System utrzymania stałego ciśnienia/poziomu/przepływu wody z wykorzystaniem przemienników częstotliwości SSD - J+J AUTOMATYCY Janusz Mazan

Przygotowanie wody zarówno do celów spożywczych jak i przemysłowych wymaga coraz to nowszych i bardziej zaawansowanych technologii. Wiaże sie to nie tylko z uzyskiwaniem wymaganych optymalnych parametrów wody, ale obnżeniem do minimum kosztów wydobycia, filtracji i przemysłu. Aby sprostac tym wszystkim wymaganiom niezbednym stało sie zastosowanie urzadzen bezobsługowych sterowanych przez układy mikroprocesorowe.

1. WYDOBYCIE WODY
W Polsce najwiecej wody do celów spożywczych i bytowych wydobywane jest z ujec głebinowych. Do wydobycia wody z ujec podziemnych używa sie tzw. pomp głebinowych, o bardzo złożonej konstrukcji. Do niedawna regulacja wydajnosci tych pomp odbywała sie jedynie poprzez dławienie. Obecnie dzieki nowym rozwiazaniom konstrukcyjnym i zastosowaniu przemienników czestotliwosci stało sie możliwe regulowanie
przepływu poprzez płynna zmiane predkosci obrotowych wirników pomp. Pozostały oczywiscie wymagania dotyczace zakresu regulacji i minimalnych obrotów pompy.
Pompy te najczesciej pracuja pionowo (zdarza sie, że używa sie ich do pracy poziomej jako pompy nawierzchniowe, gdyż dzieki swej wielostopniowej konstrukcji umożliwiaja dostarczanie wody o wysokim cisnieniu). Wymóg minimalnych obrotów (około 70% obrotów znamionowych) jest warunkiem dla powstania tzw. poduszki wodnej, która zapewni własciwe smarowanie i chłodzenie układu łożyskowego pomp.

Charakterystyka wydajnosci i podnoszenia w funkcji obrotów wirnika pomp głebinowych jest dosyć stroma, co ogranicza zakres skutecznej regulacji wydajnosci pompy (70 – 100 % obrotów znamionowych).
Obniżenie obrotów pompy wiaże sie również z obniżeniem jej sprawnosci, dlatego tez stosowanie przemienników czestotliwosci jest zalecane tam gdzie wystepuje zmienne zapotrzebowanie wody, np. pompa tłoczy przez przepływowe układy filtracyjne wode do sieci odbiorczej. W innych przypadkach, gdzie przepływ jest stały a pompa pracuje z optymalna sprawnoscia (np. przy pompowaniu wody do zbiorników posrednich) zalecane jest zastosowanie układów tzw. miekkiego startu i zatrzymania, zwanych softstartami.

2. FILTRACJA
Stosowane do dzisiaj sposoby filtrowania na bazie żwirków nie sa wstanie sprostac coraz to wyższym wymaganiom dotyczacym jakosci i składu fizykochemicznego wody. Dlatego też bardzo szybko ich miejsce zastepuja przepływowe filtry pojemnosciowe na bazie modyfikowanych złóż katalitycznych, jonitowych oraz mikrofiltrów. Zapewniaja one utrzymanie stałych wymaganych parametrów fizykochemicznych wody nawet przy dużych przepływach. Utrzymanie własciwych parametrów pracy filtrów wymaga ciagłego nadzoru predkosci przepływu wody przez medium filtrujace oraz cisnienia pracy.
Oprogramowanie wbudowane przemienniki czestotliwosci 690P w połaczeniu z zewnetrznymi przetwornikami (przepływu, cisnienia, poziomu) gwarantuje bardzo precyzyjne utrzymanie żadanych parametrów. Zarówno dotyczy to zastosowanej technologii jak i koncowego produktu w postaci wody lub innych płynów, które na jej bazie powstaja. Praca zaworów wielodrożnych – (niezbednych do procesu filtracji i płukania filtrów w trybie automatycznym ) jest w pełni sterowana i nadzorowana przez wyspecjalizowane sterowniki, które zapewniaja bezobsługowa i niezawodna prace.

3. PRZESYŁ
Do przemysłu wody w sieciach wodociagowych używane sa najczesciej pompy wirowe odsrodkowe (ze wzgledu na charakter pracy zwane pompami poziomymi) oraz pompy pionowe.
Pompy te posiadaja dosyc płaska charakterystyke zalenosci obrotów pompy od jej wydatku i parametrów podnoszenia, oraz znacznie mniejszy niż w przypadku pomp głebinowych spadek sprawnosci układu pompowego przy obniżeniu obrotów wirnika pompy. Minimalne obroty pompy ustala sie na poziomie dolnej granicy regulacji (nie ma takich ograniczen jak w przypadku pomp głebinowych), to znaczy progu pompowania dla założonego cisnienia. Zakres regulacji pompy jest bardzo duży i wynosi od ok. 52-100 % obrotów znamionowych wirnika pompy.

Dlatego też zastosowanie przemienników czestotliwosci stało sie praktycznie standardem w układach wymagajacych ciagłej nadażnej regulacji cisnienia, przepływu lub poziomu wody. W zależnosci od potrzeb sieci, ukształtowania terenu, na którym siec jest położona i stopnia jej rozbudowania stosuje sie dwa typy układów:
- stabilizacja cisnienia niezależnie od rozbiorów
- stabilizacja cisnienia z korekta od wartosci chwilowej przepływu (układ ten jest stosowany w sieciach rozległych, gdzie wystepuja naturalne wzrosty lub spadki cisnienia spowodowane różnica wzniesien, oraz układy gdzie wystepuja znaczace wahania cisnienia spowodowane zmiennym przepływem).

4. ZASADA DZIAŁANIA
Układ automatycznego sterowania zespołem pomp zapewnia bezobsługowa stabilizacje cisnienia w rurociagu tłocznym . Sterownik wewnetrzny falownika na podstawie różnicy pomiedzy zadana wartoscia cisnienia (ustawiona na potencjometrze) a wartoscia pomierzona z przetwornika cisnienia w rurociagu tłocznym, odpowiednio steruje załaczeniami pomp tak aby utrzymac stała wartosc cisnienia , równa zadanej. W okresie braku rozbioru wody regulator wyłacza pompy pozostajac w stanie czuwania, tzn. gdy wystapi rozbiór wody układ automatycznie rozpocznie prace. Jeżeli rozbiory wody sa wieksze niż wydajnosc jednej pompy, regulator załacza do pomocy kolejna pompe uzupełniajaca. W przypadku gdy rozbiory zmaleja do poziomu wydatku jednej pompy, pompa uzupełniajaca zostania automatycznie wyłaczona. Odczyt wartosci pomierzonej cisnienia realizowany jest na wyswietlaczu panelu operatorskiego.

Natomiast nastawa cisnienia zadanego ustawiana jest na potencjometrze. W przypadku braku rozbiorów wody układ przechodzi w stan czuwania. W trakcie przejscia układ automatycznie podnosi cisnienie zadane + 0.05 Mpa i wyłacza sie. Start układu nastapi automatycznie w przypadku wystapienia rozbiorów wody , badz spadku cisnienia – 0.05 MPa od wartosci zadanej.

5. KORZYSCI Z ZASTOSOWANIA PRZEMIENNIKÓW CZESTOTLIWOSCI
- Zmniejszone zużycie energii energii elektrycznej 20 – 60 %.
- Stabilizacja cisnienia z dokładnoscia do 0,001 MPa.
- Utrzymanie poziomu w zbiorniku z dokładnoscia do 0,01 m H2O.
- Utrzymanie przepływu z dokładnoscia 0.001 m3/h.
- 3 – 4 krotne wydłuenie nominalnego czasu bezawaryjnej pracy pomp.
- 2 – 3 krotne wydłużenie okresu pracy armatury towarzyszacej.
- Równomierne zużycie wszystkich pomp.
- Dwa tryby pracy automatyczny i reczny.
- Zabezpiecza pompy przed praca na sucho (suchobieg).
- Łagodna i równomierna praca ujec głebinowych.
- Wydłużenie okresu eksploatacji złóż głebinowych.
- W przypadku mikrofiltracji i filtracji na złożach przepływowych (żwirki i złoża katalityczne) przedłużenie 2 – 3 krotne okresu eksploatacji złóż.
- Możliwosc predykcji remontów pomp i armatury.
- Kontrola stanu eksploatacyjnego złóż filtrujacych.
- Monitoring otwarcia drzwi wejsciowych do obiektu oraz włazów do studni głebinowych.
- Kilkukrotnie niższy nakład inwestycyjny w porównaniu do metody tradycyjnej ze zbiornikami hydroforowymi.
- Zmniejsza hałas o około 50 %\, dzieki czemu można je instalowac w budynkach mieszkalnych.
- Możliwosc zdalnego nadzorowania pracy układu.
- Wykorzystanie wewnetrznego układu sterowania falownika.
- Elastyczny program w przypadku zmiany lub rozbudowy układu sterowania.
- Wszystkie parametry wyswietlane w jezyku polskim na panelu operatorskim sterownika.
- Komunikacja zewnetrzna przy uyciu : RS485, PROFIBUS DP, MODBUS, Modemu GSM – SMS.
- Układ zabezpiecza silniki elektryczne pomp przed przepieciami, zanikami i spadkami napiecia w sieci zasilajacej.
- Znacznie mniejsza wymagana przestrzen (zamiast budowy specjalnych pomieszczen układ można umiescic w rozdzielni elektrycznej).
- Okres amortyzacji inwestycji 12 – 18 m-cy.

6. POLECAMY USŁUGI PROJEKTOWANIA, WYKONANIA, DOZORU I URUCHOMIENIA W ZAKRESIE:
– Układy i systemy stabilizacji cisnienia wody jedno i wielo pompowe
– Układy i systemy stabilizacji poziomu wody jedno i wielo pompowe
– Układy i systemy stabilizacji zawartosci tlenu w sciekach z jedna i wiecej dmuchaw
– Zestawy pompowe z automatyka wykonawcza do pompowni posrednich oraz przepompowni scieków jedno i wielo pompowe
– Automatyka wraz z urzadzeniami wykonawczymi do sterowania procesem płukania filtrów przepływowych
– Układy sterowania napedem do wykonan specjalnych