На одном из успешных предприятий пищевой промышленности использовалась «безбашенная» станция водоснабжения на базе двух артезианских скважин и двух 1000-литровых гидроаккумуляторов. Станция управления включала насосные агрегаты артезианских скважин с помощью контактного манометра  при снижении давления до 2,8 бар и выключала при достижении давления 5,1 бар.

Такая «безбашенная» станция  позволяет обеспечить водоснабжение без использования водонапорных башен. В «безбашенной» станции водоснабжения отсутствует контакт воды с кислородом окружающей среды, что исключает необходимость ее хлорирования, а стоимость такой станции дешевле строительства водонапорной башни.

Несмотря на технические и экономические преимущества, такая «безбашенная» станция водоснабжения не удовлетворяла ее владельцев, и вот почему:

Первое, что их раздражало – это постоянное пропадание воды на верхнем, административном этаже, так как давление в водопроводе постоянно изменялось в пределах 2,8 – 5,1 бар.

Второе – на поверхности резиновой мембраны гидроаккумулятора осаждались механические примеси (песок, глина, мел, ржавчина и т. д.), что приводило к ухудшению биологических показателей воды и приходилось постоянно удалять этот осадок с помощью дезинфицирующих промывок гидроаккумуляторов.

И, наконец – порвалась мембрана сначала у одного гидроаккумулятора, а затем и у второго, что привело к принятию решения о внедрении «безбашенной» насосной станции на базе частотно-регулируемого электропривода глубинных насосов артезианских скважин.

Преимущества энергосберегающих насосных станций управления глубинными насосами подробно рассмотрены в нашей статье «Экономия электроэнергии в системах водоснабжения на основе артезианских скважин», опубликованной в журнале Вода і водоочисні технології №5-6, 2010 г.

Здесь же мы детально рассмотрим алгоритм работы энергосберегающей «безбашенной» насосной станции управления двумя глубинными насосами, составим элетрическую схему, запрограммируем преобразователи частоты и скажем пару слов о технических преимуществах такой насосной станции.

Как отмечалось выше, на предприятии имеется две артезианские скважины. Первая скважина с меньшим дебитом имеет хорошие химические и органолептические (вкусовые) показатели, а вторая, с большим дебитом, имеет показатели хуже. Учитывая это, был предложен следующий алгоритм работы «безбашенной» насосной станции.

Насос первой артезианской скважины работает в замкнутой системе и в автоматическом режиме поддерживает заданное давление независимо от изменения расхода воды. Если же расход воды увеличивается настолько, что производительности первого насоса окажется недастаточным для обеспечения этого расхода, то первый насос остается работать на своей максимальной скорости, а станция управления включает насос второй артезианской скважины.

Второй насос так же работает в замкнутой системе с обратной связью по давлению и в автоматическом режиме поддерживает его на заданном уровне. Как только расход воды уменьшится настолько, что его сможет обеспечить первый насос, то второй насос останавливается и отдает «бразды правления» первому насосу, а сам ожидает следующего увеличения расхода.

А как же определить, когда отключать второй насос? Об этом свидетельствует скорость второго насоса, которая определяется экспериментальным путем. На данной конкретной станции было установлено, что если скорость второго насоса снизится до 35 Гц, то производительности первого насоса будет достаточно для обеспечения такого расхода и поддержания заданного давления.

Преимущество 1 – лучшее качество воды, так как в «безбашенной» насосной станции с преобразователями частоты вода со второй скважины подмешивается только при больших (ударение на последнем слоге) расходах, а в «безбашенной» насосной станции с гидроаккумуляторами вода постоянно смешивалась с двух скважин, так как оба насоса включались и выключались одновременно.

Как запрограммировать один преобразователь частоты, для работы в замкнутой системе поддержания заданного давления, подробно описано в «Пограммирование ПЧ». Однако в нашем случае нужно запрограммировать два преобразователя частоты с учетом алгоритма работы насосной станции, поэтому подробно рассмотрим отличия и дополнения к «Пограммирование ПЧ», после чего все сведем в общую таблицу.

Первый преобразователь частоты, согласно нашего алгоритма, работает в замкнутой и в разомкнутой системе регулирования, поэтому необходимо использовать два набора параметров. Для автоматического перехода с одного набора параметров во второй используем 29 клемму в качестве цифрового выхода. Для этого в параметре 5-02 выбираем [1] (выход). В параметре 5-31 цифровой выход 29 программируем на высокое задание [42], а в параметре 4-55 выставляем значение этого высокого задания, например, 48 Гц.

Все это программировалось для того, чтобы при выходе первого насоса на скорость 48 Гц, что свидетельствует о том, что его производительность меньше необходимой, на клемме 29 появился цифровой сигнал (+24 В).

Если в параметре 0-10 выбрать несколько наборов [9], а цифровой вход, например  32 в параметре 5-14 запрограммировать на выбор набора бит 0 [23] и соединить с 29 клеммой, то преобразователь частоты перейдет во второй набор параметров. Для того, чтобы ПЧ остался во втором наборе необходимо цифровой выход 29 во втором наборе параметр 5-31 запрограммировать на привод готов [5].

Точно так же как и цифровой выход 29 программируем реле в параметре 5-40.

Во втором наборе преобразователь частоты  необходимо запрограмировать на работу в разомкнутой системе с фиксированной скоростью, например, 49 Гц.  Для этого в параметре 3-10 [0] Предустановленное задание необходимо выставить 98%.

Кажется все, а теперь все сведем в таблицу.

При отключенном питании:

1. Снимите пульт управления и в нижнем правом углу через технологическое отверстие А54 с помощью отвертки установите микропереключатель в положение І (токовый вход) на обоих преобразователях частоты. Установите пульт на место.

2. Так как оба преобразователя частоты поочередно работают в замкнутой системе поддержания давления, то датчик давления последовательно подключаем к двум преобразователям частоты. Для этого первый вывод датчика давления подключаем к 12 клемме (+24 В) первого преобразователя частоты, а второй вывод датчика к 54 клемме второгоПЧ. Соединяем 54 клемму первого ПЧ с 55 второго.

Программирование первого преобразователя частоты FC 202

В квадратных скобках [ ] указан номер значения параметра, который нужно выставить.

Для программирования второго преобразователя частоты достаточно одного набора параметров, так как он работает только в замкнутой системе регулирования давления.

Программирование второго преобразователя частоты FC 202

На чертеже (фиг. 1) приведена схема электрических соединений блоков управления «безбашенной» насосной станции на бзе преобразователей частоты.

Клемма 18 преобразователя частоты по умолчанию запрограммирована на режим Работа, и пока на эту клемму не подадим +24 В, то преобразователь частоты будет находиться в режиме ожидания. Как видно из схемы +24 В подается на клемму 18 через свое  Relay 2 (нормально замкнутый контакт), которое запрограммировано на предупреждение: высокий сигнал ОС. Зачем это нужно?

Дело в том, что большинство систем авторегулирования при набросах и сбросах нагрузки входят в зону перерегулирования. Другими словами – давление в переходных режимах может быть больше или меньше заданного значения. Величина перерегулирования зависит от многих факторов, которые мы здесь рассматривать не будем, а в нашем конкретпом случае наблюдались «забросы» давления до 5 бар при заданном 4,2 бар. Это происходило при резком закрытии главного шарового крана, перекрывающего подачу воды от насосной стации к потребителю.

Несмотря на то, что таких режимов работы не бывает, или не должно быть, однако заказчик попросил предусмотреть защиту от таких «забросов», потому, что водопровод выполнен их пластмассовых труб. Для этого и запрограммировали Relay 2 таким образом, что при достижении давления 4,8 бар оно включается, рамыкает свой контакт и снимает +24 В с 18 клеммы, и насос начнет плавно останавливаться. Как только давление станет меньше 4,8 бар, то Relay 2 вернется в исходное состояние и частотный привод перейдет в штатный режим работы.

Так как на насосной станции уже был установлен контактный манометр, то было принято решение использовать его еще для электромеханической защиты от «забросов» давления. Через нормально замкнутый контакт этого реле +24 В подается на 27 клемму, которую мы запрограммировали на Останов выбегом инверсный. Как только давление станет больше 5,1 бар, то сработает контактный манометр, снимется +24 В с 27 клеммы и преобразователь частоты остановится. При снижении давления до 2,8 бар включается контактный манометр, подает +24 В на 27 клемму и насосная станция переходит в штатный режим работы.

Второе преимущество «безбашенной» насосной станции на базе преобразователей частоты по сравнению с «безбашенной» насосной станцией с гидроаккумуляторами – это частотный пуск, который исключает электрические и механические перегрузки двигателя и механические перегрузки насоса, что увеличивает их срок работы.

Наш специализированный сервисный центр разработает, изготовит, обеспечит техническую поддержку и введет в эксплуатацию энергосберегающую «безбашенную» насосную станцию, и обеспечит гарантийное и послегарантийное обслуживание насосной станции. При необходимости «безбашенные» насосные станции комплектуются современными насосами с широким ценовым выбором.