SOLVIA PumpFlow — система регулирования подачи погружного насоса с измельчителем для канализационных насосных станций и приёмных резервуаров. Расход в сеть водоотведения задаётся долей потока, возвращаемого через рециркуляционную линию в резервуар, тогда как насос и его режущий механизм работают на номинальной частоте вращения.
Канализационные насосные станции, приёмные резервуары, усреднители и локальные очистные сооружения перекачивают сток с твёрдыми и волокнистыми включениями: ветошью, текстильными волокнами, гигиеническими изделиями, полимерными фрагментами, пищевыми остатками. Погружной насос с измельчителем разрушает такие включения на входе в проточную часть, чтобы они не забивали ни насос, ни напорный трубопровод. Режущий механизм справляется с этим только на высокой скорости вращения.
Подача такой станции редко бывает постоянной: приток растёт утром и вечером, падает ночью и резко возрастает при залповом сбросе. Разработка задаёт требуемый расход в сеть водоотведения, не трогая частоту вращения насоса: часть потока уходит из напорной линии в рециркуляционный трубопровод и возвращается в приёмный резервуар через сопло под уровнем жидкости. Возврат при этом работает не вхолостую, а как перемешивание резервуара.
В системах водоотведения подачу насоса меняют двумя привычными способами. Дросселирование ограничивает поток задвижкой на напорном трубопроводе и создаёт лишние гидравлические потери, оплачиваемые электроэнергией. Частотное регулирование снижает обороты электродвигателя, и для обычного насоса это чаще всего допустимо. У насоса с измельчителем вместе с оборотами падает скорость режущего механизма, а от неё зависит, будут волокна разрезаны или намотаны.
Дальше отказ разворачивается в цепочку. Снижение частоты вращения ухудшает измельчение волокон, вызывает их наматывание на режущий механизм и приводит к падению подачи, перегрузке двигателя и аварийной остановке. За остановкой следуют извлечение насоса из резервуара, ручная очистка и простой станции. Регулирование расхода, ради которого обороты снижали, обходится дороже неравномерности притока, от которой оно защищало.
Насос с измельчителем стоит в приёмном резервуаре и подаёт сток в напорный трубопровод, на котором установлена запорно-регулирующая арматура, задающая расход в сеть. Между выходом насоса и этой арматурой к напорной линии подключён рециркуляционный трубопровод, второй конец которого введён во внутренний объём резервуара. На нём стоит регулирующий орган, изменяющий количество возвращаемой жидкости, а выходной участок снабжён соплом ниже уровня стока.
Регулирование сводится к распределению одного и того же потока между двумя путями. Когда в сеть нужно подать меньше, орган на рециркуляции открывается сильнее и большая часть расхода возвращается в резервуар; когда нужно подать больше, рециркуляция уменьшается. Насос остаётся в области номинальной производительности, а частота вращения режущего механизма не меняется вовсе — именно это отличает SOLVIA PumpFlow от частотного привода.
От дросселирования разделение отличается судьбой отведённой части потока. Задвижка гасит её на сопротивлении, и энергия уходит в потери, ничего не давая резервуару. Рециркуляция возвращает эту часть в приёмный резервуар и там же её расходует, поэтому доля потока, снятая с подачи в сеть, превращается не в потери на арматуре, а в гидравлическую работу внутри резервуара.
Сопло заглублено ниже минимального рабочего уровня жидкости и формирует направленную высокоскоростную струю. Струя создаёт циркуляцию в объёме резервуара, взмучивает донный осадок и за счёт эжекционного эффекта вовлекает в движение окружающую жидкость. В формуле изобретения сопло может быть ориентировано в направлении дна под углом 15–45 градусов к горизонтальной плоскости, и конкретный угол определяется при подборе конфигурации под резервуар.
В приёмных резервуарах накапливаются осадок, жиры, волокнистые включения и тяжёлые частицы; при плохом перемешивании на дне образуются отложения, появляются запахи и ухудшается усреднение стока. Обычная байпасная линия возвращает поток на вход насоса или защищает его от работы на закрытую задвижку, но резервуар при этом не перемешивает. Здесь возврат направлен в объём резервуара, и перемешивание частично выполняет сам рециркуляционный поток.
Регулирующий орган на рециркуляционной линии бывает ручным и автоматизированным. В автоматическом варианте он управляется по сигналам датчиков уровня жидкости в приёмном резервуаре и датчиков давления в напорном трубопроводе: рост уровня отрабатывается увеличением подачи в сеть, ограничение сброса в напорную линию — возвратом большей доли потока, а потребность в перемешивании — усилением рециркуляции. Насос во всех режимах остаётся на номинальных оборотах.
Приведённый разработчиком пример исполнения — канализационная насосная станция на 50 м³/ч с приёмным резервуаром 15 м³, насосом мощностью 2,6 кВт и номинальной частотой вращения 2900 об/мин, напорным трубопроводом DN80 и рециркуляционной линией DN50. Сопло сужено до DN25, установлено в 0,3 м от дна и ориентировано под углом 30 градусов.
При полном возврате поток целиком уходит обратно в резервуар и обеспечивает интенсивное перемешивание, а при частичном подача в сеть держится в диапазоне от 5 до 50 м³/ч, тогда как частота вращения режущего механизма сохраняется на уровне 2900 об/мин. За 12 месяцев эксплуатации случаи засорения и наматывания волокнистых включений на этом объекте не фиксировались. Это пример конкретного исполнения, а не гарантия для произвольной станции.
SOLVIA PumpFlow — собственная технологическая разработка SOLVIA в области насосных систем водоотведения; она имеет патентную защиту в России. Решение объединяет погружной насос с измельчителем, напорный трубопровод с запорно-регулирующей арматурой, регулируемую рециркуляционную линию, сопло для направленного перемешивания и управление по уровню и давлению; применяется оно и при строительстве новых станций, и при модернизации действующих приёмных резервуаров. Конкретные параметры рециркуляционного трубопровода, сопла, регулирующего органа и алгоритма управления подбираются под объект.
Расскажите об объекте — инженер подготовит расчёт схемы, спецификацию и коммерческое предложение в течение рабочего дня.