Управление циркуляционным насосом – Управление циркуляционным насосом

Минус этого способа в том, что изначальная экономия через два, три года перерастет в постоянную переплату по счетам за электричество. Гораздо разумнее включать циркуляцию только тогда, когда она требуется.

Ситуации когда работающий насос не нужен:

• Ночью все спят и нет надобности в сиюминутной горячей воде, но, например, если человек сходил в туалет, то логично, что после этого он пойдет мыть руки и вода уже необходима.
• Вода в трубопроводе уже горячая, в этом случае работа циркуляционного насоса не требуется.
• Также можно выключать насос, если долгое время нет движений в доме.

Это задачи уже не по силам насосам со стандартными функциями, зато запрограммировать контроллер Arduino для осуществления этой задумки вполне возможно.

Еще вариант разумной экономии это заставить насос работать с определенной периодичностью в связи с тем, что вода в трубах остывает не сразу, а спустя какое-то время. Все это по силам Ардуино.

Блок управления насосом на базе Arduino

Давайте на живом примере соберем блок управления насоса исходя из двух условий. Насос не должен работать в ночное время. В дневное время насос должен включаться на короткий промежуток времени после этого делать паузу.

Интервал подберем эмпирическим путем. У меня в доме насос прогоняет воду по кольцу горячего водоснабжения примерно за 40 секунд, это чувствуется по повышающейся температуре насоса, расположенного на обратке и по температуре воды, вытекающей из крана в самой дальней точке. Для удобства заставим его работать ровно минуту.

Второе условие будет зависеть от времени остывания воды в трубах. В моем случае она понижает температуру до заметной рукам примерно за 20 минут. Поэтому сделаем повторное включение насоса через 15 минут — с запасом.

Третье условие посуточное, ночью все спят, поэтому нет смысла включать циркуляционный насос даже один раз в пятнадцать минут. Понятие ночи у всех разное, поставим рабочее время насоса с 7 утра до 23:00 вечера. Вы с легкостью сможете изменить любые параметры под себя. В скетче (программке для Ардуино) по-русски будет написано где что исправить.

Детали для сборки блока управления

Для осуществления проекта нам понадобятся:

• Arduino UNO или её китайский аналог. Брал тут, работает.
• Монтажная плата (идет в комплекте с китайской Ардуино)
• Часы реального времени RTC DS1302. Брал тут, работает.
• Реле 220 вольт KY-019. Брал тут, работает.
• Провода для соединения.
• Блок питания.

Собираем блок управления

Подключаем Ардуинку к DS1302 для этого нам необходимо соединить контакты:

После этого подключаем реле:

Схема подключения RTC DS1302 и реле 220 вольт

На видео показано как схема подключения выглядит в собранном виде.

Программа для управления насосом в контуре ГВС

Скачивание и установка программ

Скачиваем скетч и библиотеку для часов реального времени RTC (взято с сайта iarduino.ru). Чтобы включить библиотеку в Arduino IDE нажимаем: Скетч -> Подключить библиотеку -> Добавить .ZIP библиотеку…

В скетче он подключен в первой строчке.

Настройка часов

Вторым этапом устанавливаем время на часах. Для этого:

1. Раскомментируем строчки указанные на картинке.

2. Устанавливаем нужное время и дату.
3. Загружаем скетч в Ардуинку.
4. Закомментаруем указанные выше строчками, чтобы не сбивать дату.

Настраиваем режим день ночь.

Устанавливаем часы и минуты включения и выключения насоса по времени суток. Именно в этом интервале исполняется дальнейший код. В остальное (ночное) время, насос будет отдыхать.

Условие включения насоса

По умолчанию в программе насос включается на минуту (60000 мс) и выключается на 15 минут (60000*15). В вашем случае настройки скорее всего будут другими. Они зависят от температуры воды, длины трубопровода и степени его утепления. Проверить это необходимо опытным путем.

Засеките через сколько горячая вода при выключенном насосе ГВС начинает литься из крана, умножьте это время на 2 и запишите результат в скетч, в месте указанное зеленой стрелкой в миллисекундах. Засеките через какое время вода остывает в кране градусов на 10-15 и запишите результат в миллисекундах в месте, указанном красной стрелкой.

После этого остается загрузить скетч в Arduino, к реле подсоединить разрыв одного из проводов питающего насос и упаковать это аккуратно в распаечную коробку. Блок управления насосом контура горячего водоснабжения на основе Arduino собран.

Итог

В итоге насос будет работать не 24 часа в сутки, а 64 минуты, что существенно увеличит ресурс его работы и сократит потребление электроэнергии.

dacha48.ru

SalusControl — Термостаты для умного дома

Циркуляционный насос в системе отопления обеспечивает принудительную циркуляцию теплоносителя по трубопроводам. Это в свою очередь гарантирует равномерное распределение тепла во всех помещениях в доме. Но чтобы циркуляция теплоносителя осуществлялась рационально, необходимо управление насосом. Для этих целей компания salus предлагает специальное оборудование – модули или блоки управления циркуляционными насосами в системе отопления.

Как осуществляется управление насосом при помощи специальных блоков управления?

Рациональная работа системы отопления гарантирует экономию энергоресурсов, стоимость которых сегодня достаточно большая. И при автоматизации системы отопления важно обратить внимание на установку блоков управления циркуляционным насосом. Они необходимы для включения и выключения насоса, когда температура в помещении достигла заданных параметров или наоборот опустилась ниже установленных значений.

Управление насосом осуществляется автоматически без участия человека при ранее заданных параметрах для дальнейшей работы. На блоках управление насосами salus предусмотрено два переключателя.

Первый переключатель позволяет установить время, в течение которого насос будет работать после закрытия сервомоторов. Здесь можно выбрать один из нескольких значений – 5, 10 или 15 минут. Есть нулевой показатель, при котором насос сразу отключается, как только закрываются все приводы.

Второй переключатель позволяет выбрать приоритетную зону, где необходима принудительная циркуляция жидкости. В центре коммутации предусмотрено до шести зон. Если выбрать одну из них, то при включении насоса будет открываться привод только этой зоны в обход других закрытых зон. Но в позиции «Р» насос будет работать для всех шести зон, даже в том случае, если только одна из зон подала сигнал к нагреву.

Дополнительной и не менее важной опцией, которой дополняются блоки управления SALUS циркуляционном насосом, это защитная функция. Она включается насос один раз в неделю, даже если система отопления отключена, что исключает возможность образования застойных явлений.

Качественное управление насосом от компании SALUS.

Под торговой маркой SALUS предлагается качественное и удобное оборудование, обеспечивающее бесперебойное управление насосом в системе отопления. При его изготовлении используются только надежные материалы, отличающиеся большим сроком службы даже при интенсивной эксплуатации.

www.saluscontrol.ru

автоматика и схема, терморегулятор для управления

Автономные системы отопления в частном доме могут быть открытыми и закрытыми, с гравитационной и принудительной циркуляцией теплоносителя. Оптимальными и более практичными считаются схемы закрытого типа с принудительным движением воды. Энергозависимые тепловые магистрали обеспечивают равномерность подачи теплоносителя во все приборы без снижения температуры нагрева воды. А вот чтобы схема работала бесперебойно, нужна автоматика для циркуляционного насоса отопления – что это и зачем, следует разобраться подробнее.

Схема и принципы работы тепловых насосов

Конструктивно прибор представляет собой комплекс основных и вспомогательных элементов:

1. Рабочее колесо или крыльчатка. Детали с лопастями, которые захватывают жидкость, направляют ее в приборы отопительной системы.
2. Электрический двигатель. Элемент нужен для запуска оборудования в работу.
3. Камера перекачивания. Отсек оснащается патрубками подачи теплоносителя и напора, которые присоединены к трубопроводам системы.
4. Корпус. Служит для защиты прибора от порчи при механическом воздействии, может изготавливаться из чугуна или термостойкого пластика.
5. Клеммы. Коробка с клеммами нужна для подключения агрегата к электрической сети, для получения питания для всех элементов и регулирующих деталей.

Как работает насос: по патрубку подачи в перекачивающую камеру оборудования поступает теплоноситель, далее электромотор запускает работу крыльчатки, лопасти которой захватывают жидкость. После этого давление на теплоноситель повышается, он направляется в патрубок выпуска, который присоединен к трубопроводу магистрали.

Простая схема для насоса для отопления не требует особых умений при монтаже, также не будет проблем с выяснением причины остановки оборудования – нет питания, засорилась крыльчатка. Никаких дополнительных функциональных особенностей нагнетатель не несет, давление в системе не повышает, нужен только для обеспечения нормальной циркуляции жидкости в приборах.

Приборы автоматики для насосов

Комплекс включает несколько отдельных агрегатов – терморегулятор, реле, источник бесперебойного питания (ИБП). Оборудование требуется для поддержания бесперебойной работы тепловых насосов, а также определения режима нагрева теплоносителя, который транспортируется по магистрали.

Совет! Термостат для циркуляционного насоса отопления пригодится не только в автономной системе, но и централизованной (в квартирах). Устройство устанавливается на радиатор, служит для коррекции интенсивности транспортировки теплоносителя в радиаторе.

Особенности и назначение термостатов

Рекомендуем к прочтению:

Прибор предназначен для контроля нагрева теплоносителя и совмещает функции запорного вентиля и термоэлемента.

Принцип работы термодатчика:

• считывание информации с температурного датчика, который нужен для определения режима нагрева;
• сравнение показателей датчика с заранее установленными настройками нагрева, которые пользователь вводит в меню устройства, определяя температуру включения и отключения насоса;
• осуществление запуска оборудования в работу или отключение насоса.

Основной момент в определении режима – гистерезис. Это интервал запаздывания показателя температуры при запуске и остановке прибора. Как только начинается процесс нагрева теплоносителя, гистерезис плюсуется к показателям температуры, определяющим запуск насоса в работу, а при остывании жидкости установленный гистерезис отнимается.

Задается гистерезис в ручном режиме, хозяин сам может установить интервал в 5 и более градусов. Например, в настройках режима есть заданный уровень температуры +50 С, гистерезис в +7 С, то сначала теплоноситель прогревается до +57 С, затем блок автоматики, осуществляющий управление циркуляционным насосом, запускает агрегат в работу. А вот для отключения нагнетателя нужно остывание теплоносителя до +43 С (50-7).

Совет! Гистерезис следует устанавливать от +5 С, чтобы прибор не запускался и отключался поминутно, поддерживая точность нагрева в 1 градус. При подборе насоса нужно смотреть установки гистерезиса в прошивке, удобнее работать +/-1 градус минимум и +/-10 градусов максимум.

Термодатчик устанавливается рядом с котлом, а если термостат выставляется с учетом данных температуры в комнате, то приборы регулировки котла должны предусматривать внесение изменений в температуру нагрева теплоносителя.

Возможности и принцип работы бесперебойного блока питания

Циркуляционный насос – энергозависимое оборудование, поэтому при отключении электропитания прибор работать не будет. Чтобы не остаться без тепла, хозяину нужно позаботиться о дополнительном источнике питания, которым может стать бесперебойник (ИБП) или генератор. Но генератор работает шумно, а вот блок обеспечения гарантирует тишину, при этом не уступает генераторам по функциональным возможностям. Главное – правильно подобрать источник обеспечения постоянного тока с учетом индивидуальных особенностей системы.

Рекомендуем к прочтению:

Можно обойтись без дополнительного источника энергии, если сформировать схему отопления с уклоном трубопроводов в сторону котла – так теплоноситель будет циркулировать самотеком, то есть при отключении электроэнергии дом не останется без тепла. Однако самотечные схемы не подходят для строений более 1 этажа и площадью более 25 м2. На высоту самотеком вода не поднимется, а пока теплоноситель самотеком дойдет до крайнего радиатора, температура снизится, в комнатах будет холодно. Поэтому без насоса, а соответственно, источника дополнительного питания в таких тепловых магистралях не обойтись.

Монтаж ИБП не доставляет сложностей, оборудование оснащено автоматической системой управления, аккумулятором для нагнетателя – такой комплекс обеспечивает энергией блок управления циркуляционным насосом отопления и другие элементы системы, работающие от электричества.

На заметку! В техническом паспорте бесперебойника прописывается объем аккумулятора, стандартное время работы прибора. При выборе ИБП в расчет принимается мощность циркуляционного насоса. А чтобы обеспечить энергией все элементы схемы, источник питания нужно брать с запасом.

Характеристики реле включения и отключения насоса

Реле запуска и отключения необходимо для поддержания работы системы в автоматическом режиме. Если в схему встроен насос циркуляционный с датчиком температуры, то при понижении уровня давления в магистрали реле включает прибор в работу, а при увеличении давления отключает.

На заметку! Реле включения насоса отопления пригодится в однотрубных и двухтрубных системах с раздачей ГВС. При окончании разбора воды давление поднимается, прибор отключается. Как только потребление теплоносителя возобновляется, нагнетатель снова запускается в работу.

Установленный таймер для насоса отопления позволяет неплохо сэкономить на топливе, продлить срок эксплуатации оборудования. Отключение насоса – снижение затрат на обслуживание, оплату электроэнергии и износа деталей. Как правило, производители агрегатов выпускают оборудование сразу с полным оснащением или дают точные рекомендации по подбору типов комплекса автоматического управления.

Что касается терморегуляторов, то их следует установить на все батареи, в том числе в квартире. В этом случае хозяин получает возможность задавать режим прогрева в каждой комнате, а владельцы автономных систем снижают затраты на топливо, энергоносители. Например, можно задать минимальный прогрев теплоносителя в дневное время, пока все на работе, запускать оборудование на полный прогрев только в вечерние и утренние часы. При таком режиме экономия достигает 35-40%.

Совет! Для нормальной работы радиаторов нужны термодатчики с тонкой шкалой настройки. Это значит, что деления должны быть не более 1-5 градусов, чтобы выставление режима нагрева теплоносителя было как можно более точным.

dizain-vannoy.ru

Автоматическое управление и регулирование. Описание электрической схемы управления циркуляционными насосами

4.4 Автоматическое управление и регулирование

Схемой автоматизации предусмотрено автоматическое регулирование температуры воды в системе горячего водоснабжения с понижением температуры в ночное время (снижение температуры на заданную величину программируется по часам суток и дням недели) и автоматическое регулирование температуры теплоносителя в системах отопления в зависимости от температуры наружного воздуха, с коррекцией по температуре теплоносителя возвращаемого в тепловую сеть.

Регулирование температуры воды в системе горячего водоснабжения осуществляется электронным цифровым регулятором температуры ECL Comfort 200 компании Danfoss (Дания) при помощи седельного двухходового регулирующего клапана VB2 с электроприводом AMV23. При повышении температуры воды в системе горячего водоснабжения (что означает снижение водопотребления) регулирующий клапан VB2 прикрывается уменьшая тем самым расход греющей воды через верхнюю ступень водоподогревателя. При снижении температуры в системе горячего водоснабжение (при увеличении водоразбора) регулирующий клапан открывается. Для контроля температуры в системе к регуляторы подключены погружные датчики температуры теплоносителя ESMU Pt 1000. Описанная схема управления реализуется регулятором при установке информационной ECL-карты P16.

Регулирование температуры в системах отопления осуществляется электронным цифровым регулятором температуры ECL Comfort 300 при помощи двухходовых регулирующих клапанов с электроприводами AMV33 в соответствии с заданным  температурным графиком с коррекцией по температуре возвращаемого теплоносителя (клапан прикрывается при превышении температуры в обратном трубопроводе тепловой сети установленного значения).  Для контроля параметров теплоносителя и температуры наружного воздуха к регулятору подключены погружные датчики температуры ESMU Pt 1000 и датчик температуры наружного воздуха ESM-10 Pt 1000. Управление электроприводами регулирующих клапанов осуществляется через теристорные выходы регуляторов.

Схемой автоматизации предусмотрено автоматическое управление подпиточными насосами НП1 и НП2, а также автоматическая взаиморезервирующая блокировка циркуляционных насосов НЦ1 – НЦ4 и подпиточных насосов НП1, НП2.

Управление подпиточными насосами НП1 и НП2 – рабочим и резервным  осуществляется избирателем режима SA2 по команде от датчика давления  в обратном трубопроводе системы отопления  жилой части здания. При уменьшении давления до заданного значения P_min, замкнувшийся контакт датчика подает сигнал на включение рабочего подпиточного насоса. Если давление воды в трубопроводе достигло заданного предела, фиксируемого контактом   P_max, то подается сигнал на отключение рабочего подпиточного насоса.

Автоматическая взаиморезервирующая блокировка всех групп насосов осуществляется при помощи регулятора перепада давления РКС. При выходе из строя рабочего насоса  замыкается контакт реле разности давлений регулятора РКС на нагнетании и всасе насосов и подается сигнал на включение резервного насоса.

Состояние насосов во всех режимах работы сигнализируется лампами HL1 – HL12 и звуковыми сигналами HA1 – HA4 на щите автоматизации. Снятие звуковых сигналов HA1 – HA3 и световых сигналов HL3, HL6, HL9, включение АВР осуществляется кнопками SB1 – SB3.  

4.5 Описание электрической схемы управления циркуляционными насосами

Каждая группа циркуляционных насосов имеет одинаковый блок управления, который состоит из магнитных пускателей КМ1 и КМ2, сигнальной аппаратуры HL1 – HL3, HA, тепловых реле KK1 и КК2, плавких предохранителей FU, избирателя управления SA и кнопки SB. Подача напряжения  в силовые цепи осуществляется автоматическими выключателями QF1 и QF2  (максимальная защита), тепловые реле КК1 и КК2 осуществляют защиту электродвигателей от перегрузок,  нулевая защита осуществляется  магнитными пускателями.

После подачи напряжения в цепь управления, при помощи автоматического выключателя SF реле К1 становиться под ток, замыкается контакт К1 и напряжение  подается на обмотку магнитного пускателя КМ1, включается электродвигатель М1 рабочего насоса, одновременно загорается лампа HL1 сигнализирующая о работе основного насоса. При уменьшении или исчезновении перепада давления на всасывающем и нагнетательном патрубках насоса, замыкается контакт SP реле давления и напряжение подается на катушку токового реле КА, которое своими размыкающими контактами КА 1.3 прекращает подачу напряжения на реле К1, при этом контакт К1 размыкается магнитный пускатель KM1 обесточивается и двигатель рабочего насоса выключается, а замыкающий контакт КА 1.4 через промежуточное реле К2 подает напряжение на обмотку магнитного пускателя КМ2, контакты магнитного пускателя в силовой цепи замыкаются и в работу включается резервный насос НЦ2, одновременно с этим загорается сигнальная лампа HL3 и включается звуковой сигнал HA, свидетельствующие о возникновении аварийного режима. После устранения аварии звуковой сигнал и и лампа выключаются вручную при помощи кнопки SB2, реле КА обесточивается, в работу снова включается основной насос, а аварийный выключается.

vunivere.ru

Энергосбережение – через управление насосами

Новое системное решение KSB, BOA-Systronic, обеспечивает регулирование температуры в подающей линии отопительных контуров, раскрывая не используемый до настоящего времени потенциал экономии электроэнергии, потребляемой циркуляционным насосом. Главный распределитель отопительного контура включает несколько регулирующих компонентов, таких как циркуляционный насос и регулирующая арматура, соединенных трубопроводами. Циркуляционный насос транспортирует греющую воду от теплогенератора к потребителям, а регулирующая арматура регулирует объемный расход в соответствии с потребностями потребителей. При этом обычный отопительный контур характеризуется, в числе прочего, следующими особенностями:
1. Циркуляционный насос и регулирующая арматура обычного отопительного контура работают независимо, без координации друг с другом.
2. Системных знаний о гидравлических характеристиках отопительного контура не имеется. Поэтому предоставляемая насосом гидравлическая энергия частично уничтожается в другом месте отопительного контура арматурой и регулятором перепада давления.
3. Главный распределитель обычной конструкции обеспечивает постоянный объемный расход теплоносителя, подаваемого потребителям. Таким образом, в случае частичной нагрузки, на долю которой приходится свыше 90% времени отопительного периода, насосом перекачивается преимущественно охлажденная обратная вода.
4. Напор регулируемого насоса в обычной системе остается постоянным независимо от нагрузки, т.е. независимо от наружной температуры. Только при воздействии внешнего тепла экономия энергии может быть достигнута на основе установленной характеристики насоса Δp = const или Δp = var.
5. Если несколько обычных отопительных контуров питаются от одной распределительной магистрали, то требуется ручная гидравлическая балансировка.

Анализ этих обстоятельств привел к системной концепции устройства BOA-Systronic с четко определенной целью — сократить эксплуатационные расходы отопительного контура. BOA-Systronic координирует работу циркуляционного насоса и регулирующей арматуры. В зависимости от управляющего сигнала устройства регулирования вышестоящего уровня оба регулирующих клапана обеспечивают результирующий объемный расход, требующийся для потребителей. Одновременно регулируемому циркуляционному насосу задается соответствующее значение напора. Таким образом, BOA-Systronic преобразует обычную отопительную систему с постоянным расходом в систему с переменным расходом и подстраивает напор циркуляционного насоса в соответствии с характеристикой управления системой к сокращенному объемному расходу. Для сокращения объемного расхода требуется повышение температуры подаваемого теплоносителя. Это производится вышестоящим уровнем регулирования. В результате достигается экономия на объемном расходе ΔQ и напоре ΔH, произведение которых пропорционально экономии электрической мощности циркуляционного насоса. Следствием этого является сокращенное потребление тока и соответственно сокращение расходов на эксплуатацию циркуляционного насоса. Статическая балансировка участков сети у главного распределителя происходит автоматически, что сокращает расходы на ввод в эксплуатацию отопительного контура. В главном распределителе с обычным оснащением во время ввода в эксплуатацию отопительного контура разность температур на входе и выходе для расчетной точки устанавливается с помощью балансировочного клапана. При этом, как правило, производится дросселирование арматуры. Перепад давления на арматуре может доходить до нескольких десятых долей бара. При использовании BOA-Systronic эта процедура отпадает. Такая трансформация в систему с переменным расходом возможна лишь в том случае, если часть расхода гидравлически отделена и имеется информация о требуемом расходе для снабжения отопительного контура. По этой причине система BOA-Systronic оснащена тремя клапанами. С помощью обоих регулирующих клапанов BOA-CVE SuperCompact объемный расход, подаваемый потребителю, регулируется по фактической нагрузке (переменный). Клапан с функцией регулирования и измерения используется здесь для измерения объемного расхода в обратной линии главного распределителя во время пуска в эксплуатацию. С помощью этого измерительного сигнала определяется напор циркуляционного насоса для расчетной точки, а также системная характеристика отопительного контура и, таким образом, его гидравлическое сопротивление. Измерительный клапан как во время ввода в эксплуатацию, так и во всем рабочем диапазоне полностью открыт и вследствие очень малого коэффициента сопротивления «Зет» по гидравлическим характеристикам практически не отличается от обычного участка трубы.

Регулирование температуры подаваемого теплоносителя остается и впредь задачей контроллера вышестоящего уровня. Входными сигналами для этого контроллера являются, в частности, измеренная наружная температура и температура воды на входе отопительного контура. На основе загруженной в контроллер рабочей характеристики отопительной системы по измеренному значению наружной температуры получают заданное значение для температуры воды на входе в отопительный контур. По этому заданному значению и измеренной температуре воды на входе контроллер вышестоящего уровня генерирует сигнал рассогласования и вводит его в алгоритм регулирования (ПИ- или ПИД-алгоритм). Алгоритм регулирования генерирует управляющий сигнал, передаваемый регулирующему клапану. Этот управляющий сигнал контроллера вышестоящего уровня является входным сигналом для всей системы. Упрощенно можно сказать, что этот управляющий сигнал трансформируется в два сигнала управления для обоих регулирующих клапанов и сигнал заданного значения для напора циркуляционного насоса.

В главном распределителе обычной конструкции трехходовой клапан в отопительном контуре на основе своей характеристики пропускает потребителям только постоянный объемный расход (Qобщ). Выходящий из подающего коллектора объ- емный расход греющей воды (Q1вход) связан с подаваемым линией примешивания объемным расходом холодной обратной воды (Q2примеш). Отопительному контуру требуется тепловая мощность Pтепл = 1,16QΔt, определяемая объемным расходом Q и разностью температур на входе и выходе Δt. В связи с постоянным объемным расходом тепловую мощность системы с трехходовым клапаном можно регулировать только изменением температуры путем подмешивания обратной воды. Как следствие, циркуляционный насос в случае частичной нагрузки перекачивает по отопительному контуру преимущественно холодную воду обратного трубопровода (Q2примеш). В отопительном контуре обычной конструкции объемный расход сокращается только в том случае, если срабатывает термостатический клапан(компенсация внешнего тепла). Напротив, инновационная система управления объемным расходом BOA-Systronic значительно сокращает количество прокачиваемой через отопительный контур воды при сохранении того же количества тепловой энергии, отдаваемой потребителям (Qобщ). Такая возможность имеется лишь в том случае, если температура греющей воды на входе соответственно повышается (диаграмма отопительных приборов). Для этого требуется изменение рабочей характеристики отопительной системы контроллером вышестоящего уровня. Наиболее простым решением является параллельное смещение рабочей характеристики отопительной системы на фиксированную величину. В этом случае для каждой рабочей точки эта фиксированная величина добавляется контроллером к заданному значению температуры воды на входе (параллельное смещение рабочей характеристики отопительной системы). Оба регулирующих клапана отделяют объемный расход из подающего коллектора от объемного расхода, подаваемого из линии примешивания. Главный регулирующий клапан, установленный в прямой или обратной линии главного распредели- теля, управляет количеством греющей воды (Q1входн), подаваемой из коллектора в отопительный контур. Регулирующий клапан в примешивающей линии регулирует примешиваемый объемный расход обратной воды (Q2примеш). Насос, управляемый от системы подает только то количество горячей воды, которое требуется для предоставления потребителям необходимой тепловой мощности.

В отопительном кольце обычной конструкции объемный расход сокращается только в том случае, если срабатывает термостатический клапан. Циркуляционный насос реагирует на сокращение объемного расхода в соответствии с установленной характеристикой насоса (Δp = const или Δp = var), что обеспечивает экономию энергии. Система BOA-Systronic в противоположность обычному главному распределителю использует системные знания о гидравлической характеристике отопи- тельного контура. Это становится возможным, поскольку во время ввода в эксплуатацию отопительного контура клапаном с функцией измерения и регулирования измеряется объемный расход у главного распределителя. Этим измерительным сигналом определяется требуемый для номинального объемного расхода (расчетной точки) номинальный напор циркуляционного насоса. Эти значения используются затем для определения системной постоянной для отопительного контура. Становится известным сопротивление отопительного контура. Блок управления знает требуемый для каждой рабочей точки напор циркуляционного насоса (характеристику управления системой). Характеристика управления системой ограничена минимальным напором системы (рис. 3). Благодаря этому система может подстраивать напор регулируемого циркуляционного насоса во время работы к характеристике отопительного контура. В то же время с использованием трехходового примешивающего или разделительного клапана напор циркуляционного насоса адаптировать к характеристики установки невозможно. По этой причине используются два проходных клапана. Все известные свойства регулируемого насоса и термостатического клапана сохраняются. В зависимости от наружной температуры система перемещает рабочую точку управляемого циркуляционного насоса на определенную при вводе в эксплуатацию системную характеристику управления. При воздействии внешнего тепла эта рабочая точка дополнительно перемещается на характеристике циркуляционного насоса. В соответствии с установленной характеристикой насоса напор остается неизменным (Δp = const) или же с уменьшаемым объемным расходом также снижается (Δp = var).

Если в помещение подводится внешнее тепло — например, посредством солнечного излучения, — термостатический клапан уменьшает объемный расход греющей воды, проходящей через этот радиатор. Циркуляционный насос при сокращенном объемном расходе работает с неизменившимся (Δp = const) или уменьшенным (Δp = var) напором. Уменьшенный объемный расход вызывает меньшую потерю давления в трубопроводе. Излишний перепад давлений, развиваемый насосом, может быть сработан только в термостатическом клапане, что связано со значительным шумом потока. Чтобы предотвратить это явление, нередко устанавливают регуляторы перепада давлений. Они ограничивают возрастание перепада давлений в клапане и, таким образом, предотвращают возникновение шума. Следовательно, в обычных системах часть развиваемого циркуляционным насосом напора во многих случаях сразу же снова гасится в регуляторе перепада давления. Такой излишний напор в системе BOA-Systronic вообще не создается: насос развивает только тот напор, который фактически требуется для частичной нагрузки. Поэтому также и при воздействии внешнего источника тепла не возникает шума и нет необходимости в дорогих регуляторах перепада давлений. Для гидравлической балансировки нижних распределителей они могут быть заменены обычными более дешевыми балансировочными клапанами. На рисунке показано сравнение отопительных контуров с нерегулируемым циркуляционным насосом, регулируемым по перепаду давлений циркуляционный насосом (Δp = const), а также отопительного контура, оснащенного системой BOA-Systronic.

Система BOA-Systronic рассчитывает объемный расход для новой расчетной точки на основе рассчитанного проектировщиком расхода для обычной системы. Это значение должно быть введено с системным условным проходом BOA-Systronic в программу ввода в эксплуатацию (параметрирование). Для данного номинального расхода требуется определить номинальный напор циркуляционного насоса, для чего запускают циркуляционный насос с минимальным напором. В отопительном контуре устанавливается соответствующий объемный расход, измеряемый клапаном у главного распределителя. Это измеренное значение с помощью измерительного компьютера преобразуется в аналоговый токовый сигнал (4–20 мA) и передается в блок управления. Измеренное значение сравнивается с номинальным расходом. Напор циркуляционного насоса постепенно повышается, пока разность между заданным и измеренным значениями не станет меньше определенного уровня. После за- вершения этого процесса система «знает» напор циркуляционного насоса для расчетной точки, а также системную постоян- ную для этого отопительного контура и, таким образом, характеристику системы. Благодаря этому становится известной зависимость между напором и расходом отопительного контура. В ходе дальнейшего процесса система BOA-Systronic генерирует с сохраненными данными о расходе в режиме частичной нагрузки характеристику системы и обе характеристики управления клапанами.

В 2001 г. главный распределитель западного крыла административного здания в Хайдельберге был оборудован системой BOA-Systronic. Для сравнения главный распределитель восточного крыла этого здания был оборудован обычной трехходовой системой с такой же тепловой мощностью. Чтобы обеспечить требуемым количеством горячей воды, здание подключено к двухкотельной установке тепловой мощностью 2 МВт. К распределительной магистрали подключено в общей сложности восемь линий отопления и горячей воды. Главный распределитель для восточного крыла был оборудован трехходовой схемой примешивания с условным проходом DN 65 и служил в качестве опорного контура. Его тепловая мощность составляет Pтепл = 300 кВт при разности температур на входе и выходе Δt = 20 K. Для этого трехходовой клапан в главном распределителе отопительного контура должен пропускать объемный расход Q = 13 м3/ч. Объемный расход обеспечивается циркуляционным насосом Riotec 65-100 с электронным регулированием, условный проход DN 65, номинальный напор H = 10 м. Главный распределитель для западного крыла был оборудован системой BOASystronic для условного прохода DN 50. Его тепловая мощность составляет и в этом случае Pтепл = 300 кВт при разности температур на входе и выходе Δt = 20 K. Путем параллельного смещения рабочей характеристики отопительной системы на величину Δt = 3,5 K объемный расход для расчетной точки можно сократить на 25%, до Q = 9,8 м3/ч. Таким образом, можно было бы выбрать циркуляционный насос Riotec 50-60 с условным проходом DN 50 и максимальным напором H = 6 м. Поскольку речь шла об испытательной установке, вместо этого был выбран циркуляционный насос Riotec 50-100 с условным проходом DN 50 и максимальным напором H = 10 м. Главный регулирующий клапан с условным проходом DN 50 и электрическим исполнительным приводом был смонтирован в подающей линии. Регулирующий клапан в линии примешивания с условным проходом DN 32 оснащен приводом EA-B12. Возможные отклонения от нормальной температуры помещения регулируются термостатическим клапаном. Оба циркуляционных насоса регулируются по перепаду давления (Δр = const).

Чтобы проверить работу системы, были проведены измерения основных параметров обоих отопительных контуров. К ним относятся: наружная температура; ход штоков регулирующих клапанов; температура греющей и обратной воды; перепады давлений у насосов; тепловая мощность; объемные расходы у главных распределителей; электрическая мощность, потребляемая обоими насосами. Ниже в виде примера представлены измеренные в течение суток объемные расходы и величины мощности, потребляемой циркуляционными насосами. При одинаковой тепловой мощности через отопительный контур с BOA-Systronic в среднем за сутки было прокачано лишь 68% объема воды, прошедшего через трехходовую систему. Потребление электрической мощности циркуляционным насосом, управляемым системой BOA-Systronic в течение рассматриваемого промежутка времени, составило примерно 43% по сравнению с циркуляционным насосом обычной трехходовой системы (экономия 57%).

Исследования профилей нагрузки отопительных установок показывают, что отопительные контуры в течение более 90% эксплуатационного периода работают в диапазоне частичных нагрузок. Этот результат позволяет утверждать, что в отопительных контурах с обычным оборудованием перекачивается преимущественно охлажденная обратная вода. Cистема BOA-Systronic перекачивает лишь требуемое количество горячей воды и поэтому в течение отопительного периода экономится в среднем 50% расходов на электроэнергию, потребляемую насосом. При строительстве нового здания или при замене циркуляционного насоса в существующем отопительном контуре инвестиционные расходы на циркуляционный насос сокращаются на несколько сотен евро. В новых отопительных контурах можно отказаться от установки регулятора перепада давлений. Сокращение расходов на ввод в эксплуатацию отопительного контура. Циркуляционный насос и регулирующая арматура настраиваются автоматически. Статической балансировки участков сети у главного распределителя больше не требуется. Отопительный контур настраивается на оптимальный гидравлический режим. В результате сокращаются расходы на ввод в эксплуатацию отопительного контура. Амортизационный период для BOA-Systronic (без циркуляционного насоса) составляет, в сравнении с обычной трехходовой системой, всего лишь несколько месяцев. Вследствие сокращения потребляемой электроэнергии система вносит существенный вклад в охрану окружающей среды.

www.afcomp.ru

Система управления насосами (автоматическая): щит, состав, контроллер

Любое насосное оборудование нужно комплектовать так, чтобы выполняемые им процессы и режимы были полностью автоматизированными. Автоматизация существенно влияет на качество работы, которую оценят как потребители, так и собственники.

При автоматизации насосного оборудования можно добиться меньшего потребления электричества, повысить стабильность и безотказность работы, уменьшить количество работников, но при этом останется возможность выполнять ручное регулирование. Такие системы управления насосами, называемые СУН, позволили открыть новые возможности для отопления, водоснабжения и качания воды из скважин.

Основное предназначение СУН

Оборудование, которое используется для отопления или охлаждения, водоснабжения, отведения воды, а так же тепловые насосы, испытывают потребность в оснащении автоматизированными и современными насосными системами. Они могут применяться для бытового и промышленного оборудования. Система управления насосами позволяет добиться получения экономической выгоды от ее внедрения, высокой надежности и эффективности при выполнении различных работ насосным оборудованием.

Управление удаленным скважинным насосом

Чтобы проводить регулировку нескольких насосов, которые в купе формируют группу, используют специальные системы. Такие системы называются станциями. Описываемые СУН, позволяют получить сложенную и безотказную работу, при помощи которых управляя оборудованием насосов, предназначенного для различных областей применения, можно выполнять управление насосом и контролировать основные параметры различных установок по их давлению.
к меню ↑

Основные элементы конструкции СУН, их преимущества и основные функции

Элементы конструкции, которые влияют на управление работой насосом, входят в состав систем управления насосами.

К эти элементам относятся:

• реле контроля давления;
• несколько реле, которые регулируют запуск и всю работу насосного оборудования;
• преобразователь частоты. Таким преобразователем называется электронное устройство, которое способно изменять частоту;
• комплекты автоматизации;
• блоки, отвечающие за управление устройством;
• датчики сухого хода.

Все вместе и каждый по отдельности элемент системы положительно сказывается на ее работоспособности, которая способна работать без поломок. Блок управления автоматикой насоса (ящик управления) создавать и регулировать оптимальный режим работы. Датчик разрыва выполняет важные защитные функции и выступает в роли защитного узла. Чтобы не случился перегрев насоса существует датчик сухого хода.

К главным функциональным особенностям можно отнести:

• пуск или стоп у основного механизма насоса происходит автоматически;
• при неполадках основного насоса автоматически запускается резервный (дублирующий) насос;
• при необходимости сервисного обслуживания возможен кратковременный запуск в ручном режиме;
• есть возможность для переключения вводов питания;
• наличие защиты по давлению, от перегрева, короткого замыкания и сетевых и механических перегрузок;
• невозможность нарушения требуемых рабочих параметров.

Автоматическая система диспетчерского контроля за насосами

Как и все системы автоматического управления, контроля и работы, системы управления насосами имеют ряд преимуществ, к которым можно отнести:

1. Автоматическое управление водяным насосом.
2. Автоматическое определение степени перегрева (сухого хода).
3. Управления на расстоянии, т.е дистанционно.
4. Заметное снижение количества порывов трубопроводов водоснабжения.
5. Существование суточного или недельного графика, по которому происходит работа насосного оборудования без человеческого участия.
6. Наличие аварийной сигнализации.
7. Защита электрического двигателя.
8. Вывод на табло текущего процесса или состояния оборудования.
9. Нет протока.
10. При необходимости возможна смена между основными и дублирующими насосными установками.

к меню ↑

Предназначение СУН и область их применения

Основное назначение станций управления насосами состоит в защите оборудования и механизмов насосов разнообразных моделей и видов от возникновения аварийных ситуаций, а так же управления дистанционно, в ручном (рулевого управления) и автоматическом режиме работы.

В состав СУН входят следующие элементы:

• датчик перемещения;
• датчик давления;
• щит управления насосами;
• датчик температуры на охладителе масла;
• датчик, показывающий загрязненность рабочей жидкости;
• пропорциональное давление;
• автомат управления насосом;
• датчик температуры рабочей жидкости;
• датчик уровня рабочей жидкости;
• термостат;
• контроллер управления насосами;
• пульт управления насосом.

Щит управления двумя насосами подпитки для систем горячего водоснабжения

Насосы для воды нужно поддерживать постоянно в определенном процессе работы, такое применение наиболее чаще встречается. Так же СУН можно встретить в при горячем и холодном водоснабжении и организации их управления, контроля требуемого давления в трубопроводах и регулировки до нужных пределов. СУН можно встретить в применении у скважинного насоса для его управления. В этом случае СУН будет отвечать за поддержание надлежащего уровня жидкости в башне водяного напора. Еще такое оборудование для управления применяют для дренажных и фекальных насосов, где важно знать точный уровень перекачиваемой жидкости внутри емкости.

При работе с погружным оборудованием используют автомат управления насосом. Центробежные устройства, такие как Гном или УМК, используются с автоматической станцией типа САУ. При использовании автоматического управления для насосов погружаемых в воду, можно поддерживать заданный уровень жидкости, при этом работая в автоматическом режиме, а так же избегать аварийных ситуаций с насосом.

Автомат управления позволяет выполнять автопуск агрегата и его отключение, если изменился уровень жидкости до максимальных или минимальных значений, защищает электронасос и его двигатель от перегрузок. После ликвидации аварийной ситуации возможно возобновление рабочего состояния агрегата.

Центробежные установки работают при температуре воздуха от -45ºС до +40ºС в закрытых помещениях. Для таких установок применяются СУН, которые должны применяться в не взрывоопасной среде, которая содержит неагрессивные газы и пары.

СУН для таких установок выполняет следующие функции:

• блокировка пуска двигателя агрегата при коротком замыкании;
• контроль датчиков по перегреву;
• рулевого управления, контроль уровня воды за счет манометра и реле давления и передаваемых от них сигналов;
• выключение электродвигателя в случае перенапряжения сети или перекоса фаз напряжения.

Современные системы управления насосами (видео)

к меню ↑

Описание и принцип работу шкафов и щитов управления насосами

Щиты управления насосами, а так же шкафы получили широкое применения для тепло- и водоснабжения. Чаще всего их используют на повышающих давление станциях. Такими щитами можно надежно защитить оборудование и поддерживать параметры давления и уровня воды в требуемых диапазонах.

Принцип действия этих шкафов очень прост. Датчик давления передает сигналы на преобразователь частоты, который, в свою очередь, управляет пуском или остановкой насосного оборудования. Для обеспечивания требуемого давления преобразователь частоты может регулировать число оборотов двигателей насосов.

В шкаф установлен ПИД-регулятор, который следит за установленными значениями. Если эти значения выходя установленные пределы, регулятор будет повышать или понижать частоту вращения электродвигателя. Микропроцессорный контролер видя, что обороты стали максимальными, но значения не вошли в нормы, включает резервный агрегат. Преобразователь частоты может работать в обратной последовательности.

Он отключит один насос, который был дольше в работе, если значения стабилизировались и обороты электродвигателя уменьшились. Таким образом можно чередовать агрегаты. С помощь. Щита управления можно чередовать работу насосов, которые можно подключить до 6 штук одновременно. Мощность каждого может достигать 1 МВт.

Автоматизированная система управления насосами теплосети

На дверце шкафа располагаются следующие элементы:

• рукоятка рулевого управления подачи питания;
• аварийная и предупредительная сигнализация;
• ручка для смены режима роботы;
• кнопка, которой можно сбросить сигнал аварии;
• сигнализация работы электродвигателя.

Щиты управления наделены всеми важными функциями: автоматическая подача резервного питания, ручное, удаленное или автоматическое управление, регулирование частоты, вывод информации по каждому агрегату. Можно поддерживать необходимую температуру внутри шкафа благодаря вентилятору и нагревателю, не забывая и про термостат, которые расположены в шкафу.

В шкаф управления устанавливается пульт для рулевого управления, оснащенный потенциометром, который укомплектован системой микроклимата и панелью оператора. Такая компоновка полностью подогнана для удобного использования.

Плюсы от применения щитов и шкафов рулевого управления насосным оборудованием:

• двигатель защищается от перегрева и перегрузок;
• меньшие затраты на электроэнергию;
• плавность и многофункциональность настроек позволяют соблюдать технологический процесс;
• легкость и своевременность техобслуживания.

Шкаф управления противопожарными насосами

Модель САУН-24Л, краткий обзор

Система автоматического управления насосом САУН 24л предназначается для контроля за давлением жидкости в системе, поддержки этой жидкости в нужном диапазон, регулировки насосов в полностью автоматическом режиме. САУН 24л была разработана компанией Wester из Российской Федерации. В данную модель установлен мембранный бак на 24 литра, реле контроля давления и манометр. Можно регулировать открытие или закрытие клапана путем включения или выключения электронасоса.
к меню ↑

Краткие технические характеристики

Модель САУН 24л:

• диапазон по давлению — 1,0-5,6
• максимальная температура жидкости — ºС 40
• нижний предел включения — 1,4 бар
• верхний предел включения — 2,8 бар
• класс защиты — IP54
• минимальный перепад давления -1,0 бар
• объем бака — 24 л.
• максимальное рабочее давление — 6 бар
• предварительное давление в воздушной полости — 1,5 атм.

Существует возможность заказа шкафов не только в готовом виде, а можно предварительно обговорив требуемую компоновку и параметры деталей под свои агрегаты и устройства.