بوستر پمپ

یکی از مشکلات رایج که در سیستم لوله کشی ساختمان ها و لوله کشی شهری وجود دارد تنظیم نمودن فشار آب پمپاژ شده به داخل لوله ها می باشد. با توجه به این موضوع که میزان آب مصرفی دارای نوسان می باشد و دارای مقدار معینی نیست، بنابراین در سیستم های پمپاژ ثابت که چند الکترو موتور دائماً مقدار معینی آب به درون لوله ها پمپاژ می کنند. با توجه به کاهش و افزایش مصرف آب فشارهای متفاوتی به لوله وارد می شود که این موضوع باعث ایجاد مشکلاتی در سیستم آبرسانی می شود.

این مشکل بدین صورت است که در صورت افزایش فشار آب که حاصل فعالیت همزمان چند الکترو موتور می باشد، در این صورت این امکان وجود دارد لوله بر اثر فشار دچار آسیب ها و صدماتی شوند، همچنین بر عکس در صورتی که چند الکترو موتور همزمان خاموش شوند این امکان وجود دارد که فشار آب درون لوله کاهش یابد و آب در نقاط مختلف شهر و یا ساختمان قطع شود. برای تنظیم این فشار کنترل شده در درون سیستم آبرسانی و پمپاژ از بوستر پمپ استفاده می شود.

بوستر پمپ را بر حسب دو فاکتور ماکسیمم مصرف ساعتی و مینیمم فشار شبکه مصرف طراحی می شود. مصرف آب هر یک از وسایل ساختمانی بسته به نوع استفاده ساختمان متفاوت می باشد. نمودار آب مصرفی بهداشتی بوستر پمپ NOWAX که زیر مجموعه ای از بوستر سازی شرکت بزرگ EBARA ژاپن است که بر خلاف جدوال و نمودارهای مصرف آب آمریکا که بسیار بالاتر از نمودار مصرفی آب در ایران می باشد، بوستر های این شرکت کاملاً منطبق بر نمودارهای الگوی مصرفی آب در ایران می باشد.

قسمتهای اصلی یک بوسترپمپ شامل: الکتروپمپ ها، شاسی اصلی، کلکتور حرکتی، کلکتور مکش، تجهیزات کنترل فشار ، تابلوی کنترل و فرمان.

اصلی ترین قسمت بوستر پمپ ها، تابلوی کنترل و فرمان و تجهیزات کنترل فشار آن است.

بوسترپمپ ها از نظر کنترل فشار آب به دو رده تقسیم شده اند، بوستر پمپ های دور ثابت و بوستر پمپ های دور متغیر.

بوستر پمپ های دور ثابت نوع های مختلف تک پمپه، دو یا چند پمپه با جاکی پمپ و یا بدون جاکی پمپ ساخته میشوند. اما از لحاظ ولتاژ برق مصرفی بوستر پمپ تک فاز دور ثابت 220 ولت و سه فاز 380 ولت و یا ترکیبی از این دو می باشد.

 

 

 

در بوستر پمپ های نسل جدید که به صورت پیشرفته هستند، روشن و خاموش شدن الکترو پمپ ها به صورت ردیفی و نوبتی می باشد و براي كنترل فشار فقط از دو پرشرسوئيچ استفاده مي شود. یکی از پرشر سوئیچ ها برای حداکثر فشار و پرشر سوئیچ دوم برای حداقل فشار تنظیم می شوند. با وصل شدن مدار هر یک از پرشر سوئیچ ها، خبر رسیدن فشار آب به حداقل یا حداکثر به تابلوی کنترل و فرمان بوستر می رسد، و تابلوی فرمان بسته به حداقل یا حداکثر بودن فشار دستورات لازم جهت روشن شدن الکتروپمپ ها یا خاموش شدن نوبتی الکتروموتور ها را صادر می کند.

در بوستر پمپ های دور ثابت از چند منبع دیافراگمی با ظرفیت های ویژه استفاده می شوند. بهترین .مناسبترين ظرفيت مفيد منبع ديافراگمي براي 15 بار روشن و خاموش شدن هر يك از الكتروپمپ هاي بوستر پمپ، از حاصل تقسيم ظرفيت يك پمپ بر حسب لیتر در دقیقه به تعداد پمپ های بوستر پمپ بدست می آید. راندمان منبع ديافراگمي معمولاً 33%  است لذا حجم اسمي منبع ديافراگمي3 برابر حجم واقعي آن خواهد بود.

در مدت زمانی که یک یا چند الکترو موتور باهم روشن و فعال می باشند، علاوه بر تأمین آب مورد نیاز مقدار اضافی آن در دیافراگم منبع دیافراگمی ذخیره شده و باعث افزایش تدریجی فشار سیستم و رسیدن آن به فشار پرشرسوئیچ ماکسیمم می گردد که بدین وسیله دستور خاموش شدن الکترو موتورهای روشن توسط مدار فرمان صادر گردد. البته این موضوع را نیز باید در نظر بگیریم که ممکن است مدار فرمان همه ی الکترو پمپ ها را خاموش نکن و تنها برخی از الکترو پمپ ها را خاموش نماید تا فشار از درجه ماکسیمم کاهش یابد. پس از این حالت آب مصرفی از منبع دیافراگمی به شبکه مصرف وارد می شود. با مصرف آب درون دیافراگم ، فشار سیستم پایین می آید تا به فشار پرسوئیچ مینیمم برسد، در این حالت دستوری به مدار فرمان ارسال می شود که فشار سیستم کاهش یافته ، در این شرایط مدار فرمان دستور روشن شدن الکترو پمپها را صادر می نماید تا فشار سیستم افزایش پیدا کند. این روند روشن خاموش الکترو پمپها دور ثابت ادامه می یابد  تا دستگاه به سیستم آبرسانی خود با کمترین آسیب ادامه دهد.

 

بوستر پمپ های دور متغیر

 

یکی از قدیمیترین خواسته ها و آرزوی طراحان بوستر پمپ این بود که فشار آب ثابتی با تغییرات آب مصرفی ایجاد نمایند. اولین قدمی که برای دستیابی به این مهم وجود دارد ساخت دستگاهی است که بتواند با دور الکترو موتورهایی که با برق شهری کار می کنند تغیر یابد.

در چند دهه ی اخیر با پیشرفت صنایع و تکنولوژی ها در جهان، صنعتهای برق و مکانیک نیز رشد قابل قبولی داشته و به جایگاه بالایی دست پیدا کرده نمونه ای از این پیشرفتها ساخت دستگاه اینورتر می باشد.

 

 

دستگاه اینورتر دستگاهی است که به وسیله ی آن می توان فرکانس برق شهری را تغییر داد. با توجه به اینکه در فرکانس ثابت الکترو پمپ ها نیز دارای دور خروجی ثابتی هستند در صورتی که بتوان فرکانس برق شهری را افزایش داد دور دستگاه نیز افزایش می یابد.

یکی از معمولترین کاربردهای اینورترها که بیشتر در مهندسی تأسیسات شناخته شده است، استفاده از این دستگاهها در ساخت آسانسورهای دور متغییر(VVVF) می باشد.

در صورتی که از این تکنولوژی در ساخت الکترو پمپ ها و بوستر پمپ ها استفاده شود در این حالت می توان بوستر پمپ هایی را تولید کرد که دور متغییری دارند. در سالیان اخیر در کشورهای پیشرفته از بوستر پمپ هایی استفاده می شود که دارای دور و فرکانس متغییری هستند برای این موضوع از الکترموتورهایی استفاده می شود که دارای اینوترهای مجزایی هستند.

اما در کشور ایران متاسفانه افراد از مزایای بوستر پمپ های دور متغییر آگاه نیستند و همچنین قیمت بالای بوستر پمپ های دور متغیر نسبت به بوستر پمپ های دور ثابت باعث شده مقبولیت این پمپ در ایران کاهش یابد، ضمن اینکه برخی سازندگان ایرانی که دارای تخصص و دانش لازم برای ساخت بوستر پمپ های دور متغییر را ندارند اقدام به تبلیغ منفی نسبت به بوستر پمپ های دور متغییر کردند که باغث دید بد مردم نسبت به این بوستر پمپ ها شده است. برای این منظور در سال های اخیر در ایران اقدام به تولید بوستر پمپ های دور متغییر شده است که قیمت این بوستر پمپ ها قابل رقابت با بوستر پمپ های دور ثابت می باشد.

البته ذکر این موضوع نیز حائز اهمیت است که که همه ی دستگاهها و تجهیزات بوستر پمپ ها  به مانند بوستر پمپ های دور ثابت است، به جز تابلوی کنترل و فرمان و سنسور فشار.

نکته ی که در اینجا وجود دارد تشابه مکانیکی بوستر پمپ های دور متغیر با بوستر پمپ های دور ثابت باعث شده که بوستر پمپ های دور ثابت را با استفاده از تابلوی فرمان و سنسور های فشار به بوستر پمپ های دور متغیر تبدیل کرد یعنی کافی است به تجهیزات بوستر پمپ های دور ثابت یک تابلوی فرمان و چند سنسور فشار اضافه کنیم تا این بوستر پمپ های دور ثابت به بوستر پمپ های دور متغیر تبدیل شود.

به عبارت دیگر تمامی قسمت های مکانیکی و شیر آلات بوستر پمپ های دور ثابت و بوستر پمپ های دور متغیر یکسان هستند و تنها تفاوت آنها تابلوی فرمان، سنسور های فشار و پرشر های ترنسمیتر می باشد.

بخش اصلي تابلوي كنترل و فرمان تابلوي برق را قطعه كنترل ميكروپروسسوري هوشمند آن تشكيل ميدهد. این قطعه کنترل کنترل بر اساس برنامه ریزی خاصی طراحی شده و کار بوستر پمپ ها را کنترل و بررسی می نماید.

اين برد كنترل بر اساس برنامه خاص تعريف شده كار بوستر پمپ را كنترل مينمايد .در تابلوي برق بوستر پمپ براي كار دستي هر يك از الكتروپمپ ها بمنظور راه اندازي بوستر پمپ و استفاده موقت دستي از الكتروپمپ هاي بوستر پمپ به هنگام خرابي احتمالي سيستم اتوماتيك ، همچنين راه اندازي اتوماتيك بوستر پمپ ، كليدهاي لازم پيش بيني شده است .

 

در بوستر پمپ های دور متغیر بر خلاف بوستر پمپ های دور ثابت که روشن خاموش شدن الکترو پمپ ها به صورت سخت و به صورت آنی روشن و خاموش می شوند در بوستر پمپ های دور متغیر الکترو موتور ها با استفاده از برنامه و به صورت نرم روشن خاموش می شوند یعنی بسته به فشار سیستم و میزان آب مصرفی فرکانس افزایش و کاهش می یابد در این صورت دور الکترو موتور ها تغییر می کند.

همانطور که گفته شد با توجه به تغییر تدریجی دور، الکترو موتورهای دور متغییر این الترو موتورها نسبت به الکترو موتور های دور ثابت دارای مزایایی از قبیل:

1- ثابت بودن كامل فشار سيستم كه شاخص اصلي بوستر پمپ هاي دورمتغير است.

2- بوستر پمپ هاي دورمتغير بنا به دلايل زير به منبع ديافراگمي نياز ندارند.

2-1- حذف ضربه قوچ در شبكه مصرف به دليل روشن و خاموش نشدن آني الکتروپمپ ها

2-2- معادل بودن مقدار آب پمپاژ شده بوسيله بوستر پمپ ها با ميزان آب مصرفي.

2-3-  ثابت بودن كامل فشار سيستم و عدم نياز به ذخيره سازي آب درحد فاصل دو فشار در مقايسه با بوستر پمپ هاي دورثابت.

3- كاهش فضاي اشغال موتورخانه با حذف منبع ديافراگمي .

4- كاهش استهلاك كوپلينگ ها و قطعات متحرك الكتروپمپ ها .

5- افزايش عمر مفيد بوستر پمپ و اجزا تشكيل دهنده آن.

6- كاهش هزينه هاي سرويس و نگهداري .

7-  كاهش هزينه هاي مستمر برق مصرفي تا 30% بدليل متناسب بودن شدت جريان برق مصرفي با دور الكتروموتور و حذف شدن جريان راه اندازي در مقايسه با بوستر پمپ هاي دورثابت به هنگام روشن شدن آني الكتروپمپ ها.

قطعه های کنترل پیشرفته دارای این امکان هستند که با توجه به الگوی مصرف و شرایط کاری آنها برنامه ریزی شوند تا بیشترین راندمان را داشته باشند.

در این قسمت به مهمترین وظایف قطعه کنترل می پردازیم:

1-      تعویض به نوبت پمپ ها که این کار باعث می شود همه ی الکترو موتور ها به نوبت کار کنند و در این صورت استهلاک سیستم نیز کاهش می یابد.

2-      فاصله زمانی روشن شدن الکترو موتور ها تنظیم می شود و همزمان روشن نمی شوند، منظور از این قسمت این است که پمپ ها به صورت همزمان فعالیت خود را شروع نمی کنند بلکه به طور منظم و با یک فاصله ی معین از همدیگر شروع به فعالیت می کنند.

3-      در صورتی که فشار سیستم آبرسانی افزایش یابد نیاز به خاموش شدن الکترو موتورها احساس می شود، پس وظیفه ی واحد کنترل برنامه ریزی برای خاموش شدن الکترو موتور هاست ولی به شرطی که همه ی الکترو موتورها به صورت همزمان خاموش نشوند.

4-      تعویض نوبتی پمپ ها، این بدان منظور است هنگامی که فشار آب ثابت بوده و نیاز به فعالیت و کار مداوم باشد واحد کنترل از کار مداوم یک الکترو پمپ جلوگیری می کند به این صورت که یه فاصله ی زمانی طراحی می کند و الکترو پمپ ها به صورت نوبنی روشن خاموش می شوند تا بدین صورت همه ی الکترو پمپ ها کار کرده و بعد از مدتی برای کم شدن درجه حرارت خاموش شوند.

5-      در بوستر پمپ دورمتغير كه تابلوي آن فقط شامل يك اينورتر براي كار ترتیبی الكتروپمپ ها است ، قطعه كنترل و فرمان بايد طبق روال برنامه قادر به تغییر مدار برق شهر و مدار برق اينورتر به هرکدام از الكتروپمپ ها بر اساس تعويض كار نوبتي الكتروپمپ ها باشد.

در قسمت مدار قدرت این بوستر پمپ ها برای هر یک از الکترو موتورها دو مدار قدرت تعبیه شده است 1) مدار قدرت با برق شهری 2) مدار قدرت با برق خروجی از اینوتر.

جهت ممانعت از بسته شدن همزمان دو مدار قدرت که قبلاً مطرح شد به یک الکترو پمپ می توان علاوه بر قطعه کنترل و فرمان برای امنیت بالاتر از دستگاههای فیزیکی و مکانیکی مانند قفل کن، بین دو کانکتور دو مدار قدرت هر الکترو پمپ استفاده نمود.

در بوستر پمپهای دور متغییر به جای پرشر سوئیچ ها که در بوستر پمپ های دور متغییر استفاده می شود از یک دستگاه به نام پرشر ترانسمیتر استفاده می کنند.

پرشر ترانسمیتر دستگاهی است که در هر لحظه فشار بوستر پمپ را اندازه گیری می کند و اندازه ی آن را به صورت شدت جریان از 4 تا 20 میلی آمپر به قطعه ی کنترل میکرو پروسسوری انتقال می دهد. ترانسمیترها با دامنه های مختلف فشار ساخته می شوند. بهترین ترانسمیتر به این صورت است که دارای حساسیت به دامنه فشار مورد نیاز بوستر پمپ باشد.

در قسمت كنترل و فرمان تابلوي برق بوستر پمپ عموماً از يك عدد پتانسيومتر استفاده مي شود كه بر اساس مقدار فشار مورد نياز بوستر پمپ تنظيم می شود .در حالیکه فشار سيستم پایین تر از فشار پنانسيومتر باشد شدت جريان انتقالي از پرشرترانسميتر به قطعه كنترل پایین تر از شدت جريان متناظر با فشار مورد نياز می باشد كه باعث بالاتر شدن فركانس اينورتر می شود.

بالا بودن فركانس برق خارجی از اينورتر باعث افزايش دور الكتروپمپ به اندازه ای می شودكه فشار دستگاه را به فشار تنظيم شده برساند و در حالتیکه فشار دستگاه بیشتر از فشار پنانسيومتر باشد معکوس اين عمل رخ می دهد تا هميشه فشار در درون دستگاه ثابت بماند. تغییرات فشار که ذکر شد غیر محسوس و در اندازه ی دهم متر فشار ستون آب است پس فشار دستگاه دائماً ثابت باقی می ماند.

در ابتدای راه اندازي بوستر پمپ با چرخش نرم الكتروپمپ بالا رفتن تدريجي دور آن براي تأمين مصرف آب آنی شبكه مصرف صورت می گرفت .با بالا رفتن تدريجي مصرف آب دور الكتروپمپ ذکر شده به همان نسبت هماهنگ با بالا رفتن فركانس برق خارجی از اينورتر افزايش پیدا می کند تا جایی که فركانس برق خارجی از اينورتر به فركانس برق شهری برسد. در اين لحظه دور الكتروموتور و آبدهي آن در فشار مد نظر به ماکسیمم می رسد.در این هنگام الكتروموتور ذکر شده با همان دور با برق شهر كار خواهد کرد و اينورتر در مدار الكتروپمپ جدید قرار مي گيرد و فركانس آن به آرامی از صفر به اندازه ای افزايش پیدا می کند كه مقدار اضافه مصرف آب را نسبت به ماکسیمم آبدهي يك پمپ تأمين کند.

با بالا رفتن مصرف آب به کار افتادن الكتروپمپ هاي بوستر پمپ به همين حالت تا آخرين پمپ ادامه پیدا می کند.

درحالتی که مصرف آب كاهش یابد ، فركانس برق خروجي از اينورتر و دور الكتروپمپي كه در مدار آن وجود دارد به تدريج كاهش پیدا می کند تا فركانس اينورتر و دور الكتروپمپ به صفر برسد . در اين موقع الكترپمپي كه ابتدا در مدار اينورتروجود داشت دوباره براي مصرف » از مدار برق شهری جدا می شود و در مدار برق اينورتر قرار ميگيرد تا دور آن آنی به وسیله ی اينورتر تنظيم گردد. در مدت زمان با کم شدن مصرف آب اين الكتروپمپ نيز خاموش شده و از مدار خارج مي شود و الكتروپمپ دیگری با برنامه یکسان اين پمپ در مدار اينورتر قرار ميگيرد . در حالتیکه کم شدن مصرف به همين صورت ادامه پیدا کند و مقدار مصرف آب به صفر نزدیک شود ، همه ی الكتروپمپ ها خاموش خواهند شد. در بوستر پمپ هاي جدید شامل دورثابت و يا دورمتغير از نظر هوشمند بودن قطعه ی كنترل آن از سيستم خبر رسانی نيز استفاده می کند.

سيستم خبر رسانی با نشان دادن علائم خاص عددي يا حروفي و يا هر دو می تواند وجود ایراد را در هر يك از تجهيزات تابلويي ، سنسور فشار ، و حتي شبكه مصرفی به نمایش در آورد و همزمان با آن با به صدا در آوردن يك آلارم  يا چراغ چشمك زن در قسمت مناسب مانند اطاق نگهباني يا اطاق تأسيسات رخ دادن مشکل را خبر رسانی کند. وجود سيستم عيب ياب باعث می شود که براي تعمير و نگهداري بوستر پمپ بتوان از افرادی  با تخصص کمتر استفاده کرد.

وجود داشتن یک سيستم خبردهنده ، فرد تعميركار را بدون اتلاف وقت به محل عيب راهنمایی کند و از بهم خوردن تابلوي برق براي پیدا نمودن برق جلوگيري نماید .

براي حل مشکل تابلو كافي است كه با خاموش نمودن كليد برق مدار دچار مشکل شده جريان برق آن را قطع کرده و تعميرات مورد نیاز را روی آن انجام داد و در حالتی كه خرابي مرتبط به الكتروپمپ باشد ، با فعالیتی یکسان، پس از قطع جريان برق اقدام به تعمير آن نمود بدون اين كه مشکلی در كار رایج بوستر پمپ در حال تعمير اتفاق بیافتد . به عبارت دیگر بوستر پمپ با توجه به برنامه و بدون در نظر گرفتن قسمت معيوب به فعالیت خود ادامه مي دهد.