Интеллектуальный мониторинг насосной станции вторичного водоснабжения: измерение давления, уровня и окружающей среды

Системы вторичного водоснабжения, часто называемые на международном уровне как системы повышения давления воды в зданиях или системы подкачивающих насосов, широко используются в жилых комплексах, коммерческих зданиях, больницах, школах, промышленных парках и других объектах, где одно лишь давление муниципальной воды не может удовлетворить потребности зданий.

Типичная насосная станция уже может содержать подкачивающие насосы, частотно-регулируемые приводы, ПЛК, шкафы управления, резервуары для хранения, клапаны и основные функции защиты. Проблема часто заключается не в отсутствии контрольного оборудования, а в том, что важные рабочие условия по-прежнему распределены между различными приборами и их трудно постоянно контролировать с помощью одной системы.

Поэтому для многих проектов практическая интеллектуальная модернизация не означает замену существующих ПЛК, ЧРП или защитных блокировок.

Более реалистичный подход:

Сохраните существующую систему управления, добавьте недостающие данные датчиков и подключите эти данные к существующей архитектуре мониторинга.

Для чувствительного слоя практическую основу составляют три параметра:

Давление — для условий эксплуатации насосов и трубопроводов
Уровень бака — для статуса хранения воды
Temperature & humidity — для среды насосного отделения

Winsen поддерживает эти три задачи мониторинга с помощью:

WPCK07 Датчик давления
WPCK81 Датчик уровня жидкости
WPCW05 Temperature & Humidity Transmitter

Что такое насосная станция вторичного водоснабжения?

Вторичная система водоснабжения обычно используется, когда давление поступающей муниципальной воды не может напрямую поддерживать давление или расход, необходимые для водопроводной сети здания.

Упрощенно систему можно представить как:

Муниципальное водоснабжение → Резервуар / резервуар → Повышающие насосы → Строительная водопроводная сеть

Бюветная станция выступает в качестве операционного центра этого процесса.

В зависимости от проекта он может содержать резервуары для воды, подкачивающие насосы, трубопроводы, клапаны, приборы для измерения давления, частотно-регулируемые приводы, ПЛК, электрические шкафы и другое оборудование для мониторинга или безопасности.

Цель интеллектуальной системы мониторинга – не просто узнать, включен или выключен насос.

Операторам также необходимо понимать:

• меняется ли гидравлическое давление аномально;
• достаточно ли воды осталось в накопительной емкости;
• меняется ли обстановка в бювете;
• и могут ли эти данные быть собраны, записаны и использованы существующей системой управления.

За чем следует следить в насосной вторичного водоснабжения?

Для базовой системы вторичного водоснабжения: pressure, tank level and pump room temperature & humidity are three complementary parametersПолем

Они описывают разные части одной и той же операционной среды.

Параметр мониторинга	Что это показывает	Винсен Продукт
Давление воды	Гидравлические условия насосов и трубопроводов	WPCK07
Уровень бака	Условия хранения воды	WPCK81
Temperature & humidity	Условия окружающей среды в насосном помещении	WPCW05

В зависимости от масштаба проекта полная интеллектуальная насосная может также включать в себя данные о качестве воды, обнаружении утечек, управлении доступом, видеонаблюдении, состоянии оборудования и данных об энергопотреблении.

Эти дополнительные системы могут оставаться независимыми или интегрироваться через ПЛК, шлюз или платформу верхнего уровня заказчика.

Роль Винсена в этом решении заключается, прежде всего, в слой чувствительного поляПолем

Мониторинг давления: понимание состояния насоса и трубопровода

Давление – один из важнейших гидравлических параметров в подпорной системе водоснабжения.

Непрерывное измерение давления помогает операторам понять, работает ли система насосов и трубопроводов в ожидаемом диапазоне, и предоставляет данные для анализа тенденций, сигналов тревоги и принятия решений по техническому обслуживанию.

Типичные точки измерения включают вход насоса, выход насоса и основной трубопровод подачиПолем

Давление на входе насоса

Давление на входе насоса отражает состояние гидравлики перед подкачивающим насосом.

В сочетании с рабочим состоянием насоса и другой информацией о системе он предоставляет полезные данные при оценке условий подачи воды на входе.

Давление на выходе насоса

Сторона выпуска показывает давление после наддува.

Мониторинг этой точки может помочь системе наблюдать:

• изменения давления во время работы насоса;
• изменения во время регулировки частоты;
• колебания давления при включении насоса;
• и общие тенденции давления предложения.

Давление в главном питающем трубопроводе

Главный трубопровод представляет собой давление, подаваемое в распределительную систему здания.

Непрерывное измерение на этом этапе помогает системе мониторинга отслеживать тенденции давления и выявлять аномальные изменения, требующие дальнейшего изучения.

WPCK07 для мониторинга давления в системе водоснабжения

А Винсен WPCK07 представляет собой компактный датчик давления из диффузионного кремния, подходящий для мониторинга давления в оборудовании и трубопроводах.

Его внутренняя схема преобразует сигнал датчика в стандартные электрические выходы, которые можно подключить к ПЛК, приборам управления и другим системам сбора данных.

WPCK07 предоставляет несколько конфигураций вывода, в том числе 4–20 мА, несколько выходов напряжения, I²C и RS485, что позволяет выбирать конфигурацию преобразователя в соответствии с контроллером и архитектурой связи проекта. В изделии используется герметичная конструкция из нержавеющей стали, и он предназначен для измерения промышленного давления, включая мониторинг давления в трубопроводе.

В насосных станциях вторичного водоснабжения типичные области применения включают:

• давление на входе насоса;
• давление на выходе насоса;
• давление основного питающего трубопровода;
• и другие важные точки гидравлических измерений, определенные разработчиком системы.

Важным моментом является то, что WPCK07 не требует замены существующей системы управления насосом.

Он обеспечивает данные о давлении в существующую архитектуру управления или мониторингаПолем

Для существующей насосной это позволяет добавлять точки измерения давления, продолжая использовать исходный ПЛК, ЧРП и логику управления.

Мониторинг уровня в резервуаре: давление не может заменить измерение уровня

Давление в трубопроводе и уровень воды в резервуаре отвечают на два разных вопроса.

Давление спрашивает: как работает контур воды под давлением?

Уровень спрашивает: Сколько воды имеется в накопительном резервуаре?

Насос может временно поддерживать нормальное давление на выходе, даже когда уровень воды в резервуаре-хранилище снижается.

По этой причине давление в трубопроводе не следует использовать вместо прямого измерения уровня в резервуаре.

Непрерывный мониторинг уровня может предоставить данные для:

• мониторинг запасов воды;
• низкоуровневая идентификация;
• идентификация высокого уровня;
• наблюдение за состоянием пополнения;
• и исторические записи операций.

Это становится особенно полезным, когда насосные станции переходят от периодического ручного осмотра к непрерывному мониторингу.

WPCK81 для контроля уровня в резервуарах хранения

А Винсен WPCK81 представляет собой погружной датчик уровня жидкости, основанный на пьезорезистивном датчике давления.

Зонд измеряет статическое давление жидкости, связанное с глубиной воды, и преобразует его в сигнал, соответствующий уровню жидкости.

WPCK81 поддерживает Выходы 4–20 мА и RS485, обеспечивает защиту IP68 и предназначен для применения в резервуарах с жидкостью, бассейнах с водой и других сценариях статического измерения уровня жидкости.

В системе вторичного водоснабжения изделие может быть установлено в:

• резервуары для хранения воды;
• резервуары;
• или другие сооружения для хранения воды, требующие непрерывного измерения уровня.

При выборе проекта такие параметры, как глубина резервуара, метод установки, длина кабеля, требуемый выходной сигнал и фактическая среда, должны быть подтверждены в соответствии с конструкцией системы.

Зачем контролировать температуру и влажность в насосной?

Насосное отделение – это не только гидравлическая среда.

Он также содержит электрическое и электронное оборудование, такое как:

• ПЛК;
• частотно-регулируемые приводы;
• шкафы управления;
• оборудование связи;
• местные дисплеи;
• источники питания;
• и полевые инструменты.

Таким образом, данные о температуре и влажности предоставляют полезную информацию о рабочая среда вокруг оборудованияПолем

Они не заменяют специализированное обнаружение затопления, электрическую защиту или диагностику оборудования.

Вместо этого они предоставляют дополнительный уровень данных об окружающей среде, который может помочь операторам понять, как условия в насосном помещении меняются с течением времени.

Например, долгосрочные тенденции влажности можно просматривать вместе с сигналами тревоги оборудования или записями технического обслуживания при исследовании условий окружающей среды.

WPCW05 для мониторинга температуры и влажности в насосном помещении

А Винсен WPCW05 использует MEMS-датчики температуры и влажности и обеспечивает выход RS485 для сетевых приложений и приложений мониторинга.

Преобразователь также оснащен локальным дисплеем и предназначен для мониторинга температуры и влажности в системах автоматизации зданий, системах отопления, вентиляции и кондиционирования, промышленных средах, центрах обработки данных и других контролируемых помещениях.

В насосной вторичного водоснабжения WPCW05 может обеспечить:

• данные о температуре насосной;
• данные относительной влажности;
• записи экологических тенденций;
• и источник данных RS485 для ПЛК или шлюза мониторинга.

Место установки должно отражать общую среду насосного помещения, а не локальную экстремальную точку.

Например, преобразователь обычно следует располагать вдали от прямых брызг воды, сильного местного воздушного потока и концентрированных источников тепла, которые могут повлиять на репрезентативность измерения.

Рекомендуемое расположение датчиков в насосной станции вторичного водоснабжения

Практическая система мониторинга может быть построена на основе фактической гидравлической схемы, а не устанавливать одинаковое количество датчиков в каждом проекте.

Позиция приложения	Параметр мониторинга	Рекомендуемый продукт
Вход подкачивающего насоса	Давление	WPCK07
Выход подкачивающего насоса	Давление	WPCK07
Магистральный трубопровод подачи	Давление	WPCK07
Резервуар для хранения/резервуар	Уровень жидкости	WPCK81
Типичное расположение бювета	Temperature & humidity	WPCW05

Для более крупных систем можно добавить дополнительные точки давления или окружающей среды в зависимости от количества насосов, ответвлений труб, резервуаров для хранения и требований мониторинга.

Сохраняйте существующий контроль, добавляйте необходимые вам данные датчиков

Один из наиболее практических уроков, извлеченных из существующих проектов насосных станций, заключается в том, что умный мониторинг не требует автоматической перестройки всей системы управленияПолем

Многие насосные станции уже имеют надежную основу местного контроля.

ПЛК может продолжать управлять логикой запуска/остановки насоса.

ЧРП может продолжать контролировать скорость насоса.

Существующие защитные блокировки могут продолжать выполнять свои первоначальные функции защиты.

Чувствительный уровень затем может дополнить эту архитектуру, добавив данные, необходимые для непрерывного мониторинга.

Типичный путь к данным может быть:

WPCK07 Pressure + WPCK81 Level + WPCW05 Temperature & Humidity → PLC / Gateway → Existing Monitoring Platform

В зависимости от проекта эти данные могут передаваться:

• существующий ПЛК;
• пограничный шлюз;
• ЧМИ;
• СКАДА;
• система управления зданием;
• интеллектуальная платформа управления водными ресурсами;
• или собственную систему мониторинга клиента.

Эта архитектура разделяет две важные обязанности.

Управление в режиме реального времени остается в существующей системе управления.

Данные мониторинга расширяются за счет дополнительных датчиков и интеграции данных.

Это делает данный подход особенно подходящим для модернизации существующих насосных станций.

Модернизация существующей насосной станции по сравнению с новой насосной станцией

Проекты вторичного водоснабжения обычно попадают в несколько различных ситуаций, и стратегия мониторинга должна отражать фактические условия проекта.

Модернизация существующей насосной станции

Первым шагом должно стать определение того, что уже работает.

Типичный существующий сайт уже может иметь:

• ПЛК-управление;
• ЧРП;
• защита насоса;
• приборы местного давления;
• шкафы управления;
• и локальный HMI.

Если эти системы продолжают выполнять требуемые функции управления, их не нужно заменять просто потому, что добавляется удаленный мониторинг.

Обновление может сосредоточиться на недостающих точках данных.

Например:

Существующий ПЛК + дополнительное измерение давления WPCK07 + уровень в резервуаре WPCK81 + мониторинг окружающей среды WPCW05

Такой подход помогает уменьшить количество ненужных модификаций и упрощает интеграцию с установленной системой.

Новый бювет

Новый проект позволяет совместно планировать архитектуру датчиков и управления.

Места давления, измерение уровня в резервуарах, точки мониторинга окружающей среды, выходные сигналы, проводка и интерфейсы связи — все это можно определить на этапе проектирования.

Это может облегчить будущий ввод в эксплуатацию и стандартизацию.

Проекты с несколькими насосными станциями

Когда одна репрезентативная насосная установка успешно сконфигурирована и проверена, одна и та же логика точек измерения, определения интерфейсов и процесс ввода в эксплуатацию могут использоваться в качестве эталона для аналогичных объектов.

Это особенно полезно для групп собственности, муниципальных проектов или операторов водоснабжения, управляющих несколькими насосными станциями.

От мониторинга к оперативному замкнутому циклу

Сбор данных датчиков — это только первый шаг.

Полезная система мониторинга насосной должна позволять эксплуатационной команде превращать данные в действия и записи.

Типичный рабочий процесс может включать в себя:

Непрерывный мониторинг → Оценка правил → Сигнализация → Рабочий заказ/обработка → Проверка → Историческая запись

Полевые датчики обеспечивают основные измерения.

ПЛК, шлюз или клиентская платформа определяют, как используются эти измерения.

Например, проект может определять:

• пороги давления;
• пороговые значения уровня в резервуаре;
• экологические ограничения;
• приоритет тревоги;
• правила уведомления;
• рабочие процессы обслуживания;
• и хранение исторических тенденций.

Датчики Winsen обеспечивают данные полевых измерений, а конечная логика управления и эксплуатации остается частью системной архитектуры заказчика.

Как многопараметрический мониторинг обеспечивает больше контекста

Ценность сочетания измерения давления, уровня и окружающей среды заключается не просто в том, что в системе имеется больше чисел.

Эти три параметра предоставляют разную информацию.

Падающий уровень в резервуаре + стабильное давление в трубопроводе

Система повышения давления может по-прежнему поддерживать давление подачи воды, в то время как доступная запасенная вода уменьшается.

Таким образом, уровень в резервуаре предоставляет информацию, которую не может дать давление.

Аномальное давление + нормальный уровень в резервуаре

Если запас воды остается нормальным, но давление значительно меняется, операторы могут дополнительно исследовать состояние насоса, клапана, трубы или системы управления.

Высокая влажность + нормальные гидравлические параметры

Система водоснабжения может по-прежнему работать нормально, хотя условия окружающей среды в насосной комнате изменились.

Эта информация может быть полезна для проверки и управления аппаратным помещением.

Поэтому цель состоит не в том, чтобы автоматически диагностировать каждую неисправность по трем датчикам.

Это должно дать операторам более полное представление о состоянии насоснойПолем

Выбор датчика для проектов вторичного водоснабжения

Прежде чем выбирать конфигурацию, разработчикам системы следует определить несколько условий проекта.

WPCK07 Выбор давления

Подтверждать:

• нормальное рабочее давление;
• требуемый диапазон измерения;
• эталон давления;
• соединение труб;
• электрическое соединение;
• требуемый выходной сигнал;
• ПЛК или интерфейс шлюза;
• и средняя совместимость.

WPCK07 предлагает широкий выбор диапазонов давления, конфигураций резьбы и электрических выходов, что позволяет настраивать преобразователь для различных архитектур оборудования.

Выбор уровня WPCK81

Подтверждать:

• глубина накопительного резервуара;
• требуемый диапазон измерения;
• длина кабеля;
• положение установки;
• требуется интерфейс 4–20 мА или RS485;
• и средние условия.

WPCW05 Мониторинг окружающей среды

Подтверждать:

• представительное место установки;
• требуемая коммуникационная архитектура;
• источник питания;
• среда установки;
• и требуется ли настройка локального дисплея.

Чувствительный слой Winsen для насосных станций вторичного водоснабжения

Основное решение можно резюмировать просто:

Винсен Продукт	Основная функция	Типичное применение
WPCK07	Измерение давления	Входной, выходной и основной питающий трубопровод насоса.
WPCK81	Измерение уровня жидкости	Резервуар для хранения/резервуар
WPCW05	Temperature & humidity	Условия насосной комнаты

Эти датчики могут образовывать практический чувствительный слой, охватывающий:

Гидравлическое давление + Хранение воды + Окружающая среда оборудования

OEM-производители, производители насосных систем, поставщики оборудования для водоснабжения зданий и системные интеграторы могут адаптировать этот чувствительный уровень как к новым проектам, так и к модернизации существующих насосных станций.

Часто задаваемые вопросы

За чем следует следить в насосной вторичного водоснабжения?

Pressure, storage tank level and pump room temperature & humidity are three useful core parameters. More comprehensive projects may also integrate water quality, leakage, access control, video, pump status and energy data.

Где следует устанавливать датчики давления в системе подкачивающего насоса?

Типичные места измерения давления включают вход насоса, выход насоса и основной трубопровод подачи. Дополнительные точки могут быть добавлены в соответствии с гидравлическим расчетом.

Какой датчик давления Winsen используется в этом решении?

В этом решении используется WPCK07 Диффузионный кремниевый датчик давления, а не версию с цифровым дисплеем WPCK07DY.

Может ли WPCK07 подключаться к ПЛК?

Да. WPCK07 предоставляет несколько конфигураций выходов, включая 4–20 мА, несколько выходов напряжения, I²C и RS485, в зависимости от выбранной конфигурации.

Как контролируется уровень воды в резервуаре?

В резервуаре для хранения можно установить погружной датчик уровня, например WPCK81. Он измеряет уровень жидкости по гидростатическому давлению и поддерживает выход 4–20 мА или RS485.

Может ли давление в трубопроводе заменить контроль уровня в резервуарах?

Нет. Давление в трубопроводе отражает гидравлические условия в контуре под давлением, а уровень в резервуаре представляет собой доступный запас воды. Оба измерения дают разную информацию.

Зачем следить за температурой и влажностью в насосной?

Температура и влажность предоставляют информацию о рабочей среде вокруг насосов, шкафов управления, ПЛК, ЧРП и коммуникационного оборудования. Они добавляют экологический контекст к данным по гидравлике и оборудованию.

Нужен ли существующему насосному отделению новый ПЛК для добавления этих датчиков?

Не обязательно. Если существующие ПЛК и система управления остаются пригодными для управления в реальном времени, новые точки измерения могут быть интегрированы в существующую архитектуру в соответствии с доступными интерфейсами.

Создайте интеллектуальный мониторинг вокруг существующей насосной

Для многих проектов вторичного водоснабжения наиболее практичным путем к более разумной эксплуатации является не замена всего.

Сначала необходимо определить, что уже работает, определить, какие рабочие условия не видны постоянно, а затем добавить необходимые точки измерения.

WPCK07 предоставляет данные о давлении из насосов и трубопроводов.

WPCK81 обеспечивает непрерывные данные об уровне хранения воды.

WPCW05 предоставляет данные о температуре и влажности в насосном помещении.

Вместе они создают сенсорную основу, которая может подключаться к существующему ПЛК, шлюзу или платформе мониторинга клиента, сохраняя при этом исходную архитектуру управления в реальном времени.

Производителям оборудования для вторичного водоснабжения, разработчикам систем повысительных насосов и интеграторам интеллектуальных систем водоснабжения Winsen может помочь в выборе датчиков в соответствии с диапазоном давления проекта, глубиной резервуара, условиями установки, интерфейсом связи и архитектурой системы.

Сопутствующие продукты Winsen