Описание проекта
Средний по размеру сельскохозяйственный кооператив в провинции Юньнань, управляющий примерно 80 га (1 200 му) смешанных культивируемых земель, включающих рисовые чеки, овощные теплицы и плодовые сады, на протяжении многих лет эксплуатировал систему орошения на базе трех центробежных насосов постоянной скорости с электродвигателями мощностью 37 кВт — простая конфигурация, которая служила кооперативу более десяти лет, но стала вызывать все больше проблем по мере расширения деятельности кооператива и диверсификации культур.
Корневая проблема была очевидна: различные культуры в разное время требуют разной интенсивности орошения, но насос постоянной скорости обеспечивает одинаковый расход при одинаковом давлении вне зависимости от реальных потребностей земли в конкретный момент. Рисовые чеки в период пересадки нуждаются в высоком расходе для затопления. Овощные теплицы требуют мягкой подачи при низком давлении, совместимой с капельным орошением. Сады в сухой сезон нуждаются в продолжительном умеренном расходе. При использовании насосов постоянной скорости без регулирования расхода, кроме ручных задвижек, работники ирригации кооператива постоянно открывали и закрывали задвижки для управления подачей воды в разные секции — трудоемкий, неточный и расточительный процесс, который все равно приводил либо к переорошению в одних зонах, либо к недостаточной подаче воды в других.
Решение
Компания Goalliance предложила практичное, лаконичное решение на базе преобразователей частоты INOVANCE, подобранное по мощности и характеристикам в соответствии с реальными эксплуатационными требованиями кооператива — без избыточной инженерной проработки, без завышенных спецификаций, и изначально рассчитанное на обслуживание собственным персоналом кооператива без привлечения специалистов для решения типовых задач.
Выбор преобразователя частоты
Для данного применения были выбраны три преобразователя частоты серии INOVANCE MD290 — по одному на каждый насос, каждый номинальной мощностью 37 кВт. Выбор модели MD290 для сельскохозяйственной установки в сельской местности обусловлен несколькими практическими причинами, помимо простого соответствия номинальной мощности двигателя.
Встроенный ПИД-регулятор MD290 обеспечивает регулирование давления без необходимости во внешнем ПЛК или контроллере — что снижает как стоимость оборудования, так и количество компонентов, которые могут выйти из строя. Простой интерфейс кнопочной панели с дисплеем на китайском языке позволяет собственному персоналу кооператива считывать коды неисправностей, корректировать уставки давления и сбрасывать систему после отключения без вызова инженера. Широкий допуск входного напряжения ±15% преобразователя особенно актуален в сельской местности Юньнани, где колебания напряжения в сети более выражены, чем в городских промышленных зонах — MD290 выдерживает эти колебания напряжения без отключения, в то время как более чувствительные преобразователи выходят из строя и требуют ручного сброса. Встроенная защита двигателя от перегрузки и потери фазы покрывает наиболее распространенные режимы отказа в сельскохозяйственных насосных применениях без необходимости в дополнительных внешних реле защиты.
Регулирование давления и управление зонами
Система работает в режиме регулирования переменного расхода при постоянном давлении с использованием одного датчика давления на напорном коллекторе насосной станции. Целевая уставка давления может быть скорректирована оператором с панели HMI — повышена для полевого затопляющего орошения в период пересадки риса, снижена для капельного орошения теплиц и еще более снижена для ночного орошения садов, где предпочтителен низкий расход в течение длительного времени, а не высоконапорная подача.
Встроенная в логику управления функция таймера орошения позволяет кооперативу задавать утренние и вечерние циклы орошения, которые запускаются и останавливаются автоматически — исключая необходимость присутствия персонала на насосной станции в 5:00 утра для запуска раннего утреннего орошения; улучшение качества жизни, которое председатель кооператива назвал одним из наиболее практически ценных результатов всего проекта.
Результаты
- Общая энергоэкономия системы орошения: 41% по сравнению с базовым показателем насосов постоянной скорости
- Количество одновременно работающих насосов в типичные периоды орошения снижено с 2–3 единиц до 1 единицы в течение примерно 70% часов эксплуатации
- Стабильность давления в системе повышена — жалобы от операторов теплиц на переорошение полностью устранены в течение первого вегетационного сезона
- Время работников ирригации на ручную регулировку задвижек сокращено примерно на 3 часа в день
- Автоматическое планирование по таймеру исключило необходимость ручного утреннего запуска насосов — улучшение качества жизни персонала напрямую отмечено руководством кооператива
- Интервал замены сальников и торцевых уплотнений насосных агрегатов продлен благодаря исключению ударов прямого пуска в сеть
- Полный срок окупаемости инвестиций: 14 месяцев — самый короткий срок окупаемости среди всех проектов в данной серии кейсов, обусловленный высоким базовым уровнем энергопотерь от неконтролируемых насосов постоянной скорости в сельском хозяйстве
Примечание о масштабе проекта
Данный проект включал три насоса мощностью 37 кВт и один шкаф управления. Это один из наименьших проектов, реализуемых компанией Goalliance. Мы включаем его сюда, потому что процент энергосбережения, срок окупаемости и достигнутые эксплуатационные улучшения являются одними из наиболее значимых в нашем портфолио проектов — и потому что мы считаем, что мелкие и средние сельскохозяйственные операторы, кооперативы и семейные фермы заслуживают доступа к той же технологии частотно-регулируемого привода и инженерной экспертизе, которыми крупные промышленные заказчики пользуются как само собой разумеющимся.
Если ваша система орошения работает на насосах постоянной скорости с ручными задвижками, цифры данного кейса являются реалистичным представлением о том, что частотное регулирование может дать для объекта вашего масштаба.
