Для каких установок полезно повышение давления рабочего тела
Принцип действия установок повышенного давления
Установка повышенного давления предназначается для поддержания давления в системе на заданном уровне, который настраивается для конкретного объекта в зависимости от расхода воды или объема стоков. Основными рабочими элементами такого оборудования являются насосы. Они включаются/останавливаются автоматически, по сигналу специальных датчиков давления. Обычно установка комплектуется несколькими насосами. При снижении давления в системе датчик запускает в работу один из них. Если поступающей мощности недостаточно для восстановления давления до заданного уровня, подключается другой насос, и так далее. Если первый агрегат выходит из строя, автоматически запускается второй, и установка продолжает функционировать.
Схемы управление насосами
Существует несколько схем, согласно которым осуществляется управление насосами в установках повышенного давления. Проанализируем особенности их реализации.
Прямой запуск . При наличии сигнала от датчика о падении давления в системе насосы запускаются напрямую от электросети. Это наиболее бюджетная схема. Но в результате прямого запуска возникают гидроудары при включении/остановке насосов, что приводит к снижению ресурса оборудования и труб. Для уменьшения этого эффекта рекомендуется установить гидроаккумулятор на выходе системы. Также данная схема обеспечивает низкую (порядка 0,5–1 атм.) точность поддержки давления. Ее выгодно применять для насосов мощностью не выше 11 кВт в случае, если не требуется повышенная точность поддержки давления в системе.
Запуск по принципу «звезда-треугольник» . Данная схема запуска позволяет сгладить гидроудары и скачки тока, возникающие при включении насосов. Но при остановке приводов гидроудары все же возникают. При таком подключении также понадобится гидроаккумулятор. Точность регулировки составляет 0,5–1 атм. Схема «звезда-треугольник» используется для насосов, мощность которых составляет 15 кВт и больше, если не требуется достичь высокой точности при регулировке давления.
Частотный преобразователь . В настоящий момент данная схема запуска насосов в установках повышенного давления считается наиболее эффективной. Оборудование работает постоянно, но на тех оборотах, которые необходимы для поддержания нужного уровня давления. Это позволяет плавно регулировать точность и производительность системы. Отсутствуют пусковые токи и гидроудары, что помогает продлить ресурс оборудования и труб. Экономия электроэнергии может достигать 60 %. Частотные схемы запуска применяются для насосов, чья мощность не превышает 55 кВт. Если необходимо организовать подключение высокомощных (до 200 кВт) агрегатов, каждый из них оснащают своим частотным преобразователем. В таком случае производительность установки регулируется посредством параллельной вариации частоты вращения подключенных насосов.
Источник
Подбор насосной установки повышения давления для систем водоснабжения
1 января 2009
Сегодня на российском рынке огромный выбор насосных установок повышения давления для систем водоснабжения и пожаротушения, отопления, кондиционирования и т. п.
И часто проектировщиков, специалистов монтажных организаций или отделов закупок волнует вопрос правильности подбора готовых модульных решений. В настоящей статье мы рассмотрим основные критерии, которыми следует руководствоваться при выборе насосной установки, а поскольку первоначально нужно определить систему, в которой планируется применение насосной установки и учесть ее специфику, то здесь мы ограничимся принципами подбора насосной установки для систем водоснабжения.
Итак, подбор установки осуществляется в несколько этапов:
- выбор типа насоса;
- определение его рабочих характеристик и выбор количества насосов в составе установки;
- выбор типа регулирования.
Типы насосов
Для водоснабжения лучше подойдут специально спроектированные для данной области применения вертикальные многоступенчатые насосы, обладающие большим напором и сравнительно малой производительностью. А для тех случаев, когда расход в системе довольно большой (от 25 м3/ч и выше), подойдут консольные насосы, но далеко не все производители используют их в своих установках.
Стоит учесть, что вертикальные многоступенчатые насосы, имеющие крутую рабочую характеристику, на больших производительностях начинают проигрывать по цене (иногда в два раза и более) консольным насосам, у которых более простая конструкция и, как следствие, меньшая стоимость. Однако на малой производительности (когда разбор воды в системе минимален) при относительно большом напоре консольные насосы не могут соперничать по цене с вертикальными насосами, имеющими меньший двигатель и способными работать во всем диапазоне, обеспечивая требуемые параметры.
Рассмотрим пример на насосах, которые используются для производства насосных установок ГРАНФЛОУ ® (собственное производство Компании АДЛ).
Так, консольные насосы Ebara серии 3М40 (Япония) могут продолжительное время работать в диапазоне расходов от 12 м3/ч. При меньших расходах насос может работать в кратковременно-прерывистом режиме. Поэтому если расход воды в системе будет опускаться на продолжительное время ниже 12 м3/ч, то лучше выбрать установку на базе вертикальных насосов, например, серии DPV32 (Нидерланды), для которых работа во всем диапазоне от 2-3 м3/ч до 40 м3/ч является нормальным режимом эксплуатации.
Для сравнения на следующей диаграмме приведены рабочие кривые насосов 3М40-160 4кВт и DPVF32-20 4 кВт:
Из данной диаграммы следует, что насосы имеют электродвигатели одинаковой мощности и обладают примерно одинаковыми рабочими кривыми производительность/напор. Однако минимальная производительность консольного насоса для продолжительной работы должна быть не менее 12 м3/ч.
Соответственно, если Вы предполагаете, что расход воды в системе будет опускаться ниже 12 м3/ч, то целесообразнее выбрать установку на базе вертикальных насосов DPVF32-20, которые будут работать в нормальном режиме на всем диапазоне, начиная от 2-3 м3/ч.
При выборе оптимального решения не следует забывать и о цене. Так, цена вертикального насоса DPVF32-20 окажется в 1,6 раза больше, чем 3М40-160. Разница будет тем ощутимее, чем больше будет насосов в составе Вашей установки.
Это все, что касается ХВС и ГВС в системах центрального водоснабжения, но стоит учитывать, что модульные решения также используются на узлах водозабора, например, на станциях второго подъема. Для решения таких задач единственным решением будут установки на консольных насосах, т.к. здесь речь идет об очень высоких производительностях.
Например, установка на базе 6 консольных насосов 3LS80 (до 240 м3/ч) обеспечит расход до 1200 м3/ч пятью рабочими насосами, при этом один насос будет находиться в резерве.
Определение рабочих характеристик насоса и выбор количества насосов в составе установки
Допустим, нам необходимо обеспечить производительность в системе 30 м3/ч при напоре 40 м.в.с.
Данная задача может быть решена несколькими способами. Рассмотрим их, а также выделим их отличительные особенности и отберем наиболее предпочтительный для нас вариант.
Вариант 1. Для начала подберем установку на базе вертикальных насосов DPV. Возьмем схему 1 насос рабочий / 1 резервный. При подобной схеме каждый насос в составе установки должен обеспечивать рабочую точку – производительность 30 м3/ч при 40 м.в.с. напора. Нам подходит насос марки DPVF45-20 7,5кВт, который имеет небольшой запас (1-2 м.в.с.) относительно требуемого напора рабочей точки, что видно из следующей диаграммы:
Этот запас уйдет на потери во входном и выходном коллекторах установки, а также на открытие обратного клапана (в среднем для всех установок на базе DPV данные потери не превышают 1-3 м.в.с.).
Тогда нам подойдет установка: ГРАНФЛОУ ® УНВ 2 DPVF 45-20 7,5кВт РР/ЧР, где:
- 2 — количество насосов
- 7,5 — мощность одного насоса
- PP/ЧР — релейное/частотное регулирование
Вариант 2. Иногда целесообразно подобрать установку на большем числе насосов, нежели два. Имеется в виду, что для гидравлической системы и для сети электропитания лучше, когда включаются два насоса меньшей мощности, предположим, 4 кВт, нежели один большей (например, 7,5 кВт).
А также для установок с частотным типом регулирования важно учесть, что в своей работе частотный преобразователь меняет частоту вращения электродвигателя насоса, чтобы поддерживать баланс требуемого системой и развиваемого насосом напора. То есть преобразователь использует прямую зависимость напора и частоты питания. Когда частота питания падает до 35 Гц (программируемый параметр), частотный преобразователь отключает насос, чтобы избежать его работы в неблагоприятном режиме (при такой частоте КПД насоса стремится к 0, плюс гидравлика начинает плохо охлаждаться при малом расходе (это касается в основном систем горячего водоснабжения)). Поэтому чаще всего при частотном регулировании имеет смысл подбирать установку на большем числе насосов. Однако и чрезмерно увеличивать количество насосов в составе установки не стоит — это может существенно увеличить ее стоимость, тогда как преимуществ в работе не принесет.
Статистика это подтверждает: из тысяч насосных установок для водоснабжения, произведенных Компанией АДЛ с 2002 по 2009 год, около 80 % – это установки на трех насосах (два рабочих + один резервный).
Итак, подберем на те же 30 м3/ч и на 40 м.в.с. такую установку.
Для этого поделим расход на два насоса (расходы двух параллельно работающих насосов складываются), напор оставим тем же, так как он не меняется. Таким образом, каждый из рабочих насосов будем подбирать на параметры — 15 м3/ч и 40 м.в.с.
Стоит ввести поправку по расходу в виде 5-10 %, а также дать запас по напору: 1-2 метра, если установка на вертикальных насосах, и 2-3 метра — если на консольных.
Тогда нашему запросу будут соответствовать 2 следующие установки: ГРАНФЛОУ ® УНВ 3 DPV 18-40 4,0 кВт РР/ЧР и ГРАНФЛОУ ® УНВ 3 3М32-200 4,0 кВт РР/ЧР, где 3 – количество насосов 4,0 – мощность одного насоса PP/ЧР – релейное/частотное регулирование
Обратите внимание на то, что установленная мощность насосной установки стала 12 кВт, вместо 15 кВт, как это было в варианте 1. В этом случае получается, что установка на трех будет стоить дешевле станции на двух насосах.
Возвращаясь к выбранным 3-насосным установкам, нужно отметить, что, несмотря на одинаковую мощность электродвигателей и число насосов в их составе, а также на полную схожесть по функциональным возможностям, цена установки на консольных насосах окажется существенно ниже. Причина: конструкция консольного насоса проще, а как следствие, меньше стоит сам консольный насос в производстве. Меньшая стоимость насоса 3М относительно DPV на одинаковую рабочую точку приводит к существенной экономии при выборе установки ГРАНФЛОУ ® УНВ 3 3М32-200 4,0кВт РР/ЧР. Но при необходимости обеспечить больший напор, консольный насос будет стоить дороже вертикального многоступенчатого, который как раз и предназначен создать своими ступенями большие напоры. Консольный же насос, имеющий более пологую характеристику, способен развить больший напор только за счет существенного увеличения мощности двигателя. Результат — резкий рост его цены.
Оперируя данными соображениями, можно подобрать четырех-, пяти- или даже шестинасосную установку. Не стоит при этом искусственно увеличивать число насосов в установке, а нужно, скорее, ориентироваться на конкретные рабочие кривые расход/ напор отдельных насосов. Также, неизбежно увеличение числа насосов, когда идет речь о больших расходах, которые смогут обеспечить только несколько агрегатов.
Типы регулирования
Что касается типов регулирования, можно свести все виды регулирования, предлагаемые для насосных установок, к двум: частотное и релейное.
Релейное регулирование. Это такой вариант управления, при котором сигнал с управляющего реле (на станциях водоснабжения монтируется на напорном коллекторе) при падении давления ниже установленного значения, поступает на контроллер (в общем случае). Контроллер в свою очередь уже запускает сами насосы в работу либо прямым пуском, либо через мягкие пускатели. При своей дешевизне и простоте данный метод управления имеет один очень серьезный минус – невозможно плавно регулировать давление в системе. Физически это означает, что насос будет включаться при падении давления в системе (кто-то открыл кран), нагнетать воду в систему, тем самым увеличивая давление в ней и затем, по достижении верхнего значения, при котором реле разомкнется, отключаться. Таким образом, будет происходить постоянное включение/выключение насоса. Это не «полезно» для насоса из-за того, что в первоначальный момент пуска ток превышает номинальное значение в 3-5 раз, что приводит к нагреву обмоток электродвигателя. Именно поэтому каждый насос имеет значение максимального числа пусков в час. При превышении рекомендуемого значения разрешенного числа пусков обмотки электродвигателя могут перегореть, что приведет к необходимости его замены или же перемотки. Помимо проблем с двигателем насоса частые включения насосов, особенно большой мощности, негативно влияют на сеть электропитания.
Несмотря на указанные выше минусы – релейное регулирование довольно часто применяется в системах водоснабжения и стоит дешевле частотного. К тому же, всегда можно установить на выходе гидроаккумулятор, который позволит сократить число включений насосов, обеспечит дополнительный запас воды в системе, сгладит пики давления при пусках насосов.
Частотное регулирование. Это наиболее распространенный тип регулирования для систем холодного и горячего водоснабжения на текущий момент, основываясь на статистике продаж. Дело в том, что частотный преобразователь позволяет добиться существенной экономии электроэнергии (до 60 %!). Уменьшая частоту тока электродвигателя насоса в процессе управления (допустим, сократился расход воды в системе), частотный преобразователь снижает потребление энергии из сети. Одновременно поддерживается оптимальное давление в системе.
На рынке существуют различные схемы частотного управления. Среди них – установки со встроенными частотными преобразователями (или с частотным преобразователем на каждый насос в шкафу управления) и установки с единым частотным преобразователем в шкафу являются самыми распространенными.
Следует иметь в виду, что когда, к примеру, у Вас 2-насосная установка с одним рабочим насосом и одним резервным насосом, или даже когда в установке более одного рабочего насоса, схема с единым частотным преобразователем в шкафу хорошо справляется с функциями поддержания давления и, переключаясь между насосами в составе установки, обеспечивает равномерную наработку их ресурса. При этом вы экономите на стоимости одного или нескольких встроенных преобразователей резервных насосов.
Вот основные моменты, которые нужно учитывать при подборе насосных установок для систем водоснабжения.
Источник
Когда вы открываете расходный кран в своем жилище, чтобы, просто, напиться воды, а из него течет вялая струйка, то вам на ум сразу приходит мысль установить в магистрали водообеспечения насос повышения давления.
Достаточность водного давления в трубах – залог нормальной жизнедеятельности человека, проживающего в частном коттедже, на даче или в квартире многоэтажки. Это очень важно для безаварийной работы бытовых гидравлических машин и деталей сантехнического оборудования. Это одно из очень важных условий вашего комфортного проживания и долговечности дорогостоящего водного оборудования вашего жилья.
Для нормальной работы основных моделей бытовых гидромашин и сантехнических узлов достаточно величины давления воды в трубопроводах от 2-х до 4-х бар. Если на выходе из заборных кранов у вас периодически или постоянно недостаток этих показателей, то вам следует разобраться в причинах этого дефицита и при необходимости установить у себя индивидуально или в коллективном пользовании повысительные насосы.
Ниже мы опишем основные требования по проверке работоспособности вашего водопровода, критерии выбора соответствующего оборудования, рассмотрим различные типы насосов повышения давления воды в магистралях от разных производителей.
Основные вопросы, раскрытые в этой статье
- Сравнительная шкала технических характеристик водяного давления в насосах различных типов.
- Возможные причины дефицита водного давления в магистралях.
- Типы насосов повышения давления воды в трубопроводах.
- Читаем инструкцию и устанавливаем насос.
Сравнительная шкала технических характеристик водяного давления в насосах различных типов
Мировые производители насосов используют для напорных характеристик насосов разных типов следующие единицы измерения давления воды:
Для быстрых примерных бытовых расчетов подходит приблизительные соотношения этих величин:
На практике, для нормальной эксплуатации бытовой гидротехники с автоматикой, пользования кранами расхода и работы санузлов, работы газовых колонок и котлов достаточно поддерживать давления воды в трубопроводах в пределах 2-4 бар для всех основных моделей бытовых водных устройств.
Возможные причины дефицита водного напора в магистралях
Недостаток величины давления воды в ваших трубопроводах для квартир многоэтажек может быть из-за нескольких причин:
- Суточное колебание давления воды в водопроводе из-за периодичности пользования ресурсом жильцами дома;
- Нехватка расчетных мощностей общепользовательского насосного оборудования от обслуживающей организации;
- Временные отложения ржавчины и солей внутри трубопровода, закупорившие тело водяного стояка:
- Засор водных фильтров очистки в системе подключения водного снабжения:
В подобных случаях следует опросить соседей по этажу и жильцов верхних и нижних этажей многоквартирного дома, чтобы выяснить, какой напор воды обычно бывает в их квартирах. Таким образом вы можете выявить локальную причину малого давления в вашем конкретном случае. Уже можно будет принять правильное решение по устранению этих неполадок или остановиться на варианте покупки насоса высокого давления воды индивидуально или общего пользования, согласовав этот вопрос с другими жильцами подъезда (стояка) многоэтажки.
В частном доме эти причины аналогичного типа. Но могут быть разные добавочные причины малого давления воды в вашем трубопроводе:
- Большое расстояние от основного насоса подачи воды;
- Чрезмерное возвышение строения и расположения расходных кранов над уровнем установки насоса;
- Несоответствие напорных данных силовой установки, с конкретной схемой размещения силовых и расходных агрегатов и прочее.
Типы насосов повышения давления воды в трубопроводах
На практике повышать давление в водной артерии можно при помощи 2-х всем хорошо знакомым типов насосов:
- Врезкой в магистраль водоснабжения циркуляционного насоса с мокрым или сухим ротором;
- Установкой в магистраль дополнительного самовсасывающего силового агрегата или автоматической насосной станции на основе данного типа насоса.
Схемы примерного подсоединения насосов повышения давления разного типа:
Циркуляционные электронасосы помогают в случаях, когда требуется увеличить давление воды в трубопроводе при стабильной подаче, но малом напоре, достигающем не боле 1 – 1.5 бар. В многоэтажных домах с помощью такого типа насосов навряд ли получится создать достаточно стабильный напор для всех жильцов стояка, даже, если установить 2 насоса и более. Этот вариант подойдет больше для индивидуального повышения напора воды в отдельной квартире. Это, так сказать, «домашний» вариант стабилизации напора.
По этой причине в многоквартирных домах с большой этажностью, лучше использовать самовсасывающий насос большей производительности или насосную станцию с соответствующей автоматикой по напору воды с собственным гидроаккумулятором.
При этом варианте вы не будете утруждать себя проблемами включения и выключения насоса, за вас это будет делать автоматика.
При установке любого типа насоса следует учитывать, что, если в кранах многоэтажки на верхних этажах временно вообще отсутствует хоть самое малое давление воды, то установка повышающего насоса не исправит это положение. Насосу требуется хотя бы минимальное давление воды, которое соответствует техническим ограничениям, чтобы повысить его до нужного уровня.
Если вы установили любой повышающий насос только в своей квартире, то учитывайте, что он будет создавать разряжающий эффект в общем трубопроводе до него. И в это разряженное пространство будет всасываться воздух. Хорошо, если насос будет защищен автоматом от «сухого» хода и не сгорит его двигатель, но он будет постоянно отключаться. При этом вы создаете в трубе общей подачи воды еще большее падение давления. Если вашему примеру последуют другие жильцы вашего подъезда или стояка, то это приведет к еще более плачевным результатам с водой и к настоящим «санкциям» от водопоставляющей организации.
Самовсасывающие насосы ограничены величиной подъема воды по высоте установки от зеркала воды в 7-8 метров (максимум 12). Большой резервуар для циркулярного насоса с запасом воды, вы тоже не сможете установить в квартире средней площади. Придется договариваться и кооперироваться с соседями, чтобы установить такую емкость на чердаке дома.
Самым грамотным и всеобъемлющим решением этих проблем может стать установка полноценной автоматической станции с самовсасывающим центробежным насосом. Силовое устройство должно быть большой производительности. Содержать собственный гидроаккумулятор максимально возможного объема и полную автоматизацию процесса подачи воды. Подсоединять эту станцию можно к подвальному коллектору общего стояка общей подачи воды или к автономному источнику. Только так можно создать требуемый напор воды на выходе из всех кранов и не усугублять ситуацию для соседей.
Выбираем насос повышения напора воды
Циркулярные насосы подразделяются на 2 группы:
Мы привыкли рассматривать циркулярные насосы только, как элементы систем отопления. Но у них есть более широкое применение.
- Бытовые насосы с мокрым ротором. Они более компактные и бесшумные при работе. Им не требуется профилактическое обслуживание для смазки трущихся деталей, так как это происходит за счет обмывания водой вала ротора. Их легко и проще монтировать прямо в трубу водопоступления с помощью врезки и к ним не нужны дополнительные крепления. Но у этой группы насосов невысока производительность и низкие напорные показатели. Кроме того, эти агрегаты устанавливается с горизонтальным расположением оси ротора электродвигателя.
- Циркулярные насосы с сухим ротором имеют асимметричную форму корпуса в сторону электродвигателя. Охлаждаются они за счет струи внешнего воздуха от специальной крыльчатки. Требуют дополнительного крепления к стене. У них более лучшие технические возможности по напору и производительности. Они требуют регулярной смазки трущихся деталей. Создают достаточно громкий шум при работе.
Обе группы подходят для холодной и горячей воды, но требуют постоянного ручного управления режимом включения/выключения.
Чтобы избавить себя от этого, нужно подобрать себе в работу циркулярный насос, оснащенный датчиком протока воды. Тогда запуск насоса будет происходить только при открытии расходного крана и наличии воды в магистрали.
Такой же эффект можно добиться с установкой отдельного датчика протока на любую группу циркулярных насосов. А при нестабильности давления в системе и недостаточности воды в водопроводе нужно будет установить дополнительно реле давления.
Некоторые популярные модели циркулярных насосов от мировых производителей:Grundfos (Грундфос) UPA 15-90:
Насосы циркулярные Jemix серий W15GR и WP:
Насосы прямоточные Oasis (Оазис) CNP15/9:
Насосы повышения давления от бренда Wilo серий РВ и PW
- Самовсасывающие центробежные насосы могут работать при повышении давления воды, как самостоятельно, так и в составе автоматических насосных станций.
- Специализированные станции для повышения давления воды из магистральных водопроводов бренда Джилекс ВОДОМЕТ М служат для врезки в подводную часть индивидуальных источников. Они имеют дополнительно проточный фильтрующий блок для подачи уже очищенной питьевой воды:
Специально созданные насосные установки повышения давления воды от фирмы Grundfos: CMBE 3-62, 5-62, 1-44, 1-75, 3- 30, 3-93 и другие:
Читаем инструкцию и устанавливаем насос
Для решения проблемы с подачей воды вам не следует гнаться за какими-то запредельными показателями по давлению и производительности насосов. Вам достаточно добавить к имеющемуся давлению еще каких-то 1. 0 – 1.5 атм (10 – 15 метров над расходным краном).
Так что у вас не должно возникнуть вопросов как вам выбрать насос, какие характеристики у него должны быть. Достаточно просмотреть инструкцию данного изделия или прослушать рекомендации технического менеджера магазина, где вы решили купить установку. В описаниях насосов указаны все данные по их подключению к водной системе (схема подключения), есть правила по установке конкретного изделия и описано, что и как подключить в нужной последовательности.
В крайнем случае, обращаемся к квалифицированным специалистам за практической помощью по установке и настройке насоса на вашей даче, коттедже или многоэтажке.
Более детально о принципе работы перечисленных насосов, как работает их автоматика, вы можете узнать из статей на нашем сайте в рубрике «Полезно – Статьи»: или позвонив нашему консультанту.
Также мы советуем вам посмотреть видео по этой тематике и наглядно узнать, какой выбрать насос, как его правильно установить, что вам понадобится при его ремонте.
Видео: