Приводы для водного хозяйства: насосы, затворы, аэрация и обезвоживание
Водное хозяйство — это десятки разных приводных задач: от магистральных насосных станций водоснабжения и КНС с погружными агрегатами до управления гидротехническими затворами на гидроузлах, аэрации очистных сооружений и обезвоживания осадка. Каждая задача предъявляет свои требования к приводу: магистральные насосы требуют ВВ-двигателей с длительным режимом S1, затворы — точного позиционирования и аварийных тормозов, шламовые насосы оборотного водоснабжения промпредприятий — стойкости к абразиву и кавитации.
Типовые задачи отрасли
- Магистральные и повысительные насосные станции водоснабжения мощностью 200–6 000 кВт с ВВ-двигателями 6/10 кВ
- Канализационные насосные станции (КНС) с погружными насосами 15–355 кВт для перекачки сточных вод и канализационных стоков
- Гидротехнические затворы (плоские, сегментные, регулирующие) с прецизионным позиционированием 5,5–75 кВт
- Системы аэрации очистных сооружений — компрессоры воздуходувные 75–500 кВт и приводы поверхностных аэраторов
- Биофильтры с вращающимся биодиском (RBC) — тихоходные мотор-редукторы непрерывного действия
- Обезвоживающие декантерные центрифуги и шламовые насосы KSM/KSL 75–450 кВт для осадка очистных сооружений
- Шламовые насосы оборотного водоснабжения промышленных предприятий — обогатительные фабрики, металлургия, ТЭЦ
- Вспомогательные системы ГЭС — циркуляционные насосы охлаждения генераторов, насосы дренажных приямков, гидростанции управления затворами
Редукторы и мотор-редукторы
В водном хозяйстве редукторы работают в трёх типовых режимах: непрерывный длительный (биофильтры, аэраторы, конвейеры обезвоженного осадка), прецизионное позиционирование (затворы и шиберы гидротехнических сооружений) и привод воздуходувок и компрессоров аэрации с большими передаточными отношениями. Дополнительно — отдельная ниша обезвоживающего оборудования: декантерные центрифуги и шнековые транспортёры осадка с фирменными шламовыми насосами KINGDA серий KSM и KSL.
Прецизионное позиционирование гидротехнических затворов
Мотор-редукторы Boneng K и HB с тормозом и обратной связью по положению управляют плоскими, сегментными и регулирующими затворами на гидроузлах. Точность позиционирования 0,5–1 мм по штоку обеспечивается за счёт большого передаточного отношения (i = 80–200) и встроенного многооборотного энкодера. Резервирование привода через пару редукторов на одном валу — стандартная схема для критичных затворов.
- — Передаточное отношение 80–200
- — Встроенный электромагнитный тормоз с замыканием при пропадании питания
- — Многооборотный абсолютный энкодер для контроля положения
- — Класс защиты IP66, исполнение для затопляемых установок
Привод поверхностных аэраторов очистных сооружений
Тихоходные мотор-редукторы Boneng непрерывного режима S1 для приводов поверхностных аэраторов биологической очистки. Малая скорость вращения ротора (30–60 об/мин) и большой выходной момент достигаются 3–4-ступенчатой передачей. Корпус из чугуна с эпоксидным покрытием для работы в агрессивной среде (биогаз, сероводород).
- — Скорость на выходе 30–60 об/мин
- — Сервис-фактор не менее 1,5 для непрерывного режима S1
- — Антикоррозионное эпоксидное покрытие корпуса
- — Усиленные подшипники под вертикальную нагрузку от ротора
Редукторы биофильтров с вращающимся биодиском (RBC)
Сверхтихоходный привод (1–4 об/мин) с большим передаточным отношением (i = 1 500–6 000). Применяется на биофильтрах с погружными биодисками, где требуется длительный режим 24/7 без остановок и низкий уровень вибрации. Boneng R и HB-серии в сборке с двигателем малой мощности 1,5–7,5 кВт.
- — Скорость на выходе 1–4 об/мин
- — Передаточное отношение i = 1 500–6 000
- — Длительный режим S1, ресурс не менее 80 000 ч
- — Низкий уровень вибрации (биодиск частично погружён в воду)
Шламовые насосы KINGDA KSM/KSL — обезвоживание осадка и оборотное водоснабжение
Фирменное решение KINGDA — горизонтальные центробежные шламовые насосы серий KSM (mid-duty) и KSL (heavy-duty) с износостойкой проточной частью из высокохромистого чугуна A05/A49. Перекачивают шлам с концентрацией твёрдого до 60 % и абразивностью до 800 мг/л на обогатительных фабриках, очистных сооружениях и в системах оборотного водоснабжения металлургических и горно-обогатительных предприятий. Мощность на валу 75–450 кВт, подача до 3 000 м³/ч.
- — Износостойкие материалы проточной части (A05, A49, резина)
- — Мощность на валу 75–450 кВт
- — Подача до 3 000 м³/ч, напор до 100 м
- — Ремкомплект сменных футеровок и рабочих колёс
- — Компоновка с подшипниковым узлом и сальниковым/торцевым уплотнением
Привод обезвоживающих центрифуг и шнековых транспортёров
Декантерные центрифуги обезвоживания осадка очистных сооружений работают на скорости ротора 2 500–4 000 об/мин и требуют точного дифференциального привода (главный + дифференциальный редуктор). Шнековые транспортёры обезвоженного осадка комплектуются стандартными мотор-редукторами Boneng K-серии с тормозом и backstop Tianiu для предотвращения обратного хода при остановке.
- — Главный привод: ВВ-двигатель + ремённая передача
- — Дифференциальный редуктор центрифуги (планетарный, со встроенным датчиком момента)
- — Шнек-транспортёр: K-серия + backstop Tianiu
- — Защита от перегрузки при заклинивании шнека
Электродвигатели
На объектах водного хозяйства применяются три класса электродвигателей: высоковольтные (магистральные насосы, воздуходувки очистных) мощностью 800–6 000 кВт на 6/10 кВ; погружные специальные двигатели КНС в герметичном исполнении IP68 с маслозаполнением; общепромышленные низковольтные двигатели для вспомогательных приводов и компрессоров. Wolong YHTM и WD3000 покрывают высоковольтную нишу, серии для затопляемых установок — погружные приводы КНС, Huali YE/YBX3 — общепромышленные нагрузки.
ВВ-двигатели магистральных насосов водоснабжения
Wolong YHTM, WD3000 — высоковольтные асинхронные двигатели 6/10 кВ мощностью 800–6 000 кВт для магистральных насосных станций водоснабжения и повысительных станций. Длительный режим S1, до 20 пусков в сутки, КПД на номинале выше 96 %. Регулирование производительности — направляющим аппаратом на насосе или ВВ-преобразователем частоты (с нагнетательной стороны экономия до 30 % электроэнергии).
- — Мощность 800–6 000 кВт, напряжение 6/10 кВ
- — Длительный режим S1, ресурс 80 000 ч
- — Подшипники с пожизненной смазкой или принудительной системой
- — Изолированный подшипник со стороны противоположной от муфты при работе через ВВ-инвертор
- — Класс защиты IP55, охлаждение IC411 / IC81W
Погружные двигатели КНС с канализационными насосами
Канализационные насосные станции с погружными насосами 15–355 кВт работают в полностью затопленном состоянии и должны иметь герметичное исполнение IP68 с двойным торцевым уплотнением и маслозаполненной камерой. Wolong поставляет специализированные серии для затопляемых установок с термозащитой обмотки, контролем влажности камеры и совместимостью с режимом частых пусков (до 20 в час) при колебаниях уровня в КНС.
- — Герметичность IP68, глубина погружения до 20 м
- — Двойное торцевое уплотнение с маслозаполненной промежуточной камерой
- — Термозащита обмотки (Pt100 / PTC)
- — Датчик влажности промежуточной камеры
- — Совместимость с режимом S4 (до 20 пусков в час)
Двигатели воздуходувок и компрессоров аэрации
Аэрация очистных сооружений (75–500 кВт) — длительный режим S1 круглосуточно. Применяются центробежные многоступенчатые воздуходувки и роторные компрессоры с турбиной. Двигатель работает с инвертором для регулирования расхода воздуха по уровню кислорода в аэротенке. Сюда подходят Wolong WD3000 и Huali YE3 / YBX3 в зависимости от мощности.
- — Класс изоляции F с тепловым резервом класса B
- — Совместимость с инвертором (изоляция NEMA MG1 Part 31)
- — Низкий уровень шума (< 85 дБ на 1 м)
- — Защита подшипников от токов вала при работе через ПЧ
Двигатели общепромышленные для вспомогательных приводов
Huali YE3, YBX3, YE4 — общепромышленные асинхронные двигатели 0,75–315 кВт IE3/IE4 для вспомогательных приводов очистных сооружений и насосных станций: дозирующих насосов, мешалок реагентов, скребковых илоудалителей, шнековых решёток, шлюзовых затворов вспомогательных потоков.
- — Класс энергоэффективности IE3 / IE4
- — Класс защиты IP55, изоляция F
- — Совместимость с ПЧ для регулирования
- — Антикоррозионное покрытие корпуса C3 / C4 для влажных помещений
Промышленные тормоза
Тормоза в водном хозяйстве выполняют две критичные функции: удержание подъёмных гидротехнических затворов в заданном положении (рабочий тормоз) и аварийное закрытие при пропадании питания или срабатывании защиты (аварийный тормоз). Для крупных затворов гидроузлов и водозаборных сооружений применяется двойная тормозная система — рабочий + аварийный — каждая с запасом по моменту 1,75–2,0 от номинального момента подъёма. Backstop конвейеров обезвоженного осадка предотвращает обратный ход ленты под весом груза.
Тормоза подъёмных гидротехнических затворов — двойная система
Huawu YPZ2 / YWZ5 — электрогидравлические дисковые тормоза в двойной схеме на лебёдке подъёма затвора. Рабочий тормоз удерживает затвор в промежуточном положении при нормальной эксплуатации, аварийный (подпружиненный, замыкающего типа) срабатывает при пропадании питания или сигнале защиты за 0,1–0,2 с — критично для предотвращения свободного падения затвора с риском повреждения уплотнений и порога. Применяется на крупных гидроузлах и водозаборных сооружениях.
- — Двойной комплект тормозов: рабочий + аварийный
- — Тормозной момент с запасом 1,75–2,0 от номинального момента подъёма
- — Время срабатывания при отключении питания ≤ 0,2 с
- — Класс защиты IP65, температура среды −25 … +50 °C
- — Резервирование питания от UPS / аккумуляторной батареи
Колодочные тормоза приводов шлюзовых затворов
Колодочные тормоза TKT/TKK с электрогидравлическим толкателем устанавливаются на тихоходном валу приводов шлюзовых затворов и регулирующих заслонок. Обеспечивают удержание при отключении питания и плавное замыкание (без удара по приводу). Допускают ручное растормаживание для технического обслуживания и эвакуации.
- — Электрогидравлический толкатель Ed-50 — Ed-301
- — Возможность ручного растормаживания
- — Концевой выключатель контроля износа накладок
- — Антикоррозионное исполнение для влажных помещений
Backstop конвейеров обезвоженного осадка
Tianiu NJ/NJZ — обгонные муфты-backstop устанавливаются на тихоходном валу привода конвейера обезвоженного осадка очистных сооружений. Предотвращают обратный ход ленты под весом груза при остановке привода и аварийных ситуациях. Не требуют отдельного электропитания — механическое замыкание при изменении направления вращения.
- — Удерживающий момент с запасом 1,5 от номинального
- — Бессмазочный храповый механизм
- — Класс защиты IP55, маслозаполненный корпус
- — Сертификация по ГОСТ для применения на гидротехнических сооружениях
Тормоза приводов скребковых илоудалителей и решёток
Аварийные тормоза приводов скребковых илоудалителей первичных и вторичных отстойников, шнековых решёток механической очистки. Защищают редуктор и скребок от поломки при заклинивании на крупном предмете — срабатывают по сигналу датчика момента или превышения тока двигателя.
- — Тормозной момент 1,5–2,0 номинального момента привода
- — Время срабатывания ≤ 0,3 с
- — Совместимость с системой ПЛК очистных сооружений
- — Антикоррозионное покрытие во влажной атмосфере
Муфты и гидростанции
В водном хозяйстве применяются гидродинамические муфты для крупных насосов с тяжёлым пуском (магистральные водоводы, шламовые насосы оборотного водоснабжения), упругие пальцевые муфты для общепромышленных насосных и приводов аэрации, и отдельный класс — гидравлические станции (гидростанции) для управления крупными затворами на гидроузлах. Гидростанция Donly с маслонасосными агрегатами высокого давления управляет гидроцилиндрами подъёма затворов и обеспечивает аварийное закрытие при сбое питания за счёт пневмогидравлических аккумуляторов.
Гидромуфты крупных насосов с тяжёлым пуском
Гидродинамические муфты Jiaohua YOX/COX обеспечивают плавный пуск магистральных водоводов и шламовых насосов оборотного водоснабжения промпредприятий. Скольжение в номинальном режиме 2–3 % предохраняет двигатель от перегрузки при заклинивании рабочего колеса (например, попадание крупного предмета в проточную часть шламового насоса). Серии с предохранительным плавким элементом сбрасывают масло наружу при перегреве.
- — Скольжение в номинале 2–4 %
- — Плавкая пробка с уставкой 145–160 °C
- — Заполнение маслом 70–85 % внутреннего объёма
- — Совместимость с фланцем ВВ-двигателя
Гидростанции управления крупными затворами гидроузлов
Donly — гидравлические станции высокого давления (16–32 МПа) для управления гидроцилиндрами подъёма крупных гидротехнических затворов на ГЭС, водохранилищах и водозаборных сооружениях. В составе: основной и резервный маслонасосные агрегаты, пневмогидравлические аккумуляторы для аварийного закрытия при сбое питания, фильтры тонкой очистки, теплообменник, шкаф управления с ПЛК. Резервированная схема обеспечивает работу даже при отказе одного из агрегатов.
- — Рабочее давление 16–32 МПа
- — Резервированные маслонасосные агрегаты (основной + резервный)
- — Пневмогидравлические аккумуляторы для аварийного закрытия затвора
- — Шкаф управления с ПЛК и SCADA-интерфейсом
- — Соответствие требованиям к гидротехническим сооружениям
Гидрокомпоненты регулирования — клапаны, насосы, цилиндры
Huade — китайский лицензиат Bosch Rexroth: пропорциональные и сервоклапаны, аксиально-поршневые насосы A4VSO/A11VO, гидроцилиндры специального исполнения для гидротехники. Применяются в составе гидростанций Donly и в автономных приводах регулирующих затворов. INI Hydraulic — комплектные гидростанции и компоненты на средние давления, шестерённые насосы, рукава высокого давления.
- — Пропорциональные клапаны с обратной связью по положению
- — Аксиально-поршневые насосы переменного рабочего объёма
- — Гидроцилиндры с антикоррозионным штоком (хром / керамика)
- — Совместимость с маслами HFC / HFDU для пожаробезопасности
Упругие пальцевые муфты насосных агрегатов
Jiaohua YOXp / Yongjing LX — упругие пальцевые муфты с эластичными втулками между двигателем и насосом. Демпфируют ударные нагрузки на пуске, компенсируют небольшие радиальные смещения после теплового расширения, упрощают разборку насоса для обслуживания (без снятия двигателя).
- — Момент 0,5–25 кН·м
- — Компенсация радиального смещения 0,2–0,8 мм
- — Срок службы эластичных элементов не менее 30 000 ч
- — Простота замены втулок без снятия полумуфт с валов
Галерея применений
Наши решения для отрасли
Бренды портфеля SDS, которые покрывают типовые применения в этой отрасли.
- WOLONGВВ-двигатели магистральных насосов 800–6 000 кВт (YHTM, WD3000), специальные серии для затопляемых установок КНС с двойным торцевым уплотнением и IP68
- BONENGмотор-редукторы прецизионного позиционирования гидротехнических затворов и шиберов (K, HB), редукторы аэраторов и биофильтров RBC
- HUAWUтормоза подъёмных затворов с двойной системой (рабочий + аварийный, YPZ2/YWZ5), электрогидравлические толкатели Ed для шлюзовых приводов
- DONLYгидравлические станции 16–32 МПа для управления крупными затворами на гидроузлах с резервированием насосных агрегатов и пневмогидроаккумуляторами аварийного закрытия
- HUADEгидрокомпоненты регулирования — пропорциональные клапаны, аксиально-поршневые насосы A4VSO/A11VO, сервоцилиндры для гидростанций затворов
- INIкомплектные гидростанции среднего давления, шестерённые насосы, рукава высокого давления для вспомогательных приводов гидротехники
- KINGDAшламовые насосы KSM (mid-duty) и KSL (heavy-duty) 75–450 кВт — фирменное решение для обезвоживания осадка очистных и оборотного водоснабжения промпредприятий
- JIAOHUAгидродинамические муфты YOX/COX для магистральных водоводов и шламовых насосов оборотного водоснабжения с тяжёлым пуском
- HUALIобщепромышленные двигатели IE3/IE4 (YE3, YBX3, YE4) 0,75–315 кВт для вспомогательных приводов очистных сооружений и насосных станций
- TIANIUобгонные муфты-backstop NJ/NJZ для конвейеров обезвоженного осадка очистных сооружений — предотвращение обратного хода при остановке
- YONGJINGупругие пальцевые муфты LX для насосных агрегатов и приводов аэрации с компенсацией смещений после теплового расширения
- DEOпластинчатые теплообменники и маслоохладители для гидростанций управления затворами и систем смазки крупных насосов
Источники изображений: State Government Photographer (CC0) · SuSanA Secretariat (CC BY 2.0) · CCadio (CC BY 4.0) · SuSanA Secretariat (CC BY 2.0) · Peter Craven (CC BY 2.0)