Автоматизация систем водоснабжения: требования, комплектация и схемы

Из каких элементов состоит система автоматизации водоснабжения

Обеспечение непрерывного водоснабжения осуществляется благодаря целому ряду сооружений и механизмов, например, водоприемников, насосных станций и фильтрационных, трубопроводов и т.д. Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения позволяет координировать работу отдельных механизмов и сооружений.

Требования к автоматическим установкам водоснабжения
Устройство системы автоматизации
Проектирование систем автоматизации
Этапы монтажа

Требования к автоматическим установкам водоснабжения

Автоматизированные насосные станции водоподготовки

Автоматизация процесса применима к следующим системам водоснабжения:

очистные сооружения;
артезианские скважины;
повысительные станции;
фильтровальные станции;
станции первого и второго уровня подъема.

Нужно учитывать, что процесс добычи, фильтрации и транспортировки воды связаны с различными химическими, биологическими и физическими реакциями.

Автоматизация водоснабжения осуществляется с учетом следующих требований:

Интенсивность работы рабочих агрегатов постоянно должна изменяться с учетом потребностей системы.
При выведении из строя одного оборудования все остальные участки должны работать в штатном режиме.
Характеристики первичной воды нестабильны.
Работа происходит непрерывно и в экономичном режиме.
Рабочие агрегаты устанавливают в отдаленных точках, а управление ими осуществляется удаленно из рабочего центра.
Жесткие требования к качеству воды, которая поставляется потребителю.

Для налаженной работы всей системы и каждого рабочего узла нужно правильно составить проект и укомплектовать все составляющие.

Устройство системы автоматизации

Для автоматизации процесса водоснабжения требуется следующее оборудование:

контроллер;
измерительные преобразователи;
исполнительные механизмы;
датчики для измерения расхода жидкости;
блоки ввода и вывода данных.

Датчики необходимы, чтобы регулировать автоматические процессы и передавать сведения на рабочий узел в случае неполадок.

Блоки, они же модули, вывода и ввода преобразуют и передают информацию, полученную от датчиков, в контроллеры.

Для передачи информации с периферии в управляющий центр используется:

спутниковая связь;
радиоканалы;
беспроводной интернет;
коммутатор;
мобильная связь.

Также неотъемлемая составляющая устройства – исполнительный механизм. Он нужен для получения сигнала от контроллера и преобразования его в действие. Схема исполнительного механизма автоматизированного водоснабжения в себя включает двигатель, реле, пневматический и гидравлический привод.

Проектирование систем автоматизации

Для примера можно рассмотреть схему автоматизации процесса водозабора и снабжения водой из скважин. Проектирование должно соответствовать следующим условиям:

Весь процесс водоснабжения от получения до доставки автоматизирован.
Из диспетчерской операторы должны иметь возможность удаленно изменить параметры насосов.
Непрерывный мониторинг количества и качества добытого ресурса, на циферблатах отображается состояние оборудования.
Все сведения архивируются в базах данных контроллера.

Автоматизация водоснабжения должна обеспечивать непрерывную и бесперебойную подачу воды ко всем потребителям, несмотря на времена года, погодные условия и т.д.

Этапы монтажа

Часто в сельской местности на этапе создания проекта отсутствует центральный водопровод. Либо имеется общий трубопровод, давление слабое, потребители часто страдают от отключения подачи воды или ее качество не соответствует санитарным нормам. Как правило, решение проблемы одно – поиск и бурение скважины, которая обеспечит постояльцев необходимым объемом питьевой воды. Этот процесс трудоемкий и финансово затратный. Этапы установки следующие:

Бурение и обустройство скважины.
Приобретение правильно подобранного насосного оборудования (насосная станция или насос).
Монтаж оборудования.
Установка и обустройство трубопровода.
Монтаж гидроаккумулятора.
Установка контроллеров.
Подключение к электричеству.

Скважину требуется обустроить кессоном. Это углубление в почве в форме прямоугольника или цилиндра. Как правило, глубина ямы составляет 2 метра, ее стены обкладывают железобетонными плитами, которые плотно соприкасаются друг с другом. Возвышаться над поверхностью земли кессон должен не более, чем на 200 мм. Также его оснащают хорошей гидроизоляцией.

Слаженное и правильное функционирование всех составляющих увеличивает надежность и эффективность автоматизированной системы водоснабжения, уменьшает расходы и оставляет конечные показатели водопроводной воды в норме.

Автоматизация систем водоснабжения: схемы установок и процессов

Подача воды на объекты осуществляется рядом механизмов и сооружений: насосными станциями, трубопроводами, фильтрационными станциями, водовыпусками. Скоординированная работа всех компонентов увеличивает эффективность и надежность систем, снижает потребление энергии и улучшает конечные характеристики воды. Для согласования отдельных агрегатов они оснащены автоматизированными системами водоснабжения и канализации.

Требования к автоматическим установкам водоснабжения
Комплектация автоматизированной системы водоснабжения
Схема автоматизации артезианских источников
Схема автоматизации водоснабжения
Автоматизация башенных установок водозабора

Требования к автоматическим установкам водоснабжения

автоматическая подкачивающая насосная установка

Современные технологии позволяют автоматизировать практически все системы водоснабжения:

артезианские женщины;
фильтровальные станции;
канализационные насосные станции;
станции первого и второго восхождения;
бустерные станции;
очистные сооружения.

Следует иметь в виду, что процесс извлечения, очистки и доставки воды связан с множеством физических, химических и биологических реакций. Автоматизация процесса водоснабжения осуществляется с учетом следующих особенностей:

интенсивность работы оборудования постоянно меняется;
характеристики первичной воды нестабильны;
оборудование расположено в отдельных точках друг от друга, ими управляет единый центр;
жесткие требования к качеству воды, подаваемой потребителю;
работать в экономичном режиме;
в случае неисправности в одной зоне, обеспечение работы остального оборудования в штатном режиме.

Комплектация автоматизированной системы водоснабжения

электрическая панель с контроллером

Автоматизация процесса водоснабжения осуществляется с помощью:

измерительные преобразователи;
датчики измерения показателей и расхода воды;
блоки ввода и вывода данных;
исполнительные механизмы;
контролер.

Датчики определяют характеристики, регулируют и сигнализируют о сбоях процесса.

Модули (блоки) ввода и вывода преобразуют информацию, полученную от датчиков, в удобный для обработки формат, а затем доставляют ее в контроллер.

Измерительные преобразователи преобразуют контролируемые параметры или сигналы в форму, удобную для хранения или обработки.

Контроллер управляет технологическими процессами по данным датчиков. В отличие от бытовых компьютеров, промышленные контроллеры оснащены мощной системой ввода и вывода сигналов с периферии. Они не требуют постоянного контроля и выдерживают неблагоприятные погодные условия.

Привод: принимает сигнал от контроллера и преобразует его в движение. Схема исполнительного механизма для автоматизации водоснабжения состоит из реле, гидравлического или пневматического привода и двигателя.

Для передачи информации с периферии в центр управления используются:

радиоканалы;
выключатель;
мобильный телефон;
беспроводной интернет;
спутниковая связь.

Схема автоматизации артезианских источников

Автоматизация процесса забора воды из глубоких колодцев и подачи воды потребителю должна соответствовать условиям:

автоматизирован весь процесс от приема воды до доставки ее людям;
обеспечивается постоянный контроль производства и количества воды в резервуарах, работа оборудования;
все данные хранятся в базах данных собственника;
операторы могут изменить параметры насоса в любое время из диспетчерской.

Схема автоматизации водоснабжения

В диспетчерской монтируется пульт с контроллером и компьютером. Контроллер обменивается данными с компьютером по беспроводной сети через Ethernet.
Колодцы автоматизированной системы водоснабжения и канализации оборудованы узлами ввода и вывода, датчиками контроля напряжения и давления, счетчиками импульсов и механизмом плавного пуска.
Водозаборные станции оснащены приточными и отводящими узлами, датчиками тока и давления, счетчиками импульсов. На каждом насосе установлен автоматический выключатель двигателя.
В резервуаре для воды установлен манометр.
Для подключения всех источников воды и станций используется витая пара».

схема автоматизации скважины

Каждая автоматизированная система водоснабжения и канализации оснащена программой управления. В результате насосы работают без присутствия человека, сохраняя нужное количество воды в резервуарах. Они обеспечивают заданное давление в водопроводных трубах. Схема эффективно работает, когда один насос является ведущим, другой – ведомым. По прошествии определенного периода основной насос меняют, это предотвращает преждевременный износ оборудования. Контроллер автоматической системы водоснабжения считает количество часов работы каждого насоса.

Контроллер анализирует ошибки оборудования: обрыв или короткое замыкание, отсутствие связи с датчиками, скачки напряжения, аварийные пределы. Если датчик выходит из строя, информация об этом поступает на панель управления. В автоматическом режиме контроллер позволяет насосу работать, регулируя расход и расход воды.

Оператор видит на мониторе информацию о взломе оборудования, наводнении или пожаре, температуре воздуха, давлении и расходе воды, количестве воды в резервуарах. Автоматизированная схема подачи воды позволяет оператору дистанционно включать и выключать насосы, перезапускать механизм плавного спуска.

Автоматизация башенных установок водозабора

схема откачки башни

В сельском хозяйстве водоснабжение в основном распространяется с помощью автоматизированных башенных систем с погружными насосами. Схема управления башенной насосной станцией позволяет включать и выключать насос в автоматическом или ручном режиме, защищает электродвигатель от коротких замыканий и перегрузок, а также выдает световые сигналы о состоянии насоса.

Для переключения систем водоснабжения с автоматического на ручной режим в башенной насосной станции тумблер SA устанавливается в положение P. При переключении в положение O система отключается. Когда в градирне нет воды, контакты датчика размыкаются и подключается магнитный пускатель. В башенной системе водоснабжения насос запускается автоматически и перекачивает необходимое количество воды. Как только вода доходит до контактов реле КВ, подача питания на помпу прекращается. Когда насос включен, горит красный свет, когда зеленый свет не горит.

Автоматизированная система водоснабжения позволяет сократить количество обслуживающего персонала, отслеживать все процессы, показатели датчиков, режимы работы оборудования, контролировать работоспособность источников водозабора и учитывать объем производимой воды в режиме реального времени.

Видео пример автоматизации водоснабжения в поселке в Забайкалье:

Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения

Наиболее известны следующие виды систем водоснабжения.

1. Хозяйственно-питьевое водоснабжение (ГВС и ХВС) . Назначением хозяйственно-питьевого водоснабжения является удовлетворение бытовых потребностей людей, а также санитарно-гигиенических нужд. Отличительной особенностью питьевого водоснабжения от производственного является подача воды, свободной от вредных химических примесей и болезнетворных бактерий. Бывает двух видов: горячее и холодное.

В наиболее простом случае, система горячего водоснабжения состоит из водонагревательной установки и трубопроводов для передачи горячей воды к водоразборным приборам.

Системы горячего хозяйственного водоснабжения классифицируют по нескольким признакам.

По способу подачи воды на горячее водоснабжение различают:

Закрытые системы. Вода из тепловых сетей используют только в качестве энергоносителя. Подача воды на горячее водоснабжение осуществляется через водо-водяные теплообменники.
Открытые системы. Вода из тепловой сети используется для приготовления и подачи воды в систему горячего водоснабжения (например, смешивается).

По способу подогрева воды системы ГВС бывают:

Централизованные. Одна водонагревательная установка обслуживает как минимум одно здание, и более зданий в пределах одного квартала (микрорайона) или поселка. Такие системы установлены в большинстве многоквартирных домов. Ввод горячей воды в дом и ее распределение происходит в ИТП.
Децентрализованные. Приготовление горячей воды происходит вблизи водоразборных приборов (например, поквартирно или непосредственно в санузлах) и осуществляется небольшими генераторами тепла: газовыми нагревателями, электрическими тэнами и т. п.

По способу поддержания температуры (обеспечение комфорта пользователя) системы ГВС могут быть:

Бесциркуляционными, которые состоят только из подающих трубопроводов. Основной недостаток таких систем – остывание воды в трубопроводах при перерывах в потреблении. Открывая кран, например, утром, потребитель получает воду с пониженной температурой и начинает сливать эту воду в канализацию до того, как вода в кране прогреется. Системы без циркуляции являются наиболее простыми по устройству и дешевыми по первоначальной стоимости.
Циркуляционные системы. В таких системах, находящаяся в трубах горячая вода непрерывно циркулирует, проходя через котел или теплообменник. В системах с поверхностными подогревателями циркуляция, как правило, обеспечивается центробежными насосами. В отдельных случаях циркуляция воды в системах горячего водоснабжения может обеспечиваться действием гравитационных сил.

2. Противопожарный водопровод. Создаётся в рамках системы пожарной безопасности, его предназначение – подача воды в систему водяного пожаротушения и наружные гидранты.

3. Производственное водоснабжение. Создаётся для подачи воды, используемой в технологических процессах.

4. Поливочное водоснабжение. Применяется для полива клумб и зеленых насаждений, а также для мойки территории двора, тротуаров, оборудования и полов.

Практически для всех видов водоснабжения, наружный водопровод доставляет воду по магистралям из распределительной сети города, а внутренний – поставляет воду по всему зданию (объекту), границей между ними является водосчетчик.

Системы канализации бывают:

Внутренняя канализация. Её задача – отвод сточных вод, образование которых происходит во время выполнения хозяйственно-бытовых работ или в результате санитарно-гигиенической деятельности человека.

Ливневая канализация. Применяется для отвода атмосферных осадков.

Автономная канализация. Предназначена для очистки сточных вод «на месте» для дальнейшего сброса их в водоемы хозяйственного назначения или грунт.

Автоматизация горячего водоснабжения

Как было упомянуто, горячее водоснабжение может быть централизованным и местным.

В местных системах горячего водоснабжения подогрев воды осуществляют локально, в газовых водонагревателях или колонках, с учетом того, что каждый нагреватель имеет собственную систему автоматики, разрабатывать интегрированную систему автоматизации нет смысла, достаточно обеспечить хорошую теплоизоляцию трубопроводов и вывести (при необходимости) данные о работе установки на пульт управления зданием.

В системах централизованного отопления или водоснабжения, автоматизации подлежит все технологическое оборудование: циркуляционные насосы, клапаны и вентили трубопроводов, оборудование теплообменников и радиаторов, подогреватели и т.п. Проект автоматизации ГВС разрабатывается совместно с проектом автоматизации ИТП.

Основная цель автоматизации систем ГВС – поддержание в системе заданного давления и температуры, кроме того автоматизация систем горячего водоснабжения выполняет следующие задачи:

Повышения надежности теплоснабжения и горячего водоснабжения потребителей;
Уменьшение зависимости от «человеческого фактора», возможность эксплуатации без постоянного присутствия оперативного персонала
Оптимизации отпуска и потребления тепла, снижения коммунальных расходов;
Снижения затрат электрической энергии в насосных установках;
Увеличения ресурса работы и облегчение эксплуатации технологического оборудования;
Контроля состояния технологического оборудования и технологических параметров;
Оперативной передачи предупредительной и аварийной информации на диспетчерский пункт.

Автоматизация холодного водоснабжения

Автоматизация систем холодного водоснабжения предназначена для поддерживания постоянного давления в системе, не зависящего от давления на входе и расхода воды. К щитам автоматики подключают такое оборудование как реле давления, контроллеры сухого хода, манометры, пусковые и защитные автоматы насосов, блоки питания, поплавковые выключатели и т.п.

В результате автоматизации, в системах ХВС удается снизить расход воды, повысить ресурс работы оборудования и уменьшить эксплуатационные расходы, снизить затраты на электроэнергию, а также уменьшить возможность возникновения аварийных ситуаций.

Автоматизация систем водоотведения (канализации)

Автоматизация системы водоотведения предполагает контроль выполнения относительно небольшого количества процессов, связанных с контролем работы за насосами, и заполнения дренажных приямков. В большинстве случаев, алгоритм работы системы универсален – при заполнении приямка, включить насос, при отсутствии воды в приямке, выключить насос. Дополнительно на пост диспетчера передается информация о работоспособности оборудования. Основные задачи системы автоматизации канализации:

Управление в автоматическом режиме и отображение состояния (ВКЛ-ВЫКЛ-АВАРИЯ) двигателей КНС и очистных сооружений;
Визуализация показаний датчиков уровня жидкости в дренажных приямках;
Возможность ручной блокировки отдельного насоса на время проведения технического обслуживания или в автоматическом режиме в случае аварийной ситуации;
Автоматический запуск насосной станции после аварийных ситуаций при восстановлении питающего напряжения или подачи стоков;
Поэтапный запуск насосов и снижение пиковых электрических и механических нагрузок на систему.

Подходы к построению автоматизированной системы

В основу разработки автоматизированных систем (АС) положены следующие принципы:

Принцип развития – возможность масштабирования и обновления. АС создается с учетом возможности постоянного совершенствования ее функций и возможности расширения;
Принцип совместимости – обеспечение взаимодействия различных АС, в едином процессе при их совместном функционировании (для объектов жилищно-коммунального строительства этот принцип обеспечивает система интеллектуального здания);
Принцип стандартизации и унификации предполагает, по возможности, применение типовых, унифицированных и стандартизированных схем и элементов функционирования АС;
Принцип эффективности заключается в достижении рационального соотношения между затратами на создание АС и экономическим эффектом, получаемым при ее функционировании.

Проектирование систем автоматизации водоснабжения и водоотведения

Технология системы водоснабжения разделяет два этапа обработки воды – В технологическом процессе водоснабжения можно выделить два подпроцесса — подъем и подготовку воды, распределение и подачу. Исходя из этого, автоматизация водоснабжения заключается в:

Автоматизации управлением насосными станциями подъема и водоочисткой (фильтры, расход, распределение по стоякам и др.);
Автоматизация подачи и распределения воды в частях здания.

Целью управления при функционировании АСУ ТП водоснабжения является обеспечение гарантированного и комфортного водоснабжения потребителей с минимальными эксплуатационными затратами.

ХВС и ГВС являются сложными системами жизнеобеспечения, разработка которых включает в себя гидравлические расчеты, составления аксонометрических схем, выбора расположения и мощности насосного и водонагревательного оборудования, разработка алгоритмов взаимодействия элементов систем и управления ими.

Автоматизацию системы ВиК можно условно декомпозировать на три крупные подсистемы – хозяйственного питьевого водоснабжения, водомерного узла и системы дренажных приямков. Систему канализации

В проекте автоматизации предусматривают оборудование контроля работоспособности основного и резервного насосов, возможности отключения оборудования по сигналу от противопожарных систем, контроль параметров систем, описывают алгоритмы работы для рабочих режимов. Проект разрабатывается с учетом проекта ИТП.

Типовой проект может содержать:

Общие данные;
Структурные схемы, при необходимости;
Задание на программирование системы;
Функциональные схемы автоматизации для каждой из подсистем, на основе которых собираются щиты автоматизации;
Схемы связи контроллеров системы автоматизации;
Схемы внешних соединений для щитов автоматизации;
Схемы связи со смежными системами автоматизации;
Принципиальные электрические схемы щитов автоматизации, двигателей насосов или вентиляторов;
Принципиальные схемы питания щитов автоматизации;
План расположения оборудования и проводок систем автоматизации;
Кабельные журналы;
Монтажные схемы;
Спецификации оборудования и проводок.

Экономический эффект от внедрения системы автоматизации

Экономический эффект за счет разработки систем автоматизации водоснабжения и канализации обуславливается, в основном экономией энергии на подогрев, оперативного определения мест тепловых потерь, диагностирования проблем при водоотводе. Основные факторы экономии:

Снижение расхода электроэнергии на подъем и транспортирование воды, подачу воздуха на очистных сооружениях и др.;
Снижение расходов на ремонт и техническое обслуживание оборудования;
Снижение стоимости аварийно-восстановительных работ вследствие быстрого обнаружения и сокращения числа аварий;
Уменьшение количества обслуживающего персонала.

Затраты на внедрение и эксплуатацию

Как свидетельствует практика, с внедрением автоматизации систем водоснабжения общепроизводственные расходы возрастают с 11 до 15 % за счет закупки и обслуживания на объекте нового оборудования.

Наряду с этим, расходы на ресурсы (электричество, отопление и т.д.) уменьшаются на 4%, сокращаются расходы на ремонт – с 25 до 10 % и на эксплуатацию объекта – с 50 до 20 %.

Стоимость одного кубометра воды по отношению к периоду до внедрения автоматики снижается на 45 %.

Системы управления электроэнергией. Контроль и автоматизированное управление работой системы. Подробнее »

В ближайшем будущем, появится возможность увеличения КПД солнечных панелей до 50%. Эффективность. Подробнее »

Руководство Филиала КОО «ЛОГРАР ЛИМИТЕД» выражает благодарность коллективу ООО. Подробнее »

КОО «ЛОГРАР ЛИМИТЕД» 1 сентября 2015

Уважаемый Ринат Шакирзянович! ООО «ФИНПРОЕКТ» выражает благодарность компании ООО. Подробнее »

Организовываем современные системы водоснабжения в доме

Независимый от магистрального водопровода источник чистой воды – лучший вариант жизнеобеспечения жилища. Однако, чтобы его эксплуатация была комфортна, долговечна и безопасна, все оборудование лучше всего подключить к смарт-датчикам. Разберем, что собой представляет современная умная автоматическая система водоснабжения частного дома, основные ее особенности и аспекты эксплуатации. Рассмотрим также схемы, примеры устройства в фото и видео, основные правила, требования и инструкции по ее самостоятельному монтажу.

Что такое и как работает умная система водоснабжения

Интеллектуальная система автоматического водоснабжения дома представляет собой совокупность датчиков, сенсоров и прочего умного оборудования, функционирующего в соответствии с заданными настройками. Среди ее основных задач выделяются следующее:

Управление поступлением воды в дом.
Очистка, смягчение, стерилизация воды.
Контроль уровня водных запасов.
Регуляция параметров давления для безопасности бытовых приборов – сантехники, стиральных агрегатов, посудомоек и т. д.
Обнаружение и своевременное устранение протечек трубопроводов.
Аварийное отключение насосных систем и перекрывание кранов.
Оповещение пользователя звуко-световыми сигналами и СМС-сообщениями, через интернет на смартфон о событиях в системе.
Мониторинг расхода воды.

Современное обустройство подачи воды в дом в составе системы «Умный дом» позволяет слаженно, безопасно, эффективно управлять всеми важными параметрами частного водопровода и вести за ними контроль (мониторинг).

Необходимость автоматики в водоснабжении

Смарт-решения в сфере водоснабжения и водоотведения повышают бытовой комфорт, усиливают безопасность и позволяют решать следующий ряд насущных задач:

Равномерное подведение воды ко всем приемникам, независимо от их расположения – удаленности развязки, этажа.
Подогрев и поддержка заданной температуры в бойлерах, бассейне, сауне.
Контроль уровней – в запасной емкости, нагревателях, бассейне.
Полив комнатных растений, газонов, теплиц, огорода, садовых деревьев.
Заполнение ванны в нужное время и при заданном нагреве воды.
Слежение за исправностью фильтров водоочистки.
Оповещение о плановом техническом осмотре, мероприятиях обслуживания.
Автоматическое отключение водоснабжения для предотвращения развития ЧС – протечек, прорывов трубопровода, затопления.
Оповещения хозяев о событиях в системе, в том числе в электронном виде на удалении.

Умная система водоснабжения при отсутствии хозяев дома в экстренной ситуации не только предотвратит развитие чрезвычайной ситуации, но также оповестит их на мобильный телефон или через интернет о случившемся. Кроме того, будут оповещены все аварийные службы через функцию автодозвона – по всем необходимым номерам телефона, введенным пользователем в базу.

Преимущества современных автоматизированных технологий водоснабжения

Современные схемы водоснабжения в квартире или доме лучше стандартно используемого водопровода. Автоматизированные и умные системы могут предотвратить сбои в поставке воды, избежать развития аварийных ситуаций и ряд других факторов, представленных в таблице:

Что включает в себя комплекс умного водоснабжения дома

Водоснабжение умного дома представляет собой набор смарт-оборудования следующего типа:

Насосы для автоматической подачи воды дома.
Водонагреватели с контролем уровня нагрева.

Автоматический регулятор воды в системе водоснабжения.
Смесители сенсорного типа.

Система слежения переполнения емкостей/резервуаров, осуществляемая с помощью автоматического клапана сброса воды из системы водоснабжения.
Датчики протечки.

Реле контроля напора.
Система автополива.

Приборы налива ванны, бассейна или джакузи по заданному сценарию.
Устранение воздушных пробок в водопроводе, роль которого выполняет воздухоотводчик автоматический в системе водоснабжения.

Современные экологичные технологии в водоснабжении и водоотведении позволяют получить в кране дома чистую и полезную для здоровья воду. При этом контролируют систему специальные датчики фильтрующего оборудования.

Видеоматериалы

Видео о том, как установить удаленное управление краном:

Смотрите в этом ролике, как подключить датчик протечки воды:

Видеоролик о правильном использовании умного бойлера:

В этом видео показан пример обустройства автономного водоснабжения частного дома:

Самостоятельная организация умной системы

Современная умная система водоснабжения вполне доступна для обустройства своими руками. Оборудование монтируется на соответствующем этапе обустройства по следующему алгоритму:

Установка насосного оборудования при обустройстве скважин, колодцев.
Монтаж сенсоров фильтрующего оборудования.
Прокладка термодатчиков с греющим кабелем для подземных коммуникаций.
Монтаж погружных датчиков в напорные емкости.
Наладка бесконтактной сантехники.
Установка датчиков контроля напора.
Монтаж водонагревателей с термодатчиками.
Распределение датчиков протечки при обустройстве системы разводки водопровода.

Смотрите видео о том, как монтируется автоматическая система водоснабжения частного дома своими руками:

Правила и требования организации систем водоснабжения своими руками

Система водоснабжения в умном доме при самостоятельном обустройстве обязательно должна соответствовать следующему ряду критериев:

Трубы с горячей и холодной водой должны быть оснащены системой аварийного отключения на случай прорыва.
Вся система водопровода должна быть оборудована датчиками протечки для сигнализации утечки.
Монтаж оборудования, труб, приборов, смарт-сенсоров должен проводиться профессионально, по инструкции.
Узлы и агрегаты системы должны легко обслуживаться в течение всего срока эксплуатации.
Бытовые приборы, сантехника и трубы должны быть надежно защищены от загрязненной воды, изменений напора и гидроудара.
Установка оборудования должна учитывать особенности интерьера и не нарушать стиль помещения.

Обеспечить высокую степень чистоты и обеззараженности воды в автономной системе водозабора, помогают специальные фильтры со смарт-датчиками (обычно они на порядок дороже проточных фильтров без возможности мониторинга). Они могут быть как самыми простейшими – для очистки от примесей, так и специальными – для стерилизации от микроорганизмов.

Примеры и проекты

Система автоматического водоснабжения частного дома

Электросхема аварийных клапанов перекрытия водоснабжения и датчиков протечки в умном доме

Разработка функциональной схемы автоматизации процесса

Структурная схема АСУ ТП водоснабжения

При разработке системы автоматизированного управления технологическим процессом водоснабжения необходимо реализовать автоматизированное рабочее место оператора с программным обеспечением, взаимодействующим с контроллером. Также необходимо определить необходимые датчики, которые будут предоставлять информацию о состоянии процесса и исполнительные механизмы, воздействующие на объект.

Структурная схема АСУ ТП производства сухого молока приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Структурная схема

Подбор необходимых датчиков, исполнительных механизмов и мест их расположения.

Для того чтобы разработать функциональную схему, необходимо сначала определить какого рода информация будет отображаться на ОС, т.е. нужно определить места установки датчиков и их характеристики. Также нам необходима обратная связь с объектом управления, чтобы мы могли оказывать управляющее воздействие. Для этого необходимо подобрать соответствующие исполнительные механизмы. Т.к. разрабатываемая схема функциональная, то достаточно будет определить задачи, решение которых возлагается на тот или иной исполнительный механизм и место его установки.

Описание технологического объекта, приведенное ранее, позволяет определить необходимые датчики:

§ уровня воды в резервуаре (датчики устанавливаются в резервуары 1, 2);

§ показателя pH в воде (устанавливаются в резервуар 1);

Выбор датчиков и исполнительных механизмов:

1) Контролировать необходимое количество воды в емкостях необходимо датчиками уровня. Для этих целей нам подойдут бесконтактные сигнализаторы уровня БСУ, которые имеют один входной параметр (уровень), а также малую погрешность 1,5 мм. Выходной сигнал с датчика – дискретный. На функциональной схеме датчики уровня, согласно ГОСТ 21.404-85 буквенные условные обозначения, будем обозначать буквами LE.

2) Контроль показателя pH будет производить PH-018 (ЭкоЮнит).

водоснабжение автоматизация контроллер

Рисунок 3 — PH-018

Область применения: мониторинг и контроль pH в промышленных аквариумах, бассейнах, котлах, в промышленных системах подготовки воды и т.д.

· Диапазон измерения pH: 0.00 – 14.00

· Встроенный сенсор для автоматической компенсации температуры (от 0 до 100°C)

· Рабочая среда 0-50°C, влажность не более 95%

· Цена деления 0.01pH

· Токовый выход (для подключения к компьютеру): 4-20 мА

· Входное сопротивление 10*12 Ом

· Калибровка с помощью калибровочной отвертки (в комплекте)

· Питание: переменный ток 220В, 50Hz

· Размеры 96 x 96 x 160 мм

3) В качестве системы очистки воды выбран Nimbus MN800.

Рисунок 4 –Nimbus MN800

Это высокопроизводительная система очистки воды методом обратного осмоса с возможностью использования накопительного бака различного объема.

Система предназначена для работы в тяжелых условиях с плохим качеством исходной воды, а также может использоваться для очистки воды с низким давлением подачи.

· Производительность: 1900л/сут, 2л/мин;

· Давление, мин – 1атм, макс 12 атм;

· Степень очистки: 96% всех растворенных веществ (вкл. органику и неорганику);

· Размер мембраны: 2.5″х25″, макс восстановление 33%;

· Колво мембран – 2;

· 10″ Кальцитовый постфильтр для понижения уровня pH (опция);

· Материал корпуса мембранных отсеков – нерж сталь;

· Насос повышающий давление, 250Вт;

· Размеры: 1050х480х405мм, вес 42кг.

4) На насосы необходимо поставить пусковые устройства, позволяющие включать и выключать двигатели. Данные устройства работают с аналоговыми сигналами. Обозначение на функциональной схеме NS.

5) Резервуары для воды выбраны: РВС-100 и РВС-200 (100 и 200 м 3 – резервуар 1 и 2 соответственно).

Автоматика для систем водоснабжения

Системы автоматизированного управления насосами предназначены для включения и отключения оборудования, регулировки потока жидкости, контроля давления и других параметров в автономном режиме, не учитывающем человеческий фактор.

Автоматика насосного оборудования не только сбалансировано управляет потоками жидкостей, но обеспечивает безопасность техники и людей в аварийных критических ситуациях. С правильно рассчитанной системой автоматизации значительно продлевается срок службы дорогостоящей помпы.

Системы автоматики водоснабжения могут включать следующие устройства:

• реле сухого хода;

Принцип работы системы автоматизации насосного оборудования

Вода накапливается в скважине, резервуаре или колодце и подается с помощью насоса через грязевый фильтр, минуя реле давления или потока, реле сухого хода к потребителю. Давление в системе выравнивается при помощи гидроаккумулятора и редуктора давления и контролируется манометром. На рисунке 1. наглядно показан принцип работы автоматизированного комплекса водоснабжения для частного дома.

Рис.1.Схема автоматизированной системы водоснабжения.

Реле давления

Основной элемент автоматики водоснабжения. Предназначен для измерения и регулирования давления жидкости в трубах. При повышенном давлении насос выключается, а при пониженном включается. Это необходимо для поддержания равномерного давления, достаточного для подъема воды из колодца в здание с оптимальным напором.
Реле необходимо настроить (тарировать), чтобы насос не работал на предельных режимах эксплуатации, обычно в диапазоне 1.3-2.6 бар. Величина настраивается индивидуально, зависит от технических характеристик насоса и его производительности. Нижний и верхний предел давления регулируется двумя разными винтами и контролируется встроенным или внешним манометром.

Реле сухого хода

Для перекачки воды применяются насосы с мокрым ротором. Жидкость в них используется для охлаждения и смазки движущихся частей двигателя. Работа без воды приводит к быстрому износу и выходу из строя устройства. Чтобы этого не происходило, в системах водоснабжения устанавливают реле сухого хода, отключающее работу при пропадании воды.
Перегревание деталей, которые обычно изготавливаются из термопласта, приводит к деформациям и двигатель заклинивает. Это приводит к перегреву и выходу из строя обмоток. Ремонт насоса может оказаться дороже, чем его стоимость. Поэтому к реле сухого хода следует относиться особенно внимательно.
Обычно реле сухого хода совмещается в едином устройстве с реле давления. Для этого устанавливается нижний предел давления в системе 0.5 бар. Реле устроено таким образом, что двигатель насоса автоматически уже не включится, это необходимо будет сделать вручную.

Гидроаккумулятор (мембранный бак)

Устройство предназначено для поддержания избыточного давления, как источник некоторого запаса воды и амортизатор гидравлических ударов. Обязательно применяется с реле сухого хода. Если гидроаккумулятор не установлен, то может случиться так, что при возросшем давлении, реле отключит работу помпы. При включенном кране это приведет к резкому снижению напора и насос включится. Частые включения и выключения электрического мотора приводят к преждевременному выходу его из строя.

Реле протока

Простое малогабаритное устройство, врезаемое в трубу. Выполняет функцию счетчика проходящей через него жидкости. Если движение воды прекращается, что означает отсутствие ее в помпе, то контактная группа размыкается, и питание двигателя отключается.

Поплавочный выключатель

Применяется в несложных системах водоснабжения, когда вода поставляется из резервуаров или колодцев. Поплавки обеспечивают защиту от перелива и от сухого хода двигателя. При увеличении уровня воды, поплавок, поднимаясь вместе с уровнем жидкости, замыкает контакты для включения двигателя, а при понижении уровня размыкает. Это самое дешевое устройство, надежно обеспечивающее автоматику водоснабжения и защиту помпы от преждевременного выхода из строя.

Рис 2. Схемы подключения

Частотный преобразователь

Устройства поддерживают стабильный напор воды насосами с трехфазным питанием. За счет изменения частоты напряжения питания от 25 до 50 Гц происходит управление скоростью вращения двигателя и его производительностью. Таким образом, стабилизируется постоянное давление в водопроводной сети.

Трехфазное напряжение формируется из однофазного 220 вольт. Такие устройства защищают двигатель от сухого хода, осуществляют плавный пуск мотора, имеют защиту от снижения и повышения напряжения сети. Что бы увеличить срок службы помпы, электронное устройство управления не позволяет во время скачков давления часто включать и выключать двигатель, выдерживая паузу между коммутациями.

Частотные преобразователи можно объединять в бустерные блоки для обеспечения контроля работы двух насосов. Один, из которых несущий, а второй вспомогательный.

Особенности подключения систем автоматизации водоснабжения

Правильно подобранная и установленная автоматика систем водоснабжения работает полностью в автономном режиме и практически не требует обслуживания, за исключением обязательных требований, указываемых производителем.

При проектировании системы не стоит пренебрегать фильтром, даже если вы пользуйтесь кристально чистой артезианской водой. В ней всегда присутствуют микрочастицы песка, глины и других примесей, которые приводят к загрязнению реле и преждевременному выходу из строя.

Не стоит использовать насос с запасом по мощности. Это приведет к повышенному давлению, и могут появиться течи в соединениях.

Выбирая устройства для обеспечения водоснабжения, отдавайте предпочтение электронной автоматике. Она более гибка в настройках, легко перестраивается и имеет специальные щадящие алгоритмы управления насосом. Но такая универсальная автоматика значительно дороже простых механических устройств управления.

Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения

Канализация и водопровод – основные инженерные коммуникации, использующиеся на объектах независимо от назначения. Исследования показывают, что их правильная работа – это основная расходная статья, имеющая место при использовании объекта. Это объясняется высокой мощностью и значительными энергетическими тратами. Многие собственники принимают решение автоматизировать их, за счет этого достигается увеличение эффективности, снижение эксплуатационных расходов, уменьшается риск непредвиденной аварии, устранение которой потребует временных и финансовых трат.

Внедрение автоматизированного комплекса – сложная задача, самостоятельное выполнение которой невозможно. Чтобы схема функционировала корректно, была надежной, доверить ее реализацию необходимо специалистам. Москва – это город, в котором подобную услугу оказывает немало фирм, но далеко не все из них действительно готовы ответить за результат. За плечами наших специалистов много успешно сданных проектов, что подтверждается положительными отзывами заказчиков, среди которых крупные коммерческие концерны и промышленные организации.

Автоматизация систем водоотведения и подачи воды подразумевает, что основные модули работают в полностью автоматическом режиме. Проще говоря, необходимо автоматизировать следующие устройства:

Насосы и станции, повышающие давление в системе водоотведения;
Арматура, контролирующая движение водных потоков, определяющая объемы поступающей жидкости, позволяющая в экстренной ситуации полностью перекрыть ток воды;
Конструкции для приема воды;
Фильтрующие элементы, станции отстоя и очистки;
Насосные установки канализации.

Если автоматизировать все перечисленные компоненты, то комплекс будет соответствовать нормативным параметрам, его работа окажется контролируемой. За счет этого удастся исключить аварии, вносить корректировки, направленные на повышение эффективности.

Автоматика, предназначенная для канализации и водопровода, представлена следующим списком:

Сенсоры, задача которых – контроль над рабочими параметрами;
Преобразующая электроника, выполняющая перевод контролируемых величин в сигнал, воспринимаемый контролирующим модулем, оптимизированным для его обработки;
Вводные модули. Они переводят информацию в цифровую форму, необходимую для передачи на контролирующий пульт;
Модули вывода. Они обеспечивают основу работы автоматизированной схемы – передачу сигналу от контролирующего пульта на устройства исполнения;
Контроллер. Контроллер – основное управляющее звено. Его можно запрограммировать на работу по таймеру, реагирование на достижение конкретных параметров. Контроллер воспринимает поступающие данные, обрабатывает их, формирует импульсы управления, которые передаются исполнительным устройствам;
Устройства исполнения. Благодаря этим модулям работает вся автоматизированная система. Они принимают команду управляющего модуля, в соответствии с ней изменяют рабочие параметры. Под исполнительными устройствами понимаются электрические двигатели, приводы, использующие пневматику и гидравлику, реле.

Автоматизация водоснабжения способствует повышению эффективности, отвечает за бесперебойную безаварийную работу. По своему опыту мы можем сказать, что компании Москвы автоматизируют канализацию и водопровод по следующим причинам:

Технологический процесс транспортировки воды оптимизируется. Это способствует тому, что насосное оборудование работает с нагрузкой, соответствующей сиюминутным требованиям. Ресурс расходуется максимально экономно, техника служит дольше;
Вода соответствует нормам. Это актуально и для поступающего, и для отводящегося потока. Соответствие жидкости санитарным нормам особенно важно для предприятий фармацевтической отрасли, химической и пищевой промышленности. Автоматизированная система держит под контролем не только санитарно-эпидемиологические показатели, но и давление, температуру, что важно для горячего водоснабжения;
Безопасность. Автоматика водоснабжения вовремя отреагирует на внештатную ситуацию, сведет к минимуму вероятные негативные последствия. Меры принимаются в соответствии с конкретным сбоем. Например, в случае протечки воды, разрыва одной из труб, автоматика блокирует конкретный участок, активируя заслонку. Оператор видит, на каком именно участке произошел прорыв, отправляет туда бригаду специалистов для проведения восстановительных работ;
Оптимизированный расход ресурсов. В данном случае можно говорить и о воде, и о ресурсе используемого оборудования. Мы собрали статистику по Москве, согласно которой можно сделать вывод, что, в среднем, экономия достигает около 30 процентов, в сравнении с классическими системами, подразумевающими полностью ручное управление.

Независимо от поставленной задачи, мы подходим к ее выполнению комплексно, берем на себя все работы. Иными словами, мы придерживаемся схемы «под ключ». На первой стадии выполняется проектирование будущей системы, составляются и утверждаются расходные сметы. Проектирование ведется на основе особенностей конкретного объекта, требуемой производительности, его спецификации и архитектуры. Далее мы завозим оборудование на объект, устанавливаем его в соответствии со всеми требованиями и нормативами, проводим тестовый запуск, позволяющий оперативно определить ошибки и устранить их до ввода комплекса в эксплуатацию.