Эффективный способ стабилизации давления в системе водоснабжения

Что может быть проще, чем управление насосом? На сегодня известно достаточно много способов ее решения, но, как оказывается, это не тривиальная задача.

Все зависит от того, какой результат хотим получить. Если только стабилизация давления — это одна задача: если экономичность — это вторая задача, а если максимальная эффективность при минимальном потреблении электроэнергии и незначительном капиталовложения в оборудование, что очень важно в условиях финансового кризиса — это уже другая задача. А если в условия задачи добавить, что руководить нужно двумя и более насосами, тогда вариантов системы управления становится достаточно много.

Перед нами встала такая задача: необходимо реконструировать насосную, включая насосы и систему управления, которая бы эффективно и экономически стабилизировала давление в системе водоснабжения для определенного квартала Львова. Количество насосов — неизвестно.

Как мы знаем, утром и вечером расход имеет максимальное значение, днем ??и ночью — минимальное. Собрав данные и проанализировав необходимое насосное оборудование и системы управления ими, было принято решение об установке трех насосов — одного основного мощностью 7,5 кВт, и двух вспомогательных 11 кВт. Структурная схема изображена на рис.1.

Рис. 1. Структурная схема системы автоматизации.

Принцип работы схемы в автоматическом режиме. Как видно из рис.1 насос № 1 управляется преобразователем частоты Lenze серии 8200 с ПИД-регулированием, а насосы № 2 и № 3 — двухпозиционным двухканальным регулятором 2ТРМ1 с релейным выходом через плавный пуск. Насос № 1 выполняет функцию плавного регулирования давления, насосы № 2 и № 3 являются вспомогательными и работают в режиме включено-выключено. Основой схемы является датчик давления с выходным сигналом 4. 20 мА. Сигнал от датчика давления подается на аналоговый вход преобразователя частоты и вход регулятора 2ТРМ1. Данный двухканальный регулятор настроен таким образом, что один входной сигнал подается одновременно на два внутренних компаратора. Использование плавного пуска для насосов обусловлено увеличить ресурс работы насосов и свести к минимуму влияние гидроударов в системе, которые негативно влияют на работу системы в целом.

Работа насосов показана на диаграмме рис.2.


Рис.2.

Рабочее давление в системе Рн = 4,0 бар. Из диаграммы видно, что насос № 1, который управляется преобразователем частоты, работает в диапазоне 3,5 — 4,8 бар. Стабилизация давления в системе обеспечивается внутренним ПИД-регулятором. Если давление уменьшается, выходная частота преобразователя частоты возрастает, и наоборот. Верхнее ограничение части составляет 50 Гц, нижнее — 10 Гц. Если давление уменьшается (при росте расхода) до границы Р1 = 3,5 бар, насос № 1 работает на частоте 50 Гц, срабатывает первый компаратор 2ТРМ1, который запускает насос № 2. Работа этого насоса позволяет поднять давление, при этом выходная частота преобразователя частоты насоса № 1 начинает уменьшаться до 35 Гц. Давление в системе при этом составляет 4,0 бар.

Рассмотрим два варианта дальнейших событий: рост и уменьшение давления в системе.

Вариант 1.

При уменьшении расхода воды давление начинает расти до Р2 = 4,8 бар, выходная частота падает до 10 Гц. При этом первый компаратор открывает насос № 2 и выходная частота при этом возрастает до 35 Гц.

Вариант 2.

При уменьшении давления выходная частота составляет 50 Гц, насос № 2 включен. При достижении давления Р3 = 2,8 бар срабатывает второй компаратор регулятора 2ТРМ1, который запускает насос № 3. Давление соответственно в системе начинает расти. Выходная частота падает до 35 Гц, при этом давление составляет 4,0 бар.

При уменьшении потребления воды давление в системе начинает расти. Выходная частота начинает падать. При достижении значения Р4 = 4,3 бар, выходная частота 22 Гц, второй компаратор открывает насос № 3. При этом выходная частота начинает расти до 35 Гц. При последующем росте давления до Р2 = 4,8 бар выходная частота падает до 10 Гц. При этом первый компаратор открывает насос № 2 и выходная частота при этом возрастает до 35 Гц. Насос № 1 работает один.

В схеме также предусмотрено ручное управление отдельно тремя насосами.

Такая система является дешевым и эффективным решением стабилизации давления с помощью трех насосов и зарекомендовала себя с положительной стороны.

По материалам сайта: http://www.svaltera.ua