Управление на налягането във водоснабдителни системи

В и КСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 3, 2015

Bъв водоснабдителните системи водата се разпределя към потребителите чрез мрежа от водоснабдителни зони. Водните резервоари в тези зони обикновено се намират над земното равнище, а водата се дистрибутира в рамките на зоните посредством т. нар. гравитачни системи.

Водното налягане се изразява в големината на силата, необходима за задвижване на водните маси от резервоарите към тръбопроводите. Налягането варира в различните точки на водоснабдителната мрежа в зависимост от отдалечеността и височината на връзката между тези два елемента на системата.

Управлението на налягането във водоснабдителни системи включва регулиране на нивата на налягането в мрежата с цел подобряване на качеството на услугите за потребителите. Такива подходи са необходими, тъй като повишеното налягане може да доведе до спукване на водопроводите, сериозни течове и загуби на вода. Основно средство за реализацията на тези подходи е внедряването на регулиращи системи за налягане и системни точки за мониторинг, чрез които да бъде постигнато стабилно и по-ниско налягане в цялата водоснабдителна мрежа.

Редуктори за налягане
Регулирането на налягането често се осъществява чрез т. нар. редуктори за налягане, наричани още редуцир-вентили. Те способстват за намаляване на течовете, подобряване на надеждността на водоснабдяването и пестене на значителни количества вода.

Редукторите за налягане представляват клапани с горен входен отвор по посоката на водния откос, които се използват за намаляване на налягането в едната част на системата спрямо регулираното налягане в другата част на системата, която е отделена чрез долния отвор на клапана по низходящия поток, независимо от промяната на потока или наличието на непостоянно входно налягане.

Редукторите за налягане могат най-общо да бъдат подразделени на два вида – директни и с пилотно управление. Двата вида регулиращи клапани обикновено са със сферични или многоъгълни корпуси. Редукторите за тръби с по-малък диаметър типично се изработват от месинг, а моделите за по-големи тръбопроводи – от сферографитен чугун.

Директните редуцир-вентили, които са по-широко използвани в практиката, често са сферични и се затварят посредством топлоустойчива диафрагма, обтегната с пружинен механизъм, която е свързана с изхода на вентила. Пружината е прикачена към леглото на вентила, като специален механизъм за изравняване на силата и налягането се грижи за прецизния контрол на водния поток.

Редуцир-вентилите обикновено се монтират веднага след водомерите в системите, експлоатирани в жилищни сгради, търговски обекти и производствени съоръжения. Водата, навлизаща в клапана по главния тръбопровод, преминава в тялото на вентила и се насочва към вътрешната камера, която се управлява от регулируема диафрагма с пружинен механизъм и затварящ диск. Дори да има колебания в постъпващото налягане, редукторът осигурява постоянен поток с функционални нива на налягането, стига налягането на входящия поток да не спада под предварително зададеното налягане на вентила.

Оразмеряване на редуктори за налягане
Правилно оразмерените редуцир-вентили могат да предотвратят шумната работа на системата и да намалят потребността от преждевременна поддръжка. Преоразмерените и недооразмерени редуктори във водоснабдителните системи могат да предизвикат редица проблеми. Най-общо, минималният поток, който минава през редуцир-вентила, трябва да бъде между 10 и 15% от максималния допустим воден поток в системата.

В допълнение, редукторите на налягане трябва да бъдат избирани на базата на работния обхват на потока и налягането, а не спрямо размера на тръбопровода, към който ще бъдат монтирани. Специалистите препоръчват избор на редуцир-вентил, чиито показатели за работно налягане попадат в средата на номиналния му обхват.

Избор на инсталационна конфигурация
Повечето конвенционални приложения, в които е необходимо редуциране на налягането, изискват монтаж само на един редуктор. Съществуват и системи със специфична конфигурация, при които е наложително инсталирането на повече от един редуцир-вентил.

При широки вариации между подаваното от комуналното предприятие налягане и необходимото такова за конкретния обект/ сграда, както и когато налягането по главния водопровод надвишава 14 бара, е препоръчително да се монтират конфигурации от вентили за двустепенна или успоредна редукция. Ако е необходимо да се поддържа непрекъснато водоснабдяване с редуцирано налягане в системата, най-подходяща е успоредната конфигурация, твърдят ВиК експертите.

Двустепенна редукция на налягане
Двустепенната редукция на налягането във водоснабдителни системи е базирана на два вентила, инсталирани последователно. Тяхната задача е да елиминират екстремните вариации между реалното и желаното редуцирано налягане в тръбопровода. Последователното регулиране се препоръчва при изходни нива на налягането, по-високи от 14 бара, или когато съотношението между изходното и редуцираното налягане е по-голямо или равно на 4:1, както и в системи с големи вариации на налягането на входящия поток.

Предимствата на двустепенната редукция са много, но най-същественото от тях е, че при такава конфигурация нито един от двата редуцир-вентила не бива подлаган на екстремни разлики в налягането, което значително удължава експлоатационния им цикъл и позволява по-прецизно управление на системата.

Успоредна редукция
Успоредната инсталация включва два или повече по-малки регулатора на налягане, които обслужват голям водоснабдителен тръбопровод. Този подход е предназначен за приложения с вариращи изисквания по отношение регулирането на налягането и с необходимост от непрекъснато водоснабдяване, например жилищни кооперации.

Паралелната инсталация на редуктори осигурява по-висок капацитет на системата в сравнение с инсталациите, в които налягането се управлява от един-единствен вентил. В допълнение, успоредното конфигуриране на редукторите на налягане подобрява работата на клапаните при вариращо потребление на вода и позволява обслужване и ремонт на всеки от редуцир-вентилите без нужда от спиране на цялата система. Това елиминира загубите и неудобството за потребителите от прекъсване на водоснабдяването.

Изисквания към редукторите за налягане
За да осигурят оптимално управление на налягането във водоснабдителни системи, редукторите за налягане трябва да отговарят на редица изисквания. Те трябва да са прости, надеждни и точни, напълно автоматизирани и лесни за поддръжка, съветват специалистите. Необходимо е да бъдат изработени от висококачествени и одобрени за целта материали.

За предпочитане е редуцир-вентилите да се задействат автоматично спрямо налягането на водата в тръбопроводите. Те трябва да се затварят при високо налягане или отсъствие на поток. Работата им и контролните параметри не бива да се влияят от скалиране на системата, влошаване качеството на водата или корозия, смятат специалистите в областта на ВиК арматурата.

Времето за затваряне на клапана е добре да бъде регулируемо, за да се избегне рискът от воден удар при прекалено бавна реакция на затвора. Когато е възможно, редукцията и контролът на налягането е препоръчително да се осъществяват посредством един вентил вместо чрез серия от устройства с оглед по-ниските разходи за притежание, обслужване и поддръжка на системата и по-лесното управление. Регулиращите клапани трябва да могат да работят при всякакви потоци, без да създават условия за кавитация. Независимо от дебита на водния поток редукторите е необходимо да осигуряват постоянно изходящо налягане, категорични са експертите.

Хидрофорни системи
Често използвано решение за повишаване на напора във водоснабдителни системи са хидрофорните системи, познати още като хидрофори или бустерни системи. Те 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.

Обикновено хидрофорите включват една или няколко помпи, които могат да бъдат хоризонтални едностъпални и многостъпални помпи, вертикални многостъпални помпи, потопяеми, самозасмукващи и други.

Във водоснабдителните системи престъпването към монтиране на хидрофор е в случаите, когато количеството на хидравличните загуби се увеличи и дебитът е недостатъчен за потребителите. Причините за промените в налягането могат да бъдат различни - увеличаване на сградния фонд, присъединяване на много консуматори към мрежа с малък диаметър, строежът на високи сгради в зони с ниско налягане и други.

За избора на система 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; загуба на налягане във водоснабдителната система и др.

Top