Описание работы насосных станций на основе частотного регулирования 

Применяемая до настоящего времени система водоснабжения с использованием водонапорной башни системы Рожновского и иных напорных резервуаров долгое время была единственным приемлемым решением.

Однако долгие годы эксплуатации выявили ряд принципиальных недостатков, хорошо известных инженерам ЖКХ: трудоемкость монтажа, невозможность регулирования давления, протекания и переливы, замерзание в зимний период и выходы насоса из строя.

Современные технические решения позволили разработать совершенно иной подход к водоснабжению населенных пунктов, аграрных и промышленных предприятий. Это частотно-регулируемые насосные станции. Применение регуляторов частоты вращения насоса позволяет полностью избавиться от водонапорной башни как регулирующего звена.

Преимущества от внедрения насосной станции:
1. Отсутствие напорной емкости и затрат по ее приобретению, монтажу и сезонному обслуживанию.
2. Регулируемое давление.
3. Подача на насос ровно той мощности, которая необходима на создание текущего давления.
4. Отсутствие избыточного давления и повышенного расхода воды в режимах малого расхода потребителями
5.  Удобство эксплуатации, в том числе в зимний период, надежность.
6. Плавный запуск и останов насоса.
7. Наличие резервных режимов работы.

Состав частотно-регулируемых насосных станций
Насосная станция состоит из:
1. Преобразователя частоты, регулирующего обороты погружного насоса.
2. Низковольтной защитной и коммутационной аппаратуры.
3. Датчика давления.
4. Реле времени.
5. Органов управления и индикации.
6. Кабелей силовых и информационных;
7. Дополнительно к системе может быть подключен ЭКМ, датчик сухого хода, внешние органы удаленного управления и пр.

Преобразователь частоты (частотный преобразователь или регулятор частоты вращения) представляет собой электротехническое устройство, преобразующее трехфазное напряжение питающей сети 380 В/50 Гц в трехфазное напряжение изменяющейся амплитуды и частоты. Ко входу частотного преобразователя подключается сеть, к выходу подключается асинхронный двигатель насоса. Когда необходимо вращение двигателя на малых оборотах, преобразователь подает на него низкое напряжение (и, соответственно, мощность). По мере возрастания нагрузки двигателя, инвертор повышает напряжение и частоту питания двигателя до номинальных 380 В/50 Гц. Таким образом он способен регулировать производительность насоса от нуля до его паспортного значения. Преобразователь исключительно надежен - предоставляется гарантия 3 года.

Датчик давления представляет собой малогабаритный высокоточный измеритель давления воды. Монтируется на трубу в стандартную резьбу М20, например вместо ЭКМ или манометра. Преобразует измеренное давление в стандартный сигнал 4...20 мА, который подается на аналоговый вход преобразователя частоты. Степень защиты IP65, может устанавливаться во влажных помещениях.

Принцип работы частотно регулируемых насосных станций.

В режиме регулирования давления преобразователь частоты по сигналу датчика давления управляет производительностью скважинного насоса. Управление происходит путем автоматического изменения частоты вращения насоса в зависимости от рассогласования заданного и реального давлений в напорном трубопроводе.

При начале работы частотный регулятор начинает плавно разгонять электродвигатель погружного насоса (например ЭЦВ), что позволяет избежать броска тока насоса и гидравлических перегрузок. Время разгона может регулироваться и обычно составляет 5-30 с.
Во время разгона насоса преобразователь непрерывно отслеживает давление по сигналу датчика. Как только давление достигло заданного, преобразователь перестает разгонять насос, поддерживая его текущую частоту вращения. Как правило, при этом насос работает на частоте, несколько меньшей чем его паспортная частота и потребляет меньше электроэнергии.
Если во время работы расход воды увеличиться (например в вечернее время, когда жители возвращаются в дома) то преобразователь частоты по сигналу датчика давления отследит тенденцию к падению давления и повысит производительность насоса. И наоборот, в ночное время частота вращения погружного насоса автоматически снизится.

Таким образом, в точке установки датчика давление с высокой точностью поддерживается равным заданному вне зависимости от расхода воды.

Для исключения перебоев в подаче воды в насосных станциях, устанавливаемых вместо водонапорных башен, рекомендуем включать в заказ резервную цепь пуска насоса. Она представляет собой цепь прямого пуска электродвигателя из магнитного пускателя и теплового реле защиты. При этом осуществляется пуск и останов насоса нажатием кнопок «Пуск» и «Стоп» на щите управления, обеспечивается защита двигателя по мгновенному значению тока КЗ, а также тепловая от перегрева и обрыва фазы, от сухого хода насоса.
Это позволяет обеспечить водоснабжение даже без частотного регулятора, хотя и не в автоматическом режиме.

Для исключения зависимости от перебоев в электроснабжении насосные станции могут комплектоваться дизель-генераторами.

Часто задаваемые вопросы

В нашей системе водоснабжения изношенные трубы. Как насосная станция защищает от их порыва?
Во первых, за счет плавного пуска и останова насосная станция полностью исключает гидроудары.
Во вторых, к насосной станции может быть подключен электроконтактный манометр, по сигналу которого насосная станция выключится при превышении максимально допустимого давления.

Кроме регулирования давления водонапорная башня запасает воду для компенсации неравномерности расхода при малом дебете скважины. Как это реализуется без башни?
Естественно запаса воды без емкости нет. Однако применение частотного преобразователя позволяет исключить избыточное давление днем и еще в большей степени ночью. Таким образом, для бесперебойного водоснабжения достаточно значительно меньшего дебета скважины.
Кроме того, к насосной станции возможно подключение датчика уровня, который опускается в скважину. Когда уровень воды опустится ниже датчика, насосная станция автоматически перейдет в режим экономии воды.

Защищается ли насос от сухого хода.
Да, защита производится непосредственно по сигналу погружного кондуктометрического датчика. Возможно подключение датчиков иного типа с релейным выходом с НЗ или НО характеристикой.
Также возможна косвенная защита по току двигателя или отсутствию давления при высокой частоте вращения двигателя.

В системе с водонапорной башней ночью насос работает меньше. При частотном регулировании ночью он работает непрерывно. Не приводит ли это к перерасходу электроэнергии?
Нет. Ночью для создания давления насос работает в экономичном режиме. Следует помнить, что днем за счет исключения избыточного давления появляется существенная экономия электроэнергии. Этот эффект особенно заметен благодаря нелинейной характеристике насоса. Таким образом, суммарно насос потребляет меньше электроэнергии.

Поясните, как плавные пуски насоса экономят электроэнергию. Не вижу никакой связи.
Плавный пуск исключает броски тока, которые приводят к потерям в переходных режимах практически в квадратичной зависимости. Плавный пуск позволяет избежать ненужных динамических потерь dw/dt. Аналогия проста - известно, что движение автомобиля по городу с быстрым разгоном приводит к значительно большему расходу топлива.

В чем еще проявляется энергосберегающий эффект?
В классической системе водоснабжения погружной насос наполняет водонапорную башню, подавая в нее воду под избыточным давлением. Например, напор насоса ЭЦВ6-10-110 составляет 110 м. Если насос опущен на глубину 50 м, а высота башни 15 м, то вода в башню подается под избыточным напором 45 м. При этом он потребляет из сети полную мощность. В этом случае экономически оправдана даже простая установка преобразователя частоты на насос.

По остальным вопросам звоните в наш офис. Мы будем рады помочь

Телефоны:   (916) 912-67-82
Адрес: 141230, М.О. пос. Клязьма Пушкинского р-на ул. Крестовая д.48