Подключение и настройка дозирующих насосов с импульсным входом совместно со счетчиками воды

1. Введение

В системах водоподготовки широко применяется пропорциональное дозирование реагентов, при котором количество подаваемого реагента зависит от объема воды, проходящей через систему.

Такой режим используется в следующих задачах:

• дозирование ингибиторов отложений (антискалантов) перед установками обратного осмоса
• дозирование коагулянтов в системах предварительной очистки воды
• дозирование флокулянтов
• дозирование бисульфита натрия для удаления остаточного хлора перед мембранными системами.

Одним из распространённых ингибиторов для мембранных систем является Аминат К.

Наиболее простой и надежный способ реализации пропорционального дозирования — использование счетчика воды с импульсным выходом, подключенного к дозирующему насосу с импульсным входом.

В этом случае каждый импульс расходомера соответствует определенному объему воды, а насос подает реагент пропорционально количеству этих импульсов.

Для таких задач используются мембранные дозирующие насосы, например дозирующие насосы АКЛИРУМ.

 

2. Принцип дозирования по импульсам расходомера

Импульсный счетчик -расходомер формирует электрический сигнал через определенный объем воды. Этот параметр называется вес импульса.

Типичные значения:

Вес импульса	Тип применения
1 л/имп	лабораторные системы
10 л/имп	большинство счетчиков DN15–DN25
100 л/имп	магистральные счетчики

В системах водоподготовки чаще всего используется значение 10 л/имп.

Пример.

Если расход воды:

3 м³/ч

это соответствует:

3000 л/ч

При весе импульса:

10 л/имп.

расходомер сформирует:

300 импульсов в час

Каждый импульс поступает на вход насоса, который выполняет один или несколько ходов мембраны.

 

3. Типы счетчиков воды с импульсным выходом

Наиболее распространённый вариант — счетчики с герконовым выходом (reed switch).

Принцип работы:

• внутри счетчика установлен магнит
• при вращении крыльчатки магнит замыкает геркон
• формируется импульс (сухой контакт).

Преимущества:

• простота
• надежность
• не требуется питание.

Типичные производители:

• Бетар
• Пульсар
• Zenner
• Decast

Стоимость таких счетчиков начинается примерно от 800 рублей.

Рис. 1 Счетчик воды Пульсар

 

4. Подключение импульсного сигнала

Дозирующие насосы АКЛИРУМ могут управляться внешним импульсным сигналом от расходомера или счетчика воды.

Импульсный вход насоса выполнен в виде двух проводов:

Цвет провода	Назначение
Желтый	вход импульсного сигнала
Черный	общий провод (GND)
Красный	не используется

Таким образом, импульсный сигнал подается между желтым и черным проводом.

В зависимости от типа расходомера возможны два варианта формирования сигнала:

• активный импульс
• пассивный импульс (сухой контакт)

Оба варианта подключаются к одному и тому же входу насоса.

 

a — Подключение активного импульса

Некоторые электронные расходомеры формируют активный импульсный сигнал напряжения.

В этом случае подключение выполняется следующим образом:

• желтый провод подключается к положительному импульсному выходу расходомера
• черный провод подключается к общему проводу сигнала
• красный провод не используется

Сигнал поступает на вход насоса через входную цепь, содержащую ограничительный резистор R и опторазвязку.

Опторазвязка обеспечивает:

• гальваническую изоляцию входного сигнала
• защиту электроники насоса от помех и перенапряжений.

Такой способ подключения применяется для электронных расходомеров, формирующих активный импульсный сигнал.

 

b — Подключение пассивного импульса (сухой контакт)

Наиболее распространённый вариант в системах водоподготовки — использование счетчика воды с герконовым импульсным выходом.

В этом случае импульс формируется замыканием контакта.

Подключение выполняется следующим образом:

• желтый провод подключается к одному контакту геркона
• черный провод подключается ко второму контакту геркона
• красный провод не используется

При замыкании контакта между желтым и черным проводом насос фиксирует импульс и выполняет ход мембраны.

Этот вариант подключения является наиболее простым и надежным, поскольку:

• не требует внешнего питания
• устойчив к электрическим помехам
• легко реализуется на большинстве счетчиков воды.

Поэтому в системах водоподготовки чаще всего используются счетчики воды с герконовым импульсным выходом (сухой контакт).

Рис. 2 Схема подключения расходомера (счетчика)

 

5. Расчёт дозирования реагента

Рассмотрим пример дозирования ингибитора Аминат К.

Исходные данные:

Параметр	Значение
расход воды	3 м³/ч
доза реагента	4 мг/л
концентрация раствора	10 %
вес импульса	10 л

Расход реагента

4 мг/л = 4 г/м³

4 × 3 = 12 г/ч

Перевод в объем раствора

10 % раствор содержит:

100 г/л действующего вещества

Следовательно:

12 / 100 = 0,12 л/ч

или

120 мл/ч

Количество импульсов

3000 л/ч / 10 л = 300 имп/ч

Доза на один импульс

120 мл / 300 = 0,4 мл

 

6. Настройка дозирующего насоса

Рассмотрим настройку дозирования на примере дозирующего насоса АКЛИРУМ VP03008.

Основные параметры насоса:

Параметр	Значение
Максимальная производительность	3,12 л/ч
Максимальное противодавление	7,6 бар
Максимальная частота	120 ход/мин

Важно учитывать, что производительность 3,12 л/ч указана при противодавлении 7,6 бар. Если фактическое давление в системе отличается от этого значения, реальная подача насоса может изменяться. В этом случае рекомендуется выполнить калибровку максимальной производительности насоса в соответствии с инструкцией.

 

Объем одного хода насоса

Максимальная производительность насоса составляет 3,12 л/ч, что соответствует:

3,12 л/ч = 3120 мл/ч

Максимальная частота работы насоса — 120 ходов в минуту.
Количество ходов за час:

120 × 60 = 7200 ходов/ч

Следовательно, объем одного хода насоса составляет:

3120 / 7200 ≈ 0,43 мл

Пример 1 — когда N = 1

В предыдущем примере расчета дозирования ингибитора Аминат К было получено, что требуемая доза реагента на один импульс расходомера составляет:

0,4 мл на импульс

Сравним это значение с объемом одного хода насоса.

Параметр	Значение
Требуемая доза	0,4 мл
Один ход насоса	0,43 мл

Значения практически совпадают, поэтому удобно использовать режим:

1 импульс расходомера → 1 ход насоса

В настройках насоса это может быть реализовано двумя способами:

режим 1/N

1 импульс → N ходов насоса

или

режим N/1

N импульсов → 1 ход насоса

Если установить:

N = 1

оба режима становятся эквивалентными, и насос будет работать следующим образом:

1 импульс → 1 ход насоса

Пример 2 — когда N ≠ 1

Рассмотрим другой пример.

Пусть требуется дозировать реагент с дозой:

1 мг/л

при расходе воды:

3 м³/ч

Расход реагента

1 мг/л = 1 г/м³

При расходе воды 3 м³/ч количество реагента составит:

1 × 3 = 3 г/ч

Перевод в объем раствора

Если используется 10-процентный раствор, его концентрация составляет:

100 г/л

Тогда необходимый расход раствора:

3 / 100 = 0,03 л/ч

или

30 мл/ч

Доза на один импульс

Ранее было определено, что при расходе воды 3 м³/ч и весе импульса 10 л расходомер формирует:

300 импульсов в час

Следовательно, доза на один импульс:

30 мл / 300 = 0,1 мл

Сравнение с объемом хода насоса

Параметр	Значение
Требуемая доза	0,1 мл
Один ход насоса	0,43 мл

Один ход насоса значительно больше требуемой дозы. Поэтому в данном случае удобнее использовать режим:

N/1

Например, если установить:

N = 4

насос будет работать следующим образом:

4 импульса расходомера → 1 ход насоса

Так как один импульс соответствует 10 литрам воды, насос будет выполнять один ход через 40 литров воды.

Таким образом средняя подача реагента уменьшается и становится близкой к расчетному значению.

 

Практическое правило настройки

При выборе режима импульсного управления удобно использовать следующий принцип:

Ситуация	Режим
Один ход насоса меньше требуемой дозы	режим 1/N
Один ход насоса больше требуемой дозы	режим N/1

Этот подход позволяет быстро подобрать настройки дозирующего насоса при пропорциональном дозировании реагентов.

 

7. Регулирование подачи изменением частоты

В дозирующих насосах серии АКЛИРУМ длина хода мембраны является фиксированной. Регулирование подачи реагента осуществляется за счет изменения частоты ходов насоса. Чем чаще выполняются ходы мембраны, тем больше объем реагента подается в единицу времени.

Для расчета требуемой частоты используется следующая формула:

Необходимая частота = Максимальная частота × Требуемый расход / Максимальный расход

Где:

Параметр	Описание
Максимальная частота	максимальное число ходов насоса в минуту
Требуемый расход	необходимая подача реагента
Максимальный расход	производительность насоса при максимальной частоте

 

Для насоса АКЛИРУМ VP03008 паспортные параметры следующие:

Параметр	Значение
Максимальная частота	120 ход/мин
Максимальный расход	3,12 л/ч
Противодавление	7,6 бар

Важно понимать, что значение 3,12 л/ч — это производительность насоса при максимальной частоте 120 ход/мин и противодавлении 7,6 бар.

Если давление в системе отличается от 7,6 бар, фактическая максимальная подача может изменяться. В таких случаях рекомендуется выполнить калибровку максимальной производительности насоса, измерив фактический расход при максимальной частоте.

 

Пример расчета

Предположим, необходимо настроить насос так, чтобы он подавал:

2 л/ч

Используем паспортные параметры насоса:

Максимальная частота:
120 ход/мин

Максимальный расход:
3,12 л/ч

Подставляем значения в формулу:

Необходимая частота =
120 × 2 / 3,12

Выполним расчет:

120 × 2 = 240

240 / 3,12 ≈ 76,9

Округляем значение до ближайшего целого:

77 ходов в минуту

Таким образом, чтобы получить подачу 2 л/ч, насос необходимо настроить на частоту примерно 77 ход/мин.

 

Почему работает эта формула

Подача дозирующего насоса пропорциональна частоте его работы. Если уменьшить частоту в два раза, подача также уменьшится примерно в два раза.

Например:

Частота	Подача
120 ход/мин	3,12 л/ч
60 ход/мин	≈1,56 л/ч
30 ход/мин	≈0,78 л/ч

Таким образом, изменяя частоту ходов насоса, можно достаточно точно регулировать подачу реагента.

 

Важное замечание

Паспортная производительность 3,12 л/ч указана при противодавлении 7,6 бар.

Если фактическое давление в трубопроводе ниже или выше этого значения, реальная подача может отличаться от расчетной. Поэтому после настройки рекомендуется выполнить калибровку насоса:

1. установить максимальную частоту (120 ход/мин);
2. измерить фактический расход раствора за определенное время;
3. использовать полученное значение как реальный максимальный расход при дальнейших расчетах.
   
   

8. Как выбрать счетчик воды

Для корректной работы системы пропорционального дозирования важен не только сам дозирующий насос, но и правильно выбранный счетчик воды. Именно счетчик формирует импульсы, по которым насос определяет, сколько воды прошло через систему и сколько реагента необходимо подать.

При выборе счетчика воды для дозирования обычно смотрят на три параметра:

• диаметр условного прохода (DN)
• рабочий диапазон расходов
• вес импульса

Если счетчик выбран слишком маленький, он будет работать на завышенной скорости и быстрее изнашиваться. Если слишком большой — при малых расходах точность учета и частота импульсов могут оказаться неудобными для стабильного дозирования. Поэтому желательно, чтобы рабочий расход установки находился не на краю, а ближе к средней части диапазона счетчика.

Ниже приведены ориентировочные значения, которые удобно использовать как практическую отправную точку при подборе.

DN счетчика	Рекомендуемый диапазон расходов	Типичный вес импульса
DN15	0,2 – 2,5 м³/ч	1–10 л/имп
DN20	0,5 – 5 м³/ч	10 л/имп
DN25	1 – 7 м³/ч	10–100 л/имп
DN32	2 – 12 м³/ч	100 л/имп
DN40	3 – 20 м³/ч	100 л/имп
DN50	5 – 30 м³/ч	100–1000 л/имп

На что еще обратить внимание

Помимо DN и веса импульса, необходимо сразу проверить:

• есть ли у счетчика импульсный выход
• какого типа этот выход — герконовый (сухой контакт) или электронный
• соответствует ли монтажное исполнение трубопроводу и реальному расходу воды.

Если используется герконовый выход, такой счетчик обычно можно напрямую подключить к импульсному входу насоса. Если же у расходомера электронный выход, может понадобиться промежуточное реле или модуль согласования сигнала.

Иначе говоря, хороший счетчик для системы дозирования — это не просто «подходящий по резьбе» прибор, а такой, который одновременно:

• попадает в нужный диапазон расходов
• выдает удобный вес импульса
• совместим по типу сигнала с насосом.

 

9. Заключение

Пропорциональное дозирование по импульсам расходомера — простой и надежный способ подачи реагентов.

Метод позволяет:

• поддерживать стабильную дозу реагента
• автоматически учитывать изменение расхода воды
• реализовать систему без сложной автоматики.

Для таких задач применяются насосы с импульсным входом, например мембранные дозирующие насосы АКЛИРУМ.