Любой владелец загородного дома или дачи мечтает об обустройстве независимого водоснабжения от скважины или колодца особенно, если поблизости не проходят сети централизованного водоснабжения. Главным элементом такой автономной системы является насос. Однако чтобы получить бесперебойную работу оборудования и оптимальный расход электричества, необходимо устанавливать целые насосные станции с автоматическими контролирующими системами или приобретать обычный агрегат и докупать оборудование, которое будет выполнять автоматическое управление водяным насосом. В нашей статье мы расскажем, что собой представляет эта автоматика, и как её правильно подобрать.

Автоматика для скважины состоит из следующих элементов:

1. Распределяющее коллекторное устройство. С помощью него удаётся добиться подачи воды в нужные точки водозабора в доме и на участке.
2. Реле, регулирующее работу запуска и остановки насосного оборудования. Оно позволяет оптимизировать давление в системе. Как правило, реле продаются с настройками производителя, но при необходимости их можно перенастроить под параметры насоса и системы.
3. Манометр для измерения рабочего давления.
4. Датчик сухого хода.

Автоматика для насосной станции должна быть дополнена следующими узлами:

1. Блок для регулировки мощности насосного оборудования. С его помощью можно поддерживать оптимальные условия работы.
2. Защитная система, состоящая из трёх узлов – датчика работы «на сухую», защиты от перегрева и датчика разрыва напорной магистрали.

Преимущества и недостатки автоматики

Среди плюсов блоков автоматического управления насосным оборудованием можно перечислить следующее:

• Такие устройства рассчитаны на работу с определёнными типами насосного оборудования, поэтому вам не составит труда подобрать нужное изделие, совместимое с вашим насосом.
• Поскольку агрегат полностью готов к работе, вам не нужно самостоятельно подыскивать нужные узлы, комплектовать их в один блок и координировать работу.
• Благодаря автоматике обеспечивается плавный и безопасный запуск насоса, его мощность настраивается под работу в установленном режиме. Вы можете не наблюдать за работой системы, за вас всё выполнит автоматика.

Однако у таких устройств есть и свои минусы, среди которых стоит отметить следующие:

• При покупке по отдельности вы можете подобрать оптимальное оборудование для конкретной насосной станции или насоса.
• Блок автоматики обычно используется в комплексе с гидроаккумулятором, которой вам придётся купить отдельно.
• При использовании в скважине вибрационного насоса требуется соблюдать определённое входное давление (0,3 атм.), а автоматика рассчитана на другие показатели. Всё дело в том, что вибрационное насосное оборудование не предназначено для работы в условиях большой разницы давлений.

Схемы автоматики

Как правило, используются две схемы автоматического контроля:

• Первая схема позволяет выполнять контроль по уровню . Этот вариант подходит в том случае, если вода качается в ёмкость или водонапорную башню. Для транспортировки жидкости к точкам водопотребления используются насосные агрегаты второго подъёма. Автоматизированная система запускает реле, которое контролирует уровень. Когда жидкость опускается до установленного нижнего предела уровня, насосное оборудование запускается. В тот момент, когда вода достигает верхнего установленного уровня, насос отключается. Для контроля используются поплавковые выключатели. Для защиты от перелива применяется устройство аварийного слива. По такой схеме можно подключить к системе водоснабжения многоквартирные дома или посёлки. Это надёжная и безопасная система, гарантирующая стабильную работу всего оборудования. Но её использование для водоснабжения одного частного дома нецелесообразно.
• Вторая схема основана на контроле по давлению . Главный элемент в этом варианте – реле давления. Для осуществления контроля на агрегате устанавливаются параметры предельного верхнего и нижнего давления для запуска и остановки насосного оборудования. Такая схема подходит для систем водоснабжения, которые работают с использованием гидроаккумулятора. Эти мембранные баки позволяют поддерживать оптимальное давление в системе водоснабжения и компенсируют гидроудары.

Вторая схема подходит для обустройства автономной подачи воды в частный дом с гидроаккумулятором. Как правило, предельные показатели давления на реле устанавливаются в диапазоне базовых рабочих характеристик насосного оборудования. Для регулировки используют гайки на большой и малой пружине, которые находятся под крышкой на реле. Как производить настройку этого агрегата, мы рассматривали в наших других статьях.

Выбор реле

Если для водоснабжения своего дома вы выбрали схему контроля давления, то с особой тщательностью стоит подойти к выбору реле. Они делятся на промышленные и бытовые. Их классификация основана на технических характеристиках прибора, его сложности и точности.

Если для блока автоматики вы решили выбрать промышленное реле, то вам могут подойти модели марки Condor модификация FF4 или модель марки Danfoss модификация KPI. Это более дорогие и точные агрегаты со значительным рабочим ресурсом. Они подключаются через внешний пускатель. В сравнении с бытовыми моделями это более надёжные механизмы.

При выборе для блока автоматики бытовых реле вам стоит обратить внимание на модели марки R Condor модификация MDR или прибор марки Telemecanique модель XMP. Эти изделия не отличаются такой высокой точностью, как промышленные, но стоят гораздо дешевле.

Автоматика защиты от работы «на сухую»

Иногда возникает ситуация, когда насосное оборудование вместо воды втягивает воздух. Такая работа называется сухим ходом. Она может привести к поломке прибора из-за выхода из строя электродвигателя. Ситуация с работой «на сухую» может возникнуть в таких случаях:

• Если при монтаже погружных насосов динамический уровень воды в скважине или колодце определён неверно.
• В случае засорения входного патрубка на приборе вода не может всасываться в нужном объёме.
• Когда в системе используется поверхностный насосный агрегат, может нарушиться герметичность подающего трубопровода.
• При использовании глубинного насоса такая ситуация может возникнуть из-за значительного уменьшения количества воды или её отсутствия.

Важно: причиной работы «на сухую» в любом случае является нехватка воды. Для решения проблемы нужно правильно выбрать модель погружных и поверхностных насосов, исходя из их производительности. Кроме этого необходимо использовать защитный блок автоматики.

В качестве предохранителей в таком защитном блоке могут использоваться следующие изделия:

• поплавковый механизм;
• реле давления, дополненное защитой от работы «на сухую»;
• пресс-контроль.

Разновидности поплавковых механизмов

Поплавковый выключатель – это наиболее простой механизм защиты от работы «на сухую». Эти устройства используют, если подача жидкости осуществляется из накопительных баков или колодцев. Существуют разные поплавковые блоки защиты, но не все они подходят для насосного оборудования. Для данных агрегатов не подходят поплавковые механизмы, которые рассчитаны на защиту от перелива. Поэтому при выборе стоит учитывать назначение той или иной модели.

Поплавковый защитный блок имеет контакты, которые размыкаются при понижении уровня воды. Агрегат монтируют таким образом, чтобы при срабатывании механизма и отключении насосного оборудования в колодце или накопительном резервуаре ещё оставалось какое-то количество воды. Это позволит предотвратить перегрев электромотора насосного агрегата.

Реле давления с защитой от работы «на сухую»

Эта автоматика для скважинных насосов очень напоминает обычное реле давления, но только дополненное защитной функцией, которая позволяет размыкать контакты при снижении давления ниже установленных показателей. Обычно такое реле продаётся с заводскими настройками, которые нельзя изменить. Как правило, автоматическое отключение насосного оборудования происходит в тот момент, когда давление воды достигает отметки 0,4-0,6 атм. Обычно при таком давлении воды в насосном оборудовании уже не будет.

Стоит отметить, что такой блок автоматики не работает на включение насосной станции, так что запуск агрегата после появления воды владельцу придётся выполнять вручную. Причём система сможет снова функционировать только в том случае, если причина работы «на сухую» устранена. Обычно такие защитные устройства приобретаются для погружных насосов, но они могут работать и с поверхностными агрегатами.

Пресс-контроль

Второе название этого оборудования – реле потока. Это автоматическая система, которая позволяет регулировать работу электронасоса. Такой блок автоматики позволяет выполнять запуск насосного оборудования в момент открывания крана в доме. Как только кран закрывают, реле потока отключает насосный агрегат. Отключение происходит не сразу, а после 15-ти секундной паузы. Это позволяет сократить частоту срабатывания агрегата.

Помимо этого пресс-контроль отключает насос при понижении давления в системе до 1,5-2,5 атм. (показатели могут быть и другими в зависимости от настроек). Данная автоматика больше подходит для поверхностного насосного оборудования, но если погружной насос запускается редко, то такой блок подойдёт и для него.

Человек использует водные ресурсы ежедневно для личного и рабочего потребления, поэтому автоматизация систем водоснабжения находит применение, как в промышленности, так и на бытовом уровне. К основным составляющим автоматизации системы водоснабжения относят: управление насосными станциями и станциями очистки, обслуживание водопроводных систем, разнообразные станции водоподготовки и др.

В настоящее время автоматизация системы водоснабжения является эффективным средством снижения затрат при проектировании. Задачи человека, обслуживающего систему, сводятся к минимуму. Одно из направлений, в котором работает Инжиниринговый Центр «СКАТ» - водоподготовка и автоматизация систем водоснабжения .

Проект автоматизации системы водоснабжения

Специалистами ИЦ «СКАТ» разработан и внедрен проект автоматизации системы водоснабжения для культурно-развлекательного центра, ХМАО. Это сооружение сегодня - студийно-сценический комплекс с современной инфраструктурой для жителей города. Система управления применена непосредственно для станции подготовки питьевой воды на данном объекте. Автоматизация системы водоснабжения на объекте такого уровня, безусловно, является одной из главных составляющих проектирования инженерных систем здания.

Система управления представляет собой шкаф управления технологическим оборудованием. Автоматизация системы водоснабжения осуществляется за счет управления таким оборудованием, как насосы и автоматические клапаны, очистные фильтры и станции подготовки воды.

Оборудование для автоматизации системы водоснабжения

Шкаф управления от ИЦ «СКАТ» оснащен оборудованием известных производителей в сфере автоматизации систем водоснабжения. Оборудование подобрано с учетом задач, поставленных Заказчиком и современных решений автоматики и управления. Центральное место занимает компактный промышленный контроллер OMRON CP1H, совместно с модулями расширения этого же производителя. Контроллер является универсальным средством управления исполнительными механизмами в процессе автоматизации системы водоснабжения, в нем запрограммирована логика работы установки.

Автоматизация системы водоснабжения предполагает управление узлами системы дистанционно. Диспетчер должен иметь возможность контролировать и воздействовать на параметры системы удаленно

от самой установки. Для этого в проекте автоматизации системы водоснабжения использована панель управления . С её помощью оператор может выбрать один из режимов работы. Автоматизация системы водоснабжения может проходить в автоматическом или в полуавтоматическом режимах.

Для проекта автоматизации системы водоснабжения инженерами-проектировщиками ИЦ «СКАТ» выбрана сенсорная панель оператора OMRON NB7W, которая осуществляет функцию визуализации работы установки. На сенсорной панели оператора отображается мнемосхема процесса и информация об аварийных ситуациях. Также с помощью панели управления производится установка программируемых параметров системы автоматизации водоснабжения. Интерфейс позволяет осуществлять контроль работы на этапах дозирования и фильтрации, выводить на экран показания датчиков и состояния основных исполнительных механизмов установки. Также предусмотрена возможность настройки параметров и ведения журнала аварийных сообщений системы автоматизации водоснабжения .

Преимущества автоматизации системы водоснабжения

В настоящее время использование технологий автоматизации системы водоснабжения имеют ряд существенных преимуществ:

• повышение производительности системы за счет использования высокотехнологичного оборудования;
• безопасность эксплуатации системы, сокращение числа ошибок операций и аварий;
• значительное снижение расхода воды, а значит минимизация общих расходов;
• удобство в использовании и минимальные сроки проектирования автоматизации системы водоснабжения.

Заказать автоматизацию системы водоснабжения от ИЦ «СКАТ»

В ходе проектирования автоматизации системы водоснабжения для культурно-развлекательного центра, ХМАО специалистами ИЦ «СКАТ» был проведен ряд работ:

• проектирование системы управления;
• разработка конструкций узлов автоматики;
• комплектация оборудования системы управления;
• монтаж шкафа и пульта управления;
• разработка программного обеспечения и программирование контроллера и панели оператора OMRON;
• отладка основных параметров работы.

В настоящее время ведутся пуско-наладочные работы автоматизированной системы управления непосредственно на объекте.

Если у Вас остались вопросы по данной теме, или Вы хотите заказать проект автоматизации системы водоснабжения, отправьте запрос на адрес электронной почты [email protected] . Специалисты Инжинирингового Центра «СКАТ» свяжутся в Вами в кротчайшие сроки.

1. Автоматизация систем водоснабжения здания

2. Датчики времени

3. Классификация ЧПУ

4. Принципиальная схема АВР трансформатора одностороннего действия

1. Автоматизация систем водоснабжения зданий

Автоматизация современных систем водоснабжения требует совместных усилий как специалистов в области автоматизации, так и инженерно-технических работников, проектирующих технологические процессы.

Автоматическое включение или выключение электродвигателей насосов и компрессоров в системах водоснабжения зданий возможно при изменении уровня воды в водонапорном баке, либо давления в трубопроводах сети или скорости движения воды в трубопроводе.

При изменении указанных параметров приводятся в действие датчики, связанные с исполнительными механизмами включения или выключения магнитного пускателя, соединяющего или размыкающего линию электропитания двигателя насоса. В качестве датчиков применяют различные реле уровня воды (рис. 1), регуляторы давления или электроконтактные манометры, струйные реле (рис. 2). Реле уровня, например поплавковое типа РЛ1-51, в зависимости от верхнего или нижнего положении уровня воды в баке включает или выключает контакты электроцепи двигателя. Чувствительным элементом является поплавок, соединенный с тросом, перекинутым через блок; на другом конце троса прикреплен контргруз. Контактное устройство реле представляет собой пружинный переключатель мгновенного действия с нормально открытым и нормально закрытым ртутными контактами. Контактное реле надежно работает даже в помещениях с повышенной влажностью. Дополнительные встроенные контакты могут соединять цепи звуковой или световой сигнализации.

Рис. 1. Схема установки реле уровня для автоматизации работы насосов: а и б - поплавковое реле для открытых и закрытых резервуаров, в - схема автоматического регулирования уровня воды в резервуаре; 1 - резервуар; 2 - поплавок; 3 - блок; 4 - переключающие шайбы; 5- коромысло; 6 - контакты; 7 - груз; 8 - контактный мост; 9 - соединительная труба; 10- насос; 1- подача воды; 12 - баллончик с ртутью; 13 - электродвигатель

Рис. 2. Схема контактного манометра (а) и струпного реле (б): 1 - трубка датчика; 2 - ось стрелки; 3 - стрелка; 4 - контакты; 5 - чувствительная пластинка

В системах без водонапорных баков или с пневматическими баками включение и выключение электродвигателей насосов (или компрессоров) производятся с помощью реле давления мембранного или диафрагмового типа. При изменении давления рычаг реле замыкает или размыкает контакты цепи управления магнитного пускателя электродвигателя. С помощью струйного реле включаются пожарные насосы. Принцип действия струйного реле основан на воздействии энергии струи соды - отклоняется пластинка, которая замыкает контактное устройство. Струйное реле устанавливают у основания пожарных стояков либо у водонапорного бака (при раздельной системе водоснабжения). В зданиях при постоянном недостатке напора пожарные насосы оборудуют автоматическим или дистанционным пуском от пожарных кранов рис. 3.

Рис. 3. Схема дистанционного включения пожарного насоса (бескнопочный пуск насоса):

1 - шток пожарного крана; 2 - кольцевая бороздка; 3 - кнопочный выключатель;

4- магнитный пускатель электродвигателя

2. Датчики времени

Датчик – это элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства, преобразующий контролируемую величину (температуру, давление, частоту, силу света, электрическое напряжение, ток и т.д.) в сигнал, удобный для измерения, передачи, хранения, обработки, регистрации, а иногда и для воздействия им на управляемые процессы. Или проще, датчик – это устройство, преобразующее входное воздействие любой физической величины в сигнал, удобный для дальнейшего использования.

Реле времени широко применяются в быту и промышленной автоматике для получения задержки включения или отключения различных устройств, в схемах сигнализации, в различных бытовых приборах для ограничения времени работы этих устройств, если забыли их выключить. Данные устройства можно использовать для отключения освещения в ванной комнате или туалете через заданное время, автоматического отключения дежурного освещения в подъезде дома или гараже, включения охранной сигнализации через некоторое время, после того, как Вы покинули охраняемый объект, в качестве таймера газовой или электроплиты, чтобы не забыть про оставленный пирог, автоматического отключения электроутюга и т.д. Как правило, в схемах реле времени используют специализированные микросхемы - счётчики с предустановкой коэффициента деления и встроенным задающим генератором, что позволяет изменять параметры устройства в очень широких пределах. При отсутствии специализированных микросхем реле времени легко собрать на очень широко распространённых КМОП элементах. Для получения коротких выдержек в несколько секунд иногда используют зарядные RC цепи, которые подключаются к пороговому элементу с высоким входным сопротивлением - КМОП триггерам Шмитта, компараторам, интегральным таймерам NE555N, операционным усилителям, полевым транзисторам и другим элементам, но такие схемы сложно настраивать, а стабильность их выдержки невысока.

Реле времени собрано на специализированной микросхеме КР512ПС10, очень широко применяемой в подобных устройствах. Точное время задержки срабатывания устанавливается подбором R1 , C1. Для дискретного изменения времени задержки в широких пределах используются входы предустановки коэффициента деления М1 ... М5, назначение которых показано в таблице. Установкой перемычек на плате можно задать время от нескольких секунд до нескольких суток. Перемычка S1 позволяет получить различный режим работы: если замкнуть площадки 1, 2 реле времени будет периодически включаться и выключаться через заданное время, причем время включенного состояния равно времени выключенного состояния. Если замкнуть площадки 2, 3 - реле времени отсчитает заданный интервал и включит выходное реле, которое останется в этом состоянии сколь угодно долго, пока не будет выключено и заново включено напряжение питания. Более удобна микросхема MC14536BCP или CD4536B, которая имеет широкий диапазон напряжения питания - до 18 В, вместо +6 В у КР512ПС10, что позволяет легко встраивать узлы задержки времени в различные устройства автоматики на КМОП микросхемах.

Реле времени по сути то же что и обычное реле, но с возможностью задержки срабатывания за счёт конструктивных особенностей. По принципу механизма подразделяются на:

с электромагнитным замедлением - применяются только при постоянном токе, и обеспечивает выдержку времени при срабатывании от 0,07 с. до 0,11 с, при отключении от 0,5 с до 1,4 с

с пневматическим замедлением – имеет в конструкции специальное замедляющее устройство - пневматический демпфер катаракт. Регулировка выдержки осуществляется изменением сечения отверстия для забора воздуха. Обеспечивает выдержку времени от 0,4 до 180 с, с точностью срабатывания 10 % от уставки (установки).

с часовым или анкерным механизмом - работает за счет пружины, которая заводится под действием электромагнита и контакты реле срабатывают только после того, как анкерный механизм отсчитает время, выставленное на шкале. Обеспечивает выдержку времени от 0,1 до 20 с, с точностью срабатывания 10 % от уставки (установки).

моторные реле времени - предназначены для отсчета времени от 10 с до нескольких часов. Оно состоит из синхронного двигателя, редуктора, электромагнит для сцепления и расцепления двигателя с редуктором, контактов. Обеспечивают выдержку времени в 20-30 мин.

электронные реле времени – работа основана на переходных процессах в разрядном контуре RC. Обеспечивает выдержку от 0.01секунды до 10 дней

3. Классификация ЧПУ

Системы ЧПУ можно классифицировать по различным признакам.

1. В зависимости от способа управления исполнительным органом различают: позиционные, контурные и универсальные системы.

При позиционном управлении инструмент последовательно обходит ряд точек - позиций. Требуется высокая точность позиционирования, а траектория перемещения инструмента из одной позиции в другую не имеет существенного значения - это холостое перемещение.

При контурном управлении инструмент движется без остановок, и обработка совершается во время движения. Все погрешности отработки траектории переносятся на деталь.

2. В зависимости от наличия обратной связи системы управления могут быть замкнутыми, или закрытыми, и разомкнутыми, или открытыми.

3. В зависимости от способа отсчета перемещения различают системы управления с абсолютным и относительным отсчетом.

4. В зависимости от чисел управляемых координат различают одно-, двух-, трех-, четырех -, пятикоординатные системы управления. Из них какое-то число координат управляется одновременно (параллельно), а какое-то - последовательно.

5. В зависимости от элементной базы и уровня использования; ЭВМ различают системы первого, второго, третьего поколения.

Устройства ЧПУ первого поколения не имели встроенного интерполятора. Программа, записанная на перфоленту при помощи вынесенного интерполятора, переписывалась на магнитную ленту, которую использовали для управления станком.

На магнитную ленту трудно записать большое число технологических команд. Это ограничивает технологические возможности системы.

Устройства ЧПУ второго поколения имеют встроенный интерполятор и управляются от перфоленты. Для подготовки перфоленты используется ЭВМ.

Устройства ЧПУ третьего поколения (системы CNC) имеют встроенный микропроцессор.

Наиболее известны следующие виды систем водоснабжения.

1. Хозяйственно-питьевое водоснабжение (ГВС и ХВС) . Назначением хозяйственно-питьевого водоснабжения является удовлетворение бытовых потребностей людей, а также санитарно-гигиенических нужд. Отличительной особенностью питьевого водоснабжения от производственного является подача воды, свободной от вредных химических примесей и болезнетворных бактерий. Бывает двух видов: горячее и холодное.

Хозяйственно-питьевое является наиболее сложной из систем водоснабжения с точки зрения автоматизации. Максимально возможная экономия ресурсов осуществляется за счет управлением системой горячего водоснабжения.

В наиболее простом случае, система горячего водоснабжения состоит из водонагревательной установки и трубопроводов для передачи горячей воды к водоразборным приборам.

Системы горячего хозяйственного водоснабжения классифицируют по нескольким признакам.

По способу подачи воды на горячее водоснабжение различают:

• Закрытые системы. Вода из тепловых сетей используют только в качестве энергоносителя. Подача воды на горячее водоснабжение осуществляется через водо-водяные теплообменники.
• Открытые системы. Вода из тепловой сети используется для приготовления и подачи воды в систему горячего водоснабжения (например, смешивается).

По способу подогрева воды системы ГВС бывают:

• Централизованные. Одна водонагревательная установка обслуживает как минимум одно здание, и более зданий в пределах одного квартала (микрорайона) или поселка. Такие системы установлены в большинстве многоквартирных домов. Ввод горячей воды в дом и ее распределение происходит в ИТП.
• Децентрализованные. Приготовление горячей воды происходит вблизи водоразборных приборов (например, поквартирно или непосредственно в санузлах) и осуществляется небольшими генераторами тепла: газовыми нагревателями, электрическими тэнами и т. п.

По способу поддержания температуры (обеспечение комфорта пользователя) системы ГВС могут быть:

• Бесциркуляционными, которые состоят только из подающих трубопроводов. Основной недостаток таких систем - остывание воды в трубопроводах при перерывах в потреблении. Открывая кран, например, утром, потребитель получает воду с пониженной температурой и начинает сливать эту воду в канализацию до того, как вода в кране прогреется. Системы без циркуляции являются наиболее простыми по устройству и дешевыми по первоначальной стоимости.
• Циркуляционные системы. В таких системах, находящаяся в трубах горячая вода непрерывно циркулирует, проходя через котел или теплообменник. В системах с поверхностными подогревателями циркуляция, как правило, обеспечивается центробежными насосами. В отдельных случаях циркуляция воды в системах горячего водоснабжения может обеспечиваться действием гравитационных сил.

2. Противопожарный водопровод . Создаётся в рамках системы пожарной безопасности, его предназначение - подача воды в систему водяного пожаротушения и наружные гидранты.

3. Производственное водоснабжение . Создаётся для подачи воды, используемой в технологических процессах.

4. Поливочное водоснабжение . Применяется для полива клумб и зеленых насаждений, а также для мойки территории двора, тротуаров, оборудования и полов.

Практически для всех видов водоснабжения, наружный водопровод доставляет воду по магистралям из распределительной сети города, а внутренний - поставляет воду по всему зданию (объекту), границей между ними является водосчетчик.

Системы канализации бывают:

Внутренняя канализация . Её задача - отвод сточных вод, образование которых происходит во время выполнения хозяйственно-бытовых работ или в результате санитарно-гигиенической деятельности человека.

Ливневая канализация . Применяется для отвода атмосферных осадков.

Автономная канализация . Предназначена для очистки сточных вод «на месте» для дальнейшего сброса их в водоемы хозяйственного назначения или грунт.

Автоматизация горячего водоснабжения

Как было упомянуто, горячее водоснабжение может быть централизованным и местным.

В местных системах горячего водоснабжения подогрев воды осуществляют локально, в газовых водонагревателях или колонках, с учетом того, что каждый нагреватель имеет собственную систему автоматики, разрабатывать интегрированную систему автоматизации нет смысла, достаточно обеспечить хорошую теплоизоляцию трубопроводов и вывести (при необходимости) данные о работе установки на пульт управления зданием.

Иногда целесообразно осуществлять управление электрическим котлом, в зависимости от присутствия людей в здании (показания датчиков движения или СКУД).

В системах централизованного отопления или водоснабжения, автоматизации подлежит все технологическое оборудование: циркуляционные насосы, клапаны и вентили трубопроводов, оборудование теплообменников и радиаторов, подогреватели и т.п. Проект автоматизации ГВС разрабатывается совместно с проектом автоматизации ИТП .

Основная цель автоматизации систем ГВС - поддержание в системе заданного давления и температуры, кроме того автоматизация систем горячего водоснабжения выполняет следующие задачи:

• Повышения надежности теплоснабжения и горячего водоснабжения потребителей;
• Уменьшение зависимости от «человеческого фактора», возможность эксплуатации без постоянного присутствия оперативного персонала
• Оптимизации отпуска и потребления тепла, снижения коммунальных расходов;
• Снижения затрат электрической энергии в насосных установках;
• Увеличения ресурса работы и облегчение эксплуатации технологического оборудования;
• Контроля состояния технологического оборудования и технологических параметров;
• Оперативной передачи предупредительной и аварийной информации на диспетчерский пункт.

Автоматизация холодного водоснабжения

Автоматизация систем холодного водоснабжения предназначена для поддерживания постоянного давления в системе, не зависящего от давления на входе и расхода воды. К щитам автоматики подключают такое оборудование как реле давления, контроллеры сухого хода, манометры, пусковые и защитные автоматы насосов, блоки питания, поплавковые выключатели и т.п.

В результате автоматизации, в системах ХВС удается снизить расход воды, повысить ресурс работы оборудования и уменьшить эксплуатационные расходы, снизить затраты на электроэнергию, а также уменьшить возможность возникновения аварийных ситуаций.

Автоматизация систем водоотведения (канализации)

Автоматизация системы водоотведения предполагает контроль выполнения относительно небольшого количества процессов, связанных с контролем работы за насосами, и заполнения дренажных приямков. В большинстве случаев, алгоритм работы системы универсален - при заполнении приямка, включить насос, при отсутствии воды в приямке, выключить насос. Дополнительно на пост диспетчера передается информация о работоспособности оборудования. Основные задачи системы автоматизации канализации:

Подходы к построению автоматизированной системы

В основу разработки автоматизированных систем (АС) положены следующие принципы:

• Принцип развития - возможность масштабирования и обновления. АС создается с учетом возможности постоянного совершенствования ее функций и возможности расширения;
• Принцип совместимости - обеспечение взаимодействия различных АС, в едином процессе при их совместном функционировании (для объектов жилищно-коммунального строительства этот принцип обеспечивает система интеллектуального здания);
• Принцип стандартизации и унификации предполагает, по возможности, применение типовых, унифицированных и стандартизированных схем и элементов функционирования АС;
• Принцип эффективности заключается в достижении рационального соотношения между затратами на создание АС и экономическим эффектом, получаемым при ее функционировании.

Хозяйственно Разработка автоматизированной системы управления водоснабжения и водоотведения один из основных разделов проектной документации. Для современных систем водоснабжения, указанные принципы должны соблюдаться в максимальном объеме, системы водоотведения существенно проще, поэтому часто при их разработке не учитывается принцип развития.

Проектирование систем автоматизации водоснабжения и водоотведения

Технология системы водоснабжения разделяет два этапа обработки воды - В технологическом процессе водоснабжения можно выделить два подпроцесса — подъем и подготовку воды, распределение и подачу. Исходя из этого, автоматизация водоснабжения заключается в:

• Автоматизации управлением насосными станциями подъема и водоочисткой (фильтры, расход, распределение по стоякам и др.);
• Автоматизация подачи и распределения воды в частях здания.

Целью управления при функционировании АСУ ТП водоснабжения является обеспечение гарантированного и комфортного водоснабжения потребителей с минимальными эксплуатационными затратами.

Профессионально выполненный проект систем автоматизации водоснабжения и канализация позволяет заказчику контролировать выполнение работ на каждом этапе, от монтажа до пуско-наладки и сдачи в эксплуатацию.

ХВС и ГВС являются сложными системами жизнеобеспечения, разработка которых включает в себя гидравлические расчеты, составления аксонометрических схем, выбора расположения и мощности насосного и водонагревательного оборудования, разработка алгоритмов взаимодействия элементов систем и управления ими.

Автоматизацию системы ВиК можно условно декомпозировать на три крупные подсистемы - хозяйственного питьевого водоснабжения, водомерного узла и системы дренажных приямков. Систему канализации

В проекте автоматизации предусматривают оборудование контроля работоспособности основного и резервного насосов, возможности отключения оборудования по сигналу от противопожарных систем, контроль параметров систем, описывают алгоритмы работы для рабочих режимов. Проект разрабатывается с учетом проекта ИТП.

Типовой проект может содержать:

Экономический эффект от внедрения системы автоматизации

Экономический эффект за счет разработки систем автоматизации водоснабжения и канализации обуславливается, в основном экономией энергии на подогрев, оперативного определения мест тепловых потерь, диагностирования проблем при водоотводе. Основные факторы экономии:

• Снижение расхода электроэнергии на подъем и транспортирование воды, подачу воздуха на очистных сооружениях и др.;
• Снижение расходов на ремонт и техническое обслуживание оборудования;
• Снижение стоимости аварийно-восстановительных работ вследствие быстрого обнаружения и сокращения числа аварий;
• Уменьшение количества обслуживающего персонала.

Затраты на внедрение и эксплуатацию

Как свидетельствует практика, с внедрением автоматизации систем водоснабжения общепроизводственные расходы возрастают с 11 до 15 % за счет закупки и обслуживания на объекте нового оборудования.

Наряду с этим, расходы на ресурсы (электричество, отопление и т.д.) уменьшаются на 4%, сокращаются расходы на ремонт - с 25 до 10 % и на эксплуатацию объекта - с 50 до 20 %.

Стоимость одного кубометра воды по отношению к периоду до внедрения автоматики снижается на 45 %.

Подача воды на объекты осуществляется целым рядом механизмов и сооружений: насосные станции, трубопроводы, станции фильтрации, водоприемники. Слаженная работа всех компонентов увеличивает эффективность и надежность систем, уменьшает расход энергоресурсов и улучшает конечные показатели воды. Для координации отдельных блоков оборудуются автоматизированные системы водоснабжения и водоотведения.

Требования к автоматическим установкам водоснабжения

Современные технологии позволяют автоматизировать практически любую систему водоснабжения:

• артезианок;
• фильтровальных станций;
• канализационных насосных;
• станций первого и второго подъемов;
• повысительных станций;
• очистных сооружений.

Необходимо учитывать то, что процесс добычи, очистки и доставки воды связан с разнообразными физическими, химическими и биологическими реакциями. Автоматизация процесса водоснабжения проводится с учетом следующих особенностей:

• интенсивность работы оборудования постоянно меняется;
• характеристики первичной воды не стабильны;
• оборудование размещается в отделенных друг от друга точках, управление ими ведется из единого центра;
• жесткие требования к качеству воды, поставляемой потребителю;
• работа в экономичном режиме;
• при поломке на одном участке обеспечение работы остального оборудования в штатном режиме.

Комплектация автоматизированной системы водоснабжения

Автоматизация процесса водоснабжения осуществляется с помощью:

• измерительных преобразователей;
• датчиков для измерения показателей и, расхода воды;
• блоков ввода данных и вывода;
• исполнительных механизмов;
• контроллера.

Датчики определяют характеристики, регулируют и сигнализируют о неполадках в процессах.

Модули (блоки) ввода и вывода переводят информацию, полученную от датчиков в удобный для обработки формат и поставляющие далее на контроллер.

Измерительные преобразователи преобразуют контролируемые параметры или сигналы в удобную для хранения или обработки форму.

Контроллер управляет технологическими процессами, используя данные датчиков. В отличие от бытовых компьютеров, промышленные контроллеры оснащены мощной системой ввода и вывода сигналов с периферии. Они не требуют постоянного контроля и выдерживают неблагоприятные климатические условия.

Исполнительный механизм – получает сигнал от контроллера и преобразует его в движение. Схема исполнительного механизма автоматизации водоснабжения состоит из реле, гидравлического или пневматического привода, двигателя.

Для доставки информации с периферии в пункт управления используются:

• радиоканалы;
• коммутатор;
• мобильная телефония;
• беспроводной интернет;
• спутниковая связь.

Схема автоматизации артезианских источников

Автоматизация процесса водозабора из глубинных скважин и снабжения водой потребителя должна соответствовать условиям:

• автоматизируется весь процесс от получения воды до доставки людям;
• обеспечивается постоянный мониторинг добычи воды и количества в емкостях, работы оборудования;
• все данные архивируются в базах данных контроллера;
• операторы могут в любой момент изменить параметры насосов из диспетчерской.

Схема автоматизации водоснабжения

1. В диспетчерском пункте монтируется щиток с контроллером, а также компьютер. Контроллер связывается с компьютером посредством беспроводной связи через Ethernet.
2. Скважины автоматизированной системы водоснабжения и водоотведения оборудуются блоками ввода и вывода, датчиками для контроля над напряжением и давлением, счетчиками импульсов, механизмом плавного запуска.
3. Станции водозабора оборудуются блоками ввода и вывода, датчиками тока и давления, счетчиками импульсов. Блок защиты мотора устанавливается на каждый насос.
4. В баке для воды устанавливают счетчик давления.
5. Для соединения всех источников забора воды и станций используется кабель типа “витая пара”.

Каждая автоматизированная система водоснабжения и водоотведения оснащается программой управления. В результате насосы работают без присутствия человека, поддерживая нужное количество воды в цистернах. Они обеспечивают заданный напор в водопроводных трубах. Эффективно работает схема, когда один насос ведущий, другие ведомые. Через определенный период ведущий насос меняется, это предотвращает преждевременный износ оборудования. Контроллер автоматизированной системы водоснабжения подсчитывает количество часов, наработанных каждым насосом.

Контроллер анализирует ошибки оборудования: обрывы или замыкания в цепях, отсутствие связи с датчиками, скачки напряжения, аварийные пределы. Если датчик ломается, на пульт управления приходит информация об этом. В автоматическом режиме контроллер разрешает насосу работать, регулируя расход воды и поток.

Оператор видит на мониторе информацию о взломе оборудования, затоплении или возгорании, температуре воздуха, давлении и расходе воды, количестве воды в баках. Схема автоматизированного водоснабжения позволяет оператору дистанционно включать или выключать насосы, перезапускать механизм плавного спуска.

Автоматизация башенных установок водозабора

В сельском хозяйстве преимущественно распространено водоснабжение автоматизированными установками башенного типа с погружными насосами. Схема управления башенной водокачкой дает возможность автоматически или вручную включать или выключать насос, предохраняет электромотор от замыканий и перегрузок, подает световые сигналы о состоянии насоса.

Чтобы на водокачке башенного типа перевести установки водоснабжения из автоматического на ручной режим, тумблер SA устанавливают на P. При переводе на О установка выключается. Когда в башне воды нет, контакты датчиков размыкаются, а магнитного пускателя соединяются. В установке водоснабжения башенного типа автоматически запускается насос и закачивает необходимое количество воды. Как только вода доходит до контактов реле КV, отключается подача тока на насос. При включенном насосе светится красный индикатор, при выключенном – зеленый.

Автоматизированная система водоснабжения позволяет, уменьшить численность обслуживающего персонала, прослеживать все процессы, показатели датчиков, режимы работы оборудования, контролировать производительность источников водозабора, в реальном времени учитывать объем добываемой воды.

Видеопример автоматизации водоснабжения поселка в Забайкалье: