Период ШИМ для проточного водяного электрокотла 160кВт? Опции

[vFix]

Доброго времени суток, коллеги!

Сейчас работаю над одним проектом - автоматизация работы двух проточных электрокотлов, работающих параллельно 2 х 160кВт (по 3и ступени каждый)
Щиты питания разрабатывают и собирают смежники. Недавно узнал, что они всё делают на контакторах, без твердотельных реле.
С другой стороны у меня еще нет опыта эксплуатации систем с электронагревом с малой инерцией и я понятия не имею какой период ШИМ оптимален для такой системы.

С точки зрения точности поддержания уставки я бы хотел реализовать метод регулирования температуры с помощью ШИМ. Одна ступень будет работать по ШИМ, остальные будут подключаться при выходе ШИМ ступени на 100%, а ШИМ ступень при этом будет переключаться в 0%

Получается, что с одной стороны, нельзя делать короткий период - 10с (мне предлагали коллеги) с диапазоном ШИМ сигнала 0-10с, т.к. по расчетам за один месяц контактор наберет 260к пусков, а с другой стороны, из-за того что система мало инертна - большие периоды тоже не подходят.

Если вы эксплуатировали подобные водяные нагреватели, поделитесь пожалуйста опытом! Заранее спасибо!
ASAP!!! В конце января сдача)))

Сообщение отредактировал vFix - 11.1.2018, 19:15

[vFix]

Доброго времени суток, коллеги!

Сейчас работаю над одним проектом - автоматизация работы двух проточных электрокотлов, работающих параллельно 2 х 160кВт (по 3и ступени каждый)
Щиты питания разрабатывают и собирают смежники. Недавно узнал, что они всё делают на контакторах, без твердотельных реле.
С другой стороны у меня еще нет опыта эксплуатации систем с электронагревом с малой инерцией и я понятия не имею какой период ШИМ оптимален для такой системы.

С точки зрения точности поддержания уставки я бы хотел реализовать метод регулирования температуры с помощью ШИМ. Одна ступень будет работать по ШИМ, остальные будут подключаться при выходе ШИМ ступени на 100%, а ШИМ ступень при этом будет переключаться в 0%

Получается, что с одной стороны, нельзя делать короткий период - 10с (мне предлагали коллеги) с диапазоном ШИМ сигнала 0-10с, т.к. по расчетам за один месяц контактор наберет 260к пусков, а с другой стороны, из-за того что система мало инертна - большие периоды тоже не подходят.

Если вы эксплуатировали подобные водяные нагреватели, поделитесь пожалуйста опытом! Заранее спасибо!
ASAP!!! В конце января сдача)))

Сообщение отредактировал vFix - 11.1.2018, 19:15

[Chabol]

В любом случае необходимо использовать твердотельное реле/симистор на одну ступень. Иначе контакторы долго не проживут. Кроме того твердотелки современного исполнения коммутацию осуществляют через "0" (в момент пересечения нуля синусоидой переменного тока), упреждая все негативные моменты связанные с коммутацией в ненулевой точке .

С твердотелкой период ШИМ может составлять доли секунды и позволит Вам добиться максимальной точности.

Как раз в области вентиляции и сталкивался с управлением ТЭНами твердотельными реле (мощности с которыми сталкивался были до 50кВт). Так что здесь полная аналогия при нагреве ТЭНами воды, в смысле аппаратных решений системы управления.

[vFix]

В любом случае необходимо использовать твердотельное реле/симистор на одну ступень. Иначе контакторы долго не проживут. Кроме того твердотелки современного исполнения коммутацию осуществляют через "0" (в момент пересечения нуля синусоидой переменного тока), упреждая все негативные моменты связанные с коммутацией в ненулевой точке .

С твердотелкой период ШИМ может составлять доли секунды и позволит Вам добиться максимальной точности.

Как раз в области вентиляции и сталкивался с управлением ТЭНами твердотельными реле (мощности с которыми сталкивался были до 50кВт). Так что здесь полная аналогия при нагреве ТЭНами воды, в смысле аппаратных решений системы управления.

Про нагрев воздуха, также задам аналогичный вопрос в новой теме. Тоже есть проект уже на этапе программирования, но там как раз твердотелки на 1й из 4х ступеней 4 х 15кВт

А вот по поводу воды, боюсь, что уже поздно менять, не могу повлиять на это. Изучая данный вопрос наткнулся на инструкцию к проточным водо-нагревателям
одной известной фирмы Э**н - так там, тоже на мощностях до 120кВт стоят магнитные пускатели... но параметров по частоте коммутаций не указано. И там также стоит два термостата, с автоматическим перезапуском и ручным.

[serge197a]

На клиновском патронном заводе стоит немецкий свиноплавильный комплекс 80-х годов.
Делает проволоку и из нее пули под стальную рубашку.
работает каждый день.
регулятор температуры на пускателе.
почти 40 лет машине а, пускатели не ломаются.
от времени умерли ПЛК. я их менял в 2015г.
А пускатели все работают.
У ТТР много недостатков.
В режиме вкл-выкл. они менее эффективны и на них потери мощности.
Полностью не выключаются. т.е. есть ток утечки.
Для полного снятия с них питания все равно перед ними ставят пускатель.

Сообщение отредактировал serge197a - 11.1.2018, 23:52

[Lex]

Доброго времени суток, коллеги!

Сейчас работаю над одним проектом - автоматизация работы двух проточных электрокотлов, работающих параллельно 2 х 160кВт (по 3и ступени каждый)

Приведите технологическую схему - на какую систему работают котлы. И требования в ТЗ к точности поддержания температуры.
Может, стоит реализовать регулирование по обратке,
как делается, например, на чиллерах с нерегулируемыми мощными ступенями.

И согласен с serge197a в части особенностей работы ТТР.

Кстати, 160/3= 53,3 кВт (скорее 60 кВт), это примерно 120 А.
Надо тщательно подойти к выбору ТТР - запас по мощности, производитель, качество.
Ну и размещение. Это ж какой радиатор надо на такое реле....

[Nitc]

На клиновском патронном заводе стоит немецкий свиноплавильный комплекс 80-х годов.
Делает проволоку и из нее пули под стальную рубашку.
работает каждый день.
регулятор температуры на пускателе.
почти 40 лет машине а, пускатели не ломаются.
от времени умерли ПЛК. я их менял в 2015г.
А пускатели все работают.
У ТТР много недостатков.
В режиме вкл-выкл. они менее эффективны и на них потери мощности.
Полностью не выключаются. т.е. есть ток утечки.
Для полного снятия с них питания все равно перед ними ставят пускатель.

Предположу, что если бы могли в 80-х поставить ТТР, то оно там было. Не забывайте про помехи при работе механических контактов.
Не оспариваю применение контакторов, но на мой взгляд автор предлагает более надежную архитектуру и более рациональную.

Достаточно туманно упомянуто про "2х160кВт". ТЭНы не имеют ступеней? Возможно разработчики щитов управления ставят контакторы на каждую ступень? И в зависимости от количества ступеней ток для контакторов не будет "большим" и контакторы предполагаются с запасом, а значит катастрофы не предвидется.

[vFix]

Приведите технологическую схему - на какую систему работают котлы. И требования в ТЗ к точности поддержания температуры.
Может, стоит реализовать регулирование по обратке,
как делается, например, на чиллерах с нерегулируемыми мощными ступенями.

И согласен с serge197a в части особенностей работы ТТР.

Кстати, 160/3= 53,3 кВт (скорее 60 кВт), это примерно 120 А.
Надо тщательно подойти к выбору ТТР - запас по мощности, производитель, качество.
Ну и размещение. Это ж какой радиатор надо на такое реле....

Достаточно туманно упомянуто про "2х160кВт". ТЭНы не имеют ступеней? Возможно разработчики щитов управления ставят контакторы на каждую ступень? И в зависимости от количества ступеней ток для контакторов не будет "большим" и контакторы предполагаются с запасом, а значит катастрофы не предвидется.

Котлы работают на ИТП 11и этажного здания (гостиница), в летний период. Теплоноситель будет подаваться на контура отопления, вентиляции и гвс
Конкретного требования к точности поддержания Температуры нет, по опыту работы с заказчиком - устроит +-3оС, в принципе вилка нормальная, можно будет и с контакторами поиграться, но мне сейчас надо понять на какой период ШИМ расчитывать, чтобы потом легче было отстраивать (программу пишу самостоятельно, в древней среде разработки, и уже летом не хотелось бы возвращаться к вопросу программирования, а только чтобы коэффициенты ввести и уйти спокойно)))

Каждый котел имеет по три ступени 55 - 110 - 160кВт
Котлы Zot* prom 160

Нашел паспорт на штатный щит питания и управления - так там тоже контакторы стоят....
Ни о каких ТТР речи не идет... 21й век однако.

[ktulu]

"сейчас надо понять на какой период ШИМ расчитывать"

..для начала наверно нужно разобрацца что такое Ш.И.М.
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A8%D0%B8%...%86%D0%B8%D1%8F

ну и Ф.И.М. тоже не плохо за компанию
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B0%...%86%D0%B8%D1%8F

после чего становицца понятно чтол не Ш.И.М. не Ф.И.М. как таковых при управлении данным объектом нет,
а что тогда есть?

"Каждый котел имеет по три ступени 55 - 110 - 160кВт"

..обычный серво-регулятор(SERVO_FUNCTION как он наывался в Schneider'овских софтах типа PL7 и CONCEPT), шаговый регулятор можно назвать, т.е. это П.И.Д. функ-ия, затем SERVO_FB который высчитывает в зависимости от динамики изменения значения П.И.Д. действие +, либо действие-, при этом можно настроить разную динамику на + и на -, скажем на действ+ dП.И.Д. настраиваецца на 20, а на действ- dП.И.Д. настраиваецца на 5, что дает при необходимости увеличивать мощность медленнее, а уменьшать более динамично, ну и наоборот если надо
действ+ в данном случае подкл след ступени
действ- в данном случае отключ текущей ступени

[vovganmgk]

Котлы работают на ИТП 11и этажного здания (гостиница), в летний период. Теплоноситель будет подаваться на контура отопления, вентиляции и гвс
Конкретного требования к точности поддержания Температуры нет, по опыту работы с заказчиком - устроит +-3оС, в принципе вилка нормальная, можно будет и с контакторами поиграться, но мне сейчас надо понять на какой период ШИМ расчитывать, чтобы потом легче было отстраивать (программу пишу самостоятельно, в древней среде разработки, и уже летом не хотелось бы возвращаться к вопросу программирования, а только чтобы коэффициенты ввести и уйти спокойно)))

Каждый котел имеет по три ступени 55 - 110 - 160кВт
Котлы Zot* prom 160

Нашел паспорт на штатный щит питания и управления - так там тоже контакторы стоят....
Ни о каких ТТР речи не идет... 21й век однако.

судя по паспорту в котЛЕ 3 ступени в каждой ступени по 9 тенов, итого 27 тэн
итого имеем каждая ступень в среднем по 55кВт, иго усреднено каждый тэн к гадалке не ходи по 6кВт
рот огромном желании и знании минимальной мощности требоемой для нагрева можно разбить на не обходимое кол-во ступеней 3 не имеется ввиду а более мелкие, и будет вам счатье
а так нет ни каких проблем делайте 3 ступени одна ТТP + контактора, алгоритм всем понятен думаю.
но внесу поправку о выше сказанном
да перед TTP устанавливается в обязательном порядке контактор в качестве мер предосторожностей, но он замкнут всегда при работе ступени которая работает от TTP а не долбит как сумашедший согласно периоду ШИМ

вот вам и TTP берите на 200А

Сообщение отредактировал vovganmgk - 12.1.2018, 16:38

[vFix]

Проблема в том, что щит питания собран по образу и подобию с заводским щитом, самим заказчиком, у меня было ТЗ на три ступени и шкаф автоматики уже тоже собран.. (Читая данный форум, вижу что такая проблема у многих встречается всё куплено и ничего не подходит)))

Я тут, конечно, сам виноват, не перепроверил заказчика, мы уже делали систему нагрева воды для гвс в бочках по 2м3. Он мне сказал что система аналогичная, не парься и не набивай себе цену)) А я и не перепроверил, думал котлы имеют больший объем, накопительного типа, а тут вот так.
Теперь выкручиваться надо как-то..

Что такое ШИМ я знаю)) Про ФИМ тоже, но в нашем случае не применимо точно. Да, ШИМ под вопросом...
Всё зависит от того с какой минимально возможной частотой можно подавать напряжение на БТЭН чтобы снимаемая и прилагаемая мощность были в правильном соотношении (каком?) и каждый последующий импульс восполнял снятую мощность, поддерживал заданную температуры БТЭН.

Где-то слышал мнение что период может быть 10с, конечно это для случая с ТТР, а можно ли период сделать больше? какая инерционность у БТЭН при взаимодействии с водой?
Дельта температур подачи и обратки от 10 до 20оС

[ktulu]

"Про ФИМ тоже, но в нашем случае не применимо точно"

..наоборот, здесь ближе к типа Ф.И.М. т.к. изменяецца сважность, а ширина импульса постоянна

"Всё зависит от того с какой минимально возможной частотой можно подавать напряжение на БТЭН чтобы снимаемая и прилагаемая мощность были в правильном соотношении (каком?) и каждый последующий импульс восполнял снятую мощность, поддерживал заданную температуры БТЭН."

..вот вообще не пойму зачем вам эти пляски), задача поддерживать t Т.Э.Н. или t котловой воды?, если t Т.Э.Н., то..
если же t котловой воды, то какая разница сколько там импульсов вы даете, у вас есть объект регулирования, есть параметр(ы) по которому осуществ управление, есть мат.модель, покаывающая динамику изменения регулируемого параметра(П.И.Д., уст. знач. t котловой воды), есть управляющие элементы(ступени 1,2,3), все просто, знач.П.И.Д. изменяецца, и по динамике именения dП.И.Д. ваш регулятор определяет сколько нужно подкл.мощностей ступеней для поддержания уст. знач(0,1,2,3), не надо ни о каких периодах думать, для этого П.И.Д.-функ-ия есть, она отражает динамику именения регулируемого параметра
уже в зависимости от схематехнического решения при перекл на след ступень, пред ступень может контактор отключацца или нет, как решите

[kosmos440o]

Тут не угадаешь, какая инерция будет в системе. Регулируйте ПИДом, его можно будет настроить.

[WRybkin]

Зная мощность тэна, массу котла и количество воды в котле, можете рассчитать скорость нагрева воды в котле при включенном тэне. Затем на своё усмотрение задаёте допустимые пульсации температуры на выходе из котла, делите пульсации на скорость и получаете время включенного состояния тэна. Принимаете период ШИМ равным этому времени. Ошибётесь не больше, чем в 2-3 раза.

[Ashihara]

Предположу, что если бы могли в 80-х поставить ТТР, то оно там было. Не забывайте про помехи при работе механических контактов.
Не оспариваю применение контакторов, но на мой взгляд автор предлагает более надежную архитектуру и более рациональную.

Симисторы были. И были схемы контроля перехода через ноль. Тем более, что все современные дешёвые ТТР симисторные, а не на мощных полевиках. Так что не было разницы, что сейчас, что в 80-х.

А к пускателям ТЭН предъявляют минимальные требования. Пусковых токов нет считай, нагрузка резистивная. Только механический ресурс расходуется, а у правильных пускателей и реле он сумасшедший. Миллионы срабатываний.