Plus de 66 % de la superficie de la terre sont couverts d'eau, mais seulement 0,6 % de cette eau est potable. Les besoins sans cesse croissants en eau potable et propre continuent à réduire les réserves d'eau de la terre. Le traitement et la réutilisation des eaux potables et usées ne cessent de gagner de l’importance. Ce qui est valable pour l'eau s'applique également aux réserves d’énergie. La consommation croissante d’énergie dans le monde menace d’épuiser les ressources limitées et d’amplifier l’effet de serre.
Du fait des augmentations du prix de l’énergie, les consommateurs privés, publics et industriels sont à la recherche de toutes les sources d’économies. Ils cherchent donc des alternatives qui demandent nettement moins d’énergie tout en offrant la même puissance et le même confort. Dans les installations d’alimentation en eau potable, les principaux consommateurs d’énergie sont les pompes, et dans les stations d’épuration ce sont les pompes et les ventilateurs pour l'aération des boues activées. L’utilisation de variateurs de vitesse modernes offre la possibilité de réduire la consommation d'eau et d'économiser l’énergie.
Ménager les ressources et réduire les coûts
Les installations d’eau potable et d’épuration des eaux usées sont conçues pour les charges de pointe, qui n’apparaissent que ponctuellement. La plupart du temps, ces installations fonctionnent sous charge partielle et c'est précisément à ce moment-là que l’on peut réaliser d'importantes économies d’énergie, surtout avec les pompes. Les coûts d’investissement supplémentaires pour les variateurs de vitesse s’amortissent en peu de temps. Grâce aux variateurs de vitesse, les installations fonctionnent toujours au point optimal de fonctionnement. Ce point peut être ajusté avec une grande précision, en fonction de la charge à traiter.
[Photo : Le nouveau variateur VLT 8000 Aqua est disponible avec un boîtier en IP 20 ou IP 54 et une gamme de puissance de 4 à 400 kW.]
Le rendement de toutes les installations d’eau potable et d'eau usée se voit nettement augmenté. Le démarrage et l’arrêt ralentis des pompes et des moteurs réduisent considérablement l’usure des installations, ce qui prolonge leur durée de vie. On évite les forts courants de démarrage, réduisant ainsi les coûts de maintenance des installations.
Les avantages précités des variateurs de vitesse permettent donc d’économiser les ressources telles que l’eau et l’énergie et, comme effet secondaire, de réduire les coûts. C'est pour cette raison que Danfoss a développé la nouvelle série de variateurs de vitesse VLT 8000 Aqua dédiée aux installations d’eau potable et d’eau usée.
Une installation peu coûteuse
Le concept bien étudié intégrant le filtre RFI (Radio Fréquence Interférence) et les selfs anti-harmoniques dans le variateur font du VLT 8000 Aqua un dispositif fiable, même dans un environnement difficile. Aucun câblage supplémentaire, qui exigerait de la place, du matériel et du temps de mise en œuvre, n'est nécessaire pour raccorder des composants externes. Les variateurs sont disponibles en indice de protection IP 20 pour un montage dans une armoire de commande et en IP 54 pour un montage mural décentralisé. L’indice de protection IP 54 convient parfaitement pour les installations que l'on veut moderniser en les équipant d’un variateur de vitesse.
Haute fiabilité
Lors du développement des variateurs de la série VLT 8000 Aqua, la priorité a été donnée au fonctionnement fiable et sûr des installations d’eaux potables et usées. Le but était d’assurer un haut degré de disponibilité en utilisant les technologies les plus récentes. Les caractéristiques, telles que le redémarrage automatique au retour de la tension de réseau et le fonctionnement en cas de manque de phase ou en cas de sous-tension, sont les résultats de ces efforts.
Convivialité
La mise en service, la commande et la surveillance des variateurs de vitesse sont faciles grâce à l'unité de commande amovible dont disposent toutes les gammes de puissance de 4 à 400 kW.
[Photo : Le clavier de commande avec afficheur en texte clair permet une mise en service rapide avec sauvegarde et duplication des valeurs programmées.]
Toutes les valeurs et les messages de fonctionnement, d’avertissement et d’anomalie sont affichés en texte clair en langue française sur les quatre lignes de l'afficheur. Le guidage par menu est clair et intuitif. Tous les variateurs sont préréglés en usine pour les applications standard eau potable et eau usée.
Mise en service simple et rapide
Pour assurer une mise en service rapide, le menu rapide Quick Menu contient tous les paramètres essentiels. Les tâches plus complexes peuvent être programmées dans Extend Menu. Le clavier de commande permet de sauvegarder la programmation ou de copier les valeurs des paramètres sur d'autres variateurs. Il est également possible de monter l'unité de commande sur la porte de l'armoire. La mise en service ne nécessite aucun instrument de mesure. Les données, telles que la tension de réseau, le courant et la tension du moteur, la tension aux entrées et sorties, etc., peuvent être indiquées sur l'afficheur. Les touches Hand Start et Auto Start permettent de commuter entre la commande directe sur le variateur même et la commande à distance. L’arrêt du moteur piloté par le variateur est possible avec la touche Off Stop.
Intelligence incorporée
Afin de réduire les coûts d’installation, le VLT 8000 Aqua peut prendre en charge des fonctions de dispositifs externes. On peut donc se passer de l'installation d’un disjoncteur à résistance à coefficient de température positif. La fonction de surveillance de la température du moteur est alors assurée par le variateur. Dans ce cas, la résistance PTC, la thermistance ou l'interrupteur à bilame est directement branché sur le variateur et évalué comme message d’anomalie par le biais d’un contact de relais ou d'un bus de terrain raccordé.
Surveillance de la consommation
Tous les variateurs de vitesse de la nouvelle série disposent de la fonction « Optimisation d’énergie automatique ». Durant le fonctionnement à charge partielle, cette fonction permet de réduire encore plus la consommation d’énergie en baissant la tension du moteur. La fonction « Économie d’énergie » permet d’arrêter une pompe qui tourne à une vitesse minimale et pratiquement sans charge. Quand la demande de puissance
augmente à nouveau dans l’installation, le variateur démarre la pompe pour fournir le débit d’eau exigé. Cette fonction contribue à diminuer la consommation d’énergie, en faisant tourner la pompe seulement en cas de besoin réel. Les variateurs VLT 8000 Aqua offrent des fonctions spécialement élaborées pour les exigences des installations d'eau potable et d’eau usée.
Minimiser l’usure au démarrage de la pompe
La fonction « Rampe de démarrage rapide » sert au démarrage de la pompe de l’arrêt jusqu’à la vitesse minimum. Durant le démarrage, la pompe subit une forte usure, étant donné que la lubrification n’est pas encore efficiente. La pompe tourne quasiment à sec. La rampe de démarrage rapide (figure 3, ligne rouge) est indépendante de la rampe normale. Elle permet de parcourir la phase de démarrage dans un temps bref et contribue ainsi à minimiser l’usure.
Éviter les coups de bélier
Le mode « Remplissage » (figure 3, ligne bleue) offre la possibilité d’éviter les coups de bélier associés à l’échappement rapide d’air du réseau de canalisation. Le variateur de vitesse, réglé pour des opérations en boucle fermée, utilise un taux de remplissage ajustable, une consigne de « remplissage ou mise en pression de la canalisation », une consigne de pression de fonctionnement et un retour de pression. Après la mise en pression de la canalisation, le variateur travaille dans la zone normale de régulation (figure 3, ligne verte). En évitant les coups de bélier, la tuyauterie subit moins de contraintes et l’usure est réduite.
Permutation automatique de pompes
La fonction « Permutation automatique de pompe » permet de réaliser, de façon simple et peu coûteuse, un changement automatique de pompe par l’intermédiaire d’un compteur d’heures de fonctionnement, incorporé dans le variateur, et l’utilisation d’un contact de relais permet de régler et de surveiller automatiquement les heures de fonctionnement des pompes connectées.
Un ensemble d’options élaboré
Comme complément utile aux variateurs de vitesse, une carte a été développée qui permet de réguler jusqu’à 5 pompes en cascade. La régulation maître/esclave est également possible. Une autre carte optionnelle à 4 relais offre 4 sorties supplémentaires, de sorte que l’utilisateur puisse disposer au total de 6 sorties de relais. Afin d’intégrer les variateurs dans les systèmes de bus de terrain, des cartes Profibus et DeviceNet sont disponibles en option. Tous les claviers de commande avec affichage en texte clair peuvent être facilement montés sur la porte d’une armoire de commande à l’aide d’un kit de montage séparé. Ces kits sont disponibles pour les variateurs en IP 20 et IP 54. Pour les pompes immergées et dans le cas de longueur de câbles trop grande entre le moteur et le variateur (blindés jusqu’à 150 m ou non blindés jusqu’à 300 m), Danfoss a prévu des filtres sinus correspondant aux différentes puissances.
En cas d’utilisation en environnement agressif, de nouveaux variateurs peuvent être fournis sur demande, dotés de circuits imprimés protégés d’une couche de vernis spécial (tropicalisation).
Le VLT 8000 Aqua est un variateur de vitesse spécialisé, qui réduit les coûts d’installation et permet d’abaisser la consommation d’énergie. D’autre part (figure 4), le fait de démarrer progressivement les pompes permet de constater une moindre usure de l’installation pendant le fonctionnement.
[Photo : Figure 3 – L’usure de l’installation peut être nettement réduite par les fonctions « Rampe de démarrage rapide » et « Remplissage ».]
[Photo : Figure 4 – La station d’épuration de Himmark, au Danemark, a optimisé son rendement en utilisant des variateurs, des débitmètres et des capteurs d’ammonium et d’oxygène de Danfoss.]
