Devis technique

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.
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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
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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.
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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.
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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.
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