Автоматична насосна станція

Автоматична насосна станція, що містить зв'язані загальною напірною магістраллю насосні агрегати із зворотними клапанами, засувками з електроприводами і блоками керування, що мають ланцюги живлення, в один з яких включені датчик струму навантаження і реле тиску водоповітряного резервуара, всмоктуючими патрубками з електролітичною ванною з перегородками, що розділяють анодні і катодні зони, які обладнані електролітичними датчиками і електродами, сполученими з вторинними приладами і перетворювачем сигналу, підключеним до блоків керування електроприводами, з байпасними трубопроводами, сполученими між двома електроприводними засувками на напірній магістралі кожного насоса, з вентилями, що мають електроприводи, і батареями електротурбогідроциклонів, патрубки зливу освітленої і згущеної фракції яких зв'язані з фільтрами очищення, вихідні патрубки яких за допомогою двох засувок з електроприводами сполучені з байпасним трубопроводом чистої води і таким чином погоджують гідравлічні опори з катодними зонами електролітичної ванни, додатково оснащеної одним деаеруючим пристроєм, окрім того корпуси електротурбогідроциклонів сполучені з електродами катодних зон ванни, а електроди анодних зон сполучені з електродами, C2 2 UA 1 3 81038 кольоровій металургії, де потрібні великі об'єми води гарантованої якості для технічного і питного призначення. Відомий пристрій, що містить зв'язані загальною напірною магістраллю насосні агрегати із зворотними клапанами, засувками, всмоктуючими патрубками і електроприводами з блоками управління, що мають ланцюги живлення, в один з яких включені датчики струму навантаження і реле тиску водоповітряного резервуару, електролітичну ванну з керованою перегородкою, що розділяє анодну і катодну зони і має привід з блоком управління, причому електроди ванни забезпечені перетворювачем сигналу, підключеним до блоків управління електроприводами, у ванні встановлений електролітичний датчик з вторинним приладом, сполученим з перетворювачем сигналу, а на напірній магістралі встановлені засувки з електроприводом і приєднаним до неї по обидві сторони від засувки байпасним трубопроводом з двома вентилями, мають электроприводы, і розташованим між вентилями фільтром [1]. Недоліки описаного пристрою: неможливість подачі води із строго контрольованим змістом іонів конкретних речовин при зміні їх концентрации у всмоктуючих патрубках насосів; низька інтенсифікація хімічних реакцій у ванні. Найближчою до пропонованого рішення по технічному єству і результату, що досягається, є автоматична насосна станція, що містить зв'язані загальною напірною магістраллю насосні агрегати із зворотними клапанами, засувками з електроприводами і блоками управління, що мають ланцюги живлення, в одну з яких включені датчик струму навантаження і реле тиску водоповітряного резервуару, всмоктуючими патрубками з електролітичною ванною з перегородками, що розділяють анодні і катодні зони, які обладнані електролітичними датчиками і електродами, сполученими з вторинними приладами і перетворювачем сигналу, підключеним до блоків управління електроприводами, з байпасними трубопроводами, сполученими між двома електропривідними засувками на напірній магістралі кожного насоса, з вентилями, що мають електроприводи, і батареями електротурбогідроциклонів, патрубки зливу осветленої і загущеної фракції яких пов'язані з фільтрами очищення, вихідні патрубки яких за допомогою двох засувок з електроприводами сполучені з байпасним трубопроводом чистої води і через узгоджуючий гідравлічний опір з катодними зонами електролітичної ванни, додатково оснащеної одним деаеріруючим пристроєм, окрім того корпуси електротурбогідроциклонів сполучені з електродами катодних зон вашій, а електроди анодних зон сполучені з електродами, встановленими у ви хідних патр убках електротурбогідроциклонів, при цьому в кожній анодній і катодній зоні електролітичної ванни і на ділянці входу вихідних патрубком фільтру очищення зливної води і фільтру очищення згущеної фракції додатково встановлені 4 електролітичні датчики, сполучені через вторинний прилад з блоками управління електроприводів засувок вихідних патрубків фільтрів очищення зливної води і згущуючої фракції потоку і засувок напірних патрубків насосів, а через перетворювач сигналу електродів з ланцюгами живлення блоків управління електроприводами насосних агрегатів [2]. Недоліки описаного пристрою: неможливість подачі споживачу води гарантованої якості при очищенні початкової води з вмістом в ній шкідливих речовин з особливо малими нормативно допустимими концентраціями іонів з лужними або кислотними властивостями і відсутністю в початковій воді мінімуму носіїв зарядів електрики для електродних процесів в електролітичній ванні; зменшення продуктивності станції по подачі чистої води в періоди роботи станції в умовах надзвичайних ситуацій з непередбаченими різкими багатократними збільшеннями концентрацій шкідливих речовин в початковій воді через пасивацію електродів з подальшим збільшенням питомої матеріаломісткості складових елементів і енерговитрат; неможливість забезпечити подачу чистої води без надлімітних лроскокувань бактерій, мікробів і вірусів під час проведення лабораторного аналізу води на їх наявність (колітітр, колі-індекс - більше доби) без застосування реагентів (хлора); накопичення на станції значних обьемов фільтрату після промивки фільтрів; неможливість використання обчищеної води для підживлення парогенераторів без додаткової обробки її в аніонітових і катіонітових фільтрах для доумягчення (зниження жорсткості) до норм використовування в ТЕЦі АЕС. Описані пристрої працюють так, що при подачі води по запиту споживача з появою в початковому, знесоленому потоці вододжерела шкідливих речовин з особливо нормативно малими граничними допустимими концентраціями іонів з лужними або кислотними властивостями через відсутність необхідного мінімуму носіїв зарядів електрики для електродних процесів в електролітичній ванні -проскакування шкідливих речовин в магістраль неминуче. Пояснюється це тим, що знесолена вода за інших рівних умов не може забезпечити в міжелектродному просторі електролізера необхідну густин у стр уму, що вимагається для окислювально-відновних реакцій і перекладу розчинних форм шкідливих речовин в нерозчинні. Забезпечити необхідну густин у стр уму і тривалість його дії в міжелектродному просторі електролітичної ванни забруднена вода з властивостями дисцилята не може. Робота електролітичної ванни стає не ефективною і малокорисною. З другого боку, при багатократному збільшенні концентрацій шкідливих речовин в початковій воді - станція переходить в режим роботи на себе і перестає подавати чисту воду споживачу до повного її очищення через пасивацію електродів. При цьому всі питомі показники витрат зростають до максимуму порівняно з собівартістю подачі куб. метра води без очищення. Для захисту споживача 5 81038 від проскакування з обчищеною водою бактерій, мікробів і вірусів протягом періоду більше доби (час визначення концентрації мікроорганізмів, що рекомендується, в початковій воді в лабораторних умовах) необхідно безперервно у воду вводити відповідний обеззаражуючий реагент (хлор, гіпохлорит, і т.п.). При цьому всі затримані на фільтрі в нерозчинній формі шкідливі речовини з реагентами у вигляді фільтрату нагромаджуються в значній кількості. Фізико-механічні властивості фільтрату і їх хіміко-біологічний склад є серйозною проблемою для навколишнього середовища в процесі їх подальшої утилізації і поховання. При використовуванні відомого пристрою для підживлення казанів ТЕЦ і АЕС гарантія показників жорсткості вимагає обов'язкового додаткового пропуску її через аніонітні і катіонітні полімери, регенерація яких також погіршує екологію кислотно-лужне забрудненими продуктами промивки полімерів. Використовування автоматичної насосної станції для подачі води з вододжерела з такими показниками роботи з обліком надзвичайних ситуацій природного і техногенного походження, що все частіше виявляються, — неприпустимо. В основу пропонованого винаходу встановлена конструкція, що знімає відзначені у прототипу недоліки. Пропонований пристрій автоматична насосна станція забезпечує екологічно безпечну, безреагентную, ресурсо-, енергозберігаючу подачу води споживачу «за запитом» із заданими властивостями за змістом шкідливих речовин не залежно від рівня їх початкової концентрації у вододжерелі при менших розмірах елементів контструкції за рахунок збільшення інтенсивності хімічних реакцій в системі водоподачі. Поставлена задача досягається тим, що відома автоматична станція, що містить зв'язані загальною напірною магістраллю насосні агрегати із зворотними клапанами, засувками з електроприводами і блоками управління, що мають ланцюги живлення, в одну з яких включені датчик струму навантаження і реле тиску водоповітряного резервуару, всмоктувальними патрубками з електролітичною ванною з перегородками, що розділяють анодні і катодні зони, які обладнані електролітичними датчиками і електродами, сполученими з вторинними приладами і перетворювачем сигналу, підключеним до блоків управління електроприводами, з байпасними трубопроводами, сполученими між двома електропривідними засувками на напірній магістралі кожного насоса, з вентилями, що мають електроприводи, і батареями електротурбогідроциклонів, патрубки зливу освітленної і загущеної фракції яких пов'язані з фільтрами очищення, вихідні патрубки яких за допомогою двох засувок з електроприводами сполучені з байпасним трубопроводом чистої води і через погоджуючий гідравлічний опір з катодними зонами електролітичної ванни, додатково оснащеної одним деаэрирующим пристроєм, окрім того корпуси електротурбогідроциклонів сполучені 6 з електродами катодних зон ванни, а електроди анодних зон сполучені з електродами, встановленими у ви хідних патр убках електротурбогдроциклонів, при цьому в кожній анодній і катодній зоні електролітичної ванни і на ділянці входу ви хідних патрубків фільтру очищення зливної води і фільтру очищення загущеної фракції додатково встановлені електролітичні датчики, сполучені через вторинний прилад з блоками управління електроприводів засувок вихідних патрубків фільтрів очищення зливної води і загущеної фракції потоку і засувок напірних патрубків насосів, а через перетворювач сигналу електродів з ланцюгами живлення блоків управління електроприводами насосних агрегатів, додатково, на фільтрах промивки осветленої і загущеної фракції, оснащені вихідними промивними патрубками з електропривідними засувками, які з'єднані з накопичувальною місткістю фільтрату, оснащені скидним трубопроводом, а на байпасному трубопроводі чистої води станція дообладнана накопичувальною місткістю обчищеної води, при цьому місткості фільтрату і обчищеної води за допомогою електропривідних засувок сполучені з автоматичним дозатором подачі обчищеної води і фільтрату, додатково розміщеному на трубопроводі, що зв'язує загальною магістраллю всмоктуючі патр убки насосних агрегатів перед електролітичною ванною, крім того електроприводи засувок, що зв'язують місткості фільтрату і обчищеної води з автоматичним дозатором подачі обчищеної води і фільтрату оснащені блоками управління, які підключені до вторинного приладу електролітичних датчиків і пов'язані з регульованим перетворювачем сигналу електродів з ланцюгами живлення блоків управління електроприводами насосних агрегатів. Оснащення фільтру промивки осветленної і згущеної фракції вихідними промивними патрубками з електропривідними засувками, сполучених з накопичувальною місткістю фільтрату, і під'єднування місткості фільтрату через електропривідну засувку і автоматичний дозатор до всмоктуючої магістралі на ділянці перед електролітичною ванною, дозволяє за допомогою електролітичних датчиків при роботі насосної станції "за запитом" підтримувати в електролітичній ванні в міжелектродному просторі оптимальну для електрохімічних реакцій густину струму, не залежно від мінімального рівня носіїв зарядів в початковій воді всмоктуючого трубопроводу, заповнюючи носії зарядів з фільтрату, накопиченого при промивці фільтрів очищення зливної води і фільтрів очищення згущуючої фракції з батарей електротурбогідроциклонів, пропорційно витраті подачі станції. У випадку різкого збільшення кількості носіїв заряду в міжелектродному просторі при надзвичайних ситуаціях природного і техногенного походження унаслідок значного забруднення води шкідливими речовинами до рівнів, що перевищують допустимі, допасиваційні концентрації іонів для нормальної роботи 7 81038 електродів електролітичної ванни, за допомогою електролітичних датчиків при роботі насосної станції "за запитом", подача фільтрату у всмоктуючу магістраль станції припиняється, а починає подаватися через автоматичний дозатор і електропривідну засувку чиста вода з накопичувальної місткості чистої води, додатково встановленої на байпасному трубопроводі чистої води. Підтримка в міжелектродному просторі оптимальних значень густини струму без застосування реагентів дозволяє зменшити накопичення продуктів очищення у фільтраті і забезпечувати дезинфекцію мікроорганізмів в міжелектродному просторі без застосування хлорвміщуючи х речовин при менших розмірах електролітичної ванни, які визначаються розмірами електродів. Робота електродів в безпечному режимі без пасивації поверхні скоротить витрати енергії на відновлення їх поверхні, безумовній у разі їх пасивації. За відсутності в потоці на ділянці всмоктуючи х патрубків насосів і вихідних патрубків фільтрів перевищень концентрацій іонів контрольованих речовин, за допомогою електролітичних датчиків, автоматична насосна станція переводиться в звичайний режим подачі води споживачу, при цьому потік мине елементи байпасного трубопроводу -електротурбогідроциклони, фільтри, накопичувальні місткості чистої води і фільтрату, узгоджувальні гідравлічні опори [Белякова З.Г, Баренцев В.И. Обезвреживание цианидираданвосодержащих растворов на объемно-пористых анодах //В сб.: Электрохимия и охрана окружающей среды /Тез. докл. Всес, конф. 20-23 июня, 1984, Иркутск, 1984.-е. 13]. Відзначені вище недоліки істотно обмежують область застосування автоматичної насосної станції. На фіг.1 приведена технологічна схема станції; на фіг.2 - електрична схема. Автоматична насосна станція містить зв'язані загальною напірною магістраллю 1 насосні агрегати 2-4 із зворотними клапанами 5-7, засувками 8-10, всмоктуючими патрубками 11-13 і електроприводами 14-16 з блоками управління 1719, мають ланцюги живлення 20-22, в одну з яких включені датчики 23 струми навантаження і реле 24 тиск водоповітряного резервуару 25, електролітичну ванну 26 з напівпроникними для іонів перегородками 27-28, розділяючими ванну 26 на анодні 29 і катодні 30, 31 зони. Напірні патрубки 32-34 насосів 2-4 додатково оснащені засувками 35-37 з електроприводами 38-40 і приєднані з вхідними патрубками 41-43 циліндрових частин электротурбогидроциклонов 44-46, зливні патрубки 47-49 яких через зворотні клапани 50-52 сполучені з фільтром 53 очищення зливної води, а патрубки 54-56 згущуючої фракції через зворотні клапани 57-59 сполучені з фільтром 60 очищення згущуючої фракції потоку. Вихідний патрубок 61 фільтру 53 через засувку 62 з електроприводом 63 сполучений з байпасним трубопроводом чистої води 64, а через засувку 65 з електроприводом 66 і гідравлічний опір 67, що погоджує, сполучений з анодними зонами 29 електролітичної ванни 26. 8 Вихідний патрубок 68 фільтру 60 через засувку 69 з електроприводом 70 сполучений з байпасним трубопроводом 64, а через засувку 71 з електроприводом 72 і узгоджувальнй гідравлічний опір 73, сполучений з катодними зонами 30, 31 електролітичної ванни 26, яка додатково оснащена деаеріруючим пристроєм 74, який за допомогою трубопроводу 75 сполучений з узоджувальними гідравлічними опорами 67,73. Циліндрові частини корпусу електротурбогідроциклонів 44-46 лінією зв'язку 76 сполучені з електродами 77-78 катодних зон 31, 30, а електроди 79 анодних зон 29 сполучені лінією зв'язку 80 з електродами 81-83 додатково встановлених у ви хідних патрубках 47-49 блоків ΰ електротурбогідроциклонів 44-46, Лінії зв'язку 76, 80 сполучені з регульованим перетворювачем сигналу 84 який сполучено з блоками управління 17-19 електроприводів 14-16 і з вторинним приладом 85 електролітичних датчиків 86-88, 89, 90, встановлених відповідно в катодних 30, 31 анодних 29 зонах ванни 26. і на вході вихідних патрубків 61,68 фільтрів 53, 60. Електроприводи 38-40,63,68, 71, 72 засувок 35-37,62,65,69,71 забезпечені блоками управління 91-97, підключеними до вторинного приладу 85 електролітичних датчиків 86-88, 89, 90. До фільтру 53 очищення зливної води і фільтру 60 очищення згущуючої фракції потоку приєднані вихідні промивні патрубки 98,99 з електропривідннми засувками 100,101, які сполучені з накопичувальною місткістю фільтрату 102 з трубопроводом скидання 103. До байпасного трубопроводому чистої води 64 приєднана накопичувальна місткість чистої води 103. Накопичувальні місткості фільтрату 102 і чистої води 103 через електропривідні засувки 105 і 106 сполучені з автоматичним дозатором подачі 107, який встановлений на трубопроводі 108, зв'язуючому всмоктувальні патрубки 11-13 насосів 2-4 перед електролітичною ванною 26. Електроприводи 109-112 засувок 100,101,105,106 забезпечені блоками управління 113-116, підключеними до вторинного приладу 85 електролітичних датчиків 86-90. Автоматична насосна станція працює таким чином. При відсутньому водозаборі з магістралі 1 датчик тиску 24 водоповітряні резервуари 25 забезпечує насосні агрегати 2-4 в стані "вимкнено". Поява водоразбору з магістрального трубопроводу 1 викликає зменшення тиску у водоповітряному резервуарі 25 і датчик реле тиску 24 через один з ланцюгів живлення забезпечує включення електроприводу 14 насоса 2. Засувки 35-37 відкриті, а засувки 62, 69, 65, 71 - закриті. Вода без домішок іонів речовин, контрольованих електролітичними датчиками 86-88 подається споживачу. У міру збільшення водорозбору електропривод 14 починає перевантажуватися і датчик струму навантаження 23 подає команду через блок управління 17 на включення електроприводу 15 насоса 3, і т.д. Виключення в зворотному порядку· В процесі подачі води споживачу всіма насосами 2-4 при появі у всмоктуючи патрубках 11-13 неприпустимих для 9 81038 споживача води іонів шкідливих речовин електролітичні датчики 86-88 подають команду через вторинний прилад 85 регульованому перетворювачу сигналу 84 і блокам управління 9197,113-116 електроприводів 38-40, 63, 66, 70,72,109-112 засувок 35-37, 62, 65,69, 71,98, 99,105,106. При цьому подається необхідний струм на електроди 44-46,77-79, 81, 82, 83 і забезпечується перерозподіл подачі потоку води в результаті якого в напірну магістраль 1 вода подається тільки через всмоктуючи тр убопроводи 11-13 з трубопроводу 108 і автоматичного дозатора 107 з накопичувальної місткості фільтрату 103 і далі через електролітичну ванну 32 і насоси 2-4 в напірні патрубки 32-34, вхідні патрубки 41-43, інтенсифікуючих укрупнення зважених частинок злеістротурбогидроциклонов 44-46, і далі через зливні їх патрубки 47-49 і патрубки згущуючої фракції потоку 54-56, і через фільтри 53,60, вихідні патрубки 61, 68, засувки 62, 69 і байпасний трубопровід чистої води 64. У міру збільшення концентрації іонів шкідливих речовин у всмоктуючих патр убках 11-13 відповідно збільшується струм в електродах до розмірів пасивації. При подальшому збільшенні концентрації іонів шкідливих речовин в початковій воді електролітичні датчики 89, 90 забезпечать через вторинний прилад 85 команди блокам управління 94-97,112-116 електроприводів 63, 66, 70, 72,109-112 засувок 62, 65, 69, 71, 100,101,105,106 на перерозподіл потоку таким чином, що подача води надалі в байпасний трубопровід 64 зменшиться аж до повного припинення, а через те, що погоджує гідравлічний опір 73,67 і автоматичний дозатор 108 з подачею з накопичувальної місткості чистої води 103 збільшиться. Вода з шкідливими іонами повернеться на повторний цикл очищення. При відновленні необхідної концентрації іонів шкідливих речовин в патрубках 61, 68, подача води через байпасний трубопровід поновиться в магістральний трубопровід 1. Перетворювач сигналу 84 по командах електролітичних датчиків 86,90 забезпечує живлення електродів 77, 79, 78, 81-83, 44-46 струмом, по величині достатнім для забезпечення необхідної концентрації іонів у ви хідних патр убках 61, 68 і відповідно байпасному трубопроводі 64 і магістралі 1. Залежно від необхідної концентрації іонів речовин у воді для споживача, перетворювач 84 сигнали забезпечує лужний або кислотний розчин постійної концентрації при будь-якій кількості працюючих насосів 2-4. В процесі роботи насосної станції неиспользований надмірний фільтрат з накопичувальної місткості 102 через трубопровід 103 прямує на подальшу утилізацію. Застосування пропонованої автоматичної насосної станції як джерело безпечного водозабезпечення гидротранспортной системи для водопостачання комунально-побутових і виробничих об'єктів в різних галузях народного господарства, де гостро стоять проблеми наявності води необхідної якості (особливо в умовах надзвичайних ситуацій природного і техногенного походження) і неприпустимого 10 забруднення навколишнього середовища техногенними продуктами господарсько-побутової діяльності людини, сприятиме вирішенню проблеми екологічно чистого, безреагентного, енергозберігаючого кількісного і якісного водозабезпечення споживачів незалежно від рівня водозабезпеченості території. Як альтернативні джерела водопостачання можуть використовува тися побутові і виробничі стоки цих же водоспоживачів. Особливо ефективно використовування пропонованої автоматичної насосної станції як мобільне джерело безпечного питного водопостачання комунально-побутових і виробничих об'єктів в надзвичайних ситуаціях (проливні дощі, повені, весняні паводки, і т.п.), коли з'являється загроза зараження населення при вживанні води з традиційних джерел епідеміологічними хворобами. В цьому випадку будь-яке наявне джерело (трубопроводи стоків, зруйнований водопровід або річка) під'єднаються через зворотний клапан і трубопровід 108 до патрубків насосів 11-13 станції, розміщеної на транспортному засобі, -перетворюється у джерело безпечного водозабезпечення населення. Література: 1. Авторське свідоцтво СРСР № 1071809, Кл. F 04 D 15/00, Б.І. № 5,07.02.84. 2. Патент України № 22010, кл. F 04 D 15/00, публ. 1998. 11 81038 12