Резервуары для хранения воды – недорогая автоматизация управлением уровнем воды для зимы.

Локализованные процессы управлением уровнем воды в резервуарах, водонапорных башнях в современных решениях нередко предлагается решать весьма дорогими и избыточными автоматизированными системами управления.

Предложенная на рынке избыточность в автоматике нередко диктуется производителями и продавцами, тогда как на практике можно красиво и недорого решить эту задачу. Многообразие датчиков, преобразователей и дорогих микропроцессорных блоков управления часто вводит в заблуждение неискушённых руководителей предприятий, объектов и частных пользователей.

Отдельно стоит отметить, что для баков, резервуаров, водонапорных башен, расположенных вне отапливаемых помещений и имеющих минимальную теплоизоляцию большинство европейских решений по датчикам и системам управлениям вообще негодны для условий РФ в осенне-зимний период. Причём практически на всей территории РФ – отрицательные температуры от нескольких недель до 9 месяцев неотъемлемая часть окружающей среды.

Рассмотрим на примере автоматизации самого распространенного типа водонапорной башни на территории России - башне Рожновского. Обычно обьём – до 30 куб.м. Видел её каждый. Удачное и экономичное решение инженерной задачи ещё с 30-х годов 20 века, особое распространение получило в 50-х годах. Сейчас, используемое их количество до сих пор несколько десятков тысяч.

Принцип и конструктивные особенности до сих пор используются не только для водопроводных сетей посёлков, деревень, но и в промышленном производстве. Причём большинство расположены вне зданий и построек. Практически полая ёмкость с двумя трубами внутри (подачи воды от насоса и подачи воды потребителю. Сами резервуары для хранения воды с минимальной теплоизоляцией.

Автоматика для них довольно примитивна. Минимум: два мембранных датчика (контактного типа – нижний и верхний уровень), блок реле на запуск и остановку насоса. Предохранительная автоматика от перелива выполнена в виде трубы (перелива) слива. Обычно старые кабеля большой длины. Со временем всё электрическое естественно требует замены. Стоит отметить, что такая автоматизация имеет немало «узких» мест, особенно при эксплуатации зимой на открытом воздухе рядом с водой.

Чем и как эффективно её заменить? Как самому незатратно спроектировать и реализовать локализованные процессы управлением уровнем воды в отдалённо стоящем резервуаре?

Предлагаемые на рынке решения по контролю уровня воды и системы управления насосами такого масштаба стоят минимум от нескольких тысяч долларов. Большинство функционально и информационно избыточны, так как процесс локализованный и имеет всего один объект управления – насос. Основная предохранительная автоматика – труба перелива. Постоянного присутствия оператора не требует.

Но главное, это предлагаемые для таких решений датчики уровня. Вроде технологически подходят и возможно следить за уровнем, подавая сигналы на блок управления насосом, однако большинство их малопригодны и неэффективны в первую очередь из-за замерзания воды и обледенения вызванное парами.

Приведём сразу примеры отрицательные.

1.Датчики требующие установки на верхней плоскости (крыше) резервуара. Отрицательным моментом является кабель. Высота таких резервуаров нередко более 20 метров. Кроме сложности монтажа (верхолазные работы), главная отрицательная сторона это большая вероятность обрыва кабелей из-за обледенения, ветра, и других воздействий. К тому же добраться на верх башни Рожновского (большого резервуара) целый подвиг. А добираться до датчиков для проверки, пере подключения или замены зимой придётся.

Единственное, если перечисленные проблемы легко решаемы, то можно использовать ультразвуковые датчики, хотя они достаточно дорогие, как и аппаратура с системой управления.

Врезаемые в крышу танка емкостные датчики, также выйдут очень дорого, так как они имеют длинные зонды (датчик нижнего уровня вообще может быть 20м.).

2.Датчики, устанавливаемые путем врезки в стенку резервуара. Например, емкостные. Из-за наледи доходящей зимой до 30 см по стенкам большинство датчиков просто меряют емкость льда и не функционируют. К тому же есть ещё проблемы протечек и коррозии вызванной электрохимической несовместимостью металлов датчика и резервуара. Также возможна проблема с кабелями.

3. Поплавковые. Скользящие по штоку, всплывающие подвесные и наклонные поплавковые датчики. Зимой обмерзают все. Особенно когда поплавок незанят при пониженной воде (датчик верхнего уровня). Лучший вариант из них конечно всплывающий, но при обмерзании оттаивать его будет архисложно, как и нагреть 20-30 кубов воды.

4. Кондуктивные датчики. При понижении температуры воды и обледенении электрическая проводимость воды резко снижается. Когда на датчике появится лёд (диэлектрик) то он вообще перестаёт нормально функционировать, так как его «чувствительность» стремится к нулю.

Гидростатический датчик! Вот идеальное решение. Столб воды, даже со льдом реально будет идентифицирован по уровню таким датчиком. Так как он всегда в воде он не замёрзнет. Кстати у большинства рабочий диапазон температур от -25 градусов.

Проблема установки также просто решается. Можно врезать в резервуар в нижней части, но самоё интересное и практичное решение установить на спускной трубе в колодце с водопроводной арматурой. Размещение рядом с автоматикой и с минимумом кабелей. Плюс простота монтажа. Так как он постоянно в воде, то он никогда не обледенеет (если конечно трубу не разорвёт).

Два пороговых значения электрического сигнала – нижний и верхний уровень на одном датчике. Разница давления понятна всем. Каждые 10 метров столба воды – 1 атмосфера.

Простой и недорогой блок управления и реле контроля тока.

Например, всего за 20 000 рублей можно собрать полную систему управления уровнем воды в резервуаре водонапорной башни Рожновского. С насосом мощностью до 1.5кВт.

Датчик давления NIPRESS D-200 – от 9500 рублей. (до 20кПа с выходным электрическим сигналом 4…20мА).

Реле контроля тока UNICONT PKK-312-1 – от 6000 рублей. (Интеллектуальное реле. Запоминает необходимые уровни 4…20мА)

Реле времени NITIME JEL-111 – от 1500 рублей. (Защита от перегрузки насоса).

Вместо Реле контроля тока и Реле времени можно в одном корпусе поставить блок управления насосом UNICONT PSW – от 10 000 рублей.

Недорогая автоматизация управлением уровнем воды для зимы в водонапорных башнях и резервуарах.

Передача данных
Промышленный компьютер или ПЛК обеспечивают сбор в реальном времени измерительных данных и их телеметрию в АРМ диспетчера, а также выдают, на основе полученной информации, сигналы на управление оборудованием