Критерии проектирования и подбора оборудования для байпасных схем электроснабжения | Публикации
Технологическое оборудование на промышленных предприятиях нуждается в проведении регулярных регламентных работ. Частота проведения работ складывается из условий эксплуатации, опыта эксплуатирующей организации и рекомендации производителя оборудования. Например, предупредительный ремонт частотных приводов, нашедших широкое применение в наши дни, должен осуществляться не реже 1 раза в год — для чистки устройств, проверки контактных соединений, устранения поломок и т.п.
Чтобы не останавливать производственный процесс ради работ на одной из технологических линий, используются так называемые байпасные (или обходные) схемы. Байпас позволяет не только провести регламентные работы на определённом участке цепи, но и оценить работу системы без него. То есть проверить воздействие отключённого оборудования на параметры линии.
Переход на обходную цепь должен производиться оперативно и с высокой точностью. Для решения данной задачи чаще всего используются выключатели нагрузки. Конечно, их выбор зависит от особенностей предприятия и применяемого на нём технологического оборудования. Однако опыт эксплуатации байпасных схем позволяет сформулировать некоторые общие рекомендации по поиску подходящего решения.
Критерий 1. Технические характеристики и их соответствие заявленным значениям
Выключатели нагрузки, как элементы байпасной схемы, могут поставляться в виде готового решения или собираться из нескольких компонентов (три рубильника соединённые байпасной сблокировкой). В зависимости от поставленной задачи предпочтительным может оказаться как первый, так и второй вариант. Но и в одном, и в другом вариантe важно качество реализации проекта, которое, достигается за счёт использования надёжного оборудования и проведения работ квалифицированным персоналом. Байпас, как правило, нужен в сервисных и аварийных режимах, которые могут подразумевать под собой различные переходные процессы и сверхтоки. Выдержит ли такие условия эксплуатации «кустарная» схема – неизвестно.
Типичные ошибки при сборке байпаса
1. Использование реверсивных рубильников
Никита Нецкин, инженер по группе изделий компании АББ, лидера в производстве силового оборудования и технологий для электроэнергетики и автоматизации:
— Реверсивные рубильники обеспечивают фактически два разрыва, позволяя переключать нагрузку с одного источника на другой. И когда приходит время обслуживать систему, выясняется, что оборудование нельзя вывести из эксплуатации без отключения питания всей цепи. Теряется весь смысл байпаса, где необходимо не просто прекратить подачу питания на одно устройство, но и обеспечить его «отсоединение» от нагрузки, включённой последовательно. Например, в ситуации, когда требуется обслуживание одного частотного привода из нескольких, обесточиваться должен только нужный двигатель.
Рис. 1. Разница между работой байпасного выключателя нагрузки и реверсивного рубильника.
2. Применение трёхполюсных выключателей нагрузки
Роман Шумейко, ведущий инженер отдела пресейлинга инженерных систем компании «Техносерв»:
— При больших мощностях и отсутствии баланса нагрузок в трёхфазной цепи, а также при нелинейном потреблении, по нулевому проводнику течёт значительный ток. Если используются трёхполюсные выключатели нагрузки (при отсутствии коммутируемого нулевого проводника), всё указанное вызывает искрение при переходе на байпас. Необходимо дополнительное переключение нейтрали, следовательно, аппарат должен быть четырёхполюсным.
Критерий 2. Надёжность решения
Приобретение специальных аппаратов, ориентированных на использование в байпасных схемах, не даёт гарантию того, что система будет функционировать длительное время. «Своеобразной группой риска является так называемое «китайское» оборудование, а именно – компоненты неизвестных поставщиков. Пока что такие производители не смогли предоставить достойных защитных и коммутационных аппаратов даже для массового рынка. А ведь требования к надёжности и безопасности решений в промышленном строительстве всё-таки выше, чем в гражданском», — утверждает Роман Шумейко («Техносерв»).
К выключателям нагрузки для обходных схем предъявляется стандартный (с точки зрения других коммутационных аппаратов) набор требований. В первую очередь — это надёжные контакты и зажимы, способные поддерживать соединение даже в условиях повышенной вибрации (что типично для предприятий). Кроме того, как было отмечено выше, коммутационный аппарат должен выдерживать большие нагрузки и сверхтоки. Всё это означает, что для изготовления байпасных выключателей нагрузки необходимы качественные материалы и тестирование партии на соответствие заявленным характеристикам.
«Для своей продукции — байпасных выключателей нагрузки серии ОТ — мы подтвердили соответствие ГОСТ Р 50030.6.1-2010, — рассказывает Никита Нецкин (АББ). — Данный нормативный документ регламентирует степень защиты, электроизоляционные свойства, а также долговечность устройства. Все показатели оцениваются в рамках общепринятой в странах Европы методики испытаний».
Критерий 3. Безопасность персонала
Поскольку речь идёт о выполнении ремонтных или регламентных работ при отключённом питании, в первую очередь выключатели нагрузки, используемые в байпасной схеме, должны соответствовать требованиям по изоляции. Они регламентируются ГОСТ Р 50030.3-99.
Так как малейшая ошибка может стоить человеческой жизни, компании-производители стремятся сделать своё оборудование по максимуму безопасным в эксплуатации. Так, например, выключатели нагрузки серии ОТ позволяют оценить состояние контактов — каждый полюс аппарата снабжён окошком, при помощи которого можно визуально определить наличие разрыва в основной цепи. Кроме того, в данных выключателях обозначение положения силовых контактов всегда правдиво и однозначно, что исключает неверное трактование состояния аппарата. А за счёт скрытой кнопки подавления блокировки двери, доступ к оборудованию под напряжением может получить только квалифицированный персонал.
Пример типового применения байпасного выключателя нагрузки |
---|
|
Рис. 2. Отключение частотного привода при помощи байпасного выключателя нагрузки |
Критерий 4. Удобство монтажа
Проблемы ограниченного пространства электрощитовых актуальны, пожалуй, для большинства промышленных предприятий. В ходе расширения производственных мощностей и внедрения нового технологического оборудования требуется монтаж дополнительных электрических аппаратов. Хорошо, когда их можно установить в уже существующие распределительные шкафы. А если нет — приходится изыскивать возможность для монтажа нового бокса. В итоге нередко щиты оказываются на территории цеха, что небезопасно для персонала, неудобно с точки зрения обслуживания, чревато дополнительными затратами на подведение кабелей.
В современных условиях актуально применение электрических аппаратов, габариты которых минимальны. «Специально для того, чтобы обеспечить экономию пространства при монтаже, байпасные выключатели нагрузки серии ОТ на токи от 160 до 800А выполнены в виде единых компактных устройств. Конструктивно они представляют собой три коммутационных аппарата на одном валу. Соответственно, и управление элементами осуществляется при помощи единого механизма, — рассказывает Никита Нецкин (АББ). — Описанный аппарат по своей ширине не отличается от обычных выключателей нагрузки,что позволяет устанавливать байпасные устройства в меньший по габаритам шкаф».
Рис. 3. Байпасные переключатели серии ОТ
Помимо экономии места при монтаже, значительную роль играет скорость и удобство установки компонент байпаса. Поскольку обычно речь идёт о монтаже не одной обходной цепи, ускорение сборки может дать значительный выигрыш во времени. В этом случае лучше всего использовать специализированные компоненты (байпасные выключатели нагрузки), поскольку в них в одном корпусе смонтированы все необходимые элементы.
Байпасная схема позволяет значительно повысить гибкость в регламентном обслуживании оборудования. Но только квалифицированный подход к выбору специализированных коммутационных аппаратов обеспечит корректное решение поставленных на предприятии задач. От соответствия байпасных выключателей нагрузки всем вышеобозначенным критериям напрямую зависит надёжность и безопасность всего производства в целом.
основные типы и сферы их применения
Байпас – это режим питания нагрузки сетевым напряжением в обход основной схемы системы бесперебойного питания (СБП). Например, в обход ИБП, стабилизатора или дизель-генератора. Этот режим реализуется построением схемы байпас, поэтому саму эту обходную защитную линию (цепь) и её сопутствующие коммутационные устройства часто и называют байпас.
Схема байпас строго рекомендуется к применению для повышения защищенности оборудования и безопасности его эксплуатации.
Схемы байпас по способу коммутации
Механический способ
Коммутация цепей байпас осуществляется с помощью разъёмов, переключателей, рубильников, контакторов и др. устройств. Напряжение подается со входа на выход непосредственно по электрическому проводнику. Одинаково распространены как внутренние, так и внешние цепи байпас. Чаще под механическим способом подразумевают ручной метод переключения.
Электронный способ
Коммутация цепей производится посредством электронных ключей (транзисторных, тиристорных и др.), контролируемых как оператором, так и автоматически с помощью управляющих устройств. Напряжение подается со входа на выход через ключевой полупроводниковый элемент. Данные электронные схемы байпас могут быть реализованы на стандартных блоках: статических электронных АВР (STS – Static Transfer Switch). Данное оборудование может выть выполнено в виде отдельных блоков, так и быть составной часть других устройств (например, ИБП). Приведенные ниже примеры некоторых схем также могут быть реализованы с помощью электронных коммутирующих устройств.
Автоматический
Автоматической называется схема, которая осуществляет переход в режим байпас без присутствия человека, например, при перегрузке или аварии основного оборудования СБП. Такие схемы могут быть реализованы на стандартных блоках: контакторных АВР, статических электронных АВР (STS – Static Transfer Switch). Данное оборудование может быть выполнено как в виде отдельных блоков, так и быть составной часть других устройств (например, большинство ИБП имеют встроенный байпас который автоматически активируется при аварии или перегрузке). Приведенные ниже примеры некоторых схем могут быть реализованы как автоматические байпасы с помощью электромеханических (контакторных) и электронных (тиристоры, семисторы) коммутирующих устройств.
Ручной способ
Под ручным байпасом обычно имеется в виду механический рубильник или реверсивный переключатель (или несколько рубильников / переключателей), который осуществляет ручной перевод системы в байпас. Электронный байпас также может быть ручным, например, управляемый вручную кнопочным переключателем. Наиболее часто под ручным способом подразумевается механический коммутатор.
Далее представлены примеры некоторых схемы механических внешних байпасов. Главной задачей цепей байпас является полное выведение системы бесперебойного питания (СБП), источника бесперебойного питания (ИБП), дизель-генераторной установки (ДГУ) или стабилизатора напряжения из основной силовой линии для последующего ремонта, профилактического обслуживания или замены. При этом полезная нагрузка питается от сети.
Примеры наиболее часто используемых схем байпас
Тип 1. Самый распространенный вариант, применяемый в промышленных системах.
- Нулевое время переключения на байпас и обратно.
- Требует соблюдения правил переключения байпас-СБП (в момент перехода, ИБП должен находиться в электронном байпасе и др.).
- Подключение дополнительных сигнальных линий (СБП-устр.
коммутации) обеспечивает безопасность.
- Используется в параллельных системах ИБП с децентрализованными внутренними электронными байпасами.
Тип 2. Вариант широко используемый в маломощных системах.
- Ненулевое время переключения.
- Безопасность.
Тип 3,4,6. Наиболее распространенные варианты байпасных схем для систем малой мощности. Самым оптимальным из них является тип 6.
- Ненулевое время переключения.
- Безопасность
Тип 5. Пример ошибочного байпаса. Ошибка – те же элементы что в безопасном типе 6 но байпас является опасным (одновременное замыкание байпасной линии и вых. автомата ведёт к подаче сетевого напряжение на выход СБП и к повреждению ИБП или стабилизатора).
Замечания по фазности байпасных схем
Замечание 1. Все приведённые выше схемы байпасов могут быть как однофазными (все коммутационные устройства 1-фазные / 1-полюсные) или трёхфазными (все коммутационные устройства 3-фазные / 3-полюсные). Фазность выбирается соответственно фазности защищаемого оборудования. В обоих случаях нейтраль проходит без разрыва в системе, земля проходит без разрыва в системе.
Замечание 2. В специальных случаях допускаются байпасы с разрывом нейтрали то есть используются коммутационные устройства разрывающие нейтраль (2-полюсные для 1-фазного байпаса и 4-хполюсные для 3-хфазного байпаса). Без необходимости этого делать не рекомендуется. Земля проходит без разрыва в системе.
Система Байпас является очень важной, ответственной, повышающей надёжность и безопасность систем энергоснабжения и поэтому применяется в широком диапазоне мощностей и типов систем. Ниже показан спектр применения Байпасов – от Байпаса одиночного ИБП до Байпаса высоковольтной подстанции HVDC.
|
|
5 байпасы
Замечание 1: Все приведённые выше схемы байпасов могут быть как однофазными (все коммутационные устройства 1фазные(1полюсные)) или трёхфазными (все коммутационные устройства 3фазные(3полюсные)).
Замечание 2: В специальных случаях допускаются Байпасы с разрывом нейтрали тоесть используются коммутационные устройства разрывающие нейтраль (2полюсные для 1фазного Байпаса и 4хполюсные для 3хфазного Байпаса). Без необходимости этого делать не рекомендуется. Земля проходит без разрыва в системе.
Обход или отключение: в чем разница?
28.10.2020
На первый взгляд может показаться, что байпас в измерителе делает то же самое, что и отключение, но оба они выполняют разные функции. Этот краткий обзор поможет прояснить некоторые из этих неправильных представлений об этих двух продуктах и поможет обеспечить вашу безопасность при использовании продуктов Milbank.
A Байпас перенаправляет питание Какова цель обхода? Если работнику коммунальных служб необходимо снять счетчик, чтобы проверить его, или заменить его новым счетчиком, когда в здании должно оставаться включенным электричество, он может применить или активировать байпас, который позволяет дому или зданию оставаться под напряжением, пока электричество не отключается. был перенаправлен от счетчика. Тогда для рабочего будет безопаснее удалить счетчик, как только питание пошло по альтернативному пути. В этой ситуации домовладелец может наслаждаться бесперебойным питанием в своем доме, а рабочий может безопасно выполнять свои работы по техническому обслуживанию.
Измерительные устройства Milbank имеют несколько различных типов байпасов, включая рычажный, гудок и рычажный байпас. Во-первых, это обход рычага. Возможно, наиболее распространенным заблуждением является то, что рычажный байпас на розетке счетчика предназначен для отключения питания конструкции. Это не вариант! Вместо этого рычажный байпас перенаправляет питание, отводя его по альтернативному пути и обходя счетчик, пока счетчик временно вынимается из гнезда счетчика. Это не разъединение, о котором будет рассказано ниже. Чтобы использовать рычажный байпас, вы просто переводите рычаг в верхнее положение, чтобы разблокировать зажимной механизм губок и приступить к работе.
Другие варианты обхода в наших продуктах включают обход звукового сигнала или линии связи.

Вот несколько примеров продуктов Milbank с различными типами обхода:
Продукт Milbank слева направо: U4801-O (рычажный обход), U7040-XL-TG-KK (рупорный обход), M400 -UG-APS-LC-BS (байпас канала)
Некоторые измерительные устройства вообще не поставляются с байпасом.
A Отключение отключает питание
Отключение позволяет отключить или полностью отключить питание. Это также известно как средство для безопасного размыкания электрической цепи. В случае срабатывания отключения отключается питание здания или сооружения.
Существуют различные типы отключений. В продуктах Milbank измерительная сеть будет содержать рубильник, прерыватель или выдвижной предохранитель, который отключает питание конструкции. Если вы используете розетку счетчика, в которой нет разъединяющего устройства, то вы, как правило, размещаете разъединитель под розеткой счетчика или внутри дома или здания на панели выключателя.
В обновлении NEC 2020 к разделу 230.85(1) рассматриваются надлежащие методы отключения жилого помещения. Одно- и двухпозиционные розетки для жилых счетчиков должны будут включать аварийное отключение в новых постройках и при обновлении услуг.
Чтобы соответствовать этим требованиям в регионах, где применяется NEC 2020, в новых сборках и обновлениях услуг необходимо будет либо добавить отдельный разъединитель после разъема счетчика, либо использовать комплексное решение, такое как главный счетчик Milbank, который имеет разъем счетчика и разъединение в одном. корпус.
Вот пример отключения в сети счетчика Milbank:
U5168-XTL-150 (основное отключение)
Байпас и разъединитель — это два разных элемента с двумя разными функциями, но они не исключают друг друга. У вас может быть продукт, который включает в себя как байпас, так и отключение! Поскольку эти две функции имеют два разных назначения, их можно указать в одном корпусе.
Например, основная серия счетчиков Milbank U6281 включает в себя выключатель, который отключает питание, но также включает в себя рычаг, который может отключать питание, не отключая его полностью.
Вот как выглядит счетчик основной с байпасом и разъединителем в одном:
U6281-XL-200 (с рычажным байпасом в верхнем отсеке и разъединителем в нижнем)
Будь то вам нужен определенный вид обхода, отключения или ни того, ни другого, Milbank предлагает измерительные продукты, которые охватывают все ваши базы. Свяжитесь с местным представителем или одним из наших внутренних экспертов, чтобы помочь найти идеальное одобренное коммунальными службами решение для вашего следующего проекта.
Хотите продолжать читать технические термины? Ознакомьтесь с нашей статьей о разнице между SCCR и AIC.
Байпасные клапаны в гидравлических системах, не зависящих от давления
Опубликовано Джейсон Столы на
Западное побережье США известно тем, что находится на переднем крае, когда речь идет об энергоэффективности. В Калифорнии, Орегоне и, в частности, в Вашингтоне действуют более агрессивные стандарты энергоэффективности, чем в большинстве других частей страны и мира. Эти штаты внедрили строгую политику и правила, способствующие повышению энергоэффективности и использованию чистых возобновляемых источников энергии. Благодаря этим мерам Западное побережье считается лидером в области энергоэффективности, что часто свидетельствует об изменениях в политике, которые в конечном итоге реализуются в других регионах страны.
«Энергетический кодекс Сиэтла очень прогрессивен, так как он отказывается от всех ископаемых видов топлива», — говорит Кен Дункан, региональный менеджер по продажам Belimo в Вашингтоне, Айдахо и Аляске. «Кодекс Сиэтла запрещает использование традиционных газовых котлов в коммерческих зданиях, поэтому типичные механические гидравлические системы HVAC начинают использовать тепловые насосы и чиллеры с рекуперацией тепла для обогрева и охлаждения зданий. Это совершенно другой тип водяной системы отопления, и для бесперебойной работы механической системы требуются правильно подобранные регулирующие клапаны».
Из-за этих строгих правил промышленность в значительной степени движется к системам, не зависящим от давления, «без каких-либо 3-ходовых клапанов ни в одном из трубопроводов» и «по крайней мере с одним или двумя перепускными клапанами в системе для поддержания минимального расхода». Кен объясняет.
Чтобы проиллюстрировать такую конструкцию, на приведенной выше схеме показана типичная первичная насосная система, обслуживающая два охладителя и водовоздушный теплообменник. Когда на улице достаточно прохладно, охлаждающая вода циркулирует через теплообменник и охлаждается с использованием наружного воздуха вместо использования чиллеров. Это экономит энергию и приводит к значительной экономии энергии.
Если теплообменник не может справиться с охлаждающей нагрузкой здания или условия наружного воздуха не подходят для одного только «охлаждения экономайзера», чиллеры будут включены и настроены по мере необходимости для удовлетворения потребности в охлаждении. При вводе чиллеров в эксплуатацию необходимо поддерживать минимальный расход через каждый чиллер и распределительный насос охлажденной воды. Поскольку в первичной системе охлажденной воды нет 3-ходового клапана, необходимо использовать перепускной клапан, чтобы обеспечить путь потока, когда насосы работают на минимальной скорости, а поток через один чиллер меньше минимального расхода для насос и ЧРП (частотно-регулируемый привод). Байпасный клапан первичного контура гарантирует, что каждый чиллер получает достаточный минимальный расход при включении и выключении ступеней или при изменении производительности. Этот тип первичной системы обычно имеет высокие скорости потока, а перепускной клапан имеет тенденцию быть больше, чем перепускные клапаны во вторичной системе.
Во многих зданиях гидравлическая система также состоит из вторичной насосной системы для подачи воды к оконечным потребителям, как показано выше. Охлажденная или нагретая вода откачивается к конечным устройствам в здании, таким как блоки VAV, фанкойлы, кондиционеры и охлаждающие балки.
«Такая же ситуация будет и здесь, во вторичной системе, где нам нужно поддерживать минимальный поток», — объясняет Кен. «Двухходовые клапаны во вторичной системе в какой-то момент будут полностью закрыты, и насосы должны будут работать на минимальной скорости; эта минимальная скорость соответствует минимальному расходу, который должен обрабатываться перепускным клапаном».
В такой конструкции, когда все клапаны в системе закрыты, воде нужно где-то циркулировать. Чтобы избежать перегрузки насосов, для обеспечения минимального расчетного расхода используется байпасная линия, такая как 3-дюймовый двухходовой регулирующий клапан, не зависящий от давления, показанный в правом верхнем углу диаграммы выше. Эта обводная линия обычно располагается где-то в здании, далеко от насосов, чтобы общий объем воды в системе действовал как поглотитель тепла, предотвращая быстрые изменения температуры во вторичном контуре.
Второй расходомер на возврате охлажденной воды виден в правом нижнем углу схемы. Целью этого расходомера является измерение расхода на обратной линии и связь с перепускным клапаном, когда требуется регулировка его положения для поддержания минимального расхода. Например, если минимальный объем насосов составляет 100 галлонов в минуту, а система не достигает 100 галлонов в минуту на обратной линии, расходомер подаст сигнал обводному клапану (через систему DDC) на открытие до 100 галлонов. в минуту достигается.
Выбор байпасного клапана
При выборе байпасного клапана важно выбрать клапан с линейной кривой потока, чтобы обеспечить стабильное и быстрое управление байпасным потоком. С другой стороны, регулирующие клапаны с равнопроцентной характеристикой расхода не подходят для байпасного регулирования расхода. Это связано с тем, что кривая потока почти плоская в диапазоне между полностью закрытым положением и открытием примерно на 50%.
Как показано на приведенной ниже диаграмме, равнопроцентные клапаны не достигают 50 % номинального расхода, пока они не будут открыты примерно на 70 %. Это приводит к очень медленным изменениям скорости потока, когда клапан работает в диапазоне от 0 до 70% открытия, а после превышения 70% незначительные изменения положения клапана сильно влияют на объем проходящей через него воды. При использовании равнопроцентных клапанов для байпасного управления потоком управляющую реакцию клапана трудно настроить, что обычно приводит к нестабильному управлению потоком.
Линейная характеристика расхода больше подходит для байпасных клапанов, чем равнопроцентная кривая, поскольку изменение положения клапана будет иметь линейное влияние на расход. Так, например, если клапан открыт на 50 %, через него будет проходить 50 % номинального расхода. Это обеспечивает быстрое и стабильное управление потоком.
Независимый от давления Belimo ePIV является отличным перепускным клапаном, поскольку его можно запрограммировать на линейную или равнопроцентную характеристику расхода. Поскольку характеристику расхода можно выбрать, клапан хорошо работает как перепускной клапан или клапан регулирования температуры. ePIV также оснащен ультразвуковым датчиком потока, который позволяет отслеживать фактическую скорость потока в байпасе в режиме реального времени. На ePIV распространяется 5-летняя гарантия.
Вы ищете обучение HVAC? Belimo предлагает неограниченный доступ к библиотеке высококачественных, актуальных и увлекательных видеоуроков по HVAC от отраслевых экспертов. Участники сказали нам, что обучение Belimo дало им навыки, необходимые для улучшения их навыков HVAC.
Метки: Независимые от давления клапаны, Обновления продукта
Связанные статьи
Перефразируя, руководство гласило, что системы насосов и трубопроводов должны располагаться в обратном порядке… Подробнее Независимые от давления клапаны компенсируют колебания давления, выполняя постоянную балансировку.