При внедрении преобразователей частоты на скважинах достигаемый экономический эффект складывается из снижения стоимости оборудования (30%-70%), снижения затрат на эксплуатацию и ремонт оборудования (25 %), экономии ресурсов (5%-20%), повышения ресурса насоса (10%-50%), автоматизации процесса.
Социальный эффект заключается в улучшении качества воды за счет исключения коррозионных процессов внутри башни, возможном повышении давления в верхних точках (верхние этажи, здания на возвышении), обеспечении бесперебойного водоснабжения.
Следует отметить, что если вода содержит механические примеси и песок, целесообразно применение механических фильтров в составе насосной станции.
Основные выводы из опыта внедрения и практической эксплуатации преобразователей частоты на скважинных насосах:
1. Внедрение частотно-регулируемого электропривода на скважинных насосах имеет ряд ограничений по разбору воды и режимам насосного агрегата, которые должны учитываться специалистами при настройке преобразователя частоты (при производстве шкафа управления);
2. Когда эти ограничения решены, внедрение преобразователей частоты имеет неоспоримые технико-экономические преимущества перед водонапорными башнями, в первую очередь за счет несравнимо меньших капитальных затрат (как правило приобретается только шкаф управления, скважина и насос остаются прежними, водонапорная башня выводится из эксплуатации).
Основное внимание при расчете и производстве шкафов управления скважинными насосами должно быть уделено вопросу повышения срока службы всего оборудования и ресурсосбережению.
Работа системы водоснабжения без водонапорной башни основана на автоматическом регулировании частоты вращения скважинного насоса (путем снижения подаваемой на электродвигатель мощности).
Основной критерий работы – поддержание заданного давления. После запуска преобразователь частоты шкафа управления ИСТОК плавно увеличивает частоту вращения насоса пока измеренное электронным датчиком РТ (см.схему) давление не достигнет заданного. Если со временем потребление воды увеличиться, преобразователь частоты повысит частоту вращения насоса, а если разбор воды уменьшится, частота вращения понизится. Давление при этом остается постоянным с точностью ±0,1 атм.
Если по каким-либо причинам давление в трубопроводе превысит максимально допустимое, насос отключается по сигналу независимого реле давления PS. Если уровень воды в скважине понизится до минимального и возникнет опасность сухого хода насоса, насос отключается по сигналу датчиков LS.
В оснащенных контроллером шкафах управления ИСТОК может быть предусмотрена возможность полной остановки насоса при малом или нулевом водопотреблении (например ночью). Для уменьшения частоты пусков насоса при малом водопотреблении рекомендуется к водопроводу подключить мембранный бак (гидроаккумулятор) емкостью 100-500 л, увеличение объема мембранного бака снижает частоту пуска насоса, но удорожает систему. Для расчета оптимального объема следует обратиться к специалистам.
Мембранный бак может быть установлен вблизи скважины после датчика давлении по ходу течения воды или в другом месте по возможности ближе к основному водопроводу (не на боковых ответвлениях). С водопроводом мембранный бак соединяется одной трубой небольшого диаметра (как правило Ду32).
Указания по применению (по замене изношенных водонапорных башен на шкафы управления ИСТОК для частотного регулирования скважинных насосов ЭЦВ и аналогичных).
Шкафы частотного регулирования скважинного насоса ИСТОК обеспечивают полноценное водоснабжение при условии превышения дебита скважины и номинальной подачи насоса над возможным пиковым расходом воды.
Если данное условие не выполняется, целесообразно предусматривать одновременную работу нескольких скважин в автоматическом режиме (функция многонасосного управления в шкафах управления ИСТОК) или применение накопительных резервуаров.
Пиковый расход воды может быть установлен по расходомеру (рекомендуется) или другими способами, например, по скорости падения уровня в водонапорной башне действующей системы водоснабжения. Для вновь проектируемых систем расход может быть указан в проекте или рассчитан по соответствующим нормативам водопотребления на орошение, хозяйственно-питьевые нужды населения, технологические нужды комплексов животноводства и т.д. Дебит скважины (ее водоносная способность) следует брать из паспорта на скважину или определять из опыта эксплуатации.
Рекомендуемая схема гидравлической сети с частотно-регулируемым скважинным насосом приведена выше. На практике схема может быть иной, например, может отсутствовать расходомер или фильтр сетчатый. Ниже приведена минимальная гидравлическая схема.
Датчики сухого хода, давления, реле давления и манометр входят в комплект отгрузки шкафа управления ИСТОК в соответствии с заказным листом. Реле и датчик давления отгружаются с подключенными к ним экранированными сигнальными кабелями. Скважинный насос, расходомер, запорная арматура также могут отгружаться в комплекте со шкафом управления ИСТОК.
Как правило, все указанные на схеме приборы (расходомер, задвижки, датчики и т.д., а также шкаф управления ИСТОК) располагаются в павильоне над скважиной. По заказу при изготовлении шкафа управления ИСТОК все указанное оборудование на производственной площадке ООО «Технологии АЭК» может быть смонтировано в блочном утепленном контейнере и доставлено заказчику в собранном виде. В контейнерах такого типа предусмотрено отверстие для оголовка скважины (положение и размеры согласовываются с заказчиком), а также съемная крыша для демонтажа насоса. Шкаф управления, обогреватели, приборы освещения крепятся на боковой стене контейнера.
Для снижения расходов на обогрев помещения в холодных районах страны запорная арматура, манометр, расходомер и т.д. могут быть размещены в заглубленных колодцах, при этом шкаф управления ИСТОК может быть также размещен в колодце (с защитой от затопления) или выполнен в уличном защищенном исполнении.
В качестве скважинных насосов для частотного регулирования рекомендуется применение насосов Grundfos серии SP, поскольку производителем рекомендовано их применение с преобразователями частоты и четко оговорены допустимые диапазоны регулирования. Насосы SP отличаются высокой надежностью и КПД.
Однако для снижения капитальных затрат при создании или модернизации систем водоснабжения предприятием «Технологии АЭК» широко применяется установка частотно-регулируемых систем управления на насосы ЭЦВ (при соблюдении определенных режимов работы, обеспечиваемых настройкой преобразователя частоты). Практика применения насосов ЭЦВ с преобразователями частоты положительна.
Примечание. Не рекомендуется демонтировать обратный клапан в скважинном насосе (если обратный клапан демонтирован, обязательна установка обратного клапана на оголовке скважины до манометров и датчиков по ходу течения воды).
