Problemy współpracy pompowni znacznie oddalonych połączonych równolegle

Analizowany przypadek dotyczy dzielnic mieszkaniowych, zlokalizowanych w jednym z miast południowej Polski. Dzielnice te przez wiele lat zaopatrywane były przez współpracujące: pompownię „W” (zestaw pomp pionowych wielostopniowych zasilanych wodą ze zbiornika o swobodnym zwierciadle wody, każda pompa sterowana własnym falownikiem) oraz zespół studni głębinowych (studnie „O”), sterowanych kaskadowo przez dyspozytora – przy rosnących rozbiorach wody na terenie dzielnicy dołączana była zdalnie kolejna studnia. Regulacja kaskadowa studni powodowała jednak skokowe zmiany ciśnienia na terenie dzielnicy, stąd w celu poprawienia jakości regulacji ciśnienia jedną z pomp głębinowych wyposażono w falownik (utrzymujący stałą wartość ciśnienia), a pozostałe studnie nadal pracują w układzie kaskadowym. Rosnące zapotrzebowanie na wodę wynikające z rozwoju dzielnicy, przy jednoczesnym wyczerpaniu możliwości istniejących źródeł wody, spowodowało konieczność wspomagania istniejącego układu wodą z innej dzielnicy poprzez trzecią pompownię sterowaną falownikiem (pompownię „K”, wyposażoną w jedną pompę jednostopniową). Aktualny układ zasilanego obszaru pokazuje rys. 1.

Niestety, dołączenie do  zasilanego układu sieci pompowni „K” spowodowało dodatkowe problemy regulacyjne całego systemu. Podstawowym okazała się bardzo wysoka wrażliwość układu na minimalne zmiany ciśnienia (rzędu 0,1 bara) – przy podwyższaniu ciśnienia przez pompownię „K” dławione były studnie „O”, po krótkim czasie (kilkunastu sekund) falownik wyłączał pompę głębinową. Następnie, po kilkunastu/kilkudziesięciu sekundach, falownik ponownie uruchamiał pompę głębinową, co skutkowało natychmiastowym podwyższeniem ciśnienia w całej sieci o ok. 0,5 bara (rys. 2, rys. 3). Cykl taki powtarzał się wielokrotnie, szczególnie w godzinach minimalnych rozbiorów wody (rys. 4).

W celu doregulowania układu w pompowni „K” skrócono czasy reakcji sterownika. Niestety, pomimo zmniejszenia zakresu zmian ciśnienia w pompowni „K”  (rys. 5) zwiększyła się liczba wyłączeń studni „O” w godzinach nocnych (rys. 6).

Ze względu na brak dalszych możliwości regulacji (szczególnie kwestii regulacji par ametru P regulatora pompowni „K”) podjęto decyzję o wymianie falownika sterującego pomp ownią „K” wraz z przetwornikami ciśnienia. Dzięki takiemu rozwiązaniu zmniejszono uchyb regulacji ciśnienia pompowni „K”, stabilizując współpracę wszystkich obiektów.

Analiza pracy pompowni i studni wskazuje, że najkorzystniejszym rozwiązaniem hydraulicznym jest wyłączanie studni „O” w godzinach nocnych (23:00-6:00) – ich funkcje bezproblemowo przejmuje pompownia „K” lub pompownia „W”, likwidując zbędny wzrost ciśnienia.

Podsumowując, przedstawione przypadki wskazują, jak ważna jest szczegółowa analiza wszystkich zależności zachodzących w układach wodociągowych – pominięcie czy zmiana jednego elementu może spowodować zakłócenie w pracy całego układu.



RYS. 1 Schemat zasilania sieci wodociągowej przez współpracujące: studnie „O”, pompownię „W” i pompownię „K”

RYS. 2 Wahania ciśnienia spowodowane współpracą studni „O” i pompowni „K”

RYS. 7 Współpraca pompowni i studni po wymianie falownika w pompowni „K” – profi l ciśnienia

RYS. 8 Współpraca pompowni i studni po wymianie falownika w pompowni „K” – profi l przepływu
 

RYS. 9 Praca pompowni „K” po zatrzymaniu studni „O”

Artykuł został również opublikowany w nr 1/2017 półrocznika "Pompy, pompownie".