» » » » Ефективний спосіб стабілізації тиску в системі водопостачання

Ефективний спосіб стабілізації тиску в системі водопостачання

Що може бути простіше, ніж керування насосом? На сьогодні відомо доволі багато способів її вирішення, але, як виявляється, це є не тривіальна задача.

Все залежить від того, який результат хочемо отримати. Якщо тільки стабілізація тиску – це одна задача; якщо економічність – це друга задача; а якщо максимальна ефективність при мінімальному споживанні електроенергії та незначному капіталовкладенні в обладнання, що дуже важливо в умовах фінансової кризи – це вже інша задача. А якщо до умови задачі додати, що керувати потрібно двома і більше насосами, тоді варіантів системи керування стає доволі багато.

Перед нами постала така задача: необхідно реконструювати насосну, включаючи насоси та систему керування, яка б ефективно та економічно стабілізувала тиск в системі водопостачання для певного кварталу Львова. Кількість насосів – невідома.

Як відомо зранку та ввечері витрата має максимальне значення, вдень та вночі мінімальне. Після збору даних, та проаналізувавши вартість необхідного насосного обладнання та системи керування ними – було прийнято рішення, про встановлення трьох насосів – одного основного потужністю 7,5 кВт, та двох допоміжних 11 кВт. Структурну схему зображено на рис.1.


Рис. 1. Структурна схема системи автоматизації.

Принцип роботи схеми в автоматичному режимі. Як бачимо з рис.1, насос №1 керується перетворювачем частоти Lenze серії 8200 з ПІД-регулюванням, а насоси №2 і №3 – двопозиційним двоканальним регулятором 2ТРМ1 з релейним виходом через плавні пуски. Насос №1 виконує функцію плавного регулювання тиску, а насоси №2 і №3 є допоміжними і працюють в режимі ввімкнено-вимкнено. Основою схеми є давач тиску з вихідним сигналом 4...20 мА. Сигнал від давача тиску подається на аналоговій вхід перетворювача частоти та вхід регулятора 2ТРМ1. Даний двоканальний регулятор налаштований таким чином, що один вхідний сигнал подається одночасно на два внутрішніх компаратори. Використання плавного пуску для насосів зумовлене збільшити ресурс роботи насосів та звести до мінімуму вплив гідроударів в системі, які негативно впливають на роботу системи в цілому.

Робота насосів зображена на діаграмі рис.2.


Рис.2.

Робочий тиск в системі Рн = 4,0 бар. З діаграми бачимо, що насос №1, який керується перетворювачем частоти, працює в діапазоні 3,5 – 4,8 бар. Стабілізація тиску в системі забезпечується внутрішнім ПІД-регулятором. Якщо тиск зменшується, вихідна частота перетворювача частоти зростає, і навпаки. Верхнє обмеження части складає 50 Гц, нижнє – 10 Гц. Якщо тиск зменшується (при зростанні витрати) до межі Р1=3,5 бар, насос №1 працює на частоті 50 Гц, спрацьовує перший компаратор 2ТРМ1, який запускає насос №2. Робота цього насосу дозволяє підняти тиск, при цьому вихідна частота перетворювача частоти насосу №1 починає зменшуватися до 35 Гц. Тиск в системі при цьому складає 4,0 бар.

Розглянемо два варіанти наступних подій: зростання та зменшення тиску в системі.

Варіант 1.

При зменшені витрати води тиск починає зростати до Р2=4,8 бар, вихідна частота падає до 10 Гц. При цьому перший компаратор відмикає насос №2 і вихідна частота при цьому зростає до 35 Гц.

Варіант 2.

При зменшені тиску вихідна частота складає 50 Гц, насос №2 ввімкнений. При досягненні тиску Р3=2,8 бар спрацьовує другий компаратор регулятора 2ТРМ1, який запускає насос №3. Тиск відповідно в системі починає зростати. Вихідна частота падає до 35 Гц, при цьому тиск складає 4,0 бар.

При зменшенні споживання води, тиск в системі починає зростати. Вихідна частота починає падати. При досягненні значення Р4=4,3 бар, вихідна частота 22 Гц, другий компаратор відмикає насос №3. При цьому вихідна частота починає зростати до 35 Гц. При наступному зростанні тиску до Р2=4,8 бар вихідна частота падає до 10 Гц. При цьому перший компаратор відмикає насос №2 і вихідна частота при цьому зростає до 35 Гц. Насос №1 працює один.

В схемі також передбачено ручне керування окремо трьома насосами.

Така система є дешевим та ефективним вирішенням стабілізації тиску за допомогою трьох насосів і зарекомендувала себе з позитивної сторони.

Версія для друку (PDF, укр.)