Синхронное частотное регулирование насосов: эффективность, схемы и преимущества

Синхронное частотное регулирование насосов — это современный способ управления производительностью насосного оборудования за счет изменения частоты питающего напряжения. В отличие от традиционных методов регулирования, синхронное управление позволяет поддерживать постоянное соотношение между скоростью вращения электродвигателя и частотой сети. Это особенно важно в системах, где требуется высокая точность и стабильность параметров потока.

Каскадное регулирование

Если два насоса работают параллельно, каждый перекачивает свою часть общего потока с разным значением КПД, то для оценки эффективности всей системы в целом вводится эквивалентный (усредненный) КПД. Это значение показывает, с каким эффективным коэффициентом мог бы работать один «эквивалентный» насос, перекачивая весь суммарный поток.

Определение	Формула
Полезная эквивалентная мощность равна сумме полезной мощности каждой части потока	Nпол экв = Nпол 1 + Nпол 2 (Nпол = Q ρН / 367)
Но каждая часть полезной мощности требует разной затраченной мощности (на валу), т.к. КПД разный для потока 1 и потока 2. Затраченная механическая мощность определяется из формулы	P2 = Nпол /ηН = Q ρН / (367 /ηН)
Для суммарного эквивалентного потока затраченная мощность равна сумме затраченной мощности для перекачки частей потока	P2экв = P2 1 + P2 2
Определим КПД эквивалентного суммарного потока (так, как если бы весь поток перекачивал один насос) из последнего выражения, заменив P2 = Nпол / ηН:	P2 = Nпол экв/ηН экв = Nпол 1/ ηН1 + Nпол 2/ ηН2 или Qэкв ρH / (367 ηН экв) = Q1 ρH / (367 η1) + Q2 ρH / (367 η2)
Учитывая, что «ρH/367» для всех слагаемых одинаковы, имеем	Qэкв / ηН экв = Q1 / η1 + Q2 / η2
Откуда	ηН экв = Q экв / (Q1 / ηН1 + Q2 / ηН2) (1)

В типовой схеме теплоснабжения с двумя рабочими насосами, установленных параллельно, основная задача оборудования — обеспечить стабильную циркуляцию теплоносителя в соответствии с потребностями системы отопления и горячего водоснабжения. Такая конфигурация часто применяется в ЦТП, ИТП и котельных, особенно в зданиях с переменной тепловой нагрузкой в течение суток или сезона.

Чтобы оценить, насколько эффективно работает такая насосная группа в целом, рассчитывают эквивалентный КПД — условный показатель, характеризующий эффективность всей системы перекачки.

Каскадное КПД = 62,8% против 79,3% синхронное

Современные установки водоснабжения — это не просто подача воды из точки А в точку Б. Это целая инженерная экосистема, где важна не только доступность ресурса, но и стабильность давления в сети. Ведь от этого напрямую зависит комфорт пользователей и исправная работа оборудования: от бытовых смесителей до технологических процессов на производстве.

Поддержание заданного давления (P = const) — ключевая задача для любых водопроводных сетей, особенно в многоэтажных зданиях и промышленных объектах. Здесь на помощь приходят насосные установки с частотным регулированием, бустерные станции и гидроаккумуляторы. Они обеспечивают постоянное давление в трубопроводе, компенсируя перепады, вызванные пиковыми расходами или нестабильной подачей из магистрали.

Эффективность синхронного регулирования по отношению к каскадному в зависимости от расположения рабочей точки.

Сравнивая синхронное и каскадное регулирование в насосных установках, видно, что энергоэффективность насосов напрямую зависит от положения рабочей точки. При синхронной схеме все насосы работают с одинаковой частотой, ближе к своей оптимальной зоне, что обеспечивает повышенный КПД насосной станции в широком диапазоне нагрузок.

С увеличением напора и числа задействованных агрегатов преимущество синхронного регулирования снижается, но в диапазоне частых изменений нагрузки оно остается более выгодным решением с точки зрения экономии электроэнергии и ресурса оборудования.

На всех режимах работы и при различных положениях рабочей точки синхронное регулирование обеспечивает более высокий КПД параллельно работающих насосов по сравнению с каскадным

Максимальное преимущество в энергоэффективности при синхронном регулировании достигает 12–15%, особенно в условиях работы вблизи оптимальной точки производительности

С увеличением заданного напора разница в КПД снижается — преимущество синхронного режима сокращается до 1,5–2%

При увеличении числа одновременно включённых насосов эффективность синхронного регулирования также снижается, и разница с каскадным управлением может составлять всего около 1%

Энергопотребление: поддержание давления

Эффективное управление давлением — это не только комфорт и стабильность, но и реальная экономия на эксплуатационных расходах, особенно в многозонных системах и объектах с круглосуточной нагрузкой.

Реализация синхронного способа регулирования насосов возможна с помощью управляющих модулей Wilo-AMP. Эти приборы обеспечивают гибкую настройку режимов работы насосного оборудования и подходят как для новых систем, так и для модернизации существующих.

Wilo-AMP применяются в насосных системах для:

циркуляции теплоносителя

повышения давления в водоснабжении

По умолчанию используется каскадный режим регулирования, при котором насосы включаются последовательно по мере роста нагрузки. Однако при необходимости возможно включение синхронного режима (опция), при котором все насосы работают одновременно с согласованной частотой, что особенно эффективно при переменных нагрузках и высоких требованиях к энергоэффективности.

Благодаря шкафам управления Wilo-AMP становится доступным интеллектуальное управление насосами, позволяющее сократить энергопотребление, продлить срок службы оборудования и повысить стабильность давления в системе.

Вывод

Синхронное регулирование позволяет всем насосам работать с одинаковой частотой, повышая энергоэффективность системы и снижая износ оборудования. В сравнении с каскадным режимом, оно обеспечивает экономию электроэнергии до 15% при переменных нагрузках. С применением современных контроллеров такое управление становится доступным, точным и выгодным.