Spécification du variateur de vitesse

Spécification du variateur de vitesse 1ère partie Généralités 1.01 Description A. Cette spécification décrit un variateur de vitesse à courant alternatif à commande de couple directe (DTC) ou à commande vectorielle sans capteur, utilisé pour contrôler la vitesse d'un moteur à induction alternatif d'une pompe centrifuge. 2ième partie Produit 2.01 Variateurs de fréquence A. Le variateur doit être à commande transistorisée avec une sortie avec modulation de largeur d'impulsions (MLI). Le variateur doit être à commande de couple directe (DTC) ou un convertisseur CA (courant alternatif) à CA à commande vectorielle sans capteur utilisant la dernière technologie de transistor bipolaire à porte isolée (IGBT). Ce variateur doit également fournir en option un mode opérationnel pour le fonctionnement scalaire ou V/Hz. B. Le variateur doit avoir la marque 'UL listed', 'C-UL listed', ou 'CSA listed' et être conforme à la Directive EMC 89/336 CEE, la Directive 73/23 CEE Basse tension et la Directive 98/37 CE Machines, conformément à la Directive CE de l'union Européenne. C. Le variateur devra utiliser la même architecture de communications en utilisant les cartes de communication enfichables, pour une connectivité à grande vitesse sans bruit dans toute la gamme de puissance des variateurs du fabriquant. D. Caractéristiques nominales 1) La puissance nominale du variateur doit lui permettre de fonctionner à une puissance triphasée de 230VAC à 690VAC ±10%, de 48Hz à 63Hz. Le variateur doit utiliser un redresseur à deux alternances pour empêcher le retour du signal d'entrée et pour fonctionner à un facteur de puissance d'entrée fondamentale (déplacement) de 0,97 quelles que soient les vitesses et les charges. L'efficacité du variateur doit être de 98% ou supérieure, à pleine vitesse et à pleine charge. Une bobine de réactance secteur montée en interne ou une inductance de lissage CC doivent être intégrées pour réduire les harmoniques du courant d'entrée, apporter une protection contre les microcoupures telles que les bruits de commutation du correcteur du facteur de puissance à capacité, et réduire les perturbations radioélectriques. 2) La capacité de surintensité doit être de 110% du courant nominal pendant une (1) minute sur cinq (5) minutes. La fréquence de sortie doit être réglable entre 0Hz et 180Hz. E. Panneau de commande (Clavier) 1) Chaque variateur de vitesse doit être équipé d'un panneau de commande (clavier), composé d'un écran alphanumérique rétro éclairé avec 4 lignes de 20 caractères et d'un clavier composé des touches Marche/Arrêt, Local/Distant, Augmenter/Diminuer, Remise à zéro, d'un menu de navigation et du paramètre Sélectionner/Enregistrer. 2007 ITT Monitoring and Control Page 1 de 8 PumpSmart PS200 v5

2) Le panneau de commande doit inclure une fonctionnalité autorisant le téléchargement des valeurs de paramètres dans la mémoire et le transfert entre le panneau de commande et le même variateur ou un autre. 3) Tous les variateurs de toute la gamme de puissance doivent posséder la même interface utilisateur, avec l'écran alphanumérique, le clavier, quelle que soit la puissance nominale en HP. 4) Le clavier doit être retirable et insérable avec le variateur sous tension, avec une capacité d'installation à distance et il doit posséder sa propre mémoire permanente. Le variateur doit être équipé de l'option lui permettant de travailler normalement une fois le clavier retiré. 5) En fonctionnement normal, une (1) ligne sur l'écran doit afficher la valeur de référence, les statuts marche/arrêt et local/distant. Les trois (3) lignes restantes doivent être programmables pour afficher les valeurs de trois (3) paramètres de service. Au minimum 24 paramètres pour le variateur de vitesse et 18 paramètres pour la pompe doivent être disponibles, comprenant les sélections suivantes : a. La variable process de la pompe, exprimée en psig, gpm, ft, etc. b. Le niveau de vibration exprimé en IP/s ou en mm/s c. Les économies d'énergie vs une vitesse de pompe constante d. Tours par minute e. Fréquence de sortie, tension, courant et couple f. Tension à l entrée, puissance et kilowattheures g. Dissipateur thermique, température et tension CC du bus h. Statut des entrées et des sorties discrètes F. Caractéristiques des Entrées / Sorties 1) Six (6) entrées discrètes doivent être disponibles pour des entrées à contact sec utilisant une source d'alimentation interne ou externe de 24 VDC. Des entrées de 115VAC pourront être disponibles en option. 2) Trois (3) sorties de contact de relais en forme de C, toutes programmables indépendamment. Les contacts des relais doivent être définis afin de fonctionner avec un courant continu de 2 A sous 24VDC ou 115/230VAC. Les fonctions doivent être accompagnées d'indications pour signaler si le variateur est prêt, en fonctionnement ou en panne. Les messages d'avertissement généraux ou spécifiques ainsi que les indications de panne de la pompe doivent être disponibles. 3) Trois (3) entrées analogiques, une (1) +/- 0VAC - 10VAC et deux (2) 4mA - 20mA, toutes programmables indépendamment. Un amplificateur d'isolement de l'entrée différentiel doit être disponible pour chaque entrée. Les fonctions de traitement du signal d'entrée analogique doivent inclure les réglages d'échelle et un filtrage réglable. Si la référence de l'entrée (4-20mA ou 2-10V) est perdue, le variateur de fréquence autorisera l'utilisateur à effectuer les 2007 ITT Monitoring and Control Page 2 de 8 PumpSmart PS200 v5

opérations suivantes : (1) arrêter et afficher une panne, (2) autoriser le fonctionnement à une vitesse programmable prédéfinie, (3) maintenir la vitesse du variateur de fréquence basée sur la dernière référence valide reçue, ou (4) générer un message d'avertissement, en fonction de ce que l'utilisateur a sélectionné. Le variateur devra être programmable pour signaler cette condition via un message et/ou via le bus de communication série. 4) Deux (2) sorties analogiques, délivrant des signaux de 4mA à 20mA. Les fonctions de traitement du signal de sortie analogique doivent inclure les réglages d'échelle, un filtrage réglable et une inversion de signal. Les sorties doivent être programmées indépendamment pour délivrer des signaux relatifs à, au moins, 21 fonctions de sortie, comprenant la vitesse à la sortie, la fréquence, le courant, la variable process et les niveaux de contrôle de la condition. G. Communications série 1) Les interfaces de communication série sont disponibles pour une large sélection de protocoles de communication. Les adaptateurs disponibles sont les suivants : Modbus, Modbus Plus, Profibus, DeviceNet et Ethernet. 2) Les interfaces de communication série doivent inclure au minimum la commande marche/arrêt, le réglage de la valeur de référence, la limite de courant et les réglages du temps d'accélération/de décélération. Le variateur doit permettre au contrôleur du variateur distribué (DDC) de contrôler les rétroactions telles que les rétroactions de la variable process, la vitesse à la sortie/la fréquence, le courant (en ampères), le couple en %, la puissance (kw), les kilowattheures (réinitialisables), les heures de fonctionnement (réinitialisables), les sorties de relais ainsi que le diagnostic des pannes et les messages. De plus, la remise à zéro de la panne du variateur doit être possible via un réseau local à distance. 3) Un port de communication par fibre optique doit également être fourni pour l'interface PC. Le logiciel basé sur Microsoft Windows doit être disponible pour l'installation du variateur, l'analyse du diagnostic, les opérations de surveillance et de contrôle. Ce logiciel doit permettre l'affichage en temps réel des graphiques de performance du variateur. H. Fonctions de protection du variateur 1) Pour chaque message d'alerte programmé et pour chaque fonction de protection, le variateur doit afficher un message complet ou en utilisant des abréviations standard. Les soixante-quatre (64) messages d'erreur les plus récents ainsi que les heures seront conservés dans l'historique des pannes du variateur. 2) Le variateur doit être équipé d'un varistor à oxyde métallique (MOV) interne pour une protection phase à phase et une protection tension phase-neutre. 3) Un court-circuit sur la sortie et une protection pour les défauts à la terre définis à 65000 A doivent être fournis conformément à la norme UL508C sans se fier aux fusibles de la ligne. Une protection contre les pertes de phase du moteur doit être fournie. 2007 ITT Monitoring and Control Page 3 de 8 PumpSmart PS200 v5

4) Le variateur doit être équipé d'une protection moteur contre les surcharges conformément à la norme UL508C. 5) Une protection doit être fournie contre les surtensions de la ligne CA ou du bus CC à 130% de la tension nominale maximum ou contre les sous-tensions à 65% de la tension nominale min. et la perte de phase de l'entrée. 6) Une fonction de gestion de la perte de puissance permettra au variateur de rester entièrement opérationnel après une perte de puissance dans la mesure où l'énergie cinétique peut être recouvrée depuis la masse en rotation du moteur et de la charge. 7) La commande 'antidécrochage' doit être programmable afin d'émettre un message d'avertissement ou d'arrêter le variateur après que le moteur ait fonctionné au-dessus du niveau de couple programmé pendant une durée programmée. 8) La protection de sous-charge doit être programmable afin d'émettre un message d'avertissement ou d'arrêter le variateur après que le moteur ait fonctionné en dessous d'une courbe de sous-charge sélectionnée pendant une durée programmée. 9) Une protection contre les températures excessives doit être prévue afin d'émettre un message d'avertissement si la température du module de puissance est inférieure de 5 C du niveau de déclenchement de température excessive. 2007 ITT Monitoring and Control Page 4 de 8 PumpSmart PS200 v5

3ième partie Contrôles et Programmation 3.01 Programme d'application A. Toute la logique indiquée ci-après dans cette spécification doit résider à l'intérieur du microprocesseur du variateur. Si un contrôleur externe est requis, il faut l'indiquer clairement et l'inclure dans l'offre. B. Le variateur doit être programmé avec une macro d'application spécifique à la pompe. C. Le programme doit être conçu pour une utilisation simple et il est livré systématiquement avec un manuel de programmation convivial spécifique aux pompes centrifuges. D. Le panneau de commande (clavier) doit permettre l'affichage de la nomenclature de la pompe (PSIG, GPM, IP/s, mm/s, etc.) pour offrir à l'opérateur une meilleure compréhension de la pompe et du statut du système. E. Le variateur doit être équipé d'un PID interne pour contrôler la variable process telle que la pression, le débit, le niveau, etc. Le contrôleur du PID doit être capable de réguler la vitesse ou le couple pour contrôler la variable process avec précision. 1) Le variateur doit identifier une demande faible du système et arrêter automatiquement la pompe dans un mode veille suspendu jusqu'à ce que la demande du process nécessite la remise en route de la pompe. F. Le variateur doit avoir la possibilité d'effectuer un contrôle du process (PID) en utilisant soit la vitesse du moteur, soit le couple du moteur, comme variable modifiable. G. Le variateur doit avoir la possibilité de suivre une référence de vitesse via le clavier, une entrée analogique ou une commande bus série. 3.01.1 Programme Multi-pompe A. Le programme du variateur doit posséder une macro multi-pompe pour permettre à 4 variateurs maximum de communiquer et de contrôler jusqu'à 4 pompes. Un variateur fera fonctionner une pompe. B. La communication entre les variateurs doit s'effectuer via un réseau à fibre optique pour réduire au maximum les perturbations radioélectriques et électromagnétiques. C. Les variateurs devront contrôler une seule variable du process, activer et désactiver automatiquement les pompes en fonction de la demande du process. Les paramètres d'activation et de désactivation des pompes doivent avoir la possibilité être réglés sur le terrain à partir du clavier des variateurs. D. Dans le cas d'une panne du variateur, du moteur ou de la pompe, les autres variateurs identifieront cette défaillance et devront compenser avec la pompe disponible suivante. E. Si plusieurs pompes sont en opération, les variateurs devront synchroniser la vitesse pour assurer une répartition égale de la charge entre les pompes. F. Dans le cas où une pompe présente une usure et si elle ne parvient pas à répartir également la charge, un couple synchrone sera disponible. Cette option synchronisera les couples de toutes les pompes en opération afin d'aider à répartir également la charge entre elles. Les moteurs devront être identiques sur les pompes opération en mode couple synchrone. 2007 ITT Monitoring and Control Page 5 de 8 PumpSmart PS200 v5

G. Les variateurs devront alterner le fonctionnement des pompes en se basant sur les heures de fonctionnement des pompes. Après une durée programmée, le niveau de charge sera transféré au variateur disponible suivant. H. Les variateurs doivent posséder une fonction de mise sous pression rapide afin de compenser les pertes supplémentaires de frottement du système sous des débits plus élevés. Cette fonction devra augmenter automatiquement la valeur de référence de pression lorsque des pompes supplémentaires sont activées. De la même manière, la valeur de référence de pression diminuera lorsque des pompes seront désactivées. 3.02 Commandes du moteur A. Une fonction d'identification du paramètre du moteur devra définir automatiquement le circuit équivalent du moteur utilisé par le contrôleur de couple à commande vectorielle sans capteur. B. Le variateur devra être capable de démarrer dans une charge tournante, d'accélérer ou de décélérer pour atteindre la valeur de référence sans faire disjoncter la sécurité ou endommager le composant (amorçage instantané). C. Le variateur devra être capable de redémarrer automatiquement après une surintensité, une surtension, une sous-tension ou le déclenchement de la protection de la pompe. Le nombre de tentatives de redémarrages, la durée de l'essai et l'intervalle de temps entre les tentatives de remises à zéro devront être programmables. D. Le variateur devra posséder une fonctionnalité limitant les intensités de sortie et/ou le couple vers le moteur pour éviter les surcharges du moteur. E. Le variateur devra posséder des rampes d'accélération et de décélération pour limiter les appels de courant et éviter les coups de bélier dans les canalisations. 3.03 Estimation du débit A. Estimation du débit Le variateur devra être capable d'estimer le débit de la pompe avec une précision de 5% du débit nominal total de la pompe, pour des vitesses variables de 50%-100% de la vitesse synchrone du moteur sans émetteurs de process externes. B. L'algorithme de calcul du débit doit être opérationnel en utilisant les courbes de performances de pompe disponibles. Les tests de performance effectués en usine ne doivent pas être requis pour obtenir la précision du débit. C. L'algorithme de calcul du débit doit permettre un calibrage sur le terrain sans nécessiter des appareils de surveillance. D. ( ) Après le contrôle ; la logique du calcul du débit doit permettre de corriger les déviations de la gravité spécifique via un signal de 4-20 ma, bus de communication série, ou via l'entrée de l'émetteur de température. E. ( ) Après le contrôle ; la logique du calcul du débit doit permettre de calculer le débit de la pompe sur une pompe à entraînement magnétique avec un caisson de confinement métallique. 2007 ITT Monitoring and Control Page 6 de 8 PumpSmart PS200 v5

3.04 Protection de la pompe A. Protection de la pompe Le variateur doit avoir la possibilité d'avertir et/ou de protéger la pompe contre les conditions de refoulement, dans le cas d'un fonctionnement à sec (cavitation sévère), d'un fonctionnement avec un débit inférieur au débit minimum recommandé et d'un fonctionnement dépassant le débit maximum recommandé sur toute la gamme de vitesses variables et sans avoir besoin de recourir à des émetteurs de process externes. 3.05 Economie de débit 1) Ce dispositif de protection de la pompe doit être facilement programmable en utilisant les valeurs de débit (GPM ou M3/heure). 2) Le dispositif de protection de la pompe doit être capable d'offrir des réactions de contrôle spécifiques face aux conditions suivantes : a. Fonctionnement à sec : Avertissement uniquement, Avertissement & Arrêt b. Débit minimum : Avertissement uniquement, Avertissement & Contrôle pour passer en vitesse minimum c. Débit maximum : Avertissement uniquement 3) La logique de protection doit permettre des changements de profils de charges liés aux changements de vitesse, y compris les pertes mécaniques et hydrauliques. 4) La logique de protection ne doit pas se déclencher intempestivement si le variateur fonctionne à vitesse réduite sous des modes de contrôle normaux. 5) ( ) Après le contrôle ; la logique de protection doit être capable de calculer le débit de la pompe sur une pompe à entraînement magnétique avec un caisson de confinement métallique. A. Economie de débit le variateur doit pouvoir calculer le rapport d'économie de débit de la pompe, divisé par la puissance d'entrée électrique. 1) Le débit de la pompe doit être calculé à l'aide d'un dispositif de mesure du débit sans capteur et intégré dans le variateur. 2) La puissance d'entrée électrique doit correspondre à une consommation de puissance électrique réelle, prenant en compte toutes les pertes du variateur et du moteur. 3) Le rapport d'économie de débit doit être un paramètre pouvant être sélectionné sur le clavier du variateur et doit être disponible sur une sortie de 4-20mA ou via un registre de bus série. 3.06 Surveillance de la condition A. Le variateur doit être capable de surveiller au maximum deux (2) canaux d'information. Ces canaux devront être soit des entrées externes analogiques 4-20mA / 0-10VDC, soit un minimum de 13 signaux pour le variateur interne et la pompe. 1) Le clavier doit afficher clairement l'unité dans laquelle est exprimée la condition surveillée : A, Hz, IP/s ou mm/s etc. 2007 ITT Monitoring and Control Page 7 de 8 PumpSmart PS200 v5

2) Le variateur doit posséder deux niveaux programmables pour une condition élevée et deux niveaux programmables pour les niveaux bas pour déclencher un avertissement et une alarme. 3) Dans le cas où le niveau d'alarme est atteint, le variateur doit avoir la possibilité de déclencher une alarme, d'atteindre une vitesse minimum prédéfinie de sécurité, de mettre la pompe en panne ou de basculer en mode veille suspendu jusqu'à ce que le niveau passe à nouveau au-dessus du niveau normal. 3.07 Contrôle de cavitation A. Le variateur doit avoir la capacité de surveiller les conditions à l'aspiration d'une pompe et de réagir afin d'éviter les phénomènes de cavitation de la pompe. B. Le variateur doit pouvoir surveiller un signal analogique externe provenant soit de la pression à l'aspiration, soit de l'émetteur de niveau. 1) Lorsque les conditions à l'aspiration de la pompe atteignent un niveau bas critique, le variateur ralentit pour réduire le NPSH de la pompe. a. L'intensité à laquelle le variateur réduit la vitesse de la pompe doit être programmable dans l'application correspondante. 2) Le variateur reprendra un fonctionnement normal au-dessus du seuil de niveau bas. 3.08 Séquence de lavage de la pompe A. Le variateur doit pouvoir détecter un blocage dans la pompe à l'aide de mesures de couple et de vitesse sans capteur. B. Dès qu'un blocage est détecté, la pompe entre en Séquence de lavage de la pompe. Cette séquence démarre la pompe dans un programme conçu pour éliminer les blocages. Ce programme fait fonctionner la pompe en marche avant et en marche arrière jusqu'à ce que le blocage soit éliminé. C. Si le blocage persiste, le variateur doit mettre la pompe en panne et contrôler si la défaillance de la pompe est liée au blocage. D. Le fournisseur du variateur devra vérifier avec le fabricant de la pompe si celle-ci peut fonctionner en sens inverse. 2007 ITT Monitoring and Control Page 8 de 8 PumpSmart PS200 v5