Использование станций управления скважинными насосами I и II подъема уровня воды

Насосные станции
пожаротушения и водоснабжения

Насосные станции водоснабжения

Насосные станции водоснабжения играют одну из ведущих ролей в системах, которые обеспечивают подачу определенного расхода воды с нужным напором. От качества проекта, монтажа и точного подбора оснащения зависит удобство эксплуатации, оптимальные затраты при высокой надежности всей конструкции снабжения и отведения воды.

Классификация насосных станций

Система администрирования насосной станцией должна обеспечивать простоту и надежность ее работы. Выбор соответствующего способа определяется видом станции и ее расположением:

  • вручную – операторы непосредственно запускают устройство и контролируют его функционирование;
  • автоматически – по результатам показаний датчиков уровня воды в резервуарах, давления в трубопроводах и потребления воды;
  • полуавтоматически – оператор задает сигнал, а далее работа происходит в автоматическом режиме;
  • дистанционно – из диспетчерской за пределами территории площадки.

В проект закладывается способ управления, который определяется путем технического анализа.

Насосы, применяемы на станциях водоснабжения первого и второго подъема, циркуляционных и повысительных насосных станциях, классифицируют по устройству, способу установки и области применения. Здесь устанавливаются горизонтальные, вертикальные, центробежные и осевые насосы. Существует два типа сооружений, выбор которых зависит от высоты расположения воды в водозаборе:

  • насосы с положительной высотой всасывания;
  • насосы с отрицательной высотой всасывания, установленные с подпором (под залив).

Особенности рельефа и проектные данные непосредственно влияют на расположение машинного отделения. Исходя из заданных условий его изготавливают в следующем исполнении:

  • наземным;
  • полузаглубленным;
  • заглубленным (подземным).

Разделяют 3 категории, согласно которым соблюдается надежность и обеспеченность водоснабжением.

  1. I категория – остановка водоснабжения нежелательна и может привести к серьезному материальному ущербу (выхода из строя технологического оборудования, нарушения сложного техпроцесса);
  2. II категория – остановка водоснабжения возможна на время, необходимое для включения резервных агрегатов;
  3. III категория – остановка водоснабжения допустима на срок до суток.
КатегорияМаксимальное времяЧисленность обслуживаемыхМаксимальный срок снижения
Насосной станцииостановки водоснабжениянаселенных пунктовводоснабжения на 30 %
I категория10 минутСвыше 50 тысяч населения3 суток
II категория6 часовОт 5 до 50 тысяч населения10 суток
III категория24 часаДо 5 тысяч населения15 суток

Если происходит авария, то при остановке деятельности всего оборудования включаются резервные агрегаты. Также ее работу прерывают для проведения текущего ремонта или замены установок. Требования, которым должны соответствовать станции разных категорий, возрастают по степени их надежности.

I категория надежности больше подходит для промышленных объектов.

Станции первых двух категорий обеспечиваются как минимум двумя самостоятельными источниками электроснабжения.

По выполняемым функциям и параметрам станции водоснабжения можно разделить на следующие виды:

  • насосные станции первого подъема;
  • насосные станции второго подъема;
  • насосные станции третьего, четвертого и последующих подъемов;
  • повысительные насосные станции (станции подкачки);
  • циркуляционные насосные станции.

Транспорт воды происходит по определенной схеме с помощью насосов, к которым подсоединены всасывающие трубы и напорные водоводы.

Насосные станции первого подъема

Насосные станции первого подъема всасывают воду из открытых или подземных источников и направляют ее на очистные сооружения, а при высоком качестве воды или при низких требованиях к качеству, сразу в водопроводную сеть, накопительные емкости или водонапорную башню. Функционирование станции происходит равномерно на протяжении суток, без перерывов. Ее производительность рассчитывают на средний часовой расход в дни значительного водопотребления.

Станции первого подъема бывают оснащены как минимум двумя ведущими насосами и одним или двумя резервными. И те и другие имеют отдельный всасывающий трубопровод.

Насосная станция второго подъема

Насосная станция второго подъема представляет собой систему накопительных емкостей и насосного оснащения. Она обеспечивает подачу чистой либо технической воды в водопроводную сеть населения и объектов промышленности, а также поддерживает требуемое давление в магистрали. Эффективность деятельности станции меняется на протяжении суток, поэтому производительность насосного оснащения рассчитывается на подачу заданного объема воды, соответствующего режимам ступенчатого потребления.

При проектировании и монтаже станции второго подъема желательно установить автоматическое и ручное управление. Бинарный принцип контроля обеспечивает:

  • стабильное давление в напорном водопроводе путем автоматической регулировки насосов;
  • экономию электроэнергии;
  • ограничение пусковых токов в линии электропередач;
  • отсутствие гидроударов в водопроводной магистрали, снижение вероятности аварий;
  • надежность работы в холодный период года;
  • уменьшение численности персонала по обслуживанию станции, создание удаленной диспетчерской службы.

Насосная станция второго подъема размещается чаще всего неподалеку от очистных сооружений.

Повысительные насосные станции (станции подкачки)

Данные станции обеспечивают нужный напор воды на отдельном участке водопроводной сети в многоэтажных жилых застройках или на индустриальных объектах. Они всасывают воду непосредственно из трубопроводов и не могут координировать ее подачу. Такая станция действует согласно принятой схемы водопотребления.

Станции подкачки представляют собой группу насосов, количество которых зависит от объема водопотребления. Станция оснащается основными и резервными насосами, которые включаются автоматически, если запуск основного не произойдет на протяжении 10 сек.

Циркуляционные насосные станции

Циркуляционные насосные станции встраивают в цепи оборотного водоснабжения. Они поставляют отработанную воду в охлаждающие устройства определенных технологических установок. Вид и число насосов определяются мощностью системы и применяющимися водоохладительными сооружениями.

Циркуляционные станции относят к I категории надежности. Остановки процесса их работы недопустимы. Они оснащаются резервным оборудованием, независимыми источниками электроснабжения, всасывающими и напорными коммуникациями, насосом, установленным под заливом. Такой насос требует заглубленное машинное отделение.

Циркуляционные насосы работают согласно графику технологического процесса производства.

Использование станций управления скважинными насосами I и II подъема уровня воды

В зданиях водопроводных насосных станций размещают насосы и двигатели к ним, трубопроводы, задвижки, контрольно-измерительные приборы, водомеры, электрооборудование и пр.

Насосные станции I подъема подают воду из источника водоснабжения на очистные сооружения или, если не требуется очистки воды, непосредственно в распределительную сеть, водонапорную башню и другие сооружения. Насосные станции II подъема служат для подачи воды с очистных сооружений к потребителям.

Насосные станции первого подъемачаще используют в качестве источника водоснабжения открытые водоемы, поэтому их приходится заглублять, чтобы обеспечить необходимую высоту всасывания для насосов и простоту их заполнения.

На станции установлены три насоса, из которых два рабочие насосы и один резервный.

Регулирование режима работы насосов осуществляется задвижкой на нагнетательном трубопроводе. Такие же задвижки установлены на всасывающем трубопроводе для отключения насосов от трубопроводной сети. Насосы защищены от раскрутки ротора при отключении электропитания и действия гидравлического удара предохранительным или обратным клапаном

Насосные станции второго подъемамогут быть заглубленными и незаглубленными.

Насосы устанавливают в машинном зале. Подвод и отвод воды осуществляется по двум всасывающим и двум нагнетательным трубопроводам.

Регулирование подачи производится задвижкой на нагнетании. Отключение от трубопроводной сети делается задвижками на всасывающих трубопроводах.

С машинным залом совмещены помещения обслуживающего персонала, мастерские и подсобные хозяйственные помещения.

Здание обычно одноэтажное с заглубленным машинным залом. Подземную часть выполняют из бетона, верхнее – из кирпича.

Также в зданиях насосной станции размещают контрольно-измерительные приборы, водомеры, электрооборудование.

Водонапорные башни

Служат для регулирования подачи и потребления.

Водонапорная башня состоит из следующих основных элементов: водонапорного бака, поддерживающей конструкции (ствола) и отепляющего шатра вокруг бака. В районах с мягким климатом шатры можно не устраивать, но в этом случае бак должен иметь перекрытие. Вода в бак подается по трубе, заканчивающейся на уровне наибольшего наполнения. Конец ее может быть оборудован поплавковым клапаном, который автоматически закрывает подающую трубу при наполнении бака. Раздача воды из бака происходит по трубам 1 и 2. На трубе 2 устанавливают обратный клапан, препятствующий поступлению воды в бак по этой трубе. Конец трубы 2 располагают над дном бака и оборудуют сеткой. Трубу 1, служащую для подачи воды в бак и разбора воды из него, называют подающе-разводящей. Задвижкаслужит для отключения водонапорной башни от сети. Для подачи воды в бак и разбора воды из него могут выполняться отдельные трубы.

Для слива воды в случае переполнения бака служит переливная труба. К переливной трубе присоединена грязевая труба с задвижкой, предназначенная для периодического удаления скапливающегося на дне бака осадка, а также для отвода воды при промывке бака.

Для возможности осмотра бака снаружи и внутри его устанавливают лестницы.

Водонапорные башни бывают железобетонные, кирпичные, металлические и деревянные.

Железобетонные водонапорные башни в конструктивном отношении выполняются двух типов: со стволом в виде сплошного железобетонного цилиндрического стакана и со стволом из опорных колонн.

Резервуары

Резервуары служат для хранения запасов воды и в зависимости от назначения могут быть расположены в различных местах системы водоснабжения. Резервуары сооружают преимущественно в следующих целях;

а) прием и хранение воды,

б) прием «свежей» воды, питающей системы оборотного водо­снабжения;

в) хранение регулирующего объема воды и поддержание напора в сети (водонапорный резервуар);

г) хранение противопожарных и аварийных запасов воды. Часто резервуары служат одновременно для нескольких из указанных целей.

Объем резервуаров зависит от их назначения и производительности системы водоснабжения. Так, объем водонапорных резервуаров для хранения регулирующего объема воды, устраиваемых вместо водонапорных башен в тех случаях, когда имеется значительное естественное возвышение, определяется так же, как объем баков водонапорных башен.

Насосная станция для скважины: водоснабжение населённых пунктов

Насосные станции для глубоких скважин

Установка скважинного насоса, является одной из самых ответственных технологических операций, выполняемых при обвязке водозабора — тем более, если это артезианская скважина. Чем она глубже, тем более мощное оборудование для подъёма воды на поверхность требуется.
Если учесть, что эти сооружения строят, в основном, для снабжения водой населённых пунктов, то и виды насосных агрегатов, и схемы их подключения используют совершенно разные. Об этом, и многом другом, расскажет наша инструкция, а так же видео в этой статье.

Организация водоснабжения

Транспортировать воду от артезианской скважины до конечного потребителя, порой приходится на значительные расстояния. Поэтому, насосная станция для скважины может быть установлена не одна, а две. Их так и называют: станции I и II подъема.
У каждой из них свои функции и варианты обустройства:

  • Основной проблемой качества воды, добываемой из артезианских скважин, является большое содержание в ней железа. По этой причине, рядом со скважиной нередко сооружают станцию обезжелезивания, которую вы видите на фото снизу. К ней вода подаётся силами насосной станции I подъёма.

Очистное сооружение для питьевой воды: станция обезжелезивания

Насосные станции I подъёма

Если добываемой в артезианской скважине воде очистка не требуется, то её подача производится в накопительные резервуары. Это возможно лишь в том случае, если её качество соответствует ГОСТу 31862-2012 «Вода питьевая. Отбор проб».
Итак:

  • Исключением являются только те случаи, когда скважина бурится с целью обеспечения водой производственных нужд. Там могут быть использованы и оборотные системы водоснабжения, имеющие в своей цепочке циркуляционные насосные агрегаты.
  • Мощность станции I подъёма рассчитывается, исходя из показателей среднего расхода воды за один час, в дни её максимального потребления- плюс собственные нужды сооружения. Подача воды на накопительные резервуары позволяет автоматизировать работу насосов.

Станция управления скважинным насосом

  • Они включаются по сигналу датчиков, как только уровень воды в накопительной ёмкости падает до определённого уровня. К тому же, круглосуточный режим отбора воды благотворно влияет на работу скважины.
  • Третья схема подключения насосной станции к скважине предусматривает подачу воды непосредственно потребителям. Её используют, когда скважина находится в индивидуальном пользовании, то есть, потребитель всего один.
    Если рассматривать эту схему масштабно, как вариант водоснабжения населённого пункта, то в ней обычно задействована не одна скважина, а несколько.
  • Среди них есть основные скважины. Это мощные, с наибольшим удельным дебитом водозаборы, которые эксплуатируются в круглосуточном режиме.
    Неосновные скважины работают только в часы максимального потребления воды, и рассчитывается их дебит совсем по другой формуле.

Схема: подключение насосной станции к скважине

  • Конечно, увеличение числа скважин требует дополнительных затрат, но зато не нужно устанавливать резервуары, а так же насосные станции для скважин II подъема. В противопожарных водопроводных системах, подача насосной станции I подъёма должна быть рассчитана так, чтобы, в случае необходимости, пополнение запаса воды могло быть форсированным.
  • Специфика подключения промышленных насосов к скважине, практически не отличается от бытовых вариантов. Разница только в мощностях используемого оборудования, да диаметрах трубопроводов.
    И ещё, на насосных станциях не один насос, а несколько: как рабочих, так и основных.

Глубинный насос для скважины

  • Для подъёма воды с большой глубины используют не бытовое, а промышленное оборудование. Это погружные насосы, по конструкции совершенно не похожие на штанговые скважинные насосные установки ШСНУ, которые применяют для добычи нефти, их мощности просто несопоставимы.

Глубинные насосы для воды, представляют собой многоступенчатые центробежные трёхфазные агрегаты, с валом и электродвигателем. Установить такое оборудование своими руками невозможно, так как для этого нужно обладать определённым уровнем знаний.

Насосные станции II подъема

В зависимости от географической особенности местности, и дальности подачи воды, водопроводная сеть может быть устроена по-разному: с контррезервуаром, с водонапорной башней, без башни. В подобных системах, режим потребления воды и её расход, непрерывно меняются.
Поэтому, без устройства насосной станции II подъема тут не обойтись – это сооружение призвано упорядочить процесс подачи воды в потребительскую сеть.
Итак:

  • При её проектировании учитываются объёмы минимального и максимального расхода воды, разница между этими показателями, а так же просчитываются различные форс-мажорные ситуации. В системах с контррезервуаром, определяется величина наибольшего транзита в него воды.

Схема подачи воды с водонапорной башней

  • Самое большое количество насосов устанавливается в безбашенных системах, что избавляет от необходимости установки напорного аккумулятора. Но всё же, вариант с аккумулятором более удобен: в моменты, когда подача насосов оказывается больше расхода воды, её излишек накапливается в ёмкости.

Данные показатели являются основой расчета напорного аккумулятора, так как объём резервуара должен соответствовать количеству поступающей в неё воды. Такие схемы используются не только при подключении подающих трубопроводов к артезианским скважинам, но и при подаче воды в городскую магистраль из водохранилища.

Оборудование и системы управления станций

Насосные станции для подачи воды, осуществляющейся в производственных масштабах, поставляются производителями в комплекте, и могут использоваться для обустройства и первого и, второго подъёма.
В комплект станции для водопроводной сети, обычно входит такое оборудование:

Наименование оборудованияДополнительная информация
Насосные агрегаты: как рабочие, так и резервныеМаксимально это может быть 6 насосов: на каждых два-три рабочих агрегата — один резервный.
Элементы трубопроводовСюда включаются контрольные датчики и приборы, а так же запорная арматура.
СветильникиИх количество зависит он размера комплекта насосной станции.
Электрические обогревательные приборыИх наличие зависит от климатической зоны размещения станции, а так же её габаритов.
Вентиляционная решётка
Упаковка многослойных панелей с негорючим утеплителем
Шкаф для автоматического управления насосами
Шкаф для нужд обслуживающего персонала
Шкаф автоматического ввода резервного электропитания
  • Данный комплект может при необходимости дополняться и другим оборудованием. Например: из всасывающих трубопроводов необходимо удалять воздух, для чего требуются вакуумные насосы, а так же воздушно-водяной бак.
  • В зависимости от характеристик насосов, предусматриваются разные системы их управления. Если мощность агрегатов не превышает 10 кВт, осуществляется их прямой запуск. То есть, насосы включаются напрямую от сети, по сигналу от датчика уровня.
  • Такой вариант управления допустим только в тех случаях, когда высокой точности поддержания давления не требуется. У этой системы невысокая цена, но есть один, и очень существенный недостаток – возникновение гидроударов при запуске и остановке агрегатов.
  • При мощности насосов в пределах 11-15 кВт, их запуск осуществляется по варианту звезда-треугольник. Его эффективность не слишком отличается от предыдущей схемы, но скачки тока снижаются, да и сила гидроударов несколько сглаживается.

Частотный преобразователь для двигателя

  • Самым эффективным способом управления насосами является схема, предусматривающая использование одного или нескольких частотных преобразователей. Она даёт высокую точность контроля давления в системе, а так же значительную экономию электроэнергии.
    Суть работы частотного преобразователя заключается в том, что он, при необходимости, увеличивает частоту оборотов вала насоса, повышая тем самым его производительность.
  • Основной причиной перерасхода электроэнергии любой насосной станции является избыточное давление воды. В большинстве систем его регулирование производится путём изменения положения задвижки напорного коллектора.

Преобразователь позволяет создать именно ту силу напора, которая необходима в конкретной точке системы. Он так же способствует плавности запуска и отключения агрегата, исключая возникновение аварийных ситуаций, связанных с излишним давлением и гидроударами.

Насосная станция второго подъема

Насосная станция второго подъема используется для подачи воды в водопроводную систему поселения. Подача станций второго подъема отличается от подачи станций первого подъема тем, что она неравномерна, меняется на протяжении суток. Максимальное потребление воды, в основном, происходит в утренние и вечерние часы. Насосы необходимо подбирать с расчетом того, чтобы они смогли обеспечить максимальную подачу в час пик расхода.

Команду на пуск или остановку насосов подает дежурный диспетчер в соответствии с суточным графиком напора, в случае, когда давление на напорном коллекторе опускается ниже нормы, оператор вводит в действие дополнительный насос.

В тех случаях, когда насос расположен выше уровня воды в резервуаре, перед его запуском необходимо включать вакуумный насос, который зальет воду в корпус основного, этот процесс называется вакуумированием. Запуск насоса осуществляется при закрытой напорной задвижке, делается это для того чтобы предотвратить гидроудар. Перед его остановкой, также, необходимо сначала закрыть напорную задвижку. Обычно давление в коллекторе регулируется путем включения-выключения насосов или при помощи регулирующих задвижек.

Частотное регулирование при управлении насосом станции второго подъема

Применение частотного регулирования при управлении насосом второго подъема имеет массу преимуществ. Преимущества автоматических систем регулирования на базе частотных регуляторов:

  • насосы работают постоянно с регулируемой в зависимости от давления скоростью, нет необходимости включать или отключать их для поддержания напора;
  • моторесурс насосов станции вырабатывается равномерно;
  • нет необходимости устанавливать регулирующую арматуру;
  • КПД системы максимален.

Гидравлика

Как правило, насосная станция второго подъема включает в себя центробежные насосы двухстороннего входа, имеющие следующие преимущества:

  • конструкция сбалансирована, происходит компенсация действия осевых сил;
  • обладает высоким КПД;
  • длительный срок эксплуатации подшипников;
  • оба патрубка, напорный и всасывающий, располагаются на одной оси;
  • при техническом обслуживании или ремонте можно не отключать трубопроводы;
  • высокие кавитационные характеристики по сравнению с консольными насосами, что важно для станций, которые ведут забор воды с уровня ниже нулевой отметки.

Электропривод

Целесообразность применения частотного регулирования просчитывается для конкретной станции. Основными данными для проведения расчетов служат графики напора и подачи воды за сутки, сезон, неделю, и характеристики насосных агрегатов. Чем больше диапазон регулирования подачи воды и чем меньшее время насос будет использоваться при максимальной нагрузке, тем более выгодно применение преобразователя.

В случае, если станция второго подъема подает воду в резервуар, эффект снижения потребления электричества при установке частотного регулятора будет отсутствовать, но можно уменьшить число пусков насосов, управляя подачей воды в зависимости от ее уровня в резервуаре.

На станциях второго подъема обычно используют высоковольтные электродвигатели, при проведении модернизации рекомендуется перейти на более низкое напряжение по следующим причинам:

  • цены на низковольтные преобразователи частоты почти в два раза ниже высоковольтных;
  • есть возможность подобрать низковольтный двигатель такого же размера, как и высоковольтный;
  • наладка низковольтных приводов в десять раз проще и быстрее высоковольтных аналогов.

Экономика

Один из основных эффектов от применения частотного управления скоростью – снижение потребления электроэнергии до 50 %. Дополнительные эффекты – снижение шума, увеличение периода между ремонтами, снижение пусковых токов и уменьшение количества пусков, замещение преобразователем функций защитной и измерительной аппаратуры и пр.

Водоканалы, модернизировавшие свою систему управления, убедились, что современная система управления занимает намного меньше места. Использование современных насосов приводов и механизмов, их правильная компоновка позволила уменьшить площадь машинного отделения, сохранив и даже увеличив производительность.

Опросный лист на типовые станции РОДНИК для водоснабжения и пожаротушения

Примечание: Заполните известные вам пункты

“Видео о компании”

«Благодарим за посещение сайта компании «Горный родник». Будем рады подготовить
для Вас необходимую техническую документацию для проектирования. И в сжатые
сроки изготовим блочные очистные сооружения и современные комплектные насосные
станции «Родник» для жилого района или промышленного объекта.»

Для получения технического описания и стоимости оборудования заполните опросный лист

Скачать опросный лист на водопроводные и пожарные насосные станции «Родник» Скачать опросный лист

Скачать опросный лист на канализационные насосные станции «Родник» Скачать опросный лист

Скачать опросный лист на ливневые очистные сооружения Скачать опросный лист

Скачать опросный лист на биологические очистные сооружения Скачать опросный лист

Скачать опросный лист на жироуловитель Скачать опросный лист

Управление насосом: автоматика

Под автоматикой в данном случае подразумевают совокупность командных реле, силовой электрической части и различные виды защит, задача которых – уберечь электродвигатель и сам прибор от выхода из строя. В этой статье мы рассмотрим системы управления насосами. Наиболее широко распространены две основные схемы управления работой насоса: по уровню рабочей среды (воды) в накопительном резервуаре и по давлению в напорном трубопроводе.

Управление насосом: контроль по уровню

Первая схема управления работой насоса применяется при работе устройства на водонапорную башню или для наполнения емкости, откуда вода к потребителю подается уже насосами второго подъема. Внутри емкостей устанавливаются специальные датчики уровня (электроды), которые с помощью реле контроля уровня отслеживают нижний (включение насоса) и верхний (отключение насоса при заполнении резервуара) уровни. Применение в данной схеме поплавковых выключателей вместо электродов менее надежно, что обусловлено их небольшим рабочим ресурсом. Обязательно предусматривается устройство аварийного слива при переполнении резервуара (сигнализации переполнения обычно не применяется). Данная схема характерна для крупных поселковых скважин, когда от одной емкости осуществляется водоснабжение целого дачного поселка, села, деревни.

Главное преимущество, которое достигается при таком подходе, – стабильный режим работы. Гидравлика постоянна: номинальный расход подается на высоту, определяемую глубиной скважины, высотой башни и дополнительно предусматривает еще 1–2 м – на излив. Один цикл соответствует по расходу полному объему башни с учетом расхода текущего водоразбора. Исключена возможность кратковременных пусков-остановов, что продлевает срок эксплуатации оборудования. Достаточно грамотно подобрать электронасос под требуемые параметры, один раз квалифицированно произвести пусконаладку, и стабильная работа системы обеспечена.

Управление насосом: контроль по давлению

По второй схеме насос управляется командами от реле давления, установленного на трубопроводе. На самом реле настраиваются два параметра: давление включения насоса и давление, при котором он должен отключиться. Данная схема управления насосом характерна для индивидуальных скважин и обычно используется вместе с мембранными баками, предназначенными для поддержания необходимого избыточного давления в сети, компенсации гидравлических ударов и малых расходов. Чрезвычайно важно произвести правильную настройку реле в соответствии с характеристиками устройства и объемом мембранного бака. Чтобы насос не включался слишком часто, заданный предел давлений должен лежать в средней зоне рабочей характеристики. Гистерезис значений выбирается в диапазоне 1,2–2,5 бар с учетом данных о максимально допустимом количестве включений в определенный период времени.

Реле давления, применяющиеся в этой схеме, можно условно разделить на бытовые и промышленные. Первые, реле MDR фирмы Condor, XMP (Telemecanique) и др., имеют мощные контактные группы, способные выдерживать ток до 16 А, но не оборудованы шкалой настройки с указанием регулируемого диапазона давлений. Настройка таких реле производится с помощью манометра. Преимуществами реле данного типа являются их относительная дешевизна и возможность применения в силовых цепях (непосредственно для управления насосом). Недостатками – невысокая точность настройки и небольшой рабочий ресурс – вследствие влияния больших пусковых токов. Промышленные реле, FF4 фирмы Condor и KPI (Danfoss), отличаются повышенной точностью и надежностью, но имеют слаботочные контакты и требуют организации коммутации через внешний пускатель. Тип реле влияет на выбор дальнейшей электрической схемы и системы автоматики.

При использовании бытовых устройств достаточно напрямую подключить насос через его контактные группы к сети. Простота и дешевизна данного варианта привлекают многих покупателей, однако иных преимуществ это не дает. Более того, подобная экономия средств влечет за собой дополнительные затраты в процессе эксплуатации на замену преждевременно вышедшего из строя реле (подгорели или окислились контакты). Сам пользователь, поставив новое реле, вряд ли сможет восстановить прежние настройки и проверить режим работы, что, в худшем случае, может привести к отказу устройства. Известная поговорка «скупой платит дважды» здесь не работает: заплатить при поломке насоса придется трижды – за подъем прибора, ремонт и, в третий раз, за опускание его в скважину и ввод в эксплуатацию. Для работы насоса с промышленным реле необходимы промежуточные устройства (различные варианты шкафов управления с устройствами дополнительной защиты или без них).

Защита насоса

Как показывает практика, основными причинами выхода скважинного насоса из строя являются работа при повышенном или пониженном напряжении питания в электрической сети, перегрузка электродвигателя и работа в режиме «сухого» хода, т.е. без воды. Любой европейский производитель указывает в технической документации требования по питающему напряжению (в Европе стандартно это 1×230 или 3×400 В) и допустимые отклонения относительно номинала.

Радикальный способ обеспечить качественное электропитание насоса – это применение стабилизаторов переменного напряжения соответствующей мощности, что затратно. Чаще всего в систему автоматики управления наососм устанавливают реле контроля напряжения. Данная автоматизация устройства отключает насос при падении напряжения и перенапряжении, а также могут контролировать последовательность и асимметрию фаз (для трехфазных двигателей). Наличие в реле временной задержки по включению обеспечивает защиту от частых скачков напряжения в сети.

Защита электродвигателя от перегрузки осуществляется с помощью тепловых токовых реле, отключающих его при достижении установленного значения тока. Очень важно, чтобы диапазон настройки токового реле соответствовал номинальному току насоса.

Защита насоса от «сухого» хода может осуществляться двумя способами: непосредственно – по уровню воды в скважине с помощью датчиков (электродов) или поплавков и косвенно – по значению тока или сдвигу фаз тока и напряжения электродвигателя с помощью специальных реле. В некоторых двигателях, MS 3 насосов SQ фирмы Grundfos, этот элемент защиты уже стандартно встроен. Недостатком косвенной защиты является именно ее «вторичность»: реле срабатывает только тогда, когда проточная часть и подшипники уже остались без воды, смазывающей и охлаждающей их. В случае, если производительность устойства превышает дебет самой скважины, подобная ситуация может возникать несколько раз в сутки, что негативно сказывается на его сроке службы. В этой ситуации настоятельно рекомендуется использовать электродное реле контроля уровня, которое позволяет отключить насос еще до возникновения аварийной ситуации.

В зависимости от конкретной ситуации для управления и защиты скважинным насосом могут использоваться различные комбинации и типы защитных устройств, выпускаемых как самими заводами-изготовителями насосного оборудования, так и другими производителями. Рассмотрим предлагаемые на сегодня на рынке изделия.

Устройства для управления насосом

Условно их можно разделить на три группы: пускозащитные устройства, собранные на базе печатных плат – QA/50B, QA/60C фирмы Maniero, SK-701 компании Wilo и др.; блоки управления на релейной технике – SK 277 (Wilo), «Гидромат» H110-H311 («Гидроланс») и т.п.; системы управления на базе микропроцессорных устройств – SPCU3 (Control) MP204-S (Grundfos), SK-712 (Wilo) или аналогичные.

Устройства на базе печатных плат являются функционально и конструктивно законченными изделиями и требуют подключения внешнего устройства – собственно насоса часто через пускатель и передающие датчики (уровня, реле давления и т.д.). Они отличаются большим набором контролируемых параметров и функций (тепловая токовая защита, защита от скачков напряжения, контроль «сухого» хода с помощью электродов и по нагрузке электродвигателя и т.п.), которые не всегда используют. Благодаря законченности изменить логику работы прибора практически невозможно. В некоторых устройствах отсутствует возможность изменения значений срабатывания по определенным параметрам. В случае выхода платы из строя требуется ее замена целиком, что сопоставимо со стоимостью нового прибора.

Спектр представленных на рынке устройств на релейной технике достаточно широк – от самых простых, SQSK (Grundfos), до шкафов управления несколькими насосами, изготавливаемых непосредственно по требованиям конкретного заказчика. Модуль SQSK представляет собой обычный пускатель в пластиковом корпусе. Его функция – только коммутация реле давления при токе не более 4 А. Практически этот блок защищает больше не сам насос, а реле давления. Отсутствует сигнализация состояния или настроек. Требуется установка внешнего защитного автомата.

Блок управления и защиты Н110 производства компании «Гидроланс» имеет пластиковый водонепроницаемый корпус размерами 310×230×130 мм, с откидывающейся съемной прозрачной крышкой, класс защиты IP65, герметичные кабельные вводы для подключения. В состав модуля входит контактор с настраиваемым реле тепловой токовой защиты, устройство контроля напряжения со встроенным цифровым вольтметром, показывающим значение питающего напряжения, лампы сигнализации режимов работы, защитный автомат для внутренней цепи управления, двухпозиционный выключатель режима «Вкл./Выкл.».

В качестве опции блок может быть оснащен одним или двумя реле контроля уровня RM4LG фирмы Schneider Electric и клеммами для подключения электродов. Аппаратная «начинка» устройства обеспечивает защиту от всех основных опасностей для скважинного насоса: при работе с перегрузкой срабатывает токовая защита; при просадке или скачке напряжения питания реле контроля размыкает цепь управления и не дает насосу включаться, пока напряжение не нормализуется; при восстановлении питания перезапуск производится автоматически. Цифровой вольтметр показывает действующее напряжение, сигнализирует о причине сбоя, что удобно для конечного потребителя.

Преимуществами приборов данного типа, , как следует из комментариев и отзывов, являются их относительная простота и надежность, возможность быстрой модернизации и переделки для нестандартных применений, в случае выхода из строя какой-то детали меняется только отказавшая деталь.

Устройства управления и защиты скважинных насосов на базе микропроцессорных контроллеров – самые сложные. Они позволяют контролировать такие параметры работы насоса, как величина сопротивления изоляции, температура электродвигателя, фазовая асимметрия и последовательность чередования фаз, защищают насос от повышенного и пониженного напряжения, перегрузки и «сухого» хода, позволяют вести учет времени работы насоса и количества потребляемой электроэнергии. Существует возможность связи и контроля работы насоса через стандартные интерфейсы с модемом или компьютером. Это самые дорогостоящие приборы, и применять их рекомендуется с насосами большой мощности и производительности, когда стоимость возможного ремонта насоса может намного превысить стоимость самой автоматики. Настройка, запуск и ввод в эксплуатацию вышеуказанных устройств без специалистов практически невозможны.

В случае применения в системах управления частотных преобразователей необходимо учитывать минимальную частоту вращения электродвигателя. Эта характеристика указывается в технической документации к насосу и составляет обычно 20–30 % номинала. В случае несоблюдения данного требования существует большая вероятность, что произойдет выход из строя упорного подшипника электродвигателя насоса.

Кроме всего вышесказанного, отдельное внимание необходимо уделить классу выбираемой системы управления по пыле и влагозащищенности в зависимости от места установки (см. ГОСТ Р 51321.1-2000 «Устройства комплектные низковольтные распределения и управления»).

“АКВА-ТЕРМ” № 3 (37) 2007

Больше о способах управлять этими устройствами читайте на нашем сайте.

АСУТП системы водоснабжения на базе станций Точка

Создание АСУТП системы водоснабжения включило в себя целый комплекс современных технологий и оборудования. Основными задачами явились надежность, функциональность и информативность системы.

Технологическим объектом управления (ТОУ) является водозаборный узел в составе:

– насосные станции 1-го подъёма (скважины) со сборными водоводами;

– насосная станция второго подъёма с резервуарами для хранения воды.

9 скважин, подающих воду, оборудованы насосами (7 рабочих, 2 резервных.

№№ 7, 8, 9, 10, 15, 17, 20, 21, 22);

Подающие скважины оборудованы насосами марки ЭЦВ-10-65-65. Скважинные насосы осуществляют подачу воды по сборным водоводам в резервуары хранения воды, находящиеся на площадке насосной станции второго подъёма.

Далее вода из резервуаров для хранения воды с помощью двух групп насосов подаётся в город и поселок. Подачу воды в город осуществляет группа из 5 насосов. Подачу воды в поселок осуществляет группа из 4-х насосов. Напорный и всасывающий трубопроводы каждого насосного агрегата оборудованы запорной арматурой с электроприводом.

Включение и отключение насосных агрегатов водозаборных скважин осуществляется автоматически от уровня воды в резервуарах для хранения воды. Аналоговые датчики уровня устанавливаются в каждом из трех резервуаров.

Управление скважинными насосами производится по датчику уровня одного из резервуаров. В случае необходимости оператор может переключить управление насосами от датчика уровня любого из трех резервуаров, например, при отключении одного из резервуаров на профилактические работы. Водозаборные скважины обеспечивают постоянный приток воды в резервуары, при этом количество работающих скважин автоматически определяется фактическим уровнем воды в резервуарах. В работе может находится не более 7 из 9 скважин (2 резервные).

Включение и отключение насосов осуществляется последовательно, с учетом количества работающих насосов по каждой «ветке», с регулируемым интервалом времени до достижения рабочего уровня воды в резервуаре.

Отключение насосов водозаборных скважин осуществляется также последовательно с регулируемым интервалом времени.

Отключение первого из работающих насосов производится по уровню 6,05 м (10 см от уровня перелива 6,15 м). Отключение второго и последующих скважинных насосов осуществляется через заданный интервал времени. Прекращение отключений при снижении уровня до минимального установленного (уточняется при наладке) 5,35 м (0,7 м от уровня перелива). При продолжении снижения уровня ниже 5,35 (ниже 0,7 м от уровня перелива) начинается процесс включения в работу насосных агрегатов.

Включение и отключение насосных агрегатов водоразборных скважин обеспечивается исходя из двух условий:

– по времени работы насосных агрегатов;

– по обеспечению равенства чисел работающих агрегатов в каждом скважинном узле (3 узла).

Первостепенный критерий выбора насоса — достижение равного количества работающих скважин в «ветке». Второстепенный — обеспечение равномерного времени работы насосных агрегатов в скважинах.

Подачу воды из резервуаров хранения в город и поселок осуществляют две группы насосов:

– 1-я группа из 5 насосов – подача воды в город;

– 2-я группа из 4 насосов – подача воды в поселок.

Каждая насосная группа осуществляет поддержание заданной величины давления в напорном коллекторе. Чередование работы насосов производится вручную оператором со щита управления группой насосов. Технологическим разделом рабочей документации предусматривается установка секционной задвижки в здании насосной станции второго подъёма, объединяющей два напорных коллектора.

Отключение насосных групп производится при недостаточном уровне воды в резервуарах хранения. В нормальном режиме работы станции сработка пожарного запаса воды запрещена. Рабочей документацией предусмотрено два режима управления станцией: автоматический и местный ручной, а так же контроль за работой оборудования насосной станции из помещения операторской. Система автоматизации делится на 3 уровня:

– нижний (полевой) уровень;

– средний уровень (шкаф автоматики ША);

– верхний уровень (автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора местного диспетчерского пункта (МДП).

С помощью контроллера осуществляется реализация описанных выше алгоритмов, сбор информации о состоянии полевого оборудования, трансляция состояния технологического оборудования на автоматизированное рабочее место оператора (АРМ), а так же команд оператора на нижний (полевой) уровень. В обязанности оператора входит отслеживание состояния технологического оборудования, выдача распоряжений рабочему персоналу по каналу оперативной связи, принятие решения о переводе оборудования в режим ручного управления, а также, управление ВЗУ в ручном режиме.

Нижний уровень автоматизации, находящийся в подчинении головного контроллера, представляет собой устройства локальной автоматики (шкафы управления). Каждое устройство автоматики нижнего уровня имеет связь с головным контроллером. Обмен данными между контроллером и полевым оборудованием осуществляется как с применением цифровых интерфейсов, так и с применением дискретных и аналоговых сигналов.

Связь головного контроллера и АРМ оператора со шкафами управления скважинными насосами, а также, ТП 15/0,4кВ осуществляется с применением волоконно-оптической линии связи (ВОЛС). ВОЛС ВЗУ имеет кольцевую топологию. Для создания данной топологии в ША насосной станции 2-го подъёма, а также, во всех шкафах управления скважинными насосами и ТП 15/0,4кВ применяются управляемые Ethernet коммутаторы, позволяющие создать более надёжную структуру передачи данных.

Шкаф управления скважиной представляет собой оборудование индивидуального изготовления с микроконтроллером Siemens. Шкаф управления скважиной выполняет следующие функции:

– Управление и защита скважинного насоса в местном и дистанционном режимах;

– Приём и обработка сигнала от гидростатического датчика уровня в скважине;

– Приём и обработка сигнала от счётчика-расходомера;

– Приём и обработка сигнала затопления павильона скважины.

Автоматизация насосной станции второго подъёма строится на базе шкафа автоматики с оборудованием Siemens. Шкаф автоматики осуществляет следующие функции:

– Управление и контроль над работой запорной арматуры с блоками управления

– Управление и контроль над работой щитов управления центробежными насосами, в т.ч. расширенная диагностика работы преобразователей частоты по интерфейсу;

– Приём и обработка сигналов уровня в резервуарах для хранения воды;

– Приём и обработка сигналов давления в напорных трубопроводах;

– Приём и обработка сигналов расхода в напорных коллекторах подачи воды в посёлки;

– контроль над работой установок получения гипохлорита натрия;

– Контроль и управление скважинами;

– Контроль над работой ТП 15/0,4кВ.

Для организации централизованного диспетчерского контроля и управления в помещении операторской рабочей документацией предусматривается установка автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора на базе персонального компьютера (ПК) с установленной SCADA системой.

Читайте также:  Установка насосной станции своими руками – альтернатива дешевому варианту использования насоса для колодца
Добавить комментарий