Hệ thống bơm tăng áp tích hợp: Thiết kế, định cỡ, điều khiển và cấu hình VFD

Đến năm thứ năm sử dụng, một tòa nhà chung cư 14 tầng đã ghi nhận hai lần hỏng phớt máy bơm và cứ bốn mươi giây lại có một máy bơm khởi động suốt đêm. Máy bơm lớn hơn chỉ làm cho việc săn bắn trở nên tồi tệ hơn. Cách khắc phục là một hệ thống bơm tăng áp tích hợp: một gói máy bơm nhiều tầng, cảm biến áp suất, bình màng, bộ dẫn động VFD và bộ điều khiển tuần tự được lắp ráp tại nhà máy, được thử nghiệm dưới dạng một máy thủy lực.

Sự khác biệt đó làm thay đổi kết quả. Một gói thiết kế duy nhất có kích thước phù hợp với hồ sơ nhu cầu đã biết, được ổn định bằng bể duy trì áp suất và được kiểm soát để máy bơm luôn hoạt động trong phạm vi hiệu quả của chúng. Hầu hết các tòa nhà trên bốn tầng đều cần được nâng cấp; câu hỏi thực sự là lựa chọn thiết kế nào mang lại áp suất ổn định mà không lãng phí năng lượng.

Định nghĩa cốt lõi

Một Hệ thống bơm tăng áp tích hợp là thiết bị được lắp ráp sẵn tại nhà máy, có chức năng nâng áp lực nước đầu vào lên mức phục vụ của tòa nhà. "Tích hợp" có nghĩa là máy bơm, bể chứa, bộ chuyển đổi, bộ truyền động, van và bộ điều khiển được dẫn đường ống và lập trình thành một hệ thống, do đó việc điều chỉnh áp suất và trình tự đến từ một nguồn logic duy nhất.

Hệ thống bơm tăng áp tích hợp bao gồm những gì

Một hệ thống bơm tăng áp tích hợp hoàn chỉnh có bốn nhóm chức năng: giai đoạn bơm, giai đoạn duy trì áp suất, giai đoạn cảm biến và điều khiển và giai đoạn cách ly thủy lực.

Trong hệ thống lắp đặt ở tầng trung điển hình, giai đoạn bơm bao gồm hai đến bốn máy bơm ly tâm nhiều tầng thẳng đứng được bố trí làm nhiệm vụ/dự phòng hoặc làm nhiệm vụ/hỗ trợ. Giai đoạn bảo trì là một bể màng nhỏ giúp hấp thụ các xung khởi động và để hệ thống ngủ. Giai đoạn điều khiển kết hợp bộ truyền áp suất xả với VFD và bộ điều khiển khả trình. Giai đoạn thủy lực liên kết mọi thứ lại với nhau bằng van một chiều, van cách ly, đầu nối linh hoạt và đầu nối chung.

Các thành phần cốt lõi của hệ thống bơm tăng áp tích hợp và vai trò của chúng.
thành phần	Vai trò trong hệ thống
Máy bơm đa tầng trục đứng	Tạo phần đầu cần thiết; dàn dựng phù hợp với năng lực yêu cầu.
Bình áp suất dạng màng	Hấp thụ các xung áp suất và cung cấp khả năng ngủ lưu lượng thấp.
máy phát áp lực	Áp suất xả mẫu liên tục để điều khiển VFD vòng kín.
VFD và bộ điều khiển	Thay đổi tốc độ bơm, xoay bơm nhiệm vụ và quản lý các điều kiện cảnh báo.
Đa dạng van	Ngăn chặn dòng chảy ngược và cho phép bảo trì mà không cần xả hệ thống.

2-4

Máy bơm ở chế độ tăng áp đóng gói điển hình, ở chế độ làm việc/dự phòng hoặc tuần tự

30-45%

Mộtnual energy saving with VFD speed control versus throttled constant speed

tối đa 10

Máy bơm được khuyến nghị khởi động mỗi giờ; Ngoài ra, kích thước bể hoặc điểm đặt sai

Định cỡ hệ thống bơm tăng áp tích hợp cho nhu cầu thực tế

Kích thước hệ thống theo lưu lượng giờ cao điểm và áp suất được yêu cầu ở thiết bị cố định cao nhất, không bao giờ theo đường kính ống hoặc bảng tên của máy bơm cũ.

Chuyển đổi số lượng lịch thi đấu thành lưu lượng đỉnh. Một tòa nhà dân cư 60 căn hộ thường đạt đỉnh từ 8 đến 12 m3/h vào buổi sáng sau khi phân loại.
Thêm lực nâng tĩnh, tổn thất ma sát trong thời gian dài nhất và áp suất dư 0,15-0,20 MPa ở đầu ra trên cùng để có tổng áp suất.
Đặt đỉnh hiệu suất của máy bơm trong phạm vi dòng chảy vượt trội, không phải ở mức nhu cầu tối đa tuyệt đối.
Kích thước bể màng trong một đến hai phút hấp thụ dòng chảy thấp để hệ thống ngủ thay vì đạp xe.

Quy tắc ngón tay cái: đối với lưu lượng cao nhất được tính toán là A m3/h, hãy chỉ định tổng công suất ở mức 1,15-1,25 A, với máy bơm lớn nhất đáp ứng ít nhất 50% nhu cầu cao điểm.

Hồ sơ nhu cầu bất thường, chẳng hạn như khách sạn, bệnh viện hoặc tòa nhà có tải trọng xử lý, xứng đáng được kiểm tra lần thứ hai. của một nhà sản xuất đội hỗ trợ kỹ thuật có thể xác minh lựa chọn dựa trên số lượng vật cố thực tế trước khi đặt hàng.

Tại sao điều khiển VFD quyết định hiệu suất hệ thống

VFD và thuật toán điều khiển của nó xác định hầu hết các kết quả về năng lượng và ổn định áp suất của hệ thống bơm tăng áp tích hợp.

Một máy bơm có tốc độ cố định phản ứng với vòi mở bằng cách trượt xuống đường cong của nó, do đó áp suất giảm khi lưu lượng tăng. Máy bơm điều khiển bằng VFD giữ điểm đặt xả bằng cách tăng tốc độ vào giờ cao điểm buổi sáng và giảm tốc độ vào ban đêm, khi lưu lượng có thể giảm xuống dưới 10% so với giờ cao điểm. Biểu đồ hiển thị năng lượng bơm tương đối hàng năm cho bốn chế độ điều khiển trong cùng một cấu hình tải một phần.

Số liệu đại diện từ việc lắp đặt máy tăng áp tại khu dân cư được ghi lại ở mức tải trung bình 40-70 phần trăm; thấp hơn là tốt hơn.

Trình tự nhiều máy bơm trên VFD giúp giảm 30-45% năng lượng bơm hàng năm so với hoạt động ở tốc độ không đổi được điều chỉnh và loại bỏ dòng điện khởi động làm hao mòn công tắc tơ. Một thiết bị đã được thử nghiệm tại nhà máy, chẳng hạn như hệ thống tăng áp áp suất không đổi được điều khiển bằng VFD, có logic trình tự được lập trình và các điểm đặt có thể điều chỉnh tại hiện trường, do đó, việc vận hành phải mất hàng giờ chứ không phải vài ngày.

VFD-Controlled Constant-Pressure Booster System with Factory-Tested Sequencing

Hệ thống tăng áp suất không đổi được điều khiển bằng VFD với trình tự được thử nghiệm tại nhà máy Gói tăng cường tần số thay đổi này đi kèm với các điểm đặt logic được lập trình sẵn và có thể điều chỉnh theo trường logic trình tự, do đó việc cài đặt và vận hành có thể được hoàn thành trong vài giờ. Nó phù hợp với các dự án cần tăng áp lực nước tiết kiệm năng lượng với mức điều chỉnh tại chỗ tối thiểu. Xem sản phẩm →

Box-Type, Tank-Type hoặc Skid: Chọn cấu hình

Chọn cấu hình theo điều kiện hút và diện tích: hệ thống dạng bồn chứa làm giảm nguồn cung cấp đô thị không ổn định, hệ thống dạng hộp bảo vệ nguồn điện công cộng khỏi áp suất âm và hệ thống trượt phù hợp với các phòng cơ khí hiện có.

Hệ thống áp suất không âm kiểu bể chứa chứa một bể đệm và sử dụng áp suất đô thị làm lực hút hỗ trợ, phù hợp với sự dao động của nguồn điện đầu vào. Hệ thống dạng hộp hút trực tiếp từ nguồn chính bằng van chống chân không, một yêu cầu theo các quy tắc tiện ích nghiêm ngặt. Các gói trượt không có trang bị thêm cho bộ đồ bình xăng ở nơi có không gian sàn được cam kết.

Digital Full-Frequency Box-Type Non-Negative Pressure Water Supply System

Hệ thống cấp nước áp suất không âm loại hộp đầy đủ tần số kỹ thuật số Bộ tăng áp kiểu bình chứa với bộ truyền động biến tốc hoàn toàn và bù vi sai, có tính năng giám sát thông minh, bình chứa bằng thép không gỉ và khử trùng bằng tia cực tím. Nó hỗ trợ các chế độ dự phòng dùng một lần và cảnh báo lỗi từ xa để tăng cường nước đô thị một cách đáng tin cậy. Xem sản phẩm →

Loại xe tăng có đệm hút

Xử lý áp suất đầu vào không ổn định
Dấu chân lớn hơn
Hỗ trợ hút làm giảm năng lượng bơm
Tốt nhất cho khu dân cư cao tầng

Áp suất không âm kiểu hộp

Bảo vệ nguồn điện công cộng theo thiết kế
Dấu chân nhỏ gọn, được lắp ráp tại nhà máy
Cần áp suất đầu vào tối thiểu ổn định
Tốt nhất cho tầng trung và thương mại

Khi một dự án cần nguồn cung cấp hàng ngày và dự trữ lửa, một trạm bơm kết hợp giữa sinh hoạt và cứu hỏa sẽ chia sẻ một khối lượng lưu trữ với các bộ bơm tách biệt và chuyên dụng, cắt giảm công trình dân dụng khoảng 25-30%. Trạm bơm tích hợp đúc sẵn loại này được tham chiếu trong tập bản đồ tiêu chuẩn 18CS01 và thông số kỹ thuật CECS623-2019.

Integrated Domestic and Fire-Protection Pumping Station with Shared Storage

Trạm bơm tích hợp phòng cháy chữa cháy và sinh hoạt với kho lưu trữ chung Trạm đúc sẵn này kết hợp nguồn cấp nước hàng ngày và dự trữ lửa trong một vỏ mô-đun, với các bộ máy bơm chuyên dụng và các đường rút tách biệt giúp cắt giảm công trình dân dụng khoảng 25-30%. Nó phù hợp với cộng đồng dân cư, nhà máy công nghiệp và các cơ sở tương tự. Xem sản phẩm →

Thông số kỹ thuật chính: áp suất đầu vào tối thiểu. Hầu hết các trạm áp suất không âm kiểu hộp cần 0,05-0,10 MPa tại mặt bích hút dưới lưu lượng đỉnh; dưới mức đó, van chống chân không sẽ điều tiết đầu vào bất kể điểm đặt xả.

Các chế độ lỗi làm giảm tuổi thọ của hệ thống tăng áp

Hầu hết các lỗi tại hiện trường là lỗi điều khiển và lựa chọn: kích thước bể sai, độ lệch đầu dò và việc luân phiên máy bơm bị vô hiệu hóa là nguyên nhân chiếm phần lớn.

Suy bàng quang bể màng do áp suất quá cao, buộc phải đạp xe nhanh.
Độ lệch đầu dò 0,02-0,03 MPa, đủ để đẩy điểm vận hành ra khỏi phạm vi hiệu quả.
Khóa máy bơm nhiệm vụ khi vô hiệu hóa luân phiên; bơm dự phòng bị ăn mòn tại chỗ.
Tắc nghẽn bộ lọc đầu vào, mà bộ điều khiển đọc là áp suất thấp và phản hồi với tốc độ VFD đầy đủ.
Không khí xâm nhập ở lưu lượng thấp qua phốt cơ khí bị mòn, làm mất ổn định vòng áp suất.

Những mẫu này xuất hiện lặp đi lặp lại trong các ghi chú hiện trường trên các dạng lỗi phổ biến của hệ thống bơm kiểu hộp tích hợp và gần như tất cả đều có thể tránh được.

Quy tắc kiểm tra hiện trường Hệ thống sẽ chuyển sang chế độ ngủ trong vòng một phút kể từ lần đóng vòi cuối cùng. Nếu nó quay vòng hơn hai lần mỗi giờ ở lưu lượng bằng 0, hãy kiểm tra bộ nạp trước và bộ chuyển đổi của bể trước khi chạm vào máy bơm.

Câu hỏi thường gặp về hệ thống bơm tăng áp tích hợp

Hệ thống bơm tăng áp tích hợp có thể tăng thêm áp suất bao nhiêu?

Hệ thống nhiều tầng thẳng đứng có từ hai đến bốn máy bơm tăng thêm 0,20-1,60 MPa khi xả, tùy thuộc vào số lượng giai đoạn. Đối với nhiệm vụ xây dựng thông thường, đặt lưu lượng ở mức 0,30-0,45 MPa để các thiết bị cố định cao nhất vẫn nhận được ít nhất 0,15 MPa khi lưu lượng tối đa.

Hệ thống bơm tăng áp tích hợp có thể kết nối trực tiếp với nguồn điện chính của thành phố không?

Có, với khả năng bảo vệ áp suất không âm. Trạm áp suất không âm kiểu hộp hoặc kiểu bể giám sát áp suất hút và lưu lượng điều tiết trước khi đầu vào giảm xuống dưới mức tối thiểu của tiện ích. Khi các quy định yêu cầu nghỉ ngơi về mặt vật lý, thay vào đó hãy sử dụng cấu hình bể hút.

Bao lâu thì nên bảo dưỡng hệ thống bơm tăng áp tích hợp?

Hàng quý đối với nhiệm vụ thương mại: xác minh các điểm đặt, kiểm tra việc nạp trước bình chứa, kiểm tra sự thay đổi dòng điện và đo dòng điện đầu ra VFD. Hàng năm, hãy hiệu chuẩn thêm đầu dò, kiểm tra mô-men xoắn khớp nối và vệ sinh bộ lọc đầu vào. Hệ thống sử dụng nước chất lượng kém cần thực hiện các bước tương tự hàng tháng.

Một hệ thống có thể phục vụ cả nhiệm vụ phòng cháy chữa cháy và sinh hoạt không?

Có, từ một bể chứa chung với các bộ máy bơm tách biệt và các đầu xả riêng biệt, khi thiết kế tuân theo các quy định về phòng cháy chữa cháy. Trạm kết hợp loại này cắt giảm diện tích và chi phí dân sự nhưng phải sử dụng máy bơm chữa cháy chuyên dụng và bộ điều khiển có giao diện cảnh báo đã được phê duyệt.

Cho dù dự án là một trang bị thêm với tốc độ không đổi không thành công hay một tòa tháp mới có diện tích chật hẹp, phương pháp tích hợp sẽ trả hai lần: một lần trong phòng thiết bị, nơi hệ thống do nhà máy lắp ráp chạy thử trong vài ngày và một lần nữa trên báo cáo tiện ích, nơi kiểm soát tốc độ và trình tự xuất hiện dưới dạng một chi tiết đơn hàng nhỏ hơn.