یكی از مشكلاتی كه در سیستم های آب شهری و آب مصرفی ساختمانها وجود دارد، تنظیم فشار آب پمپ شده به لوله ها می باشد. با توجه به اینكه میزان مصرف آب دائماً در حال تغییر است و هیچگونه الگوی خاصی برای مصرف وجود ندارد، لذا در سیستمهای پمپاژ ثابت كه در آن یك یا چند الكترو پمپ بطور دائم مقدار مشخصی آب را در لوله ها پمپاژ می نمایند، با افزایش و كاهش مصرف آب میزان فشار آن در لوله ها دائماً در حال تغییر می باشد و این تغییرات بطور یكه افزایش ناگهانی فشار آب مشكلاتی را در سیستمهای آبرسانی بوجود می آورد.
ناشی از روشن شدن آنی یك یا چند الكترو پمپ ممكن است موجب آسیب دیدن شیرآلات و لوله های آب شود و كاهش ناگهانی فشار نیز بدلیل خاموش شدن یك یا چند الكترو پمپ موجب قطع شدن آب در بعضی از نقاط شهر یا ساختمان ها گردد .برای تأمین فشار كنترل شده آب در یك سیستم پمپاژ از بوستر پمپ استفاده میشود .
مصرف آب هریك از وسائل بهداشتی بسته به نوع كاربری ساختمان متفاوت است. كه شاخه بوستر پمپ ساز كمپانی NOWAXمنحنی مصرف آب بهداشتی بوستر پمپ ژاپن است كه برخلاف جداول و منحنیهای مصرف آب آمریكایی كه EBARA معظم بسیار بالاتر از منحنی مصرف آب در ایران است، با الگوی مصرف آب در ایران تطابق دارد. اجزاء اصلی یك بوستر پمپ عبارتنداز: مجموعه الكترو پمپ ها، شاسی اصلی، كلكتور مكش، كلكتور رانش، تابلوی كنترل و فرمان و تجهیزات كنترل فشار مغز متفكر بوستر پمپ ها، تابلوی كنترل و فرمان و تجهیزات كنترل فشار آن است. بوستر پمپ ها از نقطه نظر كنترل فشار آب به دو دسته بوستر پمپ ها ی دور ثابت و بوستر پمپ های دور متغیر طبقه بندی می شوند. بوستر پمپ های دور ثابت در انواع تك پمپه و دو یا چند پمپه با جاكی پمپ و یا بدون جاكی پمپ ساخته می شوند.
بوستر پمپ های دور ثابت
ولتاژ برق مصرفی بوستر پمپ های دور ثابت 220 ولت تكفاز،380 ولت سه فاز و یا تركیبی از این دو است. در بوستر پمپ های دور ثابت پیشرفته كه روشن و خاموش شدن الكترو پمپ ها بصورت نوبتی صورت می گیرد، برای كنترل فشار فقط از دو پرشر سوئیچ استفاده می شود . یكی از دو پرشر سوئیچ در حداكثر فشار آب و پرشر سوئیچ دوم در حداقل فشار تنظیم می شود. با بسته شدن مدار هر یك از پرشر سوئیچ های مذكور خبر رسیدن فشار آب به حداقل یا حداكثر به تابلوی كنترل و فرمان بوستر پمپ می رسد تا متناسب با آن فرمان لازم برای روشن شدن پمپ بعدی یا خاموش شدن نوبتی یكی از الكترو پمپ های روشن بوستر پمپ صادر گردد.
در بوستر پمپ های دور ثابت از یك یا چند منبع دیا فراگمی با ظرفیت مناسب استفاده می شود .مناسبترین ظرفیت مفید منبع دیافراگمی برای 15 بار روشن و خاموش شدن هر یك از الكترو پمپ های بوستر پمپ، از حاصل تقسیم ظرفیت یك پمپ بر حسب لیتر در دقیقه به تعداد پمپ های بوستر پمپ بدست می آید. راندمان منبع دیافراگمی معمولا%33 است لذا حجم اسمی منبع دیافراگمی 3 برابر حجم واقعی آن خواهد بود .
در خلال زمان روشن بودن یك یا چند الكترو پمپ، علاوه بر تأمین آب مصرفی، مازاد آن در دیافراگم منبع دیافراگمی ذخیره شده وموجب بالا رفتن تدریجی فشار سیستم و رسیدن آن به فشار پرشر سوئیچ حداكثر می گردد تا با بسته شدن مدار آن، فرمان خاموش شدن تنهاا لكترو پمپ روشن و یا یكی از الكترو پمپ های روشن بوستر پمپاز طریق مدار فرمان صادر گردد. از این پس آب مصرفی از منبع دیافراگمی به شبكه مصرف تزریق می شود. با مصرف تدریجی آب از منبع دیافراگمی، فشار سیستم پائین تا به فشار پرشر سوئیچ حداقل برسد و با بسته شدن مدار آن فرمان روشن شد نمی آید الكترو پمپ بعدی بواسطه مدار كنترل و فرمان بوستر پمپ صادر می گردد. روشن و خاموش شدن الكترو پمپ های بوستر پمپ دور ثابت به همین منوال ادامه می یابد تا آب مورد نیاز شبكه مصرف تأمین گردد.
بوستر پمپ های دور متغیر
از دیر باز تأمین فشار كاملاً ثابت آب با تغییرات مقدار مصرف آن یكی از آرزو های طراحان و تولید كنندگان بوستر پمپ بوده است. برای رسیدن به این هدف اولین گام ساخت دستگاهی است كه بتواند دور الكتروموتورهای معمول را كه با برق شهر(A.C.) كار می كنند، تغییردهد.
در چند دهه اخیر همسو با پیشرفت صنایع مختلف در جهان، صنعت برق و الكترونیك نیز از جایگاه والایی برخوردار گشته و به پیشرفت های چشمگیری نائل آمده است. گوشه ای از موفقیتهای این صنعت ساخت اینورتر است. اینورتر دستگاهی است كه بوسیله آن می توان فركانس برق شهر را تغییر داد. در صورتیكه این برق به عنوان قدرت محرك الكتروموتورها مورد استفاده قرار گیرد، می توان دور آنها را متناسب با فركانس برق خروجی از اینورتر تغییر داد. یكی از رایج ترین موارد استفاده اینورترها كه برای اغلب مهندسین تأسیسات شناخته استشده است، استفاده از اینورتر در ساخت آسانسورهای دور متغیر. (VVVF) در صورتی كه از این خاصیت اینورتر برای كنترل دور الكترو پمپ های بوستر پمپ ها استفاده شود می توان بوستر پمپ های دور متغیر تولید نمود.
از چند دهه اخیر استفاده از بوستر پمپ های دور متغیر در ممالك پیشرفته صنعتی رایج بوده است .در این بوستر پمپ ها از الكترو پمپ هایی استفاده می شود كه هر یك از آنها به اینورتر مجهز است. در كشور ایران به لحاظ قیمت بسیار بالای بوستر پمپ های دور متغیر مذكور در مقایسه با قیمت بوستر پمپ های دور ثابت معمول، استفاده از بوستر پمپ های پیشرفته دور متغیر علیرغم مزایای غیر قابل انكار آن با استقبال مواجه نگردید و تبلیغات منفی معدود سازندگان ایرانی بوستر پمپ نیز كه دانش ساخت آنرا نداشتند، سهم عمده ای در عدم استقبال خریداران از این محصول بی نظیر داشت.
در چند سال اخیر برای اولین بار در ایران طراحی و تولید بوستر پمپ های دور متغیر با استفاده از الكترو پمپ های معمول موجود در بازار با قیمت قابل رقابت با بوستر پمپ های دور ثابت آغاز گردیده است. كلیه تجهیزات این بوستر پمپ ها مشابه بوستر پمپ های دور ثابت است، بجز تابلوی كنترل و فرمان و سنسور فشار آن. تشابه قسمتهای مكانیكی موجب می گردد تا به سهولت بتوان با استفاده از تابلوی كنترل و فرمان دور متغیر و سنسور فشار مربوطه، بوستر پمپ های دور ثابت موجود را به بوستر پمپ های دور متغیر تبدیل نمود. به عبارتی بجز قسمتهای مكانیكی و شیرآلات، سایر تجهیزات و اجزا تشكیل دهنده بوستر پمپ های دور متغیر را تابلوی كنترل و فرمان دور متغیر و پرشر ترانسمیتر تشكیل می دهد.
بخش اصلی تابلوی كنترل و فرمان تابلوی برق را برد كنترل میكرو پروسسوری هوشمند آن تشكیل می دهد. این برد كنترل بر اساس برنامه خاص تعریف شده كار بوستر پمپ را كنترل می نماید. در تابلوی برق بوستر پمپ برای كار دستی هریك از الكترو پمپ ها بمنظور راه اندازی بوستر پمپ و استفاده موقت دستی از الكترو پمپ های بوستر پمپ به هنگام خرابی احتمالی سیستم اتوماتیك، هم چنین راه اندازی اتوماتیك بوستر پمپ، كلیدهای لازم پیشبینی شده است.
در بوستر پمپ های دور متغیر بر خلاف بوستر پمپ های دور ثابت كه الكترو پمپ های آن بصورت آنی روشن و خاموش می شوند، روشن و خاموش شدن الكترو پمپ ها كاملا نرم و تغییرات دور آنها بتدریج و با تغییرات مصرف آب صورت می گیرد. تغییر تدریجی دور الكترو پمپ ها موجب میگردد تا بوستر پمپ های دور متغیر با مزایای زیر از بوستر پمپ های دور ثابت متمایز گردد:
ثابت بودن كامل فشار سیستم كه شاخص اصلی بوستر پمپ های دور متغیر است
بوستر پمپ های دور متغیر بنا به دلایل زیر به منبع دیافراگمی نیاز ندارند:
1- حذف ضربه قوچ در شبكه مصرف به دلیل روشن و خاموش نشدن آنی الكتر و پمپ ها
2- معادل بودن مقدار آب پمپاژ شده بوسیله بوستر پمپ ها با میزان آب مصرفی
3- ثابت بودن كامل فشار سیستم و عدم نیاز به ذخیره سازی آب در حد فاصل دو فشار در مقایسه با بوستر پمپ های دور ثابت
كاهش فضای اشغال موتور خانه با حذف منبع دیا فراگمی.
كاهش استهلاك كوپلینگها و قطعات متحرك الكترو پمپ ها
افزایش عمر مفید بوستر پمپ و اجزا تشكیل دهنده آن
كاهش هزینه های سرویس و نگهداری
كاهش هزینه های مستمر برق مصرفی تا 30 % بدلیل متناسب بودن شدت جریان برق مصرفی با دور الكترو موتور و حذف شدن جریان راه اندازی در مقایسه با بوستر پمپ های دور ثابت به هنگام روشن شدن آنی الكترو پمپ ها.
برده ای كنترل پیشرفته دارای قابلیت برنامه ریزی هستند تا بتوان شرایط كاری بوستر پمپ را متناسب با الگوی مصرف آب برنامه ریزی و تنظیم نمود. از مهمترین برنامه های برد كنترل می توان به موارد زیر اشاره نمود:
تعویض نوبتی پمپ ها (CHANGE OVER) كه موجب می گردد تا كلیه الكترو پمپ ها به یك اندازه كار كنند و استهلاك سیستم كاهش یابد.
حداقل فاصله زمانی روشن شدن متوالی الكترو پمپ ها از یكدیگر كه از روشن شدن همزمان الكترو پمپ ها به هنگام نیاز جلوگیری می نماید.
حداقل فاصله زمانی خاموش شدن متوالی الكترو پمپ ها از یكدیگر موجب می گردد تا در زمان افزایش فشار، همه الكترو پمپ ها با یكدیگر خاموش نگردند.
تعویض نوبتی پمپ ها در حالت كار یك الكترو پمپ از بوستر پمپ باعث می شود تا در مصارف كم آب، برای ساعت ها یك الكترو پمپ بطور مداوم كار نكند و بترتیب با سایر الكترو پمپ ها تعویض شود.
در بوستر پمپ های دور متغیر كه تابلوی آن فقط مجهز به یك اینورتر برای كار نوبتی الكترو پمپ ها است، برد كنترل و فرمان باید طبق برنامه قادر به تعویض مدار برق شهر و مدار برق اینورتر به هر یك از الكترو پمپ ها براساس تعویض كار نوبتی الكترو پمپ ها باشد.
در مدار قدرت این گونه بوستر پمپ ها برای هر الكترو پمپ دو مدار قدرت پیشبینی شده است .(مدار قدرت با برق شهر و مدار قدرت با برق خروجی ازاینورتر)جهت جلو گیری از بسته شدن همزمان دو مدار قدرت مذكور به یك الكترو پمپ میتوان علاوه بر پیش بینی های لازم در برد كنترل و فرمان، جهت امنیت بیشتر از دستگاه های مكانیكی از قبیل قفل كن، بین دو كنتاكتور دو مدار قدرت هر الكترو پمپ استفاده نمود.
در بوستر پمپ های دور متغیر بجای پرشر سوئیچ های مورد استفاده در بوستر پمپ های دور ثابت از یك دستگاه پرشر ترانسمیتر استفاده می شود. پرشر ترانسمیتر وسیله ای است كه در هر لحظه فشار بوستر پمپ را حس نموده و مقدار آن را بصورت شدت جریان از 4 تا 20 میلی آمپر به برد كنترل میكرو پروسسوری منتقل می نماید. ترانسمیتر ها با دامنه فشارهای مختلف ساخته می شوند. برای حساسیت بیشتر سیستم نسبت به تغییرات فشار بهترین ترانسمیتر باید دامنه فشار مورد نیاز بوستر پمپ را داشته باشد.
در بخش كنترل و فرمان تابلوی برق بوستر پمپ معمولاً از یكعدد پتانسیومتر استفاده می شود كه بر اساس مقدار فشار مورد نیاز بوستر پمپ تنظیم می گردد. در صورتی كه فشار سیستم كمتر از فشار پنانسیومتر باشد شدت جریان انتقالی از پرشر ترانسمیتر به برد كنترل كمتر از شدت جریان متناظر با فشار مورد نیاز خواهد بود كه موجب افزایش فركانس اینورتر می گردد.
افزایش فركانس برق خروجی از اینورتر موجب افزایش دور الكترو پمپ تا حدی می گردد كه فشار سیستم را به فشار تنظیم شده برساند و در صورت یكه فشار سیستم بالاتر از فشار پنانسیومتر باشد عكس این عمل اتفاق می افتد تا همیشه فشار سیستم ثابت بماند. تغییرات فشار مذكور نامحسوس و در حد دهم متر فشار ستون آب است لذا فشار سیستم دائماً ثابت است. شروع راه اندازی بوستر پمپ با چرخش نرم الكترو پمپ شماره 1 و افزایش تدریجی دور آن برای تأمین مصرف آب لحظه ای شبكه مصرف صورت می گیرد. با افزایش تدریجی مصرف آب دور الكترو پمپ مذكور به همان نسبت همزمان با افزایش فركانس برق خروجی از اینورتر افزایش می یابد تا بدان جا كه فركانس برق خروجی از اینورتر به فركانس برق شهر برسد. در این زمان دور الكترو موتور و آبدهی آن در فشار مورد نظر به حداكثر رسیده است. از این لحظه الكترو موتور مذكور با همان دور با برق شهر كار خواهد نمود و اینورتر در مدار الكترو پمپ شماره 2 قرار می گیرد و فركانس آن به نرمی از صفر به حدی افزایش می یابد كه اضافه مصرف آب را نسبت به حداكثر آبدهی یك پمپ تأمین نماید. با افزایش مصرف آب روشن شدن الكترو پمپ های بوستر پمپ به همین ترتیب تا آخرین پمپ ادامه می یابد.
در صورت كاهش مصرف آب، فركانس برق خروجی از اینورتر و دورالكترو پمپ كه در مدار آن قرار دارد به تدریج كاهش می یابد تا فركانس اینورتر و دور الكترو پمپ به صفر برسد. در این لحظه الكترو پمپ كه ابتدا در مدار اینورتر قراگرفته بود مجدداً از مدار برق شهر جدا و در مدار برق اینورتر قرار می گیرد تا دور آن » برای مصرف لحظه ای توسط اینورتر تنظیم شود. به مرور با كاهش مصرف آب این الكترو پمپ نیز متوقف و از مدار خارج می شود و الكترو پمپ بعدی با برنامه CHANGE OVER مشابه این پمپ در مدار اینورتر قرار می گیرد.
در صورتی كه كاهش مصرف به همین منوال ادامه یابد و مصرف آب به صفر برسد، كلیه الكترو پمپ ها متوقف خواهند شد. در بوستر پمپ های پیشرفته اعم از دور ثابت و یا دور متغیر به لحاظ هوشمند بودن برد كنترل آن از سیستم خبر دهنده نیز استفاده می شود. سیستم خبر دهنده با نشان دادن كدهای خاص عددی یا حروفی و یا هر دو قادر است وجود عیب را در هر یك از تجهیزات تابلویی، سنسور فشار، وحتی شبكه مصرف نشان دهد و همزمان با آن با تحریك یك آژیر یا چراغ چشمكزن در محل مناسب از قبیل اطاق نگهبانی یا اطاق تأسیسات وجود عیب را خبر دهد.
وجود سیستم عیب یاب و خبر دهنده، شخص تعمیر كار را بدون فوت و قت به محل عیب هدایت می نماید و از بهم ریختن تابلوی برق برای عیب یابی جلوگیری می كند. وجود سیستم عیب یاب موجب می گردد تا برای تعمیر و نگهداری بوستر پمپ بتوان از افراد با تخصص پائین تر استفاده نمود. برای رفع عیب تابلویی كافی است كه با خاموش كردن كلید برق مدار معیوب جریان برق آن را قطع و تعمیرات لازم را انجام داد و درصورتیكه خرابی مربوط به الكترو پمپ باشد، با اقدامی مشابه پس از قطع جریان برق نسبت به تعمیر آن اقدام نمود بدون اینكه اختلالی در كار نرمال بوستر پمپ در حال تعمیر پیش بیاید. به عبارتی بوستر پمپ بر اساس برنامه بدون در نظر گرفتن بخش معیوب به كار خود ادامه می دهد.