Индустриални бустерни системи

В и КСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 8, 2013

Бустерните системи, познати и като хидрофорни системи или хидрофори, са най-честото използвано решение за повишаване на напора във водоснабдителни системи, в промишлеността и бита. Широко използвани са и в противопожарни инсталации.

Основното им предназначение е да поддържат предварително зададено налягане с оглед осигуряване на необходимите водни количества независимо от разположението на потребителите, като в зависимост от потреблението помпите се включват и изключват. Те са подходящи предимно за чиста вода, без абразивни частици и без съдържание на химически агресивни към материала, от който е изработена помпата, вещества.

Като конструкция хидрофорните системи включват една или няколко помпи. Сред често използваните видове помпи са: хоризонтални едностъпални и многостъпални помпи, вертикални многостъпални помпи, потопяеми, самозасмукващи и други. Обикновено хидрофорните системи се предлагат като готови за монтаж съоръжения с монтирани върху виброустойчива рамка помпи и оборудвани с обратни клапани, кранове, задвижвания, датчици за налягане, манометри и т. н., както и с хидроакумулатор, табло за управление и други.

Широка приложна област
Във водоснабдителните системи престъпването към монтиране на хидрофор е в случаите, когато количеството на хидравличните загуби се увеличи и дебита е недостатъчен за потребителите, като причините за промените в налягането могат да бъдат различни. Сред често срещаните са увеличаване на сградния фонд, присъединяване на много консуматори към мрежа с малък диаметър, строежът на висока сгради в зони с ниско налягане и други.

В тези случаи обикновено се монтират хидрофорни уредби с междинен резервоар. Подходящо е използването на хидрофори и за директно водочерпене при наличието на достатъчно количество подпочвени води с нужния дебит и подходящ химичен състав.

Сред причините за широко използване на бустерните системи в промишлеността е, че протичането на редица процеси в предприятията е свързано с използването на вода. Добре е да се има предвид, че в предприятията цикълът на водата е пряко свързан с определени процеси, управлявани по общ алгоритъм.

Това налага използваните бустерни системи да работят по логика на управление, различна от стандартната – по налягане. Също така използваните в бустерните инсталации контролери е добре да предоставят възможност за комуникация на базата на различни индустриални протоколи (Modbus, Profibus и т.н.).

В редица случаи са възможни и допълнителни изисквания към бустерните системи, използвани в промишлеността по отношение на използваните материали, в зависимост от типа на производството.

Особености при монтажа
В практиката се използват различни начини за монтаж на бустерните инсталации. Сред използваните решения е директно свързване на смукателния колектор към водопровода на ВиК мрежата или към междинен резервоар. Директното включване към водоснабдителната мрежа е предпочитано поради лесното изпълнение и по-малката себестойност.

Добре е да се има предвид обаче, че в някои случаи то не са допуска като например при монтиране на хидрофор поради увеличен сграден фонд. Като основен недостатък на директното свързване обикновено се посочва зависимостта му от колебанията в налягането на захранващата мрежа. Използването на междинен резервоар отстранява негативното влияние, произтичащо от непостоянството на налягането в мрежата, но за сметка на това изисква по-голямо пространство.

По отношение на водоснабдителните инсталации има изискване за големината на резервоара с оглед незадържане на вода и гарантиране на определено количество постъпваща свежа вода. При противопожарните инсталации изискването е за минимален обем водосъдържание. И двете изисквания рефлектират пряко върху големината на инсталацията след бустера.

По отношение на напорния колектор също се използват няколко варианта на изпълнение, които са характерни основно за водоснабдителните инсталации. Единият вариант е качване на водата с помощта на хидрофорната система до най-високо ниво, след което тя се доставя по гравитационен път.

Друг вариант е инсталиране на една бустерна група в основата на сградата, а втора група - на междинно ниво. Използвано решение е и разделянето на сградата на зони (ниска, средна и висока), като налягането в тях се осигурява чрез отделни бустерни групи. Освен изброените базови варианти се използват и комбинации между тях.

Управление
В практиката се използват различни подходи за регулиране на помпите. При бустерните системи намират приложение основно два метода за регулиране – регулиране посредством пресостат и плавно регулиране на скоростта на въртене на двигателя посредством честотни преобразуватели. При регулиране на бустерните системи посредством пресостат приложение намират както механичните, така и електронните пресостати.

Механичните пресостати за управление стартират помпата при достигне на зададеното минимално налягане и я изключват при достигане на максималното налягане. Електронните се използват за управление на помпи с електродвигател. Те стартират помпата при спад на налягането в системата (отваряне на кран) и я спират съответно при затварянето на крана.

При липса на вода изключват помпата, като по този начин я защитават от повреда, причинена от работа на сух ход. Този метод за регулиране е често използван при хидрофорните системи с помпи с постоянна честота на въртене. В зависимост от потреблението се извършва последователно включване и изключване на помпите.

Функцията на мембранния резервоар е предотвратяване на хидравличен удар и акумулиране на запас от вода за предотвратяване на често включване и изключване, поради което в подобни станции обикновено се използват резервоари с големи обеми.

Управлението на помпите с помощта на честотни преобразуватели посредством плавно регулиране на скоростта на въртене на двигателя, осигурява много добро регулиране на налягането, поддържане на постоянно налягане в системата и е сред най-ефективните и икономични решения за регулиране. Скоростта на помпите се управлява в зависимост от водното потребление, което води до икономия на енергия.

Намалява се и нивото на шум, тъй като се намалява работата на помпите на максимални обороти. При включване на хидрофорните системи с честотни преобразуватели протича плавно ускорение, поради което не се наблюдава голяма консумация на пусков ток за разлика от директното включване на двигателя.

Освен за намаляване на консумацията на енергия, този начин на регулиране спомага и за увеличаване на живота на помпите и водопроводната арматура, намалява рискът от хидравлични удари и отпада необходимостта от инсталирането на големи акумулатори.

Избор на хидрофорна система
При избора на системи за повишаване на налягането се взимат предвид няколко основни параметъра: минимален и максимален дебит; минимален и максимален напор на входящия колектор; геодезическа височина от помпеното оборудване за потребителя, намиращ се на най-голямо разстояние по вертикала; остатъчен напор при потребителя, намиращ се на най-голямо разстояние по вертикалата; загуба на налягане във водоснабдителната система.

По минималния и максималния дебит се определя броят на помпите, които ще бъдат включени в хидрофорната система и тяхната мощност. Може да се предвиди и резервна помпа при необходимост от повишаване на налягането. Напорът, създаван от хидрофорната система, е необходимо да осигури налягане на водата в местата на потребление, не по-малък от 1-1,5 atm и не по-висок от 4-5 atm.

Добре е да се вземат предвид и работната точка, габаритните размери на системата, видът на инсталацията.
Важен критерий при избора е и ефективност на системата, което обединява: избор на вид помпа в зависимост от максималния й КПД; ефективност на помпата в работната й точка; използване на честотен преобразувател за регулиране на скоростта с оглед постигане на по-добър КПД при променяща се работна точка; възможност на контролера да управлява помпите с оглед поддържане на най-висок общ КПД.

Новият брой 7/2018

брой 7-2018

ВСИЧКИ СТАТИИ | АРХИВ

Top