Архив / 2007 / №1(29) / Практикум

ОВЕН САУ-МП управляет насосами в системах водоснабжения жилых домов

Организации, обслуживающие системы ЖКХ, крайне озабоче ны проблемами повышения качества обслуживания населения и вместе с тем снижением энергозатрат и эксплуатационных расхо дов. Рост потребления воды за счёт увеличения численности насе ления крупных городов вынуждает искать новые пути решения этих проблем, где сталкиваются две взаимоисключающие тенден ции. С одной стороны, у нас есть потребитель, который желает за свои деньги (теперь немалые) получать услуги надлежащего каче ства. С другой стороны – несовершенные инженерные системы, в большинстве своём спроектированные по усреднённым нормати вам расхода воды. Возникает извечный вопрос: что делать? В этой статье вы найдёте один из возможных вариантов ответа на постав ленный вопрос, которым является внедрение новых технологий регулирования водоснабжения в жилых домах.

Введение

Применение подающих насосных установок в системе водо снабжения жилых домов является общепринятой нормой. При выборе типа установки проектировщики руководствуются требо ванием обеспечения потребителя необходимым количеством воды, независимо от расчётных значений. В течение дня реаль ный разбор сильно зависит от времени суток: максимум (Qmax) в утренние и вечерние часы и минимум (Qmin) в ночное время. Коэффициент неравномерности разбора равен:

Kразбора = Qmax/Qmin

Рис. 1. Упрощённая функциональная схема цепей управления станции СУН-АТ
Рис. 1. Упрощённая функциональная схема цепей управления станции СУН-АТ

В течение суток величина коэффициента может изменяться от 2 до 4. Подобный разброс приводит к необходимости регулирова ния производительности насосного агрегата.

С этой целью специалистами ООО МПФ «Квадр» была разработа на станция СУН АТ, предназначенная для управления двумя насосами в системах водоснабжения жилых зданий. Функцио нальная схема управления насосной станции приведена на рис. 1.

Структура станции СУН-АТ

В состав станции управления СУН-АТ входят: преобразователь частоты (ПЧ), логический контроллер для управления системой подающих насосов ОВЕН САУ-МП, таймер реального времени ОВЕН УТ1 PiC, а также силовая, коммутационная и сигнальная аппаратура. Каждый блок контролирует свой участок технического процесса и обеспечивает безаварийную работу станции. Рассмотрим назначение и работу основных модулей станции.

Частотное регулирование является самым удобным и выгодным способом изменения производительности насоса. Этот метод основан на известной зависимости между частотой вращения двигателя (n) и основными рабочими характеристиками насоса – объёмным расходом (Q), перепадом давления или напором (Н) жидкости и мощностью электродвигателя на валу (N):

 

Как видно из соотношений, наблюдаются линейная, квадратич ная и кубическая зависимости соответственно расхода, напора и потребляемой мощности от частоты вращения двигателя. Таким образом, изменяя частоту вращения, мы получаем возможность регулировать, к примеру, напор воды. Помимо этого, применение преобразователя частоты позволяет обеспечить:

  • возможность оптимальной настройки рабочих параметров насоса под гидравлические характеристики системы; 
  • экономию электроэнергии (в отдельных случаях до 50%);
  • увеличение срока службы насосного агрегата и трубопровод ной сети за счёт исключения гидравлических ударов и, как следствие, снижение эксплуатационных затрат.

Следующий блок станции – логический контроллер ОВЕН САУ-МП – управляет насосной установкой в системах водоснаб жения в автоматическом режиме, что особенно актуально при оснащении ими жилых зданий, где отсутствует оперативный пер сонал. САУ-МП обеспечивает: 

  • автоматический и ручной режимы работы станции; 
  • поддержание заданного давления на выходе системы в автома тическом режиме вне зависимости от изменения расхода воды и давления на входе; 
  • равномерную выработку ресурса насосов за счёт чередования их работы; 
  • защиту насосов от перегрузок, пропадания фазы, коротких замыканий, «сухого хода»; 
  • включение резервного насоса в случае аварии основного; 
  • выход на рабочий режим после аварийного отключения напря жения.

И последний блок станции СУН-АТ – таймер реального времени ОВЕН УТ1-PiC – предназначен для управления насосными агрега тами в регулируемом режиме (чередование включения насосов).

Конструктивно станция выполнена в виде шкафа с габаритами 600х500х220мм, имеющего степень защиты IP54. Как показано на рис. 2, на входном и выходном коллекторах насосной установ ки стоят датчики давления PV1 и PV2 типа ПДТВХ или КРТ.

Алгоритм работы станции СУН-АТ

Для реализации схемы автоматизации специалистами компа нии ОВЕН была создана эксклюзивная логика для прибора САУ-МП1. Схема управления станцией СУН-АТ показана на рис. 2. Рассмотрим более подробно работу станции в автоматическом режиме, когда переключатель SA1 находится в положении «Авто мат». После подачи питания САУ-МП анализирует сигнал c датчи ка давления PV1, контролирующего давление воды на входе, и ес ли оно ниже уставки давления Р1 (минимально допустимое давление воды на входе), выдаёт команду «Пауза» (срабатывает реле РП3), запрещающую работу насосов. Если давление на вхо де больше уставки Р1, то САУ-МП включает режим ожидания.

Рис. 2. Станция управления СУН-АТ
Рис. 2. Станция управления СУН-АТ

Пуск насоса производится с помощью переключателя SA4 («НС от ПЧ» на рис. 1). В штатном режиме, т.е. при отсутствии аварий ных ситуаций в преобразователе частоты, контакты внутреннего реле RB1 и RC1 замкнуты. Напряжение 220 В через контакты внут реннего реле R1 таймера УТ1 PiC поступает на катушки контакто ров КМ1 или КМ2. При замыкании контактов КМ1.1 или КМ3.1 контроллер САУ-МП отрабатывает задержку включения, затем проверяет сигнал c датчика давления PV2, по которому оценива ется наличие минимально допустимого давления воды на выходе установки. Сигнал транслируется от датчика давления PV2 через аналоговый выход преобразователя частоты, и, если он ниже уставки Р2 (минимально допустимое давление воды на выходе), выдаёт команду «Отказ». Если давление на выходе больше Р2, то контроллер САУ-МП остаётся в рабочем режиме. Задержка вклю чения Т0 введена для устранения ложных срабатываний САУ-МП при плавном выходе насоса на рабочий режим.

Необходимое давление воды на выходе насосной установки задаётся при помощи пульта управления преобразователя часто ты. Сигнал заданного значения сравнивается с текущим сигналом датчика давления PV2, на основании чего формируется и подаёт ся управляющий импульс на двигатель насоса (рис. 2).

Если во время работы насосов сигнал на входе 1 становится меньше уставки Р1 на время, большее Т1, то САУ-МП выдаёт команду «Пауза». Двигатель работающего в это время насоса останавливается. Отмена команды происходит после превышения сигнала уставки Р1 на время, большее Т1.

Если во время работы насосов (НС1 или НС2 на рис. 1) сигнал на входе 2 становится меньше уставки Р2 на время, большее Т2 (при условии, что сигнал на входе 1 более уставки Р1) – что сви детельствует об аварийной ситуации – контроллер САУ-МП выда ёт команду «Отказ», в это время срабатывают реле РП1 или РП2. При изменении положения контактов РП1.4 (РП2.4) преобразо ватель частоты переводится в режим «Пауза». Контактами РП1.2 (РП2.2) контактор отказавшего насоса отключается, а РП1.1 (РП2.1) сигнализируют таймеру УТ1-PiC о необходимости перек лючить внутреннее реле R1 в положение, соответствующее запус ку резервного насоса. После срабатывания контактора резервно го насоса он контактами КМ1.4 (КМ3.4) разрывает цепь включения команды «Пауза» преобразователя частоты, и работа станции продолжается. Контакты реле РП1 (РП2) отказавшего насоса остаются в замкнутом положении до отключения питания прибора.

Периодическая смена насосов на станции СУН-АТ реализуется следующим образом. За 1–2 минуты до переключения насосов замыкаются контакты внутреннего реле R2 таймера реального вре мени УТ1-PiC, и преобразователь частоты переводится в режим «Пауза». Затем переключаются контакты реле R1 и происходит смена насоса, через 1–2 минуты команда «Пауза» отменяется. Вероятность разрыва трубопроводной системы вследствие воз никновения гидроудара исключается благодаря плавному измене нию частоты вращения двигателя насоса во время его пуска и остановки.

Ручной режим является резервным. Он предназначен для обес печения работоспособности станции на время профилактики или ремонта преобразователя частоты. В этом режиме периодическая смена насосов не производится, но задействованы функции защиты от «сухого хода» и включения резервного насоса в случае аварии основного. Логика работы САУ-МП остаётся прежней.

Заключение

Система автоматического регулирования давления, разрабо танная ООО МПФ «Квадр» на базе преобразователя частоты, логического контроллера ОВЕН САУ-МП и таймера ОВЕН УТ1-PiC, нашла своё применение на водонапорных станциях для управ ления насосными группами с целью поддержания заданных зна чений технологических параметров. Система обеспечивает энергосбережение за счёт работы всех насосных агрегатов в регулируемом режиме, снижает эксплуатационные затраты благодаря увеличению межремонтного цикла насосного обору дования и уменьшает вероятность разрыва водоводов за счёт исключения гидроударов.

__________________________________

1 алгоритм работы прибора САУ МП выбирается пользователем при заказе. Для удобства потребителей библиотека алгоритмов работы постоянно обновляется и публикуется на сайте www.owen.ru

Олег Анатольевич Гаврюков
технический директор ООО МПФ «Квадр»