Станцию изготавливают один раз, объект уже задан
Станцию для экспортного проекта собирают в цехе, а затем она отправляется на объект, условия которого были определены задолго до заказа. Габариты контейнера и маршрут доставки можно скорректировать в коммерческих переговорах, а частоту питания и климат — нельзя вообще. Именно из-за этой асимметрии условия объекта нужно выяснять заранее.
Полезных данных об объекте немного: напряжение, частота и число фаз питания; питание от сети или от генератора и его стабильность; диапазон температуры и влажности наружного воздуха; температура воды в самый холодный месяц; доступная площадь и подъезд; точка сброса. Каждый пункт меняет состав оборудования, которое можно предложить, и на каждый проще ответить до предложения, чем после.
Трансформатор не меняет частоту
Частота сети задаётся рынком, к которому относится объект, и принадлежит либо к семейству 50 Гц, либо к семейству 60 Гц. Трансформатор меняет напряжение и только напряжение: частоту питания, проходящего через него, он изменить не может. Станция, построенная под одну частоту, не становится станцией под другую от добавления трансформатора.
Это важно для любого привода, скорость которого привязана к питанию. Асинхронный двигатель вращается быстрее при росте частоты, а поскольку приводимая им нагрузка не следует за ней пропорционально, он потребляет больший ток и нагревается. Насос, рассчитанный на одну скорость и перемещающий воду против сопротивления, заданного трубопроводом, от ускорения не становится полезнее.
Рабочее решение — электронное, а не магнитное. Частотный преобразователь принимает питание с той частотой, которую даёт объект, и формирует собственную выходную частоту, поэтому двигатель получает ту частоту, на которую рассчитан. Выпрямитель с шиной постоянного тока делает то же для оборудования, работающего на постоянном токе. И то и другое следует определять до предложения, а не после поставки.
50 Гц и 60 Гц: что и в какую сторону меняется
Два семейства питания различаются на одну пятую, и интересно то, что эта пятая часть проявляется по-разному на разном оборудовании. Приведённые ниже зависимости — общепринятые, и они показывают направление изменения, а не служат формулами пересчёта; значение для конкретной машины берут из её собственной характеристики.
- Двигатель: скорость асинхронного двигателя следует за частотой питания и числом полюсов обмотки. Один и тот же двигатель при питании 60 Гц вращается быстрее, чем при 50 Гц, и направление этого изменения задано — при данной обмотке из двух частот быстрее 60 Гц.
- Центробежный насос: расход меняется примерно пропорционально скорости, напор — примерно пропорционально её квадрату, а мощность на валу — примерно пропорционально кубу. Поэтому ускорение насоса даёт прирост расхода по прямой зависимости, но требует непропорционально больше мощности, а также смещает рабочую точку по характеристике насоса — в сторону от той точки, под которую проектировался трубопровод.
- Вентилятор или воздуходувка: объём воздуха меняется примерно пропорционально скорости, давление — примерно пропорционально квадрату, мощность — примерно пропорционально кубу, как и у насоса. Воздуходувка, ускоренная для подачи большего количества воздуха, потребляет заметно больше энергии, чем можно было бы предположить по одному приросту воздуха, и может увести рабочую точку за пределы диапазона, под который подбирались аэраторы.
- Обратное направление: двигатель, намотанный на 60 Гц, при питании 50 Гц вращается медленнее, поэтому насос даёт меньший расход, а воздуходувка — меньше воздуха; станция, рассчитанная по цифрам шильдика, прежде всего недодаст по аэрации, а не откажет по чему-то другому.
- Соотношение напряжения и частоты (В/Гц): двигатель сохраняет расчётную магнитную рабочую точку только тогда, когда напряжение и частота питания остаются в том соотношении, на которое он намотан. Изменение частоты без соответствующего напряжения — это изменение конструкции двигателя, а не его настройка.
- Механические последствия: рост скорости повышает также нагрузки на подшипники, вибрацию и шум приводимой машины — поэтому проверяют не только двигатель, но и приводимое оборудование.
Частотный преобразователь снимает это ограничение, потому что двигатель получает частоту, которую формирует преобразователь, а не частоту сети объекта. Там, где преобразователь установлен, частота объекта перестаёт ограничивать машину; там, где его нет, она определяет, как машину нужно намотать. Оба случая следует решать по каждому приводу отдельно, а не для станции в целом, потому что на станции обычно есть и то и другое.
Практический вывод — короткий список, который нужно закрыть до фиксации предложения, а не после прибытия станции; он входит в тот же запрос, что и напряжение с числом фаз.
- Частота объекта, записанная числом, с указанием страны.
- Какие приводы работают через частотный преобразователь, а какие подключены напрямую к сети.
- На какую частоту намотан каждый двигатель и рассчитан ли шильдик на две частоты.
- Расход насоса и подача воздуходувки при той частоте, которую объект действительно даёт, а не при той, на которой машину испытывали.
- Работают ли шкаф управления, приборы и любые таймеры или часы в панели так же при частоте объекта.
- Работает ли объект также от генератора и даёт ли этот генератор ту же частоту, что и сеть.
Напряжение, число фаз и питание, под которое построено оборудование
Напряжение — та часть питания, с которой справляется трансформатор, а число фаз нужно определить до выбора оборудования. Трёхфазный и однофазный двигатели — разные машины, и шкаф управления строится под то, что даёт объект.
Опубликованное рабочее напряжение инсинераторов этой линейки — 380 В или 220 В, и оно указано исходя из питания, под которое построено оборудование. У станции очистки сточных вод своя электрическая спецификация, определяемая при подборе по данным объекта, поэтому в опросном листе питание указывают как напряжение, частоту и число фаз вместе, а не как одно напряжение.
Практический ответ — указать в запросе все три параметра. Объект, описанный только как 380 В, оставляет частоту и число фаз открытыми, и предложение, построенное на допущении, позже, возможно, придётся пересматривать. Три значения вместе позволяют один раз выбрать приводы, шкаф управления и любое преобразование частоты.
Генераторы, стабильность и непрерывные нагрузки
Станция, работающая от генератора, — это другой электрический проект, чем станция от сети, и разница здесь в характере нагрузки, а не в её величине. Воздуходувки аэрации, а на мембранной станции также насосы пермеата и промывки работают непрерывно: это базовая нагрузка, пока станция работает. Генератор должен нести эту базовую нагрузку плюс пусковой ток самого крупного двигателя, и питание, достаточное для средней потребности, может не справиться в момент пуска воздуходувки.
Стабильность важна не меньше мощности. На объекте, который работает от генератора или от проседающей сети, слабое питание — это исходное условие проектирования, а не неисправность, которую устранят позже: автоматика и контрольно-измерительные приборы должны переносить отклонения, а технологический процесс — быть защищён от перерыва. Рекомендации для удалённых объектов говорят прямо: доступная на объекте мощность определяет приводы, режим управления и любое резервирование.
Климат: температура, влажность и воздух побережья
Условия наружного воздуха воздействуют и на оборудование, и на биологию одновременно. Высокая температура воздуха меняет рабочую точку двигателей и электрооборудования, а также меняет потребность биологии в кислороде: тёплая вода удерживает меньше растворённого кислорода, чем холодная. Воздух побережья добавляет соль в тот же корпус, а влажность — конденсат внутри шкафов управления. Именно поэтому ограждающие конструкции контейнера и материалы задают по диапазону наружных условий объекта.
Температура воды зимой заслуживает отдельной строки в данных объекта. В холодной воде нитрификация замедляется, поэтому требуемый аэробный объём для удержания нормы по аммонию растёт по мере охлаждения воды; сама норма по аммонию тоже зависит от температуры, так как в нормативе есть значение в скобках, действующее при 12 °C и ниже. Проект, сверенный только с летним значением, может укладываться в норму в тёплый сезон и не дотягивать зимой.
Запасные части и удалённая поддержка
Расстояние меняет план обслуживания. Когда техник — это перелёт, а запасная часть — цикл доставки, станцию выбирают и комплектуют запасными иначе. У мембранной станции есть модули, которые периодически промывают и со временем заменяют, и стратегия по запчастям следует этому циклу. В продлённой аэрации мембран для замены нет, и она может подойти лучше там, где объект далеко от специализированной поддержки.
Вторая половина удалённой поддержки — документация, которая едет вместе со станцией. Руководство по эксплуатации и обслуживанию, описание логики управления и перечень запасных частей позволяют оператору объекта поддерживать станцию в работе между визитами, и они входят в поставку, а не в более поздний запрос. Здешние станции испытывают до отправки, что сокращает пусконаладку на объекте, но не отменяет потребности в этом комплекте документов.
Что указать в экспортном запросе
Запрос, в котором есть ответы по приведённому ниже списку, можно просчитать без дополнительного уточнения.
- Напряжение, частота и число фаз питания на объекте.
- Питание от сети или от генератора и его стабильность.
- Диапазон температуры и влажности наружного воздуха в течение года и температура воды в самый холодный месяц.
- Доступная площадь и возможность подъезда для доставки контейнера с имеющейся грузоподъёмной техникой.
- Точка сброса и норматив, которому должна соответствовать станция.
- Расположение объекта, чтобы можно было спланировать маршрут доставки.
- Стратегия по запасным частям и обслуживанию, которую способен обеспечить объект.
Список короткий, потому что основную работу делают данные объекта. Станция, подобранная под условия, в которых она будет работать, приезжает готовой к подключению; станция, подобранная под условия, которых на объекте нет, приезжает со списком доработок.