Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения

Наиболее известны следующие виды систем водоснабжения.

1. Хозяйственно-питьевое водоснабжение (ГВС и ХВС) . Назначением хозяйственно-питьевого водоснабжения является удовлетворение бытовых потребностей людей, а также санитарно-гигиенических нужд. Отличительной особенностью питьевого водоснабжения от производственного является подача воды, свободной от вредных химических примесей и болезнетворных бактерий. Бывает двух видов: горячее и холодное.

В наиболее простом случае, система горячего водоснабжения состоит из водонагревательной установки и трубопроводов для передачи горячей воды к водоразборным приборам.

Системы горячего хозяйственного водоснабжения классифицируют по нескольким признакам.

По способу подачи воды на горячее водоснабжение различают:

• Закрытые системы. Вода из тепловых сетей используют только в качестве энергоносителя. Подача воды на горячее водоснабжение осуществляется через водо-водяные теплообменники.
• Открытые системы. Вода из тепловой сети используется для приготовления и подачи воды в систему горячего водоснабжения (например, смешивается).

По способу подогрева воды системы ГВС бывают:

• Централизованные. Одна водонагревательная установка обслуживает как минимум одно здание, и более зданий в пределах одного квартала (микрорайона) или поселка. Такие системы установлены в большинстве многоквартирных домов. Ввод горячей воды в дом и ее распределение происходит в ИТП.
• Децентрализованные. Приготовление горячей воды происходит вблизи водоразборных приборов (например, поквартирно или непосредственно в санузлах) и осуществляется небольшими генераторами тепла: газовыми нагревателями, электрическими тэнами и т. п.

По способу поддержания температуры (обеспечение комфорта пользователя) системы ГВС могут быть:

• Бесциркуляционными, которые состоят только из подающих трубопроводов. Основной недостаток таких систем — остывание воды в трубопроводах при перерывах в потреблении. Открывая кран, например, утром, потребитель получает воду с пониженной температурой и начинает сливать эту воду в канализацию до того, как вода в кране прогреется. Системы без циркуляции являются наиболее простыми по устройству и дешевыми по первоначальной стоимости.
• Циркуляционные системы. В таких системах, находящаяся в трубах горячая вода непрерывно циркулирует, проходя через котел или теплообменник. В системах с поверхностными подогревателями циркуляция, как правило, обеспечивается центробежными насосами. В отдельных случаях циркуляция воды в системах горячего водоснабжения может обеспечиваться действием гравитационных сил.

2. Противопожарный водопровод. Создаётся в рамках системы пожарной безопасности, его предназначение – подача воды в систему водяного пожаротушения и наружные гидранты.

3. Производственное водоснабжение. Создаётся для подачи воды, используемой в технологических процессах.

4. Поливочное водоснабжение. Применяется для полива клумб и зеленых насаждений, а также для мойки территории двора, тротуаров, оборудования и полов.

Практически для всех видов водоснабжения, наружный водопровод доставляет воду по магистралям из распределительной сети города, а внутренний – поставляет воду по всему зданию (объекту), границей между ними является водосчетчик.

Системы канализации бывают:

Внутренняя канализация. Её задача – отвод сточных вод, образование которых происходит во время выполнения хозяйственно-бытовых работ или в результате санитарно-гигиенической деятельности человека.

Ливневая канализация. Применяется для отвода атмосферных осадков.

Автономная канализация. Предназначена для очистки сточных вод «на месте» для дальнейшего сброса их в водоемы хозяйственного назначения или грунт.

Автоматизация горячего водоснабжения

Как было упомянуто, горячее водоснабжение может быть централизованным и местным.

В местных системах горячего водоснабжения подогрев воды осуществляют локально, в газовых водонагревателях или колонках, с учетом того, что каждый нагреватель имеет собственную систему автоматики, разрабатывать интегрированную систему автоматизации нет смысла, достаточно обеспечить хорошую теплоизоляцию трубопроводов и вывести (при необходимости) данные о работе установки на пульт управления зданием.

В системах централизованного отопления или водоснабжения, автоматизации подлежит все технологическое оборудование: циркуляционные насосы, клапаны и вентили трубопроводов, оборудование теплообменников и радиаторов, подогреватели и т.п. Проект автоматизации ГВС разрабатывается совместно с проектом автоматизации ИТП.

Основная цель автоматизации систем ГВС – поддержание в системе заданного давления и температуры, кроме того автоматизация систем горячего водоснабжения выполняет следующие задачи:

• Повышения надежности теплоснабжения и горячего водоснабжения потребителей;
• Уменьшение зависимости от «человеческого фактора», возможность эксплуатации без постоянного присутствия оперативного персонала
• Оптимизации отпуска и потребления тепла, снижения коммунальных расходов;
• Снижения затрат электрической энергии в насосных установках;
• Увеличения ресурса работы и облегчение эксплуатации технологического оборудования;
• Контроля состояния технологического оборудования и технологических параметров;
• Оперативной передачи предупредительной и аварийной информации на диспетчерский пункт.

Автоматизация холодного водоснабжения

Автоматизация систем холодного водоснабжения предназначена для поддерживания постоянного давления в системе, не зависящего от давления на входе и расхода воды. К щитам автоматики подключают такое оборудование как реле давления, контроллеры сухого хода, манометры, пусковые и защитные автоматы насосов, блоки питания, поплавковые выключатели и т.п.

В результате автоматизации, в системах ХВС удается снизить расход воды, повысить ресурс работы оборудования и уменьшить эксплуатационные расходы, снизить затраты на электроэнергию, а также уменьшить возможность возникновения аварийных ситуаций.

Автоматизация систем водоотведения (канализации)

Автоматизация системы водоотведения предполагает контроль выполнения относительно небольшого количества процессов, связанных с контролем работы за насосами, и заполнения дренажных приямков. В большинстве случаев, алгоритм работы системы универсален – при заполнении приямка, включить насос, при отсутствии воды в приямке, выключить насос. Дополнительно на пост диспетчера передается информация о работоспособности оборудования. Основные задачи системы автоматизации канализации:

• Управление в автоматическом режиме и отображение состояния (ВКЛ-ВЫКЛ-АВАРИЯ) двигателей КНС и очистных сооружений;
• Визуализация показаний датчиков уровня жидкости в дренажных приямках;
  
• Возможность ручной блокировки отдельного насоса на время проведения технического обслуживания или в автоматическом режиме в случае аварийной ситуации;
• Автоматический запуск насосной станции после аварийных ситуаций при восстановлении питающего напряжения или подачи стоков;
• Поэтапный запуск насосов и снижение пиковых электрических и механических нагрузок на систему.

Подходы к построению автоматизированной системы

В основу разработки автоматизированных систем (АС) положены следующие принципы:

• Принцип развития – возможность масштабирования и обновления. АС создается с учетом возможности постоянного совершенствования ее функций и возможности расширения;
• Принцип совместимости – обеспечение взаимодействия различных АС, в едином процессе при их совместном функционировании (для объектов жилищно-коммунального строительства этот принцип обеспечивает система интеллектуального здания);
• Принцип стандартизации и унификации предполагает, по возможности, применение типовых, унифицированных и стандартизированных схем и элементов функционирования АС;
• Принцип эффективности заключается в достижении рационального соотношения между затратами на создание АС и экономическим эффектом, получаемым при ее функционировании.

Проектирование систем автоматизации водоснабжения и водоотведения

Технология системы водоснабжения разделяет два этапа обработки воды — В технологическом процессе водоснабжения можно выделить два подпроцесса — подъем и подготовку воды, распределение и подачу. Исходя из этого, автоматизация водоснабжения заключается в:

• Автоматизации управлением насосными станциями подъема и водоочисткой (фильтры, расход, распределение по стоякам и др.);
• Автоматизация подачи и распределения воды в частях здания.

Целью управления при функционировании АСУ ТП водоснабжения является обеспечение гарантированного и комфортного водоснабжения потребителей с минимальными эксплуатационными затратами.

ХВС и ГВС являются сложными системами жизнеобеспечения, разработка которых включает в себя гидравлические расчеты, составления аксонометрических схем, выбора расположения и мощности насосного и водонагревательного оборудования, разработка алгоритмов взаимодействия элементов систем и управления ими.

Автоматизацию системы ВиК можно условно декомпозировать на три крупные подсистемы – хозяйственного питьевого водоснабжения, водомерного узла и системы дренажных приямков. Систему канализации

В проекте автоматизации предусматривают оборудование контроля работоспособности основного и резервного насосов, возможности отключения оборудования по сигналу от противопожарных систем, контроль параметров систем, описывают алгоритмы работы для рабочих режимов. Проект разрабатывается с учетом проекта ИТП.

Типовой проект может содержать:

• Общие данные;
• Структурные схемы, при необходимости;
• Задание на программирование системы;
• Функциональные схемы автоматизации для каждой из подсистем, на основе которых собираются щиты автоматизации;
  
• Схемы связи контроллеров системы автоматизации;
• Схемы внешних соединений для щитов автоматизации;
• Схемы связи со смежными системами автоматизации;
• Принципиальные электрические схемы щитов автоматизации, двигателей насосов или вентиляторов;
• Принципиальные схемы питания щитов автоматизации;
• План расположения оборудования и проводок систем автоматизации;
• Кабельные журналы;
• Монтажные схемы;
• Спецификации оборудования и проводок.

Экономический эффект от внедрения системы автоматизации

Экономический эффект за счет разработки систем автоматизации водоснабжения и канализации обуславливается, в основном экономией энергии на подогрев, оперативного определения мест тепловых потерь, диагностирования проблем при водоотводе. Основные факторы экономии:

• Снижение расхода электроэнергии на подъем и транспортирование воды, подачу воздуха на очистных сооружениях и др.;
• Снижение расходов на ремонт и техническое обслуживание оборудования;
• Снижение стоимости аварийно-восстановительных работ вследствие быстрого обнаружения и сокращения числа аварий;
• Уменьшение количества обслуживающего персонала.

Затраты на внедрение и эксплуатацию

Как свидетельствует практика, с внедрением автоматизации систем водоснабжения общепроизводственные расходы возрастают с 11 до 15 % за счет закупки и обслуживания на объекте нового оборудования.

Наряду с этим, расходы на ресурсы (электричество, отопление и т.д.) уменьшаются на 4%, сокращаются расходы на ремонт – с 25 до 10 % и на эксплуатацию объекта – с 50 до 20 %.

Стоимость одного кубометра воды по отношению к периоду до внедрения автоматики снижается на 45 %.

Системы управления электроэнергией. Контроль и автоматизированное управление работой системы. Подробнее »

В ближайшем будущем, появится возможность увеличения КПД солнечных панелей до 50%. Эффективность. Подробнее »

Руководство Филиала КОО «ЛОГРАР ЛИМИТЕД» выражает благодарность коллективу ООО. Подробнее »

КОО «ЛОГРАР ЛИМИТЕД» 1 сентября 2015

Уважаемый Ринат Шакирзянович! ООО «ФИНПРОЕКТ» выражает благодарность компании ООО. Подробнее »

Автоматика для систем водоснабжения

Системы автоматизированного управления насосами предназначены для включения и отключения оборудования, регулировки потока жидкости, контроля давления и других параметров в автономном режиме, не учитывающем человеческий фактор.

Автоматика насосного оборудования не только сбалансировано управляет потоками жидкостей, но обеспечивает безопасность техники и людей в аварийных критических ситуациях. С правильно рассчитанной системой автоматизации значительно продлевается срок службы дорогостоящей помпы.

Системы автоматики водоснабжения могут включать следующие устройства:

• реле сухого хода;

Принцип работы системы автоматизации насосного оборудования

Вода накапливается в скважине, резервуаре или колодце и подается с помощью насоса через грязевый фильтр, минуя реле давления или потока, реле сухого хода к потребителю. Давление в системе выравнивается при помощи гидроаккумулятора и редуктора давления и контролируется манометром. На рисунке 1. наглядно показан принцип работы автоматизированного комплекса водоснабжения для частного дома.

Рис.1.Схема автоматизированной системы водоснабжения.

Реле давления

Основной элемент автоматики водоснабжения. Предназначен для измерения и регулирования давления жидкости в трубах. При повышенном давлении насос выключается, а при пониженном включается. Это необходимо для поддержания равномерного давления, достаточного для подъема воды из колодца в здание с оптимальным напором.
Реле необходимо настроить (тарировать), чтобы насос не работал на предельных режимах эксплуатации, обычно в диапазоне 1.3-2.6 бар. Величина настраивается индивидуально, зависит от технических характеристик насоса и его производительности. Нижний и верхний предел давления регулируется двумя разными винтами и контролируется встроенным или внешним манометром.

Реле сухого хода

Для перекачки воды применяются насосы с мокрым ротором. Жидкость в них используется для охлаждения и смазки движущихся частей двигателя. Работа без воды приводит к быстрому износу и выходу из строя устройства. Чтобы этого не происходило, в системах водоснабжения устанавливают реле сухого хода, отключающее работу при пропадании воды.
Перегревание деталей, которые обычно изготавливаются из термопласта, приводит к деформациям и двигатель заклинивает. Это приводит к перегреву и выходу из строя обмоток. Ремонт насоса может оказаться дороже, чем его стоимость. Поэтому к реле сухого хода следует относиться особенно внимательно.
Обычно реле сухого хода совмещается в едином устройстве с реле давления. Для этого устанавливается нижний предел давления в системе 0.5 бар. Реле устроено таким образом, что двигатель насоса автоматически уже не включится, это необходимо будет сделать вручную.

Гидроаккумулятор (мембранный бак)

Устройство предназначено для поддержания избыточного давления, как источник некоторого запаса воды и амортизатор гидравлических ударов. Обязательно применяется с реле сухого хода. Если гидроаккумулятор не установлен, то может случиться так, что при возросшем давлении, реле отключит работу помпы. При включенном кране это приведет к резкому снижению напора и насос включится. Частые включения и выключения электрического мотора приводят к преждевременному выходу его из строя.

Реле протока

Простое малогабаритное устройство, врезаемое в трубу. Выполняет функцию счетчика проходящей через него жидкости. Если движение воды прекращается, что означает отсутствие ее в помпе, то контактная группа размыкается, и питание двигателя отключается.

Поплавочный выключатель

Применяется в несложных системах водоснабжения, когда вода поставляется из резервуаров или колодцев. Поплавки обеспечивают защиту от перелива и от сухого хода двигателя. При увеличении уровня воды, поплавок, поднимаясь вместе с уровнем жидкости, замыкает контакты для включения двигателя, а при понижении уровня размыкает. Это самое дешевое устройство, надежно обеспечивающее автоматику водоснабжения и защиту помпы от преждевременного выхода из строя.

Рис 2. Схемы подключения

Частотный преобразователь

Устройства поддерживают стабильный напор воды насосами с трехфазным питанием. За счет изменения частоты напряжения питания от 25 до 50 Гц происходит управление скоростью вращения двигателя и его производительностью. Таким образом, стабилизируется постоянное давление в водопроводной сети.

Трехфазное напряжение формируется из однофазного 220 вольт. Такие устройства защищают двигатель от сухого хода, осуществляют плавный пуск мотора, имеют защиту от снижения и повышения напряжения сети. Что бы увеличить срок службы помпы, электронное устройство управления не позволяет во время скачков давления часто включать и выключать двигатель, выдерживая паузу между коммутациями.

Частотные преобразователи можно объединять в бустерные блоки для обеспечения контроля работы двух насосов. Один, из которых несущий, а второй вспомогательный.

Особенности подключения систем автоматизации водоснабжения

Правильно подобранная и установленная автоматика систем водоснабжения работает полностью в автономном режиме и практически не требует обслуживания, за исключением обязательных требований, указываемых производителем.

При проектировании системы не стоит пренебрегать фильтром, даже если вы пользуйтесь кристально чистой артезианской водой. В ней всегда присутствуют микрочастицы песка, глины и других примесей, которые приводят к загрязнению реле и преждевременному выходу из строя.

Не стоит использовать насос с запасом по мощности. Это приведет к повышенному давлению, и могут появиться течи в соединениях.

Выбирая устройства для обеспечения водоснабжения, отдавайте предпочтение электронной автоматике. Она более гибка в настройках, легко перестраивается и имеет специальные щадящие алгоритмы управления насосом. Но такая универсальная автоматика значительно дороже простых механических устройств управления.