 میلیآمپر یکی از سیگنالهای استاندارد صنعتی برای انتقال اطلاعات اندازهگیری است.
یکی از مزیتهای مهم این روش این است که مقدار صفر با 4 میلیآمپر نمایش داده میشود، نه صفر میلیآمپر.
به همین دلیل میتوان تا حدی بین «فشار واقعی صفر» و «قطع شدن یا وجود مشکل در مدار سیگنال» تفاوت قائل شد.
بااینحال، تشخیص خطای سنسور و رفتار ورودی آنالوگ باید بر اساس مشخصات همان اینورتر و ترنسمیتر انجام شود.
PID یکی از مهمترین قابلیتها در سیستمهای کنترل فشار با اینورتر است.
PID به اینورتر کمک میکند تا با توجه به اختلاف بین فشار واقعی و فشار موردنظر، سرعت موتور را بهصورت خودکار تنظیم کند.
در این سیستم معمولاً دو مقدار اصلی وجود دارد:
فشار موردنظر کاربر یا سیستم است.
برای مثال:
Set Point = 4 bar
یعنی سیستم تلاش میکند فشار را در محدوده موردنظر اطراف این مقدار نگه دارد.
مقداری است که ترنسمیتر فشار در لحظه اندازهگیری میکند و به اینورتر ارسال میشود.
اینورتر اختلاف بین فشار هدف و فشار واقعی را بررسی کرده و بر اساس تنظیمات PID، فرکانس خروجی را تغییر میدهد.
اگر پارامترهای PID بهدرستی تنظیم نشده باشند، ممکن است سیستم نتواند فشار را به شکل پایدار کنترل کند.
برای مثال، ممکن است موارد زیر اتفاق بیفتد:
بنابراین تنظیم PID باید با توجه به نوع پمپ، حجم سیستم، ظرفیت لولهکشی، میزان مصرف و رفتار واقعی سیستم انجام شود.
نمیتوان یک مقدار ثابت برای PID تمام سیستمهای آبرسانی تعیین کرد.
استفاده از اینورتر در سیستمهای کنترل فشار میتواند مزایای مختلفی داشته باشد، از جمله:
میزان صرفهجویی انرژی نیز به شرایط واقعی سیستم بستگی دارد و نمیتوان برای تمام پروژهها مقدار ثابتی از کاهش مصرف انرژی اعلام کرد.
عواملی مانند نوع پمپ، منحنی عملکرد پمپ، میزان مصرف، فشار موردنیاز، شرایط لولهکشی و نحوه تنظیم اینورتر بر نتیجه نهایی تأثیر دارند.
پیش از تنظیم اینورتر برای کنترل فشار، باید مشخصات تجهیزات و شرایط سیستم بررسی شود.
ابتدا باید محدوده اندازهگیری ترنسمیتر مشخص شود.
برای مثال:
همچنین باید نوع خروجی ترنسمیتر مشخص شود؛ برای مثال:
محدوده ترنسمیتر باید با فشار کاری سیستم تناسب داشته باشد.
اینورتر باید دارای ورودی آنالوگ مناسب برای دریافت سیگنال ترنسمیتر باشد.
پیش از اتصال باید موارد زیر بررسی شوند:
این موارد در مدلهای مختلف اینورتر میتوانند متفاوت باشند.
برای کنترل خودکار فشار، اینورتر باید قابلیت استفاده از PID Control یا کنترل بازخوردی مناسب را داشته باشد.
در این حالت، سیگنال ترنسمیتر بهعنوان Feedback مورد استفاده قرار میگیرد.
پیش از تنظیم اینورتر باید مشخصات موتور و پمپ نیز بررسی شود.
مهمترین اطلاعات عبارتاند از:
نکته مهم: انتخاب اینورتر فقط بر اساس توان موتور انجام نمیشود و جریان نامی موتور و شرایط کاری نیز باید بررسی شوند.
برای آشنایی بیشتر با اصول انتخاب اینورتر، میتوانید مقاله «راهنمای جامع انتخاب اینورتر صنعتی» را نیز مطالعه کنید.
تنظیمات مربوط به کنترل فشار، PID، Sleep و Wake-up در مدلهای مختلف اینورتر یکسان نیست.
بنابراین شماره پارامترهای یک مدل را نباید بدون بررسی دفترچه راهنما روی مدل دیگری اعمال کرد.
در نسخهای از تنظیمات مورد استفاده در این مقاله، پارامترهای زیر برای کنترل فشار و حالت Sleep/Wake-up معرفی شدهاند:
| پارامتر | عنوان | واحد | کاربرد |
|---|---|---|---|
| P0.01 | Main frequency source | — | در نسخه قدیمی مقاله، مقدار 10 برای فعالسازی حالت مربوط به کنترل فشار آب ذکر شده است. عملکرد این مقدار باید با دفترچه مدل اینورتر تطبیق داده شود. |
| P6.30 | Given pressure | MPa | تنظیم فشار هدف یا Set Point |
| P6.31 | Maximum value set by up and down keys | MPa | تعیین حداکثر فشار قابل تنظیم با کلیدهای افزایش و کاهش |
| P6.32 | Minimum value set by up and down keys | MPa | تعیین حداقل فشار قابل تنظیم |
| P6.33 | Alarm upper limit pressure output | MPa | تعیین حد بالای فشار برای عملکرد هشدار |
| P6.34 | Alarm lower limit pressure output | MPa | تعیین حد پایین فشار برای عملکرد هشدار |
| P6.35 | Awakening pressure level | MPa | تعیین سطح فشار مربوط به خروج از حالت Sleep |
| P6.36 | Wake-up pressure level continuous time | s | تعیین مدت زمان برقرار بودن شرایط Wake-up |
| P6.37 | Sleep pressure level | MPa | تعیین سطح فشار مربوط به ورود به حالت Sleep |
| P6.38 | Sleep pressure level continuous time | s | تعیین مدت زمان تداوم شرایط Sleep |
| P6.39 | Sleep frequency | Hz | تعیین فرکانس مرتبط با عملکرد Sleep |
| P6.40 | Sleep frequency continuous time | s | تعیین مدت زمان تداوم شرایط فرکانس Sleep |
| P6.41 | Sleep selection / Pressure percentage selection | — | تعیین شرایط مربوط به منطق Sleep/Wake-up و استفاده از درصد فشار |
شماره پارامترهای جدول بالا مربوط به تنظیمات موجود در نسخه قدیمی این مقاله است و نباید بدون تطبیق با مدل دقیق اینورتر و دفترچه راهنمای آن، بهصورت عمومی برای تمام اینورترها استفاده شود.
نام پارامتر، شماره پارامتر، محدوده تنظیم و عملکرد هر پارامتر ممکن است در مدلهای مختلف متفاوت باشد.
در سیستمهای آبرسانی، همیشه نیاز نیست پمپ با سرعت بالا کار کند.
برای مثال، ممکن است در یک ساختمان یا سیستم صنعتی در یک بازه زمانی مصرف آب بسیار کم باشد.
اگر فشار سیستم در محدوده مناسب باقی بماند، ادامه کار پمپ ممکن است ضروری نباشد.
در این شرایط، برخی اینورترها قابلیت Sleep دارند.
با فعال شدن شرایط تعیینشده برای Sleep، اینورتر میتواند پس از یک زمان مشخص، موتور را متوقف یا وارد حالت خواب کند.
هدف از این قابلیت، جلوگیری از کارکرد غیرضروری پمپ در شرایطی است که مصرف آب بسیار پایین است.
Wake-up عملکردی مکمل Sleep است.
زمانی که پمپ در حالت خواب قرار دارد، اگر مصرف آب افزایش پیدا کند، فشار خط کاهش پیدا میکند.
در صورتی که فشار به محدوده تعریفشده برای Wake-up برسد و سایر شرایط لازم نیز برقرار باشند، اینورتر از حالت Sleep خارج شده و پمپ را دوباره راهاندازی میکند.
در نتیجه، سیستم میتواند بین دو وضعیت مختلف جابهجا شود:
کاهش مصرف → Sleep
و
افزایش مصرف و کاهش فشار → Wake-up
تنظیم نامناسب پارامترهای Sleep و Wake-up میتواند باعث مشکلاتی در عملکرد سیستم شود.
برای مثال:
به همین دلیل، تنظیم این پارامترها باید بر اساس شرایط واقعی سیستم انجام شود.
محدوده اندازهگیری ترنسمیتر باید متناسب با فشار کاری سیستم باشد.
برای مثال، اگر فشار کاری سیستم در محدوده چند بار قرار دارد، انتخاب یک ترنسمیتر با محدوده بسیار بزرگ ممکن است باعث کاهش تفکیکپذیری اندازهگیری شود.
از طرف دیگر، انتخاب ترنسمیتری که محدوده آن برای فشار سیستم کافی نباشد نیز مناسب نیست.
بنابراین انتخاب ترنسمیتر باید بر اساس شرایط واقعی سیستم انجام شود.
قبل از اتصال ترنسمیتر به اینورتر باید مشخص شود که خروجی آن چیست.
برای مثال:
4 تا 20 میلیآمپر
یا
0 تا 10 ولت
ورودی آنالوگ اینورتر نیز باید برای دریافت همان نوع سیگنال تنظیم شود.
سیمبندی ترنسمیتر باید دقیقاً مطابق نقشه اتصال سازنده انجام شود.
اشتباه در سیمبندی میتواند باعث مواردی مانند:
شود.
فشار هدف یا Set Point نباید صرفاً بر اساس یک عدد دلخواه تعیین شود.
فشار موردنیاز باید با توجه به عواملی مانند:
تعیین شود.
اگر فشار آب دائماً نوسان دارد، دلایل مختلفی باید بررسی شود.
مهمترین موارد عبارتاند از:
اگر پارامترهای PID متناسب با رفتار سیستم تنظیم نشده باشند، ممکن است سیستم بیش از حد سریع یا بیش از حد کند واکنش نشان دهد.
محدوده اندازهگیری ترنسمیتر باید با فشار واقعی سیستم متناسب باشد.
محل نصب سنسور باید بهگونهای باشد که فشار واقعی سیستم را بهدرستی اندازهگیری کند.
قطع و وصل شدن یا نوسان سیگنال ترنسمیتر میتواند باعث تغییرات نامناسب در عملکرد اینورتر شود.
اگر مشخصات پمپ با نیاز سیستم متناسب نباشد، تنظیم اینورتر بهتنهایی نمیتواند مشکل را برطرف کند.
وجود نشتی در شبکه لولهکشی نیز میتواند باعث کاهش فشار و کارکرد مداوم پمپ شود.
روشن و خاموش شدن مکرر پمپ میتواند دلایل مختلفی داشته باشد.
از جمله:
برای پیدا کردن علت، باید عملکرد واقعی سیستم و پارامترهای اینورتر بهصورت همزمان بررسی شوند.
اگر مقدار فشار نمایشدادهشده روی اینورتر با فشار واقعی تفاوت دارد، موارد زیر را بررسی کنید:
برای مثال، اگر ترنسمیتر 0 تا 10 بار باشد اما مقیاس ورودی اینورتر بهدرستی تنظیم نشده باشد، مقدار نمایش دادهشده ممکن است با فشار واقعی مطابقت نداشته باشد.
اگر پمپ پس از کاهش فشار دوباره راهاندازی نمیشود، موارد زیر باید بررسی شوند:
همچنین باید بررسی شود که آیا اصلاً فشار سیستم به محدوده لازم برای فعال شدن Wake-up رسیده است یا خیر.
خیر.
برای استفاده از اینورتر در سیستم کنترل فشار آب باید علاوه بر توان و جریان مناسب، قابلیتهای موردنیاز سیستم نیز بررسی شوند.
از جمله:
بنابراین هنگام انتخاب اینورتر برای پمپ، فقط به توان نامی آن توجه نکنید.
اگر در مرحله انتخاب اینورتر برای پمپ آب هستید، مقاله «چگونه اینورتر مناسب پمپ آب را انتخاب کنیم؟» را نیز مطالعه کنید. در آن مقاله، انتخاب اینورتر بر اساس توان، جریان، ولتاژ، نوع موتور و شرایط کاری پمپ بررسی میشود.
این دو موضوع به یکدیگر مرتبط هستند، اما یکسان نیستند.
در انتخاب اینورتر پمپ باید مشخصات موتور، جریان، توان، ولتاژ، نوع بار و شرایط کاری بررسی شود.
اما در کنترل فشار با اینورتر تمرکز اصلی روی ارتباط میان پمپ، ترنسمیتر، ورودی آنالوگ، PID و تنظیمات فشار است.
به همین دلیل بهتر است این دو موضوع در دو مقاله جداگانه پوشش داده شوند و با لینک داخلی به یکدیگر متصل شوند.
برای راهاندازی یک سیستم کنترل فشار، میتوان مراحل کلی زیر را در نظر گرفت:
توان، جریان، ولتاژ و سایر مشخصات موتور را بررسی کنید.
محدوده فشار موردنیاز و نوع خروجی ترنسمیتر را مشخص کنید.
مطمئن شوید اینورتر میتواند سیگنال ترنسمیتر را دریافت کند.
ترنسمیتر و سایر تجهیزات را مطابق نقشه سازنده متصل کنید.
نوع سیگنال و محدوده آن را مطابق مشخصات ترنسمیتر تنظیم کنید.
Set Point سیستم را متناسب با نیاز واقعی تعیین کنید.
پارامترهای PID را متناسب با رفتار واقعی سیستم تنظیم کنید.
در صورت پشتیبانی اینورتر، شرایط ورود به Sleep و خروج از آن را تنظیم کنید.
سیستم را در شرایط مختلف مصرف بررسی کنید.
پس از انجام تنظیمات، عملکرد سیستم باید در شرایط مختلف بررسی شود.
برای مثال:
این تستها کمک میکنند مشخص شود آیا تنظیمات اینورتر، ترنسمیتر و PID با شرایط واقعی سیستم هماهنگ هستند یا خیر.
کنترل فشار آب با اینورتر معمولاً با استفاده از ترکیب یک پمپ، الکتروموتور، ترنسمیتر فشار و اینورتر دارای قابلیت PID انجام میشود.
ترنسمیتر فشار، فشار خط لوله را اندازهگیری کرده و سیگنال مربوطه را به اینورتر ارسال میکند. اینورتر نیز فشار واقعی را با فشار هدف مقایسه کرده و با تغییر فرکانس خروجی، سرعت موتور پمپ را تنظیم میکند.
هنگام افزایش مصرف آب و کاهش فشار، سرعت پمپ افزایش پیدا میکند و هنگام کاهش مصرف و افزایش فشار، سرعت موتور کاهش مییابد.
در مدلهایی که از قابلیت Sleep و Wake-up پشتیبانی میکنند، میتوان پمپ را در شرایط کممصرف به حالت خواب برد و هنگام کاهش دوباره فشار، آن را راهاندازی کرد.
بااینحال، عملکرد صحیح این سیستم به عوامل مختلفی مانند انتخاب مناسب اینورتر و پمپ، انتخاب صحیح ترنسمیتر، سیمبندی مناسب، تنظیم ورودی آنالوگ، تنظیم PID و تنظیم صحیح Sleep و Wake-up بستگی دارد.
همچنین شماره و عملکرد پارامترها در مدلهای مختلف اینورتر یکسان نیست؛ بنابراین پیش از اعمال هر تنظیمی باید دفترچه راهنمای مدل دقیق اینورتر بررسی شود.
اگر برای انتخاب اینورتر مناسب پمپ، کنترل فشار آب، اتصال ترنسمیتر فشار، تنظیم PID یا راهاندازی سیستم Sleep و Wake-up نیاز به راهنمایی دارید، کارشناسان فنی شمیم صنعت میتوانند بر اساس مشخصات موتور، پمپ و شرایط کاری سیستم، شما را در انتخاب تجهیزات مناسب راهنمایی کنند.
برای انتخاب صحیح اینورتر، بهتر است اطلاعاتی مانند توان و جریان موتور، ولتاژ، نوع پمپ، فشار موردنیاز، دبی و مشخصات ترنسمیتر در اختیار کارشناس فنی قرار گیرد.
مشخصات موتور یا پمپ خود را برای کارشناسان شمیم صنعت ارسال کنید تا گزینه مناسب برای سیستم کنترل فشار شما بررسی شود.
آدرس:
دفتر تهران: آرژانتین، ساعی خیابان شهید حسن مقدسی (چهارم)، خیابان شهید احمد قصیر، پلاک 9، طبقه 2 دفتر اصفهان: خیابان هشت بهشت غربی، کوچه 21(مجاهد)، مجتمع تجاری مهستان، طبقه 2، واحد 4
کلیه حقوق مادی و معنوی این سایت محفوظ و متعلق به شمیم صنعت می باشد.
نظرات