Une analyse des avantages et des inconvénients de l’alimentation en eau à fréquence variable et de l’alimentation en eau à pression non négative à partir de puits profonds dans la zone de l’usine et une introduction au principe de l’alimentation en eau à pression constante, à fréquence variable et à pression non négative.
Abstraite
Les usines traditionnelles et les installations d’approvisionnement en eau à haut débit utilisent la pressurisation secondaire, construisent des châteaux d’eau et installent des réservoirs aux étages supérieurs pour répondre aux besoins en pression de tous les services de l’usine. Cependant, des problèmes de gaspillage d’énergie et de pollution secondaire des sources d’eau se posent. Avec le développement des sciences et des technologies, l’utilisation d’une alimentation en eau à fréquence variable permet de réaliser des économies d’énergie dans une certaine mesure, mais la source d’eau présente toujours le problème de la pollution secondaire. La méthode d’alimentation en eau sans pression négative permet de résoudre ces problèmes et offre des fonctions d’économie d’énergie et d’eau, sans pollution secondaire.
Méthodes courantes d’approvisionnement en eau
- Approvisionnement en eau du château d’eau –La plus ancienne méthode d’approvisionnement en eau des tours est l’approvisionnement par château d’eau. L’eau d’un puits profond est acheminée jusqu’au château d’eau par une pompe à eau profonde, puis l’eau est acheminée grâce à la différence de pression entre le château d’eau et le bâtiment. Il s’agit d’un système d’approvisionnement par gravité. L’inconvénient réside dans l’importance du terrain occupé par le château d’eau, son coût de construction élevé et sa pollution secondaire importante. Avec la hauteur croissante des bâtiments urbains, la hauteur des châteaux d’eau ne suffit plus à répondre aux besoins actuels et ils sont voués à disparaître.
- Alimentation en eau à partir du réservoir d’eau –L’alimentation en eau des réservoirs consiste à transporter l’eau des puits profonds vers les réservoirs grâce à des pompes. L’alimentation en eau des réservoirs se divise en deux étapes. La première étape utilise le système « puits + pompe + réservoir ». L’eau est pressurisée dans le réservoir, puis par une pompe à vitesse fixe avant d’être acheminée vers l’utilisateur. Le réservoir joue un rôle dans la régulation des pics de consommation. La deuxième étape utilise le système « réservoir + pompe à eau à fréquence variable ». Après avoir réglé la pression d’alimentation de la pompe, sous le contrôle du variateur de fréquence, sa vitesse s’adapte au volume d’eau. La réduction de la vitesse a pour effet de réduire la consommation d’énergie.
- Alimentation en eau à pression non négative –L’alimentation en eau sans pression négative exploite directement la pression résiduelle de la pompe à eau profonde et la superpose directement à l’alimentation en eau. Lorsque la pompe à eau profonde est pompée vers l’entrée d’eau de la pompe à eau, la pression résiduelle peut être superposée pour exploiter la hauteur manométrique. La pompe à eau ne compense que la partie insuffisante de la pression d’eau et de la pression résiduelle réglées, ce qui permet de réaliser des économies d’énergie considérables.
Alimentation en eau à pression constante avec conversion de fréquence
- Principe de fonctionnement –La pression d’alimentation en eau de la pompe est préréglée. Le capteur de pression détecte la pression du réseau de canalisations et renvoie le signal au contrôleur ou au micro-ordinateur. Après analyse et traitement, le signal est transmis au variateur de fréquence pour contrôler le fonctionnement de la pompe. Lorsque la consommation d’eau augmente, la tension et la fréquence de sortie augmentent, ainsi que la vitesse et le débit de la pompe. Lorsque le volume d’eau diminue, la vitesse et le débit diminuent, de sorte que la pression du réseau de canalisations reste à la valeur de consigne. Lorsque plusieurs pompes à eau fonctionnent, chacune d’elles est démarrée progressivement et la fréquence variable est convertie à la fréquence du réseau jusqu’à ce que la pression et le débit soient satisfaits, réalisant ainsi le contrôle cyclique des pompes à eau. Cependant, en cas de faible débit la nuit, la pompe à eau à fréquence variable peut être utilisée pour maintenir le fonctionnement, et la pompe d’alimentation à fréquence variable peut être arrêtée pour maintenir la pression.
- Composition du système de contrôle de l’alimentation en eau à fréquence variable –Le système de surveillance automatique permet de surveiller en temps réel le volume d’eau du réservoir et la pression de l’eau dans le réseau de canalisations. Surveillance de la pression de l’eau du réseau : Installez un capteur de pression sur la canalisation principale du système d’alimentation en eau. Le capteur convertit les données collectées en signal électrique et les transmet au variateur de fréquence. Ce dernier modifie la puissance de sortie par des opérations logiques correspondantes, ajustant ainsi la vitesse de la pompe à fréquence variable. Enfin, la pression de la pompe à fréquence variable est maintenue en équilibre avec celle de l’utilisateur. Surveillance du volume d’eau du réservoir : Installez un capteur de niveau à flotteur dans le réservoir pour surveiller le volume d’eau. Lorsque le volume d’eau de la piscine est trop bas, le système de détection transmet la situation au système de contrôle, et le système d’alimentation en eau met en œuvre une protection automatique.
(1) Unité de pompage à conversion de fréquence – Il est composé d’un moteur électrique et de plusieurs pompes à eau. Lorsque la consommation d’eau varie peu, le système est alimenté par une pompe à eau avec conversion de fréquence et régulation de vitesse en fonction de la quantité. Lorsque la consommation d’eau augmente, la pression dans la tuyauterie diminue. Lorsque le volume d’eau est supérieur au débit d’une pompe, la première pompe passe en mode fréquence industrielle, tandis que la seconde démarre en mode régulation de vitesse à fréquence variable. Lorsque la consommation d’eau est inférieure au débit des deux pompes, le système peut arrêter automatiquement une ou deux pompes. La pression constante du système est maintenue pendant toute la durée du fonctionnement.
(2) Système de contrôle automatique – La fonction principale est d’ajuster automatiquement la fréquence du variateur de fréquence en fonction de la pression d’eau du réseau de canalisations et de la consommation d’eau de l’usine, modulant ainsi la vitesse de fonctionnement de la pompe et garantissant ainsi une alimentation en eau à pression constante. Ce système comprend généralement des variateurs de fréquence, des automates programmables (API) et des équipements de contrôle électronique.
(3) Système de surveillance informatique – Il permet d’afficher et de contrôler l’état de fonctionnement de tous les systèmes. Les opérateurs peuvent ainsi contrôler le fonctionnement de l’ensemble du système d’alimentation en eau. La valeur prédéfinie de la pression d’eau et le mode de contrôle peuvent être modifiés facilement et rapidement en fonction du système, et le système de contrôle peut être démarré et arrêté en toute flexibilité.
Alimentation en eau à Pression non Négative
- Composition du système – L’alimentation en eau sans pression négative se compose principalement d’un réservoir à débit constant sans pression négative, d’un réservoir sous pression (à membrane ou à coussin d’air), d’une armoire de commande sans pression négative, d’une pompe à eau, d’un moteur, d’un éliminateur de pression négative, d’un filtre, d’un clapet anti-retour, d’un capteur et d’un système électrique. Elle comprend un manomètre à contact, des composants de tuyauterie, une base, etc. Le stabilisateur de débit est un dispositif connecté entre le réseau de canalisations municipal et la pompe à eau. Sa fonction principale est d’éliminer l’influence de la pression négative et de stabiliser et réguler le débit d’eau.
- Technologie sans pression négative – Le système d’alimentation en eau sans pression négative adopte une technologie de conversion de fréquence par micro-ordinateur et un traitement efficace de la pression négative pour assurer une alimentation en eau à pression superposée. L’équipement collecte les signaux de vide et de niveau d’eau dans le compensateur de débit constant via les dispositifs de surveillance du manomètre du réseau de canalisations, du suppresseur de vide et du compensateur de débit constant. Il fournit un retour d’information en temps réel et contrôle les paramètres spécifiques du suppresseur de vide et du compensateur de débit constant via le micro-ordinateur. Ce dispositif supprime la génération de pression négative et garantit que l’équipement n’affecte pas la pompe à eau profonde.
Le système ne crée pas de dépression sur la pompe à eau profonde. Lorsque la pression de l’eau diminue, voire s’arrête, la pompe à eau continue de fonctionner jusqu’à ce que la variation des temps d’entrée et de sortie d’eau dans le compensateur de débit constant devienne négative ou que la pression d’eau atteigne la limite inférieure définie par le manomètre à contact électrique. L’équipement peut être commandé de manière simple pour s’arrêter et redémarrer automatiquement après l’arrivée d’eau. En cas de panne de courant, la pompe à eau cesse de fonctionner. En cas d’appel, l’unité se remet automatiquement en marche et rétablit l’alimentation en eau.
Avantages et inconvénients de l’alimentation en eau à pression constante à fréquence variable et de l’alimentation en eau à pression non négative
Avantages et inconvénients de l’alimentation en eau à fréquence variable
- Avantages – Comparé à un système d’approvisionnement en eau traditionnel par château d’eau, sa conception est simple : le système ne nécessite qu’un petit local technique (plusieurs pompes et une armoire de commande) et occupe un espace réduit. Fiable et durable, l’équipement répond aux besoins des immeubles de grande hauteur. Un réservoir de stockage permet un approvisionnement continu en eau à court terme lorsque le réseau de canalisations municipal est en panne.
- Inconvénients – La pression d’eau du réseau externe est impossible à exploiter, la consommation d’énergie hydraulique est importante, et l’installation, le nettoyage et la maintenance sont complexes. Comme il s’agit d’une alimentation en eau secondaire, des problèmes de pollution de l’eau persistent. Dans les cas les plus graves, des vers rouges apparaissent. Le fonctionnement de l’équipement peut entraîner des perturbations telles que des vibrations de la pompe à eau et un bruit important.
Avantages et inconvénients de l’approvisionnement en eau sans pression négative
- Avantages – Exploiter pleinement la pression du réseau de canalisations municipal permet d’importantes économies d’énergie. Le système fonctionne de manière entièrement étanche, évitant ainsi toute pollution secondaire de l’eau. La construction d’un réservoir est inutile, ce qui permet de gagner de la place et de réduire les investissements. Il existe sur le marché une gamme complète d’équipements à pression positive, nécessitant simplement le raccordement des conduites d’entrée et de sortie. Simples à installer, ils sont faciles à gérer et à entretenir. Ils permettent de réduire les coûts d’exploitation et de maintenir une pression constante. En cas de panne de courant, l’eau peut être fournie par le réseau de canalisations municipal, et le bâtiment sous-jacent reste alimenté en continu.
- Inconvénients – L’alimentation en eau à pression positive présente certains inconvénients, car elle ne comporte pas de réservoir. Dès que le réseau de canalisations municipal est coupé, les usagers se retrouvent rapidement sans eau.
Introduction aux équipements d’alimentation en eau à Fréquence variable et à Pression Constante :
Le système d’alimentation en eau à pression constante et à fréquence variable est un système d’alimentation en eau dans lequel la pression de sortie reste inchangée lorsque la consommation d’eau du réseau d’alimentation varie. La valeur de la pression de sortie du réseau d’alimentation est déterminée en fonction des besoins des utilisateurs. Le système traditionnel d’alimentation en eau à pression constante utilise des châteaux d’eau, des réservoirs à haute pression, des réservoirs sous pression et d’autres installations.
- Principe de fonctionnement – Selon les exigences de l’équipement, réglez d’abord la pression d’alimentation en eau, puis mettez l’appareil sous tension. Le capteur de pression surveille la pression du réseau de canalisations et la convertit en signal électrique, puis l’envoie à l’automate programmable ou au micro-ordinateur. Après analyse et traitement, le signal est transmis au variateur de fréquence pour contrôle. Lorsque la pompe à eau fonctionne, la consommation d’eau augmente, la tension et la fréquence de sortie augmentent, ainsi que le régime de la pompe et le débit d’eau. Lorsque le volume d’eau diminue, le régime de la pompe diminue, réduisant ainsi le débit d’eau, de sorte que la pression du réseau de canalisations reste à la valeur définie. Lorsque plusieurs pompes fonctionnent, chaque machine démarre progressivement et la fréquence variable est convertie en fréquence industrielle jusqu’à ce que la pression et le débit soient satisfaits, réalisant ainsi le contrôle cyclique de la pompe à eau. Lorsque le petit débit fonctionne la nuit, la pompe à eau à fréquence variable peut être utilisée pour maintenir le fonctionnement. La pompe à eau à fréquence variable peut être arrêtée pour maintenir la pression.
- Composition de l’équipement – L’équipement d’alimentation en eau à fréquence variable et à pression constante se compose principalement d’une pompe à eau, d’un réservoir de mesure et de stabilisation de la pression, d’un capteur de pression et d’une armoire de commande à fréquence variable. Il maintient en permanence la pression manométrique (pression du réseau de canalisations de l’utilisateur) à la valeur définie par l’utilisateur. Il peut être utilisé pour l’alimentation en eau domestique ou industrielle.
Le système d’approvisionnement en eau se compose de
- L’équipement d’alimentation en eau à conversion de fréquence est raccordé au puits profond de l’usine pour assurer une alimentation en eau à pression constante. Lorsque la pression d’alimentation est suffisante, toutes les pompes s’arrêtent automatiquement. Dans le cas contraire, l’équipement d’alimentation en eau à pression constante augmente la pression pour répondre aux besoins.
- Raccordez une petite pompe ou un réservoir sous pression. Afin d’éliminer complètement la consommation d’énergie d’une alimentation en eau à faible débit ou à débit nul, une petite pompe ou un réservoir sous pression auxiliaire peut être ajouté. Lorsque la pression d’alimentation est basse, la pompe principale s’arrête automatiquement pour permettre à la petite pompe ou au réservoir sous pression de fonctionner.
Caractéristiques
- Grâce à un contrôleur programmable, le programme est flexible et modifiable, avec une grande précision, une grande fiabilité, de multiples fonctions et une vitesse de réponse rapide.
- Elles sont toutes équipées d’une pompe ou d’un réservoir stabilisateur de tension. Lorsque la consommation d’eau atteint un certain seuil, la pompe principale s’arrête, réduisant ainsi l’usure mécanique du moteur et permettant des économies d’électricité.
- Toutes les pompes à eau sont démarrées en douceur pour prolonger la durée de vie de l’équipement et éliminer l’impact du courant de démarrage sur le réseau électrique.
- En fonction de la consommation d’eau, la pompe à eau fonctionne selon un système de conversion de fréquence cyclique, démarrant et s’arrêtant en premier, assurant ainsi un fonctionnement équilibré. Lorsqu’une pompe fonctionne pendant six ou vingt-quatre heures, elle commute automatiquement sur l’autre.
- Sa principale caractéristique est la double régulation de tension constante, qui peut être utilisée comme équipement commun pour la protection incendie domestique, permettant ainsi aux utilisateurs de réaliser des économies. De plus, une même machine peut être utilisée à deux fins, ce qui améliore considérablement l’efficacité d’utilisation.
- Structure compacte, faible encombrement, installation rapide, faible investissement et fonctionnement stable. Aucune pollution.
Champ d’application
- Eau domestique pour les résidents.
- Immeubles de grande hauteur, quartiers résidentiels, villas.
- Production et utilisation de l’eau domestique dans les entreprises industrielles et minières.
- Projets de protection contre les incendies, irrigation de jardins, hôtels, immeubles de bureaux et autres formes de transformation de l’approvisionnement en eau.
Introduction au Principe de l’équipement d’alimentation en eau à Pression non Négative
L’équipement d’alimentation en eau sans pression négative est une unité d’alimentation en eau sous pression directement connectée à la pompe de puits profond de l’usine. En fonction de la pression résiduelle de la pompe de puits profond, l’alimentation en eau est superposée en série afin de garantir que la pression du réseau de canalisations de l’usine ne soit pas inférieure à la pression de protection définie (qui peut être nulle par rapport à la pression). Lorsque la pression est inférieure à 0, on parle d’équipement d’alimentation en eau sous pression secondaire à pression négative. L’objectif principal de l’équipement d’alimentation en eau superposé (sans pression négative) est d’empêcher la génération de pression négative pendant le fonctionnement du système d’alimentation en eau sous pression secondaire, d’éliminer l’impact du fonctionnement de l’unité sur la pompe de puits profond et d’assurer la sécurité sans affecter les autres utilisations de l’eau, ainsi qu’un approvisionnement en eau fiable, stable et continu. L’équipement d’alimentation en eau sans pression négative est également appelé équipement d’alimentation en eau à chevauchement de réseau de canalisations. Actuellement, le marché propose principalement des équipements d’alimentation en eau sans pression négative de type réservoir et des équipements d’alimentation en eau sans pression négative de type boîtier. La conduite d’arrivée d’eau de l’équipement d’alimentation en eau à pression négative est directement raccordée au réseau d’eau du robinet. L’eau y est injectée par la pression résiduelle de la pompe à eau profonde. La pompe à eau sous pression de l’équipement maintient la pression en fonction de la pression résiduelle de l’eau d’entrée, augmentant ainsi la pression d’alimentation de l’utilisateur. Une fois la pression requise atteinte, l’eau est fournie à la conduite de sortie ; lorsque la consommation d’eau de l’équipement est supérieure à l’alimentation de la pompe à eau profonde, la pression de l’arrivée d’eau chute. Lorsque la pression à l’entrée d’eau de l’équipement chute à une pression absolue inférieure à 0 (ou à la pression de protection du réseau définie), le dispositif de prévention et de contrôle de la pression négative de l’équipement se met automatiquement en marche et son état de fonctionnement est ajusté jusqu’à son arrêt et sa mise en veille afin de garantir que la pression de l’arrivée d’eau ne diminue plus et n’affecte pas la pompe à eau profonde. Lorsque la capacité d’alimentation en eau de la pompe à eau profonde est rétablie, lorsque la pression du réseau de canalisations d’entrée d’eau revient au-dessus de la pression de protection, l’équipement démarre automatiquement et reprend l’alimentation en eau normale. Lorsque la pression restante de la pompe à eau profonde répond aux besoins d’alimentation en eau de l’équipement, celui-ci entre automatiquement en état de veille et la pompe à eau profonde alimente directement l’utilisateur. Lorsque l’alimentation en eau est insuffisante, l’équipement reprend automatiquement son fonctionnement. Lorsque l’utilisateur n’utilise pas d’eau ou que la consommation d’eau est très faible, l’équipement entre automatiquement en état d’arrêt et de veille. Le réservoir de stabilisation et de maintien de la pression à faible débit situé côté sortie d’eau de l’équipement maintient la faible quantité d’eau utilisée par l’équipement et les fuites du réseau de canalisations. Le réservoir de stabilisation et de maintien de la pression d’eau de l’équipement se réveille automatiquement et reprend son fonctionnement normal lorsque la pression requise du réseau d’alimentation en eau ne peut être maintenue. Pendant le fonctionnement de l’équipement, la pression restante de la pompe à eau profonde est pleinement utilisée, ce qui répond toujours au maximum aux besoins de l’équipement sans affecter négativement la pompe à eau profonde, réduit la consommation d’énergie de l’approvisionnement en eau et permet un fonctionnement optimal du système d’approvisionnement en eau.
Principe de fonctionnement:
- Aucun régulateur de débit à pression négative – Un régulateur de pression non négative permet de surveiller et de contrôler en permanence la pression dans la pompe à eau profonde et le réservoir de compensation. Lorsque la pression de la pompe à eau profonde est insuffisante, le régulateur de pression non négative entre en action pour garantir que la pression de l’eau du puits profond n’est pas affectée. Le document n° 135 de la compagnie des eaux stipule que la pression municipale ne peut être inférieure à 2 kg. Le régulateur de débit à pression non négative assure non seulement la sécurité et la stabilité de l’eau utilisée dans l’équipement, mais également la stabilité de la pression de la pompe à eau profonde.
- Dispositif de compensation bidirectionnel – Le dispositif de réglage du stockage et de la restitution d’énergie assure la compensation bidirectionnelle, permettant de compenser automatiquement le volume d’eau continu de la pompe à eau profonde. Il contribue également à la stabilisation et à la compensation du réseau de tuyauterie afin d’éviter toute dépression. Compensateur bidirectionnel pour alimentation en eau de pointe basse. En fonctionnement, l’eau haute pression à la sortie de la pompe est dirigée vers la chambre basse pression pour réalimenter celle-ci. Une fois la chambre basse pression remplie, elle est fermée et continue de réalimenter la chambre haute pression. Lorsque le niveau de liquide augmente progressivement, le gaz inerte sous pression est réinjecté dans le dispositif de stockage d’énergie. Ainsi, le processus de réalimentation en eau du réservoir pendant la période de pointe basse est complété. Lorsque la pression de l’alimentation en eau ou de la pompe à eau profonde chute pendant la période de pointe, le dispositif de compensation bidirectionnel réalimente en eau la chambre basse pression vers la chambre à pression constante. Parallèlement, le dispositif de stockage d’énergie libère de l’énergie et accumule de l’eau. L’eau de la chambre haute pression est réinjectée dans la chambre basse pression, et la pompe à eau profonde de la chambre à pression constante assure le réapprovisionnement en eau. Ceci complète le processus de réapprovisionnement en eau des usagers pendant les périodes de pointe.
- Stockage d’énergie – Il utilise un dispositif de stockage d’énergie avec gaz inerte intégré, sous pression et non flottant dans l’eau. Lors de l’alimentation en eau aux heures de pointe, l’énergie est libérée pour comprimer l’eau de la chambre haute pression et la réapprovisionner en eau à basse pression. Il exploite pleinement le principe de conservation de l’énergie pour réapprovisionner les équipements en eau aux heures de pointe et garantir une compensation optimale de l’eau du réservoir vers le réseau de canalisations, supprimant ainsi la génération de dépression et garantissant qu’elle n’affecte pas la pompe à eau profonde de la ville.
Conclusion
Cet article analyse brièvement les principes, les avantages et les inconvénients de l’alimentation en eau à fréquence variable et de l’alimentation en eau à pression constante. De manière générale, l’alimentation en eau à pression constante constitue la continuation et le développement de l’alimentation en eau à fréquence variable. Elle présente les avantages d’un faible investissement, d’un haut degré d’automatisation et d’économies d’énergie. Sa faible pollution et d’autres caractéristiques méritent d’être promues et appliquées. Cependant, compte tenu des conditions réelles de l’installation, l’installation d’un réservoir de stockage d’eau est nécessaire (afin d’éviter les démarrages fréquents de la pompe à eau profonde).
