Устройство и принцип работы классической насосной станции водоснабжения

С некоторых пор частный дом не проигрывает по своим бытовым удобствам и комфорту городской квартире. Так было не всегда, ведь раньше, если он располагался вдалеке от централизованных коммунальных систем, то частный домовладелец физически не имел возможности создать полноценное водоснабжение или канализацию. Но, как известно, спрос порождает предложение и с появлением на рынке специального оборудования для устройства бытовых коммуникаций, в частных домах стали доступными все существующие на сегодняшний день «блага цивилизации». Одним из очень важных элементов современной автономной водопроводной системы является насосная станция. Она может быть приобретена в готовом виде, а может быть собрана собственноручно. Какому бы варианту этого оборудования не было отдано предпочтение, чтобы правильно его эксплуатировать, необходимо понимать принцип работы насосной станции.

Что нужно знать при выборе агрегата?

Чтобы правильно подобрать насосную станцию под свои конкретные потребности необходимо учитывать два фактора: технические характеристики самой станции и особенности скважины.

В первом случае ключевым параметром является производительность. То есть станция должна обеспечивать подъем такого объема воды, который полностью удовлетворит все хозяйственные потребности в доме и на придомовой территории. Что касается скважины, то здесь нужно оценить такие ее характеристики:

• производительность;
• глубина;
• статистический уровень воды – при неработающем насосе;
• динамический уровень воды – при включенном насосе;
• тип фильтра;
• диаметр трубы.

В подавляющем большинстве классические насосные станции способны эффективно поднимать воду со скважины, глубина которой не превышает 9 м.

Правильно установленная и подключенная к водопроводной системе насосная станция

Что касается насосной станции, то, несмотря на отсутствие официальной классификации, она может принадлежать к одной из двух категорий, которые выделяют практикующие специалисты:

• с самовсасывающим центробежным насосом;
• с самовсасывающим вихревым насосом.

Практический опыт показывает, что для дома, в котором проживает семья из 4-х человек, вполне достаточно будет установить насосную станцию малой или средней мощности. Объем гидроаккумулятора (если он входит в комплектацию) которой будет около 20 литров. Такие станции, как правило, характеризуются производительностью 2-4 м. куб. в час и напором в 45-55 метров.

Типовая схема подключения станции с гидроаккумулятором

Как устроена насосная станция?

С накопительным баком

Устройство насосной станции, где присутствует накопительный бак, на сегодня считается устаревшим, хотя такие варианты еще можно очень часто встретить. Дело в том, что накопительный бак является достаточно громоздкой конструкцией. Напор и количество воды в емкости контролируется поплавком. При снижении уровня воды до заданных величин, срабатывает датчик, который и запускает подкачку. Такая система долгое время была очень популярной, несмотря на целый ряд очевидных недостатков:

• вода идет самотеком, поэтому низкий напор;
• большие габариты;
• сложность монтажа;
• бак должен быть установлен выше уровня самой станции;
• если выйдет из строя датчик переполненности, то неизбежен перелив воды в помещение.

С гидроаккумулятором

Устройство насосной станции водоснабжения гидроаккумулятором – это принципиально новый подход в создании автономного водоснабжения. Дополненная реле давления, такая система является самой прогрессивной и характеризуется гораздо меньшим числом недостатков.

Посредством реле контролируется верхний предел давления окружающего воздуха, а в гидроаккумуляторе он сжимается под давлением воды.

Как только устанавливается нужное значение давления, насос отключается, а снова начнет работать при поступлении сигнала реле о нижнем пределе давления. Если потребление воды небольшое, то насос включаться не будет – в кран будет подаваться вода из бака.

Общая комплектность

Независимо от того выбрана насосная станция с накопительным баком или аккумулятором, кроме одного из этих элементов она будет укомплектована:

• насосным агрегатом;
• мембранным напорным баком, ограничивающим число запуска насоса;
• реле давления;
• манометром;
• кабелем;
• разъемом для подключения;
• клеммами для заземления.

Разновидности по виду насоса

Со встроенным эжектором

Насосные станции классифицируются по типу рабочего насоса, который может быть с эжектором и без. Принцип работы эжекторных модификаций (со встроенным эжектором) заключается в том, что вода поднимается за счет созданного разряжения. Они имеют более высокую стоимость в сравнении с более простыми моделями, но благодаря особой конструкции способны подавать воду с больших глубин – 20-45 м.

Такое насосное оборудование характеризуется высокой производительностью, но работа сопровождается высоким уровнем шума. По этой причине, такая насосная станция должна устанавливаться в подсобном помещении и при возможности за пределами жилого дома. Оборудованию такого типа чаще всего отдается предпочтение при ведении большого подсобного хозяйства и для удовлетворения садово-огородных потребностей.

Такой компактный вид имеет очень производительная станция со встроенным эжектором

С выносным эжектором

Кроме того, потребителям предлагаются насосы с эжектором выносным, который, вместе с двумя трубами опускается в скважину или колодец. По одной трубе вода подается вниз в эжектор, что приводит к созданию всасывающей струи. Такая конструкция заметно проигрывает по сравнению с классическим эжекторным насосом по своим эксплуатационным характеристикам.

Такие насосы «боятся» наличия в системе воздуха и песка. Кроме того их КПД значительно ниже. Но зато станция с подобным насосом может без проблем быть размещена в доме, даже, если колодец находится на расстоянии 20-40 метров.

Сравнительная таблица рабочих параметров насосной станции с выносным эжектором на примере моделей Pedrollo для дачи

Безэжекторные конструкции

При оснащении насосной станции оборудованием без эжектора всасывание воды выполняется по другой схеме. В этом случае ключевая роль принадлежит специальной многоступенчатой конструкции, относящейся к гидравлической части. Подобные насосы работают фактически бесшумно и с меньшим энергопотреблением.

В данной статье мы отразили лишь основные варианты устройства классической насосной станции. Именно подобные конструкции можно чаще всего встретить в частных домовладениях. На самом деле насосов, на базе которых и собираются станции, существует огромное количество. Каждый может самостоятельно собрать такое оборудование с учетом собственных возможностей и потребностей.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Принцип работы насосной станции

На сегодняшний день сложно представить жизнь в частном загородном доме без водопровода и автоматической подачи жидкости для полива сада, огорода и теплиц. Однако, прежде чем выбирать насосную станцию для автоматизации подачи воды, необходимо понимать принципы ее работы. Так как для создания эффективной системы водоснабжения, способной обеспечить все хозяйственные нужды нужно знать устройство оборудования.

Устройство насосной станции

Бытовая насосная станция, состоит из следующих элементов:

·         система управления;

·         насос;

·         накопительный бак или же гидроаккумулятор;

·         обратный клапан.

На данный момент на рынке электрооборудования выделяют насосные станции с накопительным баком и устройства с гидроаккумулятором.

Насосные станции с накопительным баком являются, на сегодняшний день, несколько устаревшими, однако встречаются достаточно часто. Устройство с накопительным баком является весьма габаритной конструкцией. Количество и напор жидкости контролируется поплавком.

Если снижается уровень до минимальных показателей, срабатывает датчик запускающий подкачку воды.

Системы с гидроаккумулятором являются современным подходом в создании автономного водоснабжения. Система дополнена реле давления, которое контролирует максимальные показатели давления воздуха. В гидроаккумуляторе воздух сжимается, под воздействием жидкости, и при достижении необходимого значения давления насос выключается, а при достижении минимальных показателей он начинает снова работать.

Независимо от того, какому типу станций Вы отдадите предпочтение, для продуктивной работы системы, следует дополнить её фильтрами, которые не идут в комплекте. Именно фильтрующее приспособление обеспечивает защиту устройства, от попадания в систему песка или прочих абразивных частиц, которые могут вызвать износ оборудования или же поломку. Для того чтобы разобраться в устройстве станции нужно понять назначение узлов:

·         Насос и датчик контроля. Для подъема воды на поверхность, станция оснащена насосом, способным поднимать жидкость со скважины либо колодца с максимальной глубиной до10 м, с глубины 15 или же 20 м откачивают воду устройства с выносным эжектором. Датчик регулирует своевременное отключение и включение агрегата.

·         Гидроаккумулятор. Постоянное обеспечение дома питьевой водой обеспечивается посредством накопительной емкости, которая накапливает необходимый объем жидкости и создает при этом нужное давление для подачи воды к каждой точке.

Для составления полной картины работы станции следует понять ее принцип действия.

Принцип действия насосной станции

Бытовая насосная станция, не зависимо от того для скважины какой глубины она рассчитана, имеет следующий принцип действия:

·         Подключение устройства. Станция сначала устанавливается в заранее подготовленном месте, защищенном от плохих погодных условий и попадании мусора, и подключается к сети. Затем устройство подсоединяется к трубопроводу. Существует две схемы подключения: однотрубная, для колодцев либо скважин глубиной 8-10 м и двухтрубная для установки с выносным эжектором, рассчитанная на источники глубиной от 10, 20 м и больше.

·         После этого один конец трубопровода подключается к станции, а второй погружается в скважину. К оборудованию, на выходе крепится второй трубопровод, предназначенный для обеспечения дома водой.

·         Затем в гидроаккумулятор следует набрать необходимое количество жидкости и создать давление, указанное в технических характеристиках устройства, посредством закачивания воздуха насоса.

·         Только после всех этих манипуляций можно запускать насосную станцию.

·         Следует открыть кран, после чего сработает обратный клапан, и насос начнет качать воду из скважины. По мере наполнения бака увеличивается давление в системе, вследствие чего происходит отключение насосной станции, за счет срабатывания реле.

·         После отключения оборудования насос не качает воду, и за счет давления жидкость из бака поступает в дом и вода бежит из крана.

·         При использовании воды постепенно понижается давление в системе до минимума, затем реле автоматически запускает насос.

·         Постепенно, при накачивании жидкости, увеличивается давление в системе, и насос автоматически выключается и цикл повторяется.

Насосная станция является основным элементом водоснабжения, потому выбирая оборудование, следует отдать предпочтение надежному устройству, которое отличается высоким качеством, практичностью и доступной стоимостью. Ведь качественная система станет достойным вложением средств, и при правильной эксплуатации прослужит много лет.

При выборе бытовой насосной станции следует учитывать такие характеристики, как производительность, напор, мощность и высоту всасывания. Ведь от того насколько точно Вы просчитаете потребление воды и учтете нужды и потребности зависит, эффективность водоснабжения.

Принцип работы и устройство насосной станции. Как работает насосный агрегат

Насосы и насосные станции – важный элемент быта в частном дому. Знание об устройстве и принципе работы насосной станции поможет не только избежать ошибок при выборе.

Каково устройство насосной станции

Не зависимо от того, будь то насосы для бассейнов или для водоснабжения, все они схожи по устройству и принципу работы. Например, основные элементы устройства насосной станции:

• Манометр – необходим для контроля давления.
• Электродвигатель – обеспечивает работоспособность.
• Поверхностный электроцентробежный насос – благодаря ему вода поступает и распределяется в доме.
• Резервуар – для хранения определенного запаса жидкости.
• Водозабор, фильтрующая сетка и обратный клапан – осуществляют функции: набор воды, ее фильтрацию и предотвращение оттока.

Обратный клапан, как и водозабор с сеткой размещаются в скважине.

• Всасывающая магистраль – часть насоса, по которой вода передается от насоса в водопровод.

 

В зависимости от назначения насосной станции и требований потребителя устройство агрегата может иметь такие дополнения:

• Накопительный бак – встречается в устаревших насосных станциях. Занимает много места.
• Реле давления — для включения и отключения агрегата при пиковых значениях давления. Встречается в насосных станциях с гидроаккумулятором.
• Мембранный бак – благодаря ему при включении агрегата водопроводу не грозит гидроудар. Встречается только в гидроаккумуляторных насосах.
• Эжектор – создает давление, с помощью которого станция перекачивает воду с большой глубины.
• Автоматическая система управления – важна, если устройством постоянно пользуются. Регулирует работу агрегата при перепадах напряжения в сети, при холостом ходе, при перегреве и др.

По какому принципу работает насосная станция

Все насосные станции для водоснабжения работают по одинаковому принципу:

• 1. При включении агрегата происходит отбор воды (под давлением) из источника и ее накопление. Когда вода собирается до определенного значения, давление между мембраной и резервуаром уравновешивается. Станция отключается.
• 2. При потреблении воды снижается давление и жидкость из резервуара поступает через водопровод в кран.
• 3. Когда уровень жидкости и давления достигает критического значения, насосная станция снова включается для забора воды.

Благодаря информации о принципе работы насосной станции и ее устройстве Вы сможете грамотно организовать водоснабжение в доме. Также выбранный Вами насос гарантированно не выйдет из строя раньше времени.

Интернет-магазин «Богатый дом» — сайт, где Вы без проблем найдете насосы и насосные станции для скважин и колодцев по подходящей стоимости. Обращайтесь к нам, если Вам нужно качественное оборудование для водоснабжения и отопления!

Устройство, принцип работы и подключение насосной станции

Насосная станция: устройство и принцип работы

Насосная станция это, пожалуй, самый простой способ сделать водопровод в частном доме.

Разберем этот несложный аппарат по составным частям:

Насосная станция: устройство

Насос, установленный на гидроаккумуляторе включается при помощи реле давления, которое работает по следующему принципу — при падении давления в системе до определенной величины (чаще всего 1.5 атмосферы) реле включает питание насоса и он начинает качать воду из скважины.

Как только прекращается разбор воды (закрывается смеситель, душ, кран полива итд), давление в водопроводе начинает расти и при достижении значения в 3 атмосферы реле размыкает цепь питания насоса.

Таким образом насосная станция поддерживает давление в системе водоснабжения в определенных пределах (1,5 — 3 атмосферы).

Её можно применять и в целях повышения давления,  если ваш дом подключен к центральному водоснабжению, но не хватает напора.

Насосная станция: технические характеристики

Ниже приведены  самые важные технические характеристики насосов-автоматов:

• Высота подъема воды до 9 метров.
• Расход от 40 до 120 л/мин (для частного дома обычно хватает 65-70 л/мин).
• Мощность двигателя не более 1,8 кВт (самые популярные модели 600 — 900 Вт).
• Диаметр резьбовых соединений  чаще всего 1 дюйм.
• Напряжение питания 220 В частота тока 50 Гц.
• Напор насосных станций лежит в пределах от 40 до 60 м.

Подключение насосной станции

Монтаж насосной станции

Не забудьте внимательно прочитать руководство пользователя!!!

1. Перед установкой необходимо проверить не заблокирован ли вал насоса. Для этого нужно снять кожух с вентилятора и осторожно попробовать повернуть его. Если вал заблокирован его необходимо провернуть при помощи отвертки.
2. Насос должен устанавливаться в месте с хорошей вентиляцией и защищенном от атмосферных осадков. Диапазон рабочих температур для насосной станции лежит в пределах от 0 до 40 градусов  Цельсия. При падении температуры ниже нуля насос будет разморожен, что приведет к дорогостоящему ремонту.
3. Основание, к которому будет закреплена станция, должно быть достаточно жестким и хорошо поглощать вибрацию от работы насоса.
4. Станция должна быть расположена максимально близко к источнику воды.
5. Насос для правильной работы должен быть расположен горизонтально.
6. Внутренний диаметр всасывающей магистрали не должен быть меньше, чем диаметр резьбы. При глубине забора более 4 метров  или при наличии длинного горизонтального участка трубы, рекомендовано увеличить диаметр всасывающей магистрали и поставить на ее конец обратный клапан с сеткой. Поясню это так, диаметр резьбы на насосе равен 1 дюйм (DN25) — это значит, что необходима труба или напорный шланг с таким же внутренним диаметром DN25. Самым популярным материалом для такой всасывающей магистрали является труба ПНД диаметром 32 мм.

Соблюдая эти правила, вы сможете самостоятельно установить насосную станцию, но все равно не забудьте ознакомиться с руководством пользователя, которое идет в комплекте.

Помимо вышеперечисленных правил могут быть и иные рекомендации производителя, которыми нельзя пренебрегать.

Подключение электрооборудования к насосной станции

• Необходимо проверить совпадение параметров насоса с параметрами электрической сети.
• При стационарном монтаже по правилам техники безопасности желательно использовать предохранительные автоматы. Однофазные насосы оборудованы защитным тепловым реле и поэтому могут подключаться непосредственно в сеть 220 В

Запуск насосной станции своими руками

1. Перед запуском необходимо заполнить насосную часть и всасывающую магистраль чистой водой через специальное отверстие на насосе закрытое резьбовой заглушкой. После заполнения пробку необходимо завинтить на прежнее место. Работа без воды вызовет повреждение  гидравлической части — повреждение рабочего колеса и уплотнений.
2. После включения насоса необходимо проверить правильность вращения двигателя ( для трехфазных насосов). Если смотреть на вентилятор, он должен вращаться по часовой стрелке. Если он крутится против часовой, то необходимо изменить подключение — надо поменять местами два фазных провода.
3. Станция не должна запускаться чаще, чем 20 раз в час. Иначе двигатель будет перегреваться. Частые включения могут быть вызваны малым объемом гидроаккумулятора при большом расходе воды или неисправностью его  мембраны (она может порваться). Кроме того может неправильно работать автоматика станции, в этом случае нужно обратиться в ближайший сервисный центр производителя.

Обслуживание насосной станции

Обслуживание насосной станции состоит в основном в контроле давления воздуха в гидроаккумуляторе — давление должно быть равным 1,5 атмосферы.

При падении производительности насоса  необходимо обратиться в сервис по месту жительства.

Самостоятельно разбирать насос можно, но стоит заранее подумать сможете вы его собрать обратно или нет.

На этом мы сегодня закончим, жду ваших вопросов в комментариях.

Устройство и принцип работы насосной станции для воды

«Пьют и звери, и скоты, и деревья, и цветы, даже мухи без воды и ни туды, и ни сюды!» — эти слова из весёлой песни водовоза, написанные в 1937 году Лебедевым-Кумачом к фильму «Весёлые ребята», доходчиво повествуют о важности водоснабжения в нашей стране. Чтобы организовать эффективную постоянную подачу воды в водопроводную систему частного дома, необходимо оптимально подобрать оборудование, для этого следует понимать принцип работы насосной станции для воды.

В связи с возникшей в последнее время терминологической путаницей уточним, что значит понятие «насосная станция» относительно частного дома. С технической точки зрения насосная станция — система для принудительной подачи жидкости, включает в себя оборудование (насосы, резервуары, трубопроводы) и сооружения. В нашем случае значение сужается, сооружения (колодец или скважина, жилой дом) выносятся за скобки. На практике сложилось так, что продавцы зачастую называют насосными станциями только компактные полностью комплектные установки, оборудованные непогружными насосами, отказывая в этом иному оборудованию. Такую трактовку можно всё чаще встретить в сети, особенно на непрофессиональных ресурсах. Мы же будем придерживаться общепринятых технических понятий и включим в обзор все типы насосных станций, независимо от их метода комплектации, конструкции и мнения торговых работников.

Оборудование любой «домашней» водопроводной станции включает в себя насос, резервуар для воды и автоматику управления. Общий принцип работы водяных станций — проще некуда: насос подаёт воду из источника, она накапливается в резервуаре, откуда попадает в водопровод, автоматика включает и выключает насос.

Принципиальная схема водопроводной станции, один из вариантов оборудования

При общем алгоритме работы оборудование станций и особенности их функционирования существенно разнятся. Ниже мы подробнее рассмотрим разновидности насосов и назначение автоматики, начнём же с резервуаров, ведь именно различия в их конструкции определяют тип насосной станции и возможность создания в системе водопровода стабильного давления. Резервуары делятся на две группы: открытые накопительные баки и гидроаккумуляторы.

Накопительный бак — устаревшее, но простое и недорогое решение. В самой высокой точке водопровода (зачастую на чердаке) устанавливают стальную либо пластиковую ёмкость, куда насос закачивает воду. Оттуда она самотёком поступает вниз, к точкам водоразбора. Чем выше расположен бак и больше его объём, тем стабильнее давление. По сути, это мини-водонапорная башня, обладающая существенными недостатками:

• Невозможность обеспечения достаточного давления, принятого в современных системах водопровода. Причём на втором этаже напор будет заметно слабей. И не факт, что сможет работать стиральная машина, а уж про гидромассажный душ и системы автоматического полива придётся забыть.
• В доме нужно найти место для большой и тяжёлой ёмкости. Минимальный объём бака — 80 литров, рекомендуемый — величина суточного расхода, а это уже более полутонны для семьи из трёх человек, если не считать сезонный расход на полив огорода.

Производители предлагают обширный выбор полимерных резервуаров, многие из них оснащены необходимой арматурой для подключения в качестве накопительного бака

• Необходимость эффективной теплоизоляции бака и трубопроводов, если они расположены на неотапливаемом чердаке.
• Ненадёжность автоматики. Она должна обеспечить включение насоса при снижении уровня воды ниже установленного и выключение при его превышении. Доступное решение — рычажный поплавок, как в старых советских унитазах, оснащённый электрической контактной группой. Чем меньше ёмкость бака, тем чаще он срабатывает и быстрее выходит из строя.

Резервуар негерметичен, сообщается с атмосферой. Чтобы в случае выхода из строя автоматического выключателя бак не переполнился и вода не затопила весь дом, в верхней точке делают перелив — по которому избыток отводится в канализацию или на улицу. Если перелив по каким-то причинам не функционирует — жди беды.

Одно из немногих преимуществ накопительного бака — возможность использования маломощного насоса, лишь бы он поднимал воду на нужную высоту. Правда, чем слабее насос, тем больший объём должен иметь резервуар, иначе при значительном водоразборе приток не будет поспевать за расходом.

Схема домашней системы водоснабжения, основой которой служит погружной насос и открытый накопительный бак

В отличие от накопительных баков, гидроаккумуляторы герметичны и работают под давлением. Внутри находится резиновая мембрана (так называемая «груша»), заполненная воздухом, реже пружинный поршень. При наполнении резервуара водой пневмомембрана сжимается, аккумулируя энергию сжатия в большей степени, чем это может сделать вода. При водоразборе «груша» распрямляется, выталкивая жидкость.

Вариант конструктивного решения мембранного бака

Резервуар выдаёт в сеть объём воды заметно больший его номинальной ёмкости. Автоматика управления настраивается на нижний и верхний пределы давления, при небольшом расходе воды насос не включится. Для адекватной работы с гидроаккумулятором необходим соответствующий насос, достаточно мощный, чтобы создать необходимое давление и производительный, чтобы успевать пополнять бак. Основные преимущества подобных резервуаров:

• Гидроаккумулятор в паре с соответствующим насосом способен стабильно поддерживать в водопроводе заданное давление (1,5-3 бар), при котором будет стабильно работать вся бытовая техника, нуждающаяся в водоснабжении (стиральная и посудомоечная машины, холодильник со льдогенератором и т. д.), любые гидромассажные устройства, системы автополива. Подавляющее большинство гидроаккумуляторов рассчитаны на максимальное давление 4,5 бар и более, чего с лихвой хватает для водоснабжения двухэтажного дома с подвалом.
• Напор воды во всех смесителях и на всех этажах будет одинаков, даже если включено несколько из них. Но при условии, что правильно выбраны сечения труб и схема разводки.
• Резервуар можно устанавливать в любом месте, он компактен. Разместив его в цокольном или на первом этажах, удобно обслуживать. Форма может быть вертикальной либо горизонтальной, на характеристики это не влияет.

Варианты оборудования насосных станций на основе гидроаккумулятора с поверхностным и погружным насосами

В частном доме устанавливают гидроаккумуляторы ёмкостью от 20 л до нескольких сот литров. Конкретная потребность рассчитывается по специальным формулам, но ориентировочно можно сказать, что для экономной семейной пары хватит и  минимального объёма, для 3-4 человек лучше взять 50-80 л, для большой семьи или дома, насыщенного потребителями (ванна большого объёма, бассейн, значительный расход на автополив и т.д.) подойдёт 100 л и более. Теоретически, чем больше резервуар, тем лучше: минимизируются перепады давления; реже включается, а, значит, дольше служит насос; в случае отключения электричества имеется больший запас. Но резервуар большего объёма и стоит дороже. Допускается устанавливать несколько гидроаккумуляторов, если начальной вместимости оказалось недостаточно, можно добавить ещё один. В случае, когда один насос и скважина обслуживает две квартиры или дома, каждый из соседей может установить свой, отдельный резервуар. При выборе насоса следует учитывать, что его производительность должна примерно соответствовать объёму гидроаккумулятора, для 20 л хватит 1,5 м3/ч, 50 л — 2,5 м3/ч, 100 л — 5 м3/ч.

Выбор гидроаккумуляторов по объёму весьма широк

Эксплуатация насосных станций с гидроаккумуляторомне представляет сложности: раз в месяц рекомендуется проверить давление в воздушной мембране и при необходимости подкачать её обычным автомобильным насосом.

Внимание: во время подкачки электропитание насоса должно быть отключено, а водоразбор открыт!

Насосы для водоснабжения частных домов делятся на две группы: поверхностные и погружные. На общее устройство насосной станции это различие не влияет, и те и другие способны взаимодействовать как с накопительными баками, так и с гидроаккумуляторами. В каждой из групп есть насосы различной производительности, максимальные величины схожи, а вот высота подъёма (напор) существенно ниже у поверхностных, для глубоких скважин используют только погружные.

Обратите внимание! При выборе насоса нельзя ориентироваться лишь на его номинальную производительность. Дело в том, что в основных характеристиках указывают её максимальное значение, которое достигается лишь до определённой высоты подъёма. С ростом высоты снижается и производительность, при максимальных значениях напора она снижается в разы.

Из графика видно, сколь сильно зависит производительность от высоты подъёма

Поверхностные насосы располагаются наверху, в колодец либо скважину опускается лишь заборный шланг. Всасывание воды в одноступенчатых насосах происходит за счёт эжекции, создания разрежения. Эжекторные насосные станции дёшевы, но обладают повышенным уровнем шума. Многоступенчатые стоят дороже, но тише и экономичней. В целом поверхностные насосы при относительно большой производительности, 4-8 м3/час не могут поднимать воду на значительную высоту, бюджетные модели (их большинство — 15-20 м, самые дорогие — 55 м. Именно такой тип насосов используется в комплектных насосных станциях (народное название — «безбашенка», его совмещают в одном блоке с гидрофором небольшого объёма (24-50 л) и несложной автоматикой. Стоят такие станции относительно дёшево и готовы к работе сразу после подключения к трубопроводам. Но, учитывая их слабый напор, станции применяют лишь при незначительной глубине колодца — от 8-15 м, редко больше.

Комплектная насосная станция SperoniAPM 100 на основе эжекторного поверхностного насоса (сверху) и 25-литрового гидроаккумулятора, максимальная глубина колодца 25 м

Для глубоких скважин и колодцев подойдут погружные (глубинные) насосы. Их производительность сравнима с предыдущим типом, но напор значительно выше, до 125 м. Конструктивно делятся на вибрационные и центробежные.

• Вибрационные насосы (отечественные «Малыш», «Ручеёк») очень дёшевы, но характеристики у них скромные: напор до 60 м, значительное падение производительности при увеличении высоты подъёма. Хороши для колодцев, но для длительного применения в скважинах — не лучший вариант, вибрация со временем способствует заиливанию фильтра. Довольно шумные, если источник не звукоизолировать. Значительное давление создавать не способны и лучше подходят для применения с накопительными баками.

«Ручеёк» — дёшево и сердито

• Центробежные насосы намного дороже и мощней, работают бесшумно, весьма надёжны. Модели для колодцев имеют внешнюю рубашку охлаждения и большой диаметр. Скважинные насосы способны поднимать воду на большую высоту, имеют ограниченный диаметр, более чувствительны к перепадам напряжения.

Центробежные насосы: слева, большего диаметра и с наружной рубашкой охлаждения — для колодцев, справа — для скважин

Для погружных насосов обязателен обратный клапан, в вибрационных он является частью конструкции и расположен перед насосом, в центробежных — после, зачастую поставляется отдельно от насоса.

Производительность оборудования и величина водопотребления не должна превышать дебет скважины, чтобы не произошло критического снижения уровня воды.

Автоматическое управление призвано выполнять две функции: поддерживать заданное давление в водопроводной сети и обеспечивать защиту оборудования.

• Стабильность давления  обеспечивается включением и выключением насоса при его падении и нормализации и действием пневмомембраны. Существует несколько типов управления, от простейших реле давления до сложных микропроцессорных устройств, точно выдерживающих необходимые параметры.
• Защита может понадобиться от «сухого хода», когда источник иссяк, от перегрева, нестабильного напряжения. Более других нуждаются в ней центробежные скважинные насосы, работающие в экстремальных условиях. Продвинутые дорогие модели оснащены комплексной встроенной защитой. Датчик и автоматика сухого хода могут быть установлены и независимо от насоса.

Дополнительное оборудование насосной станции, в том числе автоматика

Зная, как работает насосная станция, мы понимаем, каковы принципы подбора оборудования. Необходимо учитывать водопотребление, дебит источника, высоту подъёма и ваш семейный бюджет. Для дачного дома можно и самому определиться и даже своими руками установить «безбашенку» на неглубокий колодец. Кстати, оборудование всегда лучше монтировать в доме, в тепле и с удобным доступом. А вот что касается насосной станции для приличного дома на глубокую скважину, здесь самостоятельно можно сделать ориентировочную прикидку, а окончательную комплектацию, установку и настройку всё же лучше доверить специалистам.

Устройство и принцип работы насосной станции

Насосная станция — это оборудование, предназначенное для обеспечения водоснабжения и для повышения давления в трубопроводной системе.

Для того, чтобы не ошибиться в выборе оборудования этого типа хозяину необходимо знать принцип работы и устройство насосной станции.

Повысительная насосная станция для частного дома в этом случае является очень хорошим вариантом, ведь она позволяет осуществить автоматическую подкачку и подачу воды в любую необходимую Вам точку дома, а так же она способна обеспечить необходимое давление в водопроводе при любых условиях, даже при выключенном насосе.

Содержание статьи

Насосная станция для воды абсолютна автономна и не требует вмешательства и постоянного контроля. Для её работоспособности необходимо только подключение к электрической сети.

В этой статье будет рассмотрено устройство насосной станции и входящих в её комплектацию гидроаккумулятора и управляющих реле, а так же принцип работы оборудования.

Назначение и устройство насосной станции

Насосная станция повышения давления предназначена для автоматизированного обеспечения водой частного дома или коттеджа. Она может подавать воду из любого источника, скважины, колодца или другого резервуара. Её основное достоинство – это постоянное давление в трубопроводе, что позволяет подключать и пользоваться любой техникой.

Каждая станция состоит из:
  поверхностного насоса;
  гидроаккумулятора;
  манометра;
  блок управления;
  арматуры.

Система насосной станции – это комплекс оборудования работающего сообща, основным узлом в котором является циркуляционный агрегат.

Насос.

В зависимости от того, какое назначение имеет каждая конкретная насосная станция, она комплектуется своим типом насоса.

Большинство насосных станций укомплектованы поверхностными центробежными насоса с эжектором или без него.

Эжектор в насосной станции для водоснабжения – это специальный конструктивный блок, который обеспечивает подъем воды из скважины или колодца. Принцип работы эжектора в насосной станции основан на создании внутри корпуса зоны разрежения (вакуума), куда всасывается вода.

Наличие эжектора обеспечивает подъем воды с небольшой глубины – до 10 метров.

Бытовые насосные станции обладают хорошим напором и высокой производительностью.

Мы собрали все типы насосных станций в отдельной статье.

Гидроаккумулятор.

Предназначен для поддержания необходимого давления в водопроводной системе дома. Современные станции обеспечивают давление до 2 бар, а этого вполне хватит для работы любой техники, например, стиральной или посудомоечной машины.

Манометр.

Этот измерительный прибор необходим для визуального контроля за текущим давлением в трубопроводной системе.

Блок управления.

В его задачу входит автоматический контроль давления в системе, а также включение скважинного насоса при низком давлении в гидроаккумуляторе и отключение при достижении заданного уровня давления. Регулировку заданных параметров системы выполняет реле давления.

Арматура.

В эту категорию входят все узлы, необходимые для подключения насосной станции к трубопроводной системе – вентили, краны и патрубки.

Все составляющие насосной станции Вы можете купить отдельно, но практичнее приобретать оборудование в сборе. Сборная конструкция продумана производителем до мелочей и проверена на стенде, поэтому Вам остается только подключить станцию к трубопроводу и электропитанию.

Принцип работы насосной станции

Работа насосной станции состоит в следующем:

1. скважинный насос закачивает воду в гидробак (гидроаккумулятор и создает необходимое давление в системе водоснабжения).

2. При открытии крана потребителя – например, крана в мойке (или душа, или подключения стиральной машины), включается поверхностный насос для обеспечения необходимого напора. При этом количество воды в системе уменьшается, а её давление падает.

3. Уровень воды в гидробаке падает до минимально допустимого значения, которое контролирует реле давления.

4. Как только давление в гидробаке достигает минимально допустимого значения, блок управления станции запускает скважинный насос и заполняет бак новой водой из скважины.

5. Как только уровень воды в баке и давление в гидроаккумуляторе достигают максимально допустимого значения блок автоматики станции отключает питание насоса в скважине.

6. Насосная станция готова к работе.

Управление насосной станцией производится в автоматическом режиме. Вы просто устанавливаете необходимое давление на соответствующем реле, подключаете насос к баку гидроаккумулятора (в случае если они продаются отдельно друг от друга) и забываете об этом узле до срока технической проверки.

Частота включения насоса в скважине напрямую зависит от объема бака гидроаккумулятора. Чем больше бак, тем реже необходимо включать оборудование. В зависимости от конкретной модели бывают гидроаккумуляторы на 14, 20 и 50 литров.

Гидроаккумулятор насосной станции

Гидроаккумулятор насосной станции представляет собой ёмкость цилиндрической формы, разделенную на две части эластичной мембраной.

Насосная станция с гидроаккумулятором на заводе изготовителе заполнена газом, при этом создается определенное давление.

При включении насоса в незаполненную газом ёмкость гидроаккумулятора поступает вода. Эта ёмкость постепенно заполняется, эластичная мембрана, разделяющая эти две ёмкости, растягивается, при этом газ во второй ёмкости сжимается ещё больше.

Так в гидроаккумуляторе создается давление, величина которого контролируется автоматикой. Когда давление в насосной станции достигнет порогового значения (от 2 до 4 атм.) автоматика дает команду на отключение насоса и прекращение заполнения гидроаккумулятора водой.

Давление стабильно, насос не работает. Так продолжается пока не откроют кран или не включат какой либо прибор-потребитель воды. Тогда вода начинает уходить и давление в гидроаккумуляторе насосной станции постепенно падает.

При достижении нижнего порога, срабатывает автоматика, и на насос поступает команда на включение. Насос снова наполняет гидроаккумулятор водой, выравнивая давления до положенного.

Заполнение гидроаккумулятора насосной станции водой осуществляет скважинный насос, а его работу контролирует блок автоматики.

Реле давления насосной станции

Блок управления насосной станцией предназначен для своевременного включения и выключения насосной станции.

Для выполнения этих функции в комплектацию блок а управления входит манометр для определения текущего давления и реле управления насосом.

Устройство реле управления включает две пружины. Большая пружина настроена таким образом, чтобы замкнуть цепь электропитания при минимальном уровне давления в гидробаке.

Малая пружина в противовес большой размыкает цепь электропитания при достижении максимального давления.

Реле давления на заводе настраивается таким образом, чтобы включать насос при достижении давления в 1,4 бара и выключать на отметке установленной производителем (и указанной в документации к оборудованию).

Основная проблема, с которой можно столкнуться при эксплуатации насосной станции – сухой ход. Сухой ход – это работа оборудования незаполненного водой. В этом случае не происходит смазывания трущихся частей и оборудование выходит из строя.

Современные модели насосных станций снабжаются защитными устройствами, имеющими вид датчиков. Такие датчики могут отключать оборудование при перегреве и в случае сухого хода – когда в водопроводной магистрали нет воды. Убедитесь в наличие такой функции у приобретаемой Вами модели.

Насосная станция – основные характеристики

В зависимости от того где Вы хотите использовать оборудование зависят характеристики, которые должна выдавать насосная станция водоснабжения: напор, мощность, производительность, глубина забора воды.

Обобщив все предыдущие советы представляем Вам поэтапный план подбора насосной станции для дачи или загородного дома.

1 Необходимо определить источник водоснабжения – скважина или колодец. Если насосная станция должна обеспечить всасывание с глубины до 8 метров, то подойдет станция с поверхностным насосом, если глубина от 10 метров и более, то необходимо использовать погружной насос.

2 Необходимо определиться с техническими параметрами насоса. Выбирайте насос наиболее подходящий Вам по расходу (производительности) и напору(высоте подъема воды) для обеспечения хорошего давления и напора воды в доме. К этим показателям рекомендуется прибавить от 10 до 20% мощности, затрачиваемой на гидравлические потери в различной арматуре и фильтрах.

3 Выбор гидроаккумулятора осуществляется по его объему. Объем рассчитывается на основании того, сколько Вам необходимо воды при отсутствии электричества. На семью из 3-4 человек рекомендуется брать гидроаккумулятор объемом 50 литров, а для одного человека вполне достаточно и 24 литров. От объема гидроаккумулятора зависит ресурс насоса, чем реже включается насос, тем больше он проработает без ремонта.

Вместе со статьей «Устройство и принцип работы насосной станции» читают:

Принцип работы насосной станции, особенности конструкции, составляющие

Принцип работы насосной станции

Насосную станцию используют в локальной системе водопровода в доме. Устройство помогает сделать жизнь за городом комфортной, обеспечивает жилое помещение бесперебойно водой.

Принцип работы насосной станции имеет свою специфику, устанавливая оборудование следует тщательно разобраться в особенностях конструкции, ее функционировании.

Для дома выпускают специальные компактные модели в виде блока с гидробаком, автоматическим управлением, электронасосом. Данную конструкцию можно соорудить, применяя отдельные детали оборудования.

Содержание статьи:

Общие сведения

Как устроена насосная станция

Внимание! Рекомендуется применять для установки готовые конструкции, которые имеют гарантию от производящей компании. В дальнейшей эксплуатации данный вариант будет практичным, более дешевым.

Детали насосного оборудования. Станции заводского производства для водоснабжения имеют отличия от поверхностного типа насосов, потому что имеют блок, который управляет давлением.

Из составляющих устройства выделяют основные детали:

1.электрический насос поверхностного типа.

2.ниппельный гидроаккумулятор, внутри имеющий резиновую грушу.

3.манометр.

4.реле, которым регулируют давление.

5.арматура, с помощью которой соединяют конструкцию.

Чтобы происходил забор жидкости, к устройству подводят трубопрокат, по которому она всасывается, оснащенный клапаном обратного действия, также имеющая сетчатый фильтр. На выходе устройства подводят трубопровод для поступления воды к узлам потребления. Если внутри корпуса станции есть фильтр с клапаном, значит, их не нужно ставить на шланг для всасывания.

Гидробак мембранного типа с центробежным насосом обеспечивают рабочий уровень давления в сети, которое равняется 1.5 атмосферам. Этого значения хватает, чтобы стабильно вода поступала к сантехнике, имеющейся в здании. Большинство устройств с гидроаккумулятором может работать при максимальном давлении 4.5 атм., что является достаточным для дома в несколько этажей.

Станция для перекачки жидкости имеет компактное устройство, не нуждается в подготовке бетонного основания под конструкцией. Самым большим элементом в устройстве считается бак, аккумулирующий жидкость. Во время работы создается сильный шум, поэтому ее устанавливают в отдельном помещении. Лучше всего подойдет первый этаж дома, подвал.

Внимание! Существует закономерность, которая повышает уровень износостойкости станции: большой бак гидроаккумулятора экономит работу двигателя устройства, потому что требуется редкое включение насоса.

Еще одним вариантом размещения станции считается устройство кессона. В нем разместятся вес элементы конструкции при желании. Данный способ обустройство станции не дешевое, но оправданное.

Как устроен управляющий блок

Управляющий автоматический блок насоса призван следить за давлением в трубах, включать, либо выключать двигатель станции, если необходимо. В блоке для этих целей есть реле, оснащенное манометром. Элемент блока нужен, чтобы регулировать уровень давления, реле – за насосом.

Реле имеет основные детали – пружины. Деталь большого объема служит для замыкания трубы при пониженном давлении в емкости, и малом количестве воды. Маленькая управляет работой, если повышенный уровень давления, при этом цепь размыкается, если достигается максимум. Если в сети уровень давления снижается до минимальных показателей в 1.4 бар, то насосное оборудование самостоятельно начинает работать, достигая максимального уровня, возможного для данного прибора.

Внимание! Не рекомендуют осуществлять замену заводских настроек реле, потому что они соответствуют техническим параметрам затворной арматуры.

Если велика вероятность, что станция будет работать при отсутствии воды, стоит приобрести специальный контролер. Деталь предохраняет двигатель при перегревах, когда жидкости не будет в водозаборном отсеке. Такие конструкции станций имеют управляющий блок, который контролирует не показатель давления, а понижает силу потока.

Гидроаккумулятор для насоса

Размер насосного бака должен подходить по объему водопотребления в быту. Если в семье два человека, достаточно объема до сорока литров, если количество человек в доме больше, то понадобится бак, вмещающий свыше ста литров. Емкости, имеющие объем до пятнадцати литров, можно покупать для применения на дачном участке. Они требуют регулярной подкачки воды, поэтому в устройстве быстро приходит в негодность мембрана.

Внимание! Бак, рассчитанный на большой объем жидкости, стоит дороже, но считается, что он может продлить срок годности всего оборудования.

Резервный объем бака равен одной трети размера емкости. Остальная полость заполнена сжатым воздухом, чтобы поддерживать постоянный напор жидкости в трубопроводе.

При встраивании гидроаккумулятора в водопроводную систему с целью снизить количество гидроударов, то бак для жидкости не должен быть большим. Здесь на первый план выходит сама мембрана с воздушным пространством за ней. Элементы конструкции принимают гидроудар, сглаживая отрицательные последствия.

Циклы станции автоматического типа:

1.с помощью гидроаккумулятора воду из водозабора закачивают насосом, при этом в нем создается избыток воздушного давления.

2.из бака течет вода, если в доме открывается кран, затем автоматическое управление снова включает насос.

Гидроаккумулятор имеет простое строение. В состав входит корпус из металла, герметичная мембрана, делящая внутреннее пространство на два отсека. В первом содержится воздух, во второй поступает вода. После того, как заполнится гидроаккумулятор, реле выключает насосное оборудование. Во время открытия крана воздух давит на мембрану, и вода перетекает в водопровод. При опустошении бака напор в трубах слабеет, автоматически начинает работать насосное оборудование. И цикл повторяется по – новому.

Если бак пустой, то мембрана сжимается, прижимаясь к фланцу трубы для входа. Когда начинает работать насос, мембрана выпрямляется под действием водного давления, при этом воздух сжимается и его давление повышается. Во взаимодействии газа и жидкости через изменяющуюся перегородку заключается основной принцип действия бака с мембраной в насосном устройстве.

Подробности

Как выбрать устройство

Если станция производится на заводе, то она оснащается насосом поверхностного типа, который имеет эжектор внутри, либо снаружи корпуса. Существуют станции с погружным типом насоса, но они носят название насосной системы.

Если мембранный бак установлен в составе станции, то они могут иметь меньший объем, нежели бак для воды в системах с погружным насосом. Данный параметр зависит от того, что погружные аппараты имеют меньшее число допустимых за час срабатываний насоса, чем насосы поверхностного типа.

При наличии эжектора внутри поверхностного насоса существует ограничение относительно глубины водозабора. Максимальное погружение составляет восемь метров. При выходе из системы создается сильный напор жидкости, имеющий столб до 60-ти метров, под давление до шести бар.

Пробки из воздуха не перебьют работу внутреннего эжектора. Сначала устройство прокачает воздух, далее нагнетая воду в трубопровод из источника. Недостатком станции, которая имеет внутренний эжектор, считается сильный шум во время функционирования насоса. Если в планах устанавливать насос в доме, то лучше подготовить для этого подсобное помещение, имеющее звукоизоляцию.

При установке эжектора выносного типа можно опускать насос в скважину на глубину до пятидесяти метров. Работа насоса экономична, но не такая продуктивная, КПД не превышает сорока процентов. Плюсом считается их тихая работа.

Как выбрать место для установки станции

Место расположения оборудования зависит от характеристик насоса. Способности всасывания насосом уменьшаются на метр при каждом удлинении горизонтального трубопровода, который проложен между насосным устройством и скважиной.

При удалении насоса от скважины свыше 10-ти метров следует устанавливать агрегат, имеющий высокий уровень глубины всасывания. Станция может располагаться:

1.в специальном кессоне, расположенного вне помещения недалеко от скважины.

2.в специальном теплом помещении, сооруженном для насоса.

3.в подвальном помещении.

При обустройстве стационарного варианта снаружи здания следует устанавливать кессон, от него прокладывать напорную трубу до дома, которую закапывают в траншею на глубину ниже слоя промерзания почвы.

Внимание! Если трубопровод планируется эксплуатировать круглый год, то трубопрокаты следует укладывать в землю, ниже, чем находится граница промерзания почвы.

Если трубопровод используется летом, то его можно укладывать на поверхности земли, либо не заглубляя ниже шестидесяти метров.

При монтаже насосной станции в подвальной, или нулевом этаже следует позаботиться о теплоизоляции устройства. Всасывающая труба должна проходить ниже уровня замерзания земли.

Иногда скважина располагается внутри дома, и трубопровод имеет малую протяженность. Не каждый коттедж позволяет сделать монтаж насоса таким образом.

В отдельном здании можно ставить насосные агрегаты при использовании их в теплое время года. Иначе следует проводить отопление помещения, лучшим вариантом считается установка станции в уже отапливаемом доме.

Внимание! В инструкции к насосной станции указывают максимальные температурные показатели, при которых станция работает бесперебойно. Их нужно учитывать, выбирая место установки.

Плюсы устройства станции, имеющей гидробак

В автономной системе подачи воды насос считается основной частью конструкции. С помощью него поступает жидкость из колодца, либо скважины. Раздача воды происходит при помощи работы насосного агрегата, либо с применением гидробака, либо с помощью гидроаккумулятора.

Если использовать для раздачи жидкости один насос, то могут возникнуть проблемы. Такая конструкция будет работать постоянно, что сокращает срок службы устройства. При отключении электричества в доме воды вообще не будет.

Чтобы понизить уровень изношенности, гарантировать обеспечение дома водой в постоянном режиме, применяют накопитель. В качестве него может выступать бак водонапорного типа, который располагают в чердачном помещении, из него вода самотеком поступает к сантехнике. Напор может поддерживать гидроаккумулятор в виде мембранного бака, или гидробака.

Насос работает, когда нужно восполнить запасы воды в баке. Если станция имеет гидробак, то система управления срабатывает по показателям давления.

Внимание! Станция, имеющая емкость для накопления воды, создает резерв жидкости, если отключат электричество. В то время как оборудование, имеющее гидробак, прекратит работу без электропитания полностью.

Емкость с водой отличается значительным весом, если ее ставить на чердаке, то понадобится дополнительно укреплять перекрытия, также утеплять помещение. Если бак мембранного типа, то такая конструкция более удобна, практична в применении. В основе принципа действия такой станции лежит искусственное поддержание напора жидкости в трубопроводе. Насос для выкачивания воды начинает работу только, чтобы заполнить бак. Сжатый воздух помогает подавать воду в систему.

Вариант, имеющий расширительный бак, отличается от гидропневматической установки более громоздкими размерами. При работе мембранного гидроаккумулятора исключаются гидроудары на сеть, поддерживается стабильный напор в трубопроводе, обслуживать данный тип устройства проще. Эти качества можно отнести к положительным характеристикам гидробака.

К недостаткам гидроаккумуляторной станции относят зависимость от электричества. Накопительный бак имеет стандартные объемы от 25 до 30 л. Насос работает часто, чтобы заполнять его, при отсутствии электроэнергии жидкости надолго не хватает. Поэтому следует устанавливать автономный генератор энергии.

Частые неполадки станций

При перебоях в работе станции, связанных с частым включением агрегата, при этом он сразу же выключается, нужно осмотреть гидроаккумулятор на показатель давления воздуха. Если оно понижено, то его подкачивают. При неповрежденной мембране с корпусом бака устранить неполадку легко. При нарушении целостности деталей придется обращаться в сервис для ремонта.

Если на ниппеле, расположенном на воздушном клапан, появляются капли воды, следует сразу же отсоединить гидроаккумулятор от водопровода. Данный признак свидетельствует о неполадках в мембране. Ее придется заменить. Нельзя допускать попадание воздуха в водопровод дома.

Если оборудование не включается, осматривают рычаг управления давлением. В некоторых ситуациях на реле установлено давление, превышающее рабочее. Иногда воздух проникает в шланг для всасывания, от этого срабатывает система защиты от хода «всухую».

Насосная станция

— обзор

Система перекачки воды состоит из двух параллельных насосов, которые забирают воду из нижнего резервуара и подают ее в другой резервуар, расположенный на высоте 40 м (т.е. 392,3 кПа) над насосами. Помимо преодоления разницы давлений из-за возвышения, трение в трубе должно преодолеваться потоком. Приведены характеристики насоса и трения по перепаду давления, массовому расходу. Используются согласованные единицы, и в результате получаются следующие уравнения:

(4.28) Потери напора в трубопроводе и за счет высоты p − 8m1 + m22 = 392,3a , м ₁ и м ₂ — массовый расход в кг / с через два насоса соответственно. Определите рабочую точку для системы .

Решение:

Итерация начинается с предположительного значения для одного из неизвестных, скажем, м ₁ = м ₁ , ₀ . Из уравнения 4.28 (b) тогда имеем p = p ₀ = 810-20 м _1,0 — 3,5 м _1,0 ² . Мы используем уравнение 4.28 (c) для решения м ₂ .

m2 = m2,0 = −60 + 602−4 × 20 × m1,0−9002 × 20

Теперь мы используем уравнение 4.28 (a), чтобы получить новое значение для м ₁ как

m1,1 = p0−392,38 − m2,0

Мы используем m _1,1 и повторяем процесс, чтобы получить p _1,1 и m _2,1 .Процедура продолжается до тех пор, пока не будет достигнута желаемая сходимость.

Например, начиная с м ₁ , ₀ = 5, получаем

p0 = 810−20 × 5−3,5 × 52 = 622,5 м2,1 = −60 + [602−4 × 20 × 622,5−9002 × 20 = 2,516

Теперь мы обновляем m _1,0 как

m1,1 = 622,5−392,38−2,516 = 2,849

Схема Гаусса Зейделя для текущей задачи показывает колебания, которые затухают медленно и сходящееся решение (3 цифры после десятичных знаков) доступно в конце 48 итераций.Сходимость м ₁ графически показана на Рисунке 4.16.

Рисунок 4.16. Сходимость м ₁ в Примере 4.17

Электронная таблица для итерационного метода Гаусса Зейделя в Примере 4.17

Итерация Номер	м 1 кг24/23 с p кПа	м 2 кг / s
0	5	622.5	2,516
1	2,849	724,616	1,82
2	4,626	642,591	2,389	9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 9015 24	3,873	680,043	2,14
48	3,865	680,434	2,137

В качестве альтернативы мы можем решить эту проблему методом Ньютона Рафсона.Мы ставим задачу в терминах решения одновременно трех уравнений, заданных формулой

(4.29) f1pm1m2 = p − 8m1 + m22−392.3 = 0af2pm1m2 = p + 20m1 + 3.5m12−810bf3pm1m2 = p + 60m2 + 20m22−900c

Якобиан Матрица представляет собой матрицу 3 × 3, задаваемую следующим образом:

(4.30) J = f1pf1m1f1m2f2pf2m1f2m2f3pf3m1f3m2 = 1−16m1 + m2−16m1 + m2120 + 7m101060 + 40m2

Метод итераций Ньютона Рафсона заключается в следующем.

ΔpΔm1Δm2 = −1−16m1 + m2−16m1 + m2120 + 7m101060 + 40m2−1f1f2f3

, где левая часть представляет изменение каждой из переменных от итерации к итерации, а правая часть рассчитывается на основе предыдущего значения переменных.Итерационное решение останавливается, когда левый вектор становится меньше или равным заданному допуску. В данном случае мы использовали допуск на частичное изменение 10 ^{— 5} в качестве критерия остановки.

Начнем с начального набора м ₁ = 5.000, p = 622,500 и м ₂ = 2,516. С помощью этих значений функции вычисляются как

f1 = 622,5-85 + 205162-392,3 = −221,722f2 = 622,5 + 20 × 5 + 3,5 × 52-810 = 0f3 = 622.5 + 60 × 2,516 + 20 × 2,5162−900 = 0,065119

Матрица Якоби оценивается как

J = 1−120,256−120,256155010160,64

Расширенная матрица получается путем объединения якобиана с матрицей столбцов, представляющей отрицательную функцию. вектор. Таким образом, расширенная матрица записывается как

1−120.256−120.256 | 221.7221550 | 010160.64 | 0,065119

Используя операции с элементарными строками, указанное выше может быть преобразовано в верхний треугольник

1−120.256−120.256 | 221.722010.686173 | −1.265132001.649644 | −0.579159

Решение может быть получено обратной подстановкой. Таким образом, мы имеем

Δm2 = −0,5791591,649644 = −0,351082Δm1 = −1265132−0,686173 × −0,351082 = −1,024230Δp = 221,722 — [- 120,256 × −1,024230−0,351082] = 56,332627

новых значений переменных. затем получается как

m1 = 5−1,024230 = 3,975770m2 = 2,516−0,351082 = 2,164918p = 622,5 + 56,332627 = 678,833

Дробное изменение значений переменных равно

Δpp = 56.332627622,5 = 0,0

Δm1m1 = −1,0242305 = −0,204846Δm2m2 = −0,3510822,516 = 0,13954

Однако сходимость очень быстрая, и требуется всего три дополнительных итерации для получения решения, как видно из следующей таблицы.

Сходимость решения Ньютона-Рафсона

2,160 ^{— 3 7}

Итерация №	P кПа	м 1 кг /92 с с кг / с	Δpp …	Δm1m1 …	Δm2m2 …
2	680.427	3,866	2,137	2,35 × 10 — 3	-2,77 × 10 — 2	-1,28 × 10 — 2
3	68015609	2,5 × 10 — 5	-3,09 × 10 — 4	-9,7 × 10 — 5
4	680,442	3,864	2,137	-6 × 10 — 6	-6 × 10 — 7

Водонасосные станции и как они работают?

Водонасосные станции — это машины, которые можно использовать для транспортировки воды с одного объекта на другой, не требуя непосредственного участия человека или животных.Эти устройства могут подавать воду в каналы, обеспечивать циркуляцию воды в системах очистки и даже слить воду с низин.

Водяные насосные станции, используемые при реконструкции земель

В стране много мест, где водонасосная станция может быть очень полезной. Например, в Болотах (Ист-Мидлендс), которые представляли собой массивный участок болот вокруг реки Уз, использовались водонасосные станции, чтобы очистить большую часть заболоченной почвы и вместо этого создать пахотные сельхозугодья.Лучшее в этом типе преобразования земли — это то, что он очень полезен для ведения сельского хозяйства. Когда заболоченная земля осушается, питательные вещества и частицы воды остаются в почве, что делает грязь особенно полезной для роста растений.

Водяные насосы обычно рассматриваются в таких случаях только в том случае, если дренаж под действием силы тяжести невозможен. Водонасосные станции редко используются для удаления воды с возвышенностей, поскольку во многих случаях гораздо проще просто вырыть канал и позволить воде естественным образом стекать вниз в желаемую зону сбора.С другой стороны, очень распространены водонасосные станции, подающие воду на возвышенность. Например, для жителей, которые живут на склонах холмов, вода, которую они используют в своих домах, должна подниматься в гору, и в этом случае для этого будут необходимы водонасосные станции.

Как работают водонасосные станции?

Насосная станция должна обеспечивать давление, достаточное для преодоления силы тяжести на воде. При достижении этого уровня давления давление будет достаточным для перемещения жидкости с необходимой скоростью потока.Это простое математическое уравнение, и насосы разработаны так, чтобы их можно было программировать, чтобы можно было легко регулировать расход воды. Электронный контроллер, который либо непосредственно присоединен к самой насосной станции, либо управляется удаленно, используется для ввода необходимых данных. Уравнение рассчитывается с учетом всех труб (их размеров), дополнительных фитингов, перепадов высоты и любых других частей, которые могут повлиять на давление в водяной системе. При расчете давления необходимо учитывать входные размеры трубы, любые изменения направления трубы (изгибы под 45 и 90 градусов), различные типы клапанов, а также размеры любых выходных отверстий в системе. необходимо, чтобы преодолеть давление в системе и заставить воду двигаться.В этом расчете также важно учитывать различные свойства перекачиваемой жидкости. Таким образом, для воды очень важно проверить коэффициент шероховатости, а также трение, которое жидкость оказывает на трубопровод. Жидкости, такие как вода, будут иметь очень небольшое трение, однако сточные воды и химикаты могут быть вязкими, и поэтому для их перемещения по трубопроводу потребуется более сильное давление.

Правовые вопросы вокруг насосных станций

Многие люди в Англии и Уэльсе могут иметь старые водонасосные станции на своей земле или на суше рядом с ними.В прошлом эти устройства были построены местными советами или частными владельцами. Однако в 2016 году в Англии и Уэльсе был принят закон, согласно которому право собственности на частные насосные станции было передано местным компаниям водоснабжения. Многие насосы старые и требуют значительного обслуживания. Многие из них были построены в викторианскую эпоху, а некоторые даже стали историческими достопримечательностями и охраняемыми объектами.

В любом случае, найти и отследить все насосные станции в Англии и Уэльсе — сложная задача, и геодезические работы продолжаются и сегодня.Если у вас есть насосная станция на вашей земле, возможно, стоит проверить, отвечает ли ваша местная компания водоснабжения за ее обслуживание.

Снижение рисков с помощью перекачки воды

Водяные насосы могут использоваться для снижения многих рисков для жилых, промышленных и коммерческих помещений. В канализационных системах без достаточной откачки застоявшаяся вода накапливается и может переносить бактерии и болезни. В такой ситуации могут накапливаться токсичные газы, такие как сероводород, что представляет серьезную опасность для населения при его вдыхании.Достаточная перекачка гарантирует, что неочищенная канализация движется с постоянным потоком, поэтому нет шансов на скопление газов из-за застоя.

Неадекватная откачка в населенных пунктах также может привести к подтеканию воды из системы в подтопление подвалов и этажей первого этажа зданий.

Водонасосные станции используются в Соединенном Королевстве для перекачивания воды по каналам, для перекачки грунтовых вод, для гидроэлектростанций, а также для оказания коммунальных услуг водоснабжения и канализации.

Для водяных насосов требуется источник питания

Для всех водяных насосов требуется какое-то питание. Первые в Великобритании работали на угле напрямую или через пар, создаваемый при сжигании угля. Даже сегодня водяные насосы, как правило, потребляют электроэнергию, поэтому для их работы необходим надежный источник энергии. Возможно, вам потребуется связаться с местным советом и, возможно, даже получить разрешение на использование водяного насоса, поскольку им может потребоваться отдельное электроснабжение, такое как дизельный генератор.

Промышленные водонасосные станции обычно подключаются к электросети, но также могут иметь свои собственные решения по электроснабжению, чтобы они могли продолжать работать в случае аварии. Некоторые водонасосные станции работают на природном газе, который добывают с близлежащего участка. Хотя было непрактично снабжать насосную станцию ​​солнечной энергией или ветряными турбинами, с постоянно увеличивающейся емкостью батарей это могло быть возможным для будущих поколений.

Надеюсь, эта статья помогла вам понять, что такое водонасосная станция.По любым вопросам, касающимся вашей промышленной водонасосной станции, свяжитесь с командой Pumping Solutions. У нас есть многолетний опыт проектирования, установки и обслуживания всевозможных насосных систем.

Считаете эту статью полезной? Найдите больше подобных сообщений в нашем блоге или посетите нашу страницу услуг, чтобы узнать, чем мы можем вам помочь!

Свяжитесь с насосными решениями

ОПЕРАТОР НАСОСНОЙ СТАНЦИИ

7E51

ДИАПАЗОН ПЛАТЕЖЕЙ: 13

ОБЩЕЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Это оператор насосной станции работает в Департаменте водоснабжения, с ответственностью для эксплуатации, осмотра и обслуживания водонасосных станций, сырых водозаборы, водохранилища и регулирующие клапаны с дистанционным управлением в распределительная система.Сотрудники этого класса выполняют работу самостоятельно на вращающуюся смену и должны выезжать на удаленные объекты для обеспечения надлежащей работы водяных насосов, электрораспределительного устройства, клапанов вспомогательного оборудования и вращающегося экрана оборудование. Общение и координация с другими подразделениями Департамента водоснабжения и внешними коммунальными службами это важный аспект работы. Работа является выполняется под наблюдением технического руководителя.

ФАКТОРЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ : ( Для того, чтобы должность была отнесена к этому классу, должны быть выполнены следующие условия.)

1. Сотрудники этого класса должны управлять, проверять и обслуживать воду. насосные станции, водозаборы сырой воды, водохранилища и удаленные управляемые регулирующие клапаны в системе распределения.

2. Должности должны быть расположены в Департаменте водоснабжения.

ТИПИЧНЫЕ ПРИМЕРЫ РАБОТ (ТОЛЬКО ИЛЛЮСТРАТИВНАЯ ИНФОРМАЦИЯ)

Путешествия к дистанционно управляемым водонасосным станциям, водозаборам и хранилищам; чеки и регистрирует температуру подшипников и / или уровни вибрации насосов и двигателей; проверяет уровень масла в насосах и двигателях и при необходимости доливает масло; чеки моторные щетки на искрение и износ; касается внешней стороны сальников насоса для температура; наблюдает за потоком затворной воды и может регулировать поток с помощью гаечного ключа; наблюдает за смотровым окном на предмет надлежащего уровня воды; проверяет всасывание и нагнетание клапаны от перегрева и протечек; сообщает о несоответствиях руководителю или обслуживающий персонал для контроля; Проверяет и управляет аварийным резервом генераторы, соблюдающие надлежащие письменные процедуры; записывает все данные, необходимые для Разрешения на управление воздушным движением и операционная история

Отвечает на запросы от Load Контроль для расследования отказов оборудования или недостатков системы; общается аварийные ситуации руководителям, другим подразделениям отдела и за его пределами агентства по мере необходимости; записывает условия и действия во время смены в журнал книга для справки; использует надзорную Система управления и сбора данных (SCADA) для управления и мониторинга компоненты водораспределительной системы; проверяет правильность работы параметры и собирает данные; получает доступ и использует компьютеризированный Система управления техническим обслуживанием (CMMS) для отслеживания и обновления технического обслуживания виды деятельности.

Проверяет вспомогательное оборудование для правильной работы; запускает заправочные насосы, отстойник и воздух компрессоры при необходимости; отводит влагу из вакуумных емкостей; проверяет гидравлический конденсационный насос масляной системы и котла отопления; проверяет аккумуляторные батареи на правильный уровень воды, напряжение и сила тока во время зарядки; проверяет трансформаторы на предмет перегрева, утечек, уровня масла и отчетов при необходимости; начинает станцию нагревательный блок для определения условий эксплуатации; проверяет устройства безопасности и очищает масляный фильтр при необходимости; проверяет работу вентиляторов или нагнетателей, регулирует термостат и определяет адекватность подачи мазута.

Очищает бухты забора сырой воды с помощью козлового крана для удаления листьев и мусора; убирает листья и мусор с решетки для мусора вручную; удаляет накопленные ветки деревьев и мусор от вращающихся воздухозаборных решеток в сетчатом доме или другом структуры забора после переключения управления с автоматического на ручное; работает впускные клапаны вручную или с помощью переносного моторизованного привода.

Считывает поток и электросчетчики, манометры, вращающиеся диаграммы и другие индикаторы, и записывает показания в журнал операций с водой; интерпретирует показания для определения правильная работа насосов и сопутствующего оборудования.

Работает с электричеством оборудование и связывается с внешним энергокомпанией для переключения нагрузок по запросу; устанавливает автоматические выключатели с 480В на 13200В; проверяет распределительное устройство и оборудование на предмет аварийной сигнализации или визуальные подсказки, указывающие на неисправности; удаляет выключатели из ячеек и вытаскивание предохранителей пилотного потенциала; изменяет работу насоса на альтернативную линию электропередачи, переключившись на ручное управление и замкнув шинную стяжку; восстанавливает электропитание в линиях, соблюдая надлежащие рабочие процедуры для каждого распределительного устройства место расположения.

Определяет безопасность станции путем проверки территории, окон, дверей и выключателей сигнализации на предмет наличия вмешательство или вандализм; запирает двери и ворота при выезде; следует написанному процедуры сообщения о несоответствиях в безопасности.

Делает несовершеннолетний ремонт и наладка оборудования; масла и смазки для насосов, двигателей и вспомогательное оборудование.

Проверяет плавающие крышки на водохранилищах; выполняет проверку безопасности; работает крышка насоса дренажной системы; участвует в установке, перемещении, удалении и чистка насосов.

Выполняет сопутствующие работы по мере необходимости.

НЕОБХОДИМЫЕ ЗНАНИЯ, НАВЫКИ И СПОСОБНОСТИ

ЗНАНИЕ :

• работа разнообразной аппаратуры управления

• принципы, регулирующие эксплуатацию и техническое обслуживание крупногабаритного оборудования и двигатели на электричестве

• опасности и меры безопасности, связанные с автоматическим и дистанционным управлением вращающихся машин, работающих на электричестве

• принципы, регулирующие работу различных небольших насосов, вакуумных и гидравлические масляные системы, зарядные устройства аккумуляторных батарей и нагреватель низкого давления единицы измерения.

• компьютер ввод и поиск данных

СПОСОБНОСТЬ :

• учиться работа больших насосов, клапанов и двигателей на водонасосной станции

• научиться оценивать данные насосной системы для обнаружения неисправностей в водонасосном оборудовании

• учиться для проверки и эксплуатации резервных генераторов и соблюдения письменных процедур по каждой операции

• изучить операцию распределительного устройства высокого напряжения, интерпретируйте и соблюдайте письменные процедуры по каждой операции

• научиться ориентироваться и использовать компьютеризированную систему управления техническим обслуживанием (CMMS)

• изучить операционные характеристики забора сырой воды по с портальным краном и вращающимися решетками для мусора

• понять и следовать устным и письменным инструкциям

• прочитать интерпретировать показания счетчиков, манометров и диаграмм, а также составлять стандартные отчеты водохозяйственных операций

• обнаружить неисправности в водонасосном оборудовании

• учиться получить доступ к базе данных системы SCADA для получения информации о насосной станции операция

МИНИМАЛЬНАЯ ДОПУСТИМАЯ ОБУЧЕНИЕ И ОПЫТ (Следующее утверждение представляет минимальные стандарты обучения и опыта, которые будут использоваться для допуска или отклонять поступающих на тесты.Заявки, поданные кандидатами на это класс будет пересмотрен на основе требований к обучению и опыту, поскольку утв. 15.12.)

ОБРАЗОВАНИЕ :

Образование эквивалентно завершению двенадцатого класса школы.

И

ОПЫТ :

Два года опыт эксплуатации, обслуживания или ремонта насосов, фильтров, очистное или тяжелое промышленное оборудование или машины, работающие от электричества такое как фрезерное оборудование, конвейеры, подъемники или краны.

ИЛИ

Два года опыт выполнения квалифицированных работ по эксплуатации очистных сооружений с ответственность за эксплуатацию или техническое обслуживание механического и электрического оборудования и оборудование.

ИЛИ

Любые эквивалентное сочетание образования и опыта признано приемлемым Управлением людских ресурсов.

Класс города Филадельфия, который обычно соответствует требования к опыту :

Станция очистки воды Оператор (7E45)

ФИЗИКО-МЕДИЦИНСКАЯ ТРЕБОВАНИЯ

Возможность физически выполнять свои обязанности и работать в условиях окружающей среды требуется должность в этом классе.

ЛИЦЕНЗИИ, РЕГИСТРАЦИЯ И / ИЛИ СЕРТИФИКАТЫ

Владение действующей лицензии оператора автотранспортного средства надлежащего класса, выданной Содружество Пенсильвании до назначения и во время пребывания в должности трудоустройство машинистом насосной станции.

Класс Учрежден 1/53

Спец.Пересмотрено 11/72; 9/97

Спец. Редакция: CSC — 9/14 Ad. Доска — 11/14

Последний Спец. Редакция: CSC — 15.12 Ad. Доска — 12/15

CW

% PDF-1.3 % 396 0 объект > эндобдж xref 396 99 0000000016 00000 н. 0000002331 00000 п. 0000003385 00000 н. 0000003559 00000 н. 0000003626 00000 н. 0000003715 00000 н. 0000003861 00000 н. 0000004044 00000 н. 0000004172 00000 н. 0000004280 00000 н. 0000004329 00000 н. 0000004396 00000 н. 0000004445 00000 н. 0000004512 00000 н. 0000004680 00000 н. 0000004783 00000 н. 0000004934 00000 н. 0000005064 00000 н. 0000005183 00000 п. 0000005298 00000 п. 0000005420 00000 н. 0000005572 00000 н. 0000005716 00000 н. 0000005859 00000 н. 0000005977 00000 н. 0000006136 00000 н. 0000006276 00000 н. 0000006379 00000 п. 0000006488 00000 н. 0000006623 00000 н. 0000006749 00000 н. 0000006869 00000 н. 0000006993 00000 п. 0000007176 00000 н. 0000007337 00000 н. 0000007562 00000 н. 0000007877 00000 н. 0000008004 00000 н. 0000008146 00000 н. 0000008274 00000 н. 0000008410 00000 н. 0000008540 00000 н. 0000008671 00000 н. 0000008815 00000 н. 0000008966 00000 н. 0000009150 00000 н. 0000009320 00000 н. 0000009424 00000 н. 0000009533 00000 п. 0000009671 00000 п. 0000009807 00000 н. 0000009927 00000 н. 0000010089 00000 п. 0000010196 00000 п. 0000010302 00000 п. 0000010436 00000 п. 0000010595 00000 п. 0000010732 00000 п. 0000010848 00000 п. 0000011006 00000 п. 0000011132 00000 п. 0000011301 00000 п. 0000011438 00000 п. 0000011543 00000 п. 0000011662 00000 п. 0000011783 00000 п. 0000011902 00000 п. 0000012021 00000 н. 0000012142 00000 п. 0000012259 00000 п. 0000012350 00000 п. 0000012507 00000 п. 0000012644 00000 п. 0000012772 00000 п. 0000012895 00000 п. 0000012993 00000 п. 0000013169 00000 п. 0000013280 00000 п. 0000013387 00000 п. 0000013530 00000 п. 0000013659 00000 п. 0000013762 00000 п. 0000013823 00000 п. 0000013931 00000 п. 0000014040 00000 п. 0000014150 00000 п. 0000014209 00000 п. 0000014344 00000 п. 0000014405 00000 п. 0000014525 00000 п. 0000014740 00000 п. 0000015416 00000 п. 0000015682 00000 п. 0000015904 00000 п. 0000016452 00000 п. 0000052229 00000 п. 0000077761 00000 п. 0000002500 00000 н. 0000003363 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 397 0 объект > эндобдж 493 0 объект > поток HSkHa ~] Ftrfvm9 \ f: # A% Et ~! JL.? 2 — + # 2! 3t ​​\ `_ /}

Контроль помпажа на насосных станциях

В этом учебнике представлены основные принципы контроля помпажа и функции различных клапанов, связанных с насосными станциями.

Водопроводы и распределительные системы почти ежедневно подвергаются скачкам напряжения, которые со временем могут привести к повреждению оборудования и самого трубопровода. Скачки вызываются внезапными изменениями скорости жидкости и могут быть от нескольких фунтов на квадратный дюйм до пятикратного статического давления.Будут обсуждены причины и последствия этих скачков в насосных системах, а также оборудование, предназначенное для предотвращения и рассеивания скачков. Будет сделана ссылка на типовые установки и примеры, чтобы можно было понять применимые ограничения.

На рис. 1 показана типичная система перекачки / распределения воды, в которой два параллельных насоса забирают воду из мокрого колодца, а затем перекачивают воду через обратные клапаны и дроссельные заслонки в коллектор и систему распределения насоса.Расширительный бак и предохранительный клапан показаны как возможное оборудование на коллекторе насоса для снятия и предотвращения скачков. Каждый из них будет рассмотрен более подробно.

Причины и последствия

Скачки вызваны внезапными изменениями скорости потока, которые являются результатом общих причин, таких как быстрое закрытие клапана, запуск и остановка насоса, а также неправильная практика заполнения. Трубопроводы часто испытывают свой первый всплеск во время заполнения, когда воздух, выпускаемый из трубопровода, быстро выходит через ручной выпускной клапан или дроссельный клапан, за которым следует вода.

Будучи во много раз плотнее воздуха, вода следует за воздухом к выпускному отверстию с высокой скоростью, но ее скорость ограничена выпускным отверстием, вызывая, таким образом, всплеск. Крайне важно, чтобы скорость потока наполнения тщательно контролировалась, а воздух выпускался через автоматические воздушные клапаны надлежащего размера. Точно так же линейные клапаны должны закрываться и открываться медленно, чтобы предотвратить резкие изменения расхода.

Работа насосов и внезапная остановка насосов из-за перебоев в подаче электроэнергии, вероятно, имеют наиболее частое воздействие на систему и наибольшую вероятность возникновения значительных скачков напряжения.Если насосная система не контролируется или не защищена, загрязнение и повреждение оборудования и самого трубопровода могут быть серьезными.

Последствия скачков напряжения могут быть как незначительными, например ослабление стыков труб, так и серьезными, например, повреждением насосов, клапанов и бетонных конструкций. Поврежденные соединения труб и условия вакуума могут вызвать загрязнение системы грунтовыми водами и обратным потоком. Неконтролируемые скачки также могут иметь катастрофические последствия. Разрывы линий могут вызвать затопление, а смещение линии может вызвать повреждение опор и даже бетонных опор и сводов.Убытки могут исчисляться миллионами долларов, поэтому очень важно понимать и контролировать скачки с помощью соответствующего оборудования.

Фон перенапряжения

Будут представлены некоторые из основных уравнений теории помпажа, чтобы можно было получить представление об оборудовании для контроля помпажа. Во-первых, импульсное давление (H), возникающее в результате мгновенной остановки потока, прямо пропорционально изменению скорости и может быть рассчитано следующим образом:

H = средн. / Г

где:

H = импульсное давление, фут водяного столба

a = скорость волны давления, фут / с

v = изменение скорости потока, фут / с

г = плотность, 32.2 фут / с2

Скорость волны давления (а) зависит от жидкости, размера трубы и материала трубы. Для стальной линии среднего размера это значение составляет около 3500 футов / с. Для труб из ПВХ скорость будет намного меньше. Для 12-дюймовой стальной линии с водой, протекающей со скоростью 6 футов / с, величина скачка от мгновенной остановки потока составляет:

H = (3500 фут / с) (6 фут / с) / (32 фут / с2)

H = 656 футов водяного столба

Это импульсное давление 656 футов (285 фунтов на кв. Дюйм) в дополнение к статическому давлению в трубопроводе; следовательно, результирующее давление, вероятно, превысит номинальное давление системы.Кроме того, это высокое давление будет поддерживаться в течение нескольких секунд, поскольку волна отражается от одного конца системы трубопроводов к другому концу, вызывая избыточное давление в уплотнениях труб и фитингов. Затем после отражения волна давления может вызвать отрицательное давление и вакуумные карманы на несколько секунд, позволяя загрязненным грунтовым водам попадать в систему через уплотнения или соединения.

В системах с длинными трубопроводами достигаются даже более высокие скорости, чем скорость откачки.Если насосы внезапно останавливаются из-за сбоя питания, кинетическая энергия воды в сочетании с низкой инерцией насоса может вызвать разделение водяного столба в насосе или в высокой точке трубопровода. Когда водяные столбы возвращаются через статический напор линии, обратная скорость может превышать нормальную скорость. Результирующее импульсное давление может быть даже выше, чем рассчитанное выше 656 футов.

Компьютерные программы анализа переходных процессов обычно используются для прогнозирования разделения колонок и фактических скоростей обратного потока и скачков.переходные программы могут также моделировать методы, используемые для управления разделением колонок, такие как использование расширительного бака, вакуумного прерывателя или воздушного клапана. Эти решения будут рассмотрены более подробно.

До сих пор изменения скорости описывались как «внезапные». Насколько внезапными должны быть изменения скорости, чтобы вызвать скачки? Если изменение скорости происходит в течение периода времени, волна давления пройдет по длине трубопровода и вернется, изменение скорости можно считать мгновенным, и применимо уравнение для импульсного давления (S), приведенное ранее.Этот период времени, часто называемый критическим периодом, можно рассчитать по уравнению:

т = 2 л / год

где:

t = критический период, с

L = длина трубы, фут

a = скорость волны давления, фут / с

Для более раннего примера 12-дюймовой линии критический период будет следующим для стального трубопровода длиной 4 мили:

t = 2 (21 120 футов) / (3500 фут / сек)

t = 12 сек

Чтобы вызвать скачки, насос не должен останавливаться быстро, а клапан не должен закрываться мгновенно (или даже внезапно).Обычная остановка потока на 5 или 10 секунд может вызвать максимальный скачок в длительных насосных системах. Отсюда следует, что стратегии защиты от помпажа должны применяться на всех протяженных трубопроводах.

Насосы

Снова обращаясь к рисунку 1, ключом к управлению скачками в насосных системах является управление скоростью увеличения и уменьшения скорости потока в системе. Насосы должны быть рассчитаны на ожидаемый расход. Для удовлетворения различных потребностей в воде можно использовать несколько насосов.Негабаритные насосы могут нанести ущерб некоторым насосным системам.

Доступны специальные системы управления двигателем насоса для медленного разгона и торможения насосов путем управления электрическим приводом насоса. Эти системы контролируют подачу и могут предотвратить скачки напряжения во время нормальной работы насоса. Однако после сбоя питания органы управления двигателем перестают работать, и насос немедленно отключается и вызывает внезапную остановку потока.

В некоторых конструкциях насосных станций используется несколько насосов, поэтому, когда один из насосов запускается или останавливается, остановленный насос оказывает незначительное влияние на общую скорость в трубопроводе.Однако эти станции также сталкиваются с серьезными последствиями перебоев в электроснабжении. Почти все насосные системы нуждаются в дополнительном импульсном оборудовании для предотвращения скачков напряжения после сбоя питания.

Вертикальные насосы и воздушные клапаны для обслуживания скважин

Вертикальные насосы, как показано на Рисунке 2, поднимают воду из резервуара или колодца в трубопровод. Когда насос выключен, уровень всасывания воды ниже выпускного патрубка насоса. Колонна насоса наполняется воздухом после каждой остановки насоса.

Воздушные клапаны играют важную роль в автоматическом удалении воздуха из колонны насосов и контроле скачков в насосных колоннах. Если вертикальный турбинный насос запускается без воздушного клапана, воздух в насосной колонне будет сжат и выдавлен через обратный клапан в трубопровод, вызывая проблемы, связанные с воздухом. Воздушные клапаны для нагнетания насоса, называемые воздушными клапанами для обслуживания скважины, аналогичны воздушным / вакуумным клапанам, но оснащены либо дросселирующим устройством, либо устройством предотвращения захлопывания, и предназначены для выпуска воздуха при запуске насоса и впуска воздуха за насосом. неисправность.

Как показано на Рисунке 3, воздушный клапан для обслуживания скважины представляет собой нормально открытый поплавковый клапан, который быстро сбрасывает воздух из колонны насоса. Когда вода попадает в клапан, поплавок автоматически поднимается и закрывается, чтобы предотвратить слив воды.

Дросселирующие устройства предусмотрены на выходе 3-дюймовых и меньших клапанов для управления скоростью выпуска воздуха, особенно с медленно открывающимися регулирующими клапанами насоса. Дросселирующее устройство регулируется с помощью внешнего винта для замедления подъема воды в колонне насоса.Однако после отключения насоса второй порт в верхней части дроссельного устройства обеспечивает полный поток в колонну насоса для сброса вакуума. Дросселирующее устройство с двумя портами важно, поскольку оно обеспечивает полный вакуумный поток и предотвращает попадание загрязненной воды в трубопровод, что может произойти, если устройство имеет общее выхлопное и вакуумное соединение.

Когда регулирующий клапан насоса с механическим приводом используется с вертикальным насосом, можно использовать выпускной воздушный клапан, оборудованный вакуумным прерывателем, как показано на Рисунке 4.В этом случае запускается насос, и открытие регулирующего клапана задерживается на несколько секунд, так что выпускной воздушный клапан может медленно вытеснять воздух через небольшое отверстие.

Во время процесса, колонна насоса станет под давление в головку насоса запорной и заставить воздух при высоком давлении. На мгновение захваченный воздух будет действовать как подушка, чтобы контролировать подъем воды в колонне насоса. Размер отверстия клапана позволяет регулировать подъем воды до безопасной скорости, обычно 2 фута / с.

Обратные клапаны

Еще одним ключевым элементом конструкции насосной системы является правильный выбор и работа обратного клапана нагнетания насоса. Каждый проектировщик насосной станции сталкивался с захлопыванием обратного клапана, вызванным внезапной остановкой обратного потока через запорный обратный клапан. Во избежание захлопывания обратный клапан должен закрываться очень быстро или очень медленно. Все, что находится посередине, — это нейтральная зона и повод для беспокойства.Но не менее важно, что клапан должен защищать насосную систему и трубопровод от внезапных изменений скорости, если это находится в пределах его функциональных возможностей. Обратный клапан также должен быть надежным и обеспечивать низкие потери напора.

Мы подробно рассмотрим две категории обратных клапанов. Первые, быстрозакрывающиеся обратные клапаны, представляют собой общую категорию обратных клапанов, которые работают автоматически менее чем за секунду и без использования внешнего источника питания или сигналов от насосной системы.Другая категория — это регулирующие клапаны насоса, которые работают очень медленно (например, от 60 до 300 секунд), чтобы тщательно контролировать изменения скорости жидкости в трубопроводе.

Быстро закрывающиеся обратные клапаны

Быстро закрывающиеся обратные клапаны просты, автоматичны и экономичны, но часто страдают из-за проблемы с захлопыванием обратного клапана и, как следствие, скачком давления в системе. Если замедление прямого потока можно оценить, например, с помощью анализа переходных процессов в насосной системе, можно спрогнозировать потенциал захлопывания различных обратных клапанов.Затем будут представлены несколько вариантов клапанов без гидрораспределителя, а характеристики производительности и затраты могут быть использованы для выбора наилучшего обратного клапана для конкретного применения.

Самый распространенный тип обратного клапана — это традиционный поворотный обратный клапан. Поворотные обратные клапаны определены в AWWA C508 для гидротехнических сооружений и предназначены для быстрого закрытия, чтобы предотвратить обратное вращение насоса во время реверсирования потока.

Традиционные поворотные обратные клапаны имеют седло под углом 90 градусов с длинным ходом и подвержены ударам.Таким образом, эти клапаны снабжены широким спектром принадлежностей, которые выходят за рамки стандарта AWWA C508. Наверное, самый распространенный аксессуар — это рычаг и грузик. Хотя обычно предполагается, что вес заставляет клапан закрываться быстрее, на самом деле он уменьшает захлопывание, ограничивая ход диска, но, в свою очередь, вызывает значительное увеличение потери напора. Закрытие клапана также замедляется инерцией самого веса и трением набивки штока.

В более тяжелых условиях иногда используется воздушная подушка для замедления воздействия закрытия клапана.Все видели, насколько эффективно работает воздушная подушка при хлопке штормовой двери. Но условия в трубопроводе существенно отличаются.

Когда дверь захлопывается, ее импульс плавно поглощается воздушным цилиндром, потому что по мере замедления двери сила закрывающей пружины и внешнего ветра становится все меньше и меньше. И наоборот, когда обратный клапан в трубопроводе закрывается, обратный поток ускоряется с огромной скоростью, поэтому каждую долю секунды, когда закрытие клапана задерживается, силы на диске будут увеличиваться на порядок.

Хотя это может быть правдой, что воздушная подушка предотвращает удары веса диска о седло клапана в витрине с продукцией, на практике воздушная подушка просто удерживает диск открытым достаточно долго для того, чтобы обратный поток усилился и еще сильнее ударьте диск по седлу. Поскольку воздушные подушки основаны на использовании воздуха (который является сжимаемым), они не обеспечивают принудительного ограничения закрывающего диска и не могут противодействовать огромным силам, создаваемым обратным потоком.В целом, наилучшая настройка воздушной подушки обычно происходит при полностью открытом выпускном игольчатом клапане и выпуске воздуха с максимальной скоростью.

Гораздо более эффективным приспособлением для управления движением обратного клапана поворота является масляная подушка, также называемая масляной заслонкой. Поскольку масло несжимаемо, масляная подушка будет выдерживать большие силы, оказываемые на диск обратным потоком, и должным образом контролировать последние 10 процентов закрытия клапана. Однако насос должен быть способен к некоторому значительному обратному потоку, потому что масляный бачок позволит обратному клапану пропускать часть потока обратно через насос.

Поскольку силы обратного потока на тарелке клапана чрезвычайно высоки, давление масла часто превышает 2000 фунтов на кв. Дюйм, из-за чего клапаны с этими устройствами становятся дорогостоящими. Масляный цилиндр высокого давления стоит дорого, и, поскольку он подвергает шток клапана высоким нагрузкам, часто требуется специальный обратный клапан. Поскольку насосы могут выдерживать только такое количество обратного потока, время закрытия дашпотов обычно ограничивается 1–5 секундами. Если в трубопроводе есть мусор или сточные воды, обратный клапан с масляной подушкой может действовать как экран в условиях обратного потока и быстро забивать трубопровод.

Еще лучшим решением является выбор обратного клапана, который закрывается до того, как разовьется значительный обратный поток, тем самым предотвращая захлопывание. Одним из таких клапанов является подпружиненный «бесшумный» обратный клапан (SCV) с центральной направляющей, как показано на Рисунке 6. SCV почти защищен от взлома из-за его короткого линейного хода (1/4 диаметра), расположения клапана диск в потоке потока и сильная пружина сжатия. Однако выбор бесшумного обратного клапана имеет несколько недостатков, таких как высокая потеря напора, отсутствие индикации положения и ограничение применения чистой воды.

На другом конце спектра находится обратный клапан Tilted Disc® (TDCV). TDCV, показанный на Рисунке 7, имеет самые низкие потери напора, поскольку площадь его порта составляет 140 процентов от размера трубы, а его диск похож на диск дроссельной заслонки, где потоку позволяют проходить по обеим сторонам диска. Этот клапан имеет надежные металлические седла и может быть оснащен масляными коллекторами, установленными сверху или снизу, для обеспечения эффективных средств управления клапаном и минимизации помпажа.Он полностью автоматический и не требует внешнего питания или электрического подключения к системе управления насосом.

Другой вариант — обратный клапан с упругим диском, называемый обратным клапаном Swing-Flex® (SFCV). Единственная движущаяся часть SFCV — это гибкий диск. Этот клапан имеет 100-процентный канал, наклоненный под углом 45 градусов, что обеспечивает короткий ход 35 градусов, быстрое закрытие и низкую потерю напора. Он также доступен с механическим индикатором положения и концевыми выключателями. Surgebuster® (SB) имеет еще более быстрое закрытие благодаря добавлению дискового ускорителя, обеспечивающего характеристики закрытия SB, аналогичные бесшумному обратному клапану.

Имея все возможности обратного клапана, один доступен для каждой системы с низкой потерей напора и безударной работой. Характеристики закрытия всех типов обратных клапанов показаны для различных замедлений системы на рис. 9. Клапаны, кривые которых наиболее правы, имеют лучшие характеристики без захлопывания.

Регулирующие клапаны насоса

Даже несмотря на то, что быстрозакрывающийся обратный клапан может предотвратить захлопывание, он не может полностью защитить насосные системы с длительными критическими периодами от изменений скорости во время запуска и остановки насоса.Для насосных систем с длительным критическим периодом часто используется регулирующий клапан насоса. Клапан управления насосом подключен к контуру насоса и обеспечивает регулируемое время открытия и закрытия сверх критического периода времени системы. Управление насосом клапаны с гидравлическим управлением, так что движение запорного элемента клапана (т.е. дроссельный клапан диска) не зависит от расхода или давления в линии. Кроме того, большинство используемых сегодня насосов имеют низкую инерцию вращения и останавливаются менее чем за 5 секунд.

Регулирующий клапан насоса может быстро закрываться при отключении электроэнергии или отключении насоса для защиты насоса. Однако, когда требуется быстрое закрытие, потребуется дополнительное оборудование для перенапряжения, как объясняется в следующем разделе. Однако сначала будут представлены критерии выбора регулирующих клапанов насоса.

Список возможных регулирующих клапанов насосов длинный, потому что многие клапаны могут быть оснащены автоматическим управлением, необходимым для насосных систем.Обычно рассматриваются клапаны-бабочки, пробки, шаровые и шаровые регулирующие клапаны. Вероятно, наиболее распространенным критерием выбора клапана является первоначальная стоимость, но для насосных систем процесс выбора должен быть тщательно продуман с учетом следующих факторов:

• Клапан и затраты на установку
• Затраты на прокачку
• Целостность сиденья
• надежность
• расходные характеристики

Стоимость установки различных типов регулирующих клапанов насосов может сильно различаться.Например, 12-дюймовый дроссельный или плунжерный клапан с гидравлическим приводом и элементами управления может стоить 5000 долларов, в то время как шаровой или шаровой регулирующий клапан может быть в 2-4 раза дороже. В дополнение к затратам на покупку следует также добавить затраты на выполнение фланцевых соединений, управляющую проводку к органам управления двигателем насоса и обеспечение бетонных оснований для более тяжелых шаровых и шаровых регулирующих клапанов.

Конечно, стоимость установки клапана важна и представляет собой важное вложение.Но не менее важна стоимость перекачки, связанная с потерей напора через клапан. Электрический ток, потребляемый насосом, зависит от потери напора в системе и расхода. Дополнительные затраты на электроэнергию из-за потери напора клапана можно рассчитать по формуле:

A = (1,65 Q ΔH Sg C U) / E

где:

A = годовая стоимость энергии, долларов в год

Q = расход, галлонов в минуту

ΔH = потеря напора, фут водяного столба

Sg = удельный вес, безразмерный (вода 1.0)

C = стоимость электроэнергии, $ / кВт · час

U = использование, процент x 100 (1,0 равняется 24 часам в день)

E = КПД насоса и двигателя (типичное значение 0,80)

Например, разница в потерях напора между дроссельной заслонкой 12 дюймов (K = 0,43) и шаровым регулирующим клапаном (K = 5,7) в системе 4500 галлонов в минуту (12,7 футов / с) может быть рассчитана как следует:

ΔH = K v2 / 2 г

где:

ΔH = потери напора, фут водяного столба

K = коэффициент гидравлического сопротивления, безразмерный

v = скорость, фут / с

г = плотность, 32.2 фут / с2

заменяющий:

ΔH = (5,7 — 0,43) (12,7) 2/2 · 32,2

= 13,2 футов туалета

Эту разницу в потерях напора можно затем использовать для расчета разницы в годовых эксплуатационных расходах, предполагая, что затраты на электроэнергию составляют 0,05 доллара США за кВт-час и 50-процентное использование.

A = (1,65 х 4500 х 13,2 х 1,0 х 0,05 х 0,5) / (0,8)

= 3062 доллара США

Расчет показывает, что использование 12-дюймовой дроссельной заслонки вместо 12-дюймовой проходной регулирующей заслонки может сэкономить 3062 доллара в год на затратах на электроэнергию.Если бы на насосной станции было четыре таких клапана, работающих в течение сорока лет, общая экономия составила бы около 490 000 долларов за весь срок службы станции. Понятно, что затраты на перекачку могут быть даже более важными, чем затраты на установку. Кроме того, чем больше размер клапана, тем больше влияние затрат энергии.

Типичные коэффициенты потери напора показаны в таблице ниже в порядке уменьшения потерь напора. Шаровой клапан AWWA имеет самые низкие потери напора среди всех регулирующих клапанов насосов, но дроссельный клапан AWWA, вероятно, обеспечивает лучший баланс между затратами на электроэнергию и затратами на установку.

Тип размер порта клапана cv k регулирующий клапан globepattern 100 1800 570 бесшумный обратный клапан 100 2500 295 двухдисковый обратный клапан 80 4000 115 обратный клапан 100 4200 105 эксцентриковый плунжерный клапан 80 4750 81 обратный клапан swingflex 100 4800 80 обратный клапан с наклонным диском 140 5400 63 Дроссельная заслонка 90 6550 43 Шаровой кран 100 21500 4

Целостность седла регулирующего клапана насоса также важна, чтобы насос можно было обслуживать без обратного потока через клапан.Упругое седло в клапане, которое сопрягается с устойчивой к коррозии посадочной поверхностью, очень надежно, поскольку обеспечивает нулевую утечку. Если какая-либо утечка допустима, например, из-за неподходящих металлических седел, в местах утечки будет накапливаться мусор, а сопрягаемые поверхности могут подвергнуться эрозионному износу от мусора или утечке с высокой скоростью.

Чтобы клапан был надежным, он должен быть построен и испытан на соответствие промышленным стандартам, таким как AWWA C504, Butterfly Valves, опубликованным Американской ассоциацией водопроводных сооружений, чтобы гарантировать надежность конструкции, а также рабочие характеристики.Некоторые клапаны, такие как регулирующие клапаны с шаровой опорой, не подпадают под стандарт AWWA.

Наконец, характеристики потока регулирующих клапанов насоса определят, насколько хорошо они будут предотвращать скачки. Наиболее желательной характеристикой расхода клапана является такая, при которой клапан равномерно изменяет расход при установке в системе. Данные о расходе, доступные от производителей клапанов, представляют собой внутренние характеристики расхода, обычно выражаемые через коэффициент расхода (Cv) в различных положениях, как показано на рисунке 10.

С левой стороны изображена кривая быстро открывающегося клапана (например, поворотного обратного клапана), которая отображает быстрое изменение расхода при открытии клапана. С другой стороны, это равнопроцентный клапан (например, шаровой кран с V-образным отверстием), который изменяет скорость потока на равномерный процент. Наиболее желательной характеристикой потока для длинных трубопроводов является равный процент, обеспечиваемый дисковыми затворами и шаровыми кранами.

Все обсуждаемые критерии выбора, включая стоимость, потери напора, надежность и характеристики потока, следует рассматривать вместе при выборе клапана.Ни один тип клапана не превзойдет всех категорий. Выгоды от ожидаемой производительности должны быть сопоставлены с затратами и влиянием на потенциал всплеска системы.

Работа регулирующего клапана насоса

Используя дроссельную заслонку, давайте рассмотрим работу типичного регулирующего клапана насоса. Дроссельная заслонка приводится в действие поворотом вала на 90 градусов и обычно оснащена приводом с гидроцилиндром. Цилиндр может питаться водой под давлением от магистрали или от независимой масляной энергосистемы.

Ранее мы узнали, что отрицательные помпажи могут возникать в течение нескольких секунд, поэтому резервная водяная или масляная система является подходящей. На рисунке 11 показана типичная установка. На клапане установлено гидравлическое управление, электрически подключенное к контуру насоса. Четырехходовые и двухходовые электромагнитные клапаны (SV) направляют рабочую среду к портам цилиндра для включения клапана. Скорость открытия и закрытия регулируется независимо регулируемыми клапанами управления потоком (FCV).Клапаны управления потоком представляют собой специальные игольчатые клапаны со встроенным обратным обратным клапаном, позволяющим свободный поток в цилиндр, но контролируемый поток из цилиндра.

Когда насос запускается и давление растет, реле давления (PS), расположенное на коллекторе насоса, подает сигнал на открытие дроссельной заслонки. Во время останова, клапан закрывается, а насос продолжает работать. Когда клапан приближается к закрытому положению, концевой выключатель (LS), расположенный на клапане, останавливает насос.

Безопасное время работы регулирующего клапана насоса обычно намного больше критического периода. Для трубопроводов требуется длительное время работы, поскольку эффективное время закрытия клапана составляет часть его общего времени закрытия из-за того, что потеря давления клапана должна быть объединена с общей потерей давления в трубопроводе при регулировании расхода. Начальные полевые настройки обычно в три-пять раз превышают критический период, чтобы свести к минимуму помпаж.

Следует рассмотреть еще одну дополнительную функцию регулирующего клапана насоса: предотвращение обратного вращения насоса после сбоя питания или отключения по перегрузке. Поскольку современные насосы больше не оснащены маховиками, как в старых дизельных агрегатах, они имеют низкую инерцию вращения и останавливаются всего за несколько секунд. Следовательно, после отключения электроэнергии или отключения насоса регулирующий клапан насоса должен закрываться быстрее, чтобы предотвратить обратное вращение.

Гидравлическое управление клапана оснащено байпасной линией, оснащенной 2-ходовым соленоидным клапаном (SV) для направления контролируемого потока цилиндра вокруг клапана управления нормальным потоком и через большой клапан управления потоком (FCV), тем самым закрывая управление насосом. клапан автоматически через 5-10 секунд после сбоя питания.Это важно для предотвращения избыточного обратного вращения насоса и предотвращения истощения воды в гидропневматическом расширительном баке обратно через насос, если он используется.

В качестве альтернативы специальной байпасной схеме перед регулирующим клапаном насоса иногда устанавливается быстрозакрывающийся обратный клапан для поддержки регулирующего клапана. Быстро закрывающийся обратный клапан не только предотвращает обратный поток через насос, но также обеспечивает избыточную защиту насоса, если регулирующий клапан насоса не может закрыться из-за потери давления или неисправности оборудования.

Быстрое закрытие либо регулирующего клапана насоса, либо быстрозакрывающегося обратного клапана в системе длинных трубопроводов создает дилемму. Ранее объяснялось, что регулирующий клапан должен закрываться в три-пять раз больше критического периода. С другой стороны, клапан должен закрываться через пять секунд, чтобы защитить насос после сбоя питания. Следовательно, в этих системах при отключении электроэнергии будут возникать чрезмерные скачки напряжения, поэтому обычно требуется дополнительная защита от перенапряжения.

Оборудование для защиты от перенапряжений

Поскольку непрактично использовать материалы для труб, которые могут выдерживать высокие скачки давления или замедлять рабочую скорость потока до ползучей, необходимо оборудование для разгрузки от помпажа, чтобы предвидеть и рассеивать скачки от внезапных изменений скорости после отключения электроэнергии.Оборудование для сброса перенапряжения также обеспечит защиту от неисправных клапанов, неправильного наполнения или других проблем в системе.

Напорные трубы и расширительные баки

Многие типы оборудования для защиты от перенапряжения используются для защиты насосных систем. В системах с низким давлением напорная труба, открытая в атмосферу, почти мгновенно сбрасывает давление за счет выпуска воды. Для систем с более высоким давлением высота стояка была бы непрактичной, поэтому баллонный аккумулятор или уравнительный бак с воздухом под давлением над водой можно использовать для поглощения ударов и предотвращения разделения колонн (см. Рисунок 12).

Однако для типичных насосных систем эти резервуары имеют тенденцию быть большими и дорогими и должны поставляться с системой сжатого воздуха. При использовании также необходим дополнительный обратный клапан с быстрым закрытием, чтобы предотвратить утечку воды из расширительного бачка обратно через насос. Это распространенный пример, когда вы видите установленный регулирующий клапан насоса и обратный клапан с быстрым закрытием.

Кроме того, расширительный бачок создает чрезвычайно высокие показатели замедления (т.е.е. 25 футов / с2), поэтому для предотвращения захлопывания следует использовать быстрозакрывающиеся обратные клапаны или обратные клапаны, оборудованные расположенными снизу масляными коллекторами.

Клапаны сброса перенапряжения

Клапаны сброса давления часто являются более практичным средством сброса давления. В этих клапанах скачок давления поднимает диск, позволяя клапану быстро сбрасывать воду в атмосферу или обратно во влажный колодец.

Клапаны сброса перенапряжения имеют ограничение, заключающееся в том, что они могут не открываться достаточно быстро для рассеивания скачков в случаях, когда может произойти разделение колонки.В тех случаях, когда компьютерная модель переходных процессов предсказывает резкие или быстрые скачки давления, следует рассмотреть возможность использования предохранительных клапанов, оборудованных упреждающими устройствами. Регулирующий клапан с шаровой опорой, оснащенный элементами управления для защиты от перенапряжения и предотвращения перенапряжения, показан на рисунке 13. Клапан предупреждения перенапряжения быстро открывается при обнаружении события высокого или низкого давления.

Когда насос внезапно останавливается, давление в коллекторе упадет ниже статического давления, что приведет к открытию клапана предотвращения перенапряжения.В этом случае клапан будет частично или полностью открыт, когда произойдет скачок давления в обратном трубопроводе. Клапаны антиципатора обычно открываются менее чем за пять секунд, проходят высокие низкие скорости и повторно закрываются медленно со скоростью закрытия регулирующего клапана насоса (от 60 до 300 секунд). Подбор предохранительных клапанов имеет решающее значение и должен контролироваться специалистами по анализу переходных процессов.

Комбинированные воздушные клапаны Anti-Slam

Воздушные клапаны помогают уменьшить скачки давления в трубопроводах, предотвращая образование воздушных карманов в трубопроводах во время нормальной эксплуатации.Воздушные карманы могут перемещаться по трубопроводу и вызывать внезапные изменения скорости и отрицательно влиять на работу оборудования, такого как устройства измерения расхода. Воздушные клапаны также предназначены для открытия и впуска воздуха в трубопровод для предотвращения образования вакуумного кармана, связанного с разделением колонны. Компьютерные программы анализа переходных процессов позволяют анализировать уменьшение помпажа при использовании воздушных клапанов различного размера.

Если ожидается разделение колонки в месте расположения воздушного клапана, воздушный клапан должен быть оборудован устройством предотвращения захлопывания, которое контролирует поток воды в воздушный клапан, чтобы предотвратить повреждение поплавка клапана (см. Рисунок 14).

Устройство защиты от захлопывания позволяет воздуху беспрепятственно проходить через него во время цикла выпуска или повторного входа воздуха. Когда вода (из-за ее большей плотности) попадает в устройство, диск быстро закрывается и обеспечивает медленное закрытие поплавка воздушного клапана. Диск содержит отверстия, которые позволяют воде проходить через устройство защиты от захлопывания, когда оно закрыто, чтобы заполнить воздушный клапан примерно на 5 процентов от полной скорости заполнения, предотвращая закрытие воздушного клапана.

Клапаны вакуумного выключателя

Другой тип воздушного клапана, который используется в критических точках трубопровода, где может произойти разделение колонны, — это вакуумный прерыватель (VB), см. Рисунок 15. VB имеет компоненты, очень похожие на устройство предотвращения захлопывания, за исключением того, что диск VB удерживается закрытым с помощью пружину, в то время как тормозной диск остается открытым. Следовательно, вакуумный прерыватель не может удалить воздух; он пропускает воздух только для предотвращения образования вакуумного кармана. Это поддерживает избыточное давление в трубопроводе и снижает помпаж, связанный с разделением колонны.По сути, большая воздушная подушка попадает в трубопровод и задерживается в трубопроводе после отключения насоса. Затем в течение нескольких минут воздух медленно выпускается через примыкающий к нему выпускной воздушный клапан с маленьким (т.е. i.e. дюйма) отверстием. Опять же, программы анализа переходных процессов также предназначены для моделирования этого типа решения с воздушным клапаном.

Список литературы

1. Американская ассоциация водопроводных сооружений, Стальная водопроводная труба: руководство по проектированию и установке M11, «Гидравлический удар и скачок давления», 4-е изд.2004, с. 51-56.

2. Боссерман Баярд Э. «Контроль гидравлических переходных процессов», Проект насосной станции, Баттерворт-Хайнеманн, 2-е изд., 1998 г. Санкс, Роберт Л., изд., Стр. 153-171.

3. Хатчинсон, Дж. У., Справочник ISA по регулирующим клапанам, 2-е изд., Instrument Society of America, 1976, стр. 165-179.

4. Kroon, Joseph R., et. др., «Причины и последствия гидроудара», журнал AWWA, ноябрь 1984 г., стр. 39-45.

5.Val-Matic Valve & Mfg. Corp, 1993 «Критерии выбора обратного клапана» Обзор Waterworld, ноябрь / декабрь 1993 г., стр. 32-35.

6. Рахмейер, Уильям, 1998. «Испытания обратного потока восьмидюймовых обратных клапанов Valmatic», Отчет лаборатории Университета штата Юта № USU-609, Отчет об испытаниях клапана Val-Matic № 117, Элмхерст, Иллинойс, [конфиденциально].

7. Таллис, Дж. Пол, Гидравлика трубопроводов, Черновик 1984 г., Университет штата Юта, стр. 249-322.

8.Valmatic Valve & Mfg. Corp., «Динамические характеристики обратных клапанов», 2003 г.

Насосы и системы , май 2007 г.

Модульные насосные станции для чистого вакуума

Компактные размеры и высокая производительность делают сухую насосную станцию ​​HiCube Eco идеальным решением для многих областей применения.

Насосные станции HiCube Classic подходят для всех применений с высоким и сверхвысоким вакуумом и доступны с сухими и масляными форвакуумными насосами, имеющими скорость откачки до 685 л / с. В качестве форвакуумных насосов можно выбрать сухие мембранные насосы со скоростью откачки до 4,3 м ³ / ч или пластинчато-роторные насосы со скоростью откачки до 6 м ³ / ч.

Насосные станции HiCube Pro подходят для всех применений с высоким вакуумом и доступны с сухим компрессором и масляными форвакуумными насосами, имеющими скорость откачки до 685 л / с.HiCube Pro особенно отличается чрезвычайно коротким временем откачки. В качестве форвакуумных насосов можно выбрать пластинчато-роторные насосы DuoLine и Pascal, а также многоступенчатые насосы Рутса ACP.

Модульная турбонасосная станция для чистого вакуума

Турбонасосные станции HiCube — это идеальное вакуумное решение для ваших приложений в областях исследований и разработок, ускорителей, аналитики и физики поверхности, а также технологий вакуумных процессов и в целом. вакуумные приложения.

Благодаря принципу модульной конструкции, мы можем предложить вам невиданную ранее универсальность с серией HiCube, которая удовлетворяет самый широкий диапазон требований в диапазоне скоростей откачки от 35 до 685 л / с. Турбонасос и подкачивающий насос идеально согласованы друг с другом: «подключи и работай» так, как вы этого хотите.

В чем особенность вакуумного решения HiCube: комбинация турбонасоса из серии HiPace и форвакуумного насоса, разработанная для конкретных нужд пользователя.Предлагаем Вам HiCube в версиях Pro и Classic; Доступен с сухим компрессионным или масляным форвакуумным насосом и предельным давлением до 5 · 10 ^-10 гПа.

Турбонасосная станция HiCube Eco отличается модульной конструкцией. Благодаря многочисленным возможностям комбинирования различных турбонасосов и форвакуумных насосов HiCube Eco можно настроить так, чтобы он отвечал требованиям любого применения в высоком и сверхвысоком вакууме. Кроме того, все насосные станции HiCube Eco имеют возможность подключения цифровых датчиков давления.

Все турбонасосные станции HiCube Eco оснащены особо энергоэффективными обратными насосами с приводом постоянного тока. Турбонасос и подкачивающий насос образуют единый блок в насосной станции. Если в вакууме нет газовой нагрузки, насосная станция автоматически снижает производительность подкачивающего насоса. Это приводит к максимальной экономии энергии.

Особенно в сочетании с турбонасосом HiPace 300 H с исключительно высокой степенью сжатия насосная станция теперь может быстрее достигать высоких предельных давлений.До сих пор с обычными турбонасосами такое давление можно было достичь только с помощью значительно более мощных и энергоемких форвакуумных насосов.

Преимущества для клиентов

• Оптимально согласованная комбинация турбонасоса и форвакуумного насоса; для самого широкого диапазона приложений
• Модульная конструкция обеспечивает простую настройку под конкретное приложение
• Удобство обслуживания благодаря хорошей доступности отдельных компонентов
• Встроенная электроника привода; не требуется дополнительная система управления
• «Подключи и работай» — не требуется установка или кабели
• Прочная инженерия обеспечивает долгий срок службы и высокую надежность
• Предвакуумный предохранительный клапан (опция) предотвращает выход воздуха из получателя в случае сбой питания
• Возможно прямое подключение вакуумметров

Приложения

• Исследования и разработки
• Ускорители
• Анализ и физика поверхности
• Вакуумная технология
• Общие вакуумные приложения

Комплексное решение для приложений с высоким вакуумом

Благодаря своей мобильности все насосные станции HiCube — самый простой способ создать высокий вакуум именно там, где это необходимо.Его прочная конструкция и готовый к подключению полностью автоматизированный насосный агрегат обеспечивают максимальную надежность.

Пневматическая подъемная станция EPP (пневматический эжектор)

Пневматическая подъемная станция EPP представляет собой полностью автоматизированную установку.Принцип работы пневмоподъемной станции EPP заключается в циклическом и попеременном протекании двух рабочих фаз подъемной станции: фазы наполнения и фазы откачки. На этапе заполнения сточные воды стекают в удерживающую камеру вертикальной внешней трубы; оттуда он через приточный колодец поступает в рабочие камеры через открытые впускные клапаны. Выпускной клапан открыт, чтобы воздух мог выходить из рабочих камер, в то время как все остальные клапаны остаются закрытыми. После заполнения рабочих камер сточными водами отходы продолжают накапливаться в приточном колодце и в камере удержания труб.После достижения необходимого уровня сточных вод в камере удержания труб включается фаза откачки сточных вод, которая продолжается до тех пор, пока не будет достигнут уровень отключения.

Фаза откачки начинается с закрытия выпускных клапанов. Впускной коленчатый клапан закрывается под действием управляющего воздуха, подаваемого в рабочую камеру путем открытия регулирующего клапана. После закрытия впускного клапана открывается рабочий воздушный клапан, через который закачивается сжатый воздух, в результате чего открывается коленчатый обратный клапан, расположенный на выходе из рабочих камер, при этом сточные воды вытесняются сжатыми воздух из рабочей камеры нагнетается в напорный трубопровод.Перекачивание сточных вод продолжается до истечения установленного времени или до достижения необходимого уровня в рабочей камере. Затем открывается выпускной клапан и происходит декомпрессия воздуха, находящегося внутри рабочей камеры, в глушителе, после чего устанавливается биофильтр.

После завершения фазы сжатия система переходит в фазу наполнения. Эти циклы повторяются, и воздух поочередно нагнетается в рабочие камеры до тех пор, пока уровень сточных вод в удерживающей камере не достигнет минимума.