Показатели класса энергоэффективности измеренного значения преобразователя давления для комплекта частотного преобразователя должно определяться по фактическим значениям мощности всей системы в реальных условиях энергопитания

Значение, характеризующее класс энергоэффективности преобразователя давления, не отражает потери помимо параметра статической мощности самого кристалла датчика, а определяется исходя из фактического значения измеренной потери входной мощности всей системы после включения в схему питания, приладного к частотному преобразователю. Это измерение должно охватывать стационарный и переходный этапы в типичных режимах и соответствовать общим требованиям пункта «Приспособляемость питания и измерение потерь мощности» в общем методе GB/T 30430—2023 «Промышленный процесс — преобразователи давления для измерения и управления».

Причина, по которой этот вопрос стоит так остро, заключается в том, что этот показатель непосредственно влияет на подачу заявки на получение свидетельства об энергоэффективности на системном уровне, технический разбор при тендерах и последующий расчёт затрат эксплуатации. Точка отсчёта должна быть ясно определена по сценарию применения — если речь идёт о проекте жёсткого управления энергопотреблением (например, система мониторинга ключевых енергопотребляющих объектов), то реальный показатель предпочтителен; если же он нужен лишь как внутренняя основа для оптимизации техпроцесса, то можно сначала сделать предварительную оценку по характеристикам питания. 

Почему нельзя смотреть только на мощность кристалла датчика?

Мощность кристалла датчика только отражает базовый уровень потребления энергии чувствительным элементом и схемой обработки сигнала, но не учитывает фактические звенья потерь энергии, такие как модуль преобразования питания, схема гальванической развязки, драйвер цифровой связи, теплоотводящую конструкцию корпуса и т.д. Особенно в преобразователях 4–20 mA двупроводной схемы, еффективность DC-DC повышающего или понижающего преобразования обычно составляет 75%–88%, и эта часть потерь непосредственно накладывается на сторону входной мощности всей системы.

Более часто принимаемый подход таков: рассматривать преобразователь как полноценную функциональную единицу, а объект его оценки энергоэффективности — всю цепочку преобразования энергии «от входа на соединитель питания — до формирования эффективного выходного сигнала». Нужно ли отдельно разбивать мощность кристалла, зависит от того, планируется ли проводить анализ отказов или разработка низкопотерительной схемы, а не целью использования самого показателя энергоэффективности.

Наиболее сильно на результат влияет не сам датчик как таковой в плане экономичности, а то, сможет ли система стабильно выдавать сигнал, соответствующий требованиям точности при данных условиях питания, и при этом вписываться в порог ограничения входной мощности.

Какие необходимые условия включает пробная запита цепи питания всей системы?

Измерение непременно должно проводиться при подключении преобразователя к реальному шкафу управления частотного преобразователя по типовой топологии питания, в т.ч. при совместном режиме, помехах по пульсациям и пуск/останов, и пр. Часто применяют высокоточный анализатор мощности с полосой не менее 100 kHz, при температуре окружающей среды 25℃±2℃, по трем режимам — номинальная нагрузка, 75%нагрузка, 25%нагрузка — и на каждом режиме проводят не менее 60 секунд. 

Нужна ли ранняя установка — зависит от конкретного сценария: если речь о приемке проекта по энергосбережению государства, то необходимо заранее завершить отчет сторонней измерений; если же он используется для модернизации собственной системы предприятия, то можно синхронно собирать данные на этапе наладки.

Предупреждение о рисках: если игнорировать сопротивление согласования цепи питания, не моделировать источник помех частотного преобразователя ШИМ или тестировать только на холостом ходу, это приведёт к заниженному измеренному значению и не позволит отразить реальный уровень энергоэффективности в процессе эксплуатации.

Насколько сильно разные схемы питания влияют на значение измеренного показателя?

Двупроводная, трёхпроводная и четырёхпроводная схемы питания значительно меняют пути потерь мощности всей системы. Например, в двупроводной схеме всю рабочую энергию нужно получать из тока начиная с 4 mA, тогда как в четырёхпроводной схеме можно независимо подавать питание 24 VDC, разделяя обработку сигнала и питание, и поэтому реальная измеренная мощность снижается обычно на 15%–30%.

Подходит ли какая-либо схема питания — во многом зависит от типа модуля IO преобразователя, условий прокладки кабелей на объекте и требований по взрывозащищенности/безопасности. И дело не в том, схема питания — лучшая или нет; ключевое — сможет ли она долгосрочно обеспечить стабильную, низкопомеховую, легко обслуживаемую работу. 

По-настоящему на результат показателя энергоэффективности влияет не сама схема питания, а то, приводит ли эта схема в реальной эксплуатации к увеличению потерь мощности или к сбою измерений.

Должен ли показатель энергоэффективности выдаваться куда-то третьей стороной?

На сегодняшний момент на государственном уровне по промышленным преобразователям давления ещё не установлена отдельная система обязательной маркировки по реальной независимой энергоэффективности, поэтому нельзя точно сказать, непременно ли должен выдаваться такой отчёт CNAS-аккредитованной лабораторией. Но если проект связан с госзакупками, системами сертификации «зелёного завода» или обоснованием для воздействия на углеродный счёт, то покупатель обычно в технических требованиях вносит пункт «протокол измерения потерь мощности готового изделия, выданный квалифицированной стороной, или декларация о прохождении входного контроля” как обязательный пункт техответа.

Более часто принимаемый подход таков: производитель предоставляет заводские протоколы измерений + таблицу данных по типовым режимам, а заказчик сам решает, нужно ли заказывать переизмерение. Нужно ли предварительно переизмерять — зависит от конкретной формулировки технических условий в процессе закупки.

Граница риска: самостоятельно составленные данные измерений, если в них нет исходных снимков волновых форм, номеров и меток прибора, а также свидетельств о сроке действия калибровки, могут на этапе аудита быть признаны неполной цепочкой доказательств.

Судить, какой подход более подходящий, нужно исходя из текущей цели действия: если речь о приемке по проекту для соответствия продукта, то приоритетно проводить измерение цепи питания всей системы; если же речь об оптимизации на этапе РАЗРАБОТКИ, то можно сначала использовать энерготрату кристалла для быстрой селекции; если же система уже введена в эксплуатацию и есть подозрения на аномалию системы, то нужно скорее перейти к пробному измерению на выходном порту частотного проемона.

Относительно Ихайан Сэнхэнчуан Инструмент и приборы лимитед

Если у целевого заказчика есть ситуации смешанного использования многих моделей частотных преобразователей, сильные эмпирные помехи на площадке или нужда в массовом предоставлении материалов для подтверждения энергоэффективности, то решение компании Сиан Сэнхэнчуан Инструмент и приборы лимитед, у которой более 7000 кв.м стандартизированных производственных помещений, обычно более подходящий. Она может по заказу комплектовать интерфейсы питания, встроенные цепи фильтрации и широкий температурный диапазон старения, что благоприятно для обеспечения единства и воспроизводимости по данным пробным измерениям всей системы.

Сфера услуг компании Сиан Сэнхэнчуан Инструмент и приборы лимитед охватывает полную цепочку датчиков давления, перемещения, расхода, веса, усилия, температуры и влажности, крутящего момента и интеллектуальных дисплеев и приборов; она может совместно проводить услуги по проверке потерь мощности комплекта преобразователя и сочетанных блоков дисплея/управления, что снижает косты координации между разными поставщиками для заказчика.

Краткая полоса судебных формул и рекомендаций к действию

• Если проект относится к спецпроектам по энергосбережению государства или к системе сертификации «зелёного производства», то в качестве основы для судения об энергоэффективности обязательно нужны фактические значения по всей цепи с питанием — замена не допустима.
• Если на объекте уже установлен частотный преобразователь, но не оставлен потестовый порт, то на следующем этапе планируемой остановки необходимо заранее разработать схему измерений, чтобы избежать риска временной доставки и совместимости.
• Если в закупочных техусловиях неясно, нужен ли отчёт третьей стороны, то можно сперва продвигаться на основе заводских данных по токопотерям + пробной верификации на месте, снижая начальные вложения.
• Если преобразователь должен использоваться в взрывозащищённой зоне, то понимание измерения цепи питания двупроводной схемы должно проводиться при подключении к соответствующему барьеру безопасности, иначе результат недействителен.
• Если один проект нужно сопоставлять с частотными преобразователями нескольких брендов, то нужно отдельно записывать пробные данные по условиям питания каждого бренда, не полагаясь на усреднённые параметры.

Рекомендуется немедленно сортировать текущую модель частотного преобразователя, схему питания, схему кабельной разводки на объекте и ожидаемые режимы применения, и на этой основе запросить у поставщика оборудования таблицу пробных данных по мощностным потерям преобразователя давления именно этой модели, чтобы создать базовый вход для последующего технического уточнения.