Система автоматического регулирования водоснабжения: приборы для контроля и обеспечения рабочих параметров сети
Индивидуальный тепловой пункт в многоэтажном доме
Любая система подачи воды на объект, представляет собой сложный механизм, состоящий их нескольких блоков оборудования, соединённого в единый «организм». И чем более слажена работа всех элементов системы, тем она надёжнее и экономичнее с точки зрения энергопотребления.
Обеспечивать координацию всех подключенных друг к другу приборов, и помогает автоматическая система. Просмотрев видео в этой статье: «Отопление, водоснабжение, регулировка», а так же ознакомившись с самой статьёй, вы сможете прояснить для себя многие вопросы.
Для чего нужна регулирующая система
Набор приборов и оборудования, участвующего в обеспечении водой сети, зависит от её масштабов. Кроме самих трубопроводов и насосных агрегатов, это могут быть водоприёмники, станции обезжелезивания и станции повышения напора.
Обратите внимание! Основной задачей проектировщиков, является оборудование таких систем автоматикой, которая могла бы обеспечить их слаженную работу. В этом нуждаются не только системы водоснабжения (централизованные или локальные), но и канализационные насосные станции, очистные сооружения, системы орошения и полива, пожаротушения.
Возможности автоматики
Автоматизация даёт возможность:
Контролировать интенсивность их работы;
Организовать её в наиболее экономичном режиме;
Вести управление из одной точки;
Отслеживать характеристики воды;
Осуществлять регулирование температуры (горячее водоснабжение централизованное);
Обеспечить бесперебойную работу системы в целом, не смотря на выход из строя какого-то одного участка.
Комплектность приборов для управления
В зависимости от структуры системы водоснабжения в целом, для её автоматизации в том или ином составе может применяться оборудование, основной набор которого вы видите на фото в представленной ниже галерее.
Прежде всего, это различные датчики, с помощью которых осуществляется регулировка процессов и выявление неполадок в системе.
Регуляторы помогают преобразовать один параметр в другой, более удобный.
Блок (модуль) ввода обрабатывает данные приборов, преобразует полученную информацию в нужный формат, и поставляет её на контроллер.
Именно контроллер, который представляет собой мини-компьютер, на основании полученных данных, управляет технологическим процессом.
Сигнал от контроллера подаётся на исполнительный механизм, которым и является насос, либо пневматический или гидравлический привод.
Обратите внимание! Естественно, что все приборы по своим возможностям подбираются по параметрам и мощности системы, а потому существуют бытовые и промышленные варианты.
Вариант организации автоматического контроля системы водоснабжения
В системах с диспетчерским управлением, информация с периферии на центральный пункт может передаваться как через спутниковую связь или беспроводной интернет, так и через радиоканал или мобильную связь. Именно так организуется автоматизация глубинной скважины, а визуально это выглядит примерно как на картинке сверху.
Преимущества автоматических насосных установок
Вполне естественно, что требования к автоматике, включаемой в комплектацию насосных установок, формируются с учётом их назначения:
Чаще всего, это обеспечение определённых пределов давления, расход воды и её температура.
Важно так же, чтобы в случае аварийного отключения рабочего насоса, мог активизироваться насос резервный.
Нередко возникает необходимость записи рабочих параметров системы, а так же сигнализация, которая позволит осуществлять контроль над её работой дистанционно.
Особенно это касается систем подачи горячей воды в системы отопления, так как при несанкционированной остановке насоса, напор теплоносителя падает резко, что влечёт за собой и снижение температуры. Вот эта зависимость и лежит в основе системы автоматизации.
Автоматическое регулирование температуры горячего водоснабжения обеспечивается так. Сразу после наноса, на нагнетательном трубопроводе, устанавливается регулятор давления, которому задаются минимальный и максимальный пределы.
Если насос по какой-то причине остановится, магнитный пускатель его двигателя отключается. Начинает светиться сигнальная лампочка, и одновременно, запускается в работу резервный насос. Поэтому в любой автоматической установке насосов, как минимум, два (один только в бытовых моделях). Приведём для примера универсальный вариант установки с двумя насосами, который показан на фото снизу.
Автоматическая установка (АНУ) для систем отопления, подачи горячей и холодной воды
Подобные агрегаты используют в сельском хозяйстве, промышленности, объектах ЖКХ. Такая установка предназначена не только для систем холодного водоснабжения, но и для горячей воды и отопления. А потому, может перекачивать воду с температурой +70 градусов.
Посредством автоматических установок нередко осуществляется частотное регулирование водоснабжения, так как двигатели насосов могут быть оснащены преобразователем частот. В данном случае, они могут регулироваться в диапазоне 10-50Гц. Чтобы понять все преимущества такого регулирования, требуется сделать небольшое отступление.
Достоинства частотного регулирования
Преобразователи частоты, или как их ещё называют, частотные реле, в насосной технике получили наибольшее распространение. Их основным преимуществом является возможность снизить энергопотребление насоса до минимума.
Суть работы такого преобразователя, заключается в уменьшении количества оборотов двигателя при небольшой нагрузке. Соответственно, чем ниже частота вращения, тем меньше мотору требуется энергии. Таким образом, удаётся снизить уровень её потребления до 30-40%.
Преобразователь частоты может быть встроенным – то есть, располагаться внутри корпуса насоса. Такое исполнение характерно для погружных насосов. На поверхностных насосах, частотник может закрепляться с внешней стороны корпуса, для чего на нём предусмотрено специальное посадочное место. Если насос оснащён ПЧ, инструкция производителя обязательно содержит соответствующее уведомление.
Но надо сказать, что далеко не каждая модель оснащена таким прибором. Чаще всего, потребителю приходится своими руками подключать к системе отдельное частотное реле. Это не единственная сфера применения данных приборов, поэтому их производство никак не связано с производством насосного оборудования.
Преимуществом внешних преобразователей является то, что они способны регулировать работу насосов любой мощности. А ещё, при выходе из строя внешнего ПЧ, насос продолжает работать, тогда как насос со встроенным преобразователем, теряет свою работоспособность.
№ п/п
Частотное регулирование позволяет
Приборы, дополняющие схему
1.
Поддерживать в системе либо постоянное давление, либо, если это необходимо – его перепад.
Для этого требуется установить соответствующий датчик (нормализации или перепада давления).
Датчик давления для систем подачи воды
2.
Поддерживать постоянный расход воды, для чего в систему внедряется электронный прибор, называемый расходомером.
3.
Поддерживать постоянную температуру или её перепады.
Здесь требуются датчики температур.
Температурный электронный датчик
Но всё же, самой распространённой является схема, основной задачей которой состоит поддержание постоянного напора в сети. А зависит он, опять же, от количества оборотов двигателя насоса, контролируемого частотным преобразователем. Если давление постоянное, то и давление в трубопроводе будет неизменным.
Не только сети холодного водоснабжения, но и системы отопления, кондиционирования, горячего водоснабжения, отличаются переменным расходом — когда разница между фактической и пиковой нагрузкой довольно значительна. А в домах и объектах социального назначения, это вообще происходит регулярно, так как объём разбираемой воды зависит от выходных и праздничных дней, времени суток.
Схема водоснабжения с частотным преобразователем
Перерасход электроэнергии получается тогда, когда расход падает, а двигатель насоса продолжает работать на полных оборотах. Именно с помощью преобразователя частот, их можно снизить, уменьшив тем самым и расход электроэнергии. А вот там, где график расхода ровный, и раздача воды из системы всегда осуществляется в одинаковом режиме, смысла в использовании ПЧ нет вообще.
Автоматический контроль систем отопления и горячего водоснабжения
Невозможно чувствовать себя комфортно там, где нет горячей воды – а тем более, если это ваше жилище. Тем не менее, централизованная подача горячей воды во многих населённых пунктах является пределом несбыточных мечтаний.
Поэтому, о горячей воде и отоплении хозяевам домов, владельцам хозяйств и руководителям небольших провинциальных предприятий, приходится заботиться самостоятельно. Для них, система автоматического регулирования горячего водоснабжения – вопрос важный, требующий поиска оптимального решения.
В автономных системах отопления, которые могут быть неразрывно связаны с системой подогрева воды, присутствует котёл. Это печь, которая, собственно, и обеспечивает нагрев. Кроме того, в сеть внедряется один или несколько бойлеров косвенного нагрева, ёмкость которых составляет не менее 500л.
Для систем отопления, в качестве теплоносителя может использоваться не только вода, но и антифриз, который циркулирует через теплообменник. Именно в нём температура воды поддерживается на необходимом уровне, после чего она подаётся на бойлер и далее – в сеть. Поэтому без регулятора температур здесь не обойтись.
Установка регуляторов температур на теплообменнике
Здесь опять же, позволяет экономить автоматика. Установить теплообменник можно хоть в квартире — и тогда, при условии установки регулирующих приборов, у хозяина появится возможность влиять на температуру в помещении.
Отдельный теплообменник всегда лучше, чем встроенный в бойлер, так как возможностей для регулирования гораздо больше.
Бойлер управляется термостатом, у которого отсутствует широкий диапазон настроек, нет индикации, да и точность температурных измерений не на высоте. Поэтому, производители предлагают сегодня высокоточные цифровые терморегуляторы для систем горячего водоснабжения.
Что такое тепловой пункт
Для удобства регулирования температуры горячей воды – даже подаваемой централизованно, можно установить и тепловой пункт. Что это вообще такое?
Обратите внимание! ТП – это комплексное, располагающееся обособленно устройство, состоящее из нескольких элементов, которые могут обеспечить присоединение к сети, распределение теплоносителя и регулирование его параметров, а так же управление процессом потребления тепла.
Ели речь идёт о снабжении горячей водой микрорайона, то внутри него предусматривают центральные пункты (ЦТП), которые располагаются в отдельно стоящих помещениях. А вот для отдельных зданий, оборудуется ИТП – индивидуальный пункт, который находится в техническом подполье или на чердаке.
ИТП для бытового использования
Чем меньше здание, тем более компактным будет ИТП – вплоть до того, что он может представлять собой вот такую систему приборов, установленную на мобильной металлической раме, которую вы видите на фото. Удобнее всего, такой тепловой пункт подключить к системе закрытого типа.
Если в качестве теплоносителя используется вода, в перечне оборудования ИТП будут присутствовать:
Устройство, защищающее систему от образования накипи;
Расходомер.
При подаче на ИТП холодной воды, она разделяется на два потока. Один, оставаясь холодным, сразу проступает к потребителю. Второй поток подогревается до нужной температуры, и циркулирует в замкнутом контуре, обогревая помещения. Потери тепла постоянно восполняются за счёт подогрева, за счёт чего температура в доме остаётся постоянной.
Подобное регулирование системы горячего водоснабжения наиболее эффективно. А если задействовать его при централизованной подаче воды, то вы сможете платить не по усреднённым показателям, по которым делают расчёты жилищные конторы, а по факту потребления. А это, поверьте, заметно снизит ваши расходы на отопление.
Водозаборный узел: виды и схемы ВЗУ
Водозаборный узел — это конструкция, предназначенная для снабжения водой разных объектов, в частности — сельскохозяйственного и промышленного предназначения, многоэтажных домов и дачных поселков, складских помещений. Эти системы также часто называют насосными станциями, но это неправильно, так как ВЗУ предназначаются для забора воды из скважин, а НС требуются только для перекачки жидкости.
Схема и описание
Комплектация ВЗУ (расшифровка — водозаборный узел) может меняться с учетом предназначения гидротехнической конструкции. Существует несколько основных видов водоразборных узлов:
Схема полного цикла. Такая конструкция применяется в случаях, если нужно организовать максимальную мощность, стабильное давление и подачу воды высокого качества. Единственный минус этой схемы — высокая стоимость. В систему входит погружной насос, станция водоподготовки, резервуар для хранения очищенной воды, станция второго подъема, магистраль водопровода.
Схема неполного цикла. Эта конструкция не предполагает установку станции водоподготовки, дорогостоящих систем водоочистки, подведения канализации и электричества. Помимо этого, можно значительно сэкономить площадь, что также положительно сказывается на итоговой стоимости.
Мини-ВЗУ является еще более упрощенным способом установки скважинного водоснабжения. В эту конструкцию входят насос, гидроаккумулятор и водопроводная магистраль, подключающаяся непосредственно к накопительному баку.
Выбор определенной схемы ВЗУ не должен производиться лишь с учетом стоимости оборудования и монтажа. Нужно учитывать и иные критерии, в частности — требования СНиП к качеству воды.
Конструкция и предназначение
Водозаборный узел — это сложнейший комплекс связанных друг с другом сооружений и оборудований, использующихся для забора, подготовки, доставки и хранения воды из скважины. Помимо этого, на ВЗУ производятся мероприятия по очищению воды для повышению ее качества.
Любая схема ВЗУ состоит из несколько основных объектов, позволяющих получать необходимый объем воды:
Насосная подстанция, состоящая из двух этапов подъема воды. Под первым уровнем подъема находится скважина, которая может иметь разную глубину с учетом месторасположения водоносного горизонта. Для забора воды первая станция оборудуется одним мощным насосом. Для второго уровня используются две помпы — резервная и основная.
Коммуникационные системы. Объект потребует обустройства здания для монтажа оборудования, располагающегося под землей или над поверхностью грунта. Требуется подключение электричества, организация вентиляционной и отопительной системы.
Баки для хранения очищенной воды обеспечивают требуемый запас для постоянного водоснабжения, а также позволяют сохранять необходимый уровень напора в системе для нормальной работы помп.
Станция водоочистки. Если качество воды не соответствует требованиям СНиП из-за высокого количества разных примесей, требуется установка оборудования для очищения воды от чрезмерного количества нерастворимых элементов и ее обеззараживания.
Услуги опытных специалистов позволят обеспечить высокую эффективность и работоспособность всех устройств, которые можно будет бесперебойно эксплуатировать на протяжении долгого времени.
Подготовительные мероприятия
Строительные мероприятия начинаются с разработки и согласования проекта. Перед началом монтажа требуется выполнить определенные подготовительные шаги:
Получение лицензии на бурение. Разработка скважин и устройство оборудования потребует оформления документации в природоохранных ведомствах. Вначале производится комплекс разведочных мер и оценка количества воды.
Проектирование водозаборного узла. Производится в два этапа: на первом подготавливается непосредственно проект, на втором разрабатывается перечень документации, с учетом которой будет проводиться сооружение ВЗУ.
Выполнение требуемых инженерных изысканий.
Сопровождение документации на этапе экспертизы. Проектная документация обязана получить экспертное разрешение, лишь затем приступают к ее реализации.
Открытие ордера на выполнение земельных работ и получение разрешения на сооружение ВЗУ. По результату подготовительных мероприятий подготавливается весь требуемый список разрешительной документации.
Когда все документы подготовлены, строители начинают выполнение монтажных и наладочных работ по организации ВЗУ.
Последовательность строительства
Строительство выполняется в несколько этапов, на протяжении которых к установке комплекса привлекаются рабочие различных направлений. Основные этапы сооружения водозабора заключаются в следующем:
Создание технического задания и согласование с клиентом. В задании отображаются функции ВЗУ и требования к мощности.
Выбор требуемого оборудования, стройматериалов, разработка архитектурных элементов конструкции. В проекте отображается их расположение, размеры, предусматривается прокладка коммуникационных систем, устройство подъездных дорог.
Сооружение насосной станции — бурение скважин и работы по их устройству на требуемую глубину.
Строительство помещения и технологический монтаж водоочистительной системы.
Монтаж внутренней и наружной обвязки.
Работы по обустройству баков запаса воды с подключением к коммуникационным системам.
Устройство внутриплощадочных водопроводных сетей и канализационных систем.
Прокладка электрической сети от подстанции к системам водозабора.
Диспетчеризация здания, монтаж сигнализации.
Установка кондиционирования, вентиляционных и отопительных систем.
Устройство внутриплощадочных дорог.
Благоустройство, заграждение и озеленение участка.
Пусковые и наладочные работы — последний этап сооружения ВЗУ, после которого все оборудование будет готово к бесперебойному использованию.
Комплект документов отдается на руки клиенту одновременно с лицензией и остальной разрешительной документацией.
Водоочистительная система
Водоподготовка требуется для очищения воды от всех сторонних примесей. Перед сооружением станции водоочистки производится лабораторное исследование, которое помогает определить отклонения от нормы.
Вода проходит через многоуровневые фильтры, позволяющие удалить все примеси. После завершения органолептических анализов разрабатывается система водоочистки:
Чрезмерная жесткость понижается благодаря специальным реактивам — они удаляют из воды тяжелые металлы.
При очистке производится обезжелезивание — удаление железа делает воду бесцветной и пригодной для использования.
Также во время водоподготовки производится обработка жидкости ультрафиолетом, что позволяет избавиться от бактериологического заражения.
После водообработки удается удалить почти все примеси, и в водопровод подается безопасная, прозрачная и очищенная вода.
Устройство санитарной зоны
Сооружение системы водоснабжения нуждается в санитарной охране, чтобы не допустить попадания в воду какого-либо загрязнения. Для чего делается строительство в несколько поясов:
Первая зона обязана защищать воду от проникновения загрязнений с поверхности. Ее размер составляет примерно 60 м, иногда расстояние уменьшается до 30 или 20 м. В пределах этого пояса запрещено строительство любых зданий, которые не имеют отношения к ВЗУ.
Вторая зона имеет площадь приблизительно 220 м и призвана защищать участок от бактериологического заражения. Здесь не могут располагаться очистительные сооружения и иные вероятные источники угрозы. Любое возведение зданий в этой зоне может производиться лишь после получения разрешения природоохранных ведомств.
Третий участок требуется для защиты от химических заражений. В пределах территории запрещается организовывать свалки, промышленные помещения и другие вероятные источники химического заражения. Размеры рассчитываются с учетом особенностей грунта в конкретном регионе.
После утверждения владелец скважины и ВЗУ обязан будет организовать все требуемые мероприятия для охраны участка и его защиты от загрязнения.
Основные виды
ВЗУ бывают подземными и поверхностными. Конструкции, предназначенные для монтажа в подземные источники, также имеют различные схемы подключения, с учетом которых они разделяются на следующие типы:
Комбинированные.
Лучевые.
Для артезианских колодцев.
Шахтные скважины для транспортировки подземных вод.
Траншейные конструкции.
Поверхностные узлы более эффективные, но за ними требуется регулярный контроль. Они делятся с учетом названия источника водозабора и могут быть речными, морскими, водохранилищными, озерными.
Схема ВЗУ состоит из различного набора элементов. Чаще всего в конструкции находятся:
Погрузочный насос первого подъема.
Расходометр, который требуется для учета объема доставленной воды.
Пожарный насос (если требуется).
Станция второго уровня.
Водонапорная башня.
Дренаж, чтобы при переполнении бака вывести лишнюю воду.
Трансформаторная подстанция и автоматические системы обслуживания устанавливаются с учетом дополнительных требований клиента.
Принцип работы
Процесс очищения начитается на этапе забора воды из скважины. Исходная жидкость благодаря насосам из источника передается в здание подстанции второго уровня и на грязевые фильтры, которые предназначены для задержки абразивных элементов и крупной взвеси, чтобы защитить водоочистное оборудование, находящееся после фильтрационной системы.
Затем вода аэрируется для окисления двухвалентного железа с дальнейшей фильтрацией на устройствах обезжелезивания. Во время активного смешивания жидкости с воздухом производится окисление вредных добавлений, выпадающих в осадок и улавливающихся на дальнейшем этапе очищения.
После аэрации вода переходит на фильтрационную систему обезжелезивания. Каждый фильтр оборудован многоуровневым клапаном, который работает в автоматическом режиме. Вода, проходящая через слой фильтра загрузки и поддерживающий гравийный участок, очищается от взвесей и выходит через дренаж.
С учетом работы фильтра производится забивание зернового пространства загрузки вредными примесями и в дальнейшем увеличивается гидравлическое давление. Чтобы восстановить пропускную возможность, нужно регулярно производить очищение фильтра загрузки (это производится автоматическим многоуровневым клапаном).
Промывка фильтра производится не реже одного раза в 3 дня. Время очистки занимает не более получаса. После очищения вода переходит в бак, который одновременно является хранилищем пожарного запаса и регулирует общий объем питьевой воды.
Из бака помпами второго уровня жидкость транспортируется потребителю, проходя через ультрафиолетовую очистку. Это требуется для избавления от бактериологических загрязнений. УФ-стерилизаторы выглядят в виде металлической камеры с находящимися внутри ультрафиолетовыми лампами в кварцевых кожухах, что исключает контакт с водой. Установки имеют в комплекте пульт ДУ, который контролирует работу ламп и подает сигнал при поломке.
Продолжительная и эффективная эксплуатация водозаборных узлов гарантирована только в случаях, если во время разработки проектной документации и создании были соблюдены все необходимые требования СНиП. Соответствие всем требованиям и условиям позволит обеспечить надежность, стабильность и экономичность работы всех систем водозаборного узла.
