Автоматична насосна станція

Реферат: Автоматична насосна станція 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. Водоповітряний резервуар з'єднаний із напірними патрубками насосів через ємність-сепаратор, куди із компресора, згідно з значеннями керуючих впливів, виходячи із показів датчика струму навантаження, подаються різні об'єми газоповітряної суміші, котра отримується в результаті деаерації газів із електролітичної ванни. UA 120530 U (12) UA 120530 U UA 120530 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до насособудування, стосується систем транспортування рідин зокрема до конструкції автоматичної насосної станції і може бути використана при проектуванні альтернативних, екологічно безпечних і енергоефективних джерел безпечного водопостачання для гідротранспортних систем в житло-комунальному секторі, енергетиці, машинобудуванні, радіо- і приладобудуванні, легкій і харчовій промисловості, будівництві, сільському господарстві, чорній і кольоровій металургії, де потрібні великий і 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 з електроприводами і блоками управління, що мають ланцюги живлення, в одну 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 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 освітленої 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 деаеруючим пристроєм, окрім того корпуси електротурбогідроциклонів сполучені з електродами катодних зон ванни, а електроди анодних зон сполучені з електродами, встановленими у вихідних патрубках електротурбогідроциклонів, при цьому в кожній анодній і катодній зоні електролітичної ванни і на ділянці входу вихідних патрубком фільтра очищення зливної води і фільтра очищення згущеної фракції додатково встановлені 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 з ланцюгами живлення блоків управління електроприводами насосних агрегатів [1]. 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 понадлімітних концентрацій бактерій, мікробів і вірусів під час проведення лабораторного аналізу води на їх наявність (колі-тітр, колі-індекс - більше доби) без застосування реагентів; накопичення на станції значних об'ємів фільтрату після промивки фільтрів; неможливість використання очищеної води для підживлення парогенераторів без додаткової обробки її в аніонітових і катіонітових фільтрах для пом'якшення (зниження жорсткості) до норм використовування в ТЕЦ і АЕС. Найближчою до пропонованого рішення є автоматична насосна станція, яка і вибрана за прототип, 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 резервуара, 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 освітленої 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 деаеруючим пристроєм, окрім того корпуси електротурбогідроциклонів сполучені з електродами катодних зон ванни, а електроди анодних зон сполучені з електродами, встановленими у вихідних патрубках електротурбогідроциклонів, при цьому в кожній анодній і катодній зоні електролітичної ванни і на ділянці входу вихідних патрубків фільтра очищення зливної води і фільтра очищення загущеної фракції додатково встановлені електролітичні датчики, сполучені 1 UA 120530 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 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 освітленої і загущеної фракції, оснащені вихідними промивними патрубками з електроприводними засувками, які з'єднані з накопичувальною місткістю фільтрату, оснащені скидним трубопроводом, а на байпасному трубопроводі чистої води станція обладнана накопичувальною місткістю очищеної води, при цьому місткості фільтрату і очищеної води за допомогою електроприводних засувок сполучені з автоматичним дозатором подачі обчищеної води і фільтрату, додатково розміщеному на трубопроводі, що зв'язує загальною магістраллю всмоктуючі патрубки насосних агрегатів перед електролітичною ванною, крім того електроприводи засувок, що зв'язують місткості фільтрату і очищеної води з автоматичним дозатором подачі очищеної 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 [2]. Недолік такої автоматичної станції: під час потрапляння у станцію забрудненої води із концентраціями поверхнево-активних речовин (ПАР), зокрема їх складових комплексонів та комплексонатів, які вищі нормативних вимог щодо питного водопостачання (комунальнопобутові об'єкти, об'єкти тепловодопостачання тощо) на поверхні електродів утворюються поверхнево-активні комплекси (стійка плівка) в результаті чого змінюється ємність електрода, що призводить до перевитрат електроенергії на якісну очистку (порушення енергоефективності процесів) та з часом повної пасивації електродної системи. Причому може виникнути ситуація залпового збільшення об'ємів скиду і не буде можливості повернення очищеної води в насосні агрегати для повторного проходження байпасних контурів, оскільки кількість надходження води перевищуватиме кількість водовідведення і виникне загроза її переливання на ззовні автоматичної насосної станції та потреба у інтенсифікації процесів водоочистки. Відзначений вище недолік істотно обмежує область застосування, надійність та енергоефективність автоматичної насосної станції. В основу корисної моделі поставлена задача створення автоматичної станції із зменшення концентрації ПАР перед подачею води у електролізний блок і, як результат, підвищенням надійності та енергоефективності такої автоматичної насосної станції. Задача вирішується тим, що 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, встановленими у вихідних патрубках електротурбогідроциклонів, при цьому в кожній анодній і катодній зоні електролітичної ванни і на ділянці входу вихідних патрубків фільтра очищення зливної води і фільтра очищення знищуючої фракції додатково встановлені електролітичні датчики, сполучені через вторинний прилад з блоками керування електроприводами засувок вихідних патрубків фільтрів очищення зливної води і знищуючої фракції потоку і засувок напірних патрубків насосів, а через перетворювач сигналу електродів - з ланцюгами живлення блоків керування електроприводами насосних агрегатів, на фільтрах промивки освітленої і знищуючої фракції оснащена вихідними промивними патрубками з електроприводними засувками, які з'єднані із накопичувальною місткістю фільтрату, оснащеною скидним трубопроводом, а на байпасному трубопроводі чистої води станція оснащена накопичувальною місткістю очищеної води, при цьому місткості фільтрату і очищеної води за допомогою електроприводних засувок сполучені з автоматичним дозатором подачі очищеної води і фільтрату, додатково установленим на трубопроводі, що зв'язує загальною магістраллю всмоктуючі патрубки насосних агрегатів перед електролітичною ванною, крім того електроприводи засувок, що зв'язують накопичувальні місткості фільтрату і 2 UA 120530 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 обчищеної води з автоматичним дозатором подачі очищеної води і фільтрату, оснащені блоками керування, які підключені до вторинного приладу електролітичних датчиків і зв'язані з регульованим перетворювачем сигналу електродів з ланцюгами живлення блоків керування електроприводами насосних агрегатів відрізняється тим, що водоповітряний резервуар з'єднаний із напірними патрубками насосів через ємність-сепаратор, куди із компресора, згідно з значеннями керуючих впливів, виходячи із показів датчика струму навантаження, подаються різні об'єми газоповітряної суміші, котра отримується в результаті деаерації газів із електролітичної ванни. Автоматична насосна станція містить зв'язані загальною напірною магістраллю (Фіг. 1, 2): 1 насосні агрегати 2-4 із зворотними клапанами 5-7, засувками 8-10, всмоктуючими патрубками 11-13 і електроприводами 14-16 з блоками управління 17-19, мають ланцюги живлення 20-22, в одну з яких включені датчики 23 струму навантаження і реле 24 тиску водоповітряного резервуара 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 електротурбогідроциклонів 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 фільтра 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. Вихідний патрубок 68 фільтра 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 деаеруючим пристроєм 74, який за допомогою трубопроводу 75 сполучений з узгоджувальними 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 вихідних патрубках 47-49 блоків 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 фільтра 53 очищення зливної води і фільтра 60 очищення згущуючої фракції потоку приєднані вихідні промивні патрубки 98, 99 з електропривідними засувками 100, 101, які сполучені з накопичувальною місткістю фільтрату 102 з трубопроводом скидання 103. До байпасного трубопроводу 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. Компресор 117 з'єднаний із ємністю-сепаратором 118 для фракціонування та відділення ПАР, яка сполучена із трубопроводом 119 видалення ПАР на подальшу утилізацію, засувкою 120, керування котрою здійснює локальний керуючий пристрій 121, із використанням ланцюга живлення 122, для підведення трубопроводом 123 газів із деаеруючого пристрою 74 до компресора 117. 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 водозбору з магістрального трубопроводу 1 викликає зменшення тиску у водоповітряному резервуарі 25 і датчик реле тиску 24 через ланцюги живлення забезпечує включення електроприводу 14 насоса 2 та компресора 117. Засувки 35-37 відкриті, а засувки 62, 69, 65, 71, 120 - закриті. Засувка 120 відкривається. При проходженні газоповітряної суміші газів, підведеної до компресора 117 трубопроводом 123 від деаеруючого пристрою 74, через водний розчин із домішками ПАР, останні концентруються на стінках бульбашок та переносяться ними на поверхню води ємності-сепаратора 118, звідки піна потрапляє в утилізаційний трубопровід 119, вода із ємності-сепаратора 118 подається у напірні патрубки 35-37. При падінні значень сили струму, що реєструється датчиком струму 23 і сигналізує про пасивуючу дію складових ПАР (комплексонів та комплексонатів), відповідно, втрату надійності та енергоефективності 3 UA 120530 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 технологічних процесів автоматичної насосної станції, локальним керуючим пристроєм 121 подається команда на збільшення компресором 117 через засувку 120 об'ємів подачі газоповітряної суміші із трубопроводу 123, при підвищенні сили струму - на зменшення об'ємів подачі газоповітряної суміші. 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 у процесі подачі води споживачу всіма насосами 2-4 при появі у всмоктуючих патрубках 11-13 неприпустимих для споживача води іонів шкідливих речовин електролітичні датчики 86-88 подають команду через вторинний прилад 85 регульованому перетворювачу сигналу 84 і блокам управління 91-97, 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, 7779, 81, 82, 83 і забезпечується перерозподіл подачі потоку води, в результат якого в напірну магістраль 1 вода подається тільки через всмоктуючі трубопроводи 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 електротурбогідроциклонів 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 патрубках 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 за командами електролітичних датчиків 86, 90 забезпечує живлення електродів 77, 79, 78, 81-83, 44-46 струмом, по величині, достатній для забезпечення необхідної концентрації іонів у вихідних патрубках 61, 68 і відповідно байпасному трубопроводі 64 і магістралі 1. Залежно від необхідної концентрації іонів речовин у воді для споживача, перетворювач 84 сигналів забезпечує лужний або кислотний розчин постійної концентрації при будь-якій кількості працюючих насосів 2-4. У процесі роботи насосної станції невикористаний надмірний фільтрат з накопичувальної місткості 102 через трубопровід 103 прямує на подальшу утилізацію. Застосування пропонованої автоматичної насосної станції як джерела безпечного водозабезпечення гідротранспортної 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 забруднення навколишнього середовища техногенними продуктами господарсько-побутової діяльності людини, сприятиме вирішенню проблеми екологічно чистого, безреагентного, енергоефективного кількісного і якісного водозабезпечення споживачів незалежно від рівня водозабезпеченості території, навіть при високих вхідних концентраціях ПАР. Як альтернативні джерела водопостачання можуть використовуватися побутові і виробничі стоки цих же водоспоживачів. Джерела інформації:: 1. Патент України № 22010, кл. F04D 15/00, публ. 1998. 2. Патент України № 81038, кл. F04D 15/00, публ. 2007. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 60 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 4 UA 120530 U 5 10 15 20 25 30 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, встановленими у вихідних патрубках електротурбогідроциклонів, при цьому в кожній анодній і катодній зоні електролітичної ванни і на ділянці входу вихідних патрубків фільтра очищення зливної води і фільтра очищення знищуючої фракції додатково встановлені електролітичні датчики, сполучені через вторинний прилад з блоками керування електроприводами засувок вихідних патрубків фільтрів очищення зливної води і знищуючої фракції потоку і засувок напірних патрубків насосів, а через перетворювач сигналу електродів - з ланцюгами живлення блоків керування електроприводами насосних агрегатів, на фільтрах промивки освітленої і знищуючої фракції оснащена вихідними промивними патрубками з електроприводними засувками, які з'єднані із накопичувальною місткістю фільтрату, оснащеною скидним трубопроводом, а на байпасному трубопроводі чистої води станція оснащена накопичувальною місткістю очищеної води, при цьому місткості фільтрату і очищеної води за допомогою електроприводних засувок сполучені з автоматичним дозатором подачі очищеної води і фільтрату, додатково установленим на трубопроводі, що зв'язує загальною магістраллю всмоктуючі патрубки насосних агрегатів перед електролітичною ванною, крім того електроприводи засувок, що зв'язують накопичувальні місткості фільтрату і очищеної води з автоматичним дозатором подачі очищеної води і фільтрату, оснащені блоками керування, які підключені до вторинного приладу електролітичних датчиків і зв'язані з регульованим перетворювачем сигналу електродів з ланцюгами живлення блоків керування електроприводами насосних агрегатів, яка відрізняється тим, що водоповітряний резервуар з'єднаний із напірними патрубками насосів через ємність-сепаратор, куди із компресора, згідно з значеннями керуючих впливів, виходячи із показів датчика струму навантаження, подаються різні об'єми газоповітряної суміші, котра отримується в результаті деаерації газів із електролітичної ванни. 5 UA 120530 U 6 UA 120530 U Комп’ютерна верстка М. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7