Zestawy hydroforowe dla sieci wodociągowych i instalacji przemysłowych

W instalacjach i sieciach do podnoszenia ciśnienia wody stosuje się układy hydroforowo-pompowe i zestawy hydroforowe.

Zaletą układu hydroforowego jest m.in. fakt, że zbiornik hydroforowy nie tylko magazynuje wodę, ale utrzymuje i wyrównuje ciśnienie w instalacji. Natomiast atuty zestawów hydroforowych to mniejsza ilość miejsca oraz elastyczniejsza i bardziej ekonomiczna praca.

Zestawy hydroforowe to układy kilku pomp przeznaczone do tłoczenia wody oraz podwyższania i utrzymywania jej ciśnienia m.in. w budynkach mieszkalnych i użyteczności publicznej, stacjach uzdatniania wody, pompowniach osiedlowych, centralnych i sieciowych, systemach przeciwpożarowych, do zraszania ogrodów i podlewania szklarni, do tłoczenia wody w rzemiośle i rolnictwie, w myjniach i pralniach oraz w przemysłowych instalacjach wodnych.

Są też zestawy hydroforowe przeznaczone do innych mediów niż woda i wysokich temperatur lub dużej gęstości, do obiegów z cieczami umiarkowanie agresywnymi oraz glikolu.

Budowa

Zestawy hydroforowe oferowane są na rynku jako kompletne i zautomatyzowane urządzenia zapewniające oczekiwane dostawy wody przy stałym wymaganym ciśnieniu. Wyposażone w automatykę i sterowanie, ułatwiają utrzymywanie odpowiednich parametrów sieci i instalacji z uwzględnieniem rozbiorów na cele bytowe, gospodarcze oraz przeciwpożarowe. Te atuty sprawiają, że coraz częściej zastępują one stare pompy. Ich zakres wydajności jest tak szeroki, że mogą to być pompownie wody stanowiące samodzielne obiekty infrastruktury technicznej zaopatrzenia w wodę miast i dużych osiedli, wymagające odpowiednich pomieszczeń.

Zestawy hydroforowe to układ z jedną lub kilkoma pompami połączonymi z kolektorami napływowym i tłocznym za pomocą armatury zwrotnej i odcinającej.

Standardowo pompy podłączane są równolegle.

Stosowane są pompy samozasysające, ssąco-tłoczące, głębinowe, poziome i pionowe: jedno- i wielostopniowe.

Wśród producentów zestawów są firmy montujące pompy własnej produkcji, a także kompletujące zestawy pomp i elementów renomowanych producentów.

Na rynku są też zestawy hydroforowe z pompami bezdławnicowymi do zaopatrzenia w wodę i podwyższania ciśnienia w dużych budynkach.

Pompy bezdławnicowe w porównaniu z tradycyjnymi wysokociśnieniowymi pompami wirnikowymi są cichsze – emisja hałasu na poziomie ok. 40 dB(A), pracują zatem praktycznie bezgłośnie. To ważna cecha w przypadku montażu zestawów m.in. w takich budynkach, jak szpitale, hotele czy domy opieki społecznej

Pompy wyposażone są m.in. w zawory zwrotne oraz dodatkowo w kulowe zawory odcinające po stronie tłocznej i ssawno-napływowej.

Po stronie tłocznej znajduje się manometr instalowany na rurociągu tłocznym lub zbiorniku hydroforowym.

Przeponowe zbiorniki ciśnieniowe minimalizują skutki uderzeń hydraulicznych w trakcie załączania i wyłączania poszczególnych pomp zestawu.

Z uwagi na specyfikę zasilania niektórych obiektów charakteryzujących się dużą zmiennością poboru wody (wysokościowe, wielorodzinne budynki mieszkalne), objętość tych zbiorników może się wahać od kilkunastu do kilkuset dm³.

Pompy montowane są na konstrukcji nośnej z profili stalowych i zabezpieczone wibroizolatorami umożliwiającymi ustawienie zestawu na posadzce pompowni i korygowanie wysokości oraz jego odpowiednie wypoziomowanie.

Zastosowanie wibroizolatorów ogranicza też przenoszenie się drgań na podłoże i eliminuje konieczność przygotowania specjalnego fundamentu. Wymagania wobec miejsca instalacji zależą od wielkości zestawu.

Pomieszczenie powinno mieć wymiary umożliwiające takie ustawienie zestawu hydroforowego, aby zapewniony był swobodny dostęp do jego poszczególnych elementów.

Temperatura w miejscu instalacji nie może spadać poniżej 5°C, a pomieszczenie powinno mieć instalację wentylacyjną umożliwiającą skuteczną wymianę powietrza.

Posadzka pomieszczenia powinna być wykonana ze spadem w kierunku wpustów podłogowych umożliwiających skuteczne odwodnienie miejsca instalacji.

Sterowanie

Najistotniejszym elementem zestawu oprócz pomp jest układ sterowania i zabezpieczeń.

Zestawy mogą mieć różne rodzaje sterowania pompami w zależności od potrzeb. Za każdym razem warto skonsultować wybór z doradcami technicznymi producentów, tak aby był on optymalny pod względem inwestycyjnym i eksploatacyjnym.

Czołowe firmy oferują wykonanie zestawów według ustaleń indywidualnych i sprecyzowanych wymagań.

Zestawy jednopompowe nie wymagają rozbudowanego układu, w domach jednorodzinnych wystarczy sterowanie wyłącznikiem ciśnieniowym.

Także proste układy sterowania kaskadowego w układach wielopompowych wykorzystują wyłączniki ciśnieniowe ustawiane fabrycznie, z możliwością regulacji do danych wymagań. Sterowanie to polega na włączaniu i wyłączaniu kolejnych pomp w zależności od zapotrzebowania na wodę.

Gdy ciśnienie po stronie tłocznej zestawu hydroforowego obniży się poniżej określonej przez użytkownika wartości, włącza się kolejna pompa. Kiedy ciśnienie przekroczy zadaną wartość, wyłączy się jedna z pomp. Powinna się włączać ta pompa, która pracowała najkrócej, a wyłączać pracująca najdłużej – zapewnia to równomierne zużycie silników pomp. W tym rodzaju sterowania w chwili włączania i wyłączania pompy występują „skoki” ciśnienia.

Rozbudowane układy wykorzystują przetwornice częstotliwości i sterowniki mikroprocesorowe, co umożliwia pełną i płynną kontrolę parametrów pracy układu i utrzymywanie dokładnej wartości ciśnienia, niweluje uderzenia hydrauliczne i pozwala na uzyskanie oszczędności energii elektrycznej oraz zmniejszenie awaryjności samego układu i sieci przesyłowej.

Z kolei duże zestawy hydroforowe przeznaczone do przetłaczania wody i podnoszenia ciśnienia w sieciach wodociągowych oraz w przemysłowych układach wody technologicznej o wydajności nawet do 3000 m3/h i wysokości podnoszenia od 15 do 90 m oraz mocy pomp nawet do 200 kW mają znacznie szersze możliwości regulatora mikroprocesorowego, standardowo stosowanego w układach sterowania. Należą do nich m.in.:

1. Regulacja prędkości pompy w zależności od ciśnienia panującego w kolektorze tłocznym (w układzie przemiennikowym) – czyli utrzymanie stałego ciśnienia lub jego wartości w określonym przedziale poprzez załączanie kolejnych pomp i regulację prędkości obrotowej pompy aktualnie współpracującej z przemiennikiem częstotliwości.

2. Załączanie i wyłączanie agregatu pompowego w zależności od ciśnienia w kolektorze tłocznym (w układzie kaskadowym) – czyli utrzymanie stałego ciśnienia lub jego wartości w określonym przedziale poprzez załączanie kolejnych pomp.

3. Rozruch kolejnych agregatów zestawu za pośrednictwem przemiennika częstotliwości lub bezpośrednio z sieci elektrycznej, względnie za pośrednikiem rozrusznika tyrystorowego – „soft-startu”.

4. Bilansowanie czasu pracy pomp – wyrównanie stopnia zużycia oraz próba ruchowa pomp, w zestawie uwzględniającym zapotrzebowanie przeciwpożarowe (identyczne wszystkie pompy zestawu). Funkcja ta realizowana jest w ten sposób, że jako pierwsza uruchamiana jest pompa najkrócej pracująca albo mająca najdłuższy czas postoju.

5. Uniemożliwienie jednoczesnego uruchomienia więcej niż jednej pompy. Możliwe jest ustawienie czasu, po którym nastąpi rozruch kolejnej pompy zestawu.

6. Zatrzymanie zestawu i przejście w stan czuwania w przypadku braku rozbiorów.

7. Wyłączenie pomp w przypadku zaprogramowanych ciśnień dopuszczalnych.

8. Dopasowanie charakterystyki układu do charakterystyki zasilanego rurociągu poprzez zmianę wartości ciśnień zadanych w zależności od liczby włączonych pomp lub zadanej, mierzonej wartości przepływu (współpraca z przepływomierzem).

9. Odczyt wszystkich mierzonych parametrów pracy.

10. Zmiana wartości parametrów w zależności od zadanych przedziałów czasowych.

11. W przypadku awarii przemiennika częstotliwości system sterowania automatycznie przechodzi w tryb pracy kaskadowej.

12. W razie awarii regulatora układ sterowania pozwala przejść na ręczny tryb pracy.

Ponadto oprogramowanie regulatora w dużych zestawach stwarza m.in. następujące możliwości:

• zbieranie informacji o wielkości wartości mierzonych w ciągu ostatnich siedmiu dni,
• zapamiętanie wszystkich zmian stanu pracy zestawu z podaniem dokładnego czasu zdarzenia (układ zapamiętuje do 1000 zdarzeń),
• zbieranie informacji o czasie pracy poszczególnych pomp oraz
• wyprowadzenie pakietów danych, o uzgodnionym formacie, do urządzenia zewnętrznego.

W większych zestawach uzasadniona jest komunikacja z nadrzędnymi systemami sterowniczymi za pośrednictwem systemów Modbus, LON i Profibus, a także modemów GSM i GPRS.

Sterowniki zestawów mogą też być wyposażone w system zdalnego zarządzania do rejestrowania i monitorowania pracy zestawu przez sieć komórkową.

Są producenci, którzy do zestawów oferują centralny system nadzoru i kontroli wykorzystujący modemy komunikacyjne podłączone do serwera serwisu.

System może obsługiwać obiekty różnego typu (zestawy hydroforowe, pompownie ścieków, systemy przeciwpożarowe, stacje uzdatniania wody) wyposażone w sterowniki IC 2001 lub sterowniki swobodnie programowalne z odpowiednim protokołem wymiany danych.

Podstawowym zadaniem systemu jest zbieranie informacji o nieprawidłowościach w pracy urządzeń oraz o ewentualnych awariach. System nadzoru pozwala również na rejestrację rozruchu urządzenia, napraw i serwisu.

Zebrane dane umożliwiają analizę funkcjonowania urządzeń i optymalizację ich pracy, także w celu zapobiegania ewentualnym awariom.

Domowe zestawy hydroforowe

Stosuje się je, kiedy nie można zapewnić wody o optymalnym ciśnieniu we wszystkich punktach poboru w budynku. Montuje się je również w instalacjach indywidualnych ujęć wody. Pracują ciszej niż tradycyjne pompy ze zbiornikiem hydroforowym i nie wymagają dużo miejsca. Wiele z nich to urządzenia gotowe do pracy po podłączeniu. Stosuje się w nich indywidualne nastawy ciśnienia i proste narzędzia do jego zmiany. Mają zabezpieczenie przed suchobiegiem, mogą być też wyposażone w automatyczne sterowanie z układem zabezpieczającym przed skokami ciśnienia.

Wiele zestawów hydroforowych dla domów jednorodzinnych to układy o stałych obrotach pompy, ale są też dostępne zestawy z przetwornicami częstotliwości, dzięki którym prędkość obrotowa pompy dopasowuje się do aktualnego przepływu i gwarantuje stałe ciśnienie oraz niskie zużycie energii.

Dobra obudowa kompaktowa to przynajmniej o 30% mniejsze gabaryty zestawu, co jest sporym atutem w małych pomieszczeniach.

Kolejny aspekt to dobre wyciszenie – zależne od zastosowanych pomp i wibroizolatorów w obudowie. Stosuje się też ochronę przed zamarzaniem zapobiegającą tworzeniu się wewnątrz lodu.

Dobór urządzeń

Czołowe firmy oferują poradniki, programy on-line oraz pomoc doradców w doborze zestawów.

Zaletą zestawów hydroforowych jest wysoki stopień ich indywidualizacji – wielu producentów podejmuje się zaprojektowania i wykonania zestawu na specjalne zamówienie klienta.

W przypadku zestawów hydroforowych współpracujących z siecią wodociągową ułatwieniem jest coraz częstsza praktyka publikowania przez zakłady wodociągowe dokładnych wymagań dla hydroforni, zestawów hydroforowych, armatury, sterowania i zasilania, koniecznych przy odbiorze.

Oprac. red. na podst. mat. firm: DAB, Grundfos, Hydro-Vacuum, Hydroinstal, Instalcompact, Pentair i Wilo.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!