أولاً، نظرة عامة

تُعدّ أنظمة إمدادات المياه جزءًا أساسيًا لا غنى عنه في الحياة الإنتاجية والمعيشية للسكان. تتميز طرق الإمداد التقليدية بمساحة كبيرة تستهلكها، وسهولة تلوث جودة المياه، واستثمارات ضخمة في البنية التحتية، وأهم عيب فيها هو عدم القدرة على الحفاظ على ضغط مياه ثابت، مما يؤدي إلى تعطل بعض المعدات عن العمل بشكل طبيعي. ومع تطور تقنيات التحكم بالتردد المتغير بشكل متزايد، تمكنت أجهزة إمداد المياه ذات الضغط الثابت بالتحكم بالتردد المتغير من معالجة هذه المشكلات جذريًا. وتتميز تقنية إمداد المياه ذات الضغط الثابت بالتحكم بالتردد المتغير بأنها متطورة، وتوفر ضغطًا مائيًا ثابتًا، وسهلة التشغيل، وموثوقة في التشغيل، وتوفر الطاقة الكهربائية، وتتمتع بدرجة عالية من الأتمتة. وقد أصبحت تقنية إمداد المياه ذات الضغط الثابت بالتحكم بالتردد المتغير الآن مستخدمة على نطاق واسع في مختلف القطاعات.

ثانيًا، نطاق التطبيق

◆ إمدادات المياه المنزلية للمجمعات السكنية الجديدة والفلل والمكاتب والمباني المتكاملة

◆ إمدادات المياه للمساكن في المباني الشاهقة، ومياه الإطفاء، والفنادق والمطاعم الراقية، وغيرها.

◆ نظام زيادة الضغط لمصنع مياه الشرب، ري الأراضي الزراعية، معالجة مياه الصرف الصحي، النافورات الاصطناعية

◆ أنظمة تزويد المياه الباردة لمختلف الغلايات، والمياه الساخنة للغلايات.

◆ محطة ضخّ الضغط المتوسط في محطة مياه الشرب، والضغط الإضافي الثاني لمياه الشرب.

◆ ضمان ثبات ضغط المياه في شبكات المياه المستخدمة في الإنتاج والحياة بمختلف شركات الصناعة والمناجم.

ثالثًا، تكوين النظام

تتألف معدات تزويد المياه بضغط ثابت ذات التردد المتغير بشكل رئيسي من مجموعة المضخات، وخزان ضبط وقياس الضغط، ومستشعر الضغط، وصندوق التحكم بالتردد المتغير، والصمامات والملحقات ذات الصلة.

تتميز محولات التردد من سلسلة PuChuan PI500 بجهاز تحكم PID مدمج. في نظام إمداد المياه بالضغط الثابت، يكفي تثبيت جهاز استشعار للضغط واحد (مقياس ضغط عن بعد أو محول ضغط) في شبكة أنابيب المستخدم لتكوين نظام تحكم دوائر مغلقة للضغط. يقوم النظام بمقارنة الضغط المحدد مع الضغط الفعلي المرتجع من الشبكة، ويعمل تلقائيًا على تعديل تردد خرج محول التردد، مما يؤدي إلى تغيير سرعة مضخة المياه للحفاظ على ثبات ضغط الشبكة.

رابعًا: ميزات المنتج

◆ كفاءة عالية وموفر للطاقة. مقارنةً بطرق الإمداد المائي التقليدية، يوفر نظام التحكم في الضغط الثابت بالتردد المتغير حوالي 30% إلى 60% من الطاقة.

◆ يحتوي الجهاز على مساحة صغيرة، ويتطلب استثمارًا قليلاً، ويتمتع بكفاءة تشغيل عالية.

◆ يمكن تشغيل نظام التحكم يدويًا/آليًا.

◆ ضبط معلمات PID عبر الإنترنت، مع خاصية النوم والاستيقاظ.

◆ كشف وتنبيه لحماية مجموعة المضخات والخطوط، وعرض الإشارات، إلخ.

خامسًا: المبادئ العامة

محوّلات التردد من سلسلة PuChuan PI500 مزودة بجهاز تحكم PID مدمج. في نظام إمداد المياه بالضغط الثابت، يكفي تثبيت حساس ضغط واحد (مقياس ضغط عن بعد أو محول ضغط) في شبكة أنابيب المستخدم لتكوين نظام تحكم مغلق للضغط.

في نظام تزويد المياه بضغط ثابت باستخدام محول التردد، يجمع حساس الضغط المثبت في شبكة توزيع المياه بيانات ضغط الشبكة بشكل مستمر ودون انقطاع، ويحولها إلى إشارة كهربائية قياسية تُرسل إلى محول التردد. يقوم منظم PLC بإجراء عملية منطقية بين الإشارة المستلمة (القيمة المقاسة) والقيمة المحددة مسبقًا للضغط (القيمة المعيارية)، ثم يحوّل نتيجة هذه العملية إلى إشارة لضبط التردد، مما يؤدي إلى تعديل سرعة دوران المضخة. عندما يزداد استهلاك المياه وتتراجع ضغط الشبكة (تكون القيمة المقاسة أقل من القيمة المعيارية)، يقوم منظم PID بزيادة تردد خرج محول التردد، فتتسارع سرعة المضخة تبعًا لذلك. وعندما ينخفض استهلاك المياه ويرتفع ضغط الشبكة (تكون القيمة المقاسة أعلى من القيمة المعيارية)، يقوم منظم PID بخفض تردد خرج محول التردد، فتتباطأ سرعة المضخة تبعًا لذلك. وهكذا يتم الحفاظ على ضغط الشبكة عند مستوى ثابت تقريبًا.

سادسًا: التثبيت والضبط 
وفقًا للتعليمات، قم بتوصيل محول التردد مع مفاتيح الهواء والمحرك ومفتاح التشغيل والإيقاف ومستشعر الضغط وغيرها من المكونات. يجب تأريض محول التردد والمحرك بشكل موثوق، وتحقق بعناية من صحة التوصيلات. لا سيما أن خطوط الإدخال والإخراج لا يجوز بأي حال من الأحوال أن تكون متصلة بشكل عكسي. يجب استخدام أسلاك متعددة النوى مضادة للتشويش لخطوط الإشارات مثل مستشعر الضغط، وذلك لضمان عدم تعرض الإشارات للتشويش أثناء النقل. يجب فصل جميع خطوط الطاقة عن خطوط الإشارات لمنع حدوث تداخل بين الإشارات.

يُختار مقياس الضغط من نوع YTZ-150، وهو مقياس ضغط عن بُعد يعمل بالجهاز المقاوم، ويتم تركيبه على أنبوب مخرج المضخة. يلائم هذا المقياس البيئات العادية، إذ يمكنه قياس قيمة الضغط بشكل مباشر، كما يمكنه إنتاج إشارة كهربائية مناسبة.

المعلمات التقنية الكهربائية لمقاييس الضغط:

المقاومة عند الحد الأقصى للقياس: 400Ω (الخط الأزرق - الخط الأحمر)، قيمة المقاومة عند بداية الضغط الصفر: ≤20Ω (الخط الأصفر - الخط الأزرق)، قيمة المقاومة عند الحد الأعلى للضغط عند الحد الأقصى للقياس: ≤360Ω (الخط الأصفر - الخط الأحمر). الجهد المطبق على أطراف التوصيل: 10V (الخط الأزرق - الخط الأحمر).

يحتوي مقياس الضغط على ثلاثة أسلاك توصيل: أحمر وأصفر وأزرق. يُوصَل السلك الأحمر بمُحوِّل التردد +10V، ويُوصَل السلك الأزرق بمصدر الأرض GND للمُحوِّل، ويُوصَل السلك الأصفر بمدخل AI1 للمُحوِّل.

عادةً ما تكون أجهزة إرسال الضغط من نوع التيار الكهربائي ذات نظام ثنائي الأسلاك. إذا استُخدم مصدر طاقة 24 فولت من محول التردد، فيجب توصيل طرف COM بطرف GND. يتم توصيل طرف 24 فولت من محول التردد بالطرف الموجب لجهاز إرسال الضغط، ويتم توصيل الطرف السالب لجهاز إرسال الضغط بطرف AI1 في محول التردد (أي أنّه يجب تحويل جسر AI1 في لوحة التحكم إلى وضع التيار).

بعد الانتهاء من توصيل جميع الخطوط، وعند التحقق بعناية من خلال مراجعة التعليمات ذات الصلة للتأكد من عدم وجود أية أخطاء، يمكن حينها تشغيل الجهاز لإجراء عمليات الضبط.

أطفئ مفتاح الهواء، وقم بإمداد المحول الترددي بالطاقة، وشغّل المحرك بتردد منخفض، وتحقق من اتجاه دوران المضخة. إذا كان عكسيًا، فقم بتغيير ترتيب أطوار المحرك.

تشغيل بتردد متغير وضغط ثابت:

أطفئ مفتاح التشغيل، وستضيء لمبة مؤشر تشغيل المحول العاكس. سيتغير تردد الخرج من 0.0 هرتز إلى التردد المناسب حسب ضغط المجرى، ثم يُضبط تلقائيًا وفقًا لحالة استهلاك المياه، مما يضمن ثبات ضغط مخرج المياه عند القيمة المحددة. إذا زدت قيمة المعلمة E2.01، سيرتفع ضغط مخرج المياه؛ وإذا خفّضت قيمة المعلمة E2.01، سينخفض ضغط مخرج المياه.

سابعًا: إعدادات المعلمات

ملاحظة: بشكل عام، يجب أن تكون ترددات الاستيقاظ أكبر من أو تساوي ترددات السكون. إذا تم ضبط كل من ترددات الاستيقاظ والسكون على 0.00 هرتز، فإن خاصيتي السكون والاستيقاظ لن تفعلا. عند تفعيل خاصية السكون، إذا كان مصدر التردد يستخدم PID، فإن ما إذا كان PID في حالة السكون سيُحسب يتأثر برمز الوظيفة E2.27؛ وفي هذه الحالة، لا بد من اختيار حساب PID أثناء إيقاف التشغيل (E2.27=1).

E2.01 طريقة حساب قيمة معامل الإشارة المحددة بواسطة لوحة المفاتيح: E2.01 = الضغط المحدد / الضغط الكامل لمقياس الضغط × 100٪. على سبيل المثال: إذا كان الضغط الكامل لمقياس الضغط 1.0 ميجاباسكال، وتم طلب الحفاظ على ضغط الشبكة عند 0.5 ميجاباسكال، فإن القيمة المحددة لمعامل E2.01 ستكون:

50. إذا لم تكن قادرًا على حساب النسبة المئوية للضغط المعطاة، يمكنك اللجوء إلى طريقة بسيطة: قم بتشغيل محول التردد، ثم راقب قيمة المعلمة d0.16 في مجموعة وظائف المراقبة، وكذلك قراءة مؤشر مقياس الضغط البعيد. عندما يصل مقياس الضغط البعيد إلى الضغط المطلوب من قبل المستخدم، فإن القيمة التي يعرضها d0.16 في هذه اللحظة هي القيمة التي يجب ضبطها في E2.01.

ثامنًا: إمدادات المياه بواسطة مضخات متعددة

ما سبق هو نظام إمداد مياه بضغط ثابت يعمل بمضخة واحدة. إذا كانت كمية المياه المطلوبة كبيرة جدًا، فإن نظام الإمداد بمضخة واحدة لن يكون قادرًا على تلبية احتياجات المستخدمين، لذا يتعين حينئذٍ استخدام نظام إمداد مياه بضغط ثابت يعمل بعدد من المضخات.

يرجى الاطلاع على الرسم التخطيطي للدائرة الرئيسية لضخ المياه بضغط ثابت متعدد المضخات في الرسم أدناه:

يرجى الاطلاع على الرسم التوضيحي التالي لمخطط دائرة التحكم في نظام الإمداد بالمياه بضغط ثابت للمضخة:

المفاتيح الكهربائية KM2 وKM4 مخصصة لمخرج العاكس، والمفاتيح الكهربائية KM1 وKM3 مخصصة لمخرج التردد الصناعي، وتُوصَل كل منها بالمضخة.

بالنسبة إلى M1 وM2، يمكن لمحول التردد أن يتحكم في الضغط الثابت لأي مضخة من المضخات. مفتاح الهواء (QL) هو جهاز يفصل المحرك تلقائيًا عن الشبكة الكهربائية في حال حدوث حمل زائد على المحرك، أما المرحل الحراري (FR) فهو دائرة حماية تعمل وفق مبدأ التأثير الحراري للتيار الكهربائي، ويُستخدم في الدائرة كحماية ضد الأحمال الزائدة للمحرك.

◆عملية مضخة التزويد

أولاً، يعمل المحرك M1 تحت تحكم التردد المتغير. عندما يزداد استهلاك المياه وتنخفض ضغط الماء، وتصل تردد خرج محول التردد إلى 50 هرتز، يظل ضغط الماء غير كافٍ. وبعد تأخير قصير، يتم تحويل مُشغّل M1 إلى العمل بالتردد الصناعي، بينما ينخفض تردد خرج محول التردد بسرعة إلى الصفر، ثم يُفعَّل المحرك M2 للعمل بتحكم التردد، مما يحافظ على ضغط الماء ثابتًا عند القيمة المحددة. ( )

◆عملية تقليل الضخ

عندما ينخفض استهلاك المياه وترتفع ضغط الماء، وتتلقى وحدة التحكم في الإمداد بالضغط الثابت إشارة بوصول التردد إلى الحد الأدنى، وبعد تأخير محدد زمنيًا، تنقطع الطاقة عن المقاومة KM1 وتعود إلى وضعها الأولي، فتتوقف مضخة المياه M1 عن العمل بعد فصلها عن مصدر التيار الكهربائي بتردد الشبكة. أما المضخة M2، فتستمر في التشغيل بفضل محول التردد، ويستقر ضغط المياه عند القيمة المحددة.

ملاحظة: إذا كانت قدرة المحرك كبيرة، فعند التحول من التردد المتغير إلى التردد الثابت، وفي حال عدم تطابق الطور بين النظامين، ستكون تيارات التبديل كبيرة جدًا، وقد تصل أحيانًا إلى أكثر من ضعف التيار المقنن، مما قد يؤدي إلى انقطاع التيار الكهربائي عن الشبكة وتعذر التشغيل الطبيعي. في هذه الحالة، ينبغي النظر في طريقة التبديل السلس المتزامن.

9. جهاز التحكم في إمدادات المياه بضغط ثابت 
مخطط توصيل أطراف وحدة التحكم من طراز VC-3200

تعليمات لوحة التحكم والإعدادات الخاصة بالبارامترات

1. اللوحة والأزرار:

نافذة PV هي نافذة عرض القيم المقاسة، ونافذة SV هي نافذة عرض القيم المحددة. مفتاح «S» هو مفتاح ضبط المعلمات، ومفتاحا «▲» و«▼» هما مفتاحا الإضافة والطرح للرقمين. وفي حالة ضبط المعلمات، مفتاح «M» و«

2. مصباح مؤشر حالة العمل

تُشير مصابيح حالة التشغيل P1 وP2 وP3 إلى المضخات الثلاث. عندما تكون المصابيح خضراء، فهذا يعني أن المضخة المقابلة تعمل في وضع التردد المتغير؛ وعندما تكون المصابيح حمراء، فهذا يعني أن المضخة المقابلة تعمل في وضع التردد الثابت. عند العمل في حالة الضغط الثاني (ضغط الإطفاء)، تظهر مصباح AL باللون الأخضر؛ وعندما يتم توصيل طرف نقص المياه (إيقاف التشغيل)، يظهر مصباح AL باللون الأحمر، وتتوقف جميع مخرجات التحكم في جهاز التحكم حتى يتم إزالة حالة نقص المياه (إيقاف التشغيل)، ثم يعاود جهاز التحكم العمل من جديد. أما مصباح OUT فهو مصباح احتياطي.

3. تحديد المعلمات

في حالة التشغيل العادي، اضغط مع الاستمرار على مفتاح «S» لمدة 3 ثوانٍ. وعندما يظهر في نافذة العرض «-.-.- -.-.-»، حرّك إصبعك عن مفتاح «S» للدخول إلى وضع ضبط المعلمات. عندئذٍ، تعرض نافذة PV بند المعلمة P00، بينما تعرض نافذة SV قيمة البند الحالي للمعلمة. مفتاح «M» أو مفتاح المسافة « » هما مفتاحا تبديل الصفحات للمعلمات، ويستخدمان لعرض أقسام مختلفة من المعلمات المحددة. اضغط على مفتاح «▲» أو «▼» لتغيير قيمة البند الحالي للمعلمة، وسيتم تخزين القيمة المعدلة تلقائيًا في ذاكرة الجهاز. عندما تنتهي عملية ضبط المعلمات، اضغط مرة أخرى على مفتاح «S» ليعود الجهاز إلى حالة التشغيل العادي. وفي هذه الحالة، إذا كانت P00 = 18، فإن الضغط على مفاتيح «▲» و«▼» سيؤدي مباشرةً إلى تغيير قيمة الضغط المحددة الحالية (قيمة P01). وعندما يكون مفتاح الضغط الثاني (الإطفاء) مغلقًا (DI1 مع CM2)، فإن نافذة SV ستعرض قيمة الضغط المحددة الثانية. ويمكن تغيير قيمة الضغط الثاني مباشرةً باستخدام مفاتيح «▲» و«▼»، كما يمكن تحديد قيمة الضغط الثاني في المعلمة P02.

عاشراً، ملاحظات هامة 
◆ لا يُسمَح لمضخة المياه بالعمل بأعلى من سرعتها المقننة أو أقل من سرعة معينة؛ إذ إنّ السرعة الزائدة قد تؤدي إلى تلف ميكانيكي في المحامل والشبكات الأنابيب، بينما تنخفض كفاءة المضخة بسرعة عند العمل بأقل من سرعة معينة. لذلك، يجب ضبط محول التردد على حدود ملائمة للتردد الأقصى والأدنى للتشغيل.

◆ التبديل بين أنظمة الإمداد بالمياه ذات الضغط الثابت: عند استخدام التحكم بالتردد العادي للمحرك، لا بد من تركيب ريلاي حراري مناسب لحماية المحرك.

◆ ينبغي استخدام قاطع تيار متردد مزود بجهاز قفل ميكانيكي بين مسار التردد الأساسي على جانب المحرك ومخرج العاكس، بالإضافة إلى تطبيق قفل منطقي في دائرة التحكم الكهربائية، وذلك لمنع حدوث ماس كهربائي بين مصدر التردد الأساسي ومخرج العاكس مما قد يؤدي إلى تلف العاكس والأجهزة ذات الصلة.

◆ يجب أن تتطابق ترتيب الأطوار لمصدر الطاقة بتردد الشبكة المتصل بالمحرك مع ترتيب الأطوار لمخرج المحول العاكس. لمنع حدوث عكس اتجاه المحرك، يرجى التأكد من ترتيب الأطوار قبل التشغيل.

◆ عند توصيل إشارات التحكم في محول التردد، يرجى فصلها عن خطوط الطاقة وعدم توزيعها في نفس أنبوب التوصيل؛ وإلا قد تحدث عمليات خاطئة. يجب استخدام أسلاك مُدرَّعة لخط إشارة ضبط الضغط وخط إشارة ردود الفعل الخاصة بالضغط.