Щит управления насосом (ЩУН) и щит управления вентиляцией (ЩУВ) — оба управляют электродвигателями. Внешне они похожи. Но алгоритмы работы, состав защитных функций и логика аварийных режимов у них принципиально разные.

Статья особенности щита управления насосом и щита управления вентиляцией: по составу оборудования, алгоритмам, типовым датчикам и интерфейсам. Отдельно — сравнительная таблица, типовые ошибки и порядок приёмки.

Общие сведения

ЩУН и ЩУВ относятся к низковольтным комплектным устройствам (НКУ). Требования к конструкции и испытаниям устанавливают ГОСТ IEC 61439-1 и ГОСТ IEC 61439-2. Степень защиты оболочки регламентирует ГОСТ 14254 (идентичен IEC 60529).

Щит управления — не распределительный щит. Распределительный щит делит питание по потребителям. Щит управления реализует алгоритм: контролирует датчики, формирует команды пуска и останова, выполняет защитные функции. Один и тот же двигатель 5,5 кВт в ЩУН управляется по давлению в трубопроводе. В ЩУВ — по температуре воздуха и сигналу от системы пожарной сигнализации.

Питание — трёхфазная сеть 380 В, 50 Гц. Цепи управления — 220 В или 24 В постоянного тока. Выбор напряжения цепей управления определяется требованиями безопасности и типом применяемых датчиков.

ЩУН: щит управления насосом

ЩУН управляет насосным оборудованием: водоснабжение, канализация, пожаротушение, теплоснабжение, дренаж. Типовые объекты — насосные станции, тепловые пункты, котельные, производственные объекты с перекачкой жидкостей.

Число насосов в одном щите — от 1 до 4–6. При большем числе насосов применяют многосекционные шкафы или отдельные ЩУН на группу.

Состав оборудования

Типовой состав ЩУН:

• Вводной автоматический выключатель — защита от токов КЗ на вводе.
• Пускатель или частотный преобразователь — на каждый насос. Выбор зависит от характера нагрузки и требований к регулированию давления.
• Тепловое реле или электронная защита двигателя — по каждому насосу. Уставка 1,0–1,15 × I_ном.
• Реле контроля фаз — защита от обрыва и чередования фаз на вводе.
• Датчики давления — реле или аналоговые датчики 4–20 мА на входе и выходе насоса.
• Защита от «сухого хода» — реле уровня или датчик давления на всасывании. Останавливает насос при отсутствии воды в магистрали.
• ПЛК или релейная логика — реализует алгоритм каскадного управления, чередование насосов, задержки пуска.

Реле контроля фаз — обязательный элемент. Работа трёхфазного насоса в двухфазном режиме приводит к выходу двигателя из строя за 1–5 минут.

Режимы работы и алгоритм управления

Режимы: ручной (от кнопок на щите), автоматический (по датчикам), дистанционный (по команде от диспетчерской). Переключение режимов — ключом или переключателем на двери щита.

Каскадное управление применяется при двух и более насосах. Основной насос работает постоянно. При росте нагрузки подключается резервный. Чередование насосов обеспечивает равномерную наработку. Типовой интервал чередования — 24 часа или по наработке в моточасах.

Для пожарных насосов автоматическое чередование запрещено — СПРИНКЛЕРНЫЕ и ДРЕНЧЕРНЫЕ системы работают по отдельным алгоритмам согласно СП 5.13130.

ТАБЛ 1 СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ШЕАФА С ПРЯМЫМ ПУСКОМ ИЛИ ЧАСТОТНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

ЩУВ: щит управления вентиляцией

Назначение и типовые объекты

ЩУВ управляет приточными, вытяжными и приточно-вытяжными установками. Типовые объекты — производственные, административные и торговые здания, паркинги, серверные помещения, медицинские учреждения. Отдельная категория — системы дымоудаления и противодымной защиты.

ЩУВ для систем дымоудаления проектируется по СП 7.13130 и СП 60.13330. Алгоритм управления и состав оборудования отличаются от щитов для приточно-вытяжной вентиляции.

Состав оборудования

Типовой состав ЩУВ:

• Вводной автоматический выключатель — защита на вводе.
• Пускатель или частотный преобразователь — на каждый вентилятор. Частотник применяется при регулировании производительности по CO₂, давлению или температуре.
• Тепловая защита двигателя — тепловое реле или термистор (PTC) в обмотке двигателя.
• Управление воздушным клапаном — сигнал 0–10 В или дискретный выход на привод клапана. Клапан открывается перед пуском вентилятора и закрывается после останова.
• Защита от замерзания — датчик температуры на выходе калорифера. При падении температуры ниже +5…+8 °C — останов вентилятора и аварийный сигнал.
• Датчики температуры и CO₂ — аналоговые входы 4–20 мА или 0–10 В. Управляют частотником по ПИД-регулятору.
• Интерфейс с системой ПС — дискретный вход от прибора пожарной сигнализации. При сигнале «Пожар» — немедленный останов приточной вентиляции или перевод в режим дымоудаления.
• ПЛК или программируемое реле — реализует летний/зимний режим, алгоритм защиты от замерзания, взаимные блокировки приточной и вытяжной установок.

Взаимная блокировка приточной и вытяжной установок — обязательна. Если приточный вентилятор не запустился, вытяжной не включается. Нарушение баланса давлений ведёт к подпору или разрежению в помещении.

Режимы работы и интеграция

Режимы: ручной, автоматический, аварийный. В автоматическом режиме ЩУВ получает задание от системы диспетчеризации — АСУТП или BMS (Building Management System) по протоколам Modbus RTU, BACnet или KNX.

Летний и зимний режим переключаются вручную или автоматически по датчику наружного воздуха. В зимнем режиме алгоритм защиты от замерзания активен постоянно. В летнем — калорифер отключён, порог защиты от замерзания не применяется.

ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ И ПРИЁМКИ В УСЛОВИЯХ НАШЕГО ПРОИЗВОДСТВА

Проверка схемы и маркировки. Каждый проводник проверяется на соответствие принципиальной электрической схеме. Маркировка контролируется по каждой цепи. Несоответствие — основание для отказа в приёмке до устранения.

Измерение сопротивления изоляции. Выполняется мегаомметром при напряжении 500 В постоянного тока. Минимально допустимое значение для силовых цепей — 1 МОм согласно ПУЭ. Результат фиксируется в протоколе по каждой цепи.

Проверка защитных функций с имитацией аварий. Для ЩУН — имитация «сухого хода» (снятие сигнала с датчика давления на всасывании): насос должен остановиться с задержкой 3–10 с и выдать аварийный сигнал. Для ЩУВ — имитация срабатывания защиты от замерзания (подача сигнала с датчика температуры ниже уставки): вентилятор должен остановиться, клапан закрыться.

Проверка логики управления и блокировок. Каскадное управление насосами проверяется в режиме имитации нагрузки. Взаимные блокировки приточной и вытяжной установок в ЩУВ проверяются отдельно по каждому сценарию. Интеграция с системой ПС — обязательная проверка для ЩУВ.

Тепловизионный контроль под нагрузкой. Выполняется при наличии нагрузочного стенда. Допустимый перегрев контактных соединений — не более +40 °C относительно окружающей среды по ГОСТ Р 56720. Превышение — основание для подтяжки контакта.

Фиксация параметров настройки. Уставки тепловых реле, параметры ПИД-регулятора, задержки пуска и останова фиксируются в протоколе испытаний. Протокол передаётся заказчику в составе документации.

КАКИЕ ОШИБКИ МОГУТ ВОЗНИКНУТЬ

Отсутствие защиты от «сухого хода» в ЩУН. Насос работает без воды во всасывающей магистрали. Механические уплотнения разрушаются за 1–3 минуты. Двигатель перегревается. Как избежать: датчик давления или реле уровня на всасывании — обязательный элемент ЩУН. Уставка защиты по давлению — 0,3–0,5 бар ниже рабочего давления на всасывании. Задержка отключения — 3–10 с (защита от ложных срабатываний при пуске).

Отсутствие защиты от замерзания в ЩУВ. Датчик температуры после калорифера не установлен или уставка защиты занижена. При отрицательных температурах наружного воздуха вода в калорифере замерзает. Калорифер разрушается. Как избежать: уставка защиты от замерзания — +5…+8 °C. При срабатывании — немедленный останов вентилятора, закрытие воздушного клапана, открытие клапана рециркуляции теплоносителя.

Частотный преобразователь выбран без запаса по мощности. Номинал ЧП равен номиналу двигателя. При пусковых токах и кратковременных перегрузках устройство уходит в тепловую защиту. Механизм останавливается. Как избежать: запас по мощности ЧП — 20% при стабильной нагрузке, 35–40% при тяжёлых пусках и изношенной механической части.

Отсутствие интеграции ЩУВ с системой пожарной сигнализации. При сигнале «Пожар» приточная вентиляция продолжает работать. Кислород поступает в очаг — пожар распространяется быстрее. Как избежать: дискретный вход от прибора ПС — обязательный элемент ЩУВ. Алгоритм реакции на сигнал «Пожар» согласовывается с проектом ПС на этапе разработки схемы.

Заниженная степень защиты IP для условий объекта. ЩУН с IP31 установлен в насосной станции с брызгами воды. ЩУВ с IP31 — на улице или в неотапливаемом техпомещении. Влага и пыль оседают на токоведущих частях, снижают сопротивление изоляции. Как избежать: насосные станции — IP54 минимум. Наружная установка — IP54–IP65. Изменение IP после изготовления — замена корпуса и полная переборка щита.

Примеры реализации в наших проектах