Nuolatinio slėgio vandens tiekimo valdymo spinta

Nuolatinio slėgio vandens tiekimo valdymo spinta sujungia VFD, PLC arba tam skirtą siurblio valdiklį, įeinančius grandinės pertraukiklius, išėjimo kontaktorius vienam siurbliui, valdymo transformatorių ir slėgio siųstuvo sąsają į vieną ant grindų stovintį korpusą. Vardinė galia yra nuo 0,75 kW iki 400 kW, esant 380–480 V trifazei įtampai. Slėgio jutiklis, esantis pagrindinėje antraštėje, tiekia 4–20 mA signalą į valdiklį, kuris nuolat lygina faktinį slėgį su vartotojo nustatyta kontroline verte ir koreguoja VFD išėjimo dažnį per PID kilpą, kad reguliavimas būtų ±0,02 MPa. Kelių siurblių sistemose pagrindinis siurblys veikia valdant VFD, o vėlavimo siurbliai paleidžiami nuosekliai arba išjungiami, kai paklausa svyruoja. Darbo sukimosi balansai veikia valandas visuose siurbliuose. Apsauga apima sausą eigą, perkrovą, fazės praradimą, trumpąjį jungimą ir viršslėgį. Prie durų montuojamas HMI jutiklinis ekranas rodo sistemos slėgį, siurblio būseną, dažnį, gedimų žurnalus ir energijos duomenis. Ryšys per Modbus RTU/TCP arba pasirenkamą 4G debesies šliuzą leidžia nuotoliniu būdu stebėti ir integruoti SCADA. Korpusas pagamintas iš cinkuoto plieno su milteliniu dažymu, IP54 standartas arba iki IP65, skirtas naudoti lauke.

Idealios programos

Kai vandens slėgis turi išlikti pastovus, nepaisant besikeičiančio poreikio, pastovaus slėgio vandens tiekimo valdymo spinta pakeičia saugyklą ir fiksuoto greičio siurbimą automatizuotu, į poreikį reaguojančiu valdymu.

Komunalinės vandens tiekimo ir slėginės stotys

Miesto vandens tinklai patiria didelius slėgio svyravimus tarp piko valandų ir nakties mažo srauto laikotarpių. Spintelė palaiko pastovų slėgį tam skirtuose tinklo taškuose, moduliuodama siurblio greitį ir pakopą, pašalindama įdubimus ir viršįtampius, kurie apkrauna vamzdžių jungtis ir sukelia nusiskundimus dėl aptarnavimo. Padidinimo stotyse, esančiose prie ilgo perdavimo tinklo, PID kilpa prisitaiko prie besikeičiančio slėgio prieš srovę ir kintamo pasrovinio nutekėjimo.

Daugiaaukščiai gyvenamieji ir komerciniai pastatai

Daugiabučių bokštuose, viešbučiuose ir biurų blokuose reikia patikimo slėgio viršutiniuose aukštuose. Nuolatinio slėgio spinta su keliais vertikaliais kelių pakopų siurbliais automatiškai sureguliuoja galią, kad ji atitiktų užimtumą – mažesnė vidurdienį, didesnė ryto ir vakaro piko metu. Sistema pašalina didelių stogo rezervuarų poreikį, taip pat jų konstrukcinę apkrovą, legionelių riziką ir priežiūros prieigos reikalavimus.

Pramoninis procesas ir aušinimo vanduo

Gamybos įmonėms, maisto perdirbimo įmonėms ir elektrinėms reikalingas griežtai kontroliuojamo slėgio technologinis vanduo. Spintelė aprūpina aušinimo bokštą, plovimo linijas, katilo tiekimą ir gamybos vandens kontūrus, kurių reguliavimo tikslumas atitinka proceso poreikius. VFD pagrįstas valdymas pašalina energijos švaistymą ir vožtuvų susidėvėjimą, susijusį su droseliu.

Žemės ūkio drėkinimas

Didelio masto lašelinių, purkštuvų ir centrinio sukimosi sistemoms reikalingas kintamas srautas esant stabiliam slėgiui lauko zonose su skirtingomis emiterio charakteristikomis. Spintelė tvarko kelias siurblių konfigūracijas, įskaitant povandeninius gręžinius ir horizontalius stiprintuvus, automatiškai priderinančius galią prie atvirų drėkinimo zonų skaičiaus. Integruota apsauga nuo sausos eigos apsaugo siurblius keičiantis šaltinio vandens lygiui.

Kaimo ir bendruomenės vandens tiekimas

Kaimo sistemos ir atokios gyvenvietės turi naudos iš automatinio slėgio valdymo, kuris pakeičia rankinį siurblio valdymą. Integruota su rezervuaro lygio jutikliu, spintelė įsijungia ir sustoja automatiškai, kad būtų išlaikytas bako pripildymas, o vartotojams būtų užtikrintas pastovus slėgis. Nuotolinis stebėjimas per 4G leidžia vienam operatoriui valdyti kelias išsklaidytas stotis iš mobiliojo telefono arba centrinės SCADA.

Viešbutis, kurortas ir svetingumas

Kurortams ir laisvalaikio objektams, kurių pastatai išsidėstę visoje teritorijoje, reikia vienodo spaudimo svečių kambariams, virtuvėms, skalbyklai ir kraštovaizdžiui. Spintelė valdo kelis siurblius, kad patenkintų didžiausią ryto ir vakaro poreikį, tuo pačiu sumažinant energiją ne piko valandomis, o sistema daugiausia veikia miego režimu per naktį.

Techninis gilus nardymas

Nuolatinio slėgio vandens tiekimo valdymo spinta sujungia VFD greičio valdymą, PLC pagrįstą siurblių seką ir visapusišką apsaugą į vieną gamykloje surinktą korpusą, užtikrinantį autonominį slėgio valdymą įrenginiams nuo vieno siurblio iki kelių siurblių.

PID uždarojo ciklo slėgio reguliavimas

Slėgio siųstuvas ant pagrindinio kolektoriaus vamzdžio paverčia vandens slėgį į 4–20 mA analoginį signalą. Valdiklis vykdo skaitmeninį PID algoritmą: proporcingas stiprinimas nustato, kaip agresyviai sistema reaguoja į slėgio nuokrypį, integravimo laikas pašalina pastovios būsenos poslinkį, o išvestinis slopinimas slopina viršijimą staigių srauto pokyčių metu. PID išvestis tiesiogiai nustato VFD dažnio atskaitą, reguliuojant siurblio greitį, kad jis atitiktų poreikį realiuoju laiku. Įprastas reguliavimo tikslumas yra ±0,02 MPa, sureguliavus konkrečias sistemos charakteristikas – vamzdžio ilgį, siurblio kreivę ir slėgio indo tūrį.

Kelių siurblių sekos logika

Kai poreikis viršija vieno VFD varomo siurblio galią, valdiklis įjungia papildomus siurblius. Pagrindinis siurblys veikia pagal VFD valdymą. Jei jis pasiekia maksimalų dažnį ir slėgis vis tiek nukrenta žemiau nustatytosios vertės, valdiklis perjungia šį siurblį į fiksuoto greičio veikimą per savo apėjimo kontaktorių ir paleidžia vėlavimo siurblį, valdant VFD. Kai poreikis mažėja, o VFD pasiekia mažiausią dažnį, kai slėgis viršija nustatytąją, vėlavimo siurbliai išjungiami vienas po kito ir pagrindinis siurblys grįžta į kintamo greičio valdymą. Tai užtikrina, kad tik vienas siurblys dirbs kintamu greičiu bet kuriuo metu, o kiti dirba fiksuotu greičiu, netoli geriausio efektyvumo taško.

Pareigų rotacija ir išlyginimas

Kad susidėvėjimas pasiskirstytų tolygiai, valdiklis sukasi pagrindinio siurblio žymėjimą pagal sukauptas veikimo valandas arba paleidimo skaičių. Mažiausias valandas turintis siurblys tampa kitu laidu, kai suveikia sukimasis, o tai vyksta esant mažam srautui, kad būtų išvengta slėgio sutrikimų. Prijungtas siurblys techninei priežiūrai užblokuotas per skaitmeninį įvestį, o valdiklis perskirsto likusius siurblius.

Miego, budrumo ir mažo srauto valdymas

Nulinės paklausos laikotarpiais – pavyzdžiui, per naktį komerciniuose pastatuose – VFD ilgainiui pasiekia mažiausią dažnį, o slėgis išlieka nustatytame taške. Po konfigūruojamos delsos valdiklis pereina miego režimą ir sustabdo visus siurblius. Mažas diafragminis bakas palaiko sistemos slėgį miego metu. Kai slėgis sumažėja iki pažadinimo slenksčio, valdiklis iš naujo paleidžia švino siurblį ir pagreitina, kad atkurtų slėgį. Šis ciklas neleidžia siurbliams ilgą laiką veikti prieš uždarytą vožtuvą, taupo energiją ir apsaugo siurblį nuo perkaitimo.

Siurblio apsaugos komplektas

Valdiklis užtikrina siurbliui būdingą apsaugą, kuri viršija standartinę variklio perkrovą. Sausosios eigos aptikimas naudoja skaitmeninę įvestį iš šulinio lygio zondo arba variklio nepakankamos srovės jutimo. Viršslėgio išjungimas su automatiniu atstatymu apsaugo nuo vamzdžio pažeidimo, jei vožtuvas staiga užsidaro. Greito ciklo blokavimas riboja paleidimų skaičių per valandą, kad apsaugotų variklio apvijas. Fazių praradimas ir fazių sekos stebėjimas apsaugo nuo mechaninių pažeidimų dėl atvirkštinio sukimosi. Visi išjungimo įvykiai žymimi laiko žymomis ir saugomi gedimų žurnale su konfigūruojamu automatinio atstatymo bandymų skaičiumi, kol blokuojant reikia operatoriaus įsikišimo.

VFD disko architektūra

VFD yra pasirinktas kintamo sukimo momento siurblio veikimui su 110 % perkrova 60 sekundžių. Skrydžio paleidimo funkcija leidžia sklandžiai paleisti siurblį iš naujo, nesuveikiant viršsrovei. Praleidžiamo dažnio programavimas leidžia išvengti mechaninio rezonanso juostų. Automatinis energijos optimizavimas sumažina variklio įmagnetinimo srovę esant nedidelei apkrovai ir sutaupo papildomos energijos, kai siurblys dirba žemiau visu greičiu. Integruotas nuolatinės srovės grandinės droselis ir RFI filtras sumažina harmoninės srovės įpurškimą į maitinimo šaltinį.

HMI ir operatoriaus sąsaja

Ant durų sumontuotas spalvotas jutiklinis ekranas pateikia realiu laiku sistemos slėgį ir kontrolinę vertę, individualią siurblio būseną, sukauptas veikimo valandas ir paleidimo skaičių vienam siurbliui, aktyvius aliarmus su gedimų istorija ir slaptažodžiu apsaugotą parametrų prieigą. Rankinis nepaisymo valdymas palaiko paleidimo ir priežiūros veiklą.

Nuotolinis stebėjimas ir ryšys

Standartinis RS485 Modbus RTU jungiasi prie svetainės SCADA arba telemetrijos įrangos. Pasirenkamas 4G arba Ethernet debesies šliuzas suteikia galimybę nuotoliniu būdu pasiekti per žiniatinklio naršyklę arba išmaniojo telefono programėlę, realiuoju laiku pateikiant slėgį, siurblio būseną, energijos suvartojimą ir pavojaus signalus. Operatoriai gali nuotoliniu būdu reguliuoti slėgio nuostatas pagal konkrečius sistemos reikalavimus.

Aptvarų ir aplinkos statyba

Ant grindų pastatoma spintelė naudojama 1,5–2,0 mm cinkuoto plieno lakštai su UV atsparia milteline danga. IP54 yra standartinis patalpų siurblių patalpoms. IP55 arba IP65 galima naudoti lauko ir vandens valymo aplinkoje. Filtruota priverstinio oro ventiliacija su termostatiniu ventiliatoriaus valdymu palaiko vidinę temperatūrą VFD veikimo diapazone. Atogrąžų ar dykumų lauko įrengimams gali būti nurodytas stogelis nuo saulės ir antikondensacinis šildytuvas. Kabelis įvedamas per riebokšlio plokštes, esančias spintelės pagrinde. Spintelė suprojektuota ir pagaminta pagal IEC 61439-1/2, visi komponentai turi CE ženklą ir regioninius sertifikatus.

Dažnai užduodami klausimai

1 klausimas: kaip spintelė palaiko pastovų slėgį?

Slėgio jutiklis ant pagrindinės vandens surinkėjo nuolat matuoja sistemos slėgį ir siunčia 4–20 mA signalą į valdiklį. Valdiklio PID algoritmas lygina faktinį slėgį su vartotojo nustatytu tikslu. Jei slėgis krenta, padidina VFD išėjimo dažnį, kad pagreitintų siurblį. Jei slėgis pakyla, siurblys sulėtėja. Šis uždaro ciklo reguliavimas veikia nuolat, paprastai išlaikant slėgį ±0,02 MPa nuo nustatytos vertės.

2 klausimas: kiek siurblių gali valdyti viena nuolatinio slėgio vandens tiekimo valdymo spinta?

Standartinės konfigūracijos palaiko 1–6 siurblius, o 2 arba 3 siurbliai yra dažniausiai naudojami. Kelių siurblių sistemose vienas VFD varo kintamo greičio siurblį, o papildomi siurbliai įsijungia fiksuotu greičiu, kai didėja poreikis. Visa siurblio sekos, keitimo ir gedimų perjungimo logika yra įmontuota valdiklyje.

3 klausimas: kuo ši spinta skiriasi nuo atskirų VFD įrengimo kiekviename siurblyje?

Spintoje yra visa valdymo sistema – siurblio sekos logika, slėgio PID kilpa, automatinis kaitaliojimas, gedimų perjungimas, miego / pažadinimo funkcija ir viena vartotojo sąsaja – visa iš anksto prijungta ir patikrinta gamykloje. Atskiri VFD negali koordinuoti kelių siurblių veikimo be reikšmingos išorinės inžinerijos.

4 klausimas: Ar sistema gali veikti su rezervuaru arba be jo?

Abu. Pildant baką, valdiklis palaiko sistemos slėgį, o bake esantis lygio jutiklis suteikia paleidimo/sustabdymo teisę. Esant tiesioginei pagrindinei konfigūracijai, valdiklis palaiko linijos slėgį tiesiai paskirstymo vamzdynuose, moduliuodamas siurblio greitį, kad atitiktų vartotojų poreikius, be jokios talpyklos.

5 klausimas: kokie siurblių tipai yra suderinami?

Spintelė valdo standartinius trifazius indukcinius variklius, naudojamus panardinamuose gręžiniuose, vertikaliuose daugiapakopiuose siurbliuose, horizontaliuose galinio siurbimo išcentriniuose siurbliuose ir įtaisytuose stiprintuvuose, 380–480 V, 50/60 Hz. Nuolatinio magneto varikliai taip pat gali būti varomi su suderinamais VFD.

6 klausimas: koks galios diapazonas yra?

Standartinės konfigūracijos apima nuo 0,75 kW iki 400 kW. Korpuso dydis nustatomas atsižvelgiant į siurblių skaičių, kiekvieno siurblio variklio visos apkrovos srovę ir vietos gedimo lygį. Mūsų inžinieriai iš jūsų siurblio duomenų parinks VFD, kontaktorius, grandinės pertraukiklius ir šynų sistemą.

7 klausimas: kokios yra nuotolinio stebėjimo parinktys?

Standartinis RS485 Modbus RTU jungiasi prie svetainės SCADA. Pasirenkami 4G arba eterneto šliuzai susiejami su debesų platforma, suteikdami prieigą per žiniatinklio naršyklę arba išmaniojo telefono programėlę prie slėgio, siurblio būsenos, energijos suvartojimo, gedimų aliarmų ir istorinių duomenų. SMS arba programėlės tiesioginiai pranešimai įspėja operatorius apie gedimus.

8 klausimas: kokios priežiūros reikia spintelei?

Kasmėnesinė durų sandariklių ir ventiliacijos filtrų patikra. Kas ketvirtį maitinimo nutraukimo patikra. Kasmetinis saugos įtaisų ir kaitos logikos funkcinis patikrinimas. VFD aušinimo ventiliatoriai ir nuolatinės srovės grandinės kondensatoriai tarnauja 5–10 metų ir yra keičiami. Slėgio siųstuvas turi būti kalibruojamas kasmet.

9 klausimas: kaip ši sistema taupo energiją, palyginti su tradiciniu siurbimu?

Nuolatinio greičio siurblys su droselio vožtuvu eikvoja energiją siurbdamas prieš dirbtinį apribojimą. VFD siurblio greitį tiesiogiai suderina su paklausa. Kadangi siurblio galia priklauso nuo greičio kubo, siurblys, esantis 80 % greičiu, sunaudoja maždaug 50 % viso greičio energijos. Nulinės paklausos laikotarpiais veikiant miego režimui, įrenginiai paprastai sumažina 20–40 % energijos.

Savivaldybės antrinio vandens tiekimo atnaujinimas – daugiaaukštis gyvenamasis rajonas

Fonas

Savivaldybės vandens tarnyba didžiajame Azijos mieste valdė daugiau nei 80 antrinio vandens tiekimo stiprintuvų, aptarnaujančių daugiaaukščių gyvenamųjų namų bendruomenes. Kiekviena stotis aprūpindavo nuo 200 iki 800 butų per bokštus nuo 18 iki 35 aukštų. Esama įranga sensta – vienose stotyse buvo naudojami stogo rezervuarai su plūdinio vožtuvo papildymu, kitose – fiksuoto greičio siurblių agregatai su slėgio mažinimo vožtuvais. Miesto valdžia įpareigojo atnaujinti, kad pagerintų slėgio kokybę, pašalintų stogo rezervuarus visuomenės sveikatos sumetimais ir sumažintų siurbimo energijos suvartojimą.

Iššūkis

Kiekviena stiprintuvo stotis aptarnavo bokštą, kurio paklausos profilis buvo skirtingas: staigūs rytiniai ir vakariniai pikai, vidutinė dienos paklausa ir beveik nulinis srautas naktį. Esami fiksuoto greičio siurbliai veikė visu pajėgumu, nepaisant paklausos, per slėgio mažinimo vožtuvus išleidžiant perteklinį slėgį. Tai iššvaistė daug energijos, generuojant šilumą ir triukšmą siurblinėse. Stogo rezervuarus reikėjo pašalinti, kad atitiktų naujus sveikatos reikalavimus, o institucija reikalavo, kad visos naujos stotys pateiktų duomenis į centrinę SCADA platformą. Fizinės erdvės taip pat buvo mažos – dauguma siurblinių buvo įrengti rūsyje su ribotu lubų aukščiu ir ribota prieiga.

Kodėl verta rinktis pastovaus slėgio vandens tiekimo valdymo spintą?

Po sėkmingo pilotavimo trijose stotyse valdžia pasirinko gamykloje sukonstruotas pastovaus slėgio spintas. Viename korpuse buvo VFD, valdiklis, trijų vertikalių daugiapakopių siurblių išvesties kontaktoriai, slėgio sąsaja ir HMI jutiklinis ekranas, atitinkantis senojo skydelio plotą. PID slėgio valdymas leido visiškai pašalinti slėgio mažinimo vožtuvus. Pagrindinis siurblys keitė greitį, kad atitiktų poreikį, o papildomi siurbliai buvo įjungiami pagal poreikį. Per naktį sistema užmigo, slėgį palaikė mažas diafragmos indas.

Vandens slėgis viršutinio aukšto butuose stabilizavosi ties normatyviniu minimumu, nepaisant paklausos, be perteklinio slėgio žemesniuose aukštuose, kurį sukėlė senoji sistema. Energijos suvartojimas buvo matuojamas kiekvienoje stotyje ir perduodamas į institucijos SCADA per „Modbus“, suteikiant operatoriams matomumą realiuoju laiku ir galimybę nuotoliniu būdu reguliuoti slėgio nuostatas pagal kiekvieno bokšto aukštį.

Diegimas

Pirmajame etape per 18 mėnesių buvo sumontuotos trisdešimt dvi pastovaus slėgio spintos. Kiekviena spinta buvo iš anksto pakrauta su siurblio duomenimis ir slėgio nustatytosiomis vertėmis, atitinkančiomis konkrečiam bokštui. Paleidimas vietoje prijungtas maitinimo šaltinis, siurblio variklio kabeliai ir slėgio siųstuvas – paprastai vienai stočiai baigiama per vieną dieną.

Rezultatai

●  Skundų dėl spaudimo iš viršutinių aukštų gyventojų 32 bendruomenėse per tris mėnesius nuo paleidimo sumažėjo iki nulio.

● Siurblio energijos suvartojimas sumažėjo vidutiniškai 35 %, palyginti su ankstesniu fiksuoto greičio baziniu lygiu, ir viršijo institucijos nustatytą 25 % tikslą.

●  Stogo rezervuarų eksploatavimas buvo nutrauktas ir pašalintas, todėl nebeliko susijusių priežiūros ir vandens kokybės reikalavimų laikymosi išlaidų.

● Dabar dviejų asmenų operacijų komanda valdo visas 32 stotis nuotoliniu būdu iš centrinės SCADA.

●  Institucija standartizavo pastovaus slėgio spintą likusioms 50 stočių, šiuo metu vyksta antrasis etapas.