Проекты — Водоснабжение села без водонапорной башни с преобразователем частоты VACON 100 FLOW
Летом 2018 года в селе Ребриха Алтайского края была построена новая водозаборная скважина глубиной 185 м взамен старой для улучшения снабжения районного центра. На объекте инжиниринговая компания «СИТЭК» применила готовое решение — шкаф управления насосами серии «Аква», основой которого является преобразователь частоты VACON 100 FLOW c системой диспетчеризации. Передовая технология позволила отказаться от использования водонапорной башни. Новшество сократило затраты и сроки проведения строительно-монтажных работ, а также расходы на эксплуатацию системы водоснабжения.
Частотное регулирование автоматизировало управление насосной системой и обеспечило напор в трубопроводе в соответствии с меняющимся расходом у потребителей. Управляющий сигнал посылает датчик давления, а требуемое давление в сети создает изменение скорости вращения рабочего колеса насоса.
Функционал преобразователя частоты защищает электродвигатель от перегрузки и перегрева, перепада напряжений и неправильного чередования фаз в питающей сети, осуществляет контроль «сухого» хода. Предусмотрено ПИД-регулирование, заполнение пустой трубы, «подхват на лету», пропуск резонансных частот. Плавный пуск и останов насоса снижает пусковые токи и устраняет возможность появления гидроударов.
Важно, что информация об аварии или параметрах системы поступает в режиме реального времени. Все это гарантирует безаварийную работу и более чем в 2 раза увеличивает рабочий ресурс оборудования. Меньше отказов — меньше простоев и дорогостоящих ремонтов.
Внедрение частотного преобразователя значительно снижает энергопотребление. Это результат исключения 7–10 кратных перегрузок по току, характерных при прямом пуске от сети.
Экономия происходит за счет оптимальной скорости, которая, как правило, ниже номинальной, плавного разгона и торможения.
В системе водоснабжения без водонапорной башни нет потерь воды из-за перелива. Снижение аварийности на трубопроводах также позволяет избежать утечек.
Удобную настройку VACON 100 FLOW обеспечивает графическая панель с мастерами настройки. Для диспетчеризации встроены сетевые протоколы. Сервис VACON Live дает возможность дистанционного ввода в эксплуатацию, техобслуживания и контроля работы оборудования.
Среди преимуществ разработанной специалистами «СИТЭК» технологии быстрый монтаж оборудования, которое можно установить в небольшом помещении или контейнере. Ввод в эксплуатацию и обслуживание не требует высококвалифицированного персонала. Программное обеспечение полностью настроено для нужд водоснабжения.
Станислав Цыро, начальник отдела водоснабжения Минстройтранса Алтайского края рассказывает:
С водозаборной площадки вода подается напрямую в водопроводную сеть без каких-то дополнительных сооружений. Частотно-регулируемый привод за счет частоты вращения двигателя насоса обеспечивает плавность пуска и создает необходимое давление для подачи воды. По сути, данная скважина является станцией первого подъема.
Водоснабжение без напорной башни
Многолетняя практика работы с системами водоснабжения небольших населенных пунктов – сел, поселков, небольших городов, вынудила написать статью о проблемах и ошибочных взглядах специалистов, занимающихся организацией подачи воды именно в малых населенных пунктах. Их уровень знаний и пониманий специфики таких систем, к сожалению, часто приводит к ошибочным решениям и дополнительным финансовым издержкам – как на установку новых башен Рожновского, взамен вышедших из строя, так и на регулярные энергетические перезатраты при эксплуатации непрофессионально подобранных насосных агрегатов. Именно в качестве консультационной помощи мы и предлагаем ознакомиться с данной статьей.
Башня Рожновского используется в системах водоснабжения как средство накопления воды для покрытия пиковых объемов водопотребления в первую очередь, и для создания определенного давления в системе – достаточного для подачи воды во все точки населенного пункта. Делая профессиональный анализ существующих систем, первая задача может решаться и без башни в том случае, если дебит артезианской скважины (количество воды, подаваемое из скважины за 1 час при его полном восстановлении артезианской скважиной в течение того же периода времени) перекрывает пиковую нагрузку водопотребления. Вторая задача может решаться за счет установки станций автоматического управления с частотными преобразователями, за счет которых система отслеживает заданное в напорной магистрали давление путем регулирования оборотов насосного агрегата. Таким образом – задача обеспечения бесперебойной подачи воды пользователям может быть решена и без башни Рожновского. Этот факт особо ценен в том случае, когда башня вышла из строя, а на установку новой средств (как правило) нужно в разы больше, чем на установку современной станции автоматического управления.
Но – к решению данного вопроса нужно подходить взвешенно и технически грамотно. Нельзя отказываться от башни Рожновского при малых дебитах артезианских скважин, при частых отключениях электроэнергии (т.к. без подачи электропитания процесс водоснабжения приостанавливается) и в случае, если в воде — значительное содержание сероводорода (башня в данном случае способствует выветриванию неприятного запаха из накапливаемой воды).
Теперь перейдем к преимуществам так называемого безбашенного водоснабжения:
Использование станций автоматического управления (например, САУ «Каскад-ГА ПЧ», серийно производимых нашим предприятием на базе преобразователей частоты «Danfoss» серии AQUA-Drive, заточенных именно под работу с насосными агрегатами и водными системами) позволяет реализовать следующие преимущества относительно обычных систем с использованием башен Рожновского:
- 1. Автоматическое поддержание постоянного давления в напорном трубопроводе независимо от изменяющегося объема водопотребления, возможность изменения заданного значения давления в течение суток;
2. Энергосбережение в пределах 30-80%;
3. Отсутствие необходимости привлечения обслуживающего персонала;
4. Увеличение срока безремонтной эксплуатации насосного оборудования в 2-3 раза и более за счет оптимальных режимов эксплуатации;
5. Сокращение затрат на замену башни Рожновского в среднем в 3-4 раза;
6. Исключение вероятности порывов трубопроводов из-за резких перепадов давления;
7. Сохранение (улучшение) качества артезианской воды (отсутствие попеременного контакта кислорода и воды в башне Рожновского и как следствие — попадания ржавчины и прочих примесей в водонапорную систему). Отсутствие благоприятных условий (нагрев воды в башне в летний период) для размножения бактерий и микроорганизмов, накапливаемых в башне;
8. Сохранение водонапорной системы в зимнее время (отсутствует промерзание башни Рожновского из-за ее исключения из системы водоснабжения, постоянный проток воды в трубопроводе подачи воды в башню исключает замерзание системы трубопроводов);
9. Минимизация возможности выхода из строя насосного агрегата из-за некачественной электроэнергии (защита от перекоса фаз, понижения и повышения напряжения и др.);
10. Индикация параметров системы (фактического давления, потребляемых тока и мощности, оборотов двигателя. ) позволяет осуществлять анализ работы системы водоснабжения и контроль ее работы.
Зачастую встречаемся с возражениями так называемых «специалистов» систем водоснабжения о том, что при старых изношенных трубах систем водоснабжения башни Рожновского убирать нельзя. Абсолютно безграмотное предположение, потому что при их наличии – насосы, работающие посредством прямого пуска, создают значительно больше проблем и более высокую вероятность порыва напорных труб. Преобразователь частоты, устанавливаемый в современных станциях, может быть настроен на давление, аналогично создаваемое убранной башней. А при использовании именно серии «AQUA-Drive», имеющей функцию плавного наполнения трубопровода, вероятность порыва сводится к минимуму. И именно регулируемые обороты насосного двигателя позволяют отслеживать и выдерживать стабильность заданного давления в системе, обеспечивая максимально возможную экономию энергозатрат.
Приведем пару отзывов по одним из реализованных объектов для сравнения работы системы водоснабжения с башней Рожновского при эксплуатации устаревших моделей насосов и — после исключения башни из системы с установкой современных более энергоэффективных насосов.
При глубоком понимании специфики организации таких систем – задачи реконструкций решаются легко и профессионально. Разработанная нами методика гидроэнергетического экспресс-анализа энергоэффективности насосных станций позволяет рассчитать прогнозируемые результаты реконструкций до момента их реализаций.
Приведем одну из таблиц расчета системы водоснабжения, состоящей из нескольких артезианских скважин:
Все выше указанные материалы позволят вам понять суть систем водоснабжения, состоящих из артезианских скважин и башен Рожновского.
В случае необходимости – готовы оказать консультационную и техническую поддержку для возможной реализации реконструкций и модернизаций ваших систем.
Директор ЧП «ГидроАвтоматизация»
Водоснабжение без напорной башни
Группа: New
Сообщений: 4
Регистрация: 19.6.2015
Пользователь №: 271036
Группа: Участники форума
Сообщений: 4074
Регистрация: 5.12.2008
Из: Россия, Тюмень
Пользователь №: 26323
забор воды , возможно, будет с низким дебетом, то есть на всех сразу не хватит. тогда в самой верхней точке поселка надо ставит в/напорную башню.
напор насоса должен позволять наполнять резервуар (то есть перепад высот и запас метров 10,.)
производительность по расходу — чтобы не осушить источник (колодец, скважина, пруд — что у Вас?) максимум, чтобы обеспечить суточный объем водопотребления за 10-12 часов — минимальный.
40 домов — считайте на 40 м3/сутки., то есть насос — производительность примерно 3,5-4 м3/час.
поселок — огороды есть?, если да, то расход летом увеличится вдвое-втрое.
то есть летний расход ставить на 100 м3/сутки.
трубу от источника до башни положить диаметром не менее Ду50. если на насосе не ставить обратный клапан,то труба будет сливаться обратно, то есть зимой меньше риска перемерзания.
если у Вас источник с хорошим дебетом, поставьте скважинный насос, можно с гидроаккумулятором на 200-500 л и реле давления.
но в этом случае — насос нужен бОльшей производительности. примерно на 10-12 м3/час с напором в данной точке 30-40 м.
каков вопрос — таков ответ. для более толковой информации нужно много исходных , схема поселка (точки водопотребления), может есть и школа-садик-магазин-пекарня. перепады высот, данные по источнику и т.д.
Сообщение отредактировал nick2 — 19.6.2015, 6:03
Альтернативное решение по замене башен Рожновского
Первые водонапорные башни Рожновского появились в 30-х годах прошлого столетия и получили широкое распространение в военные и послевоенные годы, когда условия времени требовали изготовления подобных сооружений в заводских условиях, монтажа на месте в течение нескольких суток и, самое главное, отказа от использования дефицитного в то время топлива на их обогрев.
И в настоящее время водоснабжение многих поселков и промышленных предприятий осуществляется при помощи водонапорных башен.
Однако при всей простоте и широком распространении башни Рожновского обладают рядом недостатков:
• трудности использования в зимний период, особенно возрастающие при уменьшении водопо-требления;
• интенсивное появление ржавчины в воде из-за большой поверхности окисления накопительной емкости;
• ограниченное и непостоянное давление воды на выходе из башни, определяющееся высотой башни;
• высокая стоимость и трудоемкость работ по ремонту башни.
Основной недостаток водонапорных систем Рожновского – изношенное или аварийное состояние действующих башен.
Водонапорные башни долгое время являлись основным элементом локального водоснабжения, но на сегодняшний день их установка экономически нецелесообразна, в то время как применение частотного преобразователя для управления насосом скважины снижает расходы по реконструкции башни и имеет ряд неоспоримых технических преимуществ:
• стабильность создаваемого давления за счет автоматического регулирования производительно-сти насоса в зависимости от текущего расхода воды;
• исключение громоздкой водонапорной башни: все необходимое оборудование может быть смонтировано в обычном помещении или специализированном внешнем контейнере, что резко снижает затраты по доставке оборудования и монтажу;
• повышенная надежность оборудования, стабильность работы в зимний период;
• повышение ресурса насоса скважины за счет плавного регулирования и ряда защит;
• отсутствие периодически смачивающихся участков водопроводной системы и, соответст¬венно, отсутствие коррозии, и лучшее качество подаваемой воды;
• возможность интеграции систем учета по расходуемой воде и потребляемой электроэнергии.
Компания «ЭФФЕКТИВНЫЕ СИСТЕМЫ» предлагает альтернативное решение по замене водонапорных башен!
Основу проекта водоснабжения малых населенных пунктов и хозяйственных объектов без использования водонапорных башен составляют частотный преоб-разователь, который устанавливается в отапливаемом помещении для управления асинхронным двигате-лем насоса скважины, датчик давления и вспомогательное сило-вое коммутационное оборудование. В случае отсутствия отапливаемого помещения не обязательно его строить, достаточно установить преобразователь частоты в шкаф соответствующего климатического исполнения.
СТОИМОСТЬ ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Стоимость новой башни системы Рожновского высотой 15 м и объемом 25 м3 на сегодняшний день в среднем 300 тыс. рублей. В случае нового строительства следует также учитывать стоимость разработки проекта и стоимость всех других подготовительных работ (плюс в среднем 200 тыс. рублей).
Т.е. имеем на сегодня: затраты на установку данной башни составит в среднем 500 тыс. руб.:
• стоимость собственно башни, привязка её на место, фундамент (500 кг арматурной стали, 10 кг листовой стали, 25 т бетона, плюс работы).
При использовании частотного регулирования стоимость частотных преобразователей производства компании «ЭФФЕКТИВНЫЕ СИСТЕМЫ» г. Москва (на примере, 7,5 кВт) составляет 24 тыс. руб. В качестве датчиков давления используются как датчики с токовым выходом 4
20 мА типа КРТ-5 или МВS 3000, так и электроконтактные манометры типа ЭКМ. Приборы равнозначны с точки зрения управления частотным преобразователем, различия заключаются в точности поддержания заданного давления в системе, т.е. датчик давления поддерживает давление в системе с точностью до 1%, в то время как использование ЭКМ позволяет поддерживать давление в системе в пределе, заданном ЭКМ.
Таким образом, в цену базового комплекта оборудования при безбашенном водоснабжении входит стоимость:
• частотного преобразователя – 23 900 тыс. руб.;
• датчика давления – 6,5 тыс. руб.;
• монтажных работ – 10 тыс. руб. (в среднем)
• пуско-наладочных работ – 10 тыс. руб. (в среднем).
Итого: стоимость решения без водонапорной башни – 50,4 тыс. руб., что на порядок меньше, чем стоимость башни – 500 тыс. руб.
РАСХОДЫ, СВЯЗАННЫЕ С ОБСЛУЖИВАНИЕМ ОБОРУДОВАНИЯ
Расходы, связанные с обслуживанием при башенном водоснабжении и водоснабжении с использованием частотных преобразователей производства компании «ЭФФЕКТИВНЫЕ СИСТЕМЫ» г. Москва, различаются на порядок поскольку:
• частотные преобразователи практически не требуют технического обслуживания, за исключением периодического профилактического осмотра оборудования;
• отсутствие больших пусковых токов, полная защита электродвигателей насосных агрегатов, работа электродвигателей и пусковой аппаратуры с пониженной нагрузкой, увеличивает межре-монтный период и срок службы электродвигателей.
• отсутствие гидравлических ударов в системе подачи воды положительно сказывается на сальниках, запорной арматуре, продлевая срок их эксплуатации без ремонта;
• небольшие габаритные размеры и отсутствие особых требований к качеству электропитания позволяют разместить частотные преобразователи в любом подсобном помещении и даже в ко-лодцах скважин, обеспечив необходимые условия эксплуатации;
• унификация, модульность, простота установки позволяют выполнить ремонт в кратчайшие сроки с минимальными затратами;
К особенностям эксплуатации частотного преобразователя можно отнести необходимость поддержания в зимний период температуры не ниже — 5° С или обеспечения его безостановочной эксплуатации (исключить отключение электропитания и останов насосного агрегата и, соответственно, пч), а также обеспечение защиты от прямого попадания влаги (по условиям эксплуатации влажность до 98% без конденсата).
Расходы на обслуживание водонапорных башен значительно выше, поскольку складываются из затрат на проведение ежегодного санитарно-технического обслуживания, очистки, покраски и т.д.
ЭКОНОМИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И ВОДЫ
Экономия электроэнергии происходит за счет разности работ, производимых насосом при подъеме воды на 15-метровую высоту водонапорной башни и подаче к потребителю по горизонтальному водопроводу, плюс экономия за счет стабилизации давления и уменьшения утечек из башни, особенно в зимний период. Еще одним источником экономии при частотном регулировании служит встроенная автоматическая функция минимизации затрат электроэнергии при слабой нагрузке.
Таким образом, суммарная экономия электроэнергии составляет от 30% до 50 %.
Такая существенная экономия электроэнергии становится возможной еще и потому, что снижается общий расход воды, в том числе потери от утечек. Экономия воды в системах водоснабжения связана с устранением при регулируемом электроприводе ненужных избытков давления. Для существующих систем водоснабжения в коммунальной сфере, не находящихся в аварийном состоянии, каждая лишняя атмосфера вызывает за счет больших утечек дополнительные 2
7% потерь воды, которые и приходится восполнять, затрачивая дополнительное количество электроэнергии при эксплуатации насосного агрегата.
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ, УНИВЕРСАЛЬНОСТЬ, УДОБСТВО В РАБОТЕ
При замене водонапорной башни возможна установка наземного павильона со станцией управления погружным или центробежным насосом (см. рис. ниже). В состав станции управления входят преобразователь частоты, контрольно-измерительные приборы, коммутационная аппаратура, органы управления и контроля.
Регулирование давления может быть автоматическим и ручным.
При автоматическом управлении процесс регулирования давления полностью автоматизирован. При ручном – возможны варианты дискретного (ночное давление – дневное давление) и плавного регули-рования давления в водопроводной сети (согласно установленных ограничений).
На объектах, где расположены несколько электроприводов, работа-ющих во взаимосвязанном режиме, наличие преобразователя частоты в составе станции управления обеспечивает плавный пуск и регулирование скорости вращения одного основного двигателя погружного насоса, при этом остальные двигатели работают непосредственно от питающей сети. Включение и отключение допол-нительных насосов производится автоматически для поддержания давления в водоводе при увеличении расхода воды потребителями и невозможности поддержания заданного давления с помощью основного насоса.
Использование частотных преобразователей в водоснабжении позволяет:
• снизить затраты на ремонт вышедших из строя водонапорных башен не менее чем в 8-10 раз по сравнению с их заменой на новые;
• снизить потребление электроэнергии;
• регулировать давление в водопроводной сети;
• снизить потери чистой питьевой воды при утечках;
• исключить влияние прямых пусков электроагрегатов на электросети;
• уменьшить эксплуатационные расходы на обслуживание, ремонт и поддержание технического состояния оборудования;
• значительно снизить, а не редко и исключить, расходы на ремонт трубопровода за счет исклю-чения гидроударов в сети;
• обеспечить технологичность, универсальность и экологичность по сравнению с водонапорными башнями;
• обеспечить окупаемость внедряемого частотно-регулируемого привода в среднем за 5-6 ме-сяцев только за счет сэкономленной электроэнергии (с учетом всех косвенных экономических факторов этот срок значительно снижается).
Метод водоснабжения без использования водонапорных башен с успехом может быть использован для водоснабжения малых населенных пунктов, отделенных хозяйственных объектов, а также частных коттеджей.
