Hidrológiai Közlöny 1993 (73. évfolyam)
3. szám - Józsa István: Szivattyúzási rendszerek fejlődése a Fővárosi Vízműveknél
JÓZSA I .: Szivattyúzási rendszerek fejlődése 153 n3 n2 ni no a kMjm*; (m 3/h) 7. ábra. Szivattyúhajtás frekvenciaváltóval táplált aszinkron motorral kai üzemeltetési megfontolások. A vízmű gépházakban már a gőzüzemű szivattyúhajtások korában a technológia lényegét képezte a fordulatszám-szabályozással történő vízhozam változtatás. A 30-as években bekövetkezett villamosításkor az akkori aszinkronmotorokat is ellátták különböző hátsó, vagy segédgépes fordulatszámváltoztatást lehetővé tevő segédberendezéssel, és a kisebb teljesítmények esetén alkalmazták az ún. slip szabályozást. Az új berendezések megjelenése a 70-es évek második felére esett. A Vízművek termelő' és átemelő gépházaiban eddig szinte kizárólag csúszógyűrűs aszinkronmotorokat alkalmaztak, és ez adta az indíttatást ennek a típusnak a fejlesztésére. Így jelent meg kezdetben a főnyomógépházakban, majd kisebb teljesítmények esetében is a forgórészköri kaszkádszabályozás. Ennek a berendezésnek az elvi kapcsolási rajzát és energiaábráit mutatja a 6. ábra. Az aszinkronmotor forgórész körébe indításkor először egy változtatható ellenállást kapcsolnak, aminek a segítségével a gépcsoport felfuttatható egy alapfordulatszámra. Ezt úgy kell megválasztani, hogy az adott rendszeren a szivattyú a vízszállítás megindulásának állapotába kerüljön. (A zárási nyomása közel a rendszer emelőmagasságát érje el.) Ekkor a berendezés átkapcsolódik a kaszkád üzemre, itt a forgórész árama egy tirisztoros átalakítóba kerül, ahol 50 Hz váltóárammá alakul, és egy illesztőtranszformátoron át visszavezetik a hálózatba. Az aszinkronkaszkád szabályozó vízmű üzemben a névleges fordulatszám alatt a 80-100% közötti tartományban működik az esetek döntő többségében. Ez a rendszer kiküszöböli a slipszabályozás veszteségét és visszatáplálja a hálózatba azt a forgórészben keletkezett villamosteljesítményt, amit a slipszabályozásnál hő formájában elveszít a rendszer Az évek folyamán ez a készülék számos szerkezeti változtatáson esett keresztül, javítva a szolgáltatásait, és igazodva az adott telep feladataihoz. Pl. két motort is el tud látni egy szabályozó. Ha az első eléri a névleges fordulatot, azt a motor forgórészt rövidrezárja a berendezés, és átkapcsolódik a másik motorra. így a két gép teljesítménye fokozatmentesen beléptethető a szivattyúzásba. (Csepel, Kőbánya, Rákoskeresztúr.) A felfuttató indító ellenállás kezdetben egy elektromechanikus hajtású motorindító volt, amit később egy elektronikus vezérlésű léghűtéses ellenállás egység helyettesített. (Pl.: Újpalota, Békásmegyer.) A névleges fordulat elérésekor a kaszkád automatikusan rövidrezárja a motor forgórészét, és így a saját vesztesége ebben az állapotban megtakarítható. (Pl.: Főtelep, Békásmegyer). Jelenleg 18 hazai, VKI gyártmányú, és 2 Siemens kaszkád szabályzó van üzemben 30-2000 kW névleges teljesítményhatárok között. A kaszkádhajtások összteljesítménye elére a 9,8 MW-ot. Az aszinkron-kaszkád berendezések viszonylag egyszerűen voltak telepíthetők, és beszerzési költségeik is elfogadhatók voltak, mivel a motor árának nagyságrendjében maradtak. Hátrányuk, hogy viszonylag bonyolult felépítésük van, és az átkapcsolások alkalmával hajlamosak a lökésszerű lengésekre. Ezenkívül nagy mennyiségű induktív meddő terhelést okoznak a villamos hálózatnak, amit jelentős kondenzátor teleppel kell kompenzálni. Hálózati felharmonikus terhelésük viszonylag csekély. Szélső esetekben, ha a szivattyúzási feladat erre lehetőséget ad, kis teljesítmény, vagy nagyon lapos szivattyú és rendszer jelleggörbe esetén, a kaszkád előbbi hátrányait kiküszöbölendő, a motor forgórész körébe elektronikusan vezérelt ellenállásokkal működő slipszabályzót kötnek. Az itt elvesztett slipenergia viszonylag kevés, de a berendezés jól integrálható egy későbbi üzemirányító rendszerbe és beszerzési költsége is lényegesen kedvezőbb. (Pl.: Budakeszi úti gépház.) A fejlődés mai irányát a primér statikus frekvenciaváltók megjelenése és rohamos fejlődése jelenti. Ezek a készülékek a motort tápláló 50 Hz váltakozó áramot alakítják át tetszés szerinti (0-200 Hz) frekvenciájú váltakozó árammá, így a motor fordulatszáma a tápláló feszültség frekvenciájával arányosan változtatható. A szivattyút hajtó motor ebben az esetben rövidrezárt forgórészű kalickás aszinkronmotor, ami a legegyszerűbb mechanikai felépítésű forgógép, és így üzemkészsége a lehető legkedvezőbb. A frekvenciaváltóval működő hajtás elvi kapcsolási rajzát és energiaábráit mutatja a 7. ábra. A frekvenciaváltók fejlődésében is ma már a harmadik generáció elterjedése tapasztalható. Elvi felépítésük változatlan, mert 3 fázisú egyenirányítóból, szűrőegységből és a tranzisztoros, vagy tirisztoros inverterből állnak. Megkülönböztetnek un. áraminverteres és feszültséginverteres kivitelt. Az előbbi a vízmű üzemben hátrányos, a kedvezőtlen fázistényezője, valamint egy adott motorral történő merev megbonthatatlan kapcsolata miatt. Az utóbbit kedvezőbb üzemi tulajdonságai miatt - fázistényezője közel 1 - a teljesítményhatáron belül
