Схема насосной станции с гидроаккумулятором: Гидроаккумулятор для водоснабжения: принцип работы, устройство, схема, расчет, установка, подключение

Гидроаккумулятор для водоснабжения: принцип работы, устройство, схема, расчет, установка, подключение

Гидроаккумулятор является специальной металлической герметичной емкостью, содержащей внутри эластичную мембрану и определенный объем воды под определенным давлением.

Зачем нужен гидроаккумулятор?

Гидроаккумулятор (другими словами – мембранный бак, гидробак) используется для поддержки стабильного давления в водопроводе, предохраняет водяной насос от преждевременного износа из-за частого включения, предохраняет систему водоснабжения от возможных гидроударов. При отключении напряжения, благодаря гидроаккумулятору, вы всегда будете с небольшим запасом воды.

Вот основные функции, которые выполняет гидроаккумулятор в системе водоснабжения:

•  Предохранение насоса от преждевременного износа. Благодаря запасу воды в мембранном баке, при открытии водопроводного крана насос будет включаться только в том случае, если запас воды в баке иссякнет. Любой насос имеет определенную норму включений в час, поэтому, благодаря гидроаккумулятору, у насоса появиться запас неиспользованных включений, что повысит срок его эксплуатации.
• Поддержка постоянного давления в водопроводной системе, предохранение от перепадов напора воды. Из-за перепадов напора при одновременном включении нескольких кранов происходят резкие колебания температуры воды, например в душе и на кухне. Гидроаккумулятор успешно справляется с такими неприятными ситуациями.
• Предохранение от гидроударов, которые могут возникать при включении насоса, и способны порядком подпортить трубопровод.
• Поддержание запаса воды в системе, что позволяет пользоваться водой даже во время отключения электричества, что в наше время происходит довольно часто. Особенно ценна эта функция в загородных домах.

Устройство гидроаккумулятора

Герметичный корпус этого устройства разделяется специальной мембраной на две камеры, одна из которых предназначена для воды, а другая – для воздуха.

Вода не соприкасается с металлическими поверхностями корпуса, так как она находится в водяной камере-мембране, изготовленной из крепкого резинового материала бутила, устойчивого к воздействию бактерий соответствующего всем гигиеническим и санитарным нормам, предъявляемым к питьевой воде.

В воздушной камере находится пневмоклапан, предназначением которого является регулирование давления. Вода попадает в гидроаккумулятор через специальный присоединительный патрубок на резьбе.

Устройство гидроаккумулятора должно быть смонтировано таким образом, чтобы его можно было беспрепятственно разобрать в случае ремонта или профилактики, не сливая при этом всю воду из системы.

Диаметры соединительного трубопровода и напорного патрубка должны по возможности совпадать между собой, тогда это позволит избежать нежелательных гидравлических потерь в трубопроводе системы.

В мембранах гидроаккумуляторов объемом более 100 л находится особый клапан для стравливания воздуха, выделяющегося из воды. Для малолитражных гидроаккумуляторов, в которых нет такого клапана, в системе водопровода должно быть предусмотрено устройство для стравливания воздуха, например, тройник или кран, который перекрывает основную магистраль системы водоснабжения.

В воздушном клапане гидроаккумулятора давление должно составлять 1.5-2 атм.

Принцип работы гидроаккумулятора

Гидроаккумулятор работает так. Насос подает воду под давлением в мембрану гидроаккумулятора. Когда достигается порог давления, реле отключает насос и вода прекращает подаваться. После того, как при заборе воды давление начинает падать, насос опять автоматически включается и подает воду в мембрану гидроаккумулятора. Чем больший объем гидробака, тем эффективнее результат его работы. Срабатывание реле давления можно регулировать.

Во время работы гидроаккумулятора, растворенный в воде воздух постепенно скапливается в мембране, что приводит к снижению эффективности работы устройства. Поэтому, необходимо производить профилактику гидроаккумулятора, стравливая накопившийся воздух. Частота проведения профилактик зависит от объема гидробака и частоты его эксплуатации, что составляет приблизительно один раз в 1-3 месяца.

Виды гидроаккумуляторов

Эти устройства могут быть вертикальной и горизонтальной конфигурации.

Принцип работы устройств не имеет различий, за исключением того, что вертикальные гидроаккумуляторы объемом больше 50 л в верхней части имеют специальный клапан для стравливания воздуха, который постепенно накапливается в системе водоснабжения во время эксплуатации. Воздух скапливается в верхней части устройства, потому расположение клапана для стравливания выбрано именно в верхней части.

В горизонтальных устройствах для стравливания воздуха монтируется специальный кран или слив, который устанавливается за гидроаккумулятором.

Из устройств маленьких размеров, не зависимо от того, вертикальные они или горизонтальные, воздух стравливается с помощью полного слива воды.

Выбирая форму гидробака, исходят из размеров технического помещения, где они будут установлены. Все зависит от габаритов устройства: какое лучше впишется в отведенное для него место, такое и будет установлено, независимо от того горизонтальное оно или вертикальное.

Схема подключения гидроаккумулятора

В зависимости от возложенных функций, схема подключения гидроаккумулятора к водопроводной системе может быть разной. Самые популярные схемы подключения гидроаккумуляторов приведены ниже.

Схема обвязки повысительной насосной станции

Такие насосные станции устанавливаются там, где присутствует большое водопотребление. Как правило, один из насосов на таких станциях работает постоянно.

На повысительной насосной станции гидроаккумулятор служит для уменьшения скачков давления во время включения дополнительных насосов и для возмещения небольших водоразборов.

Еще такая схема широко применяется, когда в системе водоснабжения происходит частое прерывание подачи электроэнергии на повысительные насосы, а присутствие воды жизненно необходимо. Тогда запас воды в гидроаккумуляторе спасает положение, играя роль резервного источника на этот период.

Чем больше и мощнее насосная станция, и чем большее давление она должна поддерживать, тем больше должен быть объем гидрроаккумулятора, исполняющего роль демпфера.

Буферная емкость гидробака тоже зависит от объема необходимого запаса воды, и от разницы в давлении при включении и отключении насоса.

Схема для погружного насоса

Для длительной и бесперебойной работы погружной насос должен совершать от 5 до 20 включений в час, что указывается в его технических характеристиках.

При падении давления в водопроводной системе до минимального значения автоматически включается реле давления, а при максимальном значении – отключается. Даже самый минимальный расход воды, особенно в малых системах водоснабжения, может понизить давление до минимума, что моментально даст команду для включения насоса, ведь утечка воды компенсируется насосом моментально, а через несколько секунд, при пополнении запаса воды, реле отключит насос. Таким образом, при минимальном водопотреблении, насос будет работать почти вхолостую. Такой режим работы неблагоприятно сказывается на работе насоса и может быстро вывести его из строя. Положение может исправить гидроаккумулятор, который всегда имеет нужный запас воды и успешно компенсирует незначительный ее расход, а также защитит насос от частого включения.

Кроме этого, гидроаккумулятор, подключенный к схеме, сглаживает резкое повышение давления в системе при включении погружного насоса.

Объем гидробака выбирается в зависимости от частоты включений и мощности насоса, расхода воды в час и высоты его установки.

Подключение гидроаккумулятора к водонагревателю

Для накопительного водонагревателя в схеме подключения гидроаккумулятор играет роль расширительного бака. Нагреваясь, вода расширяется, увеличивая объем в системе водоснабжения, а так как она не имеет свойства сжиматься, то самый минимальный рост объема в замкнутом пространстве увеличивает давление и может привести к разрушению элементов водонагревателя. Здесь тоже придет на помощь гидробак. Его объем напрямую будет зависеть и увеличиваться от увеличения объема воды в водонагревателе, повышения температуры нагреваемой воды и роста максимально допустимого давления в системе водопровода.

Подключение гидроаккумулятора к насосной станции

Гидроаккумулятор подключается перед повысительным насосом по ходу воды. Он нужен для предохранения от резкого снижения давления в сети водоснабжения в момент включения насоса.

Вместимость гидроаккумулятора для насосной станции будет тем больше, чем больше используется воды в системе водоснабжения и чем меньше разница между верхней и нижней шкалой давления в водопроводе перед насосом.

Как установить гидроаккумулятор?

Из всего вышесказанного можно понять, что устройство гидроаккумулятора абсолютно не похоже на обыкновенный бак для воды. Это устройство постоянно в работе, мембрана все время в динамике. Поэтому монтаж гидроаккумулятора не так прост. Бак нужно укреплять при установке надежно, с запасом прочности, шума и вибрации. Поэтому бак закрепляется к полу через резиновые прокладки, а к трубопроводу через резиновые гибкие переходники. Нужно знать, что на входе гидросистемы сечение подводки не должно сужаться. И еще одна важная деталь: первый раз бак заполнять нужно очень осторожно и медленно, используя слабый напор воды, на тот случай если резиновая груша слиплась от долгого бездействия, и при резком напоре воды она может повредиться. Лучше всего перед вводом в эксплуатацию удалить из груши весь воздух.

Монтаж гидроаккумулятора должен осуществляться так, чтобы во время работы к нему можно было свободно подойти. Лучше поручить эту задачу опытным специалистам, так как очень часто бак выходит из строя из-за какой-нибудь неучтенной, но важной мелочи, например из-за несоответствия диаметра труб, неотрегулированного давления и т.д. Здесь нельзя проводить эксперименты, ведь на кону стоит нормальная работа водопроводной системы.

Настройка гидроаккумулятора

Вот вы принесли в дом купленный гидробак. Что с ним дальше делать? Сразу необходимо узнать уровень давления внутри бака. Обычно производитель накачивает его на 1.5 атм, но бывают такие случаи, когда из-за утечки, ко времени продажи показатели снижаются. Чтобы удостовериться в правильности показателя, необходимо открутить декоративный колпачок на обыкновенном автомобильном золотнике и проверит давление.
Чем же его проверить? Обычно для этого используют манометр. Он может быть электронным, механическим автомобильным (с металлическим корпусом) и пластиковым, который поставляется в комплекте с некоторыми моделями насосов. Важно, чтобы манометр имел большую точность, так как даже 0.5 атм меняет качество работы гидробака, поэтому пластиковые манометры лучше не использовать, так как они дают очень большую погрешность в показателях. Это обычно китайские модели в слабеньком пластиковом корпусе. На показатели электронных манометров влияет заряд батареи и температура, к тому же, они очень дорогие. Поэтому оптимальным вариантом является обыкновенный автомобильный манометр, прошедший проверку. Шкала должна быть на небольшое количество делений, для возможности более точного измерения давления. Если шкала рассчитана на 20 атм, а нужно измерять всего 1-2 атм, то высокой точности ожидать не приходится.
Если в баке меньше воздуха, значит там больший запас воды, но разница в давлении между пустым и почти заполненном баком будет очень существенной. Все дело в предпочтениях. Если нужно, чтобы в водопроводе постоянно был высокий напор воды, то в баке должно быть давление не менее 1.5 атм. А для бытовых нужд вполне может быть достаточно и 1 атм.

При давлении 1.5 атм гидробак имеет меньший запас воды, из-за чего будет чаще включаться подкачивающийся насос, а при отсутствии света запаса воды в баке может просто не хватить. Во втором случае придется жертвовать давлением, ведь принять душ с массажем можно при заполненном баке, а по мере его опустошения – только ванну.

Когда вы решите, что для вас важнее, можно устанавливать нужный режим работы, то есть, либо подкачать воздух в бак, либо стравить лишний.

Нежелательно снижать давление меньше отметки 1 атм, так же, как и чрезмерно превышать. Наполненная водой груша при недостаточном давлении будет касаться стенок бака, и может быстро прийти в негодность. А избыточное давление не позволит закачать достаточный объем воды, так как большая часть бака будет занята воздухом.

Настройка реле давления

Также нужно выполнить настройку реле давления. Открыв крышку, вы увидите две гайки и две пружины: большую (Р) и малую (дельта Р). С их помощью можно настроить максимальный и минимальный уровни давления, при которых включается и выключается насос. За включение насоса и давление отвечает большая пружина. По конструкции можно увидеть, что она как бы способствует воде замкнуть контакты.

С помощью малой пружины выставляется разница давлений, о чем оговаривается во всех инструкциях. Но в инструкциях не указывается точка отсчета. Оказывается, что точкой отсчета является гайка пружины Р, то есть нижний предел. Нижняя пружина, отвечающая за разницу давлений, сопротивляясь давлению воды, отодвигает подвижную пластину от контактов.

Закачка воды в гидроаккумулятор

Когда уже выставлено правильное давление воздуха, можно подключать гидроаккумулятор к системе. Подключив его, нужно внимательно наблюдать за манометром. На всех гидроаккумуляторах указаны значения нормального и предельного давлений, превышение которых недопустимо. Ручное отключение насоса от сети происходит при достижении нормального давления гидроаккумулятора, при достижении граничного значения напора насоса. Это происходит, когда повышение давления прекращается.

Мощности насоса обычно не хватает, чтобы накачать бак до предела, но, в этом даже нет особой необходимости, ведь при накачке снижается срок эксплуатации и насоса и груши. Чаще всего предел давления для отключения устанавливается на 1-2 атм выше, чем включения.

Например, при показании манометра 3 атм, что достаточно для нужд владельца насосной станции, нужно отключить насос и медленно вращать гайку малой пружины (дельта Р) на уменьшение, до срабатывания механизма. После этого нужно открыть кран и слить воду из системы. Наблюдая за манометром, нужно отметить то значение, при котором включится реле – это нижний предел давления, когда включается насос. Этот показатель должен быть чуть больше показателя давления в пустом гидроаккумуляторе (на 0.1-0.3 атм). Это даст возможность прослужить груше больший период времени.

При вращении гайки большой пружины Р, выставляется нижний предел. Для этого нужно включить насос в сеть и подождать, пока давление достигнет нужного уровня. После этого необходимо подстроить гайку малой пружины «дельта Р» и закончить настройку гидроаккумулятора.

Давление в гидроаккумуляторе

В воздушной камере гидроаккумулятора давление должно быть на 10 % ниже, чем давление при включении насоса.

Точный показатель давления воздуха можно измерить, лишь при отключенном от системы водопровода баке, при отсутствии давления воды. Давление воздуха необходимо постоянно держать под контролем, по необходимости регулировать, что прибавит мембране срок жизни. Также для продолжения нормального функционирования мембраны нельзя допускать большой перепад давления, когда включается и выключается насос. Нормальным является перепад в 1.0-1.5 атм. Более сильные перепады давления уменьшают срок службы мембраны, сильно растягивая ее, к тому же, такие перепады давления не дают возможности комфортного пользования водой.

Гидроаккумуляторы можно устанавливать в местах с невысокой влажностью, неподверженных затоплению, чтобы фланец устройства успешно служил много лет.

Выбирая марку гидроаккумулятора, необходимо обратить особое внимание на качество материала, из которого выполнена мембрана, проверить сертификаты и санитарно-гигиенические заключения, удостоверившись, что гидробак предназначен для систем с питьевой водой. Также нужно убедиться в наличии запасных фланцев и мембран, которые должны быть в комплекте, чтобы в случае возникшей проблемы не пришлось покупать новый гидробак.

Предельное давление гидроаккумулятора, на которое он рассчитан, должно быть не меньшим, чем максимальное давление в системе водопровода. Поэтому большинство устройств выдерживают давление 10 атм.

Расчет гидроаккумулятора

Чтобы определить, какой запас воды можно использовать из гидроаккумулятора при выключении электричества, когда насос прекратит качать воду из системы водоснабжения, можно использовать таблицу заполняемости мембранного бака. Запас воды будет зависеть от настройки реле давления. Чем выше разница давлений при включении и выключении насоса, тем больший запас воды будет в гидроаккумуляторе. Но эта разница лимитируется по изложенным выше причинам. Рассмотрим таблицу.

Здесь мы видим, что в мембранный бак объемом 200 л при настройках реле давления, когда показатель включение насоса составляет 1.5 бар, выключение насоса – 3.0 бар, давление воздуха составляет 1.3 бар, запас воды будет всего 69 л, что равно примерно трети общего объема бака.

Расчет необходимого объема гидроаккумулятора

Чтобы выполнить расчет гидроаккумулятора, используют следующую формулу:

Vt = K * A max * ((Pmax+1) * (Pmin +1)) / (Pmax- Pmin) * (Pвозд. + 1),

где

•  Amax – максимальный расход литров воды в минуту;
•  К – коэффициент, который зависит от мощности двигателя насоса;
•  Pmax – давление при выключении насоса, бар;
•  Pmin – давление при включении насоса, бар;
•  Pвозд. – давление воздуха в гидроаккумуляторе, бар.

В качестве примера подберем необходимый минимальный объем гидроаккумулятора для водопроводной системы, взяв, например, насос Водолей БЦПЭ 0,5-40 У с такими параметрами:

Pmax (бар)	Pmin (бар)	Pвозд (бар)	A max (куб.м/час)	K (коэффициент)
3.0	1.8	1.6	2.1	0.25

Используя формулу, вычисляем минимальный объем ГА, который равен 31.41 литра.

Поэтому выбираем следующий ближайший размер ГА, который равен 35 л.

Объем бака в диапазоне 25-50 литров идеально согласуется со всеми методиками расчета объема ГА для бытовых водопроводных систем, а также с эмпирическими назначениями разных производителей насосного оборудования.

При частом выключении электроэнергии целесообразно выбирать бак большего объема, но в это же время следует помнить, что вода сможет заполнить бак лишь на 1/3 общего объема. Чем мощнее установлен насос в системе, тем больший должен быть объем гидроаккумулятора. Это соответствие размеров сократит количество коротких включений насоса и продлит срок эксплуатации его электродвигателя.

Если вы купили гидроаккумулятор большого объема, нужно знать, что если водой не пользоваться регулярно, она застаивается в баке ГА и ее качество ухудшается. Поэтому, выбирая в магазине гидробак, нужно учитывать, максимальный объем используемой воды в системе водопровода дома. Ведь при небольшом расходе воды использовать бак объемом 25-50 л намного целесообразнее, чем 100-200 л., вода в котором будет пропадать зря.

Ремонт и профилактика гидроаккумулятора

Даже самые простые гидробаки требуют к себе внимания и ухода, как любое работающее и приносящее пользу устройство.

Поводы для ремонта гидроаккумулятора бывают разные. Это коррозия, вмятины корпуса, нарушение целостности мембраны или нарушение герметичности бака. Также существует множество других причин, которые обязывают владельца ремонтировать гидробак. Чтобы не допустить серьезных поломок, необходимо регулярно осматривать поверхность гидроаккумулятора, следить за его работой, чтобы предотвратить возможные проблемы. Недостаточно осматривать ГА два раза в год, как оговаривается в инструкции. Ведь можно устранить одну неисправность сегодня, а завтра не обратить внимание на другую возникшую проблему, которая на протяжении полугода превратиться в непоправимую и может привести к выходу гидробака из строя. Поэтому гидроаккумулятор нужно осматривать при каждой возможности, чтобы не пропустить малейших неисправностей, и вовремя проводить их ремонт.

Причины поломок и их устранение

Причиной поломки расширительного бака может быть слишком частое включение-выключение насоса, выход воды через клапан, слабый напор воды, слабое давление воздуха (ниже расчетного), слабый напор воды после насоса.

Как устранить неисправность гидроаккумулятора своими руками? Поводом для ремонта гидроаккумулятора может стать слабое давление воздуха или его отсутствие в мембранном баке, повреждение мембраны, повреждение корпуса, большая разница в давлении при включении и выключении насоса, неправильно выбранный объем гидробака.

Устранить неисправности можно следующим образом:

•  чтобы увеличить давление воздуха нужно произвести его нагнетание через ниппель бака гаражным насосом или компрессором;
•  поврежденную мембрану можно восстановить в сервисном центре;
•  поврежденный корпус и его герметичность устраняется тоже в сервисном центре;
•  исправить разницу в давлениях можно, выставив слишком большой дифференциал в соответствие с частотой включений насоса;
•  достаточность объема бака нужно определить до его установки в систему.

Принцип работы и устройство насосной станции водоснабжения

С автономным водоснабжением небольшого частного дома способен справиться обычный бытовой насос. Однако в случае с двухэтажным коттеджем и количеством жильцов от пяти нужно что-то более мощное. Без гидроаккумулятора, реле давления и манометра здесь обойтись будет сложно. Но надо четко себе представлять устройство и принцип работы насосной станции с ним, иначе при выборе этого оборудования можно сильно просчитаться.

Из чего состоит станция подачи воды

Для организации водоснабжения в частном доме магазины предлагают насосные станции в виде компактного блока из гидробака, блока автоматики и электронасоса. Также можно подобную установку подачи воды собрать из отдельных частей и оборудования. Оба варианта приемлемы, но лучше выбрать готовый комплект с гарантией производителя. Это обойдется дешевле и практичней при дальнейшем обслуживании. По устройству собранная в заводских условиях насосная станция водоснабжения отличается от поверхностного насоса наличием системы управления по значениям давления.

В состав входят следующие функциональные компоненты:

• Поверхностный электронасос.
• Гидроаккумулятор с ниппелем и внутренней резиновой “грушей”.
• Манометр.
• Реле давления.
• Соединительная арматура.

Для забора воды к ней подсоединяется всасывающая труба с обратным клапаном и сетчатым фильтром. А к выходному отверстию установки подключается магистраль, транспортирующая перекачиваемую жидкость к точкам потребления. При этом если станция имеет встроенный фильтр и клапан, то ими всасывающий шланг можно не дополнять.

Гидравлический мембранный бак вкупе с центробежным насосом способен поддерживать в водопроводе коттеджа давление в 1,5 атмосфер. Этого вполне достаточно для стабильной работы всей бытовой техники, которая устанавливается в частных домах. Причем большая часть моделей гидроаккумуляторов рассчитана на 4,5 атмосфер максимально возможного давления, чего с избытком хватает даже для коттеджа в два-три этажа. 

Автоматическая станция компакта и не требует тяжелого бетонирования площадки под оборудованием. Самый большой ее элемент – это аккумулирующий воду бак. Однако для ее установки требуется отдельное помещение из-за создаваемого при работе гула. Чаще всего всю установку монтируют на первом этаже или в подвале, где удобней всего ее эксплуатировать и обслуживать.

Несколько дорогим, но вполне разумным решением для размещения оборудования может стать кессон, в котором может быть расположен как весь комплекс агрегатов, так и насос с автоматикой без гидробака, установленного в доме. Бюджет вариант расположения станции на даче предполагает устройство отдельного павильона, защищающего агрегат от атмосферного негатива. 

Состав и особенности блока управления 

В задачу управляющей насосной станцией автоматики входит отслеживание давления в системе и включение/выключение двигателя гидронасоса по мере необходимости. Для этого блок управления включает манометр и реле. Первый контролирует текущее давление, а второе – управляет насосом. 

Основные элементы реле – две пружины. Большая настроена на замыкание контура при самом низком давлении в мембранном баке, когда в нем мало воды. А меньшая контролирует максимум давления, размыкая цепь при достижении последнего.

Реле давления автоматически запускает насос станции при снижении давления до 1,4 бара, например, и выключает при достижении максимального значения, указанного производителем. Нежелательно
менять заводские настройки реле, т.к. они рассчитаны на возможности запорной арматуры.

При покупке насосной станции для работы в контурах с вероятностью кратковременной работы без воды необходимо обратить вниманием на наличие устройства контролера потока. Он предназначен для предохранения двигателя от перегрева в случае отсутствия воды в водозаборе. В таких агрегатах блок управления ориентирован не на предельные значения давления, а на понижение потока.

Принцип работы насоса с гидроаккумулятором 

Емкость мембранного бака подбирается с учетом объема водопотребления. Семейной паре вполне хватит варианта в 25–40 литров, а для семейства в несколько человек придется подбирать устройство от 100 литров. Баки менее 15 л и вовсе покупать рекомендуется только для сезонного использования на даче. Из-за постоянной подкачки воды мембрана в них быстро изнашивается.

В гидробак в исходном состоянии через ниппель (воздушный клапан) закачан воздух, создающий давление в 1,5 атм. Во время работы в мембрану под давлением закачивается вода, сжимающая воздушный «запас». При открытом кране сжатый воздух выталкивает воду.

Считается, что чем больше емкость, тем дольше прослужит насосное оборудование, потому что численность циклов включения/выключения сократиться. Однако бак большой вместительности стоит немало. По правилам гидробак подбирают на основании расчетов, исходя из указанных производителем значений давления включения и выключения, реального расхода воды при включенных одновременно водозаборных точках. 

Резерв жидкости в гидравлическом баке обычно составляет около трети от общего объема емкости. Все оставшееся пространство отдано под сжатый воздух, который нужен для поддержания постоянного напора воды в трубах.

Если гидроаккумулятор в систему водоснабжения встраивается для минимизации связанных с гидроуарами рисков, то бак можно подбирать небольшого размера. В этом случае важен не объем емкости, а наличие мембраны и воздуха за ней. Именно они в случае чего примут на себя удар, сгладив его последствия.

Производительность насоса должна соответствовать объему мембранного бака (для емкости 20–25 л рекомендуется брать гидронасос на 1,5 м3/ч, для 50-ти литров – 2,5 м3/ч, а для резервуара на 100 л – не менее 5 м3/ч).

Работает автоматическая насосная станция в два цикла: 

1. Сначала в гидроаккумулятор закачивается вода насосом из водозабора, создавая в нем избыточное давление воздуха. 
2. При открытии крана в доме мембранный бак опустошается, после чего автоматика вновь запускает насосное оборудование. 

Устройство гидроаккумлятора для насосной станции водоснабжения предельно просто. Он состоит из металлической корпуса и герметичной мембраны, которая разделяет все пространство внутри на две части. В первой из них находится воздух, а во вторую подкачивается вода.

После заполнения гидроаккумулятора реле отключает насос. Открытие крана в умывальнике приводит к тому, что выдавливаемая нажимом воздуха на мембрану вода начинает постепенно перетекает в систему водоснабжения. В какой-то момент бак опустошается до такой степени, что напор ослабевает. После этого опять включается насос, запуская цикл работы насосной станции по новой. 

При пустом баке мембранная перегородка сминается и прижимается к фланцу входного патрубка. После включения гидронасоса мембрана расправляется водным давлением, сжимая воздушную часть и повышая в ней давление уже воздуха. Именно это взаимодействие газ-жидкость через изменяющийся барьер и лежит в принципе работы мембранного бака насосной станции.

Какое выбрать насосное оборудование 

Насосные станции заводской компоновки идут с поверхностным гидронасосом, часто имеющим внутренний или внешний эжектор. Однако гидроаккумуляторы можно также использовать с погружным насосным оборудованием, но им присваивается несколько иной технический термин «насосная система». 

В случае работы в тандеме со станцией мембранные баки могут быть меньше объемом, чем гидробаки для систем с погружными насосами. Это связано с тем, что у погружных насосных агрегатов число допустимых в час включений/выключений меньше, чем у поверхностных насосных машин.

Поверхностные насосы, имеющие внутренний эжектор, имеют серьезные ограничения по глубине водозабора. Они воду способны поднять только с 7–8 метров. Однако они выдают мощный водяной напор на выходе со столбом воды в 40–60 метров (4–6 бар). 

Выбор места для станции водоснабжения

Выбирая месторасположение для насосной станции, необходимо ориентироваться на характеристики гидронасоса. Каждые десять метров горизонтальной трубы между источником воды и насосом снижают его всасывающие способности на 1 м. Если предполагается их разнесение на расстояние более десяти метров, то модель насосного агрегата нужно подбирать с повышенной глубиной всасывания.

Автоматическую станцию системы автономного водоснабжения можно расположить: 

• на улице в кессоне возле скважины;
• в возведенном специально для насосного оборудования утепленном павильоне; 
• в подвале дома. 

Стационарный наружный вариант предусматривает обустройство кессона и прокладку от него напорной трубы до коттеджа ниже уровня промерзания грунта.  При устройстве круглогодично эксплуатируемого трубопровода прокладка его ниже глубины сезонного промерзания обязательна. При устройстве временных летних магистралей на период проживания на даче трубопровод не заглубляется ниже 40 — 60 см или прокладывается на поверхности.

Если выполнить монтаж станции в цоколе или подвале, то не придется опасаться замерзания насоса зимой. Надо лишь всасывающую трубу проложить ниже границы промерзания грунта, чтобы она не перемерзла в сильные холода. Нередко скважину бурят прямо в доме, тогда существенно сокращается протяженность трубопровода. Но не в каждом коттедже подобное бурение возможно. 

Установка насосных станций водоснабжения в отдельной постройке возможно только в случае эксплуатации оборудования в период положительных температур. Однако для районов с очень низкими зимними температурами такой вариант, предназначенный для функционирования круглый год, необходимо утеплять или устраивать систему отопления. Лучше сразу монтировать насосную станцию прямо в обогреваемом доме.

Возможные неполадки в работе установки

Если насос слишком часто включается и тут же отключается, то необходимо немедленно проверить давление воздуха в гидроаккумуляторе. При заниженных показателях надо будет оный подкачать. Но устранить проблему таким способом получится только в том случае, если мембрана и корпус бака не повреждены. Здесь уже поможет только обращение в сервисный центр к ремонтникам.

При появлении водных капель на ниппеле воздушного клапана гидроаккумулятор надо немедленно отсоединить от водопроводной системы. Это прямой признак повреждения мембраны. Без ее замены в подобной ситуации не обойтись. Воздух в водопроводную систему частного дома через мембранный бак поступать не должен.

Если насос вовсе не хочет включаться, то стоит посмотреть на регулировку реле давление. Бывают случаи, когда оно настроено на слишком высокое давление. Но возможен и вариант с попаданием воздуха во всасывающий шланг, что приводит к срабатыванию защиты от сухого хода.

В чем достоинства насосной установки с гидробаком

Насосный агрегат является неотъемлемой частью автономной системы водоснабжения. Он обеспечивает подачу воды из скважины либо колодца, водораздача которой дальше по коттеджу осуществляется за счет работы самого насоса, использования водонапорного бака либо применения гидроаккумулятора.

Гидропневматическая водоподъемная установка и водонапорная емкость предназначены для поддержания постоянного давления во внутридомовой системе водоснабжения.

Использование при раздаче воды по коттеджу только одного насоса сопряжено с множеством проблем. При такой компоновке автономного водоснабжения насосное оборудование вынуждено постоянно включаться/выключаться, из-за чего его срок службы резко сокращается. А в ситуации с отключением электроснабжения жилище вовсе остается без воды.

Чтобы уменьшить износ насосов и обезопасить дом на случай аварий на электрических сетях, в систему водоснабжения дома включается дополнительный накопитель. Это может быть водонапорный бак на чердаке, из которого вода до сантехнических приборов течет самотеком, либо поддерживающий напор в сети искусственным путем гидроаккумулятор (он же мембранный бак или гидробак).

В обоих случаях насос включается для формирования запаса воды в емкости. Только во втором случае запас создается в автоматическом режиме системой управления по параметрам давления. При этом, накопительный бачок позволяет создать резерв воды на случай отключения электропитания, а система с гидробаком без электроэнергии не будет работать вообще. Однако накопитель в наполненном состоянии отличается немалым весом и при установке в пределах чердака требует укрепления перекрытия и теплоизоляции.

Вариант с мембранным баком более удобен и практичен. Принцип работы системы водоснабжения с такой насосной станцией основан на искусственном поддержании водного напора в трубах. Сам насос, качающий воду из водозабора, включается только для заполнения емкости. Далее ее подача в систему осуществляется при помощи сжатого воздуха.

В отличие от варианта с расширительным баком гидропневматическая установка более компактна. Плюс использование гидроаккумулятора мембранного типа гарантирует отсутствие гидравлических ударов в сети и постоянный напор в трубах водопровода, а также упрощает обслуживание системы водообеспечения потребителей в частном доме.

Единственный недостаток насосных станций с гидроаккумулятором – это энергозависимость. Аккумулирующий воду бак часто имеет небольшие размеры в 25–50 литров. Насосу для его заполнения приходится включаться часто, а при отключении света резерва воды хватает не слишком надолго. Для того чтобы исключить подобные ситуации желательно запастись автономным генератором.

Схема подключения гидроаккумулятора к насосу и системе водоснабжения

Автор Монтажник На чтение 10 мин Просмотров 19.1к. Обновлено 07.12.2020

Любая линия для снабжения частного дома водой состоит из приборов, автоматизирующих процесс ее работы. Одним из основных ее узлов является накопительный бак, при установке которого своими руками важно знать, как выглядит схема подключения гидроаккумулятора к насосу и системе водоснабжения.

Помимо правильного подключения, гидробак необходимо точно отрегулировать, создав внутри оптимальное давление при работе в индивидуальной системе водозабора. Для выполнения данной работы необходим сантехнический инструмент и соблюдение технологии при регулировочных работах.

Зачем нужен гидробак

Гидроаккумулятор всегда ставят в магистраль индивидуального водоснабжения, он работает постоянно и выполняет следующие функции:

• Сглаживает негативные последствия гидравлических ударов. При срабатывании электронасоса водный поток резко останавливается или ускоряется, при этом жидкость воздействует на трубопровод и его узлы с физическим усилием. Подключение гидроаккумулятора к системе водоснабжения позволяет плавно накапливать и отдавать воду за счет расположенной внутри пластичной резиновой мембраны.
• Подключение гидробака уменьшает количество циклов включения и отключения скважинного или колодезного электронасоса за счет накопления жидкости, которая отдается в магистраль при использовании и поддерживает в ней давление, не давая электронасосу включаться.
• Гидроаккумуляторы создают аварийный запас воды в моменты отключения электричества или выхода насосного оборудования из строя.
• Схема подключения гидроаккумулятора к насосу и системе водоснабжения нормализует давление, позволяя избежать его резких перепадов при нестабильной работе электронасоса.

Рис. 1 Гидроаккумуляторы для водопроводных магистралей

Устройство гидробака

Устройство гидроаккумулятора не отличается сложностью, он состоит из металлического бака со встроенной грушевидной мембраной или плоской диафрагмой из резины. Диафрагма крепится поперек корпуса между его половинками, грушевидный баллон устанавливают на входе около горловины — такой тип используют для подачи воды при индивидуальном водоснабжении. В задней части металлической емкости установлен ниппель, с помощью которого в корпус гидробака закачивают воздух, подстраивая его внутреннее давление к системе.

Гидробаки выпускают для отопительных систем, горячей воды (красного цвета) и холодного водоснабжения (синий цвет). В зависимости от объема гидробака и способа монтажа различают модели с горизонтальным расположением и объемные вертикальные агрегаты, которые устанавливаются на ножках.

Горизонтальные модели небольшой емкости чаще используют в насосных станциях со встроенным центробежным электронасосом поверхностного типа и элементами автоматической системы управления. Гидробаки с вертикальным расположением используют отдельно, их удобнее монтировать при работе с погружными электронасосами. Вертикальные баки конструктивно отличаются от горизонтальных моделей: мембранная оболочка крепится в верхней и нижней части корпуса, помимо ниппеля для накачки воздуха они имеют дополнительный штуцер для его стравливания из резиновой оболочки.

При приобретении гидробака следует знать, что его полезный объем при накоплении жидкости составляет не более 30% от общего.

Рис. 2 Конструкция гидробака

Принцип работы гидробака

Обычно внутренняя груша располагается в емкости с воздухом под стандартным давлением 1,5 бар. При включении вода подается установленным в скважину электронасосом в бак, заполняя резиновую грушу — она увеличивается в объеме, сжимая воздушное пространство внутри. При достижении давления (стандарт 3 бара), равного порогу срабатывания автоматического реле, электронасос отключается, и поступление воды в линию прекращается.

При включении вода идет к потребителю под давлением, которое создает резиновая мембрана, сжатая воздухом. По достижении минимальной отметки в 1,7 бар. реле замыкает цепь питания электронасоса и происходит заполнение магистрали.

Рис.3 Пример установки гидроаккумулятора в систему водоснабжения с погружным насосом

Схема подключения гидроаккумулятора к насосу и системе водоснабжения

Установка гидроаккумулятора для систем индивидуального водоснабжения своими руками производится вместе с автоматикой и переходниками, к которым относятся коммутирующий пятивходовой штуцер, манометр для настройки и контроля, коммутирующее гидравлическое реле. При использовании в водозаборе скважинного глубинного электронасоса обвязка для скважины включает в себя реле сухого хода и обратный клапан, если он отсутствует в насосном агрегате.

Если в водопроводной магистрали используется поверхностный центробежный электронасос, то практичнее и дешевле приобрести готовую смонтированную насосную станцию, чем проводить монтаж элементов системы самостоятельно.

Рис. 4 Бачок расширительный в станции

Статья по теме:

Схема водоснабжения частного дома от скважины с гидроаккумулятором. В отдельной статье даются схемы подключения гидроаккумулятора, рассказывается про монтаж водоснабжения из скважины с погружным и поверхностным насосом.

Настройка гидроаккумулятора при подключении

Перед использованием в частном доме водопровода с гидроаккумулятором нужно знать, каким должно быть давление в гидроаккумуляторе для его оптимальной работы, для снятия показаний берут переносной манометр. Типовая водопроводная линия со стандартным реле давления имеет пороги срабатывания от 1,4 до 2,8 бар., заводская установка давления в гидробаке при этом — 1,5 бар. Чтобы работа гидроаккумулятора была эффективной и происходило его полное наполнение, для заданной заводской установки подбирают нижний порог включения электронасоса на 0,2 бар. больше — на реле устанавливают порог 1,7 бар.

Если в гидробаке в процессе эксплуатации или в связи с длительным сроком хранения при измерениях манометром определяют, что давление недостаточно, поступают следующим образом:

1. Отключают электронасос от питания.
2. Снимают защитную крышку и прижимают клапан гидробака в виде головки ниппеля на выходе устройства — если оттуда поступает жидкость, значит произошло повреждение резиновой мембраны и ее необходимо менять. Если из гидробака поступает воздух, с помощью автомобильного манометра измеряют его давление.
3. Сливают воду из магистрали, открывая ближайший к расширительному баку кран.
4. При помощи ручного насоса или компрессора накачивают в аккумуляторный бак воздух до достижения показаний манометра в 1,5 бар. Если после автоматики происходит подъем воды на определенную высоту (дома высокой этажности), общий напор и диапазон работы системы повышают исходя из того, что 1 бар. приравнивают к 10 метрам вертикального водного столба.

При расчете необходимого давления в гидробаке для любых диапазонов выбирают его значение на 10% меньше нижнего порога срабатывания реле. Выбор данного значения гарантирует, что встроенная мембрана будет расширяться и сжиматься в небольшом диапазоне и соответственно увеличится срок ее службы и всего расширительного бака.

Рис.5 Настройка гидроаккумулятора

Определение параметров бака

В большинстве случаев включений, гидробаки для водоснабжения устанавливают по принципу: чем больше объем, тем лучше. Но слишком большой объем не всегда оправдан: гидробак займет много полезного места, вода в нем будет застаиваться, и если перебои с электроэнергией бывают очень редко, в нем просто нет необходимости. Слишком маленький гидробак также неэффективен — если используется мощный насос, то он будет часто включаться и выключаться и быстро выйдет из строя. Если возникает ситуация, когда пространство для монтажа ограничено или финансовые средства не позволяют приобрести накопительный бак большой емкости — можно рассчитать его минимальный объем по приведенной ниже формуле.

Рис. 6 Как правильно в системе водоснабжения рассчитать объем гидробака

Еще один метод вычислений — расчет необходимого объема гидробака по мощности используемого электронасоса.

В последнее время на рынке появились современные высокотехнологичные электронасосы с плавным пуском и остановкой, частотным регулированием скорости вращения рабочих колес в зависимости от водопотребления. В этом случае необходимость в гидравлическом баке с большим объемом отпадает — плавный пуск и регулировка не вызывают гидроударов, как в системах с обычными электронасосами. Автоматические блоки управления высокотехнологичных устройств с частотным управлением имеют встроенный гидробак очень маленького объема, рассчитанный на свою насосную группу.

Рис.7 Таблица рассчитанных значений давления и объема гидробака в зависимости от режимов работы поставляющей воду линии

Установка нескольких гидробаков

Некоторые пользователи сталкиваются с проблемой, как подключить дополнительный бак для линии водоснабжения, если произошло увеличение потребления или объем накопительного бака слишком мал для нормальной работы. Установка двух гидроаккумуляторов не представляет особых сложностей, их можно собрать, подключив параллельно, с использованием дополнительного переходного штуцера, гибкого шланга или обрезка водопроводной трубы.

Преимуществом системы с двумя баками является ее высокая надежность в случае, если в одном из них произойдет разрыв резиновой мембраны.

Рис. 8 Гидробак в блоке частотного управления насосами

Как выбрать гидроаккумулятор

При выборе гидроаккумулятора лучше отдать предпочтение моделям с резиновой грушей — в мембранных видах жидкость контактирует с металлическим корпусом, что может вызвать его коррозию.

Основной рабочий элемент баллонного гидробака — грушевидная мембрана, от качества которой зависит срок его службы, при этом материал корпуса играет менее важную роль, так как не контактирует с водой. Обычный материал изготовления груши — изобутированная пищевая резина, при выборе модели для наружного монтажа повышенное внимание следует обращать на фланец, к которому крепится резиновая мембрана. Предпочтение следует отдавать моделям, фланец которых сделан из толстой нержавейки или оцинкованной стали — такое изделие прослужит 10-15 лет без потери своей герметичности.

Еще одно преимущество баллонного бака — простота замены резиновой мембраны. Для этого откручивают несколько шестигранных болтов крепления фланца и снимают его вместе с оболочкой.

Рис. 9 Вертикальные гидробаки в водопроводной линии

Установка гидроаккумулятора

После приобретения подходящей модели электронасоса к скважине или колодцу и подключения его к трубопроводу, расчета объема и покупки нужного гидробака, необходимо его правильно установить. Если модель имеет большой объем и устанавливается на вертикальное ножки, стоит воспользоваться следующими рекомендациями:

• Лучше ставить объемный накопительный бак в самой высокой точке дома (чердак, второй этаж) — это позволит создать максимальное давление в водопроводной линии.
• Пол в помещении должен быть ровным, влажность не должна превышать установленные нормы во избежание коррозии оцинкованного фланца и поверхности бака.
• Устройство лучше подключать при помощи гибкого напорного шланга в оплетке из нержавейки и диаметром накидных гаек в один дюйм, выполненных из латуни. Следует избегать шлангов для подачи с алюминиевой оплеткой и монтажными муфтами из дешевого силумина — хрупкого сплава алюминия с кремнием.

Рис. 10 Схема подключения гидроаккумулятора к насосу и системе водоснабжения

Обвязка расширительного бака

Перед тем, как подключить гидроаккумулятор для систем индивидуального водоснабжения, готовят комплектующие: автоматические приборы, фильтры и переходные муфты для подсоединения труб ПНД. После подсоединения электронасоса к водопроводу из ПНД при помощи переходных пластиковых муфт и размещения его в скважине, дальнейшие работы по сборке проводят в следующей последовательности:

1. На выходе водопроводной трубы из насоса устанавливают шаровый кран и фильтр грубой очистки для удаления песка из воды.
2. После фильтра устанавливают тройник с диаметром отверстий, подходящих для подключения автоматики. В его верхний отвод вкручивают переходную муфту для подключения реле.
3. Для присоединения к электронасосу реле давления и манометра применяется стандартный пятивходовой штуцер, который подключают к тройнику при помощи переходника.
4. На выходе штуцера с наружной резьбой диаметром 1 дюйм устанавливают шаровый кран с накидной гайкой — это позволит производить ремонт и замену узлов, не сливая воду из всей водопроводной магистрали.
5. К выходному отверстию штуцера с внутренней резьбой 1 дюйм при помощи гибкой подводки присоединяют гидроаккумулятор.
6. Далее в пятивыводной штуцер устанавливают манометр и реле давления, в тройник вкручивают реле сухого хода.
7. В конце подключают электрический кабель питания к реле — монтаж автоматики на этом можно считать законченным.

Многие предпочитают устанавливать всю автоматику с помощью соединительных штуцеров непосредственно на выходе гидроаккумулятора – такая методика не требует подводного шланга.

Рис. 11 Как установить гидроаккумулятор в линию

Гидробак является основным узлом в автоматических системах управления электронасосами, необходимым для снижения нагрузки на водопроводную магистраль и уменьшения циклов срабатывания насосного оборудования. Его соединение с трубопроводом и настройку довольно просто сделать своими руками при использовании простейшего сантехнического инструмента. Для правильного выбора расширительного бака можно использовать не слишком сложную формулу или определить его параметры приблизительно в зависимости от объема подачи или мощности насосного оборудования.

Собираем насосную станцию самостоятельно. | САН САМЫЧ

Здравствуйте, уважаемые читатели «Сан Самыча». Сегодня мне бы хотелось рассказать вам о том, как возможно собрать насосную станцию, и в каких случаях оправдана сборка насосной станции из разрозненных частей, которые можно купить в магазине.

Почему собирают насосную станцию сами.

Прежде всего, как мне кажется, насосную станцию стоит собирать самостоятельно, если у вас уже есть какие-то из её составных частей, обычно наиболее дорогих. Это – насос и гидроаккумулятор. Потому что стоимость насоса – это, примерно, половина стоимости насосной станции, соответственно, гидроаккумулятор – примерно треть. То есть, не имеет смысла покупать новую насосную станцию, если у вас раздавило зимой гидроаккумулятор или сгорел по какой-то причине насос. Можно купить отдельно и то, и другое, и просто заменить то, что у вас сломалось, благо крепежи насоса и крепежная площадка гидроаккумулятора, как правило, стандартные и соединить одно с другим можно без особого труда.

Другой причиной собирать насосную станцию самостоятельно, может послужить несоответствие ваших требований и характеристик оборудования готовой насосной станции. Например, вам нужен насос с большим напором или расходом воды, чем у предлагаемых вам насосных станций, а то, что устраивает вас по характеристикам, не устраивает – по стоимости или по надежности. Или габариты насосной станции слишком велики для места, куда вы собираетесь её поставить, или вас не устраивает емкость гидроаккумулятора, ну и т.д. Только нужно  иметь в виду, что итоговая стоимость насосной станции вполне может быть намного больше той, что вы планировали.

Третий, наиболее распространенный вариант, когда вы вынуждены собирать распределенную насосную станцию из-за очень глубокого залегания воды или приличной удаленности от дома источника воды. Как правило, в этом случае используют мощный погружной насос, а гидроаккумулятор с блоком автоматики ставят где-нибудь дома.

Так ли нужен гидроаккумулятор?

 Резонный вопрос: можно ли обойтись без гидроаккумулятора? В принципе, это возможно, но с обычным блоком автоматики насос будет включаться и выключаться очень часто, реагируя даже на незначительный расход воды. Ведь количество воды в напорном трубопроводе невелико, и малейший расход воды приведет к быстрому падению давления и такому же быстрому нарастанию его при включении насоса. Именно из-за того, чтобы насос не включался по каждому вашему «чиху», ставят гидроаккумулятор, хотя бы небольшой. Так как вода – вещество не сжимаемое, в гидроаккумулятор накачивают воздух, который, в отличие от воды, хорошо сжимается и выступает своеобразным демпфером, регулирующим накопление и расход воды. Если воздуха в гидроаккумуляторе нет или слишком мало, то и сжиматься будет нечему, то есть не будет накопления воды.

В идеале, емкость гидроаккумуляторов должна быть лишь немного меньше дебета вашего источника воды, и насос, в этом случае, будет включаться лишь при израсходовании какого-то, довольно приличного запаса воды, т.е. очень редко, но надолго. Но тогда это будет очень дорогая по стоимости накопительная схема.

Сейчас в продаже появились насосные станции с улучшенными блоками автоматики со встроенной защитой от сухого хода, которые плавно запускают и останавливают насос, регулируют его мощность в зависимости от заданного давления. Считается, что гидроаккумулятор, в принципе, им не нужен. Но все это хорошо работает только при отсутствии перепадов напряжения, чем наша глубинка и дачные поселки похвастать не могут. И, к сожалению, стабилизаторы не всегда спасают от этой беды. К тому же цена такой станции очень часто намного выше обычной, что, как мне кажется, себя не оправдывает.

Готовые системы автоматики.

Вистан.

Из всех готовых систем автоматики для насосных станций особенно выделяется наша отечественная разработка Вистан, предназначенная исключительно для организации насосной станции на базе вибрационного насоса. Я не сторонник применения вибрационных насосов в системах водоснабжения частных и дачных хозяйств, но не могу не уделить внимание этому устройству из-за  большой популярности «Малышей», «Ручейков» и т.д. на постсоветском пространстве.

Вистан и схема его подключения.

В интернете очень много лестных отзывов об этом устройстве. В жизни, к сожалению, не все так радужно. Итак, вкратце.

Достоинства:

— Специальная разработка для вибрационных насосов;

— Автоматически поддерживает давление в системе на уровне 1,5-2,0 бар;

— Имеет встроенную защиту от сухого хода;

— Имеет встроенный стабилизатор напряжения, может работать с напряжением от 160 до 250 Вольт;

— Может работать без гидроаккумулятора, плавно изменяет мощность насоса;

— Плавный пуск и останов насоса;

— Имеет защиту по превышению электрического тока: плавкий предохранитель на 5 Ампер;

— Автоматически возобновляет работу при восстановлении параметров: напряжение в сети, появление давления воды на напоре насоса (сухой ход).

— Простота монтажа и демонтажа схемы: производитель рекомендует использовать гибкую подводку на ½ дюйма.

Недостатки:

— Насос должен создавать давление на входе в устройство не меньше 3,0 бар: не всякий вибрационный насос способен на это, учитывая разницу по высоте между зеркалом воды в колодце (скважине) и местом расположения Вистана.

— Расход воды ограничен внутренним сечением гибкой подводки, или нужно ставить гидроаккумулятор.

— Защита по сухому ходу решена своеобразно: устройство отключает насос, если давление на входе не поднимается выше 0,8 бар за 10 секунд. Т.е. вода на самом деле есть, и насос исправно её качает, просто ему не хватает сил поднять давление до необходимого.

— Нет возможности регулировать давление в системе.

— Высокая цена устройства по сравнению со стоимостью вибрационных насосов. Стоимость набора «Вистан + насос» сопоставима по стоимости готовой насосной станции не самого плохого качества (а китайские, раза в полтора дешевле).

 

В целом, этот вариант организации насосной станции подойдет дачникам, привыкшим к своим вибрационным насосам и не избалованным благами цивилизации на даче. К тому же, систему легко собрать весной перед использованием и разобрать осенью, забрав все хозяйство с собой в город и не боясь, что её украдут или разорвет морозами. Для более серьезной системы водоснабжения дома это устройство, впрочем, как и использование вибрационного насоса, вряд ли подойдет.

Блок автоматики для центробежных насосов.

 Для организации насосной станции на основе центробежного насоса, неважно погружного или поверхностного, необходим блок автоматики. Самое простое – это собрать его самому, используя покупные элементы: коллектор, реле давления, манометр. Но можно купить и готовый блок, на котором все это уже будет установлено. Останется только лишь установить его на напоре насоса в удобном для обслуживания месте.

Различные фирмы предлагают большое разнообразие таких блоков, отличающиеся по комплектации и стоимости. Самые простые и недорогие, включают в себя только необходимые элементы, названные выше. Чуть подороже будут стоить блоки, в которые добавлен датчик сухого хода. Самыми же навороченными считаются блоки автоматики, которые самостоятельно, регулируя мощность насоса, поддерживают заданное давление в системе, а также имеют несколько (до трех) защит от разных неприятных вещей (сухой ход, перегрузка насоса, разрыв напорного трубопровода).

Коллектор.

Собственно, каждый волен делать свой выбор. Кому-то проще собрать такой блок самому, кому-то проще его купить. Как мне кажется, единственный недостаток таких блоков, кроме цены, это как раз их блочность. Т.е. если что- то сломается в составе такого блока автоматики, то менять придется весь блок, а это иногда бывает накладно.

 

 

Схемы насосных станций.

 Самая распространенная схема насосной станции это когда все её элементы собраны вместе, как написал один из читателей: «насос на бочонке». В этом случае блок автоматики ставится на напоре насоса, а к гидроаккумулятору вода отводится по отдельной трубе или гибкой подводке. Получается, что можно поставить в разных местах насос и гидроаккумулятор (ГА), просто заменив отвод к ГА на более длинный.

Но лучшим вариантом будет поставить блок автоматики на ГА, соединив коллектор блока с насосом трубой. Тогда мы получаем распределенную насосную станцию, где насос может стоять, например, в колодце (или в скважине для погружного насоса), а ГА находится в теплом доме.

 Продолжая усовершенствовать нашу схему, можно найти наиболее удобное место для блока автоматики. Мне таким местом представляется распределительный коллектор холодной воды, где блок автоматики будет поддерживать постоянное давление (ведь именно это нам и нужно). Гидроаккумулятор, в этом случае, можно поставить под ванну или в любое другое свободное место ванной комнаты, а от насоса будет подходить напорный трубопровод. Сам же насос можно поставить поближе к источнику водоснабжения и подальше от дома, чтобы не слышать его шум, или купить погружной насос (опять же никакого шума в доме).

Таким образом, разместив элементы насосной станции в тех местах, где это удобно и не бросается в глаза, вы получите максимальный комфорт при эксплуатации водоснабжения дома: «как в квартире». Главное не забыть, что и куда вы запихнули.

Как подключить гидроаккумулятор к погружному насосу: схема по шагам

Для непрерывной, качественной работы часто на дачах и в частных домах без централизованного водопровода используют гидроаккумуляторы с погружными насосами. О преимуществах применения гидроаккумулятора далее мы и расскажем.

Для распознавания гидроаккумуляторы имеют разную окрасу: красные предназначены под отопление; синие – для холодного и горячего водоснабжения.

Содержание статьи:

Конструктивные особенности гидроаккумулятора

Гидроаккумулятор представляет собой металлическую емкость разделенную на две условные части мембраной: диафрагмой или баллоном.

Гидробаки с диафрагменной мембраной состоят из:

• камеры для воды;
• диафрагменной мембраны, которая установлена поперек бака; газовой камеры;
• гнезда с клапаном;
• патрубка подсоединения к системе.

Гидробаки с мембраной баллонного типа состоят из:

• камеры для воды;
• баллона мембраны, который закреплен на входе около входного патрубка;
• гнезда с клапаном; газовой камеры;
• патрубка подсоединения к системе.

Гидробаки предназначены для:

• холодного водоснабжения;
• горячего водоснабжения;
• системы отопления.

Различают горизонтальные и вертикальные гидроаккумуляторы.

Чаще для загородных домов используют гидробаки вертикальные. У них имеются ножки, а также специальное крепление на корпусе для подвешивания на стену. Занимают мало место.

Горизонтальные гидробаки чаще всего используют в насосных станциях с наружными насосами. В таком случае насос устанавливается на бак, что прилично экономит место.

Гидроаккумулятор с мембраной имеет больший срок службы, чем гидробак из оцинкованной стали

Нужен ли гидроаккумулятор для погружного насоса?

• Гидроаккумулятор предназначен для защиты насоса, т.к. в нем накапливается небольшое количество воды, которое будет использоваться при открытом кране.
• При установке гидроаккумулятора дополнительно устанавливаются следующие устройства: манометр, воздухоотводчик и реле давления.
• Гидроаккумулятор устанавливается в доме, в специальном помещении или в приямке, защищенной от поступления осадков.

Если гидроаккумулятор не установлен, то насос будет включаться постоянно, как только будет открываться кран. В связи с этим, возрастает вероятность гидроудара. Гидроудар образуется при скачкообразном повышении давления, которое появляется из-за частых включений.

Поэтому важность гидроаккумулятора очевидна. Гидроаккумулятор имеет несколько названий, его называют гидробаком, расширительным или мембранным баком.

Таким образом, гидроаккумулятор выполняет следующие функции:

• сглаживающую – помогает избежать гидроудары;
• поддерживающую – совместно с реле поддерживается стабильное давление воды;
• защитную – защищает насос от постоянных включений, а также в отсутствие электрической энергии, за счет небольших запасов воды.

В одной половине гидробака – сжатый воздух, находящийся под давлением 1,5 атм. Вторая часть гидроаккумулятора наполняется водой. Объем давления неизменен и на размеры емкости никак не влияет.

Самый простой прибор, который помогает измерять давление, манометр. Подключается манометр к гидроаккумулятору при помощи штуцера.

Если при проверке выявлено, что давление в гидробаке упало, то его легко увеличить до необходимого уровня при помощи велосипедного насоса через ниппель, который расположен наверху оборудования. А для того чтобы уменьшить давление, необходимо отогнуть клапан ниппеля и выпустить воздух.

При проведении данных действий необходимо следить за параметрами на манометре.

Нормальное давление в гидроаккумуляторе составляет от 1,4 до 2,8 атм. Давление в системе должно превышать давления бака на 0,1 атм. Если Вам необходимо высчитать самостоятельно, какое давление в гидроаккумуляторе необходимо настроить, то воспользуйтесь следующей формулой:

Давление в гидробаке = (Максимальная высота точки разбора +6) / 10

Схема подключения гидроаккумулятора

Система водоснабжения включает в себя: насос, гидроаккумулятор, реле давления, обратный клапан, запарную арматуру, фильтрующую систему, манометр, трубопровод, ну и, конечно же, электрическое питание.

Гидроаккумулятор устанавливается рядом с наружным насосом в приямке или же в помещении в доме, смотря где выделено место.

Все устройства, которые необходимы для подключения всего оборудования, присоединяются с помощью 5-выводного штуцера.

5-выводной штуцер располагает выходами разного диаметра, что идеально подходит при подключении схемы для обвязки гидроаккумулятора. Поэтому данный элемент является основой в схеме обвязки как погружного, так и поверхностного насоса с гидроаккумулятором.

Сначала штуцер прикрепляется к гидробаку, потом к нему подключаются манометр, реле давления. Последними подключениями к пятивыводному штуцеру является насосная труба и разводка к водоснабжению дома.

Обратный клапан позволяет накопить воду в гидробаке от погружного насоса.

Устанавливается на насос до подключения всей схемы гидроаккумулятора в следующей последовательности:

• Опускаем насос в скважину;
• Необходимо закрепить страховочный трос, который удерживает насос;
• Подсоединяем все элементы схемы при помощи пятивыводного штуцера;
• Необходимо произвести настройку реле давления.

Реле давления

Реле давления играет важную роль в работе гидроаккумулятора, а также всей домашней системы. Для эффективности и правильность работы реле необходимо настроить.

Для этого необходимо:

• Первым дело необходимо избавиться от воды в системе водоснабжения, для этого нужно открыть кран, который расположен внизу;
• Открывается крышка реле и включается насос для заполнения системы водой.
• После отключения насоса необходимо запомнить показания манометра, который показывает давление в системе;
• Опять спускается небольшое количество воды, чтобы запустить насос. Также записываются показания манометра. Дальше производится математический расчет: от наибольшего числа вычитаем наименьшее. От получившего числа происходят дальнейшие действия. Если значение меньше, чем 1,4 бар, то гайку малой пружины на реле необходимо затянуть. Если значение больше, чем 1,4 бар, то ослабить.
• Гайкой на большой пружине в реле можно регулировать напор воды. Действия абсолютно аналогичные. Больший напор – затягивается, поменьше – ослабляется.
• Все настройки должны проводиться при выключенном насосном оборудовании.
• После всех пройденных этапов нужно запустить систему и проверить как она работает. Настраивать можно бесконечное количество раз, до того момента, пока все не устроит.

Схема водоснабжения с погружным насосом и гидроаккумулятором после подключения работает так:

• Погружной насос перекачивает воду из скважины в гидробак;
• По мере заполнения воды в гидроаккумуляторе происходит повышение давления воздуха. Когда будет достигнута точка максимума на реле, насосное оборудование отключится.
• Запас воды, скопившейся в гидробаке, позволит пользоваться водой определенное количество времени. Когда количество воды будет уменьшаться в мембране гидробака, давление будет снижаться до минимума на реле, контакты замкнуться и насос включиться.
• И так по кругу.

Как часто будет включаться Ваш насос напрямую зависит от объема гидроаккумулятора. Не забудьте учитывать это при выборе емкости.

Схема подключения нескольких гидроаккумуляторов к погружному насосу

Если при использовании гидроаккумулятора Вам будет необходимо еще емкость для накапливания воды, то возможно установить параллельно еще несколько гидробаков, подходящего для Вас объема.

Подключаются второй и последующие баки просто, при помощи вкрученного тройника. К одному входу подключается насос (пятивыводной штуцер), а к другому новый гидробак.

При подключении нескольких гидроаккумуляторов не требуется перенастраивать систему.

Также наибольшее количество гидробаков продлит срок службы Вашего насоса, т.к. его придется включать реже.

 

 

Подключение гидроаккумулятора: схемы

Для того чтобы насос не включался каждый раз при открывании крана, в систему устанавливают гидроаккумулятор. В нем содержится некоторый объем воды, достаточный для небольшого расхода. Это позволяет практически избавиться от кратковременных включений насоса. Установка гидроаккумулятора процедура несложная, но потребуется еще некоторое количество устройств — как минимум — реле давления, а еще желательно наличие манометра и воздухоотводчика.

Содержание статьи

Функции, назначение, виды

Место установки — в приямке или в доме

В системе водоснабжения частного дома без гидроаккумулятора насос включается всякий раз как где-то идет расход воды. Эти частые включения приводят к износу оборудования. Причем не только насоса, но и всей системы в целом. Ведь каждый раз происходит скачкообразное повышение давления, а это — гидроудар. Чтобы уменьшить количество включения насоса и сгладить гидроудары используют гидроаккумулятор. Это же устройство называют расширительный или мембранный бак, гидробак.

Назначение

Одну из функций гидроаккумуляторов — сглаживать гидроудары, мы выяснили. Но есть и другие:

Не удивительно, что в большинстве систем частного водоснабжения данное устройство присутствует — плюсов от его использования много.

Виды

Гидроаккумулятор — это бак из листового металла поделенный на две части эластичной мембраной. Мембрана бывает двух видов — диафрагмы и баллона (груши). Диафрагма крепится поперек бака, баллон в виде груши закрепляют на входе вокруг входного патрубка.

По назначению они бывают трех видов:

• для холодной воды;
• для горячей воды;
• для систем отопления.

Гидробаки для отопления выкрашены в красный цвет, баки для водопровода окрашены в синий. Расширительные баки для отопления имеют обычно меньшие размеры и более низкую цену. Это связано с материалом мембраны — для водоснабжения она должна быть нейтральной, ведь вода в трубопроводе питьевая.

Два вида гидроаккумуляторов

По типу расположения гидроаккумуляторы бывают горизонтальные и вертикальные. Вертикальные снабжены ножками, некоторые модели имеют пластины для навешивания на стену. Именно вытянутые вверх модели чаще используют при самостоятельном создании систем водопровода частного дома — они занимают меньше места. Подключение гидроаккумулятора такого типа стандартное — через вывод размером в 1 дюйм.

Горизонтальными моделями обычно комплектуют насосные станции с насосами поверхностного типа. Тогда насос располагают сверху емкости. Получается компактно.

Принцип работы

Радиальные мембраны (в виде тарелки) используются в основном в гироаккумуляторах для систем отопления. Для водоснабжения в основном внутри устанавливают резиновую грушу. Как работает такая система? Пока внутри есть только воздух, давление внутри штатное — то, которое выставлено на заводе (1,5 атм) или которое вы выставили сами. Включается насос, начинает закачивать в бак воду, груша начинает увеличиваться в размерах. Вода постепенно заполняет все больший объем, все больше сжимая воздух, который находится между стенкой бака и мембраной. При достижении некоторого давления (обычно для одноэтажных домов это 2,8 — 3 атм) насос отключается, давление в системе стабилизируется. При открытии крана или другом расходе воды, она поступает из гидроаккумулятора. Течет она до тех пор, пока в баке давление не упадет ниже определенной отметки (обычно около 1,6-1,8 атм). После чего насос включается, цикл повторяется снова.

Принцип работы гироаккумулятора с мембраной в виде груши

Если расход идет большой и постоянный — набираете ванную, например, — насос качает воду транзитом, не закачивая ее в бак. Бак начинает набираться после того, как закрыты все краны.

За включение и отключение насоса при определенном давлении отвечает реле давления воды. В большинстве схем обвязки гидроаккумулятора это устройство присутствует — такая система работает в оптимальном режиме. Подключение гидроаккумулятора рассмотрим чуть ниже, а пока поговорим о самом баке и его параметрах.

Баки большого объема

Внутреннее строение гидроаккумуляторов объемом от 100 литров и выше немного отличается. Отличается груша — она крепится к корпусу и вверху, и внизу. При таком строении появляется возможность бороться с воздухом, который присутствует в воде. Для этого в верхней части имеется выход, в который можно подключить клапан для автоматического сброса воздуха.

Строение гидроаккумулятора большого размера

Как выбрать объем бака

Объем бака выбираете произвольно. Никаких требований или ограничений нет. Чем больше объем бака, тем больший запас воды у вас будет на случай отключения и тем реже будет включаться насос.

При выборе объема стоит помнить, что тот объем, который стоит в паспорте — это размер всей емкости. Воды в ней будет почти вполовину меньше. Второе что надо иметь в виду — это габаритные размеры емкости. Бак на 100 литров это приличная такая бочка — около 850 мм высотой и 450 мм в диаметре. Для нее и обвязки надо будет где-то найти место. Где-то — это в помещении, куда приходит труба от насоса. Там обычно и устанавливают все оборудование.

Объем выбирают исходя из среднего расхода

Если чтобы выбрать объем гидроаккумулятора вам требуются хоть какие-то ориентиры, посчитайте средний расход с каждой точки водоразбора (есть специальные таблицы или можно посмотреть в паспорте к бытовой технике). Все эти данные суммируйте. Получите возможный расход в том случае, если все потребители будут одновременно работать. Потом прикиньте, сколько и каких одновременно устройств может работать, посчитайте сколько в этом случае за минуту уйдет воды. Скорее всего к этому времени вы уже придете к какому-то решению.

Чтобы было немного проще, скажем, что объема гидробака в 25 литров хватает на обеспечение нужд двух человек. Он обеспечит нормальное функционирование совсем небольшой системы: кран, унитаз, мойка и небольшой водонагреватель. При наличии другой бытовой техники емкость надо увеличивать. Хорошая новость в том, что если вы решите, что имеющегося резервуара вам недостаточно, можно всегда установить дополнительный.

Каким должно быть давление в гидроаккумуляторе

В одной части гидроаккумулятора находится сжатый воздух, во вторую закачивается вода. Воздух в баке находится под давлением — заводские настройки — 1,5 атм. Это давление не зависит от объема — и на баке емкостью 24 литра и в 150 литров оно одинаковое. Больше-меньше может быть предельно допустимое максимальное давление, но оно зависит не от объема, а от мембраны и указывается в технических характеристиках.

Конструкция гидроаккумулятора (изображение фланцев)

Предварительная проверка и коррекция давления

Перед подключением гидроаккумулятора в систему желательно давление в нем проверить. От этого показателя зависят настройки реле давления, а при транспортировке и хранении давление могло упасть, так что контроль очень желателен. Контролировать давление в гидробаке можно при помощи манометра, подключенного к специальному входу в верхней части бака (емкость от 100 литров и больше) или установленного в нижней его части как одну из деталей обвязки. Временно, для контроля, можно подключить автомобильный манометр. Погрешность у него обычно невелика и работать им удобно. Если такого нет, можно использовать штатный для водопроводов, но они обычно точностью не отличаются.

Подключить манометр к ниппелю

При необходимости давление в гидроаккумуляторе можно увеличить или уменьшить. Для этого есть ниппель в верхней части бака. Через ниппель подключается автомобильный или велосипедный насос и при необходимости давление увеличивается. Если же его надо стравить, каким-то тонким предметом отгибают клапан ниппеля, выпуская воздух.

Какое давление воздуха должно быть

Так таким же должно быть давление в гидроаккумуляторе? Для нормальной работы бытовой техники необходимо давление 1,4-2,8 атм. Чтобы мембрана бака не рвалась, давление в системе должно быть чуть больше давления бака — на 0,1-0,2 атм. Если в баке давление 1,5 атм, то давление в системе не должно быть ниже чем 1,6 атм. Это значение и выставляют на реле давления воды, которое работает в паре с гидроаккумулятором. Это оптимальные настройки для небольшого одноэтажного дома.

Если дом двухэтажный, придется давление повышать. Есть формула расчета давления в гидробаке:

                                                               Vатм.=(Hmax+6)/10 

Где Hmax — высота наивысшей точки водоразбора. Чаще всего это душ. Измеряете (высчитываете) на какой высоте относительно гидроаккумулятора находится его лейка, подставляете в формулу, получаете давление, которое должно быть в баке.

Подключение гидроаккумулятора к поверхностному насосу

Если в доме установлена джакузи, все сложнее. Придется подбирать опытным путем — меняя настройки реле и наблюдая за работой точек водоразбора и бытовой техники. Но при этом рабочее давление не должно быть больше максимально допустимого для другой бытовой техники и сантехнических приборов (указывается в технических характеристиках).

Как выбрать

Основной рабочий орган гидробака — мембрана. От качества материала зависит срок ее службы. Лучшими на сегодня являются мембраны из пищевой резины (вулканизированные резиновые пластины). Материал корпуса имеет значение только в баках мембранного типа. В тех, в которых установлена «груша» вода контактирует только с резиной и материал корпуса значения не имеет.

Фланец должен быть из толстой оцинкованной стали, но лучше — из нержавейки

Что действительно важно в баках с «грушами» — это фланец. Обычно его делают из оцинкованного металла. В этом случае важна толщина металла. Если это всего 1 мм, примерно через год-полтора эксплуатации в металле фланца появится дырка, бак потеряет герметичность и система перестает работать. Причем гарантия всего год, хоть заявленный срок эксплуатации — 10-15 лет. Фланец прогнивает обычно после окончания гарантийного срока. Заварить его нет никакой возможности — очень тонкий металл. Приходится искать в сервисных центрах новый фланец или покупать новый бак.

Итак, если хотите чтобы гидроаккумулятор служил долго, ищите фланец из толстой оцинковки или тонкий, но из нержавейки.

Подключение гидроаккумулятора к системе

Обычно системе водоснабжения частного дома состоит из:

В данной схеме может еще присутствовать манометр — для оперативного контроля давления, но это устройство не обязательно. Его можно периодически подключать — для проведения тестовых замеров.

С пятивыводным штуцером или без

Если насос поверхностного типа, гидроаккумулятор обычно ставят возле него. В этом случае обратный клапан ставят на всасывающем трубопроводе, а все остальные устройства устанавливаются в одной связке. Соединяются они обычно при помощи пятивыводного штуцера.

Пятивыводной штуцер для обвязки гидроаккумулятора

Он имеет выводы с разными диаметрами, как раз под используемые для обвязки гидроаккумулятора устройства. Поэтому систему чаще всего и собирают на его основе. Но данный элемент совсем необязателен и можно все соединить при помощи обычных фитингов и кусков труб, но это более трудоемкое занятие, к тому же соединений будет больше.

Как подключить гидроаккумулятор к скважине — схема без пятивыводного штуцера

Одним своим дюймовым выводом штуцер накручивается на бак — патрубок расположен внизу. К выходам на 1/4 дюйма подключается реле давления и манометр. К оставшимися свободными дюймовым выводам подключается труба от насоса и разводка к потребителям. Вот и все подключение гироаккумулятора к насосу. Если собираете схему водоснабжения с поверхностным насосом, использовать можно гибкий шланг в металлической обмотке (с дюймовыми штуцерами) — с ним работать проще.

Наглядная схема подключения насоса и гидроаккумулятора — там где необходимо используйте шланги или трубы

Как обычно, вариантов несколько, выбирать вам.

Подключают гидроаккумулятор к погружному насосу точно так же. Вся разница в том, где установлен насос и куда подавать питание, но к установке гидроаккумулятора это не имеет отношения. Его ставит в том месте, куда заходят трубы от насоса. Подключение — один в один (смотрите схему).

Схема подключения гидроаккумулятор к погружному насосу

Как установить два гидробака на один насос

При эксплуатации системы, иногда владельцы приходят к выводу, что имеющегося объема гидроаккумулятора им недостаточно. В таком случае можно параллельно установить второй (третий, четвертый и т.д.) гидробак любого объема.

Подключение нескольких гидробаков в одну систему

Перенастройку системы делать не надо, реле будет отслеживать давление в том баке, на котором установлено, а жизнеспособность такой системы намного выше. Ведь если повредится первый гидроаккумулятор, второй будет работать. Есть и еще один положительный момент — два бака по 50 литров стоят меньше, чем один на 100. Дело в более сложной технологии производства крупногабаритных емкостей. Так что это еще и экономически выгоднее.

Как подключить второй гидроаккумулятор в систему? На вход первого накрутить тройник, к одному свободному выходу подключить вход от насоса (пятивыводного штуцера), к оставшемуся свободным — вторую емкость. Все. Можно схему тестировать.

Установка и подключение насосной станции к колодцу или скважине своими руками: схемы монтажа

Может ли быть собрана и установлена насосная станция своими руками, без привлечения сторонних специалистов? Таким вопросом задаются многие собственники дач и загородных домов, желающие обеспечить себя требуемым количеством воды как для бытовых нужд, так и для полива растений на приусадебном участке. Еще большую актуальность вопрос по установке насосной станции, собрать которую своими руками вполне реально, приобретает в тех случаях, когда дача или загородный дом расположены в районах без централизованного водоснабжения.

Насосная станция – это компактное и одновременно функциональное оборудование, обеспечивающее стабильное водоснабжение частного дома

Для чего в автономной системе водоснабжения нужна насосная станция

Решив установить на скважину, уже имеющуюся на приусадебном участке, насосную станцию, следует сначала разобраться в том, для чего нужна такая установка. Если говорить о тех задачах, которые позволяют эффективно решать насосные станции для скважин и колодцев, то сюда следует отнести:

• подъем воды из скважины или колодца и ее бесперебойная подача ко всем точкам автономной системы водоснабжения;
• обеспечение стабильного давления потока жидкой среды, транспортируемой по трубопроводной системе, а также отсутствия в элементах такой системы воздушных пробок;
• обеспечение подачи воды в трубопроводную систему в течение некоторого периода даже в тех случаях, когда электронасос не работает, что может произойти из-за его поломки или при сбоях в сети электроснабжения.

Летняя насосная станция обеспечит подачу воды для полива и хозяйственных нужд в теплое время года

В отличие от отдельно взятых насосов, также используемых для откачивания воды из скважины или колодца, насосные установки обеспечивают более щадящий режим работы оборудования, поскольку электронасос, входящий в состав таких станций, включается не при каждом открытии кранов в точках водоразбора, а только в те моменты, когда уровень жидкой среды в гидроаккумуляторе снижается до критической отметки.

Конструктивные особенности насосной установки

Насосная установка (станция) – это целый комплекс технических устройств, каждое из которых играет свою роль в вопросе обеспечения эффективной работы всей системы в целом. Типовая конструктивная схема насосной установки включает в себя целый ряд элементов.

Основные части насосной станции

Насос

В этом качестве, как правило, используются поверхностные устройства самовсасывающего или центробежного типа. Устанавливаются они вместе с комплектом остального оборудования, входящего в состав станции, на поверхности земли, а в скважину или колодец опускается заборный шланг, по которому и осуществляется откачивание жидкой среды из подземного источника.

Фильтр механической очистки

Фильтр устанавливается на конец шланга, опускаемый в перекачиваемую жидкую среду. Задача такого устройства заключается в том, чтобы не допустить попадания во внутреннюю часть насоса твердых включений, содержащихся в составе откачиваемой из подземного источника воды.

Сетчатые фильтры для скважин

Обратный клапан

Этот элемент не дает откачиваемой из скважины или колодца воде двигаться в обратном направлении.

Гидроаккумулятор (гидробак)

Гидробак представляет собой металлическую емкость, внутренняя часть которой разделена упругой перегородкой из резины – мембраной. В одной части такого бака содержится воздушная среда, а в другую закачивается вода, поднимаемая насосом из подземного источника. Поступающая в гидроаккумулятор вода натягивает мембрану, а при отключении насоса начинает сжиматься, воздействуя на жидкость в другой половине бака и выталкивая ее через напорный патрубок в трубопровод под определенным давлением.

Устройство гидроаккумулятора насосной станции

Работая по вышеописанному принципу, гидроаккумулятор насосной станции обеспечивает постоянное давление потока жидкости в трубопроводе. Кроме того, насосная станция, установка которой не отнимает много сил и средств, исключает появление опасных для системы водоснабжения гидравлических ударов.

Блок автоматики

Он управляет работой насосной установки. Основным элементом блока насосной автоматики является реле, реагирующее на уровень давления воды, которой наполняют бак гидроаккумулятора. В том случае, когда давление воды в гидроаккумуляторе падает до критической отметки, с помощью реле автоматически включается электронасос, и в емкость гидробака начинает поступать вода, натягивая мембрану. Когда же давление жидкой среды поднимается до требуемого уровня, насос выключается.

Блоки автоматики позволяют автоматизировать работу электронасоса

Насосные установки также оснащаются манометрами для измерения давления и трубами, при помощи которых осуществляются обвязка и соединение с основным контуром системы водоснабжения.

Следует иметь в виду, что типовая насосная установка, которая изготовлена на базе поверхностного насоса, может использоваться для откачивания воды из скважин и колодцев, глубина которых не превышает 10 метров. Для того чтобы поднимать воду из более глубоких подземных источников, можно дополнительно оснастить насосную установку эжектором либо собрать насосную станцию с погружным насосом, но такая конструктивная схема используется достаточно редко.

Схема монтажа насоса с выносным эжектором

На современном рынке предлагается множество насосных станций различных моделей и торговых марок, цены на которые довольно сильно разнятся. Между тем можно сэкономить на приобретении серийного оборудования, если купить необходимые комплектующие и собрать насосную станцию своими руками.

С чего начать

Прежде чем задумываться о том, как собрать насосную станцию для частного дома или для дачи, надо рассчитать параметры системы водоснабжения, которую такое оборудование будет обслуживать. Ниже перечислены основные характеристики системы водоснабжения, которыми определяются технические параметры насосного оборудования, а также схема подключения насосной станции.

Дебет скважины

От этого параметра будет напрямую зависеть, какое количество воды насосная установка сможет откачать из подземного источника за единицу времени.

Формула расчета дебита скважины

Объем водопотребления

При расчете учитывают количество людей, которые будут постоянно проживать в доме, обслуживаемом водопроводной системой, а также количество и тип бытовой техники, для работы которой необходима вода. Естественно, объем водопотребления не может превышать дебет скважины, так как в таком случае подземный источник просто не сможет обеспечить подачу того количества воды, которое необходимо для обслуживания автономной водопроводной системы. При расчете объема водопотребления следует учитывать и тот факт, что в летний период насосные установки используются не только для бытовых нужд, но и при поливе зеленых насаждений.

Характеристики скважины

Здесь речь идет о глубине источника. Важны также архитектурные особенности строения, которое будет обслуживаться водопроводной системой. Учитывать данные параметры необходимо для того, чтобы подобрать насосное оборудование, которое будет в состоянии откачать воду из самой нижней точки источника и поднять ее по трубопроводной системе до самой верхней точки водоразбора в доме.

После определения всех вышеперечисленных параметров можно подобрать и приобрести все необходимые комплектующие и приступить к монтажу насосной станции.

Выбираем место для установки

Изготовить насосную установку для частного дома или дачи своими руками несложно. Однако при этом надо решить вопрос о том, как и где правильно установить насосную станцию. Место для установки насосной станции, от правильного выбора и обустройства которого будет зависеть эффективность работы оборудования, должно соответствовать определенным требованиям.

• Если бурение скважины или обустройство колодца на приусадебном участке уже выполнено, то насосная станция монтируется как можно ближе к источнику водоснабжения.
• В целях защиты насосного оборудования от замерзания воды в холодное время года место установки должно отличаться комфортными температурными условиями.
• Поскольку насосные установки нуждаются в регулярном техническом обслуживании, то к месту их установки должен быть обеспечен свободный доступ.

Исходя из вышеперечисленных требований, в качестве места для установки насосной станции на даче или в частном доме используют кессон или отдельное и специально оборудованное помещение.

В идеале место для насосной станции следует предусмотреть на стадии строительства дома, выделив для этого отдельное помещение

Иногда монтируют насосные установки в постройках, которые уже есть на территории приусадебного участка. У каждого из перечисленных вариантов есть свои плюсы и минусы, на которых следует остановиться подробнее.

Размещение насосной станции в отдельном помещении в здании с пробуренной под домом скважиной

Схема установки насосной станции в подвальном помещении дома является практически идеальным вариантом для расположения такого оборудования. При данной схеме установки обеспечивается легкий доступ к оборудованию, а также легко решается вопрос по снижению уровня шума, создаваемого при работе станции. Наиболее удачным такой вариант станет в том случае, если помещение для насоса будет отапливаемым.

Размещение насосной станции в теплом обустроенном подвале

Если насосная установка располагается в надворном строении, несколько затрудняется быстрый доступ к ней. Зато при такой схеме подключения насосной станции кардинально решается проблема с шумом от работы оборудования.

Станцию можно установить на кронштейне в достаточно широком и глубоком колодце

Следует уделить особое внимание вопросу прокладки трубопроводной системы. Трубы, по которым вода будет транспортироваться от насосной станции до жилого строения, размещают в грунте ниже уровня его промерзания либо, если их монтируют на поверхности земли, хорошо утепляют. Такой подход к монтажу трубопровода защитит воду от замерзания в зимний период.

Установка станции в кессоне обеспечит защиту от промерзания и полную шумоизоляцию

Достаточно часто насосные станции монтируют в кессоне – специальном резервуаре, который устанавливают над оголовком скважины, непосредственно в приямок. В качестве кессона может выступать как пластиковая или металлическая емкость, заглубленная в грунт ниже уровня его промерзания, так и капитальное подземное сооружение, стенки и основание которого выполнены из бетона либо отделаны кирпичной кладкой. Следует иметь в виду, что при установке насосной станции в кессоне доступ к оборудованию достаточно ограничен. Кроме того, если используется для насосной станции схема подключения данного типа, то отрезок трубопровода между насосным оборудованием и обслуживаемым им строением необходимо тщательно утеплять или располагать в грунте на глубине, находящейся ниже уровня промерзания.

Как осуществляется процесс сборки

Лучше всего, если сборка насосной станции и ее подключение осуществляются в сухую и теплую погоду. Это позволит без спешки, правильно и аккуратно выполнить все процедуры, проводимые на открытом воздухе. Придерживаться такой рекомендации следует и потому, что на сборку, подключение и регулировку насосной станции может потребоваться значительное количество времени.

Схема подключения насосной станции

Схема, по которой осуществляются сборка и подключение насосной станции с накопительным баком-гидроаккумулятором, выглядит следующим образом.

1. Сначала на заборный шланг устанавливаются обратный клапан и фильтр грубой очистки, который защитит насос от попадания в его внутреннюю камеру твердых включений, содержащихся в составе перекачиваемой воды.
2. Затем осуществляется подсоединение верхнего конца заборного шланга к входному патрубку насоса.
3. После соединения заборного шланга и помпы собираем всю конструкцию насосной станции. Для этого, используя шланг, напорный патрубок насоса соединяем с входным патрубком гидроаккумулятора.
4. Для обеспечения автоматического включения и выключения насоса на гидроаккумулятор монтируют реле, которое устанавливает соответствующие параметры давления воды в гидробаке.
5. После выполнения всех вышеописанных процедур осуществляется подключение собранной и установленной насосной станции к системе водоснабжения, для чего может быть использован шланг (или жесткая труба).
6. После соединения всех элементов системы насосная станция подключается к сети электроснабжения. Осуществляется тестовый запуск оборудования.

Подключение реле давления насосной станции

На входную и напорную магистрали насосной станции обязательно устанавливаются шаровые краны, которые необходимы для того, чтобы изолировать оборудование от обслуживаемой им системы в тех случаях, когда требуется выполнить его демонтаж для техобслуживания и ремонта.

Автоматика для насосной станции, которая обеспечивает более эффективную работу оборудования и его защиту от нештатных ситуаций, кроме реле давления, может дополнительно включать в себя и ряд других технических элементов. К таким элементам, в частности, относятся датчик наличия воды в системе и датчик, контролирующий степень нагрева корпуса электронасоса.

При запуске насосной станции и ее дальнейшей эксплуатации важно также знать, как отрегулировать реле давление на требуемые параметры срабатывания. Настроить такое реле на верхнее и нижнее значения давления, при которых оно будет автоматически отключать и включать насос, можно при помощи двух пружин. Степень их сжатия регулируется посредством специальных винтов. Правильно отрегулированный датчик давления запускает и отключает насос станции именно в те моменты, когда это необходимо, а также обеспечивает подачу воды в гидроаккумулятор равномерным потоком и без перебоев.

Рекомендации по установке

Перед тем как осуществлять подключение насосной станции к сети электропитания и опускать в шахту скважины или колодца заборный шланг, важно правильно установить такое оборудование. Чтобы получить более полное представление о процессе монтажа насосной станции, можно не только изучить теоретическую информацию на данную тему, но и просмотреть соответствующее видео.

В качестве опорной площадки, на которую устанавливается насосная станция, может быть использовано предварительно залитое бетонное основание, а также обычная бетонная плита или деревянный щит. Главное, что следует контролировать при выполнении установки насосной станции, – это чтобы оборудование располагалось на опорной площадке абсолютно ровно, без перекосов.

Какие элементы насосной станции можно изготовить самостоятельно

На стоимости самодельной насосной станции можно неплохо сэкономить, если изготовить для нее гидроаккумулятор своими руками. Самодельный гидроаккумулятор изготавливают многие домашние мастера.

Самодельный гидробак

Как сделать самостоятельно такое устройство? Чтобы сделать гидроаккумулятор своими руками, потребуются следующие комплектующие:

• емкость объемом не менее 30 л;
• резиновая мембрана соответствующего диаметра;
• реле давления;
• манометр;
• набор фитингов;
• запорный кран.

В качестве основного элемента – бачка – можно использовать пластиковую, алюминиевую или стальную емкость, внутренние стенки которой должны быть ровными и гладкими, чтобы не повредить мембрану. После подготовки всех комплектующих для самодельного гидроаккумулятора их соединяют в одну конструкцию.

Как бюджетно сделать гидроаккумулятор без мембраны? Подробный ответ в небольшом видеоролике ниже.

Схема подключения гидроаккумулятора к насосной станции. Что это? Оптимальное давление воздуха

Водопровод частного дома просто должен быть надежным и бесперебойно обеспечивать дом водой в любых климатических условиях. С горем пополам получается при централизованной системе водоснабжения и там, где есть возможность к ней подключиться, частники обеспечиваются водой круглый год. В тех же случаях, когда такой возможности нет, необходимо устроить водопровод своими руками, а схема подключения элементов системы зависит от массы факторов.

Назначение современного гидроаккумулятора

Долговечность, экономичность и бесперебойная работа водопровода полностью зависит от схемы подключения. Одним из основных элементов системы является гидроаккумулятор. От правильного выбора схемы ее привязки и будет зависеть работоспособность всего комплекса. — способствовать стабильности подачи воды, стабильности давления воды в системе и обеспечивать необходимый запас воды в зависимости от модели и типа устройства.

В принципе, все аккумуляторы одного типа. Их работа основана на взаимодействии сжатого воздуха и воды. Сжатый воздух оказывает давление на массу воды посредством резиновой мембраны, тем самым поддерживая необходимый уровень во всей системе. Это может быть полезно при перебоях в подаче электроэнергии или временном выходе из строя водяного насоса при нестабильном давлении в системе.

Типы и марки гидроаккумуляторов

Схема подключения гидроаккумулятора для систем водоснабжения напрямую зависит от типа гидроаккумулятора, поэтому нам просто придется рассмотреть их хотя бы схематично.Несмотря на практически идентичный принцип работы, все гидроаккумуляторы могут иметь некоторые конструктивные особенности, которые напрямую влияют на их физическое расположение и, как следствие, на схему подключения:

Но тип расположения гидроаккумулятора зависит только от типа насоса, подающего воду. Таким образом, горизонтальные модели в основном используются для забортных, внешних насосов, а вертикальные гидроаккумуляторы работают вместе с погружными. Из отечественных производителей аккумуляторов наиболее востребованными, но не самого высокого качества являются аккумуляторы Jilex, а также Reflex и Zilmet европейских брендов.

Функции аккумулятора

Также необходимо более подробно коснуться основных, тогда схемы подключения и необходимость каждой из них будут намного понятнее.

1. Стабилизация давления в водопроводе. Давление создает насос, а аккумулятор играет роль конденсатора в электрической цепи. Он накапливает воду, но выдает ее строго под заданным давлением, независимо от того, какое давление создает гидронасос и какого он типа.Это продлевает срок службы дорогостоящего насоса, поскольку его не нужно включать и выключать каждый раз, когда пользователь открывает кран.
2. Накопление, накопление минимального запаса воды на случай перебоев с энергоснабжением. В зависимости от модели гидроаккумулятора он может накапливать определенное количество воды и некоторое время работать в автономном режиме, без участия насоса. Минимальный объем аварийного аккумулятора 100-120 литров.
3. Предвидение и гашение гидравлического удара.Очень полезная функция аккумулятора. Дело в том, что при относительно нестабильном напряжении в сети может возникнуть ситуация, когда электродвигатель насоса резко повысит давление в системе, что может привести к выходу из строя бытовой техники, подключенной к

Гидроаккумулятор для систем водоснабжения позволяет минимизировать возможные аварии с водоснабжением. Это устройство помогает решить массу проблем, и даже если на вашем участке отключится электричество, в баке всегда будет небольшое количество воды.

Практически все владельцы загородных домов знают, насколько опасны скачки давления в водопроводной сети и как сложно предвидеть очередную поломку, чтобы избежать поломки бытовой техники, подключенной к водопроводу. Эту проблему также поможет решить установка гидроаккумулятора. Также такие устройства используются в автономных системах отопления.

Типы аккумуляторов

Внешне гидроаккумуляторы для водоснабжения окрашены в синий цвет.Они бывают объемом 24, 50, 100 литров и более. Возможна установка вертикально или горизонтально. Аккумулятор для систем отопления окрашен в ярко-красный цвет.

Аккумулятор — это резервуар из металла. Внутри мембрана или груша из резины. Мембрана прикреплена к баку гидроаккумулятора фланцем с патрубком. Дополнительно гидроаккумулятор в сборе состоит из таких деталей:

• штуцер для нагнетания воздуха;
• установочных ножек;
Манометр
• ;
Площадка
• для помпы.

Рисунок 1. Схема водоснабжения.

Устройство накапливает воду в баке, который постоянно находится под давлением 1,5 бар. В аккумуляторах он создается под действием воздуха, а в производственных типах устройства давление создается под действием инертного газа. Его можно закачать в резервуар со сжатым воздухом обычным насосом. Когда вода скапливается в корпусе устройства, сжатый воздух предотвращает разрыв мембраны, которая выглядит как груша, и оказывает сопротивление.Как следствие, регулируется напор воды для насоса, схема подключения которого разрабатывается заранее. Подробнее на рис. 1.

Все аккумуляторы разные, бывают нескольких типов по типу назначения:

• для горячей воды;
• для холодной воды;
• для систем отопления (принцип действия гидроаккумулятора в том, что он принимает избыточное давление при нагревании теплоносителя).

Устройство для холодной воды способно накапливаться в баке, а затем равномерно подавать воду в водопровод, защищая при этом от скачков давления.Аккумуляторы для горячей воды отличаются тем, что способны нормально работать при высоких температурах.

Рисунок 2. Реле давления к насосу.

Принцип гидроаккумулятора и подключение насоса

Из колодца насос качает воду в резервуар гидроаккумулятора по водопроводным трубам. Процесс откачки длится до тех пор, пока давление не достигнет заданного уровня. Вы можете отрегулировать отметку на реле давления воды для помпы.

Обычно реле давления воды для помпы находится на уровне 1-3 атм. При достижении отметки насос отключается. Частота запусков и остановок насоса зависит от емкости гидроаккумулятора.

Монтаж аккумулятора проводят специалисты. От расположения аппарата корпус не пострадает, но установка в помещениях с повышенной влажностью воздуха нежелательна. Монтаж гидроаккумулятора необходимо проводить согласно инструкции к устройству, иначе система выйдет из строя.Не устанавливайте никаким способом с видимыми внешними повреждениями.

Перед установкой определите оптимальное место, где будет стоять устройство, учитывайте вес оборудования с водой. Есть ряд случаев, когда может возникнуть необходимость срочно слить воду из гидроаккумулятора, поэтому об этом тоже стоит позаботиться заранее. Помещение, в котором будет расположен гидроаккумулятор, должно быть теплым, так как замерзание воды в нем недопустимо.

Подключение гидроаккумулятора происходит в несколько этапов:

1. Изначально проводится испытание давлением, которое создается воздухом внутри резервуара, оно обязательно должно быть в пределах 0.2-1 бар.
2. Далее проверяем оборудование и присоединяем насадку к бачку. Соединение может быть жестким шлангом.
3. В свою очередь присоедините оставшиеся элементы аккумулятора, например манометр, реле, трубку, которая ведет к насосу.
4. Проверить всю систему на герметичность, особое внимание уделить точкам подключения. При выполнении водяных подключений необходимо следить за герметичностью резьбовых соединений. Можно использовать герметик, чтобы уплотнить уплотнение.
5. Схема подключения реле давления требует особого внимания.Внутри бака, а именно под его крышкой, есть надписи на контактах «сеть» и «насос», очень важно не перепутать провода при подключении реле давления к насосу (рисунок 2).

Рисунок 3. Клапан.

Вариант подключения погружного насоса к водопроводу несколько отличается от схемы подключения гидроаккумулятора для систем водоснабжения поверхностного типа. Погружной насос с поверхности принципиально отличается тем, что корпус оборудования расположен там, где вода будет качаться, это может быть колодец.В такой системе основную роль играет клапан, он предназначен для защиты водопровода от того, что вода будет постоянно стекать обратно в колодец (рисунок 3).

Сначала устанавливают вентиль, а уже потом приступают к подключению скважинного насоса к водопроводу. В гидроаккумуляторах объемом более 100 л используется специальный клапан, который предназначен для стравливания воздуха, выходящего из воды. Большое давление может легко повредить одноступенчатый клапан, поэтому используйте двухступенчатые клапаны и усиленное соединение.

Выбор гидроаккумулятора

Как правильно выбрать аккумулятор, знают немногие, поэтому после покупки сталкиваются с рядом проблем в его эксплуатации. На сегодняшний день производители этого оборудования выпускают огромный ассортимент гидроаккумуляторов, которые устанавливаются в водопровод разного размера.

Рисунок 4. Схема подключения.

Первым и наиболее важным фактором при выборе устройства является количество воды, необходимое для обслуживания вашего дома или всего участка.Наименьший объем бака в гидроаккумуляторах — 24 литра. Этого достаточно, чтобы обеспечить водой семью из 2-х человек с учетом кухни, душа, туалета и даже полива сада. Если воды используется больше, можно обратить внимание на емкости объемом 50 литров. Важно рассчитать, сколько бытовых устройств в вашем доме будет работать, потребляя воду, и примерное количество жильцов, которые будут пользоваться водопроводом.

Второй важный фактор — давление в водопроводе.В гидроаккумуляторе не должно быть более низкого давления, чем в системе водоснабжения. Трубы высотой 10 метров дают давление 1 бар, а кран работает нормально при 0,5 бар. Нужно следить за тем, чтобы давление в гидроаккумуляторе было не меньше суммы вышеперечисленных значений, то есть меньше 1,5 бар. Большинство современных производителей выпускают агрегаты, которые предоставляют потребителям именно этот показатель.

Учитывайте при выборе гидроаккумулятора его расположение, так как есть варианты со специальным креплением, горизонтальной и вертикальной компоновкой.Важно обратить внимание на то, из чего сделана мембрана, так как ее материал должен соответствовать нагрузке, которая будет создаваться. Для питьевых целей в гидроаккумуляторы вставляют один вид мембраны, а для нагревательных приборов — совершенно другой.

Купить или изготовить самому?

Удовлетворяет все потребности людей на дачном участке, так как выпускается в нескольких объемах. Аккумулятор Гилекс очень прост в эксплуатации и прост в установке, с его установкой справятся даже начинающие мастера.Важно отметить, что аккумулятор Гилекс имеет доступную стоимость и при этом полностью окупается в кратчайшие сроки.

Гидроаккумулятор можно сделать своими руками, но это будет проблематично, так как вам понадобится емкость подходящего объема с идеально ровными и гладкими стенками, чтобы мембрана или груша не повредились в процессе эксплуатации. Если у вас нет соответствующих навыков установки подобных конструкций, лучше не тратить время и силы на изготовление устройства, а сразу купить гидроаккумулятор Гилекс.

То же касается и монтажа конструкции, его должны проводить опытные специалисты, так как в большинстве случаев именно из-за неправильной сборки возникают сбои в работе системы. Они могут стать причиной таких мелочей, как несоответствие диаметра труб или нерегулируемое давление. Эксперименты в этом случае ни к чему, от правильной установки зависит нормальное водоснабжение вашего участка.

Теперь вы знаете, зачем вам гидроаккумулятор. А для начинающих монтажников приведены возможные схемы подключения его к водопроводу (рисунок 4).

Гидроаккумулятор — это установка, которая используется для поддержания давления и создания запаса воды для бытовых нужд при остановке насоса. Это устройство представлено в виде емкости для воды с резиновой эластичной мембраной внутри. Сама мембрана имеет герметичное соединение с металлическим кожухом бака, которое осуществляется посредством фланца. Пространство между металлическим кожухом и мембраной заполнено сжатым воздухом.

Без использования данного агрегата сложно представить качественное функционирование всего целого.Соответственно, вопрос выбора данного устройства стоит максимально остро. Учитывая отсутствие конкретных знаний в этой области, сложно выбрать наиболее подходящее устройство. В этом контексте было бы целесообразно привлечь стороннего специалиста для получения консультации.

Принцип работы аккумулятора

Аккумулятор состоит из металлического кожуха и мембраны. Также в устройстве установлен фланец со сквозным клапаном и ниппелем, предназначенный для перекачивания воды.Принцип работы устройства довольно прост.

На начальном этапе насос начинает перекачивать воду, которая впоследствии попадает в резиновую мембрану внутри гидроаккумулятора. Емкость заполняется до тех пор, пока давление не станет максимальным. Уровень этого индикатора можно предварительно установить на реле-регуляторе. При достижении максимального давления насос автоматически отключается. Следует отметить, что частота включения и выключения насоса напрямую зависит от объема гидроаккумулятора — чем его будет больше, тем реже будет проводиться эта процедура.

Благодаря установленному гидроаккумулятору давление внутри водопровода может сохраняться в течение определенного периода времени. Это позволит немного обслужить всю систему.

Типы аккумуляторов

В первую очередь при выборе гидроаккумуляторов следует обращать внимание на объем устройства, который может варьироваться от 24 до 1000 литров. Для этого необходимо предварительно проанализировать количество воды, которое регулярно употребляется в хозяйственных целях.Если говорить о минимальных требованиях в виде унитаза, душа, кухни, лейки на прилегающей территории, то вполне можно обойтись аккумулятором объемом 24 литра. Если мы говорим о более глобальных целях, то нам следует воспользоваться более существенным устройством. В крайнем случае, при необходимости, для увеличения количества потребляемой воды можно дополнительно установить вторую гидроаккумулятор минимального размера.

Классификация по способу установки

По этому признаку гидроаккумуляторы могут быть горизонтальными или вертикальными.Разница между этими устройствами не только в способе размещения, но и в разном удалении лишнего воздуха.

• В гидроаккумуляторах вертикального типа Фитинг снабжен клапаном, через который отводится воздух. В горизонтальных гидроаккумуляторах необходимо использовать дополнительный участок водопровода, состоящий из шарового крана, слива и штуцера для выпуска воздуха. Здесь следует отметить отсутствие клапана в горизонтальных гидроаккумуляторах минимального объема.
• Гидроаккумуляторы горизонтальные типа применяются для последующей установки на них внешних насосов. Вертикальные используются при работе с погружными насосами.

Классификация по назначению

Здесь следует отметить, что существует три типа гидроаккумуляторов. Каждый из них имеет свои конструктивные особенности и различные условия эксплуатации.

• Первые из них предназначены для холодной воды .Они используются для подачи и хранения жидкости. Кроме того, такие устройства способны выполнять защитную функцию, сводя к минимуму возможные повреждения от механического удара, возникающего в результате гидроудара при скачках давления.
• Второй тип гидроаккумулятора используется для горячей воды . Особенность этого устройства в том, что он способен работать при максимально возможных значениях температуры жидкости.
• Третий тип гидроаккумулятора применяется в системах отопления. и является его очень важным элементом.Такие батареи имеют вид расширительных баков.

Особенности подключения к поверхностному насосу

Гидравлический аккумулятор можно подключить к поверхностному или погружному насосу. Технология работы в разных случаях будет несколько отличаться. При подключении к поверхностному насосу в первую очередь следует обратить внимание на проверку давления воздуха в резервуаре. Для процедуры может понадобиться штуцер с пятью выходами, манометр, пакля и герметик.

Последовательность действий будет выглядеть так:

1. Проверка давления в баке.
2. Подсоединение штуцера к резервуару.
3. Релейное соединение.
4. Подключение манометра.
5. Подсоединение трубы, ведущей к насосу.
6. Тестирование и запуск системы.

Соединение здесь необходимо для хорошего соединения между насосом, гидроаккумулятором, манометром и реле. Пятый вывод может понадобиться для подключения водопровода, ведущего в дом.

На начальном этапе подсоедините штуцер к резервуару с помощью жесткого шланга или фланца.После этого к нему прикручивают манометр, регулятор и патрубок, идущий от помпы.

Важно! По окончании работы необходимо заделать все резьбовые соединения пакетом и специальным герметиком. Насос необходимо запускать только после тщательного осмотра всех участков на предмет утечек.

Особенности подключения к погружному насосу

Насос погружной, в отличие от поверхностного, расположен непосредственно или колодец.Оттуда вода поступает прямо в гидроаккумулятор. При подключении устройства в этом случае очень важно ориентироваться на установку обратного клапана, который необходим для предотвращения вытекания воды мембраной.

Гидроаккумулятор в этом случае устанавливается на насос перед подачей воды. В некоторых случаях резьба на крышке устройства для откачки воды срезается. Это необходимо для того, чтобы облегчить процедуру установки.

Очень осторожно следует производить установку обратного клапана. Этот раствор поможет предотвратить выдавливание мембраны обратно в лунку. Это напрямую влияет на качество работы.

После того, как установка обратного клапана была успешно проведена, можно приступить к решению следующего вопроса, который связан с подключением водопровода. Предварительно следует измерить длину трубы. Для этого можно использовать простую веревку с грузом на конце.Измерьте данные от самого края колодца до насоса. Желательно сделать так, чтобы после расчета длины насос мог висеть над поверхностью дна колодца на высоте около 20 или 30 см.

Жителям загородных домов хорошо знакомо такое явление, как переменный напор воды. Это доставляет массу неудобств. К счастью, решением неприятной проблемы стали гидроаккумуляторы, которые легко подключаются к водопроводу.

Гидроаккумулятор решает проблему с переменным давлением воды

Что такое гидроаккумулятор?

Под этим термином подразумевается специальное устройство, устраняющее многие недостатки установленного водопровода в частном доме. Раньше все называли его расширительным бачком.

Разобраться в принципе установки гидроаккумулятора не так уж и сложно. При детальном изучении в этом вопросе будет понятно не только профессионалу, но и новичку. Схема водоснабжения частного дома с гидроаккумулятором должна рассматриваться поэтапно во избежание недоразумений при установке и настройке оборудования.

Система водоснабжения частного дома с накопительной емкостью рано или поздно начнет интересовать каждого дачного жителя, имеющего доступ к воде благодаря эксплуатации собственной скважины.

Особенности монтажа гидроаккумулятора

Прежде чем ответить на вопрос, как подключить гидроаккумулятор для систем водоснабжения, необходимо разобраться в нюансах проведения данных работ, позволяющих правильно установить прибор.

1. Устанавливать аккумулятор разрешается только в помещении с плюсовой температурой воздуха.
2. Подготовленное устройство следует расположить как можно ближе к насосу, подающему воду. Поэтому в большинстве случаев ваш гидроаккумулятор предпочтительнее устанавливать прямо у входа в дом.
3. Для проверки работоспособности оборудования необходимо из мембранного бачка слить всю воду.
4. Перед тем, как приступить к установке гидроаккумулятора для систем водоснабжения своими руками, следует внимательно прочитать инструкцию к конкретному изделию.Не пренебрегайте этой рекомендацией. Ознакомление с правилами подключения и настройки позволит избежать серьезных ошибок, которые могут спровоцировать поломку оборудования.

Когда все правила изучены, можно приступать к установке гидроаккумулятора для систем водоснабжения.

Подключение водяной батареи к погружному насосу

Схема подключения гидроаккумулятора для систем водоснабжения к погружному насосу должна иметь обратный клапан.Из-за своего присутствия воздушные массы не могут продавить поступающую через мембрану жидкость в скважину. Клапан принято подключать непосредственно к насосу до начала работ по подключению остальных частей системы.

Перед установкой гидроаккумулятора необходимо установить погружной насос

Первоначально следует установить помпу.

Определите глубину колодца, а затем опустите агрегат, чтобы откачать жидкость.Осталось надежно закрепить помпу. Важно убедиться, что реле давления и напорный трубопровод надежно подсоединены. Рекомендуется использовать пятиходовой коллектор. К нему постепенно подключают аккумулятор и водопровод, по которому жидкость подается в места потребления. Неиспользуемый разъем коллектора используется с целью индивидуального подключения системы управления рабочим оборудованием.

Подключение погружного насоса не обходится без обеспечения герметичности всех существующих объединений.Для такой работы необходимо будет использовать пачку или ленту ФУМа.

Как подключить гидроаккумулятор к агрегату наземного типа

Перед тем, как приступить к подключению, следует точно определить параметры водоснабжения и рассчитать желаемое давление. Если верить официальным данным, система с минимальным количеством потребительских зон может обойтись давлением 1,5 атм.

Схема подключения гидроаккумулятора к поверхностному насосу

Увеличивается до 6 атм в тех ситуациях, когда возникает необходимость создания дополнительного давления для дополнительного оборудования.Не пытайтесь добиться максимального давления для подачи воды. Ведь он легко может повредить соединительные элементы и важные коммуникации. Избежать таких ситуаций поможет правильная настройка системы.

Выбрав номинальное давление, начинают думать, какое его снижение считать допустимым. Именно при достижении этой отметки насос сможет включиться. Максимальное значение устанавливается на управляющем реле. Измерение давления воздуха в аккумуляторе, пока в нем нет жидкости, проводится в ниппеле.Итоговое значение этого показателя не должно превышать минимальную отметку на 1 атм.

По окончании данной работы можно приступать к сбору схемы подключения водяной батареи с помощью коллектора с пятью входными отверстиями. Первое, что нужно сделать, это прикрепить сам гидроаккумулятор и только после него трубку насоса, водопровод, реле давления и, конечно же, манометр.

Подключение оборудования к насосной станции

Стандартные станции состоят из целого набора взаимосвязанных частей, среди которых насосный агрегат, устройства управления и водяная батарея.Благодаря этому схема подключения оборудования к нему аналогична системе подключения к простому насосу.

Сложнее попробовать подключить насосную станцию ​​с увеличенным объемом забора жидкости. Обычно применяется для водоснабжения нескольких домов, объединенных одним колодцем. Такие станции исправно работают за счет участия в процессе нескольких насосных агрегатов.

Один из них должен работать постоянно. Система не сможет нормально работать без двух мини-коллекторов.Один подключается к патрубкам насосов, другой используется для подачи перекачиваемой воды. Такое техническое решение позволяет при необходимости отремонтировать насос, а второй продолжит выполнять основную обязанность — обеспечивать водой дачный дом.

Подключение гидроаккумулятора к водонагревателю

Самый простой способ разобраться в принципах установки водяной батареи при монтаже системы отопления.

Принцип работы водопровода и функциональности гидроаккумулятора практически не отличается.Два типа оборудования отличаются друг от друга только задачами, выполняемыми при работе. Как известно, при нагревании вода имеет свойство расширяться, разрушая тем самым определенные элементы системы.

По этой причине рекомендуется заранее позаботиться о резервуаре, способном изменять собственный объем. В гидроаккумуляторах есть расширительные баки, которые подключаются к обратному трубопроводу, который находится перед его подключением к котлу во время циркуляции.

Установка гидроаккумулятора

Аккумулятор в силу своей сложной конструкции не назовешь простой емкостью для воды.Это устройство всегда в рабочем состоянии. Именно по этой причине очень сложно провести установку без ошибок.

Сам резервуар должен быть надежно прикреплен к полу с помощью резиновых прокладок, которые предотвратят чрезмерный шум и ненужную вибрацию. Для крепления к трубопроводу необходимо использовать резиновые переходники.

Во время установки у человека должен быть свободный доступ к любой стороне аккумулятора. Неопытному человеку сложно выбрать подходящее место для своего расположения.Поэтому проще попросить профессиональных работников, знакомых с процедурой, с этим запросом. Они точно не упустят ни одной мелочи, способной спровоцировать серьезную поломку агрегата.

Даже после внимательного изучения уроков по установке водяной батареи в систему водоснабжения нельзя быть на 100% уверенным в правильности выполненных действий.

В такой ситуации легко допустить незначительную ошибку, которая в будущем приведет к выходу из строя всего оборудования.Чтобы избежать подобных неприятностей, необходимо заручиться поддержкой мастера, знакомого с этой процедурой.

Любой владелец загородного дома заинтересован в том, чтобы установленный им водопровод работал безотказно. Если будут регулярные перебои с водоснабжением, бытовая техника быстро выйдет из строя. Любой скачок давления в водопроводе опасен для водонагревателя и посудомоечной машины. Подключение гидроаккумулятора к водопроводу поможет предотвратить ряд возможных проблем.

Гидравлический аккумулятор, иначе называемый гидравлическим баком или мембранным баком, представляет собой герметичный металлический контейнер, в котором размещается заполненная водой эластичная мембрана грушевидной формы. Фактически мембрана, помещенная в корпус резервуара и прикрепленная к его корпусу фланцем с патрубком, делит его емкость на две части: воду и воздух.

С увеличением объема воды в баке естественным образом уменьшается объем воздуха. В результате повышается давление в системе водоснабжения.Когда пользователь устанавливает параметры давления, оно фиксируется реле, которое систематически дает команду на выключение насоса.

Image Gallery

Корпус резервуара металлический, но вода не контактирует с ним: он заключен внутри мембранной камеры, которая изготовлен из прочного бутилового каучука. Этот устойчивый к бактериям материал помогает воде не терять тех качеств, которые ей предписывают санитарно-гигиенические нормы.Питьевая вода при взаимодействии с резиной сохраняет все свои замечательные свойства.

Вода поступает в мембранный резервуар через соединительную трубу с резьбовым соединением. Напорный патрубок и выход соединительной водопроводной трубы в идеале должны иметь одинаковый диаметр. Это условие позволяет избежать дополнительных гидравлических потерь внутри трубопроводной системы.

В тех аккумуляторах, которые входят в состав бытовых систем водоснабжения, используется воздух.Если это устройство предназначено для промышленного использования, в него закачивают газ

Для регулирования давления внутри устройства в воздушной камере предусмотрен специальный пневмоклапан. Воздух закачивается в предусмотренный для него отсек через обычный автомобильный ниппель. Кстати, через него можно не только воздух поджечь, но и, при необходимости, закачать его излишки.

Воздух закачивается в мембранный резервуар с помощью компактного автомобильного или простого велосипедного насоса. Когда вода попадает в резиновую грушу, сжатый воздух оказывает на нее давление, не позволяя мембране прорваться.Давление внутри гидроаккумулятора также регулируется с помощью сжатого воздуха.

Гидроаккумулятор состоит из следующих элементов: 1 — металлический корпус, 2 — резиновая мембрана, 3 — фланец, снабженный клапаном, 4 — ниппель, через который можно прокачивать воздух, 5 — сжатый воздух, 6 — ножки, 7 — платформа для установки насоса

Как работает мембранный бак

Если система только что смонтирована, большая часть внутреннего объема гидроаккумулятора занята той камерой, которая предназначена для воздуха.Попадая в грушевидную мембрану через патрубок, вода сжимает воздух. Это происходит до тех пор, пока не будет достигнуто заданное давление. Затем реле выключает насос. Работу реле можно регулировать.

Когда мы открываем клапан и используем воду для своих нужд, в системе снижается давление. Воздух, давя на мембрану, помогает воде покинуть резервуар. Этот процесс будет происходить до тех пор, пока давление в системе не упадет минимум до -1,5 атм. В этот момент насос должен подкачать воду в бак.

Как известно, в воде присутствует растворенный воздух. Когда он накапливается внутри мембранного мешка, работа аккумулятора ухудшается, поэтому его необходимо удалить. На некоторых моделях для этого есть специальный клапан. Если клапана нет, необходимо раз в месяц проводить профилактику мембранного бака.

Важно правильно установить гидроаккумулятор в водопровод. Тогда при выходе из строя или при проведении профилактических работ устройство можно легко разобрать, чтобы ему не пришлось полностью сливать воду из всей системы.

При открытии любого водопроводного крана системы объем воды в баке уменьшается, в результате падает давление. Падение давления до установленного значения фиксирует реле, запускающее насос (+)

Роль гидроаккумулятора в водопроводной сети

Казалось бы, устройство просто пропускает воду через себя. Вы могли бы обойтись без этого? Фактически именно с помощью бака в водопроводной системе сохраняется стабильное давление. Водяной насос при наличии не часто включается, что позволяет экономно использовать срок его службы.Кроме того, система забора и транспортировки воды надежно защищена от гидравлических ударов.

Если по какой-либо причине пропадает напряжение в электросети, небольшой «аварийный» запас воды в баке поможет решить первоочередные хозяйственные задачи. Уточним перечень преимуществ, которые дает это достаточно простое устройство.

• Преждевременный износ насоса. В мембранном баке немного воды. Отвечает приоритетным потребностям владельцев коттеджа. И только когда запас закончится, насос запускается.Следует отметить, что все насосы имеют скорость включения на час. При наличии аккумулятора этот показатель не будет превышен, и устройство прослужит дольше.
• Стабилизация давления в системе. Если одновременно включить два смесителя, например, в ванной и на кухне, перепады давления могут повлиять на температуру воды. Это очень неприятно, особенно для тех домочадцев, которые в этот момент принимают душ. Благодаря аккумулятору таких недоразумений можно избежать.
• Гидравлические атаки. Эти явления, которые могут повредить трубопровод, могут произойти при включении насоса. С гидробаком риск гидравлического удара практически исключен.
• Запас воды. В загородном доме Проблема водоснабжения стоит особенно остро. Если происходит внезапное отключение электроэнергии и насос не может выполнять свои функции, то для решения неотложных проблем больше не нужно хранить запас воды в ведре или другой емкости.В качестве аккумулятора он имеется и регулярно обновляется.

Очевидно, что наличие данного устройства в системе водоснабжения, не зависящей от централизованных сетей, не случайно. Это нужно и полезно.

Какие бывают гидравлические баки

Мембранные баки эксплуатируются в составе трубопроводов, монтируемых разного назначения.

• Холодное водоснабжение. Бак используется для накопления и подачи холодной воды, защищает различные бытовые приборы от гидравлических ударов при изменении давления в системе.Продлевает срок службы насосов за счет уменьшения количества включений в них.
• Охрана горячей воды. Используемое при этом устройство должно успешно работать в высокотемпературном режиме.
• Системы отопления. Эти баки называются расширительными баками. Они функционируют как часть закрытых систем отопления и являются их важными компонентами.

В зависимости от комплектации резервуары бывают горизонтальными и вертикальными. Однако принцип их действия не зависит от конфигурации.

Гидроаккумуляторы, предназначенные для включения в систему водоснабжения, окрашены в синий цвет, а работающие в контуре отопления — в красный. Эти два аккумулятора имеют некоторые конструктивные особенности, что хорошо видно на представленной схеме

Особенностью является наличие специального клапана для стравливания воздуха в верхней части вертикальных моделей, объем которого превышает 50 литров. Этот воздух, как уже было сказано выше, накапливается в верхней части камеры во время работы устройства.Поэтому наличие в этом месте спускного клапана — разумная мера.

Если необходимо выпускать воздушные массы при использовании горизонтальных моделей, то для этого используется слив или отдельный кран, расположенный за мембранным резервуаром. Чтобы удалить воздух из устройств небольшого размера, необходимо полностью слить из него воду.

Поскольку вертикальные и горизонтальные модели одинаково эффективны и функциональны, следует выбрать подходящее устройство, исходя из размеров помещения, в котором оно будет расположено.Какая модель лучше впишется в комнату, берут.

Помимо конструктивных особенностей и различного назначения, емкости могут отличаться еще и емкостью: на этой фотографии представлены гидроаккумуляторы разного объема, конструкции и назначения

Схема подключения мембранного бака

Это устройство может подключаться к водопроводу разными способами. Выбор схемы подключения гидроаккумулятора зависит от качества гидроаккумулятора и возложенных на него функций.Рассмотрим те схемы подключения, которые пользуются наибольшей популярностью.

Галерея изображений

В насосной станции

Насосный агрегат наддувного типа предназначен для постоянного поддержания и регулирования давления в трубопроводах с активным водопотреблением. Обычно на таких станциях есть насос, который работает в постоянном режиме. При необходимости подключения дополнительных насосов гидроаккумулятор помогает компенсировать скачки давления, возникающие в системе.

В составе насосной станции водопровода Гидроаккумулятор выполняет функцию аварийного источника водоснабжения и своеобразного демпфера, предотвращающего гидравлический удар при подключении дополнительной емкости

Такая же схема применяется при подключении дополнительной емкости. подача электричества к подкачивающим насосам в системе нестабильна, а подача воды, тем не менее, должна быть бесперебойной. В период отключения электроэнергии используется вода, которая содержится внутри гидроаккумулятора.По сути, мембранный бак в этот период играет роль резервного источника водоснабжения.

Чем мощнее насосная станция, тем крупнее задачи, которые перед ней возлагаются. Он должен выдерживать большее давление, чем больше должен быть и объем его гидроаккумулятора.

Для погружного насоса

Для максимального увеличения ресурса погружного насосного агрегата количество его включений в течение часа должно соответствовать заявленным техническим характеристикам устройства.Обычно этот показатель порядка 5-20 раз.

Если давление в системе водоснабжения падает, при достижении минимального значения срабатывает реле, в которое входит насос подачи воды. При максимальных значениях давления реле отключается, подача воды прекращается.

Если в схеме водоснабжения будет погружной насос, гидроаккумулятор продлит срок его службы, так как его не нужно будет включать и выключать при незначительных затратах водопотребителей

Если вода Система подачи автономная и небольшая, даже при небольшом расходе воды можно запустить насос.В этом случае работа насоса будет неэффективной. Да и само устройство прослужит не так долго, как хотелось бы его владельцу. Тот запас воды, который содержится в мембранном баке, спасет ситуацию. К тому же он не допустит скачка давления в момент, когда погружной насос заработает.

Чтобы выбрать емкость подходящего объема, необходимо знать следующие характеристики: мощность и частота насоса, расчетный расход воды в час и высоту установки устройства.

Аккумулятор и водонагреватель

Если на схеме подключения есть накопительный водонагреватель, то в нем работает гидроаккумулятор. Если вода нагреется, то ее объем увеличится. Он будет расширяться. Для замкнутого пространства, которым является водопровод, такой процесс мог бы привести к разрушительным последствиям, если бы не резервуар.

В схеме с гидроаккумуляторным водонагревателем Гидроаккумулятор используется как расширительный бак, что спасает систему от разрывов, так как несжимаемая вода отлично расширяется при нагревании

Для включения в эту схему необходимо выбрать гидравлический гидроаккумулятор с учетом следующих его характеристик: максимальной температуры нагретой воды и максимально допустимого давления в водопроводной сети.

Выбирайте мембранный резервуар со знанием дела

Резервуар — это резервуар, основным рабочим органом которого является мембрана. Его качество зависит от того, сколько прослужит устройство с момента подключения до первого ремонта. Лучшей продукцией считается пищевая (изобутированная) резина. Металлический корпус изделия важен только для расширительных бачков. Там же, где в груше содержится вода, характеристики металла не имеют решающего значения.

Если не обращать особого внимания на толщину фланца вашей покупки, то через полтора года, а не через 10-15 лет, как вы планируете, придется покупать совершенно новый устройства или, в лучшем случае, поменять фланец

Особое внимание при выборе устройства следует сосредоточить на фланце, который, как правило, изготавливается из оцинкованного металла.Толщина этого металла очень важна. При его толщине всего 1 мм срок службы изделия составит не более 1,5 года, так как в металле фланца неминуемо образуется зазор, который выведет из строя все устройство.

При этом гарантия на бак составляет всего год при заявленном сроке службы 10-15 лет. Так что дыра появится сразу после истечения гарантийного срока. А сварить или сварить тонкий металл не получится. Можно, конечно, попробовать найти новый фланец, но, скорее всего, вам понадобится новый бачок.

Чтобы избежать подобных неприятностей, вам следует искать резервуар, фланец которого изготовлен из нержавеющей стали или из толстой оцинкованной стали.

Подключение гидроаккумулятора к цепи

Как стало понятно из всего написанного выше, мембранный бак — это не просто емкость с водой. Это особое устройство, задействованное в непрерывном рабочем процессе. Поэтому процедура его установки не так проста, как может показаться. Исправлять его следует очень аккуратно, учитывая факторы вибрации и шума.

Аккумулятор необходимо закрепить на поверхности с помощью резиновых прокладок, чтобы снизить уровень шума при его работе и уменьшить влияние вибрации на само устройство

К полу он крепится с помощью использование резиновых прокладок, а к трубопроводу — переходники из резины. И еще следует учесть, что диаметр трубопроводов на выходе из гидросистемы уменьшать нельзя.

С новым баком следует обращаться особенно осторожно, наполняя его водой под слабым давлением.Мембрана от длительного хранения могла быть каскадной. Резкая струя воды может его повредить и даже полностью вывести из строя. Правильнее удалить весь воздух с груши мембраны, прежде чем начинать заливать ее водой. Место для установки гидроаккумулятора необходимо выбирать с учетом его доступности.

Правильная настройка нового устройства

Новый резервуар необходимо проверить на уровень внутреннего давления. Предполагается, что она должна составлять 1,5 атм. Но в процессе транспортировки товара от места производства до склада и при хранении могла произойти утечка, которая снизила этот важный показатель на момент продажи.Проверьте давление, сняв колпачок с катушки и проведя измерения.

Для измерения давления можно использовать разные приборы, но оптимальным является относительно недорогой автомобильный манометр с металлическим корпусом и достаточно расширенной шкалой результатов измерений

Для измерения давления можно использовать разные типы датчики.

• Электронный. Это дорогие устройства. На результат их работы может повлиять температура и заряд аккумулятора.
• Механический. Выпускаются в металлическом корпусе, называемом автомобильным. Если это устройство успешно прошло проверку, то лучше не находить. Чтобы получить наиболее точное значение, так как вам нужно будет измерить всего 1-2 атм., Лучше купить прибор с большим количеством делений на шкале измерений.
• Пластик. Такие устройства иногда комплектуются насосами. Погрешность в показаниях таких китайских моделей слишком велика.

Если в баке меньше воздуха, чем нужно, его место займет вода.Это повлияет на напор воды в водопроводе. Когда давление высокое и голова будет постоянно высока. Большее давление обеспечит меньший запас воды в мембранной груши, поэтому насос придется включать чаще. Если нет света, водоснабжения может не хватить на все нужды.

Поэтому иногда было бы разумнее пожертвовать давлением ради достижения других важных целей. Однако ниже рекомендуемых значений давление лучше не понижать и не превышать предельные характеристики.Недостаток давления может привести к контакту поверхности груши с корпусом емкости, что нежелательно.

Оптимальное давление воздуха

Для нормальной работы бытовой техники давление в баллоне должно быть в пределах 1,4–2,8 атм. Для лучшей сохранности мембраны необходимо, чтобы давление в водопроводе было 0,1-0,2 атм. превышено давление в баллоне. Например, если давление внутри мембранного бака 1,5 атм, то в системе оно должно быть 1.6 атм.

Именно это значение следует выставить на реле давления воды, которое работает совместно с гидроаккумулятором. Для одноэтажного загородного дома такая настройка считается оптимальной. Если речь идет о двухэтажном коттедже, давление придется повышать. Чтобы вычислить его оптимальное значение, используйте следующую формулу:

Ватм = (Hmax + 6) / 10

В этой формуле Ватм. — оптимальное давление, а Hmax — высота самой высокой расположенной точки воды.Как правило, речь идет о душе. Для получения нужного значения необходимо рассчитать высоту душевой лейки относительно гидроаккумулятора. Полученные данные вводятся в формулу. В результате расчета получается оптимальное значение давления, которое должно быть в баке.

Обращаем ваше внимание, что полученное значение не должно превышать предельно допустимых характеристик для другого бытового и сантехнического оборудования, иначе они просто выйдут из строя.

Галерея изображений

Детали подключения

Если говорить о системе автономного водоснабжения дома в упрощенном виде, то ее компоненты

3

насос,
• гидроаккумулятор,
• реле давления,
• обратный клапан,
• манометр.

Последний элемент используется для быстрого контроля давления. Постоянное присутствие его в водопроводе не обязательно. Его можно подключить только в момент проведения тестовых измерений.

Как видите, именно на этой диаграмме манометр не отображается, но это не значит, что он вообще не нужен. Просто включите его на время проведения контрольных замеров

При участии в схеме поверхностного насоса рядом с ним монтируется гидробак.Затем на всасывающий патрубок устанавливают обратный клапан, а остальные элементы образуют единый пучок, соединяясь между собой с помощью дроссельной заслонки с пятью ответвлениями.

Пятиприводное устройство идеально подходит для этой цели, так как имеет клеммы разного диаметра. Входящие и исходящие трубопроводы и некоторые другие элементы связки могут быть подключены к соску с помощью американок для облегчения профилактических и ремонтных работ на отдельных участках водопровода. Однако этот дроссель можно заменить связкой соединительных элементов.Но почему?

На этой схеме четко виден порядок подключения. При подсоединении подключения к гидроаккумулятору необходимо проверить герметичность соединения.

Итак, к насосу гидроаккумулятор подключается следующим образом:

• однодюймовый провод присоединяется к патрубку бака;
• манометр и реле давления подключены к клеммам на четверть дюйма; №
• имелись два свободных дюймовых выхода, к которым монтировалась труба от насоса, а также проводка, ведущая к потребителям воды.

К тем частям, которые заканчиваются муфтами, труба от насоса и водораспределительная система, которая пойдет к потребителям воды

Если в схеме работает поверхностный насос, то лучше подключить к нему гидроаккумулятор с гибким шлангом с металлической намоткой.

Точно так же к погружному насосу подключается гидроаккумулятор. Особенностью данной схемы является расположение обратного клапана, не имеющего отношения к тем вопросам, которые мы сегодня рассматриваем.

Видео инструкция по подключению гидроаккумулятора

Если после прочтения текста вы так и не поняли, как подключить гидроаккумулятор, посмотрите это видео, в котором кратко, но наглядно показаны все нюансы данной процедуры.

Бак — важный компонент системы водоснабжения. С его помощью решается целый комплекс проблем. А провести грамотное подключение гидроаккумулятора своими руками совсем несложно. Но преимущества его использования неоспоримы.

Основы гидравлики, устранение неисправностей, фильтры и аккумуляторы

Общее, что нужно запомнить

1. Закон Паскаля — Давление, оказываемое на одну точку или область жидкого тела, немедленно распространяется на все части тела и действует с одинаковой интенсивностью.
2. Давление всегда стремится переместить жидкость из точки высокого давления в точку низкого давления.
3. Давление, действующее на область, становится силой. Равные силы, действующие в прямом противодействии друг другу, нейтрализуют или нейтрализуют друг друга.
4. Падение давления на отверстии необходимо, чтобы вызвать поток. Нет падения давления = нет потока. Насосы не создают давления, только поток. Ограничения потока создают давление. Масло течет по пути наименьшего ограничения.
5. Гидравлическое масло практически не сжимается — 0,4% при 1000 фунт / кв. Дюйм, 1,1% при 3000 фунт / кв. Дюйм по объему.
6. Масло, необходимое для перемещения цилиндра — Площадь поршня x ход.
7. 231 дюйм3 = 1 галлон
8. 2,5 фута масла = 1 фунт / кв. Дюйм

Информация по поиску и устранению неисправностей

Причины негерметичности штока цилиндра:

• чистота при установке
• зазубрины и порезы на стержне
• неправильная смазка
• перетяжка сальника
• уплотнение в перевернутом положении
• Загрязнение, особенно при втягивании штока (требуется сильфон в грязной среде)
• химическая и тепловая деструкция

Влияние высокого содержания воздуха в гидравлическом масле:

• губчатый ответ
• Повышенная тепловая нагрузка (при сжатии температура воздуха увеличивается)
• Окисление и термическое разложение масла
• пониженная вязкость масла
• кавитационная коррозия
• высокий уровень шума
• снижение КПД

Масляная фильтрация

• Необходимо отфильтровать масло прямо из новой бочки для использования с пропорциональными клапанами, так как оно недостаточно чистое.
• Используйте фильтры 6–12 микрон на стороне подачи масла к пропорциональным клапанам.
• Используйте фильтры 25 микрон на обратном трубопроводе в резервуар.
• Фильтры с аварийной сигнализацией должны срабатывать, когда на фильтрах падает 90% нормального падения давления. Если перепад давления слишком велик, масло будет проходить в обход фильтра и загрязнять всю систему.
• При вводе новых фильтров в эксплуатацию всегда стравливайте воздух перед установкой крышки.
• Использование нескольких фильтров при последовательном уменьшении размера фильтра значительно увеличивает общий срок службы фильтра.

Основы аккумулятора

Аккумуляторы в гидравлических контурах используются для нескольких целей — для гашения гидравлических пульсаций, ударов и шума и / или для создания резервуара для сбора воды, когда движения привода превышают производительность насоса или системы подачи. Типы аккумуляторов включают баллонную, мембранную и поршневую.

Аккумуляторы часто упускаются из виду при обычном техническом обслуживании. Их следует проверять не реже одного раза в год. Чтобы проверить давление наддува гидроаккумулятора, необходимо отключить подающий насос и сбросить давление в системе на гидроаккумуляторе.

Специальное соединение находится в верхней части гидроаккумулятора (гидроаккумуляторы всегда должны устанавливаться вертикально, чтобы уменьшить износ баллона).

Давление в гидроаккумуляторе зависит от его функции во время работы. Для уменьшения вибрации / ударов давление в гидроаккумуляторе должно составлять примерно 60% минимального рабочего давления. Для целей резервного расхода давление приближается к 90% минимального рабочего давления. Чем меньше заряд аккумулятора, тем больше в нем свободного масла.

Аккумуляторы заправлены азотом. Никогда не используйте воздух или кислород для зарядки аккумуляторов любого типа, так как они могут создать взрывоопасную атмосферу под давлением.

Наконец, быстрый способ проверить заряд аккумулятора — отключить подающий насос. Если гидроаккумулятор остается заряженным, медленно откройте сливной клапан и наблюдайте за скоростью снижения давления. Когда давление внезапно падает до нуля, это предварительная зарядка гидроаккумулятора.

Для получения дополнительной информации об улучшении работы ваших гидравлических систем свяжитесь с вашим представителем Valmet.

Заряженный аккумулятор

— обзор

Обзор литературы

Schoenau, Burton и Kavanagh (1990) представили математическую модель насоса с наклонной шайбой переменного рабочего объема, модулируемого гидравлическим управляющим сигналом. Модель была основана на предположении, что главный вал вращается с фиксированной угловой скоростью. Они получили выражение для крутящего момента, приложенного к наклонной шайбе, которое состоит из четырех компонентов: эффектов инерции поршня, эффектов силы давления, эффекта сдвига поршня и эффекта силы пластины башмака.Они также ввели выражение для демпфирующего момента, действующего на ярмо из-за вязкого трения.

Bartos (1992) представил математическое моделирование поршневого двигателя с изогнутой осью. В своей модели он вывел уравнение для мгновенного теоретического крутящего момента, создаваемого силами давления жидкости на поршни, и выражения для потерь крутящего момента. Таким же образом были найдены теоретический расход и скорость утечки через двигатель. В этой статье рассматривается не только динамика поршня, но и динамика всех движущихся частей насоса.

Каркуб, Гад и Раби (1999) разработали модель нейронной сети для прогнозирования стационарного и динамического поведения поршневого насоса с изогнутой осью, чтобы уменьшить потери мощности при высоких давлениях. По словам авторов, модель смогла точно предсказать поведение насоса. Однако это не привело к математической модели, которая могла бы привести к более глубокому пониманию сил внутри смоделированного устройства.

Canbulut et al. (2004) использовали нейронную сеть для анализа аксиально-поршневого насоса гидростатического круглого утопленного подшипника.По словам авторов, предложенная нейронная сеть могла прогнозировать статические и динамические параметры несущей системы в реальном времени.

Гад, Раби и Эль-Тахер (2002) вывели математическую модель поршневого насоса с изогнутой осью переменного рабочего объема для теоретического и экспериментального прогнозирования производительности насоса и его контроллера. Они также предложили нелинейную математическую модель нелинейной пневматической пружины в контроллере насоса. Предлагаемый контроллер включает в себя заряженный газом аккумулятор для замены использования механических пружин в цепи обратной связи.Предлагаемый контроллер приводит к лучшему использованию доступной мощности по сравнению с фактическим, особенно при начальном регулировании мощности в более высоком диапазоне рабочего давления.

Zhang et al. (2001) предложили моделирование демпфирующего механизма с помощью модели пониженного порядка с разомкнутым контуром для динамики наклонной шайбы аксиально-поршневого насоса. Они подтвердили предложенную модель пониженного порядка путем сравнения с полным нелинейным моделированием динамики насоса во всем диапазоне рабочих условий.

Kim and Jung (2003) и Baek et al. (2008) изучали теоретический механизм привода конических поршней насоса с наклонной осью с помощью геометрического метода. Они определили теоретические уравнения для диапазона движения конического поршня. Они выяснили, что ствол приводится в движение одним коническим поршнем в ограниченном диапазоне и что основные параметры, такие как угол наклона поршня и «угол опережения», влияют на производительность поршневого насоса с изогнутой осью. Эти авторы рассматривали только геометрический анализ конических поршней в отличие от полного геометрического и кинематического анализа всех частей насоса в этой статье.

Хонг и До (2004) представили исследование потерь на трение поршневого насоса с изогнутой осью. Коэффициенты трения деталей насоса определены экспериментально. Они обнаружили, что силы вязкого трения на пластине клапана и подшипнике первичного вала являются основными источниками потерь на трение в насосе с изогнутой осью, в то время как силы и моменты трения на поршне не имеют большого значения.

Не, Хуанг и Ли (2006) сформулировали характеристическое уравнение гидростатического скользящего подшипника с демпфером с кольцевым отверстием, в котором отражено влияние различных геометрических факторов.Они исследовали силу реакции подшипника в водном аксиально-поршневом двигателе. Кроме того, они исследовали эффекты трения внутри цилиндра, динамику поршня и центробежную силу узла поршень-прорезь. Результаты теоретического анализа показали, что коэффициент трения, угол наклонной шайбы, а также инерционные и центробежные нагрузки будут иметь значительное влияние на силу реакции.

Watton (2005) представил безразмерный подход к явному описанию нелинейных характеристик стационарного аксиально-поршневого двигателя.Двигатель приводится в действие сервоклапаном. Он показал, как характеристики потока, включая потери, могут быть в достаточной степени представлены одним хорошо установленным уравнением. Это уравнение затем можно использовать для получения непосредственно используемых проектных уравнений для скорости, эффективности и передачи мощности.

Manring (1999, 2004) исследовал управляющие и сдерживающие силы и моменты, действующие на наклонную шайбу аксиально-поршневого насоса, включив анализ вторичного угла наклонной шайбы и выведя мгновенные и средние уравнения движения для наклонной шайбы. тарелка.Они также получили необходимые силы и моменты для обеспечения правильного движения наклонной шайбы.

Моделирование, выполненное упомянутыми выше авторами, либо характерно для насосов с наклонной шайбой, либо моделирование проводится при постоянном угловом вращении главного вала для фиксированных углов наклонной шайбы. Кроме того, некоторые другие авторы рассматривали только кинематику поршней, в то время как настоящее исследование рассматривает кинематику и геометрию всех движущихся частей насоса.

Вода | Бесплатный полнотекстовый | Защита насосной трубопроводной системы от переходных процессов низкого давления с помощью воздушных карманов: пример из практики

1.Введение

Вот уже несколько десятилетий насосные трубопроводные системы используются для транспортировки воды и сточных вод по всему миру. Во время работы трубопроводы подвергаются различным маневрам, таким как запрограммированное отключение или запуск насосов, неожиданная потеря мощности на насосах, а также быстрое закрытие или открытие клапанов. Как следствие, вышеупомянутые ситуации могут вызвать переходные процессы жидкости, которые могут вызвать большие скачки давления, которые могут вызвать отказ насосов и устройств и даже усталость системы или разрывы труб [1].Таким образом, очень важно учитывать эффективный контроль перенапряжения при перекачке трубопроводов еще на стадии проектирования. Проекты трубопроводов обычно делятся на три этапа: моделирование, проектирование и строительство [2]. Во время моделирования гидравлических переходных процессов выявляются проблемы помпажа, оцениваются и рекомендуются альтернативы на основе достигнутых результатов. Аналогичным образом, на стадии проектирования необходимо учитывать соответствующий аспект, касающийся толщины стенки трубы, которая должна выдерживать полный диапазон переходных давлений, которым трубопровод подвергается в течение всего срока службы.Наконец, на этапе строительства могут возникнуть проблемы, которые необходимо решить на основе хорошей инженерной оценки. Влияние максимальных давлений во время переходных процессов в трубопроводах может быть небольшим или катастрофическим. Скачки давления могут вызвать трещины только во внутренней облицовке; иногда это повреждение не обнаруживается во время, что приводит к утечке и усилению коррозии, которая в течение месяцев или лет может значительно уменьшить толщину стенки и, в сочетании с повторяющимися переходными процессами, может вызвать обрушение трубопровода.Более того, сильное положительное давление может повредить соединения и фланцы между секциями труб, а также клапаны или любое устройство для защиты от переходных процессов. В самом крайнем случае максимальное давление может разрушить трубопроводы, туннели, клапаны или другие компоненты, что приведет к значительному ущербу, а иногда и человеческим жертвам [3]. Что касается минимального давления, оно может быть чрезвычайно разрушительным, как и максимальное давление. Например, переходное давление в трубопроводе может упасть до давления пара, вызывая кавитацию и разделение водяного столба после сбоя питания насоса или внезапного быстрого закрытия клапана.Если давление снижается до давления пара жидкости, образуется полость пара, и столб воды в трубопроводе разделяется в определенных точках. По этой причине необходимо проанализировать, приемлемы ли давления, возникающие при воссоединении разделенных водяных столбов. Аналогичным образом, в отношении материала стенок трубы следует изучить вопрос о том, подвержен ли трубопровод раздавливанию трубы, когда линия гидравлического уклона пересекает профиль трубопровода, создавая вакуум [4,5]. Следовательно, на основании приведенных выше утверждений, возможность разделение водяного столба следует исследовать на этапе проектирования насосного трубопровода, и, при необходимости, должны быть предусмотрены соответствующие устройства управления перенапряжением для предотвращения этого явления, такие как воздушная камера, уравнительный резервуар, односторонний уравнительный резервуар, маховики, воздухозаборные клапаны, среди прочего.Воздушные камеры, уравнительные баки и односторонние уравнительные баки обычно дороги. Аналогичным образом, увеличение инерции насоса-двигателя за счет использования маховика увеличивает требования к пространству и может потребовать отдельного пускателя для двигателя, что увеличивает первоначальные затраты на проект. Следует проявлять осторожность, если предусмотрены впускные воздушные клапаны, потому что после активации воздух, попадающий в трубопровод, должен быть удален из линии перед повторным заполнением, поскольку захваченный воздух может привести к очень высокому давлению [4]. соответствующие устройства для подавления перенапряжения для предотвращения разделения водяного столба, когда это возможно, следует изучить использование насоса с большим вращающим моментом инерции двигателя, так как это может помочь контролировать переходные процессы из-за постоянно движущихся вращающихся частей насоса и двигателя. вода через насос в течение более длительного времени, так как они медленно замедляются после выключения питания [6].Напротив, когда насосное оборудование имеет ограниченную инерцию вращающихся частей, скорость насоса будет уменьшаться очень быстро, генерируя волны низкого давления, которые могут привести к разделению водяного столба [4]. Для трубопроводов используются большие воздушные карманы при условии, что они остаются неподвижными в подходящем месте, обычно на вершинах линии. Воздушный карман может накапливаться в высокой точке трубопровода, когда силы сопротивления потока воды недостаточно для его удаления, а плавучесть кармана не позволяет ему уноситься вниз по потоку [7,8,9].Эти большие объемы воздушных карманов могут действовать как воздушные подушки и поглощать энергию переходных волн давления [10,11,12,13,14,15,16,17]. Таким же образом Qiu [18], Gahan [19] и He [20] продемонстрировали с помощью численных исследований, что большие воздушные карманы могут привести к положительному эффекту во время переходного гидравлического процесса в насосном трубопроводе, повторяя поведение воздушных камер. . В отличие от эффекта больших воздушных карманов в переходных режимах жидкости, несколько исследователей продемонстрировали, что наличие небольших воздушных карманов в трубопроводах может значительно увеличить максимальное давление во время переходных гидравлических процессов, достаточное для разрушения трубы [21,22,23 , 24,25,26,27,28,29].Величина повреждения будет зависеть от количества и местоположения нерастворенного воздуха, конфигурации проводимости, а также причин, вызывающих переходный процесс [30,31]. Стоит отметить, что Гаан [19] заявил, после проведения обширного и подробного обзора исследований, связанных с гидравлическими переходными процессами с увлеченным воздухом, что критерий, который устанавливает, является ли воздушный карман большим или маленьким, будет зависеть от его влияния на переходные процессы.

В данной статье представлен пример существующего насосного трубопровода с пятью насосными станциями, каждая из которых оснащена пятью центробежными насосами и резервным насосом, подключенными параллельно.Чтобы изучить поведение трубопровода перед вводом системы в эксплуатацию, исследователи из инженерного института Мексиканского университета разработали несколько имитаций переходных процессов для различных сценариев и условий потока. Они обнаружили, что устройств для защиты от перенапряжения исследуемого трубопровода было недостаточно для смягчения неблагоприятных последствий переходных процессов, поскольку момент инерции всех насосов ошибочно учитывался другими на стадии проектирования. Кроме того, результаты моделирования помпажа показали, что наиболее серьезная ситуация возникает при одновременном отказе пяти насосов на каждой насосной станции из-за отключения электроэнергии, что может привести к разделению водяного столба на некоторых участках трубопровода системы.Последнее поставило под угрозу безопасность и надежность трубопровода. Поэтому пять насосов каждой установки никогда не запускались до тех пор, пока не была улучшена система управления переходными процессами. Необходимость начать подачу воды для населения привела к попытке найти нетрадиционную и экономичную форму защиты линии от переходных процессов низкого давления. Решение состояло в том, чтобы задействовать два из пяти блоков на заводе и позволить воздуху поступать через воздушно-вакуумные клапаны, расположенные вдоль трубопровода. Вовлеченный воздух образовывал карманы, которые оставались неподвижными в верхних точках линии; эти карманы действовали как воздушные подушки, поглощающие энергию кратковременных волн давления.Расчетное моделирование проводилось с учетом того, что два насоса работают на каждой установке, и они внезапно выходят из строя одновременно из-за отключения электроэнергии. Кроме того, результаты моделирования нагона были сопоставлены с результатами, зарегистрированными во время промысловых измерений давления.

2. Насосная трубопроводная система

Обследованный насосный трубопровод, расположенный на севере Мексики, имеет общую длину 90 км, был построен из стальной трубы с внутренним диаметром 2,51 м (99 дюймов) и общей разницей напора 326 м. .Пять насосных станций (PP1 — PP5) перекачивают воду от плотины на водоочистные сооружения. Каждая насосная станция оснащена цилиндрическим всасывающим резервуаром диаметром 50 м и высотой 11 м, а также пятью центробежными насосами и резервным насосом, подключенными параллельно, чтобы обеспечить общий расход около 6,0 м ³ / с 24 часа в сутки , 365 дней в году. Кроме того, каждый насос оснащен воздушно-вакуумным клапаном и дроссельной заслонкой на выходе. На рисунке 1 показан профиль трубопровода. Исходная система управления гидравлическими переходными процессами состоит из одиннадцати односторонних уравнительных резервуаров высотой от 17 до 34 м и четырех.Диаметром от 5 до 7,0 м, а также три открытых уравнительных резервуара высотой от 11 до 20 м и диаметром от 4,1 до 6,0 м. В таблице 1 приведены основные характеристики пяти сегментов трубопровода. Инженерный институт Мексиканского университета (IE-UNAM) был заказан владельцем трубопровода с основной целью поддержки операций по запуску насосной системы. Точно так же важно подчеркнуть, что авторы этого исследования не участвовали в разработке исследуемой системы.Чтобы проанализировать поведение трубопровода для нескольких сценариев, исследователи IE-UNAM выполнили анализ гидравлических переходных процессов с использованием численной модели, основанной на методе характеристик. По результатам расчетов выяснилось, что наиболее серьезная ситуация возникает при одновременном отказе пяти насосов на каждой насосной станции из-за отключения электроэнергии. Аналогичным образом, важно подчеркнуть, что в результате численного анализа было обнаружено, что система управления переходными процессами жидкости была недостаточной, потому что проектировщик трубопровода неправильно учел момент инерции всех насосов, что значительно повлияло на трубопровод. безопасность и надежность.Согласно первоначальной конструкции, момент инерции насосов, использованных для определения параметров устройств защиты от перенапряжения, был в 4,5 раза больше, чем указанный производителем, как показано в таблице 2. Следовательно, потребуются дополнительные устройства для управления переходными процессами, чтобы минимизировать максимальный напор и максимизировать минимальный напор в системе в допустимых пределах. Инерция насоса используется для оценки необходимого пускового момента двигателя при нормальном пуске и для расчета его скорости выбега при снижении мощности. выключили к мотору.Последний используется для гидравлического анализа переходных процессов, чтобы определить серьезность переходных давлений при выключенном насосе [6]. Большие насосы обладают большей инерцией, чем маленькие насосы, поскольку они имеют большую вращающуюся массу. Насос с более высокой инерцией может помочь в управлении переходными процессами, чтобы вращающиеся части насоса и двигателя продолжали перемещать воду через насос в течение более длительного времени, поскольку они медленно замедляются после сбоя питания [32]. Однако, когда насосное оборудование имеет ограниченную инерцию вращающихся частей, скорость насоса будет очень быстро снижаться, создавая волны отрицательного давления, которые могут привести к разделению водяного столба [4].Следовательно, адекватная система защиты от перенапряжения всегда должна рассматриваться на этапе проектирования насосных трубопроводов.

3. Численная модель

Анализ влияния объемов воздушных карманов, вводимых в исследуемый насосный трубопровод через воздушные клапаны, был разработан на основе метода характеристик (МОХ) [4,33]. Известно, что численные модели, основанные на MOC, дают точные результаты и доказали свою эффективность [34,35,36]. Они успешно применялись при исследовании насосных трубопроводов с воздушными карманами [23,27,37].

Комбинированные воздушные клапаны были установлены на высоких точках по всему исследуемому трубопроводу с целью оказания помощи при заполнении трубопровода и защиты системы от низкого давления, которое может быть вызвано разделением водяного столба, сливом трубопровода, отказом насоса или разрывом трубопровода. . Хотя комбинированные воздушные клапаны вытесняют воздух из трубопроводов, во время гидравлического анализа переходных процессов считается, что воздух, захваченный через клапаны, захватывается и не может быть выпущен, когда давление повышается выше атмосферного, поскольку выпуск воздуха через небольшое отверстие ограничен. очень медленно.Точно так же учитывается, что захваченный воздух образует карманы, которые остаются в месте расположения клапана и не удаляются проточной водой.

Кроме того, для анализа поведения воздушных карманов в трубопроводе использовалось общее уравнение газа. Это уравнение можно записать как где V и m — объем и масса воздушного кармана, p * и T — абсолютное давление и температура воздушного кармана, а R — универсальная газовая постоянная. Так как в этом исследовании MOC используется для анализа влияния воздушные карманы при переходных гидравлических процессах, положительные и отрицательные характеристические уравнения в конце каждого временного интервала для участков (i, N + 1) и (i + 1, 1) определяются следующим образом:

QUi, N + 1 = Cp − BaiHUi, N + 1,

(2)

QUi + 1,1 = Cn + Bai + 1HUi + 1,1,

(3)

куда

Cp = Qi, N + 1 + BaiHi, N + 1 − RiQi, N + 1 | Qi, N + 1 |,

(4)

Cn = Qi + 1,1 — Bai + 1Hi + 1,1 — Ri + 1Qi + 1,1 | Qi + 1,1 |,

(5)

Ri + 1 = fi + 1Δti + 12Di + 1Ai + 1,

(9)

в котором Qi, N + 1 и QUi, N + 1 — это поток воды, выпускаемый в верхнем по потоку конце кармана в начале и конце временного шага, соответственно; Qi + 1,1 и QUi + 1,1 представляют собой выпуск воды на выходе из воздушного кармана в начале и конце временного шага, соответственно.A — общая площадь поперечного сечения трубы, g — ускорение свободного падения, a — скорость переходной волны, f — коэффициент трения Дарси – Вайсбаха, D — диаметр трубы, Δt — шаг по времени. Конечно-разностная схема остается стабильным из-за того, что условие Куранта – Фридриха – Леви выполняется на протяжении всего моделирования нагона: где Δx — вылет трубы, при этом если пренебречь потерями напора на воздушном клапане и стыке, то Индекс U используется для обозначения переменных, которые неизвестны в конце временного шага, тогда как переменные без индекса U являются известными величинами с предыдущего временного шага.Аналогично, для соединений (i, N + 1) и (i + 1, 1) первый индекс определяет номер трубопровода, а второй — номер секции. На рисунке 2 показано обозначение воздушного кармана. Во время моделирования переходных режимов воздушный поток в трубопровод изоэнтропичен, и масса воздушного кармана в трубопроводе в начале временного шага обозначается m _i , затем масса air в конце временного шага mUi, N + 1 может быть записано как (Chaudhry [4]):

mUi, N + 1 = mi + dmidtΔt,

(12)

где dmidt — время массового притока воздуха через клапан в трубопровод.Таким же образом можно правильно смоделировать сжатие и расширение воздушных карманов, рассматривая изотермический процесс. Математически это явление можно представить как:

р * VUi, N + 1 = mUi, N + 1RT.

(13)

Уравнение неразрывности для воздушной ямы можно представить в виде:

VUi, N + 1 = Vi + Δt2 [(QUi + 1,1 + Qi + 1,1) — (QUi, N + 1 + Qi, N + 1)],

(14)

где Vi и VUi, N + 1 — объем воздушного кармана в начале и в конце временного шага, соответственно. Подставляя уравнения (2) — (11) в уравнение (14),

VUi, N + 1 = Cair + Δt2 [(Bai + Bai + 1) HUi, N + 1],

(15)

получается где

Cair = Vi + Δt2 (Qi + 1,1 − Qi, N + 1 + Cn − Cp).

(16)

Численная модель вычисляет общий напор HUi, N + 1, который связан с абсолютным давлением p * посредством уравнения

р * = γ (HUi, N + 1 − zi, N + 1 + HAtm),

(17)

где zi, N + 1 — высота воздушного клапана над исходной точкой, γ — удельный вес воды, а HAtm — напор атмосферного давления. Подставляя HUi, N + 1 из уравнения (17) в уравнение (15), исключая VUi, N + 1 из полученного уравнения и уравнения (13), дает

mUi, N + 1RT = p * {Cair + Δt2 [(Bai + Bai + 1) (p * γ + zUi, N + 1 − HAtm)]}.

(18)

Исключение mUi, N + 1 из уравнений (12) и (18) дает

(mi + dmidt) ΔtRT = p * {Cair + Δt2 [(Bai + Bai + 1) (p * γ + zUi, N + 1 − HAtm)]}.

(19)

В приведенном выше уравнении p * и dmidt — две неизвестные. Если абсолютное давление p * в трубопроводе ниже 0,53p _a (p _a = атмосферное давление), скорость воздуха через клапан является звуковой, тогда как если p * больше 0,53p _a но ниже, чем p _a , воздушный поток через клапан имеет дозвуковую скорость.Уравнения для dmidt следующие (Стритер [38]): Дозвуковая скорость воздуха через клапан (p _a > p *> 0,53p _a )

dmidt = CdAv7paρa (p * pa) 1,43 [1- (p * pa) 0,286].

(20)

Звуковая скорость воздуха через клапан (p * ≤ 0,53p _a )

dmidt = 0.686CdAvpaRTa,

(21)

где C _d — коэффициент нагнетания клапана, A _v — площадь отверстия клапана в его горловине; ρ _a — массовая плотность воздуха при атмосферном давлении и абсолютной температуре T _a вне трубопровода.

Таким же образом, после подстановки уравнений (20) или (21) в уравнение (19) получается нелинейное уравнение в p *, которое может быть решено итерационным методом, например методом Ньютона – Рафсона. Аналогичным образом, значения неизвестных переменных HUi, N + 1, VUi, N + 1, mUi, N + 1, QUi, N + 1 и QUi + 1,1 могут быть вычислены из уравнений (2) — (18). .

Кроме того, важно подчеркнуть, что численная модель позволяет моделировать устройства управления переходными процессами (воздушные камеры, уравнительные баки, уравнительные баки с односторонним движением и т. Д.).) для типичных операций насоса, таких как запуск насоса, остановка насоса, непредвиденная потеря электроэнергии в насосах и т. д.

4. Моделирование переходных процессов гидросистемы

4.1. Анализ переходных процессов для пяти насосов, работающих на каждой станции

Было проведено несколько расчетов переходных процессов для нормальных маневров и незапланированных ситуаций с использованием численной модели с целью поиска наихудшего сценария, когда пять насосных станций исследуемого трубопровода работают с пять насосов.Поскольку различные исследователи заявляют, что наиболее серьезная ситуация на насосной станции возникает, когда все насосные устройства одновременно выходят из строя из-за сбоя питания [4,6,11], эта ситуация была сначала смоделирована с учетом неправильного момента инерции насосов, используемых в Таким же образом был рассчитан одновременный отказ пяти блоков на пяти насосных станциях с учетом момента инерции, предоставленного производителем насоса, который является правильным моментом инерции (см. Таблицу 2).Из полученных расчетов было замечено, что устройства для управления переходными процессами не обеспечивают адекватную защиту от перенапряжения от переходных давлений из-за того, что момент инерции всех насосов неправильно учитывается на этапе проектирования, что значительно снижает безопасность и надежность трубопровода. . Согласно первоначальной конструкции, момент инерции насосов, использованных для расчета параметров системы управления гидравлическими переходными процессами, был до 4,5 раз больше, чем указано производителем.Следовательно, потребуются дополнительные устройства для управления переходными процессами, чтобы избежать катастрофического повреждения трубопровода.

Для обеспечения надлежащей защиты насосной системы был проведен подробный гидравлический переходный анализ для проектирования и испытаний дополнительных устройств для подавления перенапряжения, предполагая внезапное отключение питания насосов, когда трубопровод работает с максимальной пропускной способностью 6 м. ³ / с. Предполагаемые устройства представляли собой воздушные камеры, односторонние уравнительные баки и открытые уравнительные баки.Кроме того, было проведено моделирование переходных процессов с учетом различных вариантов защиты от перенапряжения, а также правильного момента инерции насосов. Результаты моделирования помпажа показали, что наиболее эффективная мера по минимизации нагнетательного давления и максимизации понижающего давления в системе до приемлемых пределов — это установка трех воздушных камер на выпускном коллекторе каждой насосной станции в дополнение к существующей системе управления переходными процессами. .

Во время моделирования гидравлических переходных процессов, проведенного на протяжении всего исследования, скорость остается постоянной a = 950 м / с.Аналогичным образом, основные характеристики насосов и воздушных камер сведены в Таблицу 3.

4.2. Анализ переходных процессов для двух насосов, работающих на каждой станции

Поскольку процесс изготовления и установка трех воздушных камер на каждой из насосных станций потребует некоторого времени и из-за необходимости начать подачу воды населению, как только Это может побудить авторов найти экономичное решение, которое можно было бы легко и быстро реализовать, но при этом оно предлагало бы адекватную защиту трубопровода от переходных давлений.С этой целью было проведено предварительное численное моделирование. Система была проанализирована на предмет внезапного отключения электроэнергии насосных станций с одним, двумя, тремя и четырьмя насосами в работе с правильным моментом инерции. Во всех случаях результаты показали, что минимальный огибающий напор пересекает некоторые участки профиля трубопровода, создавая отрицательное давление. Таким образом, можно утверждать, что исходная система управления переходными процессами, а также существующие воздушные клапаны неспособны снизить переходные давления, вызванные отключением электроэнергии, независимо от количества работающих насосов.

На основании вышеизложенного авторы предложили нетрадиционную форму защиты трубопровода от низкого давления для ввода системы в эксплуатацию с менее чем пятью насосными агрегатами на установку. Предлагаемое временное решение заключалось в том, чтобы позволить большому количеству воздуха попадать в трубопровод через воздушные клапаны, когда гидравлический трубопровод опускается ниже его отметки. Когда это происходит, большие воздушные карманы остаются неподвижными в высоких точках лески, потому что плавучесть карманов предотвращает их затягивание вниз по потоку силой сопротивления потока воды [7,8,9].Точно так же хорошо известно, что влияние больших карманов на переходные давления может быть полезным [10,11,12,13,14,15,16,17]. Более того, различные исследователи продемонстрировали, что большие воздушные карманы могут действовать как эффективные аккумуляторы, подавляющие энергию волн давления, копируя поведение воздушных камер [18,19,20]. Впоследствии были проведены многочисленные модели гидравлических переходных процессов, вызванных отключением питания насосов. для выбора и размера более подходящих воздушных клапанов для подачи необходимого объема воздуха в трубопровод, чтобы гарантировать, что большие воздушные карманы остаются неподвижными в соответствующих местах.Результаты показывают, что лучшим решением является использование двух из пяти блоков на заводе с оригинальными устройствами управления и установка дополнительных воздушных клапанов в стратегически важных местах, чтобы предотвратить возникновение отрицательного давления. Аналогичным образом, важно подчеркнуть, что не принято впускать большие количества воздуха в трубопроводы больших размеров, чтобы избежать отрицательного давления [4,11].

Существующие и дополнительные комбинированные воздушные клапаны, расположенные вдоль исследуемого трубопровода, представляют собой усовершенствованные устройства, объединяющие в одном корпусе выпускной и вакуумный клапаны.Эти клапаны имеют небольшие прецизионные отверстия для выпуска воздуха, в то время как трубопровод находится в эксплуатации, а большие диаметры отверстий равны номинальному размеру клапанов, чтобы уменьшить сопротивление всасыванию воздуха и значительно снизить потенциальное отрицательное давление в трубопроводе во время слива. эксплуатация, разрыв трубопровода или отказ насоса. Точно так же конструкция клапана гарантирует эффективное удаление всего воздуха, а цилиндрические сплошные поплавки из полиэтилена высокой плотности (HDPE) снижают риск динамического закрытия, устраняя при этом возможность гидравлического удара при закрытии большого отверстия.

Следует отметить, что воздушные клапаны неправильного размера могут ухудшить переходную характеристику системы. Например, Ли [39] заявил, что эффективность воздушных клапанов для защиты от переходных процессов зависит не только от конфигурации трубопроводной системы, физических свойств трубопровода и жидкостей, но и в значительной степени от характеристик воздушных клапанов, а также как и о распределении объемов воздушных карманов в рассматриваемой системе. Автор также продемонстрировал, что воздушные клапаны с высокими характеристиками притока, расположенные в высоких точках трубопровода с захваченным воздухом, могут уменьшить величину экстремальных отрицательных давлений.С другой стороны, воздушные клапаны с более высокими характеристиками оттока обычно приводят к более высокому положительному давлению. Следовательно, правильный размер воздушных клапанов важен для эффективного, действенного и безопасного управления воздухом. И наоборот, неправильный размер воздушных клапанов может вызвать большие пики давления сразу после быстрого вытеснения воздушного кармана [40,41,42,43]. Наконец, важно подчеркнуть, что, как только воздух попадает в трубопровод, следует соблюдать осторожность. при заправке трубопровода необходимо обеспечить стравливание воздуха.Воздух должен выпускаться из трубопровода медленно, так как захваченный воздух может привести к очень высокому давлению [4]. В таблице 4 приведены расположение и размеры существующих и дополнительных воздушных клапанов, установленных на всех пяти участках трубопровода, а также воздушной полости. объемы, полученные с помощью уравнения (15).

4.3. Полевые измерения для одновременного отказа двух насосов на каждой станции

После установки дополнительных воздушных клапанов вдоль откачивающего трубопровода были проведены полевые измерения давления в разных местах по всей системе.В начале каждого полевого испытания на каждом предприятии работали два насоса, обеспечивающие расход воды приблизительно 2,4 м ³ / с. Впоследствии операторы насосной станции получили указание одновременно выключить работающие насосы. Этот маневр был эквивалентен внезапной потере мощности насосной станции. Переходные давления регистрировались на выходе из выпускного коллектора пяти насосных станций и в различных местах воздушных клапанов.

При измерении давления в трубопроводе использовались высокочастотные преобразователи давления.Эти преобразователи способны измерять давление в диапазоне от -10,4 мГн ₂ O (-14,7 фунт / кв.дюйм) до 351 мГн ₂ O (500 фунт / кв.дюйм) с точностью ± 0,5%. Частота сбора данных была установлена ​​на уровне 10 Гц. Регистраторы данных зарегистрировали сигналы от датчиков давления и осуществили цифровое преобразование для непосредственного хранения на жестком диске портативного компьютера для последующего анализа.

В ходе натурных измерений начальный установившийся расход воды в насосном трубопроводе измерялся ультразвуковыми расходомерами с точностью ± 0.5%. Эти устройства были установлены на сливных коллекторах насосных станций.

Данные о неустановившемся давлении, полученные при полевых испытаниях, сравнивались с результатами, полученными при гидравлическом анализе переходных процессов, с основной целью проверки надежности вычислительной программы, использованной в ходе настоящего исследования. Сравнение результатов полевых измерений и результатов, полученных с помощью численной модели, приводится в следующем разделе.

5. Результаты и обсуждение

Для краткости представлены только результаты гидравлических переходных процессов, связанные с одновременным отказом пяти и двух насосов на насосных станциях из-за отключения электроэнергии.

5.1. Переходные давления, вызванные одновременным отказом пяти насосов на каждой станции

На рис. 3, 4, 5, 6 и 7 показаны диапазоны максимального и минимального напора, полученные из численной модели с учетом неправильного момента инерции насосов. на этапе проектирования, правильный момент инерции, указанный производителем насоса, а также правильный момент инерции и три дополнительные воздушные камеры, установленные на напорном коллекторе каждой насосной станции.Результаты, полученные с учетом неправильного момента инерции насосов, использованных в исходной конструкции, показывают подходящую конструкцию перекачивающего трубопровода, как это видно на рисунках 3, 4, 5, 6 и 7. В Напротив, если принять во внимание правильный момент инерции, результаты выявили возникновение отрицательных переходных давлений на пяти участках трубопровода, поскольку система управления гидравлическими переходными процессами трубопровода была недостаточной для адекватного подавления скачков давления из-за момента инерции. ошибочно учитывались все насосы на стадии проектирования.Согласно первоначальной конструкции, момент инерции насосов, использованных для определения параметров устройств защиты от перенапряжения, был до 4,5 раз больше, чем указано производителем насоса.

Максимальный и минимальный огибающие напора, полученные в отношении момента инерции, предоставленные производителем насоса, показывают заметное увеличение переходных давлений вдоль системы по сравнению с результатами моделирования помпажа, полученными с ошибочным моментом инерции. Ясно видно, что проблема отрицательного давления возникает из-за большой разницы между правильным моментом инерции и моментом инерции, используемым в конструкции, поскольку момент инерции является одним из параметров, оказывающих наибольшее влияние на гидравлические переходные процессы, вызванные отключением питания. к насосам.Следовательно, расчетные минимальные давления намного ниже, чем указанные в конструкции.

При рассмотрении правильного момента инерции наблюдается, что трубопровод испытывает волны отрицательного давления, которые распространяются по системе, вызывая быстрое падение давления в пяти участках трубопровода, создавая давление ниже атмосферного на участках трубопровода. . Точно так же минимальные диапазоны напора показывают, что переходные давления на первом, третьем и пятом сегментах трубопровода могут быть уменьшены до давления пара жидкости, что может привести к кавитации и разделению водяного столба после потери мощности насосов.Это будет происходить между цепочками от 13 + 600 до 13 + 840, от 73 + 836 до 74 + 336, от 80 + 918 до 82 + 838, от 84 + 918 до 85 + 367 и от 87 + 339 до 88 + 279, соответственно. Кроме того, после повторного повышения давления в трубопроводе за счет реверсирования потока или отраженной волны переходного давления любые образовавшиеся паровые полости могут схлопнуться и могут создать локальные скачки давления, которые могут повредить трубопровод. Следовательно, крайне важно улучшить существующую систему управления переходными процессами путем добавления новых устройств для повышения минимальных значений напора в системе до приемлемых пределов.

Результаты показывают, что предлагаемые устройства управления обеспечивают безопасное и стабильное гидравлическое состояние и защищают систему от серьезных переходных давлений. На Рисунке 3, Рисунке 4, Рисунке 5, Рисунке 6 и Рисунке 7 можно увидеть, что после одновременного отказа пяти насосов на каждой станции, максимальный и минимальный напор на насосном трубопроводе были значительно уменьшены за счет установки трех воздушных насосов. камеры на напорном коллекторе каждой насосной станции. В этом случае амортизирующий эффект, создаваемый воздушными камерами, значительно поглощал волны переходного давления.Следовательно, можно констатировать, что эти устройства оказывают положительное влияние на всю систему насосных трубопроводов.

5.2. Переходные давления, вызванные одновременным отказом двух насосов на каждой станции

Лучший вариант начать подачу воды населению, пока воздушные камеры изготовлены и установлены на выпускном коллекторе каждой насосной станции, — это задействовать два из пяти насосов на каждой станции. станции и позволить воздуху поступать через существующие и дополнительные комбинированные воздушные клапаны, установленные в стратегически важных местах, чтобы избежать повреждения трубопровода из-за скачков давления, когда на каждой насосной станции происходит одновременный отказ двух насосов.Захваченный воздух образовывал большие карманы, которые оставались неподвижными в местах расположения клапанов; эти карманы действовали как воздушные подушки, поглощающие энергию кратковременных волн давления.

Важно подчеркнуть, что исходная система защиты от помпажа и существующие комбинированные воздушные клапаны недостаточны для защиты трубопровода от одновременного отказа двух насосов на каждой станции. Из рисунка 8, рисунка 9, рисунка 10, рисунка 11 и рисунка 12 видно, что трубопровод будет испытывать отрицательное давление в некоторых высоких точках или вершинах системы, исходя из минимальных значений напора.Более того, на Рисунке 12 показано, что большая часть последнего участка трубопровода будет испытывать понижающее давление после внезапного отключения электроэнергии двух насосов на насосной станции. С другой стороны, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11 и Рисунок 12 также показаны результаты гидравлических переходных процессов, полученные с учетом дополнительных и существующих комбинированных воздушных клапанов, а также исходной системы контроля помпажа. В этом случае максимальные и минимальные переходные процессы давления вдоль трубопровода ниже, чем полученные без дополнительных воздушных клапанов.Большие воздушные карманы создавали амортизирующий эффект, поглощая кратковременную волну давления, поднимая минимальный напор и уменьшая максимальный напор. Стоит отметить, что ни на одном из участков трубопровода отрицательного давления не было. Таким образом, можно утверждать, что объемы воздуха, проходящие через новые и существующие воздушные клапаны, были эффективны для предотвращения отрицательного давления. Это временное решение позволило подать населению расход воды 2,4 м ³ / с. Точно так же уместно упомянуть, что, насколько известно авторам, это исследование представляет собой одно из первых применений больших воздушных карманов, чтобы избежать отрицательного давления в трубопроводе больших размеров.

5.3. Сравнение полевых измерений с численными результатами после одновременного отказа двух насосов на каждой станции

Для сравнения расчетных результатов, полученных во время моделирования гидравлических переходных процессов в насосной трубопроводной системе, полевые испытания были выполнены после установки дополнительных комбинированных воздушных клапанов. Полевые измерения заключались в регистрации переходных давлений после одновременного отказа двух насосов на каждой насосной станции. Измерения проводились на выходе из разгрузочного коллектора пяти насосных станций и в различных местах воздушных клапанов.

На Рис. 13, Рис. 14, Рис. 15, Рис. 16 и Рис. 17 показано сравнение переходного давления моделируемого и промыслового давления. Можно заметить, что рассчитанные амплитуды давления немного превышают зарегистрированные. На рисунках 13а, 14а, 15а, 16а и 17а показано, что максимальные переходные процессы давления происходят в нагнетательном коллекторе. Более того, из смоделированных и полевых давлений можно увидеть, что после одновременного отказа двух насосов на установке давление падает, и, в зависимости от расположения воздушных клапанов, напорный поток падает примерно через 6-17 секунд, позволяя воздуху проходить через воздушные клапаны, как это видно на Рисунке 13b, Рисунке 14b, Рисунке 15b, Рисунке 16b и Рисунке 17b.Воздушные карманы создавали амортизирующий эффект, поглощая кратковременную волну давления и поднимая минимальный напор. Кроме того, после потери мощности насосов на каждой станции давление падает, но через несколько секунд давление начинает расти. Следует отметить, что в выпускных коллекторах и местах расположения воздушных клапанов давление пара, которое представляет собой кавитационный напор воды при 20 ° C (-10,1 мГн ₂ O), никогда не достигалось. Самое низкое давление, моделируемое и измеренное, было нулевым (0 м вод. Ст. ₂ O).Более того, поскольку переходные процессы давления показали ту же картину, представлена ​​только часть результатов.

На основании вышеизложенного можно констатировать, что результаты модели в целом хорошо согласуются с полевыми данными. Небольшие различия в минимальных и максимальных значениях, вероятно, связаны с неопределенностями входных параметров численной модели, например, волновой скорости, свойств трубы и жидкости, начальных и граничных условий и т. Д. Таким же образом, неопределенности в давлениях датчики, такие как режим работы, окружающая среда, частота калибровки, среди прочего, оказали влияние на результаты.

6. Выводы

В этой статье представлено решение, позволяющее гарантировать, что насосный трубопровод больших размеров работает должным образом, чтобы избежать возможных повреждений из-за возникновения гидравлических переходных процессов. Первоначальная конструкция вышеупомянутого трубопровода не подходила, потому что устройства для управления переходными процессами были малоразмерными и недостаточными для подавления скачков давления при одновременном отказе пяти насосов на пяти насосных станциях, вызванном отключением электроэнергии в результате отключения электроэнергии. при проектировании неправильно учтена инерция всех насосов.Кроме того, гидравлический переходный анализ показал, что давление ниже атмосферного в первом, третьем и пятом сегментах трубопровода может быть уменьшено до давления пара жидкости, что может привести к отделению водяного столба. Следовательно, потребовались дополнительные устройства для подавления перенапряжения, чтобы предотвратить потенциальное катастрофическое повреждение трубопровода.

С целью эффективной защиты насосного трубопровода был проведен исчерпывающий анализ переходных процессов для проектирования и тестирования дополнительных устройств для управления переходными процессами с учетом одновременного отключения питания всех насосов на пяти насосных станциях.Результаты показали, что лучшим вариантом повышения минимального давления и снижения максимального давления в системе до приемлемых пределов было установка трех воздушных камер на выпускном коллекторе каждой насосной станции в дополнение к исходной системе для защиты от помпажа. Важно подчеркнуть, что пять насосов каждой насосной станции никогда не запускались до тех пор, пока не была улучшена система защиты от помпажа.

Из-за того, что процесс изготовления и установка воздушных камер на каждом напорном коллекторе занимал некоторое время, а также из-за необходимости начать подачу воды населению, авторам было предложено найти экономичное решение, которое можно было бы легко и быстро решить. быстро реализовано.Была рекомендована нетрадиционная форма защиты трубопровода от пониженного давления, что позволило обеспечить расход воды примерно 2,4 м ³ / с. Результаты показали, что наиболее эффективной мерой для защиты трубопровода от пониженного давления была эксплуатация двух из пяти блоков на заводе с оригинальными регулирующими устройствами и установка дополнительных воздушных клапанов в стратегически важных местах, чтобы позволить большим объемам воздуха поступать в трубопровод через воздух. клапаны, когда гидравлическая линия уклона опускается ниже своей отметки после выхода из строя двух насосов на каждой станции.Хорошо известно, что для уменьшения переходных давлений в трубопроводах используются большие воздушные карманы при условии, что они остаются неподвижными в подходящем положении, обычно в высоких точках трубопроводов. Было продемонстрировано, что влияние больших карманов на переходные давления может быть полезным, поскольку они действуют как воздушные подушки, подавляющие энергию переходных волн давления, копируя поведение воздушных камер. Кроме того, стоит отметить, что не принято вводить большие объемы воздуха в трубопроводы больших размеров, чтобы избежать отрицательного давления.Точно так же важно подчеркнуть, что, насколько известно авторам, это исследование представляет собой одно из первых применений больших воздушных карманов, чтобы избежать отрицательного давления в большой насосной трубопроводной системе. Кроме того, необходимо подчеркнуть, что после того, как воздух попадает в трубопровод, необходимо соблюдать осторожность при удалении воздуха при повторном заполнении трубопровода. Воздух следует выпускать из трубопровода медленно, так как захваченные воздушные карманы определенного размера могут создавать очень высокое давление.

Кроме того, после установки выбранных воздушных клапанов были выполнены полевые измерения. Они заключались в регистрации переходных давлений после одновременного отказа двух насосов на каждой насосной станции. Впоследствии результаты моделирования нагона были сопоставлены с данными, зарегистрированными во время промысловых измерений давления. Было замечено, что моделируемые и измеренные давления хорошо согласуются. Следовательно, можно констатировать, что большие воздушные карманы в сочетании с существующей системой управления переходными процессами адекватно защищают насосную систему, избегая отрицательного давления и потенциального повреждения трубопровода.

КАК ЭТО СДЕЛАНО — Заправочная станция водородом с баллонным аккумуляторным сжатием

Как устроен консорциум
Проект структурирован вокруг отдельных планов работы, разработанных на основе пакетов технических работ, специально адаптированных к сильным сторонам каждого члена консорциума, демонстрируя как полноту возможностей консорциума, так и взаимодополняемость партнерства. Основное внимание двух основных промышленных партнеров Haskel и Hexagon сосредоточено на продолжении развития этой технологии сжатия с целью в конечном итоге совместной разработки высококонкурентного предложения продуктов для модулей сжатия и буферизации (CBM).Эта цель, безусловно, может стать крупным коммерческим прорывом, если будут достигнуты результаты проекта. h3Nova, как разработчик и владелец интеллектуальной собственности и CCS, обладающая опытом в разработке и соблюдении требований RCS, также заинтересована в таком развитии. Cetim и LBST поддержат консорциум своими обширными знаниями и опытом в этой конкретной области разработки.

Основная концепция
Компрессия на основе баллонных аккумуляторов применима для любых приложений заправки топливом благодаря сочетанию высокой масштабируемости гидравлической технологии и сосудов под давлением из углеродного композита.Действительно, гидравлические насосы высокого давления уже доступны и успешно обеспечивают очень большую производительность для многих нефтегазовых приложений. Точно так же в настоящее время доступны аккумуляторы высокого давления из углеродного композитного материала, которые могут быть изготовлены до очень больших размеров.

Основные преимущества концепции по сравнению с традиционными технологиями
Фундаментальное преимущество компрессии на основе баллонного аккумулятора для сжатия и переноса водорода по сравнению с обычным механическим сжатием состоит в том, что в нем используются серийно производимые компоненты из зрелой и стандартизированной отрасли (гидравлика и композиты). сосуды под давлением) с всемирной базой поставщиков, сводя к минимуму затраты, обеспечивая при этом отличную прочность и надежность.

Кроме того, компрессия на основе гидроаккумулятора дает следующие дополнительные преимущества:

• высокая масштабируемость благодаря сочетанию высокой масштабируемости гидравлики и сосудов под давлением из углеродного композита,
• высокая гибкость благодаря широкому диапазону рабочего давления компонентов;
• высокая скорость потока и небольшая площадь основания: поскольку усилие сжатия прилагается с помощью рабочей жидкости, приводимой в действие гидравлическим насосом;
• максимальная степень сжатия благодаря уникальному использованию преимущества переменного давления на входе при работе с постоянной мощностью (даже при изменении соотношения давления нагнетания к давлению всасывания),
• снижает потребление энергии за счет использования давления на входе.
• среднее потребление энергии уменьшается вдвое, так как давление хранимого водорода полностью используется;
• постоянное внедрение более высокого давления хранения в цепочке поставок водорода еще больше увеличивает выгоду от использования в полной мере преимущества давления хранения источника;
• Повышенная надежность и сниженные требования к техническому обслуживанию, присущие гидроэнергетике,
• использование полной мощности сжатия в любое время, максимизируя эффективную пропускную способность.

Что он делает?
Концепция h3REF основана на использовании гидропневматических баллонных аккумуляторов высокого давления из углеродного композитного материала для выполнения сжатия, а также при необходимости буферизации.

Баллонные гидроаккумуляторы

, в которых сжатие и / или перемещение жидкости может быть достигнуто путем изменения внутреннего объема баллона из эластомерного материала, благодаря приложению гидравлического давления, как показано ниже, являются наиболее распространенным типом гидропневматических аккумуляторов и являются используется в очень широком диапазоне приложений и условий эксплуатации с различными жидкостями.

Power Water Networks — LOW-TECH MAGAZINE

Гидроаккумулятор. Картина: Лес Чатфилд.

---

«Использование воды в инженерной литературе, как ни странно, игнорируется. Как романтический или популярный аспект инженерной мысли, гидравлическая энергия никогда не привлекала внимания общественности, как паровой двигатель, локомотив или даже двигатель внутреннего сгорания».

Ян Макнил, Hydraulic Power , 1972

---

Теоретические основы гидравлической передачи энергии были заложены в 1647 году французским вундеркиндом Блезом Паскалем.Путем экспериментов он обнаружил, что вода — в отличие от воздуха — практически несжимаема и передает давление одинаково во всех направлениях.

Значение «гидростатического парадокса» было продемонстрировано в «машине умножения сил» Паскаля, проиллюстрированной ниже. Он состоит из двух вертикальных цилиндров, соединенных между собой трубой. Вся система заполнена водой и герметично закрыта. Один цилиндр содержит плунжер малого диаметра, а другой цилиндр содержит плунжер, площадь поперечного сечения которого в 100 раз больше.

Станок для умножения сил.

Паскаль продемонстрировал, что если на маленький поршень поместить груз, он сможет поднять груз, помещенный поверх большого поршня, который в 100 раз тяжелее. Таким образом, машина Паскаля позволяла умножать силы — в приведенном выше примере отношение выходного усилия к входному усилию составляет 100: 1. Другими словами, вы можете получить выходное усилие в 100 кг для входного усилия всего 1 кг.

Машина для умножения сил

Умножение силы не было чем-то новым в 1600-х годах.Более простые устройства, такие как шкивы, зубчатые передачи, кабестаны, лебедки и беговые колеса — все вариации рычага, которому 7000 лет, — также могут обеспечивать высокое выходное усилие за счет небольшого входного усилия. Например, римляне строили краны с механическим преимуществом до 70 к одному, что означало, что один человек, приложив усилие всего 25 кг, мог поднять вес 1,75 тонны.

Однако гидравлическая версия рычага имеет одно выдающееся преимущество перед более ранними механизмами: потери на трение очень малы и не зависят от механического преимущества.Следовательно, возможный коэффициент размножения почти бесконечно больше, и оба поршня могут находиться на значительном расстоянии друг от друга — примерно до 25 км, как мы увидим.

---

В гидравлике потери на трение не зависят от механического преимущества, поэтому возможный коэффициент увеличения силы почти бесконечен

---

Увеличение силы может быть увеличено либо за счет увеличения соотношения диаметров обоих поршней, либо за счет приложения большей мощности к меньшему поршню.Как и в случае с более ранними механизмами, то, что достигается за счет механического преимущества, теряется в соотношении скоростей.

Если небольшое гидравлическое усилие преобразуется в большее усилие, его скорость работы будет уменьшена точно в обратной пропорции, потому что пройденное расстояние увеличивается в той же пропорции, что и сила. Например, человек, нажимающий на маленький поршень на 10 сантиметров, переместит другой поршень вверх только на 1/100 этого расстояния.

Следовательно, в закрытой системе более тяжелый груз можно было поднимать только на очень ограниченное расстояние, зависящее от длины плунжера.Однако этот предел снимается, когда в систему добавляется больше воды, и меньший поршень, вместо того, чтобы опускаться только один раз, совершает несколько ходов — другими словами, когда он работает как насос. В этом случае больший поршень будет продолжать подниматься.

Гидравлический пресс

Паскаль смог доказать свою точку зрения только косвенно, поскольку доступные в то время материалы были недостаточно прочными, чтобы выдержать давление. Пройдет еще полтора столетия, прежде чем умножение гидравлической силы будет реализовано на практике.Его первым применением было не подъемное устройство, а скорее наоборот: гидравлический пресс, который создает сжимающую силу.

Обычный шнековый пресс того времени, мало развитый с тех пор, как римляне использовали его для прессования оливок и винограда, требовал больших усилий для работы, имел большие потери энергии на трение (+ 80%) и не мог выдерживать нагрузку более 25 тонн. нагрузка. (Винт, который преобразует вращательное движение в поступательное, представляет собой наклонную плоскость, обернутую вокруг цилиндра).

Слева: Винтовой пресс. Изображение предоставлено Брюсом К. Саттерфилдом. Справа: гидравлический пресс.

Гидравлический пресс был изобретен в 1796 году английским слесарем и плотником Джозефом Брамахом. Он был полностью основан на теоретической работе Паскаля. Гидравлический пресс Брамы, приводимый в движение ручным насосом, значительно увеличил нагрузку на человека.

Используя доступные в то время материалы, компания Bramah достигла общего отношения 1000: 1, что означает, что эффективная нагрузка в 60 тонн на подъемный поршень может быть уравновешена всего лишь 60 кг на рукоятке насоса.КПД гидравлического пресса составил более 90%.

Порты и верфи

Несмотря на свою исключительную пригодность для работы с краном, гидравлика в первой половине девятнадцатого века не достигла большого прогресса в этой области. В значительной степени это было связано с проблемой надежного и эффективного преобразования линейного движения гидроцилиндра во вращательное движение ствола крана или барабана. В течение первой половины девятнадцатого века обработка грузов в портах, верфях и железнодорожных станциях по-прежнему производилась с помощью кранов с приводом от человека, но потребность в более высоких и мощных кранах была огромной.

Начиная с 1830-х годов, железо стало использоваться в качестве материала для кораблестроения, при этом параллельно увеличивались размеры кораблей. Обычные подъемные системы больше не подходили. В большинстве стран решение было найдено в паровом кране, появившемся в 1850-х годах. Однако в портах и ​​верфях Британии появилась достойная альтернатива: водный кран.

---

В течение первой половины девятнадцатого века обработка грузов в портах, верфях и железнодорожных станциях все еще производилась с помощью кранов с приводом от человека

---

Британский инженер Уильям Армстронг начал проектировать и эксплуатировать мощные гидравлические краны в 1840-х годах.Полностью осознавая, что гидравлика лучше всего приспособлена для обеспечения медленного, устойчивого движения, Армстронг разработал метод подъема груза за один ход поршня или поршня, в достаточной степени увеличивая движение с помощью шкивов.

Однако его усилия были осложнены низким и неравномерным давлением в городской сети, которая была источником энергии для этих машин. Максимальная выходная мощность машины с водным приводом определяется давлением и расходом воды. В городской водопроводной сети давление воды подавалось (и часто остается) с помощью водонапорной башни.Поскольку практическая высота водонапорной башни ограничена, то ограничивается и давление воды. Водонапорная башня высотой 50 м (165 футов) может создавать давление воды 70 фунтов на квадратный дюйм (psi).

Следовательно, единственный способ еще больше увеличить выходную мощность крана, работающего на воде из городской сети, — это увеличить расход воды. Однако это увеличивает потребление питьевой воды и увеличивает размер и стоимость труб, клапанов, цилиндров и других частей системы. Более того, если потребность в питьевой воде со стороны других пользователей превышает средний уровень, уровень воды в водонапорной башне упадет, как и давление воды и выходная мощность машины.

Гидравлический аккумулятор

В 1851 году Армстронг предложил альтернативное решение, решающее эти проблемы: гидроаккумулятор. Хотя он намного более компактный, чем водонапорная башня, он может производить постоянное давление воды 700 фунтов на квадратный дюйм или выше — по крайней мере, в 10 раз больше давления воды в городской водопроводной сети. Это позволяло производить на порядок больше мощности без увеличения расхода воды и увеличения размеров компонентов системы.

Гидравлический аккумулятор Армстронга представлял собой хитроумное изобретение, в котором поршень или поршень оказывали давление на воду в вертикальном цилиндре.Поршень был нагружен балластом собственного веса, который обычно имел форму цилиндрической балластной емкости, окружающей центральный цилиндр (изображение ниже, слева). Контейнер был заполнен щебнем, железным ломом или другим балластным материалом.

Гидравлический аккумулятор в гавани Бристоля. Википедия Commons. Гидравлический аккумулятор, Уолш-Бэй, Сидней. Источник: NSW HSC Online.

При давлении воды 700 фунтов на квадратный дюйм балласт составлял около 100 тонн, воздействуя на гидроцилиндр диаметром около 45 см с вертикальным ходом от 6 до 7 метров.В гидроаккумуляторах другого типа использовалась прямоугольная плита для поддержки балласта кирпичной кладки (изображение вверху справа) или стальных плит. Гидравлические аккумуляторы могут быть установлены на открытом воздухе или размещены в специально спроектированном здании.

---

По сравнению с водонапорной башней гидроаккумулятор может обеспечивать в десять раз большую мощность и поддерживать равномерное давление во всей сети

---

Гидравлический аккумулятор работает аналогично водонапорной башне.Центральный цилиндр имеет впускное и выпускное отверстия для воды внизу. Воду из доков можно было закачивать через входное отверстие паровым насосом, поднимая поршень, в то время как ее можно было вытолкнуть через выход в магистраль для распределения, опуская поршень.

Энергия накапливалась при движении тарана вверх и восстанавливалась при его спуске. Скорость откачки паровой машины регулировалась в зависимости от уровня воды в аккумуляторе либо автоматически с помощью механических соединений, либо с помощью человека.

Однако, в отличие от водонапорной башни, гидроаккумулятор может поддерживать равномерное давление во всей системе независимо от объема воды в цилиндре, потому что это вес балласта, а не вес воды, который создает давление — Другими словами, гидроаккумулятор выдает давление по нагрузке, а не по высоте.

Гидравлический аккумулятор с эффективностью зарядки / разрядки более 98% и отсутствием саморазряда был чрезвычайно энергоэффективным устройством.

Заводское оборудование с приводом от воды

Введение гидроаккумулятора имело два важных эффекта. Во-первых, значительно расширился ассортимент машин с гидравлическим приводом. Гидромоторы, подключенные к городской сети, были бытовыми приборами и инструментами мастерских. Но Армстронг и другие инженеры адаптировали воду под высоким давлением для множества промышленных применений, требующих большой мощности, таких как ковка, штамповка, штамповка, отбортовка, резка и клепка (предшественник сварки).

Клепальный станок с гидравлическим приводом.

В портах вода под высоким давлением не только приводила в действие краны и подъемные машины, перемещающие грузы в доках и на складах, но также запирала ворота, поворотные мосты, лодочные подъемники и гравийные доки. На железнодорожных станциях гидравлическая передача энергии использовалась для обработки грузов и перемещения железнодорожных вагонов (с использованием гидравлических шпилей), а также для управления поворотными платформами, лифтами и механизмами перемещения. Все эти применения гидравлической энергии были бы невозможны из-за низкого и неравномерного давления в городской сети.

Чтобы понять важность гидравлической энергии, достаточно еще раз взглянуть на эволюцию подъемных устройств. В 1586 году обелиск весом 344 тонны был перемещен между площадями Рима. Доменик Фонтана, мастер-строитель Ватикана, воздвиг обелиск с помощью 40 кабестанов, обработанных 400 мужчинами и 75 лошадьми. В 1878 году Джон Диксон поднял еще один обелиск — иглу Клеопатры весом 209 тонн — с помощью четырех гидравлических подъемных домкратов, которыми управляли четыре человека.

Электросети и водопроводы

Во-вторых, гидроаккумулятор позволял эффективно передавать мощность на большие расстояния.Для трубопровода диаметром 30 см падение давления в водопроводной сети составляет около 10 фунтов на квадратный дюйм на милю, и эта цифра не зависит от давления воды. Таким образом, если вы пропускаете воду с давлением 70 фунтов на квадратный дюйм на расстояние 7 миль (12 км), вся энергия теряется. Но если вы пропускаете воду на такое же расстояние с давлением 700 фунтов на квадратный дюйм, давление воды остается 630 фунтов на квадратный дюйм, что сводится к эффективности передачи 90%.

Высокая эффективность передачи воды под высоким давлением привела к строительству по меньшей мере дюжины общественных сетей водоснабжения с аккумуляторными накопителями, половина из которых находится в Великобритании, в которых паровые машины, расположенные в центре, перекачивают воду в гидроаккумуляторы, которые распределяют воду под высоким давлением по большой географический район.Один или несколько аккумуляторов будут установлены на каждой гидроэлектростанции, а другие могут быть размещены в стратегических точках вдоль магистрали подачи в качестве подстанций.

---

Идея истинно гидравлической электросети — аналога электрической сети, появившейся несколько позже — уже была изложена в патенте 1812 года Джозефа Брамы, изобретателя гидравлического пресса.

---

С 1870-х по 1890-е годы гидравлические сети были установлены в ведущих промышленных городах Великобритании: Кингстон-апон-Халл, Лондон, Ливерпуль, Бирмингем, Гримсби, Манчестер и Глазго.Доковые и железнодорожные компании первыми внедрили эту технологию и на протяжении десятилетий оставались самыми важными пользователями.

Иллюстрации гидроаккумулятора, гидравлического крана и гидроподъемника.

Однако электрическая вода также использовалась для производственных процессов на фабриках, для работы лифтов в общественных, частных и коммерческих зданиях, а также для активации бытовых устройств и инструментов мастерских. Любой, кому посчастливилось проложить улицу, мог подключиться к общественной сети.Расход воды на электроэнергию был измерен, как это происходит сегодня с питьевой водой и электричеством.

Идея истинно гидравлической электросети — аналога электрической сети, появившейся несколько позже — уже была изложена в патенте 1812 года Джозефа Брамы, изобретателя гидравлического пресса. Но Брама, который также изобрел гидроаккумулятор и гидравлический кран, опередил свое время. Прошло еще шестьдесят лет, прежде чем его идеи были воплощены в жизнь Армстронгом и его современниками.

Лондонская гидравлическая энергетическая компания

Самая обширная гидроэнергетическая сеть была построена в Лондоне и эксплуатируется «Лондонской гидравлической компанией». На пике развития компании в 1917 году пять соединенных между собой центральных электростанций перекачивали воду под высоким давлением примерно в дюжину гидроаккумуляторов и почти 300 км водопроводных сетей, питая более 8000 машин и обслуживая большую часть города. В лондонских театрах и других культурных зданиях водопроводная вода двигала полы, органные консоли, противопожарные шторы и сцены.Вода под давлением сработала водяные насосы и подняла опоры Тауэрского моста.

Иллюстрация: план сети и насосных станций London Hydraulic Power Co., 1895 г.

Пожарные гидранты

также успешно обслуживались системой высокого давления, и несколько сотен из них были подключены к сети London Hydraulic Power Company. Эти системы пожаротушения повышали давление в водопроводной сети за счет закачки в них небольшого количества воды под высоким давлением с помощью струйного насоса.Сама по себе вода под высоким давлением из гидравлической сети не могла подаваться в достаточном количестве, чтобы оказать влияние на большой пожар, в то время как в бытовой сети было достаточно воды, но недостаточное давление, чтобы достичь верхних этажей зданий.

---

В Лондоне пять соединенных между собой центральных электростанций перекачивают воду под высоким давлением в дюжину гидроаккумуляторов и почти 300 км водопроводных сетей, питая более 8000 машин и обслуживая большую часть города.

---

Еще одним замечательным применением воды под высоким давлением в Лондоне была система пылесоса Silent Dustman с приводом от воды, которая появилась на рынке в 1910 году.Несколько крупных отелей были полностью «подключены» к этой системе: вода из городской сети использовалась в струйном насосе для создания вакуума в трубе, к которой должна была присоединяться система. Вдоль этих труб было несколько насадок, к которым можно было прикрепить гибкие шланги. Таким образом, грязь от подметальных машин втягивалась в гидравлическую трубу и уносилась в канализацию. Система, которая работала бесшумно и эффективно, оставалась в эксплуатации до 1937 года.

Одна из лондонских электростанций. Обратите внимание на башню справа, в которой находятся гидроаккумуляторы.

Однако в Лондоне гидроэнергетика, похоже, не оказала большого влияния на бытовую арену. В книге «Эпоха гидравлики » (1980) Б. Пью отмечает, что «возможно, это было связано с тем, что в свое время домашний труд был дешевым и имелся в изобилии. Если бы действовали современные условия, то, возможно, все было бы иначе. поскольку возможности гидроэнергетики были не меньше, чем возможности электричества сегодня ».

Большинство коммунальных сетей водоснабжения поставляли воду под давлением от 700 до 800 фунтов на квадратный дюйм (от 48 до 55 бар), за исключением Манчестера и Глазго, где давление воды составляло 1120 фунтов на квадратный дюйм.В этих городах был большой спрос на мощность для гидравлических прессов, используемых для пакетирования, для чего требовалось более высокое давление.

Энергетические сети за пределами Великобритании

Британские энергосистемы послужили источником создания подобных сетей в других местах: Антверпене в Бельгии, Буэнос-Айресе в Аргентине, Мельбурне и Сиднее в Австралии. В то время как австралийские системы напоминали системы в Великобритании (с 80 км магистралей, система в Мельбурне была второй по величине из когда-либо построенных), аргентинская система использовалась для откачки сточных вод, а сеть в Антверпене была нацелена на комбинированное производство механическая сила и электричество.Последнее было попыткой преодолеть очень высокие в то время потери при передаче электроэнергии.

«Zuiderpershuis»: бывшая гидравлическая насосная станция в Антверпене. В башнях размещались гидроаккумуляторы.

В « Гидравлический век » Б. Пью пишет, что:

«При передаче энергии первые электрические станции сталкивались с теми же трудностями, что и гидравлические электростанции, их напряжение было аналогично рабочему давлению, а падение напряжения из-за сопротивления сети аналогично падению давления из-за трения трубы.Первые электрические электростанции общего пользования были станциями постоянного или постоянного тока, при этом генерирующее напряжение было лишь немного выше (из-за падения напряжения в кабелях), чем в помещениях потребителя, которое по соображениям безопасности должно было быть менее 250 вольт. Из-за ограничения напряжения область питания, а также количество передаваемой мощности были ограничены ».

---

Сеть в Антверпене была нацелена на комбинированное производство механической энергии и электроэнергии

---

С 1865 года Антверпен использовал гидравлическую сеть высокого давления для привода кранов, мостов и шлюзов в гавани.К этому была добавлена ​​вторая сеть в 1893 году, которая распределяла воду под высоким давлением на электрические подстанции, разбросанные по всему городу (двенадцать по плану, но только три были построены). Там водяные турбины вырабатывали электроэнергию, которая распределялась в радиусе 500 м по подземным электропроводам — ​​примерно на таком расстоянии можно было эффективно распределять низкое напряжение.

Гидравлические краны в порту Антверпена. Изображение журнала Low-tech.

Система Антверпена, которая использовалась для управления уличным освещением, таким образом сделала в больших масштабах то же самое, что водяные двигатели, подключенные к динамо-машинам, сделали в малых масштабах с водой из городской сети (см. Предыдущую статью).Около 66% гидравлической энергии было преобразовано в электричество. На пике мощности сеть достигла длины 23 км с мощностью 1200 л.с. В Лондоне также было несколько мест, где потребители управляли небольшими электрическими генераторами от гидравлической системы.

Мощность воды по сравнению с электричеством

Прорыв в области высоковольтной передачи электроэнергии на рубеже веков сделал системы, подобные тем, что были в Антверпене, немедленно устарели. Электрогенерирующая часть сети исчезла в 1900 году.Производство воды под давлением для производства электроэнергии включает в себя четырехкратное преобразование энергии, что напрасно расточительно, если вы можете просто производить электроэнергию и эффективно ее транспортировать.

Расширение эффективных линий электропередачи также остановило строительство других крупных электрических сетей водоснабжения до конца века. «Если бы эти системы были начаты несколькими годами ранее, они могли бы стать намного более популярными», — пишет Ян Макнил в книге « Hydraulic Power (1972) ». «Несколько лет спустя, и они, вероятно, вообще не были бы построены».

Однако почти все коммунальные системы водоснабжения, которые были построены между 1870-ми и 1890-ми годами, оставались в эксплуатации до 1960-х и 1970-х годов, в конечном итоге с использованием электродвигателей вместо паровых двигателей для перекачивания. Сеть водоснабжения, эксплуатируемая Лондонской гидравлической компанией, последней выжившей, работала до 1977 года. Большинство сетей водоснабжения общего пользования продолжали расти в течение первых десятилетий двадцатого века, достигнув своего расцвета в конце 1920-х годов.Фатальный спад наступил только тогда, когда в 1960-х и 1970-х годах заводы начали покидать города.

---

Если электричество является наиболее эффективным и практичным способом передачи и распределения энергии, то почему почти все водопроводные сети оставались в эксплуатации почти столетие?

---

Возникает два вопроса. Во-первых, почему электрическая вода не стала универсальным методом распределения энергии, о котором мечтали Джозеф Брама и Уильям Армстронг? Во-вторых, если электричество является наиболее эффективным и практичным способом передачи и распределения энергии, то почему почти все водопроводные сети оставались в эксплуатации почти столетие?

Преимущества электроэнергии

Как технология передачи электроэнергии, электрическая вода имеет три важных недостатка по сравнению с электричеством.Во-первых, электричество можно эффективно транспортировать на гораздо большие расстояния. Гидравлическая передача энергии была (и остается) не менее эффективной, чем передача электроэнергии на расстояние от 15 до 25 км. Однако за пределами этих расстояний электрическая передача является явным победителем.

Гидравлические ворота в доке Гренландии в Лондоне, построенные в 1880-х годах. Изображение предоставлено Крисом Алленом.

Второй недостаток гидравлической трансмиссии заключается в том, что сложная распределительная сеть приводит к дополнительным потерям энергии.Каждый изгиб или изгиб сети увеличивает потери на трение. Чем сложнее сеть, тем менее она эффективна. Электрическая трансмиссия не имеет этой проблемы, по крайней мере, в незначительной степени. Потери на трение в водопроводе ограничивают количество машин, которые могут быть подключены к водопроводной сети, в то время как электричество можно разделить почти бесконечно.

Третье ограничение мощности воды — это ограниченная пропускная способность гидравлической линии передачи. Вода под давлением может перемещаться по тонким трубам только со скоростью ходьбы, чтобы избежать чрезмерных потерь на трение.На более высоких скоростях потеря трения увеличивается, поскольку квадрат скорости и эффективности быстро уменьшается, даже на относительно коротких расстояниях. Это ограничивает скорость потока и, следовательно, мощность, которую может передать линия гидравлической передачи.

Используя трубу диаметром от 10 до 12 см — обычный размер в большинстве систем высокого давления в то время — гидравлическая линия передачи могла производить максимальную продолжительную мощность от 115 до 205 лошадиных сил (от 85 до 150 кВт). Линии электропередачи высокого напряжения аналогичного размера могут нести мощность на несколько порядков больше.

Преимущества Power Water

Однако ни один из этих недостатков не имел значения для рассмотренных нами электрических сетей водоснабжения. Все это были децентрализованные системы с машинами на расстоянии не более 15-25 км от источника питания. Во-вторых, поскольку оборудование с гидравлическим приводом в гаванях, железнодорожных станциях, фабриках и зданиях характеризовалось медленным движением и нечастым использованием, низкая скорость передачи механической воды не представляла препятствий.

За исключением недолговечной системы выработки электроэнергии в Антверпене, ни одна из водопроводных сетей типа Армстронг не снабжала энергией большое количество постоянно работающих машин.(Но обратите внимание на электрические сети среднего давления в Швейцарии). Наконец, поскольку в водопроводной сети работает относительно мало (но очень мощных) машин, потери на трение на изгибах и кривых в сети были ограничены.

Гидравлический насос, гидроаккумулятор и пресс. Источник: Portefeuille économique des machines, de l’outillage et du matériel, декабрь 1864 г., Национальная библиотека Франции.

Ограничения гидравлической трансмиссии были очень хорошо поняты в конце девятнадцатого века.Однако инженеры также осознали уникальные преимущества технологии, которые сохраняются и сегодня. Например, Роберт Занер, сторонник еще одной альтернативы электричеству, сжатого воздуха, писал в The Transmission of Power by Compressed Air (1890), что:

«Практическая несжимаемость воды делает гидравлический метод непригодным для регулярной передачи постоянного количества энергии. Его можно использовать с пользой только там, где движущая сила должна накапливаться и применяться через определенные промежутки времени, например, подъем тяжестей, ударные удары, ковка под давлением. и другая работа прерывистого характера, требующая большого усилия на небольшом расстоянии.«

Гидравлическая трансмиссия

«превосходно адаптирована для использования с тяжелой техникой и оборудованием в операциях, требующих заметной концентрации мощности, возвратно-поступательного движения по прямой и прерывистого действия», — писал Луис Хантер в книге The Transmission of Power (1991). Главное преимущество гидроаккумулятора заключается в том, что он позволяет управлять машинами, которым требуется гораздо больше энергии, чем может обеспечить источник энергии — «умножение силы» Паскаля.

---

Ограничения гидравлической трансмиссии были очень хорошо поняты в конце девятнадцатого века.Однако инженеры также осознали уникальные преимущества технологии, которые сохраняются и сегодня.

---

Когда требуется большая сила или крутящий момент, гидравлические силовые системы являются гораздо более компактным и энергоэффективным решением, чем механические или электрические приводы. И электродвигатели, и двигатели внутреннего сгорания часто нуждаются в механической передаче энергии (шестерни, цепи, ремни) для преобразования их высокой скорости вращения в более низкую скорость с более высоким крутящим моментом.

Точно так же гидравлические силовые системы легко производят линейное движение с помощью гидроцилиндров, в то время как электроэнергия требует дорогостоящих линейных двигателей или механических передач энергии, таких как зубчатые рейки в сборе.Гидравлическая и электрическая энергия дополняют друг друга в этом смысле: одним из ограничений передачи энергии и воды была относительная сложность преобразования линейного движения во вращательное.

Колеса

Pelton были наиболее очевидным выбором, но их высокая скорость вращения потребовала использования зубчатой ​​передачи для работы тихоходных механизмов. Ряд гидравлических двигателей напорного типа был доступен для обеспечения вращательной мощности, предполагающей работу с переменной или низкой скоростью, но эти двигатели имели мало преимуществ по сравнению с электрическими или механическими приводами.

Третье важное преимущество гидравлики состоит в том, что энергия всегда доступна в трубопроводах и гидроаккумуляторе, но когда нет спроса, нет потерь. Когда ни одна из машин в водопроводной сети не работала, гидроаккумуляторы поддерживали давление в линиях без использования энергии. Это преимущество особенно актуально, когда машины используются с перерывами.

Гидравлика Сегодня

Гидравлический привод все еще используется сегодня, особенно в тяжелом промышленном оборудовании, которое требует медленного, но мощного линейного движения, а также в мобильной строительной технике, такой как экскаваторы.Однако гидроаккумулятор с увеличенным весом и водопроводные сети исчезли.

Жидкость под давлением больше не вода, а масло, смешанное с присадками. (Растительное масло использовалось в качестве гидравлической среды в 19 веке). В отличие от воды масло не замерзает и не вызывает коррозии. Однако это делает гидравлическую энергию более дорогой и, очевидно, не позволяет отработанной жидкости попадать в канализационную сеть, доки или море.

Частично из-за использования масла возник автономный гидравлический силовой агрегат, состоящий из насоса, гидроаккумулятора и систем обратного потока, готовый к подключению к электродвигателю или дизельному двигателю.Гидравлические аккумуляторы в этих системах намного меньше по размеру, они используют газ для сжатия жидкости и не поддерживают постоянное давление.

Современные гидроаккумуляторы (как правило, сжатого газа) имеют мало общего с аккумуляторами с увеличенным весом в электрических сетях водоснабжения. Картина: HYD.

Хотя практические преимущества гидравлики сохраняются — большое количество энергии может передаваться и точно контролироваться с помощью очень компактных компонентов — современный подход устраняет важное преимущество эффективности, характерное для более централизованных водопроводных сетей девятнадцатого и двадцатого веков.В общегородской водопроводной сети сравнительно небольшой центральный источник энергии — горстка гидроаккумуляторов — мог управлять большим количеством очень мощных машин. Насосные двигатели не нужно было рассчитывать на пиковые нагрузки.

---

Большим преимуществом водопроводных сетей было то, что для работы большого количества мощных машин на большой территории требовалась сравнительно небольшая мощность.

---

Б. Пью оплакивает эту эволюцию в The Hydraulic Age (1980):

«Столетие назад только несколько очень больших машин — поворотные мосты и иногда гидравлический пресс — имели собственное насосное оборудование.В последнее время эта тенденция распространилась на машины с гидравлическим приводом всех типов и размеров и сегодня является общепринятой практикой. С единичными гидроагрегатами каждая единица оборудования будет приводиться в движение собственным двигателем и будет иметь свои собственные контрольно-измерительные приборы, фильтры и т. Д., Что потребует периодических проверок и технического обслуживания ».

«Двигатель будет работать непрерывно, пока агрегат используется, независимо от нагрузки на насос, который он приводит. В случае нескольких таких агрегатов не все будут работать на полную мощность все время.Заметная экономия может быть достигнута за счет наличия центральной насосной станции для снабжения ряда агрегатов, и из-за диверсификации нагрузки максимальная нагрузка в любой момент времени будет меньше суммы отдельных максимальных нагрузок ».

«Преимущество большой станции перед несколькими меньшими заключается в способности удовлетворять разнообразные потребности. Каждая небольшая независимая электростанция должна иметь достаточную мощность для удовлетворения пикового спроса в своей области поставок и пики не будут возникать одновременно.Большой станции, охватывающей общую площадь нескольких небольших станций, потребуется только для удовлетворения максимального одновременного спроса, а это обычно будет меньше суммы локальных пиков ».

Альтернативы электроэнергии

Так же, как технологии механической передачи энергии, такие как системы рывков и бесконечные канатные приводы, водопроводные сети исчезли в основном из-за того, что электрическая передача имеет превосходную эффективность на большие расстояния.Однако в более децентрализованной энергетической системе, основанной на возобновляемых источниках энергии, все эти забытые альтернативы электричеству заслуживают пересмотра для конкретных целей. Гидравлические аккумуляторы с поднятым весом могут работать от солнца, ветра или даже от педалей.

Изображение: J.W. Гибсон

Примерно в 1900 году превосходство электричества в передаче энергии на очень большие расстояния не оспаривалось. Однако для умеренных расстояний многие авторы сомневались в ее полезности. Например, Р.Кеннеди написал в книге Modern Engines and Power Generators (1905):

.

«Электроэнергия дает огромные преимущества для передачи энергии на расстояние в большинстве случаев. Однако инженеры-электрики требуют слишком многого. Они склонны забывать о других средствах передачи энергии, что означает, что они имеют первостепенные преимущества перед электричеством во многих случаях. случаи.»

W.C. Анвин, автор наиболее полной книги XIX века по передаче электроэнергии ( On the Development and Transmission of Power from Central Stations ), выразил аналогичное беспокойство в 1894 году:

«Учитывая, что распределение электроэнергии в ближайшее время будет играть важную роль в развитии систем распределения энергии, в настоящее время существует популярная тенденция рассматривать слишком исключительно электрические методы и игнорировать другие способы распределения энергии, которые были успешно применены. в прошлом и в подходящих условиях будут по-прежнему использоваться в будущем… Для передачи на умеренные расстояния есть выбор из нескольких средств передачи, и в таких случаях электрическое распределение не имеет и до настоящего времени не установило какого-либо универсального превосходства ».

В следующем выпуске нашей серии по передаче электроэнергии мы обсудим сжатый воздух, который, вероятно, является наиболее подходящей альтернативой электричеству.

Крис Де Декер

Эта статья посвящена Чарльзу Стилу. РВАТЬ.

---

Статьи по теме:

Источники (в порядке важности):

• «Гидравлический век», Б.Пью, 1980
  
• «Гидравлическая энергия (промышленная археология)», Ян Макнил, 1972 г.
  
• «О развитии и передаче электроэнергии от центральных станций», W.C. Анвин, 1894. Также здесь.
• «Гидравлическое оборудование с введением в гидравлику», Р.Г. Блейн, 1897,
• «История промышленной энергетики в США, 1780-1930: Том 3: Передача власти», Луи С. Хантер и Линвуд Брайант (1991).
• «Современные двигатели и генераторы; Практическая работа по первичным двигателям и передаче энергии, пара, электричества, воды и горячего воздуха — Том первый», Р.Кеннеди, 1905
• «Современные двигатели и генераторы; Практическая работа по первичным двигателям и передаче энергии, пара, электричества, воды и горячего воздуха — Том шесть», Р. Кеннеди, 1905 г.
• «Мощность и передача мощности», Э.В. Керр, 1908 г.
• «Остатки ранних гидроэнергетических систем» (PDF), J.W. Гибсон, 3-я Австралазийская конференция инженерного наследия, 2009 г.
  
• «L’eau à Genève et dans la région Rhône-Alpes: XIXe-XXe siècles», Serge Paquier, 2007
  
• «L’eau des villes: Aux sources des empires municipaux», Жеральдин Пфлигер, 2009 г.
• «Revue Technique de l’Exposition Universelle de 1889, Раздел II, Гидравлические приемники» (PDF), 1893
• «Revue Technique de l’Exposition Universelle de 1889, Том 9.Septième partie. Mécanique générale. Machins outils. Hydraulique générale. Travail du bois. Travail des métaux. Machineries Industrielles. «, 1893
• «L’usine des force motrices de la Coulouvrenière à 100 ans: 1886-1986», Services Industriels, 1986
• «Waterdruk в Антверпене. Een stroom van elektriciteit», Дирк Де Влишшаувер и Ноэль Керкхарт, 1993 г.
• «Kroniek van de stroomverdeling van Antwerpen-stad tot de Rupelstreek tot de Eerste Wereldoorlog», Geschiedkundige Studiegroep Ten Boome.(сайт)
• «Het Zuiderpershuis, een памятник. Брошюра bij de tentoonstelling n.a.v. Open Monumentendag 2010» (PDF), Steunpunt Industrieel en Wetenschappelijk Erfgoed, 2010.
• «Центробежный насос, турбины и водяные двигатели, включая теорию и практику гидравлики», Чарльз Герберт Иннес, 1898 г.
• «Столичные сочинения: сборник статей по истории Лондона», Ральф Терви, дата неизвестна.
• «Гидравлическая энергетическая компания», Общество Воксхолла, 2012 г. (веб-сайт)
• «London Hydraulic Power Co», Руководство Грейс, дата неизвестна (веб-сайт)
• «Гидравлическая сила», NSW HSC Online (сайт)
• «Передача энергии сжатым воздухом», Роберт Занер, 1890 г.
• «Водяные двигатели», Музей ретротехнологии, 2011 г. (сайт)
• «История кранов (классическая строительная серия)», Оливер Бахманн, 1997.
• «Об использовании водяного столба в качестве движущей силы для двигателей», Уильям Армстронг, 1840 г.

---

HYDAC | Гидроаккумуляторы

Компания HYDAC Technology GmbH имеет более чем 50-летний опыт исследований и разработок, проектирования и производства гидроаккумуляторов.
Сюда входят все гидропневматические аккумуляторы, от баллонных и поршневых аккумуляторов до мембранных аккумуляторов, а теперь также аккумуляторы с металлическими сильфонами для других областей применения.
Благодаря постоянному расширению отдельных моделей, на протяжении многих лет был разработан оптимизированный ассортимент аккумуляторов, дополненный предохранительными устройствами на стороне газа и жидкости, такими как предохранители температуры, разрывные мембраны, газовые предохранительные клапаны и дополнительные аксессуары.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ АККУМУЛЯТОРЫ — НАДЕЖНЫЕ И УНИВЕРСАЛЬНЫЕ
Гидравлические аккумуляторы HYDAC могут помочь везде, где требуется выполнение гидравлических задач. Они универсальны, делают вашу машину более удобной в использовании, защищают вашу гидравлическую систему и используются для повышения энергоэффективности гидравлических систем и для многих других задач.
Примеры приложений:

• накопитель энергии,
• аварийные функции и функции безопасности,
• гашение колебаний, пульсаций (гасители пульсаций) и ударов (амортизаторы) и шума (глушители),
• стабилизация всасывающего потока,
• подвеска шасси,
• Компенсация объема и компенсация утечки,
• выравнивание веса,
• рекуперация энергии, рекуперация, а также
• разделение медиа.

ГИДРАВЛИКА ГДЕ ОНИ ЧУВСТВУЕТ ДОМА
Ноу-хау наших специалистов по гидравлике охватывает все четыре типа гидроаккумуляторов. Мы с радостью поможем вам выбрать подходящий тип аккумулятора и определиться с подходящей моделью аккумулятора.
Обширный ассортимент принадлежностей HYDAC упрощает установку в соответствии со спецификацией, защиту и обслуживание со стороны газа и жидкости.