Забезпечення тиску в системі водопостачання при вимкненому насосі. Принцип дії гідроакумулятора. Підбір індивідуального розміру гідроакумулятора. Рекомендації по призначенню порогів спрацьовування реле тиску систем домашнього водопостачання.
Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань в своє навчання і роботи, будуть вам дуже вдячні
Система водопостачання як комплекс інженерних споруд для забору води з джерела водопостачання, її очищення, зберігання і подачі до споживачів. Розрахунки добової витрати на потреби населеного пункту. Господарсько-протипожежна схема водопостачання.
Системи водопостачання, особливості та режими їх експлуатації. Основні елементи систем водопостачання та їх класифікація. Технологія і техніка зварювання покритими електродами. Технологічні особливості дугового зварювання. Охорона праці під час зварювальних робіт.
Елементи системи водопостачання. Технологічний процес прямоточного водопостачання. Розробка функціональної схеми автоматизації процесу. Підбір датчиків, виконавчих механізмів, контролерів. Алгоритми контролю і управління функціонуванням ТП.
Автоматизація процесу збору і обробки інформації про роботу каналізаційних насосних станцій та інших об'єктів мережі водопостачання та водовідведення. Системи вимірювання тиску і витрати, частотні перетворювачі. Контролери і комп'ютери диспетчерських.
Загальний опис приладів. Вимірювання тиску. Класифікація приладів тиску. Особливості експлуатації Індивідуальне завдання. Перетворювач тиску Сапфір-22-Еx-М-ДД. Призначення. Пристрій і принцип роботи перетворювача. Налаштування приладу.
Експлуатація систем газопостачання. Технічна характеристика апарату для опалення та гарячого водопостачання АОГВ-10В. Розміщення і монтаж апарату. Виберіть часовий і річної витрати природного газу апаратом для опалення та гарячого водопостачання.
Регулювання і контроль тиску пари в паровій магістралі для якісної роботи конвеєра твердіння. Стабілізація тиску за допомогою первинного перетворювача датчика тиску Метран-100Ді. Вибір регулюючого пристрою, засобів автоматизації.
Принцип дії теплових реле, вплив перевантажень і температури навколишнього середовища на їх довговічність. Час-струмові характеристики і вибір теплових реле. Конструктивні особливості теплових реле, застосування в усіх сферах промисловості і в побуті.
Основи автоматизації систем водопостачання будівель. Основний принцип дії електронного датчика. Конструктивні елементи водонапірних веж. Типовий проект вежі з цегляним, з монолітним залізобетонним стволом, зі збірних залізобетонних кілець.
Господарсько-питні системи водопостачання та їх призначення. Розрахунок водопостачання селища. Визначення розрахункових витрат на ділянках водопровідної мережі. Розподіл води в кільці, діаметр труб, швидкість і втрата напору. Розрахунок насосної установки.
Для того щоб створити сучасну систему водопостачання, одного тільки насоса мало. Необхідний певний набір супутнього обладнання, про яке необхідно розповідати окремо. Мембранні гідроакумулятори або гідробаки представляють собою сталеву ємність. Всередині неї знаходиться гумова мембрана, схожа на колбу або мішок, в який закачується вода. Між мембраною і корпусом знаходиться повітря (спочатку виробником закачується азот). Гідроакумулятор призначений, в першу чергу, для створення необхідного тиску води в системі і роботи автоматики, спільно, наприклад, з реле тиску забезпечуючи включення і виключення насоса. Він може служити в якості ємності для додаткового запасу води. І в тому і в іншому випадку його величину слід правильно підібрати. Таким чином, він замінює гідронапорную вежу та інші подібні споруди.
Ні в якому разі не можна плутати гідроакумулятор з розширювальним баком, який іноді називають іноземним словом експансомат. Останній призначений для компенсації теплового розширення теплоносія (зазвичай води) в системах опалення. Експансомат, як правило, має більш просту внутрішню конструкцію і не призначений для використання в системах з питною водою.
Гідроакумулятор - бак для води з еластичною мембраною, в одній частині якого знаходиться вода, в іншій - стиснене повітря. Призначені для підтримки постійного тиску і пом'якшення гідравлічних ударів води в побутових і промислових установках. Саме гідроакумулятор забезпечує тиск в системі водопостачання при вимкненому насосі.
Гидроаккумулятор складається з:
4. Ніпеля для закачування і відведення повітря в порожнину В (6)
5. фітингів для кріплення мембрани, воздухоудалітельного клапана та ін.
Принцип дії гідроакумулятора дуже простий. Спочатку в порожнину В гідроакумулятора закачується сухе повітря, зазвичай під тиском 1,5-2атм. Вода з магістралі через різьбове з'єднання надходить в порожнину А (7), заповнюючи її. Повітря в порожнині В стискається, а тиск підвищується. Таким чином, в робочому стані в гидроаккумуляторе завжди знаходиться і повітря і вода, які розділені між собою мембраною, виконаної з харчової або технічної гуми. Згодом тиск повітря в порожнині В може зменшуватися. При нормальній роботі один раз на рік перевіряється тиск повітря в гидроаккумуляторе при відсутності води в порожнині А. Якщо тиск менше норми, то його можна підкачати за допомогою звичайного автомобільного насоса через ніпель. Необхідно відзначити, що гідроакумулятор ніколи повністю не заповнюється водою. Реальний обсяг води в ньому залежить від багатьох параметрів. Наприклад, від початкового тиску повітря в гидроаккумуляторе, верхнього і нижнього заданих порогів реле тиску в системі, еластичності і геометричної форми діафрагми, а також форми гідроакумулятора. Так, наприклад, в гидроаккумуляторе ємністю 100 літрів при нормальних параметрах знаходиться 40 - 60 літрів води.
Гідроакумулятори бувають вертикальні і горизонтальні. Назва характеризує спосіб їх установки. Тут треба звернути увагу на метод видалення накопичується повітря всередині гумової мембрани. Справа в тому, що в системах водопостачання в воді завжди знаходиться розчинений повітря. Згодом при роботі системи це повітря виділяється з води і накопичується в різних місцях, утворюючи повітряні пробки. Одним з таких місць є порожнина А гідроакумулятора. Для видалення цього повітря, а також повітряних пробок, що виникають при монтажі та ремонті системи, в конструкції великих гідроакумуляторів (100 і більше літрів) передбачений додатковий фітінг, на який встановлюється воздухоудалітельний клапан, через який періодично стравливается накопичився в системі повітря. При використанні вертикального гідроакумулятора ємністю понад 100 літрів повітря накопичується у верхній частині і може бути вилучений за допомогою цього воздухоудалітельного клапана. У гідроакумулятори горизонтального типу видалення повітря можна зробити за допомогою додаткової ділянки трубопроводу, що складається з вивідного повітряного ніпеля, кульового крана і зливу в каналізацію. Гідроакумулятори маленьких обсягів не оснащені таким фитингом. Тому вибір їх типу здійснюється виключно зручністю компонування. Видалення скупчився в них повітря здійснюється періодичним повним опоражіваніем.
Підбір розміру гідроакумулятора
Правильний підбір гідроакумуляторів для систем індивідуального водопостачання досить складний. Існує велика кількість вихідних даних, які необхідно враховувати. Крім традиційних душа і крана на кухні, сучасні будинки можуть бути оснащені ванною, біде, каналізацією, пральною машиною та іншим обладнанням, для роботи якого необхідна вода. Крім обладнання різних може бути кількість людей, які перебувають в будинку. Це об'єктивні чинники, але при виборі розмірів гідроакумулятора доводиться враховувати ще й суб'єктивні чинники. Наприклад, скільки разів на годину можна включати насос і заповнювати гідроакумулятор? Що трапитися, якщо відразу кілька людей будуть користуватися водою? Що буде, якщо в цей час працює пральна машина?
Відзначимо, що до теперішнього часу ніяких методик вибору розмірів гідроакумуляторів в Росії не було. По-перше, тому що в Росії не було індивідуальних систем водопостачання. По-друге, надто різні вимоги у людей до таких систем. В основу пропонованої методики підбору обсягу гідроакумулятора покладено міжнародний метод розрахунку UNI 9182.
Якщо в будинку тільки кран для води, душ і кран для поливу, то нічого рахувати не треба. Потрібна стандартна установка водопостачання з гідроакумулятором 24 літра. Вона оптимальна в тих випадках, коли число постійно проживають людей в будинку до чотирьох чоловік. Навіть якщо буде потрібно в перспективі збільшити число точок розбору води, то можна буде просто купити окремо і встановити в будь-яку точку системи водопостачання ще один гідроакумулятор об'ємом 24 літра.
Якщо будинок без каналізації, але з кількістю точок розбору води більше трьох, то в будь-яких випадках достатньо гідроакумулятора обсягом 50 літрів.
Методика ж розрахунку призначена для індивідуальних будинків, оснащених каналізацією (септиком), з ваннами та іншим обладнанням, що споживають значну кількість води.
1. Визначте сумарний коефіцієнт споживання води Су. Для цього складіть перелік точок розбору в будинку і вкажіть кількість кожного виду обладнання.
2. Заповніть таблицю 1. Її друга колонка являє собою таблицю коефіцієнтів частоти використання кожного виду обладнання (Сx). У третій колонці вкажіть кількість пристроїв кожного виду обладнання в будинку (n). У правій колонці таблиці помножте значення Сх на n. Підсумуйте значення цієї колонки. Вийде сумарний коефіцієнт споживання води будинки.
3. В залежності від отриманого значення сумарного коефіцієнта Су визначте значення максимальної витрати води, необхідного для будинку. Ці значення представлені в таблиці 2.
Наприклад, якщо в будинку туалет, душ, кран в раковині, кран на кухні (кожного пристрою по одному), то коефіцієнт споживання дорівнює Су = 3 + 2 + 6 + 2 = 13. Найближче значення Су в таблиці дорівнює 12, отже Вам для нормального функціонування системи водопостачання будинку необхідно забезпечити максимальний витрата близько 36 літрів в хвилину.
4. Для визначення обсягу гідроакумулятора треба вирішити, скільки разів на годину (а) допускається включення гідроакумулятора при максимальній інтенсивності споживання. Нормальним вважається 10-15 разів на годину. Потрібно також призначити пороги спрацьовування реле тиску станції водопостачання (Рmin і Рmax). Нижній поріг Рmin для двоповерхових будинків зазвичай дорівнює 1,5 бар, а верхній поріг Рmax - 3 бар.
Тоді, для визначення обсягу гідроакумулятора треба скористатися наступною формулою:
де V - повний об'єм гідроакумулятора (літр),
Qmax - максимальне значення потрібного витрати води (літр / хв), а - кількість пусків системи в годину,
Pmin - нижній поріг тиску при включенні насоса (бар), Pmax - верхній поріг тиску при виключенні насоса (бар), Po - початковий тиск газу в гидроаккумуляторе (бар).
Розрахунок тиску повітря в гидроаккумуляторе
Яке початкове тиск повітря повинно бути в гидроаккумуляторе? Якщо встановлювати гідроакумулятор в підвалі, то його мінімальне значення легко підрахувати. Треба взяти висоту в метрах від підвалу до верхньої точки системи водопостачання. Наприклад, для двоповерхового будинку це 6-7 метрів, триповерхового - близько 10 метрів, потім додати до цього значення 6 і розділити на 10. Вийде необхідне значення в атмосферах. Наприклад, для двоповерхового будинку 7 + 6 = 13/10 = 1,3 атмосфери. Це мінімальне значення тиску повітря в гидроаккумуляторе. В іншому випадку вода з нього не буде надходити на другий поверх будинку. Однак завищувати ці значення не слід, інакше в гидроаккумуляторе просто не буде води. Зазвичай завод-виготовлювач сам встановлює тиск повітря в розмірі 1,5 атм. але може статися так, що тиск повітря в купленому гидроаккумуляторе буде інше. Слід спочатку перевірити його звичайним манометром, приєднавши його до ніпеля гідроакумулятора і при необхідності збільшити його за допомогою автомобільного насоса.
Рекомендації по призначенню порогів спрацьовування реле тиску систем водопостачання індивідуального будинку
Різниця порогів спрацьовування Рmax - Рmin визначає величину обсягу води, що видається гідроакумулятором системи водопостачання. Чим більше ця різниця, тим більш ефективніше робота гідроакумулятора, але мембрана в цьому випадку навантажується сильніше і може розірватися.
Значення Рmin (тиск включення насоса) визначається виходячи з значення гідростатичного тиску (висоти води) в системі водопостачання будинку. Наприклад, якщо висота труб в системі дорівнює 10 метрам, то тоді тиск водяного стовпа дорівнюватиме 10 метрам, що дорівнює тиску 1 бар.
Яким має бути мінімальне значення тиску Рmin? Тиск повітря в камері противодавления гідроакумулятора має дорівнювати гидростатическому, тобто в нашому випадку 1 бар. Нижній поріг спрацьовування Рmin тоді повинен бути трохи більше (на 0,1 бару) тиску повітря в гидроаккумуляторе.
Однак треба, щоб система працювала нормально. Найбільш критичною, з точки зору стабільності роботи, є найбільш висока точка розбору (наприклад кран або душ на верхньому поверсі). Кран працює нормально, якщо перепад тиску в ньому не менше 0,5 бару.
Отже, тиск повинен бути 0,5 бару плюс значення гідростатичного тиску цієї точки. Таким чином, мінімальне значення тиску газу в гидроаккумуляторе дорівнює 0,5 бару плюс значення наведеного гідростатичного тиску в точці розташування гідроакумулятора (відстань по висоті між верхньою точкою розбору і точкою розташування гідроакумулятора). У разі, якщо гідроакумулятор розташований в нижчій точці системи водопостачання, то мінімальне значення газу в ньому слід призначити 1 бар + 0,5 бару = 1,5 бару, а поріг спрацьовування (включення) насоса Рmin = 1,5 + 0,1 = 1,6 бару. Якщо гідроакумулятор розташований у верхній точці, а датчик тиску в нижній точці системи, то тиск газу в гидроаккумуляторе слід призначити 0,5 бару, а поріг включення насоса Рmin = 1,6 бару.
При призначенні верхнього порогу спрацьовування системи автоматичного водопостачання необхідно враховувати кілька моментів, в першу чергу напірну характеристику насоса. Значення напору, створюваного насосом в метрах водяного стовпа, розділене на 10, покаже максимальне значення тиску. Однак необхідно враховувати:
§ в характеристиках насоса вказані максимальні параметри без урахування гідравлічних опорів трубопроводів
§ напруга в електричній мережі часто не відповідає номінальному 220 В
§ при максимальних значеннях напору витрата насоса мінімальний і система буде заповнюватися дуже довго
§ При тривалій експлуатації характеристики насоса зменшуються
З огляду на вищесказане, рекомендується призначати величину верхнього порогу спрацьовування на 30% нижче, ніж максимальне значення напору насоса.
Однак початковим моментом при визначенні верхнього порогу спрацьовування є висота будинку, вірніше, висота системи водопостачання. Щоб визначити величину верхнього порогу спрацьовування, додайте до висоти системи водопостачання 20 метрів і розділіть на 10. Вийде тиск верхнього порогу спрацьовування, виражене в барах.
У побутових системах водопостачання рекомендують призначати різницю між нижнім і верхнім порогами спрацьовування в розмірі 1-1,2 бару. Це найбільш прийнятні значення.