Насосная станция для дома регулировка давления: 📐 принципы и правила настройки

Майкл Гладд, ЧП

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»

Деннис Фундзак, ЧП

Огайо

«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать сертификат PDH

. Спасибо, что сделали этот процесс простым.»

Фред Шайбе, ЧП

Висконсин

«Положительный опыт. Быстро нашел подходящий мне курс и закончил его

the one hour PDH in

one hour.»

Steve Torkildson, P.E.

South Carolina

«I liked being able to download the documents for review of content

и пригодность, прежде чем

иметь для оплаты

материала.»

Richard Wymelenberg, P.E.0059 Мэриленд

«Это хорошее пособие по ЭЭ для инженеров, не являющихся электриками».

Дуглас Стаффорд, ЧП

Техас

«Всегда есть возможности для улучшения, но я не могу придумать ничего в вашем

процессе, который нуждается в

улучшении».

Томас Сталкап, ЧП

Арканзас

«Мне очень нравится удобство прохождения онлайн-викторины и немедленного получения сертификата

.»

Марлен Делани, ЧП

Иллинойс

«Обучающие модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по

многим различным техническим областям за пределами

Специальная специализация Без

, необходимая для перемещения »

Гектор Guerrero, P.E.

Georgia

Surge Surge Control в Primer -Primers Primermers Control. функции различной арматуры, связанной с насосными станциями

Водопроводы и распределительные системы практически ежедневно подвергаются нагонным явлениям, которые со временем могут привести к повреждению оборудования и самого трубопровода Нагонные явления вызываются внезапными изменениями скорости жидкости и могут быть как от нескольких фунтов на квадратный дюйм до пятикратного статического давления Будут обсуждаться причины и последствия этих скачков давления в насосных системах, а также оборудование, предназначенное для предотвращения и рассеивания скачков давления. Будут даны ссылки на типичные установки и примеры, чтобы может быть достигнуто понимание применимых ограничений.

На Рисунке 1 показана типичная система перекачки/распределения воды, в которой два параллельных насоса берут воду из мокрого колодца, затем перекачивают воду через обратные и дроссельные клапаны в коллектор насоса и распределительную систему. Уравнительный бак и предохранительный клапан показаны как возможное оборудование на головной части насоса для уменьшения и предотвращения скачков давления. Каждый из них будет рассмотрен более подробно.

Причины и следствия

Всплески вызваны внезапными изменениями скорости потока, возникающими в результате общих причин, таких как быстрое закрытие клапана, запуск и остановка насоса и неправильная практика заполнения. Трубопроводы часто испытывают первый всплеск во время заполнения, когда воздух, вытесняемый из трубопровода, быстро выходит через ручной выпуск или дроссельный клапан, а затем вода.

Будучи во много раз плотнее воздуха, вода следует за воздухом к выходному отверстию с большой скоростью, но ее скорость ограничивается выходным отверстием, что вызывает выброс. Крайне важно, чтобы скорость потока наполнения тщательно контролировалась, а воздух выпускался через автоматические воздушные клапаны соответствующего размера. Точно так же линейные клапаны должны закрываться и открываться медленно, чтобы предотвратить быстрые изменения скорости потока.

Работа насосов и внезапная остановка насосов из-за перебоев в подаче электроэнергии, вероятно, оказывают наиболее частое воздействие на систему и наибольшую вероятность возникновения значительных скачков напряжения. Если насосная система не контролируется или не защищена, загрязнение и повреждение оборудования и самого трубопровода могут быть серьезными.

Последствия скачков напряжения могут быть как незначительными, например, ослабление соединений труб, так и серьезными, например, повреждением насосов, клапанов и бетонных конструкций. Поврежденные соединения труб и условия вакуума могут вызвать загрязнение системы грунтовыми водами и ситуациями обратного подтока. Неконтролируемые всплески также могут иметь катастрофические последствия. Разрыв линии может вызвать затопление, а смещение линии может привести к повреждению опор и даже бетонных опор и сводов. Убытки могут исчисляться миллионами долларов, поэтому важно, чтобы всплески понимались и контролировались с помощью соответствующего оборудования.

История помпажа  

Будут представлены некоторые из основных уравнений теории помпажа, чтобы можно было получить представление об оборудовании для контроля помпажа. Во-первых, ударное давление (H), возникающее в результате мгновенной остановки потока, прямо пропорционально изменению скорости и может быть рассчитано следующим образом:

H= av/g

, где:

H = ударное давление, фут водяного столба

a = скорость волны давления, фут/с

v = изменение скорости потока, фут/с

g = сила тяжести, 32,2 фута/с2

Скорость волны давления (a) зависит от жидкости, размера трубы и материала трубы. Для стальной линии среднего размера она имеет значение около 3500 футов/с. Для труб из ПВХ скорость будет намного меньше. Для 12-дюймового стального трубопровода с потоком воды со скоростью 6 футов/с величина помпажа от мгновенной остановки потока составляет:

H = (3500 фут/с)(6 фут/с) / (32 фут/с). s2)

H = 656 футов водяного столба

Это импульсное давление 656 футов (285 фунтов на кв. дюйм) является дополнительным к статическому давлению в трубопроводе; следовательно, результирующее давление, вероятно, превысит номинальное давление системы. Кроме того, это высокое давление будет поддерживаться в течение нескольких секунд, поскольку волна отражается от одного конца трубопроводной системы к другому концу, вызывая избыточное давление в уплотнениях труб и фитингах. Затем, после отражения, волна давления может вызвать отрицательное давление и вакуумные карманы на несколько секунд, позволяя загрязненным грунтовым водам попасть в систему через уплотнения или соединения.

В длинных трубопроводных системах достижимы даже более высокие скорости, чем скорость откачки. Если насосы внезапно останавливаются из-за отключения электроэнергии, кинетическая энергия воды в сочетании с малой инерцией насоса может вызвать расслоение столба воды в насосе или в верхней точке трубопровода. Когда столбы воды возвращаются через статический напор линии, обратная скорость может превышать нормальную скорость. Результирующее гидродинамическое давление может быть даже выше рассчитанного выше значения 656 футов.

Компьютерные программы анализа переходных процессов обычно используются для прогнозирования разделения колонн и фактических скоростей возврата и пульсаций. переходные программы также могут моделировать методы, используемые для управления разделением колонн, такие как использование уравнительного резервуара, прерывателя вакуума или воздушного клапана. Эти решения будут рассмотрены более подробно.

До сих пор изменения скорости описывались как «внезапные». Насколько внезапными должны быть изменения скорости, чтобы вызвать выбросы? Если изменение скорости происходит в течение периода времени, волна давления проходит по длине трубопровода и возвращается, изменение скорости можно считать мгновенным, и применяется приведенное выше уравнение для гидродинамического давления (S). Этот период времени, часто называемый критическим периодом, можно рассчитать по уравнению:

t = 2 л/год

где:

t = критический период, с

L = длина трубы, футы

a = скорость волны давления, футы/с

Для предыдущего примера Для 12-дюймового трубопровода критический период для стального трубопровода длиной 4 мили будет следующим: насос не должен останавливаться быстро, а клапан не должен закрываться мгновенно (или даже внезапно). Обычная остановка потока на 5 или 10 секунд может вызвать максимальный помпаж в длинных насосных системах. Из этого следует, что на всех длинных трубопроводах следует применять стратегии контроля помпажа.

Насосы  

Снова обратимся к рисунку 1. Ключом к контролю скачков давления в насосных системах является контроль скорости увеличения и уменьшения скорости потока в системе. Насосы должны быть рассчитаны на ожидаемый расход. Можно использовать несколько насосов для удовлетворения различных потребностей в воде. Негабаритные насосы могут создать хаос в некоторых насосных системах.

Доступны специальные системы управления двигателями насосов для медленного увеличения и уменьшения мощности насосов путем управления электрическим приводом насоса. Эти системы контролируют подачу и могут предотвращать скачки напряжения во время нормальной работы насоса. Однако после сбоя питания управление двигателем перестает работать, и насос мгновенно отключается, что приводит к внезапной остановке потока.

В некоторых конструкциях насосных станций используется несколько насосов, так что когда один из насосов запускается или останавливается, остановленный насос оказывает незначительное влияние на общую скорость трубопровода. Однако эти станции также сталкиваются с серьезными последствиями отключения электроэнергии. Почти все насосные системы нуждаются в дополнительном оборудовании для предотвращения скачков напряжения после сбоя питания.

Вертикальные насосы и воздушные клапаны для обслуживания скважин

Вертикальные насосы, как показано на рис. 2, поднимают воду из резервуара или колодца в трубопровод. При выключенном насосе уровень всасывающей воды находится ниже напорной трубы насоса. Насосная колонка наполняется воздухом после каждой остановки насоса.

Воздушные клапаны играют важную роль в автоматическом выпуске воздуха из колонны насосов и контроле скачков давления в колоннах насосов. Если вертикальный турбинный насос запускается без воздушного клапана, воздух в колонне насоса будет находиться под давлением и вытесняться через обратный клапан в трубопровод, вызывая проблемы, связанные с воздухом. Воздушные клапаны для нагнетания насоса, называемые воздушными клапанами для обслуживания скважины, аналогичны воздушно-вакуумным клапанам, но оснащены либо дросселирующим устройством, либо устройством защиты от хлопка, и предназначены для выпуска воздуха при запуске насоса и впуска воздуха при работе насоса. неисправность.

Как показано на рис. 3, воздушный клапан для обслуживания скважины представляет собой нормально открытый клапан с поплавковым приводом, который быстро выпускает воздух из насосной колонны. Когда вода попадает в клапан, поплавок автоматически поднимается и закрывается, чтобы предотвратить слив воды.

Дроссельные устройства предусмотрены на выходе 3-дюймовых клапанов и меньше для контроля скорости выпуска воздуха, особенно с медленно открывающимися регулирующими клапанами насоса. Дросселирующее устройство регулируется внешним винтом для замедления подъема воды в колонне насоса. Однако после выключения насоса второй порт в верхней части дросселирующего устройства обеспечивает полный поток в колонну насоса для сброса вакуума. Дроссельное устройство с двумя портами важно, поскольку оно обеспечивает полный вакуумный поток и предотвращает попадание загрязненной воды в трубопровод, что может произойти, если устройство имеет общий выпускной и вакуумный патрубки.

Когда клапан управления насосом с механическим приводом используется с вертикальным насосом, можно использовать клапан выпуска воздуха, оснащенный прерывателем вакуума, как показано на рис. 4. В этом случае насос запускается, и клапан управления открывается. несколько секунд, чтобы клапан выпуска воздуха мог медленно выпустить воздух через свое маленькое отверстие.

Во время процесса давление в насосной колонке достигает запорного напора насоса и вытесняет воздух под высоким давлением. На мгновение захваченный воздух будет действовать как подушка, контролирующая подъем воды в колонне насоса. Размер отверстия клапана позволяет контролировать подъем воды до безопасной скорости, обычно 2 фута/с.

Обратные клапаны  

Еще одним ключевым элементом проектирования насосной системы является правильный выбор и эксплуатация обратного клапана нагнетания насоса. Каждый проектировщик насосных станций сталкивался с хлопком обратного клапана, вызванным внезапным прекращением обратного потока через закрывающийся обратный клапан. Чтобы предотвратить захлопывание, обратный клапан должен закрываться либо очень быстро, либо очень медленно. Все, что находится посередине, является ничейной территорией и вызывает беспокойство. Но не менее важно, чтобы клапан защищал насосную систему и трубопровод от резких изменений скорости, если это находится в пределах его функциональных возможностей. Обратный клапан также должен быть надежным и иметь низкую потерю напора.

Будут подробно рассмотрены две категории обратных клапанов. Первые, быстрозакрывающиеся обратные клапаны, представляют собой общую категорию обратных клапанов, которые автоматически срабатывают менее чем за секунду и без использования внешнего источника питания или сигналов от насосной системы. Другая категория — регулирующие клапаны насосов, которые работают очень медленно (т. е. от 60 до 300 секунд) для тщательного контроля изменений скорости жидкости в трубопроводе.

Быстрозакрывающиеся обратные клапаны  

Быстрозакрывающиеся обратные клапаны просты, автоматически и экономичны, но часто сталкиваются с проблемой захлопывания обратного клапана и, как следствие, скачком давления в системе. Если можно оценить замедление прямого потока, например, с помощью анализа переходных процессов в насосной системе, можно предсказать вероятность захлопывания различных обратных клапанов. Затем будут представлены несколько вариантов безотрывных клапанов, а эксплуатационные характеристики и стоимость могут быть использованы для выбора лучшего обратного клапана для конкретного применения.

Наиболее распространенным типом обратного клапана является традиционный поворотный обратный клапан. Поворотные обратные клапаны определены в AWWA C508 для обслуживания водопроводных сооружений и предназначены для быстрого закрытия, чтобы предотвратить обратное вращение насоса во время реверсирования потока.

Традиционные поворотные обратные клапаны имеют 90-градусные седла с длинным ходом и подвержены захлопыванию. Поэтому эти клапаны оснащены широким набором аксессуаров, которые выходят за рамки стандарта AWWA C508. Наверное, самый распространенный аксессуар — это рычаг и груз. Хотя обычно считается, что вес заставляет клапан закрываться быстрее, на самом деле он уменьшает захлопывание, ограничивая ход диска, но, в свою очередь, вызывает значительное увеличение потери напора. Закрытие клапана также замедляется за счет инерции самого груза и трения уплотнения штока.

В более тяжелых условиях иногда используется воздушная подушка для замедления удара при закрытии клапана. Все видели, как эффективно действует воздушная подушка на захлопывающуюся штормовую дверь. Но условия в трубопроводе существенно отличаются.

Когда дверь захлопывается, ее импульс плавно поглощается воздушным цилиндром, потому что по мере того, как дверь замедляется, усилия закрывающей пружины и внешнего ветра становятся все меньше и меньше. И наоборот, когда обратный клапан в трубопроводе закрывается, обратный поток ускоряется с огромной скоростью, поэтому каждую долю секунды задержки закрытия клапана силы на диске увеличиваются на порядок.

Возможно, воздушная подушка не позволяет грузу ударить диск о седло клапана в витрине, но на практике воздушная подушка просто удерживает диск открытым достаточно долго для усиления обратного потока и еще сильнее вдавите диск в седло. Поскольку воздушные подушки основаны на использовании воздуха (который является сжимаемым), они не обеспечивают положительного сдерживания закрывающего диска и не могут противодействовать огромным силам, создаваемым обратным потоком. Таким образом, наилучшая настройка воздушной подушки обычно достигается при полностью открытом нагнетательном игольчатом клапане, когда воздух выбрасывается с максимальной скоростью.

Гораздо более эффективным приспособлением для управления движением поворотного обратного клапана является масляная подушка, также называемая масляным демпфером. Поскольку масло несжимаемо, масляная подушка выдерживает высокие нагрузки, действующие на диск со стороны обратного потока, и должным образом контролирует последние 10 % закрытия клапана. Тем не менее, насос должен иметь значительный обратный поток, потому что масляный распределительный клапан позволит обратному клапану пропускать часть потока обратно через насос.

Поскольку сила обратного потока на диске клапана чрезвычайно высока, давление масла часто превышает 2000 фунтов на квадратный дюйм, что делает клапаны с такими устройствами дорогостоящими. Масляный цилиндр высокого давления стоит дорого, и поскольку он подвергает шток клапана высоким нагрузкам, часто требуется специальный обратный клапан. Поскольку насосы могут выдерживать только ограниченный обратный поток, время закрытия демпферов обычно ограничивается 1–5 секундами. Если трубопровод содержит мусор или сточные воды, обратный клапан с масляной подушкой может действовать как экран в условиях обратного потока и быстро закупоривать линию.

Еще лучшим решением является выбор обратного клапана, который закрывается до появления значительного обратного потока, тем самым предотвращая захлопывание. Один из таких клапанов представляет собой подпружиненный «бесшумный» обратный клапан (SCV) с центральным управлением, как показано на рис. диск в потоке потока и сильная пружина сжатия. Однако при выборе бесшумного обратного клапана есть несколько подводных камней, таких как высокая потеря напора, отсутствие индикации положения и ограничения для применения в чистой воде.

На другом конце спектра находится обратный клапан Tilted Disc® (TDCV). TDCV, как показано на рис. 7, имеет самые низкие потери напора, потому что площадь его отверстия составляет 140 процентов размера трубы, а его диск подобен диску дискового затвора, в котором поток проходит по обеим сторонам диска. Этот клапан имеет надежные металлические седла и может быть оснащен верхним или нижним масляным демпфером, что обеспечивает эффективное управление клапаном и минимизацию помпажа. Он полностью автоматический и не требует внешнего питания или электрического подключения к системе управления насосом.

Другим вариантом является обратный клапан с упругим диском, называемый обратным клапаном Swing-Flex® (SFCV). Единственной движущейся частью SFCV является гибкий диск. Этот клапан имеет 100-процентный наклон отверстия под углом 45 градусов, что обеспечивает короткий ход в 35 градусов, быстрое закрытие и низкую потерю напора. Он также доступен с механическим индикатором положения и концевыми выключателями. Surgebuster® (SB) имеет еще более быстрое закрытие благодаря добавлению дискового ускорителя, обеспечивающего характеристики закрытия SB, аналогичные бесшумному обратному клапану.

Со всеми возможными обратными клапанами, один из них доступен для каждой системы с низкими потерями напора и безударной работой. Характеристики закрытия всех типов обратных клапанов показаны для различных замедлений системы на рисунке 9. Клапаны, кривые которых расположены дальше всего вправо, имеют наилучшие характеристики защиты от хлопка.

Клапаны управления насосами

Даже несмотря на то, что быстрозакрывающийся обратный клапан может предотвратить хлопки, он не может полностью защитить насосные системы с длительными критическими периодами от изменений скорости во время запуска и остановки насоса. Для насосных систем, где критический период длительный, часто используется регулирующий клапан насоса. Клапан управления насосом подключен к контуру насоса и обеспечивает регулируемое время открытия и закрытия сверх критического периода времени системы. Клапаны управления насосами имеют гидравлический привод, поэтому на движение запорного элемента клапана (например, диска дискового затвора) не влияет поток или давление в линии. Кроме того, большинство насосов, используемых сегодня, имеют низкую инерцию вращения и останавливаются менее чем за 5 секунд.

Клапан управления насосом может быстро закрываться при отключении электроэнергии или отключении насоса для защиты насоса. Однако, когда требуется быстрое закрытие, потребуется дополнительное уравнительное оборудование, как описано в следующем разделе. Однако сначала будут представлены критерии выбора, относящиеся к регулирующим клапанам насосов.

Список возможных клапанов управления насосами длинный, потому что многие клапаны могут быть оснащены автоматическим управлением, необходимым для насосных систем. Обычно рассматриваются клапаны дроссельной заслонки, плунжерные, шаровые и шаровые регулирующие клапаны. Вероятно, наиболее распространенным критерием выбора клапана является первоначальная стоимость, но для насосных систем процесс выбора следует проводить тщательно с учетом:

• стоимость клапана и установки
• стоимость прокачки
• целостность седла
• надежность
• характеристики расхода

Стоимость установки различных типов регулирующих клапанов насосов может сильно различаться. Например, 12-дюймовый дроссельный или плунжерный клапан с приводом и органами управления с гидравлическим приводом может стоить 5000 долларов, а шаровой клапан или регулирующий клапан шарового типа может стоить от 2 до 4 раз больше. В дополнение к стоимости покупки следует также добавить стоимость фланцевых соединений, проводки управления для управления двигателем насоса и бетонных оснований для более тяжелых шаровых и шаровых регулирующих клапанов.

Конечно, стоимость установки клапана важна и представляет собой важную инвестицию. Но не менее важны затраты на перекачку, связанные с потерей напора через клапан. Потребляемый насосом электрический ток зависит от потери напора и скорости потока в системе. Дополнительные затраты на электроэнергию из-за потери напора клапана можно рассчитать по формуле:

A = (1,65 Q ΔH Sg C U) / E

где:

A = годовая стоимость энергии, долларов в год

Q = расход, галлонов в минуту

ΔH = потеря напора, фут водяного столба

Sg = удельный вес, безразмерный (вода 1,0)

C = стоимость электроэнергии, $/кВт·ч

U = потребление, процент x 100 (1,0 соответствует 24 часам в сутки)

E = КПД насосно-двигательного агрегата (типичное значение 0,80)

Например, разница в потерях напора между 12-дюймовым поворотным затвором (K = 0,43) и шаровым затвором регулирующего клапана (K = 5,7) в системе на 4500 галлонов в минуту (12,7 фут/с) можно рассчитать следующим образом:

ΔH = K v2 / 2 g

где:

ΔH = потеря напора, фут водяного столба

K = коэффициент сопротивления потоку, безразмерный

v = скорость, фут/с

g = сила тяжести, 32,2 фут/с

заменив:

ΔH = (5,7 — 0,43) (12,7)2 / 2·32,2

= 13,2 фута водяного столба стоимость 0,05 доллара за кВт-ч и 50-процентное использование.

A = (1,65 x 4500 x 13,2 x 1,0 x 0,05 x 0,5) / (0,8)

= 3062 долл. США

Расчет показывает, что использование 12-дюймового дроссельного клапана вместо 12-дюймового шарового регулирующий клапан типа может сэкономить 3062 доллара в год на затратах на электроэнергию. Если бы на насосной станции было четыре таких клапана, работающих в течение сорока лет, общая экономия составила бы около 490 000 долларов за срок службы станции. Понятно, что затраты на насосы могут быть даже более важными, чем затраты на их установку. Кроме того, чем больше клапан, тем больше влияние затрат на электроэнергию.

Типичные коэффициенты потерь напора показаны в таблице ниже в порядке уменьшения потерь напора. Шаровой кран AWWA имеет самые низкие потери напора среди всех клапанов управления насосами, но дисковый затвор AWWA, вероятно, обеспечивает наилучший баланс между затратами на электроэнергию и затратами на установку.

Тип клапана размер порта cv k шаровой регулирующий клапан 100 1800 570 бесшумный обратный клапан 100 2500 295 двухдисковый обратный клапан 80 4000 115 поворотный обратный клапан 100 4200 105 эксцентриковый пробковый клапан 80 4750 81 обратный клапан Swingflex 100 4800 80 обратный клапан с наклонным диском 140 5400 63 поворотный затвор 90 6550 43 шаровой кран 100 21500 4

Целостность седла управляющего клапана насоса также важна, так как насос можно обслуживать без обратного потока через клапан. Упругое седло в клапане, которое сочетается с коррозионностойкой поверхностью седла, очень надежно, поскольку оно обеспечивает нулевую утечку. Если допускается какая-либо утечка, например, из-за плохо подогнанных металлических седел, мусор будет скапливаться в местах утечки, а сопрягаемые поверхности могут подвергаться эрозионному износу из-за мусора или высокоскоростной утечки.

Чтобы быть надежным, клапан должен быть изготовлен и испытан в соответствии с отраслевыми стандартами, такими как AWWA C504, Поворотные затворы, опубликованным Американской ассоциацией водопроводных сооружений, чтобы гарантировать надежность конструкции, а также производительность. Некоторые клапаны, такие как регулирующие клапаны с проходным сечением, не подпадают под действие стандарта AWWA.

Наконец, характеристики расхода регулирующих клапанов насоса определяют, насколько хорошо они будут предотвращать скачки напряжения. Наиболее желательной характеристикой потока клапана является такая, при которой клапан равномерно изменяет скорость потока при установке в систему. Данные о расходе, доступные от производителей клапанов, представляют собой собственные характеристики расхода, обычно выражаемые в виде коэффициента расхода (Cv) в различных положениях, как показано на рис. 10.9.0003

Слева находится кривая быстродействующего клапана (например, поворотного обратного клапана), которая показывает быстрое изменение скорости потока при открытии клапана. Другой крайностью является равнопроцентный клапан (например, шаровой клапан с V-образным отверстием), который изменяет скорость потока на равномерный процент. Наиболее желательной характеристикой расхода для длинных трубопроводов является равнопроцентная характеристика, обеспечиваемая дроссельными и шаровыми кранами.

Все рассмотренные критерии выбора, включая стоимость, потери напора, надежность и характеристики потока, следует рассматривать вместе при выборе клапана. Ни один тип клапана не может быть лучшим во всех категориях. Выгоды от ожидаемой производительности должны быть сопоставлены с затратами и влиянием на потенциальную перегрузку системы.

Работа клапана управления насосом  

Используя дроссельный клапан, рассмотрим работу типичного клапана управления насосом. Дроссельная заслонка приводится в действие поворотом ее вала на 90 градусов и обычно оснащена приводом с гидравлическим цилиндром. Цилиндр может питаться водой под давлением из магистрали или от независимой масляной системы.

Ранее мы узнали, что условия отрицательного помпажа могут возникать в течение нескольких секунд, поэтому уместна резервная водяная или масляная система. На рис. 11 показана типичная установка. На клапане установлены гидравлические органы управления, электрически подключенные к контуру насоса. Четырехходовые и двухходовые электромагнитные клапаны (SV) направляют рабочую среду к отверстиям цилиндра для срабатывания клапана. Скорость открытия и закрытия контролируется независимо регулируемыми клапанами управления потоком (FCV). Клапаны управления потоком представляют собой специальные игольчатые клапаны со встроенным обратным клапаном, обеспечивающим свободный поток в цилиндр, но контролируемый поток из цилиндра.

Когда насос запускается и давление нарастает, реле давления (PS), расположенное на головной части насоса, подает сигнал на открытие дроссельной заслонки. Во время останова клапану подается сигнал закрыться, в то время как насос продолжает работать. Когда клапан приближается к закрытому положению, концевой выключатель (LS), расположенный на клапане, остановит насос.

Безопасное время работы регулирующего клапана насоса обычно намного превышает критический период. На трубопроводах требуется длительное время работы, потому что эффективное время закрытия клапана составляет часть его общего времени закрытия из-за того, что потери напора клапана должны сочетаться с общими потерями напора трубопровода при управлении расходом. Начальные полевые настройки обычно в три-пять раз превышают критический период, чтобы свести к минимуму всплеск.

Следует учитывать одну дополнительную функцию регулирующего клапана насоса: предотвращение обратного вращения насоса после отключения питания или перегрузки. Поскольку современные насосы больше не оснащены маховиками, как в старых дизельных агрегатах, они имеют низкую инерцию вращения и останавливаются всего за несколько секунд. Следовательно, после отключения электроэнергии или отключения насоса регулирующий клапан насоса должен закрываться быстрее, чтобы предотвратить обратное вращение.

Гидравлические органы управления клапанами оснащены байпасной линией, оснащенной 2-ходовым электромагнитным клапаном (SV) для направления потока управляемого цилиндра вокруг нормального клапана управления потоком и через большой клапан управления потоком (FCV), тем самым закрывая насос регулирующий клапан автоматически через 5-10 секунд после сбоя питания. Это необходимо для предотвращения чрезмерного обратного вращения насоса и предотвращения истощения воды в гидропневматическом расширительном баке обратно через насос, если он используется.

В качестве альтернативы специальному байпасному контуру перед регулирующим клапаном насоса иногда устанавливается быстрозакрывающийся обратный клапан для дублирования регулирующего клапана. Быстрозакрывающийся обратный клапан не только предотвращает обратный поток через насос, но и обеспечивает дополнительную защиту насоса в случае, если регулирующий клапан насоса не закроется из-за потери давления или неисправности оборудования.

Быстрое закрытие регулирующего клапана насоса или быстрозакрывающегося обратного клапана в системе длинных трубопроводов представляет собой дилемму. Ранее объяснялось, что регулирующий клапан должен закрываться в три-пять раз больше критического периода. С другой стороны, клапан должен закрыться через пять секунд, чтобы защитить насос после сбоя питания. Следовательно, в этих системах перебои в подаче электроэнергии будут вызывать чрезмерные скачки напряжения, поэтому обычно требуется дополнительная защита от перенапряжения.

Оборудование для защиты от перенапряжения  

Поскольку нецелесообразно использовать материалы труб, которые могут выдерживать высокое давление перенапряжения или замедлять рабочую скорость потока до минимума, необходимо оборудование для защиты от перенапряжения, чтобы предвидеть и рассеять скачки от внезапных изменений скорости после подачи питания. отключения. Оборудование для защиты от перенапряжения также обеспечит защиту от неисправных клапанов, неправильного заполнения или других проблем с системой.

Стояки и уравнительные резервуары  

Многие типы оборудования для защиты от перенапряжений используются для защиты насосных систем. В системах с низким давлением стояк, открытый в атмосферу, почти мгновенно сбрасывает давление за счет выпуска воды. Для систем с более высоким давлением высота стояка была бы нецелесообразна, поэтому для поглощения ударов и предотвращения разделения колонн можно использовать аккумулятор баллонного типа или уравнительный бак со сжатым воздухом над водой (см. рис. 12).

Однако для типичных насосных систем эти резервуары, как правило, большие и дорогие и должны снабжаться системой сжатого воздуха. При использовании также необходим дополнительный быстрозакрывающийся обратный клапан, чтобы предотвратить утечку воды из расширительного бака обратно через насос. Это типичный пример, когда вы увидите установленные как регулирующий клапан насоса, так и быстрозакрывающийся обратный клапан.

Кроме того, расширительный бачок создает чрезвычайно высокие скорости замедления (например, 25 футов/с2), поэтому для предотвращения захлопывания следует использовать быстро закрывающиеся обратные клапаны или обратные клапаны, оснащенные нижними масляными демпферами.

Предохранительные клапаны  

Предохранительные клапаны часто являются более практичным средством сброса давления. В этих клапанах скачок давления поднимает диск, позволяя клапану быстро сбрасывать воду в атмосферу или обратно во влажный колодец.

Предохранительные клапаны имеют ограничение, заключающееся в том, что они могут открываться недостаточно быстро для рассеивания помпажа в случаях, когда может произойти разделение колонны. В тех случаях, когда компьютерная модель переходного процесса предсказывает крутые или быстрые скачки давления, следует рассмотреть возможность использования предохранительных клапанов, оборудованных предупредительными средствами управления. На рис. 13 показан шаровой регулирующий клапан, оборудованный предохранительным клапаном и предохранителем. Клапан предохранителя быстро открывается при обнаружении события высокого или низкого давления.

Когда насос внезапно останавливается, давление в коллекторе падает ниже статического давления и вызывает открытие клапана защиты от помпажа. Тогда клапан будет частично или полностью открыт, когда произойдет скачок обратного давления. Упреждающие клапаны обычно открываются менее чем за пять секунд, проходят высокие низкие скорости и медленно повторно закрываются со скоростью закрытия управляющего клапана насоса (от 60 до 300 секунд). Размер предохранительных клапанов имеет решающее значение и должен контролироваться экспертами по анализу переходных процессов.

Комбинированные воздушные клапаны Anti-Slam  

Воздушные клапаны помогают уменьшить скачки напряжения в трубопроводах, предотвращая образование воздушных пробок в трубопроводах при нормальной работе. Воздушные карманы могут перемещаться по трубопроводу и вызывать внезапные изменения скорости и неблагоприятно влиять на работу оборудования, такого как расходомеры. Воздушные клапаны также предназначены для открытия и пропуска воздуха в трубопровод, чтобы предотвратить образование вакуумного кармана, связанного с разделением колонны. Компьютерные программы для анализа переходных процессов позволяют анализировать уменьшение помпажа за счет использования воздушных клапанов различных размеров.

Если в месте расположения воздушного клапана ожидается разделение колонны, воздушный клапан должен быть оборудован противоударным устройством, которое регулирует поток воды в воздушный клапан, чтобы предотвратить повреждение поплавка клапана (см. рис. 14).

Противоударное устройство позволяет воздуху беспрепятственно проходить через него во время цикла выпуска или повторного входа воздуха. При попадании воды (из-за ее большей плотности) в устройство диск быстро закроется и обеспечит медленное закрытие поплавка воздушного клапана. Диск содержит отверстия, которые позволяют воде течь через противоударное устройство, когда оно закрыто, чтобы заполнить воздушный клапан примерно на 5 процентов от полной скорости заполнения, предотвращая захлопывание воздушного клапана.

Клапаны вакуумного прерывателя  

Другим типом воздушного клапана, используемого в критических точках трубопровода, где может произойти разделение колонны, является вакуумный прерыватель (VB), см. рис. 15. Компоненты VB очень похожи на противоударное устройство, за исключением того, что диск VB удерживается пружиной в закрытом состоянии, в то время как противоударный диск остается открытым. Следовательно, прерыватель вакуума не может вытеснять воздух; он пропускает только воздух, чтобы предотвратить образование вакуумного кармана. Это поддерживает положительное давление в трубопроводе и снижает выброс, связанный с разделением колонны. По сути, большая подушка воздуха попадает в трубопровод и попадает в него после отключения насоса. Затем воздух медленно выпускается в течение нескольких минут через соседний клапан выпуска воздуха, который имеет маленькое (например, ¼ дюйма) отверстие. Опять же, программы анализа переходных процессов также предназначены для моделирования этого типа решения с воздушным клапаном.

Ссылки

1. Американская ассоциация водопроводных сооружений, Стальная водопроводная труба: Руководство по проектированию и установке M11, «Гидравлический удар и скачок давления», 4-е изд. 2004, стр. 51-56.

2. Боссерман Баярд Э. «Управление гидравлическими переходными процессами», Проект насосной станции, Баттерворт-Хайнеманн, 2-е изд., 1998 Санкс, Роберт Л., изд., стр. 153-171.

3. Хатчинсон, Дж. В., Справочник ISA по регулирующим клапанам, 2-е изд., Американское общество приборостроения, 1976, стр. 165-179.

4. Kroon, Joseph R., et. и др., «Причины и последствия гидравлического удара», журнал AWWA, ноябрь 1984 г., стр. 39-45.

5. Val-Matic Valve & Mfg. Corp, 1993 «Критерии выбора обратного клапана» Waterworld Review, ноябрь/декабрь 1993, стр. 32-35.

6. Рахмейер, Уильям, 1998. «Испытания обратного потока восьмидюймовых обратных клапанов Valmatic», отчет лаборатории Университета штата Юта № USU-609, отчет об испытаниях клапана Val-Matic № 117, Элмхерст, штат Иллинойс, [конфиденциально] .

7. Таллис, Дж. Пол, Гидравлика трубопроводов, 1984 Черновик, Университет штата Юта, стр. 249-322.

8. Valmatic Valve & Mfg. Corp., «Динамические характеристики обратных клапанов», 2003 г.

Каждый дом и бизнес зависят от беспрепятственного доступа к пресной воде. Системы распределения воды жизненно важны для нашей повседневной жизни. Мы полагаемся на них в санитарии, производстве, сельском хозяйстве и потреблении. Для правильной работы систем водоснабжения необходимо поддерживать достаточное давление воды. Инженеры-строители используют гравитацию, чтобы заставить системы распределения воды работать, но в районах с неровным рельефом используются бустерные насосы (и бустерные станции), чтобы поддерживать надлежащий уровень давления воды.

Что такое давление воды?

Проще говоря, давление воды — это сила, с которой вода проходит через трубу. Давление воды измеряется в фунтах на квадратный дюйм (psi). Это нормально, когда давление воды в домах составляет от 30 до 80 фунтов на квадратный дюйм, а превышение 80 фунтов на квадратный дюйм является нарушением правил.

Муниципальные системы водоснабжения используют датчики для отправки информации об уровне давления, когда вода течет по трубам. Понимание того, где давление воды слишком низкое, может помочь операторам диагностировать проблемы с оборудованием, выполнять профилактическое обслуживание или найдите места, где необходимы дополнительные бустерные насосные станции.

Важность адекватного давления воды

Давление воды — это не только вопрос комфорта потребителя. В оросительных системах давление определяет площадь покрытия спринклеров. Многоэтажные здания зависят от дополнительного давления, которое выталкивает воду на верхние уровни против сил гравитации.

Давление воды также играет важную роль в предотвращении пожара. Пожарные подразделения зависят от гидрантов, чтобы иметь достаточную силу для тушения пожаров с безопасного расстояния. Спринклерные системы зданий нуждаются в достаточном давлении, чтобы покрыть предполагаемую площадь. Чтобы обеспечить готовность систем водоснабжения в случае чрезвычайной ситуации, необходимо, чтобы коммунальные службы регулярно контролировали давление воды в системах пожаротушения.

Причины низкого давления воды

Поставщики воды используют бустерные насосы для поддержания уровня давления в различных частях распределительной системы, где низкое давление является хронической проблемой. Местная география играет большую роль в определении мест, где необходимы бустерные насосы в цепочке распределения.

Благодаря силе тяжести вода естественным образом течет вниз по склону без каких-либо усилий. Тем не менее, местная местность редко имеет только устойчивый спуск. Бустерные насосы помогают поддерживать уровень давления воды в тех случаях, когда вода должна течь в гору или проходить через несколько этажей здания.

Вода теряет давление по мере удаления от места своего происхождения. Это вызвано вариациями рельефа и небольшим трением между водой и облицовкой трубы, по которой она течет. В то время как жидкостное трение оказывает незначительное влияние на короткие расстояния, оно может оказать заметное влияние на уровень давления воды на больших расстояниях.

Каждый раз, когда кто-то открывает кран, вода отводится от основного потока. Когда из системы водоснабжения одновременно берут много людей, это может сильно повлиять на общее давление воды. В тех случаях, когда давление воды низкое из-за высокого спроса, операторам водоснабжения необходимо увеличить общий объем потока в часы пик.

Водоканалы часто используют удаленные датчики для определения давления воды в разных точках системы. Неожиданные изменения давления могут указывать на неисправность оборудования. Одним из преимуществ постоянного мониторинга давления является то, что поставщики могут обнаруживают утечки и блокировки до того, как они существенно повлияют на систему.

Что такое бустерный насос?

Бустерный насос представляет собой отдельный агрегат, предназначенный для повышения давления воды. В то время как насосные станции используются в системах сбора сточных вод, бустерные насосы используются только в системах распределения пресной воды. Эти устройства состоят из двигателя, крыльчатки, впускного и выпускного отверстий. В большинстве насосов для перемещения жидкости используется вращающийся вентилятор. Однако некоторые используют колеблющуюся диафрагму для подачи воды в систему. Благодаря технологии SCADA бустерные насосы оснащены датчиками для измерения давления и расхода воды и выдачи отчетов.

Типичные области применения бустерных насосов

Водяной бустерный насос необходим в нескольких ситуациях. Требуется дополнительная сила, чтобы преодолеть силы, противодействующие потоку воды.

Муниципальные повысительные насосные станции

В зависимости от местности насосные станции могут быть единственным способом снабжения клиентов необходимой водой. Муниципальные водоканалы часто используют технологию SCADA , чтобы обеспечить бесперебойную работу системы.

Ирригационные системы

Если вода не имеет достаточной мощности, брызги из ирригационных систем не будут иметь достаточного радиуса действия. Дополнительные насосы увеличат давление воды.

Дополнительные резервуарные системы

Водонапорные башни и резервуары знакомы по всей стране. Многие города размещают свои башни на больших высотах, чтобы сила гравитации позволяла воде течь, когда это необходимо. Однако часто необходимы дополнительные насосы для подачи воды в накопительный блок.

Высотные здания

В многоэтажных зданиях требуется насосная система для подачи воды на верхние уровни с надлежащим давлением. Покровитель, платящий за номер в пентхаусе, захочет того же давления, что и кто-то на первом этаже.

Насосные станции, давление воды и скорость потока

Водяные бустерные насосы — это мощные инструменты для поддержания постоянного давления. Однако чрезмерное использование бустерных насосов для давления воды может повлиять на объем воды. Увеличение давления также увеличит объем потока до определенного предела. Для каждого усилителя давления воды существует уровень, на котором повышенное давление начинает уменьшать количество воды, которое может пройти через систему. Этот эффект подобен прикосновению большого пальца к водопроводному крану. Вы увеличиваете давление, уменьшая расход .

Мониторинг бустерных станций с облачной системой SCADA

Система диспетчерского управления и сбора данных идеально подходит для систем водоснабжения, в которых насосы используются в качестве усилителей давления воды. Технология SCADA позволяет управляющим группам наблюдать за текущими условиями в любой точке водоснабжения. Сравнение прошлой и текущей производительности приведет к более быстрому реагированию на проблемы обслуживания. Регулярный мониторинг поможет определить идеальное место для дополнительных усилителей давления воды по мере расширения системы.

Дополнительным преимуществом облачной системы SCADA является то, что автоматизация может запускаться на основе заранее определенных пороговых значений и условий работы. Например, бустерная насосная станция может быть запрограммирована для увеличения или уменьшения давления воды на основе показателей расхода, времени пиковой нагрузки или других важных параметров, предназначенных для оптимизации потока системы.

Анализ SCADA помогает утилитам поддерживать постоянную производительность всей системы. Датчики будут отправлять автоматические оповещения при возникновении непредвиденных проблем. Команда также может запрограммировать оборудование для немедленного реагирования на повышенные требования или другие факторы, влияющие на давление воды.

Важность мониторинга бустерных насосов

Партнер системы SCADA для муниципальных систем водоснабжения

Какое давление воды в системе? Облачная система SCADA от High Tide Technologies предоставляет муниципальным службам водоснабжения знания, необходимые им для бесперебойного удовлетворения потребностей клиентов. Дистанционные датчики на дополнительных насосах предоставляют информацию о прошлой и текущей производительности, необходимую для определения оптимального графика технического обслуживания. Данные об изменениях расхода и давления в режиме реального времени дают четкое представление о состоянии системы.

High Tide Technologies работает со своими партнерами над разработкой решений для удаленного мониторинга для водного хозяйства . Мы можем предоставить программное обеспечение и поддержку для беспрепятственной интеграции SCADA в вашу текущую работу.

О компании High Tide Technologies

High Tide Technologies — это комплексная облачная SCADA-компания, которая позволяет нашим пользователям создавать законченные SCADA-решения, использующие полевые устройства, спутниковую, сотовую или Ethernet-связь, а также Интернет для мониторинга и обеспечивает автоматическое управление вашими системами.

Управление насосной станцией | Зульцер

Панель управления

• Тип панели управления ABS CP 114

  CP 114 — это компактный пульт управления для одиночных насосных станций. Он подходит для использования в таких приложениях, как резервуары, небольшие ямы или стандартные коммерческие приложения с однофазным источником питания 1/230/N/PE.

• Тип панели управления ABS CP 116 и CP 216

  Компактные панели управления CP 116 и CP 216 для одного или двух насосов напрямую подключаются к насосам мощностью до 5,5 кВт (12 А). Дополнительный модем GSM/GPRS обеспечивает связь с системами AquaWeb или диспетчерского управления и сбора данных (SCADA) с использованием протоколов Comli или Modbus. Ex-версии также доступны.

• Панели управления типа ABS CP 112 и CP 212

  CP 112 и CP 212 представляют собой компактные панели управления для одного или двух насосов. Они напрямую подключаются к насосам мощностью до 5,5 кВт (12 А) и имеют трехфазную и однофазную версии. Ex-версии также доступны.

Контроллер насоса

• Тип системы управления ABS PCx

  PCx — это мощная, технически совершенная система управления, позволяющая создавать масштабируемые, гибкие и модульные системы. Он подходит для таких применений, как малые и средние очистные сооружения, водоочистные сооружения, станции повышения давления и канализационные насосные станции.

• Контроллер насоса типа ABS PC 111

  PC 111 представляет собой контроллер для одного насоса, предназначенный в основном для использования на самотечных или напорных городских насосных станциях сточных вод. Его многочисленные простые в использовании функции улучшают функциональность и надежность насосной станции на протяжении всего ее жизненного цикла.

• Контроллер насоса типа ABS PC 211

  PC 211 представляет собой простой в использовании контроллер для двух насосов, предназначенный в основном для использования на самотечных или напорных насосных станциях городских сточных вод. Его многочисленные функции улучшают функциональность и надежность насосной станции на протяжении всего ее жизненного цикла.

Измерительное устройство

• Кондуктивный сигнализатор уровня типа ABS MD 131

  MD 131 представляет собой токопроводящий сигнализатор уровня, который в основном используется в качестве реле перелива в канализационных колодцах. MD 131 также можно использовать в других приложениях, где проводимость среды превышает 20 мкСм/см.

• Поплавковый выключатель типа ABS KS

  Поплавковый выключатель KS, используемый в жидкостях для управления или активации сигнала, срабатывает в зависимости от уровня жидкости. Он также подходит для использования в сточных водах и для автоматического контроля уровня. Поплавковый выключатель KS устойчив к ударам и ударам, не содержит ртути и безопасен для окружающей среды.

• Тип датчика давления ABS MD 124

  MD 124 представляет собой датчик давления с питанием от контура 4–20 мА. Он имеет прочную конструкцию и легко монтируется на стандартную DIN-рейку шириной 35 мм. MD 124 идеально подходит для измерения уровня жидкости по принципу «пузырьковой трубки».

• Погружной датчик давления типа ABS MD 126

  MD 126 — высокоточный погружной гидростатический датчик уровня. Заключенный в корпус из нержавеющей стали и устойчивый к сточным водам, он предназначен для измерения уровня таких жидкостей, как ливневая вода и сточные воды в водоотливных насосах.

• Погружной датчик давления типа ABS MD 127

  MD 127 представляет собой погружной гидростатический датчик уровня, устойчивый к воздействию сточных вод, в корпусе из нержавеющей стали, с очень высокой точностью и стойкостью к избыточному давлению. Он предназначен для измерения уровня таких жидкостей, как ливневые и сточные воды в отстойниках насосов. При последовательном подключении 2-проводного датчика с питанием от контура к источнику питания постоянного тока MD 127 выдает выходной сигнал от 4 до 20 мА, который пропорционален уровню жидкости.

Оборудование для мониторинга

• Круглосуточный мониторинг и отчетность CMS

  AquaWeb — это передовая веб-система мониторинга и наблюдения. Система в основном предназначена для насосных станций в сетях сбора сточных вод и для защиты от наводнений, но также может использоваться для контроля другого вращающегося оборудования, например, воздушного компрессора. Базовая версия включает удаленный онлайн-мониторинг с поддержкой географической карты и интерфейсом к станциям.

• Дистанционное управление CMS 25x и сигнализация

  AquaWeb — это передовая веб-система мониторинга и наблюдения. Система в основном предназначена для насосных станций в сетях сбора сточных вод и для защиты от наводнений, но также может использоваться для контроля другого вращающегося оборудования, например, воздушного компрессора. Версия верхнего уровня включает в себя как поддержку дистанционного управления, так и возможности обработки сигналов тревоги.

• Программные решения для управления и мониторинга

  Ряд программного обеспечения, специально разработанного для упрощения настройки и обслуживания программного обеспечения для обработки сигналов тревоги и мониторинга через Интернет.

• Программное обеспечение для мониторинга и настройки типа ABS AquaProg

  AquaProg — это программное обеспечение для Windows, специально разработанное для настройки подстанций EC 531, PC 441, PCx и CP 116/216 через RS-232, USB или модемное соединение между подстанцией и компьютером. Он также выполняет проверку событий и аварийных сигналов, а также собирает данные журнала и конфигурации.

Принцип работы насосной станции: устройство и комплектующие

Поверьте, частный дом можно обустроить с таким высоким уровнем комфорта, что жить в нем станет гораздо удобнее, чем в городской квартире. В любом случае водопроводом можно пользоваться с не меньшим удобством. Точно так же, чтобы получить воду, нужно просто открыть кран, что пока не очень совместимо с загородной инфраструктурой, согласитесь?

Но это не «радужный» сон. Для реализации идеи достаточно включить в схему водоснабжения насосную станцию. Колоссальный объем тяжелой физической работы она переделает за хозяев. Правда, для его грамотного подключения и эксплуатации необходимо хорошо знать устройство оборудования.

Предлагаем Вам ценную информацию об особенностях использования вышеуказанного оборудования. Наша статья поможет понять принцип работы насосной станции и познакомит с правилами установки. Представленная нами информация дополнена предельно наглядными схемами, подборками фотографий и видеогайдами.

Содержание статьи:

• Устройство станции водоснабжения
  • Основные рабочие узлы
  • Работа и особенности блока управления
  • Взаимодействие насоса с гидроаккумулятором
• Оборудование1 Критерии выбора48 Расположение водяной станции
• Параметры гидроаккумулятора
• Возможные проблемы при установке
• Преимущества насосного агрегата с гидробаком
• Выводы и полезное видео по теме

Устройство станции водоснабжения

Для организации магазины предлагают насосные станции в виде компактного блока гидробака, блока автоматики и электронасоса. Также возможна сборка подобного узла водоснабжения из отдельных деталей и оборудования.

Оба варианта приемлемы, но лучше выбрать готовый комплект с гарантией производителя. Это обойдется дешевле и практичнее при дальнейшем обслуживании.

Основные рабочие узлы

По устройству насосная станция водоснабжения, собранная в заводских условиях, отличается от поверхностного насоса наличием системы регулирования давления.

Фотогалерея

Фото

Насосные станции используются для автоматизации работы водопроводной сети. Автоматика, входящая в состав оборудования, запускает и останавливает процесс перекачки без участия человека

Насосные станции на базе поверхностных насосов применяются при заборе воды из неглубоких устьев и открытых водоемов

Максимальная глубина, с которой насосные станции могут откачивать воду без дополнительного внешнего эжектора, составляет от 6 до 12 м в зависимости от производителя и мощности оборудования

Ограничения по глубине откачки влияют на использование насосных станций

Насосные станции с поверхностными насосами часто используются как дополнительное оборудование для обеспечения перекачки воды из водоема в точки водоразбора

Насосную станцию ​​можно купить в заводском виде или оборудовать самостоятельно. Кроме насоса в его состав должны входить гидробак, манометр, реле давления или блок автоматики

Для откачки воды из скважин глубиной более 25 м в автоматизированной схеме водоснабжения поверхностный насос заменяется глубинным

Гидроаккумулятор насосной системы с глубинным насосом устанавливается в кессоне или внутри поставленный дом

Насосная станция типовая

Производство откачки воды из абиссинской скважины

Работа насосной станции в скважинном контуре

Насосная станция в схеме забора воды из водоема

Насосная станция на транспорте

Стандартные комплектующие

Погружная насосная система

Гидравлический бак и системы автоматики в кессоне

В состав входят следующие функциональные компоненты:

1. Поверхностный электронасос.
2. Гидроаккумулятор с ниппелем и внутренней резиновой «грушей».
3. Манометр.
4. Реле давления.
5. Соединительная арматура.

Для забора воды к нему подсоединяется всасывающий патрубок с обратным клапаном и сетчатым фильтром. А магистраль транспортируется к выходу из установки, транспортируя перекачиваемую жидкость к точкам потребления. При этом если в станции есть встроенный фильтр и вентиль, то всасывающий шланг можно ими не дополнять.

Насосная станция представляет собой комплекс оборудования, включающий гидробак, реле давления, манометр и непосредственно наземный электронасос. Если есть возможность работы агрегата в режиме «сухой ход», рекомендуется покупать автоматические насосы, оснащенные регулятором расхода и блоком автоматики (+)

Гидравлический мембранный бак, совмещенный с центробежным насосом, способен поддерживать давление 1,5 атмосферы в водопроводе коттеджа. Этого вполне достаточно для стабильной работы всех бытовых приборов, которые установлены в частных домах. И большинство моделей гидроаккумуляторов рассчитано на 4,5 атмосферы максимально возможного давления, чего более чем достаточно даже для коттеджа в два-три этажа.

Автоматическая станция компактна и не требует тяжелого бетонирования площадки под оборудование. Крупнейшим ее элементом является резервуар для хранения воды. Однако для его установки требуется отдельное помещение из-за создаваемого при работе гула. Чаще всего всю установку монтируют на первом этаже или в подвале, где ее наиболее удобно эксплуатировать и обслуживать.

Чем больше емкость аккумуляторного бака, тем реже придется включать двигатель насоса и меньше износ (+)

Несколько дорогим, но вполне разумным решением для размещения оборудования может стать кессон, в котором может располагаться как весь комплекс агрегатов, так и установленный в доме насос с автоматикой без гидробака. Бюджетный вариант расположения станции на даче предполагает установку отдельного павильона, защищающего агрегат от атмосферного негатива.

Работа и особенности блока управления

В задачу блока управления насосной автоматики входит контроль давления в системе и включение/выключение двигателя гидронасоса по мере необходимости. Для этого в блок управления входят манометр и реле. Первый управляет текущим давлением, а второй – насосом.

Основными элементами реле являются две пружины. Большая из них предназначена для замыкания цепи при наименьшем давлении в мембранном баке, когда в нем мало воды. Меньший регулирует максимальное давление, разрывая цепь при достижении последнего.

Реле давления автоматически запускает насос станции при снижении давления, например, до 1,4 бар, и выключает при достижении максимального значения, указанного производителем. Заводские настройки реле менять нежелательно, так как они рассчитаны на запорную арматуру

При покупке насосной станции для работы в схемах с вероятностью кратковременной работы без воды необходимо обратить внимание на наличие устройства регулятора расхода.

Предназначен для защиты двигателя от перегрева при отсутствии воды во впуске. В таких агрегатах блок управления ориентирован не на ограничение давления, а на уменьшение расхода.

Фотогалерея

Фото

Для автоматизации процесса пуска/остановки насоса станция оснащена реле давления. В схемах водоснабжения реле используется только совместно с гидроаккумулятором

Реле давления представляет собой двухконтактное устройство для коммутации электрических цепей, один из которых реагирует на верхнее предельное значение давления и отключает насос, второй включается при снижении давления ниже установленного в настройках предела

Если существует угроза работы агрегата без воды, так называемый «сухой ход», лучше оборудовать станцию ​​блоком автоматики: он отключит электронасос при возникновении подобной ситуации

В отличие от реле давления , блок автоматики не останавливает систему при достижении минимального значения, а плавно выключает ее через 15 секунд при снижении расхода до минимальных значений

Реле давления в насосной станции

Внешний вид устройства управления

Особенности использования блоков управления

Особенности блока автоматики

В том, как грамотно обустроить дачный участок, поможет предложенная нами статья понять. Помимо ценных рекомендаций покупателям оборудования, в нем приводится рейтинг лучших предложений на отечественном рынке.

Взаимодействие насоса с гидроаккумулятором

Емкость мембранного бака подбирается с учетом объема потребления воды. Семейной паре вполне хватит пары на 25–40 литров, а для семьи из нескольких человек придется подбирать прибор от 100 литров.

Баки менее 15 литров рекомендуется покупать только для сезонного использования на даче. Из-за постоянной перекачки воды мембрана в них быстро изнашивается.

В исходном состоянии воздух нагнетается в гидробак через ниппель (воздушный клапан), который создает давление 1,5 атм. Во время работы в мембрану под давлением выдавливается вода, сжимающая воздушный «запас». Когда кран открыт, сжатый воздух выталкивает воду

Считается, что чем больше мощность, тем дольше прослужит насосное оборудование, т. к. уменьшится количество циклов включения/выключения. Однако бак большой емкости стоит дорого.

По правилам гидробак выбирают на основании расчетов, исходя из значений давления включения и выключения, указанных производителем, фактического расхода воды при одновременном включении точек водозабора.

Запас жидкости в гидробаке обычно составляет около одной трети от общего объема. Все оставшееся пространство отдано под сжатый воздух, который нужен для поддержания постоянного давления воды в трубах.

Если в систему водоснабжения встроен гидроаккумулятор для минимизации рисков, связанных с гидробаками, то бак можно подобрать небольшого размера. В данном случае важен не объем емкости, а наличие мембраны и воздуха за ней. Именно они в случае чего примут на себя основной удар, сглаживая его последствия.

Производительность насоса должна соответствовать объему мембранного бака (для емкости 20–25 л рекомендуется брать гидронасос производительностью 1,5 м3/ч, для 50 л – 2,5 м3/ч, а для бака объемом 100 л — не менее 5 м3/ч)

Автоматическая насосная станция работает в два такта:

1. Сначала вода подается в гидроаккумулятор насосом из водозабора, создавая в нем избыточное давление воздуха.
2. При открытии крана в доме мембранный бак опорожняется, после чего автоматика снова запускает насосное оборудование.

Аккумуляторное устройство насосной станции водоснабжения предельно простое. Оно состоит из металлического корпуса и герметичной мембраны, разделяющей все пространство внутри на две части. В первом из них находится воздух, а во втором закачивается вода.

Насос перекачивает жидкость в мембранный бак только при снижении давления в системе примерно до 1,5 атм, при достижении заданного максимального давления станция отключается (+)

После заполнения гидроаккумулятора реле выключается насос. Открытие крана в умывальнике приводит к тому, что вода, выдавленная давлением воздуха на мембрану, начинает постепенно поступать в водопровод. В какой-то момент бак опорожняется до такой степени, что давление ослабевает. После этого насос снова включается, начиная цикл насосной станции по новой.

При пустом баке мембранная мембрана сминается и прижимается к входному фланцу. После включения гидронасоса мембрана расширяется давлением воды, сжимая воздушную часть и повышая в ней давление уже воздуха. Именно такое взаимодействие газа-жидкости через меняющуюся преграду и лежит в принципе работы мембранного бака насосной станции.

Фотогалерея

Фото

Объем гидроаккумулятора для систем водоснабжения зависит от размеров и сложности системы. В упрощенном варианте расчетов водоизмещение потребляемой воды делится на плановое количество включений

Для систем небольших по длине и объему вертикально ориентированные баки объемом 6-10 л выпускаются без опорных стоек включены в схему. Выпускаются в горизонтальном исполнении с опорными ногами и площадкой для установки насоса сверху

Для систем водоснабжения с погружными насосами, откачивающими воду из скважин глубиной более 25 м, гидробаков объемом более 50 м л., т.к. нужно уменьшить количество включений. Это вертикальные емкости на опорах емкостью от 50 до 750 литров

Размеры гидроаккумулятора для автономной системы

Гидравлический бак в снабжении небольшого дома или коттеджа

Горизонтальные гидроаккумуляторы

Гидравлический бак для системы водоснабжения с глубинным насосом

Критерии выбора оборудования

Насосные станции заводского изготовления поставляются с поверхностным гидронасосом, часто с внутренним или внешним эжектором. Однако гидроаккумуляторы могут использоваться и с погружным насосным оборудованием, но им присваивается несколько иной технический термин «насосная система».

При работе в паре со станцией мембранные баки могут быть меньше, чем гидравлические баки для систем с погружными насосами. Это связано с тем, что для погружных насосных агрегатов количество допустимых включений/выключений в час меньше, чем для поверхностных насосных агрегатов.

Насосные станции, полностью подготовленные к работе на заводе-изготовителе, нуждаются только в подключении к соответствующим трубопроводам и электроснабжению (+)

Поверхностные насосы, имеющие внутренний эжектор, имеют серьезные ограничения по глубине забора воды. Они могут поднять воду только с 7-8 метров. Однако они выдают мощный напор воды на выходе при столбе воды 40-60 метров (4-6 бар).

Внутренний эжектор не боится воздушных пробок. Они сначала качают воздух без каких-либо негативных последствий для себя, а потом начинают закачивать воду из скважины в систему.

Основным недостатком станций с внутренним эжектором является высокий уровень шума при работе. Если данные модели насосного оборудования для автономного водоснабжения планируется устанавливать в честном доме, то делать это рекомендуется только в подсобных помещениях с хорошей звукоизоляцией.

Использование позволяет брать воду с глубины до 50 метров. Эти насосы более экономичны, но имеют низкий КПД (не более 40%). Но они издают намного меньше шума, чем аналоги со встроенным эжектором.

Выбор типа насосного агрегата для станции зависит от качественных характеристик среды, планируемой к перекачиванию:

Галерея изображений

Фото

Вихревая насосная станция

Самовсасывающий насос на станции

Центробежный установка в перекачке воды

Станция многоступенчатого насоса

Размещение водяной станции

Выбирая место для насосной станции, необходимо ориентироваться на характеристики гидронасоса. Каждые десять метров горизонтальной трубы между источником воды и насосом уменьшают его всасывающую способность на 1 м.

Если предполагается их разнесение на расстояние более десяти метров, то модель насосного агрегата необходимо выбирать с увеличенной глубиной всасывания.

Автоматическая станция автономной системы водоснабжения может располагаться:

• на улице в кессоне у колодца;
• в утепленном павильоне, построенном специально для насосного оборудования;
• в подвале дома.

Стационарный наружный вариант предусматривает и прокладку напорного трубопровода от него до коттеджа ниже уровня промерзания грунта. При монтаже круглогодично эксплуатируемого трубопровода требуется прокладка его ниже глубины сезонного промерзания.

При устройстве временных летних магистралей на период проживания на даче трубопровод не закапывают ниже 40-60 см или укладывают на поверхность.

Теплый проветриваемый подвал со звукоизоляцией – идеальное место для установки насосной станции, где она и водопроводные трубы зимой не замерзнут (+)

не надо бояться замерзания помпы зимой. Нужно только проложить всасывающую трубу ниже границы промерзания грунта, чтобы она не промерзала в сильные морозы.

Часто скважину бурят прямо в доме, тогда значительно сокращается длина трубопровода. Но не на каждой даче такое сверление возможно.

Установка насосных станций водоснабжения в отдельно стоящем здании возможна только при эксплуатации оборудования в период положительных температур. Однако для районов с очень низкими зимними температурами такой вариант, рассчитанный на круглогодичное функционирование, необходимо утеплять или устраивать систему отопления. Насосную станцию ​​лучше сразу установить прямо в отапливаемом доме.

При выборе места для расположения водопроводной станции необходимо учитывать температурные ограничения, указанные в ее паспорте изготовителем:

Фотогалерея

Фото

На открытой местности насосные станции могут эксплуатироваться только при положительных показаниях термометра не выше +40 — 45ºС

Для откачки воды из неглубоких колодцев, колодцев, открытых водоемов устанавливаются малогабаритные насосные станции временно, а после работы переносят в закрытое помещение

Для размещения станции вне дома в период работы можно использовать крытый неотапливаемый павильон, бытовку, амбар, колодец и подобные сооружения

Стационарную установку насосной станции в пределах дома желательно производить в котельной, так как при работе оборудование шумит

Запрещается устанавливать насосную станцию ​​в помещениях, которые могут быть затоплены паводковыми водами в весенний период или осенний

При малом залегании грунтовых вод и отсутствии вероятности паводков насосная станция может быть установлена ​​в благоустроенном кессоне

Круглогодичное использование котлованов не глубже уровня промерзания горных пород не допускается . Этот вариант соответствует расположению на улице.

По окончании рабочего сезона вода из станции, расположенной в неглубокой яме, должна быть полностью слита. Также необходимо слить его из всасывающей и водопроводной трубы

Период работы насосной станции

Летняя откачка из мелководных источников

Установка насосной станции в колодце

Стационарная установка оборудования в котельная

Неподходящие места для установки станции

Использование кессона для работы насосной станции

Использование приямков для насосных агрегатов

Временное размещение станции в заглубленном боксе

Параметры гидроаккумулятора

Для правильной работы бытовых сантехнических устройств в коттеджном водопроводе необходимо поддерживать давление 1,4–2,6 атмосферы. Чтобы мембрана гидроаккумулятора не изнашивалась слишком быстро, производители рекомендуют устанавливать давление на 0,2-0,3 атм выше водопровода.

Давление в водопроводе одноэтажного дома обычно 1,5 атм. На эту цифру следует ориентироваться при регулировке гидробака. Но для более крупных жилых домов напор необходимо увеличить, чтобы вода была во всех дальних от стояка кранах. Здесь нужны более сложные гидравлические расчеты с учетом длины и конфигурации трубопроводов, а также количества и типа сантехнических устройств.

Упростить расчет необходимого напора для внутридомового водопровода можно по формуле:

(H+6)/10 ,

где «H» — высота от насоса до высшей точки подвода воды до водопровода на верхнем этаже дома.

Однако если расчетный показатель превышает допустимые характеристики существующих сантехнических и бытовых устройств, то при установлении этого давления они выйдут из строя. В этом случае необходимо выбрать другую схему разводки водопроводных труб.

Регулирование давления в воздушной части гидроаккумулятора осуществляется через золотник путем стравливания лишнего воздуха или его откачки автомобильным насосом

Возможные проблемы при установке

Если насос включается слишком часто и сразу выключается, необходимо немедленно проверить давление воздуха в аккумуляторе. При низких показателях необходимо будет его подкачать. Но устранить проблему таким способом удастся только в том случае, если мембрана и корпус бака не повреждены. Здесь поможет только обращение в сервисный центр к ремонтникам.

Ниппель для подкачки воздуха чаще всего располагается сзади бака от входа воды, но возможны и боковые варианты

При появлении капель воды на штуцере воздушного клапана гидроаккумулятор необходимо немедленно отключить от водопроводной системы. Это прямой признак повреждения мембраны. Без его замены в подобной ситуации не обойтись. Воздух не должен попадать в систему водоснабжения частного дома через мембранный бак.

Если помпа вообще не хочет включаться, то стоит посмотреть . Бывают случаи, когда он установлен на слишком высокое давление. Но также возможно и при попадании воздуха во всасывающий шланг, что приводит к защите от работы всухую.

Преимущества насосного агрегата с гидробаком

Насосный агрегат является составной частью автономной системы водоснабжения. Обеспечивает подачу воды из колодца или колодца, водораспределение которого происходит дальше по даче за счет работы самого насоса, использования бака для воды или применения гидроаккумулятора.

Гидропневматическая водоподъемная установка и водонапорный бак предназначены для поддержания постоянного давления в системе внутридомового водоснабжения

Использование только одного насоса при подаче воды на дачу сопряжено со многими проблемами. При таком расположении насосное оборудование вынуждено постоянно включаться/выключаться, из-за чего срок его службы резко сокращается. А в ситуации с отключением электроэнергии дом вообще остается без воды.

Для уменьшения износа насоса и защиты дома при авариях на электрических сетях в систему водоснабжения дома включается дополнительный привод. Это может быть бак для воды на чердаке, из которого вода самотеком поступает к сантехническим приборам, или гидроаккумулятор, поддерживающий давление в сети искусственным путем (он же мембранный бак или гидробак).

В обоих случаях включается насос для формирования запаса воды в баке. Только во втором случае резерв создается в автоматическом режиме системой регулирования давления. При этом накопительный бак позволяет создать запас воды на случай отключения электроэнергии, а система с гидробаком без электричества вообще не будет работать.

Однако привод в залитом состоянии отличается значительным весом, а при установке в пределах чердака требует усиления перекрытия и теплоизоляции.

Вариант с мембранным баком более удобен и практичен. Принцип работы водопровода с такой насосной станцией основан на искусственном поддержании давления воды в трубах. Сам насос, качающий воду из водозабора, включается только для наполнения бака. Далее его подача в систему осуществляется с помощью сжатого воздуха.

Гидравлический насос, установленный в подвале насосной станции, работает на всасывание, что позволяет использовать его только с неглубокими водоносными горизонтами или со скважинами с естественным противодавлением воды

В отличие от версии с расширительным баком, гидропневмоустановка более компактна. Плюс использование гидроаккумулятора мембранного типа обеспечивает отсутствие сети и постоянный напор в водопроводах, а также упрощает обслуживание системы водоснабжения потребителей в частном доме.

Единственным недостатком насосных станций с гидроаккумулятором является их энергозависимость. Резервуар для хранения воды часто имеет небольшой размер 25-50 литров. Насос приходится часто включать, чтобы наполнить, а при выключенном свете запаса воды не хватает надолго. Для исключения подобных ситуаций желательно запастись автономным генератором.

Выводы и полезное видео по теме

Ролик №1. С каких глубин насосное оборудование может поднимать воду: