Автоматизация систем тепло- и водоснабжения

28.08.14 08:29

Регулирование напора, как правило, осуществляется перераспределением части потока жидкости с выхода насоса на его вход, что совершенно неэффективно. Современные условия, в частности, требования к безаварийности систем тепло- и водоснабжения, а также стоимость электричества, диктуют новые правила. Сегодня насосные станции обычно оснащаются интеллектуальными шкафами управления на базе контроллеров и преобразователей частоты.

 

Управление системами теплоснабжения

С момента принятия ФЗ «Об энергосбережении» в России активно ведется реконструкция тепловых сетей. Вновь построенные и уже эксплуатирующиеся здания оснащаются балансировочными клапанами на стояках и радиаторными терморегуляторами. Установка подобного оборудования ведет к замене элеваторов (водоструйный элеватор предназначен для циркуляции сетевого теплоносителя в системе отопления, а также для понижения его за счет частичного смешивания с водой, поступающей из обратного трубопровода) на автоматизированные насосные узлы с управляемой подачей теплоносителя. Это связано с целым рядом технических недостатков традиционного решения: 

• неспособности преодолеть повышенное гидравлическое сопротивление системы;

• перегреву стояков в теплый период отопительного сезона и их охлаждению во время понижения температуры;

• невозможности поддержания температурного графика, т.к. элеватор — устройство с постоянным коэффициентом смешения.

Помимо решения данных проблем, автоматизированные узлы, в частности шкафы управления, дают возможность реализовать визуальный и дистанционный контроль параметров теплоносителя и режимов работы циркуляционных насосов. Постоянное отслеживание характеристик системы позволяет заранее видеть возможные неполадки до их глобального проявления.

Повсеместное внедрение автоматизированных насосных узлов ведет к динамическому потреблению ресурсов. Получается, на ЦТП необходимо изменять подачу тепловой энергии таким образом, чтобы в сети не циркулировал перегретый теплоноситель. Много лет подряд данный вопрос решался дросселированием: в систему с перекачивающими насосами ставились специальные задвижки, которые ограничивали расход воды, но не снижали энергопотребление.

Сейчас, в период роста цен на энергоносители, такой вид регулирования полностью изжил себя. При строительстве новых и модернизации уже существующих тепловых пунктов применяются преобразователи частоты, за счет которых изменяется скорость вращения рабочих колес циркуляционных насосов. Оборудование дает именно такой напор, который нужен, что позволяет сократить потери ресурсов, сэкономить электроэнергию.

Однако для достижения оптимальной работы системы и минимального энергопотребления недостаточно иметь высокоэффективное оборудование с регулировкой производительности. Не менее важна возможность корректной параллельной работы таких насосов в группе (если в системе их больше одного), т.е. необходима реализация эффективного каскадно-частотного регулирования, когда группой преобразователей частоты управляет внешний контроллер, отвечающий за выбор количества и скорости вращения насосов.

 

Системы водоснабжения

Основные задачи любой водораспределительной сети — обеспечение стабильной подачи воды, обнаружение и ликвидация разрывов труб, сокращение утечек и обеспечение минимальных эксплуатационных затрат.

Традиционная водораспределительная система состоит из одного рабочего насоса, обеспечивающего удовлетворение потребностей в постоянном давлении, которое поддерживается с помощью частотно-регулируемого привода. На случай отказа основного оборудования устанавливается резервный насос.

Современные шкафы управления позволяют реализовать иной алгоритм, называемый «пропорциональное регулирование». Система рассчитана на подачу необходимого потока при требуемом напоре. Вместо одного большого насоса используются несколько менее мощных агрегатов, каждый из которых работает в точке максимальной эффективности.

При таком алгоритме давление на выходе не поддерживается постоянным, а меняется пропорционально расходу системы. Чем меньше расход, тем меньшее давление необходимо создавать при выходе из насосной станции. Как следствие, снижается энергопотребление. При этом напор в точках водоразбора всегда поддерживается постоянным за счет снижения потерь на трение в системе при уменьшении расхода. Кроме того, функция пропорционального регулирования нивелирует избыточное давление в системе, которое обычно возникает при низком расходе и становится главной причиной разрывов трубопроводов и возрастающих потерь воды через существующие утечки.

Россия постепенно выходит на новую ступень технического развития. Сегодня специалистам доступны по-настоящему инновационные решения. Дополнительным стимулом применения нового оборудования становится энергосбережение, которое на данном этапе переходит в разряд наиболее актуальных задач.

 

Михаил Борисов,

руководитель направления систем автоматизации и управления компании GRUNDFOS

На фото: подземная повысительная насосная станция