Хидрофорни системи
Начало > В и К > Статии > Сп. Инженеринг ревю - брой 1, 2010
Видове бустерни системи, свързване на смукателния и нагнетателния колектор, критерии за избор
Един от базовите критерии за принадлежност на една държава към цивилизования свят е силно развитата водоснабдителна мрежа. Независимо от начина, по който са организирани мрежите (по гравитачен път или с помпени станции ), основната им задача е да осигурят необходимото количество вода до всяка точка на даденото населено място. Въпреки това, много често определени зони от населеното място или някои по-високи сгради остават без необходимия напор. В подобни приложения се налага използването на помпа или група от помпи, с цел повишаване на напора.
За различните използвани термини
Хидрофорна система, устройство за повишаване на напора (УПН) или бустер са само някои от наименованията, с които са познати тези устройства. Независимо от конкретния използван термин, функцията на подобна система е да осигурява необходимите водни количества в една инсталация, поддържайки предварително зададено налягане.
В най-общи линии, бустерът представлява съвкупност от една или повече помпи, монтирани на обща рама, управлявани от общ контролер, както и екипирани с датчик за налягане и разширителен съд. Използваните помпени агрегати могат да бъдат различни видове – хоризонтални едно- или многостъпални, вертикални многостъпални и др. В зависимост от типа на контролера, във функцията на датчик за налягане се използва пресостат или сензор за налягане. В допълнение, помпа или помпи от бустер системата могат да бъдат оборудвани с честотен регулатор.
Приложна област на бустер системите
В зависимост от приложението им, бустер системите са три вида:
l Бустерни системи за водоснабдителни инсталации;
l Бустерни системи за противопожарни инсталации;
l Бустерни системи за промишлено приложение.
Именно различията в приложната им област обяснява и редица съществени различия в конструкцията на бустер системите, което е логично предвид факта, че те трябва да отговорят на различни нужди и изисквания.
Бустерни системи за водоснабдителни инсталации
Основна специфика на водоснабдителните инсталации е сериозната промяна в консумацията на вода, което е особено характерно за по-големите инсталации. Ако бъде разгледан профилът на товара на един хотел например, ще се види, че максимално оразмереното потребление се наблюдава практически не повече от 1 - 2 часа в денонощието (обикновено сутрин и следобед). През останалото време потреблението на вода би могло да се определи като средно и минимално. Това непостоянство в потреблението обяснява необходимостта използваните бустерни системи да бъдат оборудвани с по-голям брой помпи. По този начин включвайки се каскадно, те имат възможност да отработват по-точно промените в консумацията на вода.
Също така, с цел постигане на по-ефективна работа на бустера, все повече се използват помпи с честотно регулиране на оборотите. По този начин помпите променят своя дебит като същевременно поддържат точно зададеното, работейки по-ефективно с по-малък разход на електроенергия.
В някои държави са в сила изисквания всички части на бустерите за питейно-битово водоснабдяване, които са в пряк контакт с водата да бъдат изработени от неръждаема стомана. Използваните помпи при този тип бустери най-често са вертикални многостъпални, с оглед постигане на компактност на системата. Контролерът осигурява управлението на помпите (например каскадно включване, управление на резервна помпа, включване на различна помпа при всеки старт и т.н.). Също така той поддържа и функции на защита на помпените агрегати както на помпената част (срещу суха работа), така и на електрическите двигатели.
Бустерни системи за противопожарни инсталации
Огънят е една от най-опасните и трудни за овладяване стихии, която води след себе си много и материални, и нематериални щети. Противопожарните инсталации са сред най-отговорните в една сграда. Затова помпените групи като основен техен елемент, трябва да осигурят максимална надеждност и безотказност на инсталациите. Това е причината при противопожарните инсталации, особено към спринклерните да действат стандарти, които са изключително строги като изисквания по отношение на помпените групи.
Например, в европейска норма EN 12843, която е хармонизирана като българския държавен стандарт, са регламентирани следните изисквания по отношение на обхванатите от спринклерните инсталации съоръжения и поддържаните от тях функции:
l Работна и резервна помпи;
l Пресостатно управление, без възможност за изключване на помпите (пресостатите включват помпите, изключването се реализира ръчно от таблото за управление);
l Пилотна помпа – предназначена е да допълва противопожарната инсталация в случай на малък теч, както и да се включва при ограничена консумация (т.е. при малък брой отворени спринклерни глави). Управлението на пилотната помпа също е пресостатно, но поддържа възможност за изключване на помпите;
l Всяка помпа следва да е оборудвана със свое табло за управление. Също така следва да е захранена от два независими енергийни източници. Съществуват няколко типа системи: с електрически помпи, комбинирани - с електрическа помпа и помпа с двигател с вътрешно горене и с помпи с дизелови двигатели;
l Не е разрешено изграждането на каквато и да е защита на помпите – задачата им е да осигурят необходимото водно количество за пожарогасене, дори и с риск от повреда на помпените агрегати. Допуска се единствено реализирането на защита от суха работа;
l Отделен смукателен колектор за всяка помпа. За разлика от водоснабдителните бустери се допуска използването на общ колектор. Целта е, в случай на запушване и двете помпи да не останат на сухо.
Немският стандарт Vds например, е много по-строг, регламентирайки изисквания по отношение на конструкцията на самата помпа и нейните характеристики.
Бустерни системи за индустриално приложение
Водата е основен елемент от производствения цикъл на почти всяко предприятие, независимо от конкретната сфера на промишлеността, в която осъществява своята дейност. Много често 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 трябва да поддържат възможност за комуникация на базата на различни индустриални протоколи (Modbus, Profibus и т.н.).
Останалите характеристики на една бустерна система с индустриално приложение се доближават до спецификите на водоснабдителните бустери. В редица случаи са възможни и допълнителни изисквания по отношение на използваните материали, в зависимост от типа на производството.
Свързване на смукателния колектор
Съществуват различни начини за монтаж на бустерна инсталация. Смукателният колектор се свързва директно към водопровода на ВиК мрежата или към междинен резервоар. Директното включване към водоснабдителната мрежа е често практикуван метод на свързване. Причините са очевидни - този метод е по-евтин и по-лесно изпълним в сравнение с използването на междинен резервоар. Големият недостатък на директното свързване е зависимостта му от колебанията в налягането на захранващата мрежа. Затова, ако една противопожарна система е свързана директно към водопровод е задължително тя бъде захранена с два независими клона на мрежата. 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. Съответно, при противопожарните инсталации изискването е за минимален обем водосъдържание. И двете изисквания рефлектират пряко с големината на инсталацията след бустера.
Варианти на изпълнение на напорния колектор
По отношение на напорния колектор също се използват няколко варианти на изпълнение, които са характерни основно за водоснабдителните инсталации.
Вариант 1: Бустерът качва водата до най-високото ниво, след което тя се доставя в сградата по гравитачен път. Това е сравнително елементарна схема, която почти не се прилага в днешни дни. Нейни предимства са относително рядкото включване на помпите и постоянната работна точка. Недостатък е недостатъчното налягане на водата в най-горните нива на сградата.
Вариант 2: Една бустерна група се инсталира в основата на сградата, а втора група - на междинно ниво. Схемата се практикува основно при много високи сгради, при които монтирането на всички помпи в основата на сградата би довело до използване на изключително скъпа арматура. Недостатък на варианта е, че е необходимо да се осигури голямо пространство (цял етаж) за сервизни помещения.
Вариант 3: Сградата се разделя на зони (ниска, средна и висока), като налягането в тях се осигурява чрез отделни бустерни групи. Много често ниската зона се захранва директно от ВиК мрежата.
Освен изброените базови варианти се използват и комбинации между тях.
Критерии за избор на бустерна система
Изборът на една бустерна система е от определящо значение за ефективността й на работа и дългия й срок на експлоатация. Най-важните критерии, които трябва да се съблюдават при избора на подобна система са:
Приложна област – базов критерий, определящ първоначалния избор на бустерна система, в зависимост от инсталацията.
Работна точка - неправилно изчислената работна точка или некоректно избраната система по дадена работна точка могат да доведат както до нискоефективна работа, така и до пълен отказ на системата след кратък срок на експлоатация.
Габаритни размери - на пръв поглед маловажен елемент, който в последствие би могъл да доведе иначе коректно избрана система до невъзможността тя да бъде използвана (например помпеното помещение вече е изградено и бустерът не може да бъде инсталиран в него).
Цена - един от най-важните фактори за много от потребителите е размерът на първоначалната инвестиция. Цената играе съществена роля при избора на бустерна система, но далеч не във всички приложения би следвало да е определяща.
Ефективност на системата – изключително важен фактор, който обединява съвкупност от много решения: тип помпа в зависимост от максималния й КПД; ефективност на помпата в работната й точка; използване на честотен конвертор 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.
Добре известно е, че колкото по-висока е ефективността на една бустер система, толкова по-малка е консумираната от нея електроенергия. Малко известен е фактът, че само около 5% от разходите за 10 годишен период на експлоатация на една бустерна система се формират от първоначалното капиталовложение. Съответно, 10 - 15% са разходите за поддръжка и сервиз на системата в рамките на този период, а останалите 80 - 85% са средства за електроенергия. Именно затова и ефективността на системата е един от най-важните критерии за избора й.
Вижте още от В и К
Новият брой 1/2025
