Погружной насос Стоимость

Установка погружного скважинного насоса стоит от 400 до 2000 долларов в среднем в зависимости от размера двигателя, глубины колодца и наличия насоса. Погружные насосы для глубоких скважин поддерживают скважины глубиной от 25 до 300 футов и более, мощностью от до 5 л.с. с производительностью от 5 до 140 галлонов в минуту.

• Погружные насосы постоянного давления , или «насосы 40/60», включают насос при падении давления ниже 40 фунтов на квадратный дюйм и отключают, когда давление достигает 60 фунтов на квадратный дюйм.
• Погружные насосы постоянного давления будут постоянно контролировать давление в системе и при необходимости регулировать скорость насоса.

Большинство погружных скважинных насосов дороже струйных насосов, но они более надежны, менее шумны и служат дольше. В большинстве домов используется погружной насос мощностью от ½ до 1–1 ½ л.с., сделанный из чугуна, нержавеющей стали или корпуса из термопласта. При замене устройства выберите насос с таким же количеством проводов, 2- или 3-проводным.

* В двухпроводном кабеле три провода, а в трехжильном – четыре; зеленый заземляющий кабель не учитывается.

Стоимость скважинного насоса постоянного давления

Скважинный насос постоянного давления стоит от 2000 до 5000 долларов. Установка в среднем. Система постоянного давления работает непрерывно, если на водоснабжение требуется не менее 1 галлона в минуту, а необходимая емкость бака может составлять всего 20 галлонов.

Контроллер насоса, используемый в системе постоянного давления, представляет собой ЧРП (частотно-регулируемый привод), который представляет собой насос с регулируемой скоростью, который лучше подходит для городских районов, где электроснабжение стабильно.Контроллеры VFD служат около десяти лет и стоят от 800 долларов США до 2 900 долларов США без учета платы за установку.

Цены на струйные насосы

Струйный насос для мелкой скважины стоит от 300 до 900 долларов для замены и поддержки скважин 25 футов или меньше. Трансформируемый струйный насос для глубоких скважин до 90 футов стоит от 400 долларов до 1 200 долларов США. Надземные струйные насосы имеют производительность от 1 до 70 галлонов в минуту и ​​диапазон от ½ до 1 л.с. для использования в жилых помещениях. Выбор материала: чугун, нержавеющая сталь или термопласт.

* Цены указаны только на струйный насос.

Высококачественные струйные насосы из нержавеющей стали являются самовсасывающими, в то время как стандартные струйные насосы могут потерять заливку и перестать перекачивать.Струйные насосы обычно дешевле погружных, но обеспечивают меньший объем и меньшее давление. Некоторые производители производят комбинированный струйный насос и напорный бак, который быстрее устанавливается и стоит от 300 до 1 400 долларов США.

Струйные насосы для неглубоких скважин обычно используются в районах с высоким уровнем грунтовых вод и подходят для более теплого климата. Установите струйный насос с защитой от перегрузки, чтобы избежать перегорания двигателя – насосы могут продолжать работать, когда уровень воды слишком низкий, что может вызвать выгорание.

Защитите наружные струйные насосы и резервуары зимой с помощью изолированного мешка ( $ 50 – $ 200 ) или установив колодец ( $ 150 – $ 1,200 ) и обернув открытые трубы изоляционными рукавами.

Стоимость скважинного насоса на солнечной энергии

Скважинный насос на солнечной энергии стоит от 1 650 долларов США до 3 200 долларов США. установлен и будет перекачивать воду как из неглубоких, так и из глубоких скважин. Солнечные насосы – отличный выбор для сельской местности и позволяют снизить затраты на энергопотребление.Однако солнечная энергия требует беспрепятственного солнечного света не менее 6-8 часов в день. Насосы для солнечных батарей могут быть изготовлены из пластика или нержавеющей стали (или того и другого) и имеют следующие размеры:

• Насосы прямого вытеснения (погружные) – всасывают воду во впускной отсек и перемещают ее к выпускному отверстию с помощью диафрагмы, возвратно-поступательного или поворотного механизма. Расход нагнетаемого воздуха будет постоянным.
• Центробежные насосы (струйные) – Создает вакуум для перемещения воды через вращающееся рабочее колесо.Поток будет колебаться.

Для подключения солнечной батареи напрямую к насосу требуется двигатель постоянного тока. Если вы хотите, чтобы ваша система заряжала батареи, и вы выбрали насос с двигателем переменного тока (переменного тока), требуется инвертор для преобразования мощности постоянного тока в переменный ток, что приводит к некоторым потерям мощности в насосе.

Комплект насоса для солнечной энергии

Комплект насоса для солнечной скважины стоит от 1500 до 6 500 долларов США в зависимости от требуемого количества галлонов в минуту и ​​подъема в футах. В комплект входят насос, солнечные батареи, монтажная скоба и все необходимое для питания и защиты насоса.Большинство комплектов представляют собой погружные насосы для глубоких скважин, поскольку они потребляют меньше энергии на галлон воды за счет использования давления, а не всасывания для выталкивания воды.

Ручной насос для водозабора Стоимость

Ручные насосы для водяных скважин стоят от 50 до 600 долларов в среднем, с оплатой труда от от 195 до 300 долларов для установки. Ручные насосы изготавливаются из пластика, нержавеющей стали или чугуна. Ручные насосы премиум-класса стоят от до долларов и подходят для глубоких скважин – перекачивание одного галлона за 7 ходов с глубины 300 футов.

Чтобы предотвратить замерзание ручного насоса, просверлите небольшое отверстие в водосточной трубе, чтобы при его установке отверстие находилось на 4 или 5 футов ниже уровня земли. Когда вы закончите откачку, оставшаяся вода в водосточной трубе будет просачиваться через это отверстие, не оставляя оттуда замерзать на поверхность.

Цены на водяной насос для ветряных мельниц

Водяной насос ветряной мельницы стоит от 4200 долларов до 19 600 долларов , при этом средняя опорная башня стоит 9 900 долларов США , а башня с поперечными распорками – 12 900 долларов США .Водяные насосы для ветряных мельниц отлично подходят для мест, где нет электричества или где насос на солнечной энергии не обеспечивает достаточной мощности.

Профессиональная сборка и установка занимает 1-2 дня и стоит от 2 000 до 5 000 долларов . По-прежнему требуется решение для хранения воды, которое стоит от $ 380 до $ 1500 в зависимости от типа бака и давления в нем.

Преимущества механического водяного насоса ветряной мельницы

• Подходит как для мелких, так и для глубоких скважин до 1200 футов.
• Работает при скорости ветра до 3 миль в час; 24 часа в сутки.
• Практически не требует обслуживания и автоматическая защита от ураганного ветра.
• Пропускная способность 1500 галлонов в сутки.
• Энергия ветра заряжает аккумуляторы для колодезных насосов, когда они не перекачивают воду.

Установите анемометр или одометр для измерения скорости ветра на разной высоте, чтобы получить представление о пригодности энергии ветра и размере лопастей, необходимых для использования воды.

Вернуться к началу

Как определить, что насос неисправен?

Скважинные системы состоят из двух основных компонентов: скважинного насоса и напорного резервуара, оба из которых могут выйти из строя. Приведенные ниже знаки могут указывать на проблемы с насосом, но вам может потребоваться только замена напорного бака. Сначала попросите профессионала проверить ваш напорный бак, потому что это быстрее и дешевле, чем вытаскивать насос из земли.

Общие признаки неисправности скважинного насоса или резервуара включают:

1. Из кранов не течет вода
2. Плохое давление воды
3. Смесители с малым расходом и брызги
4. Постоянно работающий насос
5. Странный шум из вашего насоса
6. Звук быстрого щелчка из бака
7. Грязная вода или вода с плохим вкусом
8. Высокие счета за электроэнергию и воду
9. Ошпаривающая вода для душа

Выход из строя баллона напорного бака резко сокращает срок службы скважинного насоса.Как только вы заметите какие-либо проблемы, обратитесь к специалисту по помпам, и он поставит правильный диагноз. Чтобы предотвратить выход из строя скважинного насоса, выполняйте ежегодную промывку водонагревателя и напорного бака, чтобы продлить срок их службы.

Вернуться к началу

Факторы затрат на установку нового скважинного насоса

стоит от 300 до 4500 долларов , при этом большинство домовладельцев тратят от до 1851 долларов в зависимости от глубины скважины, типа насоса, размера насоса, размера напорного бака и затрат на рабочую силу.

• Глубокие и мелкие скважины – Глубина вашей скважины определяет, какой тип насоса требуется.
• Размер насоса – Мощность, необходимая для вашего насоса, зависит от использования воды в вашем доме и глубины колодца.
• Напорный бак – Размер вашего напорного резервуара основан на количестве галлонов в минуту, производимых насосом.
• Установить или заменить – Установить новый насос проще и дешевле, чем заменить старый насос, который сначала нужно вытащить из земли.

Скважинный насос какого размера мне нужен?

Размер скважинного насоса, который вам нужен, зависит от вашего потребления воды и количества членов семьи. В среднем на дом с 3–4 спальнями требуется от 8 до 12 галлонов в минуту . Чтобы оценить ваши потребности в воде, добавьте один галлон в минуту для каждого водного приспособления. Оснащение включает смесители, душевые кабины, стиральные машины, водопроводные краны, туалеты, посудомоечные машины и холодильники.

При замене скважинного насоса проверьте паспортную табличку на вашем агрегате, чтобы определить мощность в лошадиных силах.Выберите новый насос с той же мощностью (л.с.) или увеличьте размер, если вы добавили новых членов семьи или устройства. Служба ремонта колодцев также подскажет, какой размер вам нужен.

Избегайте выбора насоса слишком большого размера, так как это приведет к снижению производительности и снижению энергоэффективности.

Размер резервуара высокого давления

Скважинные напорные резервуары рассчитаны на хранение 3 галлона воды на каждый галлон в минуту (GPM) , производимый насосом. Чтобы рассчитать размер резервуара высокого давления в вашей скважине, возьмите требования системы в галлонах в минуту и ​​умножьте на 3. Например, в среднем доме используется 8 галлонов в минуту и ​​требуется резервуар на 24 галлона для хранения.

Затраты на оплату труда при замене скважинного насоса

Затраты на рабочую силу для замены скважинного насоса составляют 250–800 долларов США в среднем, при сложных проектах стоимостью 1000 долларов США и более .Установка новых проводов или трубопроводов для насоса стоит около 200 долларов за штуку . Сервисные службы и сантехники берут от 45 до 150 долларов в час.

Установка новых скважинных насосов проще, а затраты зависят от того, требуются ли дополнительные трубопроводы, водопровод или ремонт системы водоснабжения. Для замены требуется деррик-самосвал или насос-роликовый агрегат для извлечения погружного насоса или снятия старой скважинной трубы для ремонта. После любой работы систему водозабора необходимо проверить и продезинфицировать, что обычно входит в их оплату труда.

* Для установки обычного скважинного насоса требуется 3 часа, а для замены существующего насоса – 6 часов.

Глубокие и мелкие скважины

Глубина колодца определяет общую стоимость установки нового насоса. Струйные насосы используются для неглубоких скважин до 25 футов, они дешевле и проще в установке. Погружные насосы используются для скважин до 250 футов и имеют несколько конфигураций.

Затраты на время и материалы будут тем выше, чем глубже будет скважина, потому что на каждые 80 футов спускной трубы будет устанавливаться обратный клапан. Замена погружного насоса сопряжена с дополнительными расходами из-за оборудования и времени, необходимого для безопасного извлечения старого скважинного насоса.

Насосы артезианские скважины

Артезианские скважины обычно пробуриваются в замкнутом водоносном горизонте ниже неограниченного водоносного горизонта и в верхнем ограничивающем слое коренных пород. Проточные скважины обычно не нуждаются в насосах, потому что подземная вода находится под давлением и выходит из устья естественным путем.

Для артезианских скважин с постепенным снижением давления может быть установлен погружной насос аналогично непроточной скважине.Насосы для неглубоких скважин не могут быть подключены в направлении от колодца к подземной линии, а могут сливаться только в уравнительный резервуар с переливной трубой или предохранительным клапаном в верхней части резервуара. Подкачивающий насос может быть подсоединен к расширительному бачку и выгружен в напорный резервуар.

Вернуться к началу

Стоимость замены деталей водяного насоса из скважины

Возможно, вам потребуется заменить другие компоненты скважинного насоса, такие как напорный бак, или добавить подкачивающий насос вместо или в дополнение к замене скважинного насоса.

Единственная часть скважинного насоса, которая действительно заменяема, – это двигатель, полностью помещенный в корпус.Хотя установка или замена других систем и компонентов требует ряда затрат.

Стоимость замены резервуара высокого давления

Средняя стоимость замены резервуара высокого давления в скважине составляет от $ 275 до $ 500 в зависимости от емкости резервуара и его номинального давления. Высококачественные модели или сложные соединения резервуаров с перемещением сантехники могут стоить долларов США больше долларов США. Замена скважинного насоса и напорного бака вместе стоит от 800 долларов до 2 300 долларов США.

Расходы увеличиваются, если ваша помпа находится не на том же уровне, что и ваш дом.Если вы покупаете ту же модель, которая предварительно заправлена ​​до необходимого давления, вы можете самостоятельно заменить бак после просмотра видеороликов производителя.

Баки высокого давления поддерживают воздух в баке в определенном диапазоне от 40 до 60 фунтов на квадратный дюйм. Большинство современных резервуаров имеют два отсека для предотвращения переувлажнения – баллон или мембранный механизм для воды и зону под давлением.

• Мембрана – Внутренняя мембрана разделяет воду и сжатый воздух
• Баллон высокого давления – Вода хранится в мешке, окруженном сжатым воздухом
• Одно отделение – Сжатый воздух и вода находятся в одной камере

Стоимость баллона-дозатора

Баллон высокого давления стоит от $ 50 до $ 600 с моделями высокого класса стоимостью до $ 1500 . Большинство баллонов высокого давления имеют сменные баллоны, которые стоят от от 20 до 250 долларов США6 в зависимости от марки баллона, для которого он предназначен, и вместимости баллона.

Цены на двигатель скважинного насоса

Средняя стоимость замены электродвигателя скважинного насоса составляет от 200 долларов США до 1400 долларов США . Однофазный двигатель (230 В) стоит от 199 до 479 долларов, а трехфазный двигатель (415 В) стоит от 289 до 1889 долларов.Замена двигателей обычно доступна только для дорогих погружных насосов, и вам, вероятно, придется заменить весь насос.

Осадки изнашивают подшипники насоса и другие движущиеся части, что приводит к отказу двигателей. Если двигатель более старого насоса выходит из строя, компонент механизма насоса также может выйти из строя, что удешевляет замену насоса. Проверьте заводскую MTBF (среднее время наработки на отказ) помпы, чтобы убедиться, что это так.

Стоимость подпорного насоса для скважины

Средняя стоимость подкачивающего насоса для скважины 750 долларов , а цены варьируются от 250 долларов до 2 000 долларов США в зависимости от размера комплекта повышения давления, марки и характеристик.Средние затраты на рабочую силу составляют от $ 200 до $ $ для установки устройства. Подкачивающий насос улучшает низкое давление воды из смесителей и насадок для душа.

Усилитель колодца подключается к основному водопроводу и увеличивает давление воды до 70 фунтов. Перед покупкой усилителя давления проверьте эти другие проблемы, которые также могут повлиять на давление воды.

• Обратитесь к сантехнику на предмет закупорки канализации или труб.
• Проверить старые трубы на наличие отложений, ограничивающих поток воды с течением времени.
• Снимите систему смягчения воды, чтобы проверить, не повышается ли давление.
• Спросите в местной компании по водоснабжению, существуют ли какие-либо местные ограничения на давление воды.

Гаситель крутящего момента погружного скважинного насоса

Чтобы обеспечить долгий срок службы вашего погружного скважинного насоса, расширяемый ограничитель крутящего момента устанавливается вокруг трубы – чуть выше того места, где насос подсоединяется к спускной трубе – и он будет расширен, чтобы соответствовать диаметру обсадной трубы скважины, и прикреплен к трубка. Затем он будет опущен на место вместе с насосом, чтобы обеспечить сопротивление обсадной трубе скважины, где он поглощает рывки, создаваемые насосом каждый раз, когда он включается.

Вернуться к началу

Затраты на ремонт скважинного насоса

Средняя стоимость ремонта скважинного насоса $ 150-600 $ в зависимости от задачи. Обычный ремонт включает замену реле давления за 150 долларов, внутренних клапанов и подшипников насоса или погружного электрического кабеля за 200 долларов. Чтобы предотвратить полную замену насоса, запланируйте ежегодный осмотр скважинного насоса на сумму от $ 100 до $ 150 .

Прочие возможные ремонтные работы водяного насоса из скважины:

1. Один или несколько вышедших из строя обратных клапанов, которые следует устанавливать через каждые 80 футов водосточной трубы.
2. Неправильная первоначальная установка, из-за которой вода просачивается на поверхность.
3. Не установлен ограничитель крутящего момента или он не был расширен полностью, что привело к ослаблению компонентов трубы из-за крутящего момента.
4. Электрический кабель был неправильно установлен, а ограничитель крутящего момента не растянут полностью – движение от запуска двигателя может в конечном итоге ослабить провода.

Вернуться к началу

Что такое скважинный насос?

Колодезный насос поднимает и забирает воду из колодца и подает ее в резервуар для хранения под давлением.Погружные скважинные насосы используются для систем глубоких скважин от 90 до 250 футов. Насосы для неглубоких скважин или трансформируемые струйные насосы используются на глубине до 25 футов в однотрубной конфигурации и до 90 футов в двухтрубной конфигурации.

Большинство скважинных насосов не работают постоянно; когда давление в резервуаре для хранения падает ниже определенного значения, насос включается для повторного заполнения резервуара до тех пор, пока уровень давления не достигнет в среднем от 40 до 60 фунтов на квадратный дюйм.

Струйный насос против погружного скважинного насоса

Два наиболее распространенных типа скважинных насосов – струйные и погружные, альтернативой являются ручные насосы и солнечные насосы.Для более глубоких скважин вам понадобится насосный двигатель большей мощности, который стоит дороже.

Альтернативные скважинные насосы

• Ручные насосы для колодцев – Ручной насос с ручным приводом уровня управляется вручную и может быть установлен на скважинах или вырытых вручную колодцах.Ручные насосы дешевы в сборке и установке, отлично подходят для районов без электричества и просты в обслуживании.
• Солнечные насосы для колодцев – Солнечные насосы используют солнечную энергию для перекачки от 500 до 1000 галлонов в день и подъема воды на высоту до 200 футов. Количество необходимых солнечных панелей зависит от дальности откачки. Большинство солнечных насосов необходимо обслуживать каждые 2–4 года, и в зависимости от климата и использования воды может потребоваться накопительный бак на 3–10 дней.

Советы по эксплуатации скважинного насоса

Если ваша земля не облагается налогом AG, вы можете иметь право на различные льготы в рамках инициативы EQIP On-farm Energy Initiative. Иногда предоставляются гранты или финансовая помощь, если вы устанавливаете водяной насос на солнечной энергии. Эти стимулы время от времени меняются, и время от времени добавляются новые программы.

7 советов для владельцев насосов для бытовых водяных скважин

1. Задокументируйте настройку – Используя острие на блоке управления или на резервуаре высокого давления, напишите номер модели насоса, глубину колодца, дату установки и любые другие относящиеся к делу детали, такие как показания ампер.
2. Документирование показаний амперметра – Получите амперметр и документируйте регулярные показания при использовании системы. При установке нового насоса попросите установщика показать вам, как получить показания усилителя.
3. Храните документацию – Храните руководство пользователя, а также № 1 и № 2 в месте рядом с блоком управления или другим насосным оборудованием для скважин.
4. Запишите настройки напорного резервуара – Напишите давление включения и выключения (например, 40/60) на внешней стороне реле давления (и на напорном резервуаре).Задокументируйте конфигурацию проводов на внешнем кожухе или пронумеруйте кабели, чтобы знать, какой кабель куда идет при сборке.
5. Зарегистрируйте свое давление – Вы можете использовать манометр Шредера (манометр) для измерения давления внутри напорного резервуара. Документируйте это на внешней стороне резервуара не реже одного раза в год. Оно должно быть на 2–3 фунта / кв. Дюйм ниже давления включения.
6. Отметьте свой скважинный отбойный молоток – Отметьте, какой отбойный молоток для вашего скважинного насоса, на электрической панели, используя острие.
7. Проверьте свою воду – Регулярно проверяйте воду в колодце, чтобы знать, что она в питьевой воде. Когда вы впервые выкопали колодец или установили новый насос, сделайте лучший лабораторный тест, который вы можете себе позволить. Последующее тестирование обычно предлагается только раз в год, если ранее в районе не было заражения.

Вернуться к началу

Часто задаваемые вопросы о скважинных насосах

Как долго прослужит скважинный насос?

Погружной насос для скважин работает от 8 до 15 лет , а струйный насос работает от от 4 до 20 лет в среднем .Меньшее потребление воды или большая мощность означает, что насос работает меньше и служит дольше. Другие факторы включают количество отложений в воде, качество насоса и двигателя, а также график технического обслуживания.

Сколько стоит запустить скважинный насос?

Стоимость эксплуатации скважинного насоса $ 3.46 в месяц для среднего дома с 4 людьми, которые ежедневно перекачивают 480 галлонов со скоростью 10 галлонов в минуту с помощью погружного насоса ½ HP. Насос работает около 2 часов в день и потребляет 1,92 кВт электроэнергии, или от 50 до 60 кВт в месяц.

Сколько ватт потребляет скважинный насос?

Средний скважинный насос потребляет 700 Вт , в большинстве случаев от 250 до 1100 Вт в зависимости от размера насоса, эффективности, давления воды, расхода и плотности жидкости. Начальная мощность должна составлять л.В 5–3 раза больше рабочей мощности, чтобы обеспечить мощность, достаточную для запуска насоса.

Если вы ищете генератор для питания своего насоса, помните, что А = Ватт / Вольт , а пусковой ток в 5–7 раз превышающий рабочую мощность является нормальным для небольших электродвигателей.

Покрывает ли страхование домовладельцы колодезные насосы?

покрываются страховым полисом вашего домовладельца, если это связано с одной из опасностей вашего плана, такими как молния, пожар или ураган. Распространенные случаи, когда причиняют ущерб и не покрываются страховкой домовладельца, – это износ, небрежность и землетрясения.

Как далеко колодец может перекачивать воду?

Погружной насос для глубоких скважин может извлекать воду с глубин от до 400 футов .Струйный насос для неглубоких скважин откачивает воду от до 25 футов для однотрубной системы и от до 90 футов для двухтрубной конфигурации.

Может ли скважинный насос замерзнуть?

Погружные насосы не замерзнут, потому что сам насос закопан в землю намного ниже линии замерзания. Струйные насосы или насосы для неглубоких скважин устанавливаются над землей, и необходимо принять меры для предотвращения воздействия низких температур на насос, напорный бак и водопроводные линии.

Как разморозить замерзшую трубу из колодца?

Чтобы разморозить замерзшую трубу колодца, начните с открытия одного или нескольких кранов в доме, а затем медленно нагрейте трубы нагревательной лампой, грелкой, обогревателем или даже феном. Работайте подальше от дома в направлении открытого участка. Чтобы наилучшим образом защитить конструктивную целостность ваших труб, не используйте паяльную лампу с открытым огнем для размораживания труб.

Какие марки насосов для мелководных скважин самые лучшие?

Популярные марки струйных насосов для мелководных скважин включают Tallas, Aquapro, Everbilt, Superior Pumps, ECO Flo, Aquaer, BURCAM, Rigid, Water Worker и Wayne.На рынке трансформируемых струйных насосов Saer – один из наиболее популярных вариантов.

Каковы лучшие марки погружных насосов для глубоких скважин?

Популярные марки глубинных погружных насосов: XtremePower US, Everbilt, FloTec, Wayne, Truhorse, A.Y. Макдональд, Мейерс и Франклин Электрик.

Вернуться к началу

Наем сервисного центра по обслуживанию скважинных насосов

Рекомендуется нанять сервисный центр по обслуживанию скважинных насосов, так как большинство проблем с скважинными насосами требует опыта работы с водопроводом и электрикой.Специалисты по насосам для скважин могут сказать вам глубину вашей скважины и тип насоса, который вы используете в настоящее время.

• Профессионал точно диагностирует проблему.
• Профессионал купит насос нужного типа для замены.
• Профессиональные установщики точно знают, какие кабели помпы использовать для безопасной установки помпы.
• Погружным насосам в глубоких скважинах требуется специальное оборудование, чтобы вывести насос и всю трубу на поверхность без повреждения водосточной трубы или проводки – например, деррик-самосвал, моторизованный подъемник или съемник электрических насосов.
• Наем профессионала, скорее всего, защитит любой гарантийный срок от производителя.

Получите бесплатную оценку HomeGuide в надежных службах насосов для скважин:

Получите бесплатные оценки

Автоматизация приводит к значительному повышению эффективности заканчивания в Делавэре

Характеристики

Система заканчивания с автоматическим заканчиванием увеличивает количество этапов в день, чтобы сократить время на месте и снизить затраты на скважину.

Остин Джонсон, Ким МакКимми, Даунинг

Поскольку оператор Primexx Energy Partners в Западном Техасе проводил агрессивную программу по разграничению и развитию своей площади бассейна Делавэр в округе Ривз, компания использовала новые технологии для повышения эффективности операций заканчивания и интенсификации притока и достижения значительной экономии затрат. Новая система заканчивания серии Freedom Series (FSCS) от Downing стала ключевым фактором, помогающим Primexx значительно сократить количество дней на объекте за счет увеличения количества этапов в день на 20–60%, что привело к значительному сокращению затрат и экономии времени.

PRIMEXX ОПЕРАЦИИ

Primexx – это частный независимый оператор, специализирующийся исключительно на разработке сланцевых коллекторов Wolfcamp в бассейне Делавэр. Компания арендует около 42000 акров и производит 20 000 баррелей нефти в сутки и 40 млн кубических футов в сутки по сравнению с 500 баррелями в сутки и 2 млн кубических футов в сутки в 2017 году, когда она начала кампанию по развитию с инвестициями Blackstone Group. Кампания по бурению Primexx обеспечивает непрерывную работу двух-трех буровых установок, и по крайней мере одна бригада гидроразрыва предназначена для заканчивания ее скважин.Компания смонтировала более 400 миль водо- и газосборных трубопроводов. Два водоочистных сооружения обеспечивают 80 000 баррелей оборотной воды в сутки, а компрессорные станции поставляют газ в трубопроводы сбыта газа высокого давления.

Формации бассейна Делавэр требуют гидроразрыва пласта под более высоким давлением, чем в центральном бассейне Мидленд. Давление гидроразрыва достигает 13 500 фунтов на квадратный дюйм и в среднем не менее 10 500 фунтов на квадратный дюйм на протяжении всего процесса закачки. Для контроля давления Primexx использует трубы гидроразрыва с номинальным давлением 15 000 фунтов на квадратный дюйм.Такие операции с высоким давлением представляют собой сложную задачу для парка насосов для гидроразрыва, поэтому важно поддерживать в рабочем состоянии достаточную мощность насоса для завершения каждой стадии. А для Primexx наиболее важной целью эффективности является оптимизация мощности парка гидроразрывов.

АДАПТЕР РАННЕЙ ТЕХНОЛОГИИ

«Мы небольшая компания с 50 штатными сотрудниками, поэтому мы быстро движемся к внедрению технологий для повышения эффективности», – сказал главный операционный директор Primexx Сэм Блатт. «Мы полагаемся на отраслевых партнеров и очень избирательно выбираем таких поставщиков, как Даунинг, которые разделяют наш подход и приверженность обеспечению безопасности и операционной эффективности.Филип Дугет, менеджер Primexx по планированию интегрированных услуг, добавил: «Более высокие технологии имеют более высокую цену за единицу, но они создают операционную эффективность, которая экономит больше денег, чем дополнительные затраты.

Постоянные усилия по повышению эффективности включали использование манифольдов с застежкой-молнией для последовательного ГРП в двух или более скважинах; безмасляный (с тефлоновым покрытием) канатный кабель, который ускоряет работу каната и устраняет необходимость в прицепе со смазкой; и интегрированные адресные системы перфораторов, не требующие сборки на месте.Композитные пробки для ГРП с шаровой опорой используются для устранения падений шара после первых ступеней в подошве скважины. Работа насоса автоматизирована, поэтому компьютер контролирует увеличение давления насосами, а не вручную, что повышает эффективность и снижает расход топлива. Компания также использует инновационные методы управления водными ресурсами, общереспубликанскую инфраструктуру и рециркуляцию воды, чтобы использовать 80% добытой и возвратной воды в своих насосных операциях.

В 2018 году представители Даунинг, в том числе президент компании Брайан Визнер, представили руководству Primexx презентацию, в которой продемонстрировали, как система заканчивания Freedom Series может значительно улучшить операции заканчивания скважин по принципу Plug-and-Perfomance.«Даунинг показал, что они могут сократить переключение проводов, которое обычно занимает 45 минут. до менее пяти минут, при этом снижается риск для безопасности персонала », – сказал Блатт. «Мы решили использовать его на следующей скважине».

К лету 2019 года Primexx использовала систему заканчивания на 15 кустах с одной и несколькими скважинами, включая площадку с пятью скважинами в округе Ривз. В каждом случае FSCS позволил Primexx достичь значительных операционных улучшений в своей программе завершения plug-and-perf.

«Раньше повышение эффективности бурения было большим делом, но теперь эффективность бурения длинных горизонтальных скважин достигла своего предела, пока не произойдет некоторый прорыв в новых технологиях», – сказал Джеймс Уилхойт, суперинтендант по бурению и заканчиванию скважин Primexx.Завершение – вот где сейчас можно сэкономить. Работы по гидроразрыву могут стоить от 600 000 до 700 000 долларов в день. Наша самая большая задача – оптимизировать имеющуюся мощность для непрерывной перекачки и как можно быстрее завершить гидроразрыв ». Уилхойт добавил: «Даже если оператор платит поставщику насосов на поэтапной основе, существует множество связанных дополнительных расходов за каждый час, потраченный на оборудование и людей на месте».

НЕЭФФЕКТИВНОСТЬ БЕЗУПРЕЧНЫХ ЗАВЕРШЕНИЙ

Метод пробки и перфорации является наиболее распространенным методом заканчивания на месторождениях сланцевой и плотной нефти в Северной Америке.Метод дает возможность точно определять места трещин с помощью перфораторов; отрегулируйте расстояние между этапами во время завершения; добиться зональной изоляции между этапами; и пройти сотню и более ступеней в горизонтальной скважине.

Несмотря на то, что традиционный метод plug-and-perf является предпочтительным, он крайне неэффективен и требует, чтобы персонал работал на высоте в красной зоне. Внедрение традиционного проводного инструмента включает три этапа. Сначала рабочий клапан на дереве ГРП закрывается вручную оператором красной зоны.Оператор на кабеле поднимает узел перфоратора и подвешивает его над головкой гидроразрыва и оператором красной зоны. Затем оператор красной зоны устанавливает лубрикатор на тросе, в котором создается давление с помощью заднего насоса. Затем железо для гидроразрыва подвергается испытанию под давлением, и в случае успеха открывается рабочий клапан, и инструменты на кабеле могут быть опущены в скважину. Этот процесс занимает от 30 до 45 минут. Если проверка не удалась, потребуется больше времени на поиск и устранение утечек в утюге.

Вытягивание инструментов на тросе после перфорации занимает одинаково много времени и занимает от 30 до 45 минут.за этап. Оператор красной зоны вручную закрывает рабочий клапан, отпускает лубрикатор и стравливает давление. (На этом этапе закрытие клапана на тросе может перерезать трос, что приведет к дорогостоящим промысловым работам и, по крайней мере, к одному дню непродуктивного времени или NPT.) Если нужен шар, оператор красной зоны бросает его на тампон, а затем устанавливает колпачок головки гидроразрыва. Затем железо для гидроразрыва испытывается под давлением, и в случае успеха оператор красной зоны вручную открывает клапан тампона, чтобы позволить шару спуститься в ствол скважины и сесть на пробку гидроразрыва, чтобы начать нагнетание давления.

«Между ГРП и спуском на кабеле тратится много времени», – сказал Блатт. «В сумме получается несколько дней на скважину, а в течение года – несколько недель потраченного впустую времени».

КОМПЛЕКТАЦИЯ СИСТЕМНЫХ ИННОВАЦИЙ

Рис. 1. Система заканчивания Freedom Series состоит из автоматического многокамерного клапана, шариковой капельницы и быстроразъемной защелки.

Система заканчивания FS (FSCS), Рис. 1 , была разработана для значительного повышения эффективности и безопасности работы с инструментами на кабеле во время операций по замене и перфорации.Расположенная между головкой гидроразрыва и лубрикатором, система состоит из многокамерного клапана, быстроразъемной защелки и автоматической шариковой капельницы. Клапаны с гидравлическим приводом образуют три камеры, которые управляются дистанционно через компьютер из кабины управления. Быстроразъемная защелка позволяет прикрепить лубрикатор к дереву гидроразрыва без участия персонала, работающего на высоте в красной зоне. Кроме того, в кабине управления имеется блок смазки с гидравлическим приводом, который дистанционно смазывает клапаны коллектора застежки-молнии, что дополнительно снижает количество операций в красной зоне.

Во время каждой стадии заканчивания многокамерный клапан уравновешивает давление между поверхностью / лубрикатором и скважиной и позволяет перемещаемым по кабелю инструментам (а также шарам и цангам при необходимости) входить в ствол скважины под давлением. FSCS обеспечивает постоянное выравнивание с использованием жидкости из скважины и не требует заднего насоса, Рис. 2 .

Рис. 2. Работа многокамерного клапана серии Freedom позволяет транспортировать инструменты на кабеле в скважину без ручного управления задвижкой пакета ГРП.

С FSCS инструменты на кабеле можно спускать в скважину и выходить из нее, не открывая и не закрывая задвижку. Это снижает износ задвижки, значительно сокращая затраты на ремонт, а также уменьшая потребность в смазке. Кроме того, поскольку FSCS обеспечивает двойной барьер для управления скважиной, один гидравлический клапан может быть удален из головки гидроразрыва, что снижает высоту, а также стоимость штабеля.

Без нагрузки на работу поломки задвижек практически исключены.Замена задвижки может привести к возникновению неполадок в течение 12 часов. Даунинг сообщает, что FSCS выполнила более 4500 стадий без отказа задвижки на стеке гидроразрыва.

При использовании FSCS нет необходимости сбрасывать давление в железе гидроразрыва между стадиями, как это требуется при использовании задвижки для сдерживания давления в скважине. Поскольку в железе гидроразрыва не требуется повторного давления, испытания не требуются, что позволяет сэкономить не менее 30 мин. за этап, что позволяет быстро возобновить перекачку на следующем этапе.Кроме того, утечки железа для гидроразрыва значительно сокращаются за счет этого снижения циклического давления.

В новой системе лубрикатор может одновременно присоединяться к быстроразъемной защелке во время откачки скважины. После завершения процесса интенсификации притока на этом этапе лубрикатор выравнивается с давлением в скважине, и кабель опускается для установки пробки и перфорации на следующей стадии. Это обеспечивает непрерывную перекачку и значительно сокращает время от этапа к этапу.

FSCS сокращает время перехода на трос до трех или менее минут по сравнению с 30–45 мин.используя традиционные методы, которые на 50-ступенчатой ​​скважине могут привести к экономии нескольких дней на скважине. Быстрая смена троса позволяет осуществлять непрерывные операции по откачке трещин с застежкой-молнией, помогая Primexx достичь своей цели по максимальному увеличению доступной мощности гидроразрыва на кустовой площадке.

ЗАВЕРШЕНИЕ ПЯТИ ЛУЧШЕГО ПЛАНА

Рис. 3. Пять систем серии Freedom, работающих одновременно на кустовой площадке Primexx в округе Ривз, штат Техас.

В начале лета 2019 года компания Primexx использовала систему Freedom Series при проведении гидроразрыва пласта на пяти скважинах на площадке округа Ривз.Пять систем заканчивания FS были прикреплены к пяти устьям на площадке, Рис. 3 . Скважины были пробурены для достижения целевой зоны на глубине около 10 200 футов, TVD, с размещением боковых стволов длиной 10 000 футов. Затем скважины были завершены в среднем по 50 стадий каждая. При стимуляции скважин использовались гидроразрывы с пластичной водой с примерно 500 000 фунтов песка на стадию, закачиваемых со скоростью до 85 ударов в минуту.

Подрядчик по перекачке поставил парк из 15 автоперекачивающих машин на парк, а также два запасных насоса в качестве резервного.В рамках этого проекта куст была разделена на две группы скважин (по три и две скважины соответственно) и обслуживалась двумя флотами ГРП и двумя установками на кабеле, предоставляющими услуги по установке пробок и перфорации. Скважины, завершенные с использованием манифольда для ГРП с застежкой-молнией для каждой группы скважин, стимулировались почти непрерывно, чтобы снизить общие затраты и как можно быстрее ввести в эксплуатацию всю площадку.

Две кабины управления FS использовались для дистанционного управления клапанами и защелками на двух наборах колодцев.Используя два манифольда с застежкой-молнией, закачиваемая жидкость перенаправлялась в другую скважину после закачки каждой стадии, поочередно стимулируя стадии для выполнения операций гидроразрыва с застежкой-молнией поочередно на всех пяти скважинах. Работы на кабеле можно было проводить в одной скважине в каждой установке, а закачка продолжалась в другой.

«Такие высокоэффективные операции на кабеле делают для бригад гидроразрыва более важным, чем когда-либо, поддержание насосов в рабочем состоянии», – сказал Уилхойт. «Используя FSCS, давление, необходимое для контроля NPT, перекладывается на насосную бригаду с троса и операции« подключи и исправь ».Когда насос выходит из строя, они должны включить одну из запасных частей вместо того, чтобы останавливаться для ремонта неисправного агрегата », – сказал Уилхойт. На работах без FSCS между этапами обычно проходит час или больше на устранение неполадок и обслуживание насосов. При использовании FSCS такой задержки нет, и парк гидроразрыва может качать воду почти непрерывно, пока имеется достаточная мощность. При наличии 17 насосов на парк на объекте и 15 насосов, необходимых для обработки гидроразрыва, отказавший насос отключается, и включается резервный насос для достижения требуемой мощности без прерывания работы.

Чтобы в полной мере воспользоваться оптимизированными операциями по настройке и настройке, важно иметь на месте хорошо обученных людей, которые работают в тесной координации. «Это сложная операция с компьютерами, специализированным оборудованием, манифольдами на молнии и системами FSCS на каждом устье», – отметил Уилхойт. «Все должны находиться на одной странице, чтобы избежать путаницы. Бригада насосов, троса и ПС постоянно поддерживает связь по радио, и никто не выходит в красную зону и не регулирует клапан, не согласовав его с сотрудником компании.Пока каждый должным образом обучен, мы можем качать непрерывно. Новая система сокращает количество людей на месте, снижая наши расходы и вероятность ошибки ».

ЗНАЧИТЕЛЬНОЕ ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭТАПОВ

С момента внедрения системы FSCS компания Primexx добилась значительных улучшений в эффективности стимуляции гидроразрыва. «Система FSCS полностью изменила процесс plug-and-perf. На предыдущих скважинах, до использования системы FS, у нас было время перехода от 45 минут к 1 часу на кабеле », – сказал Филип Дугет.«С FSCS это занимает от 3 до 5 минут».

Уилхойт указал, что затраты на техническое обслуживание клапана ГРП были ниже с момента внедрения системы FSCS, и что ни одна задвижка дымовой трубы гидроразрыва не нуждалась в замене. Безопасность была повышена за счет исключения необходимости для персонала работать на высоте при нанесении ударов по лубрикатору, а также за счет устранения необходимости входить в красную зону, чтобы открывать и закрывать задвижки кучи гидроразрыва.

«Раньше мы использовали другие системы для фиксации лубрикатора с блоком ГРП», – добавил Уилхойт, – «но они были вдвое выше защелки на FSCS, и для их соединения требовалось больше времени.И в отличие от других систем, FSCS обеспечивает двойной барьер для управления скважиной, поэтому мы можем разместить лубрикатор на головке гидроразрыва пласта во время проведения гидроразрыва скважины, чтобы можно было быстро начать работу на канате на следующем этапе. Это экономит несколько минут на сцене, а время складывается ».

Наиболее важно то, что FSCS помог повысить эффективность стимуляции на целых 60%. По словам Дуге, «мы перешли с 3,75 ступеней в день до использования системы FSCS до 5,0 ступеней в день на одной скважине и 6».0+ этапов в день по гидроразрыву с использованием FSCS ».

«С системой FSCS мы можем разламывать больше ступеней в день и стимулировать больше боковых ступеней в день», – сказал Блатт. «А поскольку мы находимся на месте меньше дней, мы заканчиваем скважины с меньшими затратами».

Primexx ожидает постоянного повышения эффективности по мере продолжения сотрудничества с Даунингом. «Мы понимаем, что FSCS – это не статичная система, и она будет продолжать развиваться», – сказал Филип Дугет. «Мы призываем Даунинга поговорить с нашими поставщиками кабельного и насосного оборудования, чтобы обсудить улучшения в системе и операционных процедурах для дальнейшего повышения эффективности.”

Остин Джонсон – директор линейки продуктов Downing’s Freedom Series.Он пришел в Даунинг в 2017 году в качестве регионального менеджера Скалистых гор. Г-н Джонсон управляет всеми продуктами в портфеле Freedom Series, обеспечивая разработку, эксплуатацию, производство, ремонт, обучение и поддержку клиентов / продаж.

Ким МакКимми – национальный менеджер по продажам в Даунинге.Она имеет более чем 15-летний опыт продаж и маркетинга для многомиллионных брендов, а также стартапов, а также активно участвует в организациях OIPA, SPE и AADE. Г-жа МакКимми имеет степень бакалавра маркетинга в Университете Оклахомы.

Нефтегазовая технология: возможность подключения для повышения производительности

Несмотря на то, что в его распоряжении уже имеется технологий, обеспечивающих расширенные возможности подключения, нефтегазовому сектору еще предстоит реализовать большую часть потенциала подключения – и потенциал значительный.По нашим оценкам, использование расширенных возможностей подключения для оптимизации производительности бурения и добычи и улучшения технического обслуживания и полевых операций может добавить к 2030 году до 250 миллиардов долларов прибыли к добыче полезных ископаемых в отрасли. Из этой суммы от 160 до 180 миллиардов долларов можно реализовать с помощью существующей инфраструктуры, а дополнительные 70 миллиардов долларов можно получить с помощью спутников на низкой околоземной орбите (НОО) и технологий 5G следующего поколения.Работа McKinsey с нефтегазовым сектором предполагает, что оффшорные операторы могут снизить затраты, включая операционные и капитальные затраты, на 20-25 процентов на баррель, полагаясь на возможность подключения для развертывания цифровых инструментов и аналитики.

Столь впечатляющий технологический подъем не может произойти в ближайшее время. Нефтегазовая отрасль переживает третий обвал цен за 12 лет. После первых двух потрясений отрасль восстановилась, и бизнес продолжился в обычном режиме, включая недостаточное внимание к эффективности и затратам.Нынешний коллапс отличается: сектор сталкивается с шоком предложения в сочетании с беспрецедентным падением спроса и глобальным гуманитарным кризисом.

Кроме того, финансовое и структурное состояние сектора хуже, чем во время предыдущих кризисов. Появление сланца, чрезмерное предложение и снисходительные финансовые рынки, игнорирующие ограниченную дисциплину в отношении капитала, – все это привело к низкой доходности. Сегодня, когда цены достигают 30-летних минимумов и усиливается общественное давление, руководители нефтегазовых компаний чувствуют, что изменения неизбежны.Кризис COVID-19 ускоряет то, что уже складывалось как один из самых преобразующих моментов в отрасли.

В долгосрочной перспективе сокращение выбросов углекислого газа является еще одним важным фактором, обуславливающим необходимость значительных операционных улучшений. Инвесторы внимательнее относятся к вопросам экологии; Цена на возобновляемые источники энергии падает, и все больше и больше стран вводят налоги на выбросы углерода для предприятий. На деятельность отрасли приходится 9 процентов всех выбросов парниковых газов категории 1 и 2, производимых людьми, а производимое ею топливо составляет одну треть выбросов категории 3.

Технологии быстро развиваются и в настоящее время обладают потенциалом для трансформации операций и повышения ценности. Эти технологии варьируются от устройств, которые обеспечивают и расширяют возможности подключения, до устройств, которые связывают базовую сеть (глобальный Интернет), до небольших подсетей по ее периметру, известных как транзитное соединение. Технологии доступа соединяют пользователей с их поставщиками услуг или, в случае нефтегазовой отрасли, с транзитным рейсом.Многие из этих технологий существуют в настоящее время и быстро становятся более надежными и доступными (см. Врезку «Будущее связи» и Приложение 1).

Приложение 1

Хотя глубина и продолжительность текущего кризиса не ясны, наше исследование показывает, что без фундаментальных изменений будет трудно вернуться к привлекательным отраслевым показателям, которые преобладали исторически.Наиболее устойчивыми будут те организации, которые смело меняют позиции своих портфелей и пересматривают свои операционные модели, наилучшим образом используя появляющиеся технологии.

Текущие возможности подключения в нефтегазовой отрасли

В современной отрасли уровень развития возможности подключения сильно различается. С одной стороны, более новые глубоководные платформы сильно связаны с помощью оптоволокна или микроволн. На эти морские операции сегодня приходится четверть добычи нефти и газа (Приложение 2).

Приложение 2

Около 40 процентов объема добычи на шельфе – например, в Канаде, Норвегии и на глубоководных участках в США – подключается к берегу по оптоволокну, а 56 процентов – через микроволновую печь.Это означает, что операторы связи могут начать строительство сетей 4G. Уже 4G LTE сети покрывают большую часть Северного моря и Мексиканского залива, предоставляя всем судам и беспилотному транспорту, проходящему через эти регионы, доступ к надежному и высокопроизводительному покрытию. Только 5 процентов морских операций подключаются к базовой сети через терминалы с очень малой апертурой (VSAT). Эти сайты по-прежнему испытывают узкие места с пропускной способностью и проблемы с надежностью.

С другой стороны, более зрелые береговые активы в таких регионах, как Ближний Восток и Мексика, из которых добывается три четверти мирового объема нефти, имеют плохую связь и мало инструментов. Около 60 процентов этого объема добычи на суше подключается через микроволновый сигнал, а остальная часть – через VSAT. То же самое и с газом в плотных породах, сланцевой нефтью и легкой нефтью, также известными как «нетрадиционные», в областях, где возможность подключения с помощью VSAT и микроволнового диапазона ограничена пропускной способностью, например, в Пермском бассейне.Для 30 процентов мировой наземной добычи нефти и газа, подключенных к VSAT, любые существенные преимущества цифровых технологий и аналитики недостижимы при текущих уровнях подключения.

Возможности для создания стоимости за счет расширенных возможностей связи

может повысить производительность всей цепочки создания стоимости в нефтегазовой отрасли за счет оптимизации и автоматизации.

Оптимизация включает использование всех соответствующих данных для принятия более эффективных решений с определенной регулярной периодичностью.Расширение пределов оптимизации означает получение большего количества данных и их более быструю обработку, что требует большего количества датчиков для сбора данных, большей пропускной способности и большей вычислительной мощности.

Технология

может повысить производительность всей цепочки создания стоимости в нефтегазовой отрасли за счет оптимизации и автоматизации.

Автоматизация предполагает использование автоматических или полуавтоматических машин вместо отдельных людей для бурения, проверки и обслуживания оборудования в условиях эксплуатации с повышенным риском на море или на объектах бурения и добычи.Эти машины могут контролировать себя и обмениваться данными с береговым центром управления, где большая часть их действий управляется удаленно, хотя для передачи наиболее важных данных обратно на базу требуется пропускная способность и, возможно, периферийные вычисления.

Чтобы проиллюстрировать разнообразие возможностей, обеспечиваемых расширенными возможностями подключения, мы сосредоточились на пяти темах сценариев использования: время бурения, добыча (производительность), интеллектуальное обслуживание, расширенные полевые операции и улучшение логистики.Каждый из них представляет собой комбинацию небольших вариантов использования, которые (по нашему опыту работы с нефтегазовым сектором) имеют наибольший потенциал роста для типичных операций по разведке и добыче нефти и газа. Все они имеют элемент оптимизации и автоматизации и снижают стоимость барреля. Только в этих областях на карту поставлено около 250 миллиардов долларов дополнительной или дополнительной стоимости. а также потенциальное сокращение выбросов парниковых газов и повышение операционной устойчивости (Иллюстрация 3).

Приложение 3

Пример использования 1: Оптимизация и автоматизация бурения

Оптимизация

Бурение – это основная статья расходов при добыче нефти и газа, составляющая от 20 до 30 процентов общих производственных затрат.Внедрение расширенной аналитики может повысить производительность буровых работ на всех типах активов, помочь сократить непродуктивное время, например, когда буровая установка простаивает, и сделать продуктивное время буровой установки еще более эффективным за счет повышения скорости бурения. В частности, для добычи нетрадиционных месторождений использование расширенной аналитики повысит продуктивность гидроразрыва скважины в конце фазы бурения за счет определения количества воды, химикатов и песка для использования и точного определения направления усилий.

По опыту организаций, с которыми мы работали, расширенная аналитика может помочь операторам вдвое сократить время простоя во время бурения скважины. Скорость бурения может увеличиться на 25 процентов или более, что приведет к снижению затрат на скважину, а также к сокращению выбросов, связанных с бурением и сопутствующими видами деятельности, почти на 10 процентов. Крупная нефтегазовая компания подтвердила, что скорости были на 50 процентов выше при бурении в наиболее сложном участке скважины с высоким давлением и высокой температурой в Северном море из-за передовой аналитики, которая использовала исторические данные для определения оптимальных параметров бурения.Этот вариант использования в первую очередь требует высокой отказоустойчивости системы, которая сегодня возможна везде, где доступно оптоволоконное или микроволновое соединение – другими словами, почти на всех оффшорных активах и примерно 60% наземных активов. Соответствующая дополнительная ценность этого варианта использования, реализуемого сегодня, составляет 30 миллиардов долларов, что представляет собой снижение на 2–3 процента стоимости барреля нефтяного эквивалента (BOE).

Автоматика

Расширенные возможности подключения также позволяют осуществлять дистанционное или полуавтоматическое бурение, резко сокращая количество людей, необходимых для работы на самой буровой установке.Автоматизированная площадка буровой установки будет означать замену опасных операций, таких как транспортировка и сборка труб, которые в настоящее время выполняются вручную и являются основным источником инцидентов на буровых установках.

С повышенной автоматизацией для морской буровой установки потребуется от 10 до 15 штатных сотрудников по сравнению с в настоящее время работает около 100 сотрудников. Береговые буровые установки, в которых в настоящее время укомплектованы от 10 до 15 штатных сотрудников, могут обойтись штатом из 5-10 штатных сотрудников.

Автоматизация также снизит человеческий фактор при подъеме бурильных труб, при сборке бурильной колонны и перемещении инструментов по полу буровой, что приведет к повышению эффективности.По нашим оценкам, время продуктивного бурения увеличится до 94 процентов с нынешних 90 процентов, что, в свою очередь, снизит выбросы за счет сокращения энергии, потребляемой при доработке и повторных операциях. Как и в случае с оптимизацией, для автоматизации требуются высоконадежные соединения, которые сегодня могут быть достигнуты с помощью оптоволокна или микроволновой связи для тех же активов и регионов, которые описаны для оптимизации. Дополнительная ценность автоматизации бурения для отрасли сегодня может составить 50 миллиардов долларов, что представляет собой сокращение от 3 до 7 процентов затрат на баррель нефтяного эквивалента.

Даже удаленные наземные и оффшорные активы, которые в настоящее время полагаются на VSAT, могут использовать эти варианты использования, если спутники LEO станут доступными, что позволит получить дополнительные 30 миллиардов долларов и довести общую стоимость на кону до 100 миллиардов долларов.

Вариант использования 2: Оптимизация производства

Крупный производственный объект крупной нефтегазовой компании, работающей в Северном море, получил Увеличение производства на 2% без увеличения выбросов после использования расширенной аналитики в реальном времени для улучшения настроек дожимного компрессора, экспортного компрессора и разделителя компонентов производственного объекта.В настоящее время оператор стремится к дополнительному увеличению добычи на 3% за счет развертывания расширенной аналитики для остальной части системы, от скважины до экспорта.

Как показывает пример, этот вариант использования создает ценность за счет увеличения пропускной способности и сокращения потребляемой энергии и выбросов, производимых в процессе. Для достижения этих преимуществ требуется точный и своевременный сбор данных по всей производственной системе, от резервуара до экспорта, обработки данных и аналитики. Следовательно, большее количество датчиков должно будет генерировать данные в реальном времени, что зависит от высокой пропускной способности и низкой задержки, которые могут быть реализованы только частично с помощью современных отраслевых технологий.Сегодня, например, внутрискважинные измерения, которые могли бы повысить оптимизацию, в некоторых случаях недоступны, потому что в настоящее время не используются технологии связи или приборы.

Существующая инфраструктура подключения, доступная на большинстве оффшорных активов и около 60 процентов береговых активов могут принести дополнительную стоимость около 20 миллиардов долларов, что равно 2-процентному снижению затрат на баррель нефтяного эквивалента. Усовершенствованная высокоскоростная связь, такая как 5G, может привести к увеличению производства на 3 процента.Масштабное обновление инфраструктуры подключения, например, путем установки возможностей 5G, может добавить еще 30 миллиардов долларов, в результате чего общая стоимость этого варианта использования составит 50 миллиардов долларов.

Вариант использования 3: Интеллектуальное обслуживание

В этом варианте использования более высокая плотность датчиков предоставляет в реальном времени большие объемы данных о состоянии оборудования и аномалиях, чтобы улучшить прогнозирование отказов и предложить операторы корректирующие действия.В результате такого лучшего мониторинга техническое обслуживание может основываться на состоянии оборудования, а не просто планироваться через регулярные промежутки времени или проводиться после инцидентов. На техническое обслуживание обычно приходится от 10 до 15 процентов общих производственных затрат, а предписывающие планы могут сократить эти затраты на 10 процентов. Кроме того, меньшее количество остановок для внеплановых мероприятий по техническому обслуживанию может увеличить объемы производства на 1 процент. Например, оператор нескольких плавучих производственных и складских комплексов в Латинской Америке смог сократить свои общие операционные расходы на 15 процентов за счет использования аналитики для перехода к техническому обслуживанию по состоянию.(Возможное последующее воздействие интеллектуального технического обслуживания – снижение потребности в периодическом сжигании факелов и уменьшение неорганизованных выбросов и вентиляции.)

Современные технологии, в том числе VSAT, делают эти улучшения возможными для разных регионов и типов активов. При широкомасштабном развертывании они могут принести прибыль в размере 20 миллиардов долларов, или сокращение на 2–3 процента. на BOE.

Пример использования 4: Расширенные полевые операции

Оптимизация

Отраслевое время инструмента – доля общего времени, затрачиваемого на выполнение целевого задания – для полевых операторов составляет примерно 25 процентов, но развитие возможностей подключения может помочь поднять эти показатели до 40 процентов за счет сокращения времени, затрачиваемого на техническое обслуживание и ремонт.Технологии, предлагающие виртуальные улучшения, такие как очки или экраны, обеспечивающие цифровое представление оборудования и систем, могут помочь быстро выявить неисправные компоненты и детали, которые трудно увидеть. Такие технологии могут снизить стоимость обслуживания и эксплуатации на 10–15 процентов. По нашим оценкам, даже без виртуальной реальности офшорные операторы могли бы сократить время работы инструмента примерно на 10 процентов, используя решения «подключенного работника», такие как оцифровка отчетов и коммуникации между непосредственными сотрудниками и экспертами в бэк-офисе.

Современная оптоволоконная связь делает часть этого возможной, хотя расширенные визуальные технологии потребуют установки широкополосного микроволн, что в настоящее время ограничено производством в отрасли. При масштабном развертывании более качественная связь может дать 20 миллиардов долларов стоимости или снижение затрат на 2–5 процентов на BOE, в зависимости от типа активов.

Заменив VSAT-соединения, которые используются наземными активами в Австралии, Канаде и Мексике, например, на более надежные оптоволоконные, микроволновые или LEO-соединения с транзитными рейсами, отрасль может получить дополнительную прибыль в размере 10 миллиардов долларов, в результате чего общий поставленная на карту стоимость до 30 миллиардов долларов.

Автоматика

Развертывание фиксированных камер, беспилотных летательных аппаратов, а также наземной и подводной робототехники могло бы значительно сократить или даже полностью исключить рабочую силу, необходимую для наблюдения и инспекции удаленных объектов и выполнения строительных лесов на борту платформ. Сегодня эти работы составляют от 10 до 25 процентов общих затрат на техническое обслуживание на суше и на море, соответственно, или до 4 процентов от общих производственных затрат. Такие технологии могут снизить стоимость инспекций на 35 процентов, улучшить здоровье и безопасность таких рабочих и сократить выбросы.

Развертывание полуавтоматических полевых операций в нефтегазовой отрасли менее зрело, чем в других отраслях, таких как горнодобывающая промышленность. Однако полуавтономные проверки, проводимые оператором в Северном море, используемые только для контроля труднодоступного оборудования, позволили сократить расходы на бортовой персонал и время простоя, снизив затраты на техническое обслуживание на 5–10 процентов.

Существующие оптоволоконные и микроволновые соединения делают этот вариант использования доступным для большинства оффшорных активов и около 60 процентов наземных активов.При масштабном развертывании, где доступно оптоволоконное или микроволновое соединение, поставленная на кону дополнительная стоимость составит 5 миллиардов долларов, или менее чем на 1 процент снижения затрат на один BOE. Однако улучшение здоровья, безопасности и окружающей среды трансформирует. Если VSAT будет заменен оптоволоконным или микроволновым подключением к транзитным каналам или, в конечном итоге, спутникам LEO, отрасль сможет получить дополнительные 2 миллиарда долларов за счет подключения труднодоступных оффшорных и наземных объектов.

Пример использования 5: Логистика с цифровой поддержкой

Расширенные возможности подключения могут радикально преобразовать сквозную логистику и цепочку поставок за счет улучшенного управления спросом, прозрачного отслеживания материалов и более эффективных логистических операций.На закупку материалов приходится половина эксплуатационных расходов и затрат на техническое обслуживание в нефтегазовой отрасли, или до 15 процентов от общих производственных затрат. Логистика доставки является особенно затратной для удаленных нетрадиционных и морских объектов, составляя от 10 до 15 процентов общих производственных затрат.

Использование цифровых технологий в управлении логистикой может снизить стоимость доставки транспортных средств на 20 процентов и стоимость материалов на 2 процента. Такие технологии также могут снизить потребность в персонале, а также выбросы.

Одна нефтегазовая компания развернула расширяемое веб-приложение, которое позволило многопрофильным пользователям взаимодействовать и видеть, как материалы движутся по цепочке поставок. Прозрачное отслеживание и упреждающее управление материалами и оборудованием снизили затраты на материалы примерно на 10 процентов. Это доказательство концепции было разработано для арендуемого оборудования, но в настоящее время развивается для использования со всеми типами оборудования, в том числе для физического – радиочастотной идентификации (RFID) – отслеживания оборудования. Текущие возможности подключения, включая VSAT, делают этот вариант использования возможным для разных типов активов.При масштабном развертывании новая ценность для отрасли может составить 30 миллиардов долларов, или снижение стоимости на 2–3 процента в расчете на один баррель нефтяного эквивалента.

Итог

В целом, внедрение этих пяти сценариев использования принесет нефтегазовой отрасли около 250 миллиардов долларов, что на 20-25 процентов снизит затраты на один BOE, при этом от 60 до 70 процентов будет достигнуто за счет использования доступных технологий подключения.

На карту поставлено около 180 миллиардов долларов за счет увеличения относительно хорошо связанных активов, таких как береговые активы в Нидерландах и Соединенном Королевстве и большинство оффшорных активов по всему миру, которые извлекают выгоду из микроволновых или оптоволоконных соединений, которые позволяют существующим технологиям увеличивать добавленную стоимость.

Еще 70 миллиардов долларов будут поставлены на карту от переноса всех активов по всему миру на 5G и, в конечном итоге, на технологии LEO, что приведет к увеличению ценности во всех пяти категориях вариантов использования (Иллюстрация 4).

Приложение 4

Как и с чего начать

Мы ожидаем, что внедрение этих сценариев использования ускорится в ближайшие годы. В этот момент ведущие компании удвоят свои усилия, защищая или даже увеличивая масштабы инвестиций в технологии, цифровые технологии и искусственный интеллект. Кризис COVID-19, который заставил компании действовать по-новому, может стать катализатором для переосмысления размера и роли команд и управленческих процессов, необходимых для управления эффективной нефтегазовой компанией и инвестирования в новые цифровые и технологические возможности. и талант.

С точки зрения оператора с разнообразным портфелем активов и существующей инфраструктурой связи, существует потенциальная последовательность извлечения выгоды из этой технологии. Оператор может начать с передовых объектов в уже хорошо связанных друг с другом местах, используя возможности подключения, которыми он уже обладает, прежде чем разрабатывать новую инфраструктуру. Затем он может активизировать программы подключения для активов с высоким потенциалом, которые до сих пор были «вне досягаемости» по техническим или экономическим причинам.После установления связи может происходить активное распространение передового опыта самых инновационных объектов.

Поскольку зрелые наземные площадки – это «низко висящий плод», мы ожидаем, что сначала мы увидим развитие наземных коммуникаций в таких новых регионах, как Северная Америка, где высок спрос на передовые цифровые решения и возможность использования капитала. Как только там будет продемонстрирована отдача от расширенных возможностей подключения, обновления следует развернуть в других подключаемых регионах, таких как Персидский залив, Западная Сибирь и южноамериканские бассейны.На сегодняшний день оффшорные активы в среднем лучше связаны, но это нельзя игнорировать. По мере того, как частные сети 5G становятся более доступными, вложения будут иметь решающее значение для раскрытия всех преимуществ оцифрованных производственных операций.

По мере того, как частные сети 5G становятся более доступными, инвестиции будут иметь решающее значение для раскрытия всех преимуществ цифровых производственных операций.

Однако нефтегазовая отрасль не может полностью извлечь выгоду из передовых возможностей подключения без помощи других игроков и секторов.Операторы могут долго ждать, пока телекоммуникационные компании построят необходимую инфраструктуру, и хотя спутники LEO могут спасти положение для всех, кроме тех, у кого есть активы на самых высоких широтах, их будущее далеко не определенно. Таким образом, нефтегазовые операторы должны сами взять на себя инициативу или искать совместные предприятия по подключению – например, для прокладки оптоволоконных магистралей вдоль линий сбора между скважинами и перерабатывающими заводами – начиная с наиболее эффективных и наиболее осуществимых объектов. Учитывая постоянное давление на маржу и сдвиги в удаленной работе, вызванные пандемией COVID-19, в настоящее время значительные попутные ветры стоят за любыми инвестициями, которые могут позволить удаленные или автоматизированные операции.

Мы видим, что операторы движутся в двух возможных направлениях, когда речь идет об инвестициях в возможности подключения, необходимых для использования всего потенциала цифровых инструментов и аналитики. На первом пути операторы принимают модель «если вы построите ее, мы будем платить за услуги», характерную для фрагментированных бассейнов, таких как Пермский бассейн в США. Второй путь означает прямое сотрудничество с телекоммуникационными партнерами для создания выделенных мощностей, что является естественным подходом для тех, кто занимается материальными операциями, имеет относительно зрелую репутацию в области цифровых технологий и аналитики, а также видение для понимания дополнительных технологий, необходимых для расширения границ автоматизации и оптимизация.

Остающиеся препятствия

Успешное внедрение этих вариантов использования далеко не само собой разумеющееся, и препятствия для разблокировки остаются. их ценность. Эти проблемы делятся на три категории: организационные и технические ограничения развертывания, проблемы безопасности и перераспределение рабочей силы.

За некоторыми исключениями, цифровая трансформация нефтегазовых операций на сегодняшний день была неудачной или неудачной. До сих пор отрасль экспериментировала с различными вариантами использования, но лишь немногим операторам удалось довести цифровые и аналитические технологии до масштаба, который соответствует ограничениям существующих возможностей подключения.Цифровые инструменты и аналитика, обеспечиваемые возможностью подключения в удаленных, опасных и сложных операционных средах нефтегазовой отрасли, потребуют сотен сценариев использования для изменения традиционных способов работы, что до сих пор было трудным для отрасли.

Владение данными в отрасли является сложным процессом, поскольку различные единицы оборудования доставляют информацию, а производители оборудования, поставщики услуг и нефтяные компании все еще решают вопросы владения данными и доступа к ним.Некоторые поставщики технологических услуг стремятся привязать операторов к проприетарному программному обеспечению, чтобы предотвратить превращение данных в товар. Пока что только при бурении используется единый стандарт данных, который упрощает совместное использование.

Проблемы безопасности также препятствуют распространению расширенных возможностей подключения. Нефтегазовые активы представляют собой неотъемлемую опасность для людей и окружающей среды, и протоколы безопасности для некоторых видов деятельности должны быть согласованы на международном уровне. Эти потенциальные риски замедляют эксперименты даже с частичной автоматизацией и создают более сильные препятствия для сокращения трудозатрат, необходимых для бурения или добычи.Наконец, влияние отрасли на занятость во многих странах может затруднить реализацию инициатив по повышению эффективности. Сильные профсоюзы и страны с потребностями в рабочей силе могут воспользоваться технологией, основанной на подключении, позже, и только в той степени, в которой технологии не заменяют рабочих.

Стратегические ходы

Опыт более зрелых отраслей в развертывании возможностей подключения предлагает три подхода к получению масштабных преимуществ от технологий с использованием расширенных возможностей подключения.

1. Инвестируйте в человеческий потенциал и технологии будущего

Для внедрения цифровых технологий требуются новые навыки, которые позволят нам реализовать наши сценарии использования в нефтегазовом секторе. Переводчикам – людям, которые могут связать бизнес-проблемы с аналитическими подходами – потребуется обучение, и, в более широком смысле, отраслевые установки и поведение в отношении принятия решений на основе данных должны будут измениться. Некоторым талантам, например экспертам по робототехнике и дизайнерам продукции, может потребоваться привлечение извне отрасли.

Использование потенциала технологий связи требует вложений в совместимость данных, дополненную реальность, автономные транспортные средства, а также робототехнику и приборы, соединенные посредством беспроводных сетей.

2. Переосмыслить бизнес-модели

Чтобы раскрыть ценность цифровых технологий и аналитики с помощью расширенных возможностей подключения, потребуются изменения в структуре цепочки создания стоимости. Используя технологии подключения, компании могут начать полагаться на общую бассейновую логистику и инспекции, что является радикальным отходом от сегодняшних отраслевых норм. Также необходимо изменить отношения внутри цепочки создания стоимости. Например, сегодня нефтяные компании платят буровикам по дням, что дает подрядчикам меньше стимулов уделять приоритетное внимание эффективности и сокращает время, необходимое для бурения скважины.Отраслевая структура должна измениться, чтобы высвободить и распределить ценность, созданную с помощью аналитики и связи – между операторами и бурильщиками, в данном случае, и с поставщиками в более широком смысле.

3. Стимулировать цифровизацию

может создать стимулы для расширения цифровых возможностей в этом секторе. Например, более жесткое регулирование выбросов от производственной деятельности и цепочки поставок может стимулировать инвестиции в возможности подключения для мониторинга и сокращения выбросов. Регулирующие органы могли бы поощрять обмен данными и помогать организовывать возможности трудового обучения и перераспределения для работников, затронутых автоматизацией.В регионах, где снижение затрат необходимо для сохранения конкурентоспособности, регулирование может быть скорректировано для ускорения работы пилотов-робототехников.

Полный набор возможностей и технологий, необходимых для раскрытия потенциала цифровых технологий и аналитики, является сложным и отражает сложность не только самой технологии, но и всей дорожной карты цифровых технологий и аналитики для отдельных игроков. Для каждого оператора эта дорожная карта охватывает сотни вариантов использования, десятки технологий и множество партнеров, способных действовать быстро и масштабно.Большинство нефтегазовых компаний пытаются создать экосистемы партнерств для ускорения воздействия цифровых технологий и обсуждают, какие основные цифровые возможности действительно должны быть внутренними. Яркими примерами таких экосистем являются партнерские отношения между такими игроками в сфере технологий, как Total и IBM, которые вместе работают над использованием суперкомпьютера для улучшения геологоразведочных работ, или партнерство Shell с Amazon в области аналитики больших данных.

Для достижения успеха потребуется четкое представление о ценности, которую нужно разблокировать, а также структурированный и стратегический подход к согласованию правильных возможностей – внутренних и внешних – для ее разблокировки.

Давление на цены и спрос на нефть и газ после пандемии COVID-19 делает потенциальную ценность, заложенную в текущие передовые возможности подключения для разведки и добычи, более важной, чем когда-либо. Это потребует значительных капиталовложений в новые возможности и технологии, хотя и не так много, как промышленность традиционно вкладывала в капитальные затраты. Это также потребует значительных изменений в организационной культуре отрасли, данных и трудовых практик, бизнес-моделях и экосистемах, а также потенциальных изменений в регулировании.Другими словами, это сложная задача. Тем не менее, сотни миллиардов долларов потенциальной стоимости, которые это может открыть, делают такие инвестиции и эволюцию оправданными, особенно в следующей норме, в которую сейчас входит мир.

Автоматизация процессов: Process Industry 4.0

• Стефан Зиппель
• Автоматизация процессов

Резюме

Быстрая перемотка вперед

• Промышленность 4.0 трансформация обрабатывающей промышленности – это путь к инновационной, гибкой, управляемой данными и гибкой организации.
• Правильное сочетание унаследованных систем обрабатывающей промышленности и новой технологии Индустрии 4.0 является основой для повышения доступности информации и улучшения процесса принятия решений.
• Industry 4.0 дает сотрудникам возможность использовать свой творческий потенциал, инновации, воображение и интуицию для оптимизации процессов, увеличения прибыли, снижения затрат и минимизации рисков в обрабатывающей промышленности.

Преобразование перерабатывающей промышленности с помощью Индустрии 4.0

Стефан Зиппель

Когда рабочая группа «Индустрия 4.0» представила свои результаты на Ганноверской ярмарке в 2013 году, они почти не произвели никакого впечатления в обрабатывающей промышленности. После моего вебинара «Индустрия 4.0: план создания динамической интеллектуальной фабрики» (подготовленного Маркусом Эвансом в партнерстве с Advantech в июне 2017 года) без ответа остались два вопроса:

• Какова стратегия и дорожная карта инициатив в 4.0 для химического или семенного хозяйства?
• Существует ли стандарт Индустрии 4.0 для обрабатывающих производств, таких как химическая промышленность?

В моей роли архитектора Индустрии 4.0 я до сих пор регулярно слышу вопросы. Это показывает, что путаница все еще существует.

Индустрия 4.0 и обрабатывающая промышленность пережили трудное прошлое

Использование полностью автоматизированного производства, а также централизованного управления и сбора данных восходит к 1960-м годам. Первая такая компьютерная система промышленного управления была установлена ​​на нефтеперерабатывающем заводе Texaco в Порт-Артуре в Техасе в 1959 году.В то время было ясно, что отраслевые стандарты необходимы для обеспечения единообразия терминологии и операционных моделей. Впоследствии был установлен стандарт ISA-95, на основе которого был сформулирован IEC 62264 (DIN EN 62264). Не только перерабатывающая промышленность следовала стандарту ISA-95.

ISA-95 уже широко используется

С ISA-95 большинство предприятий обрабатывающей промышленности обеспечивают почти полностью автоматизированный производственный процесс, когда активы подключаются к центральной системе управления (например,g., часто используются распределенные системы управления [DCS] и системы диспетчерского управления и сбора данных [SCADA], а также системы архивирования / управления производством (MES). Хотя в других отраслях также используются автоматизированные активы, часто с программируемым логическим контроллером (ПЛК) или компьютерным числовым управлением, им не хватает взаимосвязанной среды, которую мы знаем из обрабатывающей промышленности. Существует разрыв между отдельными активами и функциональностью более высокого уровня. Как отдельный производитель Volkswagen Group демонстрирует в видеоролике на YouTube «Индустрия 4.0 в Volkswagen Group “, давняя концепция центральной диспетчерской как часть стратегии Индустрии 4.0.

Если смотреть на Индустрию 4.0 как на путешествие, то перерабатывающая промышленность уже идет полным ходом, в то время как другие отрасли только начинают регистрироваться.

Индустрия 4.0 и существующие стандарты

Соответствие стандарту ISA-95, безусловно, является преимуществом для обрабатывающей промышленности, но также является препятствием при оценке Индустрии 4.0. Сильное предубеждение в пользу существующих стандартов искажает понимание ценности Индустрии 4.0 в обрабатывающую промышленность. К сожалению, большинство первоначальных вариантов использования Индустрии 4.0 относились к автомобильной промышленности и не отражали действительность в обрабатывающей промышленности.

Кроме того, шумиха вокруг Интернета вещей (IoT) не учитывала высокий уровень подключения, уже существующий в обрабатывающей промышленности. Даже первые модели аналитики данных не смогли выявить их преимущества перед такими принципами, как оптимизация в реальном времени. Короче говоря, Индустрия 4.0 не смогла показать, как она может повысить маржу прибыли, снизить операционные расходы и управлять рисками лучше, чем существующие стандарты, используемые в обрабатывающей промышленности.

Лишь в 2015 году такие организации, как NAMUR (Ассоциация пользователей технологий автоматизации в перерабатывающих отраслях, www.namur.net/en), начали изучать первые приложения Индустрии 4.0 в перерабатывающей промышленности.

Недостаточное внимание к людям и процессам

В центре внимания Индустрии 4.0 были технологии, соединение активов и сбор данных. Но подобная технология использовалась в перерабатывающей промышленности на протяжении десятилетий.Вместо того, чтобы пытаться привлечь внимание обрабатывающей промышленности с помощью инструментов, следует сосредоточить внимание на использовании Индустрии 4.0 для принятия правильных решений в нужное время, оптимизируя процессы, максимизируя прибыль и минимизируя риски.

Технология – это только инструмент. Индустрия 4.0 касается процессов и структуры внутри организации и во всех ее цепочках создания стоимости. Речь идет о человеческом элементе и о том, как наши сотрудники могут действительно повысить ценность своего творчества и инноваций. Это понимание Индустрии 4.0 приобрела значительную популярность с тех пор, как я впервые начал работать в 2014 году.

Новые сценарии использования в обрабатывающей промышленности

Примеры использования в обрабатывающей промышленности (Covestry, Lonza, HPE и Texmark) были выделены в нескольких основных докладах на недавней конференции Industry of Things World в Берлине, демонстрируя, как соответствие стандарту ISA-95 может быстро принести пользу от расширенного сбора данных. Несколько примеров использования показали, как мобильные устройства переносят данные в реальном времени в поле при проверке критически важных активов, вместо того, чтобы хранить эту информацию взаперти в диспетчерской.Другие продемонстрировали, как оцифрованные информационные панели улучшили бумажные каналы связи. Все эти улучшения касались процессов. Преимущества были реализованы благодаря следованию принципам Индустрии 4.0, касающимся улучшения коммуникации и открытого обмена информацией.

У Индустрии 4.0 есть будущее в обрабатывающей промышленности

До сих пор Индустрия 4.0 не показывала четко, какую пользу она может принести обрабатывающей промышленности, потому что основное внимание уделялось технологиям и шумихе вокруг того, сколько рабочих мест будет потеряно.Тем не менее, Индустрия 4.0 направлена ​​на создание активной совместной сети как внутри организаций, так и во всех их цепочках создания стоимости: люди и технологии связаны цифровыми потоками и безграничным обменом информацией.

Перерабатывающая промышленность полна иерархических организаций с изолированными операционными хранилищами и информацией, хранящейся за «запертыми дверями». Очевидно, что путь вперед – это ориентированная на решения сеть людей, инструментов и совместно используемой информации через границы, поддерживаемая существующими стандартами и технологиями перерабатывающей промышленности.

Внедрение Индустрии 4.0

Почему так много проектов терпят неудачу

По моему опыту, организации не начинают сначала с понимания своих процессов. Вместо этого они начинают с уже имеющимися в виду отчетами или информационными панелями. Но решения, выбранные для достижения этих результатов, редко переживают первый контакт с реальностью. Эти проекты терпят неудачу, потому что они попадают в постоянный цикл модификаций и перестроек, поскольку каждый шаг в процессах вызывает непредвиденные проблемы, вызывая задержки и увеличивая затраты.

Вместо индивидуализированной стратегии Индустрии 4.0, основанной на существующих процессах и системном ландшафте внутри компании, у многих есть контрольный список технологий, которые они хотят использовать, независимо от того, требуют их процессы или нет: IoT / IIoT, AI / ML, мобильные устройства, дополненная реальность (AR) / виртуальная реальность (VR), облако и т. д.

Первые шаги для успешного внедрения

Ваш опытный персонал имеет решающее значение для определения как низко висящих фруктов, так и ваших самых болевых точек.

• Отображение каждого шага в каждом процессе и каждой используемой системе. Вы должны понимать, для чего используется каждый шаг или система, что делается, почему и как это делается.
• Посмотрите, что работает хорошо и какие стандарты используются. Но что еще более важно, посмотрите, что не работает, а какие стандарты не используются.

Плоды обыкновенные, низко висящие

Связь с предприятием : Оцифровка бумажных данных предприятия в информационные панели для преобразования существующих аналоговых данных в информацию в реальном времени, чтобы вы могли использовать эти знания.Это становится мощным активом для реализации искусственного интеллекта (AI) и машинного обучения (ML). Панели мониторинга на экранах, ноутбуках и мобильных устройствах не только позволяют принимать решения на основе данных в данный момент, но также позволяют видеть, что работает, а что нет.

Постоянная оптимизация процесса : Использование собранных данных для оптимизации производства не новость. Методы, основанные на данных, такие как Six Sigma или Lean, в сочетании с историей данных – это идеальный выбор, заключенный на небесах.Историк может предоставить обширные данные для фазы измерения и анализа, что позволит вам быстро выполнить комплексный анализ первопричин и проанализировать устойчивость. Доступны приложения для оптимизации в реальном времени, но сложность, требуемые навыки и стоимость означают, что они подходят не для всех ситуаций.

Интерфейсы между системами: Многие компании используют различные системы, такие как ERP, SCM, CRM, QMS, LIMS, WMS, MES, DCS / SCADA и HRM.Но большинство из них изолированы, когда обмен данными и информацией осуществляется на рудиментарных бумажных носителях или в лучшем случае посредством текстовой электронной почты. Начните создание цифрового потока вашей компании с настройки интерфейсов на основе таких стандартов, как OPC-UA, передача телеметрии очереди сообщений (MQTT), Rest или Open Database Connectivity (ODBC) в сочетании с ETL (извлечение, преобразование, загрузка) или ELT (извлечение , загрузить, преобразовать).

Прогностическое обслуживание или использование машинного обучения для создания модели обслуживания – это не краткосрочный проект.Фактически, одна компания в своем выступлении в 2018 году признала, что ее проект машинного обучения еще не создал работающую модель даже по прошествии трех лет. Его машины планируется заменить через два года.

Не переходите к решению машинного обучения, если без него вы не можете решить проблему. Используйте опыт ваших сотрудников – первые механики часто «знают», хорошо ли работают их машины, потому что у них в голове есть модель того, за чем им нужно следить. Воспользуйтесь их опытом и следите за тем, что они предлагают.

Например, на каком-то этапе сломается насос. Мы знаем, какое давление создает насос при заданной потребляемой мощности. Опытный сотрудник следит за этими показателями и знает, что при повышении энергопотребления в ближайшем будущем насос выйдет из строя. Эти два значения (мощность и давление) легко контролировать и активировать тревогу в вашей центральной системе управления, чтобы сообщить о необходимости технического обслуживания.

Заглядывая в будущее: полностью ли перерабатывающая промышленность поддержит Индустрию 4.0?

Индустрия 4.0 избавит людей от необходимости соревноваться с машинами, особенно по скорости и качеству при выполнении повторяющихся задач. Вместо этого мы можем в полной мере использовать такие сильные стороны человека, как творчество, новаторство, воображение, интуиция и этика. Но на пути к Индустрии 4.0 есть много маленьких шагов.

Работа с существующими системами и архитектурой

Форма IoT уже существует на предприятиях перерабатывающей промышленности и даже в отдельных производственных активах, таких как линии литья под давлением или ячейки для литья под давлением.«Интернет вещей (IoT) – это сеть физических устройств и других элементов, встроенных в электронику, программное обеспечение, датчики, исполнительные механизмы и средства связи, которые позволяют этим вещам соединяться, собирать и обмениваться данными». (Википедия)

В прошлом, чтобы записать новое измерение, вам приходилось покупать дорогое оборудование, ждать отключения, подключать его, переписывать управляющую программу, тестировать код в моделировании, загружать новую программу и надеяться, что изменение не повлияет. снизить продуктивность.Из-за затрат и рисков подобные обновления выполнялись редко, что приводило к упущению многих возможностей оптимизации процессов для снижения затрат и увеличения прибыли.

Интеграция устройств Интернета вещей

IoT сравнительно дешевле и просты в установке, настройке и обновлении. Они могут связываться с системами сбора данных без необходимости прокладки кабелей и переделки производственных линий. Истинная сила устройств IoT заключается в расширении возможностей сбора данных без прерывания производства.

Расширение существующего сбора данных

В граничных вычислениях вычисления выполняются самим устройством (датчиком или исполнительным механизмом) или ближайшей компьютерной системой, а не в удаленном центре обработки данных или облаке. Вы можете использовать периферийные вычисления с существующими технологиями, такими как системы DCS / SCADA и Historian / MES. Существующая инфраструктура, такая как DCS / SCADA и историки, ценна, хорошо спроектирована и надежна. Они принадлежат любой архитектуре Индустрии 4.0, но они не предназначены для анализа данных в реальном времени с целью выявления закономерностей.Граничные вычисления, работающие с этими существующими системами, могут анализировать закономерности и запускать состояния, требующие принятия мер, например, сигналы тревоги.

Внедрение аналитики данных, искусственного интеллекта, машинного обучения и цифровых двойников

Как сказал Грег Хэнсон, технический директор и вице-президент Informatica: «Если вы поместите мусор [данные], вы получите мусор [данные]». Слишком многие компании не могут эффективно использовать аналитику данных в своем стремлении повысить ценность, минимизировать риски, увеличить прибыль и снизить затраты. Сериал «Звездный путь: новое поколение» показывает, как сотрудники могут использовать аналитику данных для увеличения ценности.Когда членам экипажа необходимо принять решение, они задают вопросы своему компьютеру (ИИ), чтобы использовать огромный объем хранимой информации и определить наилучший курс действий или сформулировать дальнейшие вопросы. Этот открытый обмен информацией помогает экипажу принимать правильные решения в нужное время, а ИИ узнает больше об этих ситуациях.

Ценность аналитики данных

Существует множество приложений для анализа данных в химической промышленности, разработке продуктов, обслуживании клиентов, а также разработке услуг или продуктов.Одним из конкретных примеров является использование AR / VR или мобильных устройств для руководства и помощи техническим специалистам. Вот несколько способов, которыми аналитика данных может повысить ценность:

Профилактическое обслуживание: Подобно прогнозируемому управлению предприятием, данные в реальном времени используются для прогнозирования выхода оборудования из строя. Вместо того, чтобы выполнять техническое обслуживание по произвольному графику, вы делаете это только тогда, когда это необходимо, исходя из прошлого опыта. Вы с большей вероятностью обнаружите отказ оборудования до того, как он произойдет, и сможете лучше управлять сопутствующими рисками.Ключом к успеху здесь является опыт вашего обслуживающего персонала.

Оптимизация процессов и прогнозирующее управление в реальном времени: Развертывание AI / ML может углубить понимание того, как работает предприятие. Опираясь на прошлый опыт ваших сотрудников, упреждающий операционный контроль и оптимизация процессов в реальном времени, усовершенствованные с помощью искусственного интеллекта / машинного обучения, еще больше улучшат качество, уменьшат проблемы с безопасностью и оптимизируют потребление энергии и сырья.

Управление энергопотреблением: Перерабатывающая промышленность полагается на коммунальные услуги (например,g., электричество, пар, газ и вода), а для ограничения затрат необходимо управление энергопотреблением. Сегодня управление энергопотреблением сосредоточено на сборе данных об энергии для получения сертификатов, таких как ISO-50001, которые обычно используются для получения налоговых льгот.

Если объединить эту информацию с такими системами, как MES, планирование ресурсов предприятия (ERP) и управление цепочкой поставок, становится легко спрогнозировать потребление энергии на основе запланированных действий. Вы можете использовать эти прогнозы для заключения краткосрочных энергетических контрактов – свобода выбора лучших предложений может принести значительную экономию.Кроме того, вы можете анализировать данные процесса вместе с данными об энергии, чтобы оптимизировать производственный процесс и снизить потребление энергии.

Поддержка на всех уровнях

Разработка собственной архитектуры Индустрии 4.0 – одна из составляющих общей картины. Индустрия 4.0 нуждается в вашей поддержке, поскольку она развивается, чтобы адаптироваться к новым задачам и сценариям использования. Главные должностные лица, такие как ИТ-директора, технические директора или директора по директорам, играют решающую роль в переходе к Индустрии 4.0.

Я согласен с Ником Исмаилом в его недавней статье «Искусственный интеллект: данные будут отличать рынок от других», где он сказал, что ИТ-директор по сути отвечает за «поддержку и поддержку», а технический директор – для перевода новых бизнес-требований в технические требования.Все вовлеченные стороны должны узнать о существующих стандартах и ​​участвовать в разработке новых или обновленных стандартов.

Поддержка развивающихся стандартов

ISA-95 является краеугольным камнем архитектуры Индустрии 4.0, как подчеркнули Чарли Гиффорд и Дэвид Дафф в статье «ISA-95 развивается для поддержки интеллектуального производства и Интернета вещей». Я лично разрабатываю архитектуру на основе ISA-95, как показано на рисунке. Это позволяет моей организации пожинать плоды использования установленного стандарта, помогает с конвергенцией IT-OT и управляет потоком данных и информации между операционными функциями.

Быстрые победы придают импульс вашему проекту Индустрии 4.0:

• Анализируйте и документируйте процессы и инфраструктуру. Перед внедрением новых технологий или процессов требуется полное понимание. Привлечь сотрудников к работе будет проще, и вы можете обнаружить множество простых оптимизаций.
• Создавайте недорогие интерфейсы между существующей инфраструктурой и процессами для сбора и обмена данными.
• Создавайте цифровые информационные панели для оптимизации взаимодействия с помощью экономичных периферийных вычислений и технологий Интернета вещей.Сделайте эту информацию доступной в реальном времени повсюду, чтобы принимать более обоснованные решения.
• Отслеживайте и оптимизируйте использование энергии для получения сертификатов и заключения более подходящих энергетических контрактов.
• Используйте знания своих опытных сотрудников, чтобы улучшить или предотвратить дорогостоящее обслуживание оборудования.

Постепенное преобразование

Продвинутые приложения в области науки о данных будут постепенно становиться все более распространенными, работая вместе с существующими системами, такими как DCS / SCADA, управление производственными операциями и планирование ресурсов предприятия, а устройства Интернета вещей будут все чаще использоваться для улучшения существующих систем сбора данных.При правильном развертывании они в долгосрочной перспективе коренным образом изменят работу обрабатывающей промышленности.

Модели данных необходимо обучать с течением времени, прежде чем они действительно смогут внести положительный вклад. Их также необходимо проверять, постоянно улучшать и корректировать, чтобы они оставались актуальными. Таким образом, они не являются быстрым решением для снижения затрат. И новые технологии, и аналитика требуют хорошо обученных новых сотрудников, а также ваших опытных сотрудников, которые понимают «старый мир», процессы и технологии, которые вы используете сейчас.

Для успеха Индустрии 4.0 необходимо разрушить разрозненные обязанности и старые барьеры и заменить их открытым сотрудничеством. Индустрия 4.0 абсолютно не приведет к сокращению вашей рабочей силы. Чтобы быть эффективными, вам потребуется нанять квалифицированный персонал, который поддержит вашу инициативу в области Индустрии 4.0 и позволит переобучить имеющуюся рабочую силу, чтобы она стала неотъемлемой частью вашей стратегии Индустрии 4.0. Эта масштабная трансформация не произойдет в одночасье, но она происходит постепенно в обрабатывающей промышленности прямо сейчас.

Отзыв о считывателе

Мы хотим услышать от вас! Пожалуйста, присылайте нам свои комментарии и вопросы по этой теме по адресу InTechmagazine@isa.org.

Добавление резервуара для хранения воды к существующей системе колодцев

Hello All,

Это мой первый пост на этом форуме. Я попытался найти ответ, но не смог найти то, что искал. Это длилось дольше, чем я хотел, но я попытался предвидеть некоторые из ваших вопросов о моей системе.

У меня есть колодец, который производит воду хорошего качества, но не очень много. Тест еще в марте показал производительность чуть более 1 галлона в минуту. Сегодня я протянул короткий шланг настежь, и всего через 15 минут у меня закончилась вода. Я измерил расход шланга с помощью пары ведер и своих часов, и за эти 15 минут производительность менялась от 7 до 8 галлонов в минуту. Если колодец не использовался в течение нескольких часов, уровень воды будет стекать из верхней части обсадной трубы, если я сниму крышку. Я провел тест с снятой крышкой колодца, чтобы я мог определить, сколько времени нужно, чтобы уровень воды вернулся наверх.Прождав 90 минут, я все еще не мог видеть уровень воды внутри колодца, хотя я слышал, как где-то внизу струйка воды поступает в обсадную колонну. Кстати, я отключил прерыватель, ожидая заполнения корпуса, так как я не хотел, чтобы насос больше всасывал воздух. Глубина колодца составляет 80 футов, а насос находится на уровне примерно 70 футов внутри 6-дюймовой обсадной трубы. Уровень земли в скважине примерно на 50 футов ниже уровня земли, где напорный бак находится внутри моего дома. Напорный бак составляет 40 галлонов (номинальное значение) и включает насос при 30 фунтах на квадратный дюйм и выключает при 50 фунтах на квадратный дюйм.

Я хочу добавить подземный резервуар на 2000 галлонов. Если возможно, я бы хотел поставить его у колодца. Скважина находится примерно в 500 футах от дома и существующего напорного резервуара и реле управления насосом. Существующий погружной насос представляет собой модель на половину л.с., подключенную кабелем 12/3 к цепи 15 А / 220 В. Есть ли способ поставить резервуар туда, не протягивая к нему новый кабель? Рытье траншей здесь обходится примерно в 1 доллар за фут, поэтому я бы по возможности избегал этого.

После размещения резервуара у колодца я бы использовал имеющийся погружной насос для заполнения резервуара.Второй насос будет использоваться в резервуаре для хранения или за его пределами для подачи в дом. Я также мог бы переместить напорный бак в насосную, если это поможет в моей ситуации. Моя дилемма состоит в том, что в насосной станции нет отключения электроэнергии, кроме существующего кабеля, идущего к насосу скважины. Я считаю, что схема 12-го калибра обычно поддерживает схему на 20 ампер, но я полагаю, что моя – 15 ампер из-за расстояния. Падение напряжения еще не измерял, но скоро буду. Если падение напряжения не является чрезмерным, могу ли я заменить прерыватель 15 А на прерыватель 20 А? Если это так, я подумал, что могу обойти переключатель напорного бака, чтобы провод к насосу всегда был горячим, а затем управлять вспомогательным насосом с помощью перемещенного напорного бака / переключателя вниз в насосной.Я беспокоюсь, что схема не будет поддерживать оба насоса, но я мог бы достаточно легко подключить реле, чтобы отключить вспомогательный насос всякий раз, когда работает насос накопительного бака. Я бы включил вспомогательный насос до тех пор, пока он не всосал воздух, а затем отключил бы его до тех пор, пока вода не достигнет необходимого уровня для возобновления наполнения бака.

Любые предложения приветствуются. Я считаю, что в следующем году я буду углублять скважину, поэтому в какой-то момент мне придется прокладывать траншею более толстый кабель для поддержки более глубокого насоса, но на данный момент бурение и рытье траншей – это не вариант.

Спасибо,

Хью

способов использования датчиков влажности для автоматизации полива теплиц

При использовании датчиков влажности производители обычно определяют уставку, при которой включается орошение. Многие производители выбирают это, основываясь на опыте. Однако исследования показывают, что в типичной питательной среде на основе торфа от 5% до 10% очень сухо, а 40% близко к емкости контейнера. Большинство сельскохозяйственных культур начинают проявлять признаки засухи при влажности ниже 20–25%. Однако гибискус очень чувствителен к уровню влажности.Это дает прекрасную возможность использовать орошение для регулирования высоты.

Автоматизация полива позволяет сэкономить время и труд в теплицах. Если вы планируете автоматизировать полив, датчики влажности могут помочь вам принять решение о том, когда поливать. Датчики влажности существуют уже некоторое время, но за последние 10-15 лет технология значительно улучшилась.

Большинство датчиков влажности измеряют объем воды в субстрате по отношению к объему субстрата (см. Фото выше).Датчики, с которыми мы в основном работали, – это датчики ECh3O EC-5 и 10HS от Meter Group, но на рынке есть и другие датчики. Основное различие между этими двумя датчиками – это объем воздействия; 10HS длиннее и больше подходит для больших контейнеров (все, что больше, чем 6-дюймовые горшки), тогда как EC-5 лучше для небольших контейнеров (4-дюймовые или 6-дюймовые). Нам неизвестны какие-либо датчики, которые хорошо работали бы даже в небольших контейнерах, таких как поддоны для клумб или квартиры для рассады.

Что для меня могут сделать датчики влажности?

могут непрерывно контролировать количество воды в корневой зоне ваших растений, позволяя вашей системе орошения реагировать на небольшие изменения влажности субстрата. Использование воды растениями меняется по мере роста растений и изменения условий окружающей среды. Таймеры, которые часто используются для автоматизации полива, не реагируют на изменения света, температуры или относительной влажности и, следовательно, не могут точно обеспечить количество воды, необходимое для ваших культур.При использовании таймера сложно поливать растения без чрезмерного или недостаточного полива; однако это не проблема с датчиками влажности, поскольку полив может запускаться автоматически, когда количество воды в горшке падает ниже определенного порогового значения.

Одно из самых больших преимуществ использования датчиков влажности по сравнению с другими методами полива заключается в том, что они дают вам больший контроль над поливом. Вы сами решаете, насколько сухим должен быть субстрат, исходя из того, что подходит для вашей культуры и ваших предпочтений.Вы также можете указать, как долго система орошения будет включаться после того, как измеренное содержание воды в субстрате достигнет заданного значения. При использовании этого подхода можно использовать гораздо меньше воды, чем при использовании традиционных методов орошения. Например, Hibiscus acetosella ‘Panama Red’ (Cranberry Hibiscus), выращенный в теплицах в Афинах, штат Джорджия, при содержании воды в субстрате 35% потреблял 6,2 галлона воды в течение 37-дневного периода выращивания, тогда как растения, содержащие субстрат 45%. использованное содержание воды 11 галлонов (Bayer et al., 2013; Рисунок 1).

В коммерческих питомниках мы наблюдаем сокращение водопотребления более чем на 80% по сравнению с орошением с таймером. Использование меньшего количества воды во время производства может быть выгодным по нескольким причинам. Это может уменьшить необходимость в добавлении дополнительных колодцев или снизить затраты на электроэнергию для водяных насосов, если вы используете значительно меньше воды для полива растений. Отсутствие чрезмерного полива культур также может уменьшить, а иногда даже устранить проблемы с корневыми заболеваниями и сократить производственный цикл.А значит больше поворотов.

Как использовать датчики для контроля орошения?

также можно использовать для мониторинга полива в теплице и / или удаленно. Датчики достаточно чувствительны к изменениям влажности в контейнере, как вы можете видеть на Рисунке 2. Мы работали с фермерами в теплицах и питомниках, которые интегрировали датчики влажности в свое производство для автоматизации полива. Некоторые производители могут выбрать для своего урожая более высокий заданный уровень (например, 40%) и не испытывать стресса для своего урожая.На Рисунке 1 вы можете видеть, что растения, выращенные в более сухой почве, обычно меньше по размеру. Таким образом, альтернативный подход заключался бы в поддержании более низкого заданного значения (например, 20%) для уменьшения роста растений вместо использования регуляторов роста растений для уменьшения роста. Этот подход хорошо работает со многими культурами, и наши исследования показывают, что его можно комбинировать с графическим отслеживанием с помощью пуансеттии. Снижение порога полива, когда растения становятся слишком высокими, может быть эффективным способом контроля высоты растений (Alem et al., 2015).

Как интегрировать датчики в теплицу?

Встраивание датчиков в теплицу может быть самым сложным шагом, но, к счастью, это становится все проще и, надеюсь, будет проще в будущем. Одной из распространенных проблем садоводов является количество необходимых датчиков. На этот вопрос нет простого ответа, но мы успешно выращивали сельскохозяйственные культуры в коммерческих питомниках, используя только один датчик для запуска полива. Размер единой зоны орошения зависит от различий микроклимата в теплицах.Например, растениям рядом с охлаждающей площадкой, где воздух прохладный и влажный, потребуется меньше воды, чем растениям рядом с вытяжными вентиляторами. Однако одной вещи, которую вы можете захотеть избежать, является орошение нескольких видов растений с помощью одного датчика. Это возможно, но сложно, так как виды растений будут иметь разную скорость роста, что приведет к очень разному потреблению воды. Если необходимо объединить несколько культур в одной зоне орошения, лучше всего использовать датчики для той культуры, которая использует больше всего воды для управления поливом.

, такие как ранее упомянутые датчики Meter Group, могут быть подключены к таким системам, как Priva или Argus, чтобы относительно легко автоматизировать полив. Также есть несколько менее дорогих вариантов. Относительно новый вариант средней стоимости доступен от Mayim. Это автономная система, которая работает с различными типами датчиков для автоматизации. Самый дешевый, но наиболее практичный вариант – приобрести микроконтроллер Arduino и реле для подключения к датчикам и клапанам для автоматизации (Ferrarezi et al., 2015). При такой настройке датчики будут самой дорогой частью системы. Тем не менее, вам, вероятно, нужно будет чувствовать себя комфортно в программировании и работе с оборудованием для настройки системы автоматизации с использованием Arduino.

Вы можете найти пошаговые инструкции по созданию и программированию собственного контроллера полива на https://hortphys.uga.edu/research/building-irrigation-controllers.html. Не соблазняйтесь очень дешевыми датчиками влажности почвы, доступными в Интернете; мы протестировали несколько из них, и они не работают.

С чего начать?

Хороший способ начать сенсорное орошение – это установить несколько сенсоров и следить за тем, как ваши методы полива влияют на воду в горшках. Простой доступ к этой количественной информации может помочь улучшить методы орошения. Как выглядят изменения содержания воды? Насколько сухим вы позволяете получить урожай? Насколько сильно происходит выщелачивание (обычно это проявляется в очень быстром снижении содержания воды сразу после полива)? Что произойдет с содержанием воды, если вы начнете поливать на более короткий промежуток времени?

После того, как вы освоите данные, полученные от датчиков, следующим логическим шагом будет автоматизация полива на основе данных датчиков.И последнее предостережение: никакой автоматизированный контроллер полива не может заменить мнение и опыт хорошего садовода. Важно, чтобы производитель активно следил за урожаем и вносил необходимые корректировки, чтобы убедиться, что урожай правильно орошается.

Ресурсы

Алем П., П.А. Thomas и M.W. van Iersel. 2015. Контролируемый дефицит воды как альтернатива замедлителям роста растений для регулирования удлинения стебля пуансеттии. HortScience 50: 565-569.

Байер А., И. Махбаб, М. Чаппелл, Дж. Рутер и М. В. ван Иерсель. 2013. Использование воды и рост Hibiscus acetosella ‘Panama Red’, выращенного с помощью системы орошения, контролируемой датчиками влажности почвы. HortScience 48: 980-987.

Стефани Бернетт ([адрес электронной почты защищен]) – доцент кафедры садоводства в Университете штата Мэн и член Коалиции устойчивых исследований в области цветоводства.Посмотреть все рассказы авторов можно здесь.

Аманда Байер – доцент Массачусетского университета в Амхерсте.

Посмотреть все рассказы авторов можно здесь.

Марк ван Ирсель ([адрес электронной почты защищен]) – профессор садоводства в Университете Джорджии. Все рассказы авторов можно посмотреть здесь.

Как найти свои GPM и PSI – насосы и / или скважины

СТОП! Если вы это испортите, вы можете испортить помпу! Прочитайте это! Большинство руководств по проектированию оросителей своими руками не подходят для сельских ирригационных систем, в которых используются насосы !!! Будьте очень осторожны, если вы также смотрите на один из них в качестве ориентира.Методы, которые они используют для определения водоснабжения, немногим лучше, чем предположения. Вы поймете, прочитав эту страницу.

Если вы собираетесь использовать это руководство (а должны!), Вам нужно использовать ТОЛЬКО это руководство. В противном случае у вас будут большие проблемы. Большое количество вопросов, которые я получаю от сбитых с толку людей, вызвано тем, что они пытаются совместить этот учебник с другим руководством или учебником, или, может быть, это был совет, который они получили от какого-то благонамеренного, но невежественного продавца. Даже многие профессиональные подрядчики по ирригации не понимают гидравлику систем, использующих насосы! Используйте только это руководство и избавьте себя от лишних хлопот и приобретите спринклерную систему профессионального качества. Пожалуйста, пожалуйста, пожалуйста, ! Спасибо. Вы помогаете мне сохранить рассудок. Теперь перейдем к руководству.

Извините, это такая длинная страница, но насосы – это сложно. Вам нужно много знать. Если вы сделаете это неправильно, вы действительно можете испортить дело с помпой и ирригационной системой.Так что проявите терпение, прочтите внимательно, а затем перечитайте все еще раз. Попробуйте поработать с примерами, это поможет старому мозгу сработать!

Ни один из этих не одомашнил городской воды для вас! У вас есть собственный насос и источник воды! Это может быть колодец, река, пруд, озеро или океан. (Океанская вода? Вы выращиваете водоросли?) К сожалению, насосы – дело сложное, поэтому вам придется проделать немного больше работы, чем если бы у вас был водопровод «City Slicker». Если у вас есть колодец, вам, вероятно, когда-то говорили, что у вас колодец «XX GPM».НЕ полагайтесь на эту цифру! Скорее всего, это мощность вашей скважины, а не производительность вашего насоса, и между ними есть большая разница. Также могут быть отмечены галлоны в минуту и ​​PSI где-то на насосе, панели насоса, документации или коробке, в которой был поставлен насос. То же самое. Не полагайтесь на эти цифры; они предполагают оптимальные условия, которые существуют практически только на испытательном стенде насосной компании. Вам нужно будет провести небольшое исследование, провести несколько тестов, возможно, промокнуть и произвести несколько расчетов.Я не рекомендую звонить в вашу компанию по производству насосов и колодцев и спрашивать у них GPM вашего колодца или системы водоснабжения. В то время как некоторые дали мне правильную цифру, другие дали мне неправильную! Дело не в том, что они хотят вам лгать, просто здесь есть несколько терминов, которые можно легко спутать. Если цифра, которую они называют, слишком высока, ваша ирригационная система не будет работать, и точка. Если он будет слишком низким, вы сожжете помпу. Я написал полное руководство по насосам и сопутствующему оборудованию.Я настоятельно рекомендую Руководство по насосу, если вы хотите узнать больше о своей насосной системе или если вы хотите узнать больше о причинах того, что следует на этой странице. Щелкните здесь, чтобы перейти к руководству по работе с помпой.

Если у вас есть принтер, есть форма проектных данных, которая упростит вам задачу. Если вы предпочитаете PDF-версию формы, PDF Design Data Form.

Планируете купить насос или установить колодец, но еще не сделали этого? Во-первых, если у вас есть скважина, вам нужно знать GPM самой скважины.Это не то, сколько вы откачите, это максимум, который даст скважина. Ваш бурильщик должен был измерить это, когда скважина была пробурена, в противном случае вам нужно будет проверить скважину в компании по бурению скважин. В скважину установят временный насос для проверки производительности. Затем вам нужно выбрать случайный расчетный расход и расчетное давление. Я предлагаю 20 галлонов в минуту на акр и 50 фунтов на квадратный дюйм, так как это хорошие начальные значения. Пример: если у вас есть мини-ранчо площадью 2,5 акра, вы захотите использовать 50 галлонов в минуту при 50 фунтах на квадратный дюйм.Теперь перейдите к пробному дизайну полива, используя эти значения. Как только вы закончите пробный дизайн, вы обнаружите, подходят ли эти значения для вашей спринклерной системы. Если нет, то что было бы? Если нужно, измените его дизайн. Я знаю, что это большая работа, я согласен, но гораздо проще переделать это на бумаге, чем пытаться исправить после того, как он будет установлен! После того, как вы установили хороший расчетный расход и расчетное давление, пора покупать насос. Помните, что расчетное давление находится в точке подключения ирригации, насосу также потребуется дополнительное давление для подъема воды из колодца или пруда (см. Руководство по насосу.) После того, как помпа установлена ​​и запущена, протестируйте ее, используя описанный ниже метод смачивания. Затем создайте окончательный дизайн спринклера на основе этих результатов. Я знаю, что это звучит как много дополнительных усилий, но в результате мы получим почти идеально подобранные насос и спринклерную систему. Это того стоит! Вы обязательно должны прочитать Учебное пособие по помпе.

Так называемые «спринклерные насосы» и комплектные насосы. Несколько сетей розничных магазинов бытовой техники продают то, что они называют «спринклерными насосами».Они также продаются на ряде веб-сайтов и, конечно же, на Ebay. По крайней мере, один из них даже называет свой насос «спринклерным насосом высокого давления». Извините, но не из-за воображения! Обычно эти насосы не обеспечивают достаточного давления воды для стандартной спринклерной системы, особенно если вы находитесь на холмистой местности или перекачиваете воду из источника, находящегося более чем на 10 футов ниже насоса. (См. Параграф выше, где указаны рекомендуемые значения давления.) Эти насосы будут работать с небольшими спринклерными головками на ровном участке, используя воду из неглубокого колодца.Такая ситуация бывает у немногих за пределами Флориды. Эти насосы действительно лучше всего подходят для использования в качестве подкачивающих насосов. Как правило, они не создают достаточного давления воды для автоматических спринклерных систем. Также обратите внимание на насосы в упаковке, которые говорят, что они рассчитаны на X GPM и X PSI на коробке (вставьте любые значения для «X».) Часто эти два значения производительности являются максимально возможными для насоса, что может быть точным, но является также вводит в заблуждение. Когда насос работает на максимальном галлонах в минуту, он также будет на минимальном PSI.Между двумя значениями существует обратная зависимость. С насосами (и это относится только к насосам), когда выходное давление (PSI) увеличивается, выходной поток (GPM) падает. Часто цифра, которую они дают вам на коробке, является максимально возможной для каждого значения. (Прочтите руководство по насосу.) Просто будьте очень осторожны. Сначала спроектируйте свою спринклерную систему, а затем купите насос! Если ваши расчеты говорят, что вам, вероятно, понадобится насос на 1,5 л.с., и вы найдете в магазине насос на 1/2 л.с., который говорит, что он справится с этой задачей, это очень подозрительно.

Измерительный насос мощности:

Между прочим, этот выглядит сложно, но на самом деле он довольно простой, если рассматривать его пошагово! Есть два способа сделать это; Сухой метод и мокрый метод. Я предлагаю вам прочитать оба метода и, если возможно, попробовать их оба.

Влажный метод более точен (но только при правильном выполнении). Преимущество сухого метода заключается в том, что он дает вам возможность проверить состояние помпы. Если сухой метод дает намного более высокие галлоны в минуту и ​​расход, чем мокрый метод, это, вероятно, означает, что ваша помпа изношена.Рассмотрите возможность замены помпы.

Если вы думаете, что можете получить новый насос в ближайшие 5 лет, подождите, пока у вас не будет установлен новый насос, прежде чем проектировать спринклерную систему! Новый насос, вероятно, будет иметь гораздо лучшую производительность, чем старый. Если вы спроектировали свою спринклерную систему для старого насоса, она не будет работать с новым и может даже повредить новый насос!

Погружные насосы. Погружные насосы есть у многих. В таких случаях насос располагается внутри колодца, а не наверху колодца, как показано на схеме выше. Все расчеты работают одинаково независимо от того, где находится насос.

Сухой метод

Для начала вам понадобится мощность помпы. Это может быть штамп на колодце, на насосе, на панели насоса, или ваша компания, производящая насос, должна иметь соответствующую запись. Вы также можете заметить штампы GPM и PSI на пластине насоса.Я повторю это еще раз, потому что это важно: не полагайтесь на эти цифры!

(A) Введите мощность вашего насоса в форме проектных данных.

Что делать, если у вас нет колодца? Если вы не откачиваете воду из колодца, замените слово «колодец» на реку, озеро, пруд, источник, грязевую лужу или что-то еще в следующих процедурах. В этом случае «уровень воды при работающем насосе» – это самый низкий ожидаемый уровень воды в вашем пруду, ручье и т. Д. (Т. Е. Уровень воды будет в действительно засушливый год.Очевидно, у вас также нет «верха колодца», поэтому для погружного насоса, когда в руководстве упоминается «верх колодца», вы должны использовать максимально возможный уровень воды в вашем источнике воды. Если насос установлен выше уровня воды (непогружаемый), вам нужно будет заменить фактическое местоположение насоса на «верхнюю часть колодца» в этом руководстве.

При использовании непогружного насоса (любого насоса не ниже уровня воды) очень важно, чтобы насос был установлен как можно ближе к уровню поверхности воды.Насосы созданы для того, чтобы выталкивать воду, а не тянуть ее. Чем дальше и выше насос должен откачивать воду, тем менее эффективен насос. Некоторые насосы в этой ситуации работают лучше, чем другие, но в целом можно ожидать проблем, если насос будет более чем на 10 футов выше поверхности воды. Чем выше ваша высота над уровнем моря, тем ближе насос должен быть к уровню воды. Поэтому в Денвере, Колорадо, в «Майл-Хай-Сити», вам нужно располагать насос очень близко к поверхности воды (а еще лучше – использовать погружной насос.) Также избегайте длинных всасывающих труб между водой и насосом. Длинные впускные трубы / коллекторы также могут снизить производительность насоса. Кроме того, длинная всасывающая труба с большей вероятностью будет иметь утечку, а утечка во впускной трубе может привести к потере заливки насоса. Потеря заправки насоса – настоящая проблема, и если вы автоматизируете свою систему, это может привести к серьезному повреждению насоса. Суть в том, чтобы держать насос как можно ближе к воде.

Теперь вам нужно узнать «Динамическую глубину воды» воды в вашем колодце.Ваша насосная компания может иметь записи об этом, однако вам действительно следует «зондировать» скважину, чтобы получить новые показания, особенно если скважине более 5 лет. Уровень воды часто падает со временем. В крайнем случае вы можете использовать глубину насоса или глубину скважины, но если вы это сделаете, у вас могут возникнуть проблемы с дорогостоящим насосом позже. Лучше пробудить колодец сейчас. Это то, что ваша насосная компания может сделать для вас, и в большинстве случаев это относительно просто и недорого. Если у вас нет колодца (есть пруд, ручей и т. Д.),) используйте самый низкий уровень воды в вашем водоснабжении в «засушливый год».

Как видно из диаграммы выше, динамическая глубина воды – это расстояние в футах между верхом колодца и уровнем воды в колодце, когда насос работает (динамический означает движение, как в воде, когда глубина измеряется.) Важно, чтобы насос работал, когда это измеряется. Это связано с тем, что при работе насоса уровень воды в колодце падает. Расстояние, на которое он падает, называется «просачиванием».Чем дальше насос должен поднимать воду, тем больше энергии он потребляет. По мере того, как уровень воды становится глубже, насос будет производить меньшее давление воды (энергию воды) на выходе. Эта энергия (давление воды) – это то, что запускает оросители, поэтому вы должны иметь точное ее измерение. Вам необходимо измерить динамическую глубину воды, а не только глубину зеркала грунтовых вод.

Как известно, вода течет под гору. Когда насос работает, он вытягивает воду из колодца. Это вызывает падение уровня воды, а затем вода течет в колодец из окружающей почвы.Насколько сильно упадет уровень воды, зависит от того, насколько тяжело воде продвигаться в колодец из почвы. Некоторые скважины имеют очень небольшую просадку, другие могут иметь просадку 50 футов или более. Не волнуйтесь, если не поймете, позже все сложится!

(B) Введите вашу «Динамическую глубину воды» в форму проектных данных.

Теперь вам нужно ввести разницу высот между верхом колодца и самой высокой точкой в ​​зоне орошения. То есть насколько выше (или ниже) самая высокая точка орошаемого участка, чем верхняя часть колодца.Лучше всего это сделать с помощью лазерного уровня и рулетки. Установите лазерный уровень в верхней точке ирригационной системы и направьте луч в направлении колодца. Затем с помощью рулетки измерьте расстояние от лазерного луча до верха лунки. Это разница высот. Возможно, вам потребуется выполнить несколько ступенчатых измерений, или вы можете предпочесть просто сделать обоснованное предположение о разнице высот, а не пытаться ее измерить. Кроме того, если колодец выше орошаемой площади, расстояние будет отрицательным.

(C) Введите разницу высот в форме проектных данных.

Добавьте разность высот к динамической глубине воды в колодце (или вычтите, если она отрицательная). Это число (в футах) называется «напор» и является мерой высоты, на которую насос должен подавать воду, чтобы подать ее в вашу систему орошения.

(D) Введите высоту напора в форму проектных данных. B + C = D (динамическая глубина воды + перепад высот)

Еще одна вещь, которую необходимо принять во внимание, – это ваше расчетное давление.Расчетное давление – это давление воды, необходимое на входе в ирригационную систему для ее работы. Расчетное давление измеряется в фунтах на квадратный дюйм (фунты на квадратный дюйм), но для этой формулы нам нужно давление, измеренное в футах на голову. Чтобы преобразовать PSI в футы на голову, мы просто умножаем PSI на 2,31.

фунтов на квадратный дюйм x 2,31 = футы напора (футов в высоту)

Ну, это все прекрасно, но каково наше дизайнерское давление, спросите вы? Хороший вопрос! Угадай, что? «Угадай» – вот ключевое слово здесь.Вам нужно будет сделать обоснованное предположение об этом числе. В большинстве случаев я рекомендую использовать расчетное давление 50 фунтов на квадратный дюйм. Это хорошее количество, которое работает с большинством малых и средних оросительных систем. Для спринклерных систем со спринклерными оросителями большого радиуса (более 35 футов между спринклерными головками) вам потребуется более высокое расчетное давление. Хорошее практическое правило для больших систем – взять расстояние, которое вы хотели бы иметь между головками оросителя в футах, и добавить к нему 15, чтобы получить разумное расчетное давление.Например, если вы хотите расположить головки на расстоянии 50 футов, вам потребуется расчетное давление 65 фунтов на квадратный дюйм (50 + 15 = 65). Не удивляйтесь, если ваша система не будет перекачивать 65 фунтов на квадратный дюйм, большинство бытовых насосных систем не рассчитаны на подачу более 50 фунтов на квадратный дюйм. В качестве примечания имейте в виду, что более высокие расчетные давления приводят к меньшему расходу, поэтому чем выше давление, тем больше клапанов вам понадобится. Я не рекомендую размещать спринклерные головки дальше, чем на 50 футов, если система не спроектирована профессионально! Это становится очень сложно.Даже в большинстве городских парков теперь расстояние между дождевателями не превышает 55 футов.

(E) Введите желаемое «Расчетное давление (PSI)» в форму «Расчетные данные». Для большинства из вас это будет 50 фунтов на квадратный дюйм, как обсуждалось выше. Помните, что это число не высечено на камне! Вы можете попробовать отрегулировать его вверх и вниз.

Теперь нам нужен «Расчетный напор», поэтому умножьте расчетное давление (PSI) на 2,31, чтобы преобразовать его в напор в футах. Это просто преобразование одного типа измерения давления (PSI) в другой (Feet Head).В расчетах насоса давление всегда измеряется в футах. Пример: 50 фунтов на квадратный дюйм x 2,31 = 115 футов выс. (округлено в меньшую сторону от 115,5)

(F) Умножьте расчетное давление на 2,31 и введите его как «Расчетный напор» в форму расчетных данных.

Теперь мы сложим все эти числа вместе, чтобы получить «общий напор». Полный напор – это «вертикальный напор» плюс «расчетный напор», все в футах напора.

вертикальный напор (ft hd) + расчетный напор (ft hd) = общий напор (ft hd)

Пример:
30 футов.Динамическая глубина воды измеряется в скважине при работающем насосе. Высота двора на 10 футов выше вершины колодца. Расчетное давление 50 фунтов на квадратный дюйм, что соответствует расчетному напору 115 футов.
Полный напор = 30 + 10 + 115 = 155 футов.

Другой пример:
Перекачка из озера. Минимальный уровень воды на 20 футов ниже максимального уровня. Самая низкая точка оросительной системы на 10 футов выше максимального уровня воды. Расчетное давление 45 фунтов на квадратный дюйм (высота 104 футов).
Общий напор = 20 + 10 + 104 = 134 фута.

Еще один пример:
Для небольшого парка, откачка из канала. Мы используем берег канала как уровень «вершины колодца». Низкий уровень воды в канале на 8 футов ниже вершины берега. Оросительная система расположена вниз от канала, на 25 футов ниже вершины берега. Расчетное давление 65 фунтов на квадратный дюйм, необходимое для разбрызгивателей большого газона, что составляет 150 футов расчетного напора (65 * 2,31 = 150 футов по высоте).
Полный напор = 8-25 + 150 = 133 фута.HD.

(G) Рассчитайте «Общий напор» и введите его в форму проектных данных.

Теперь о формуле расхода:
Умножьте мощность насоса на 2178 (постоянное значение, см. Примечание внизу этой страницы), а затем разделите на общий напор в футах.

лошадиных сил x 2178 / общий напор (футы) = галлонов в минуту («Расчетный расход»)

Итак, для первого примера выше с 2 л.с. электронасос:
2 л.с. x 2178/155 футов.HD. = 28 галлонов в минуту Расчетный расход Вот и все! GPM, полученный по приведенной выше формуле, и есть ваш «Исходный расчетный поток». Вам потребуются значения начального расчетного расхода и расчетного давления позже в этом руководстве.

(H) Рассчитайте «Начальный поток проектирования» и введите его в форму проектных данных.

Внимание! При проектировании спринклерной системы с насосом необходимо поддерживать фактический расход каждой зоны клапана как можно ближе к «Расчетному расходу», не превышая расчетный расход.Это необходимо для предотвращения циклического включения и выключения насоса, поскольку он пытается соответствовать требованиям вашей оросительной системы. Не беспокойтесь о зонах клапана, мы поговорим об этом позже. Просто запомните следующее: «GPM в зоне клапана должно составлять от 80% до 100% расчетного расхода». Вы можете записать это где-нибудь. Техническое примечание: Чтобы упростить формулу насоса, я учел КПД насоса 55% в значении константы формулы (2178).

Давление вверх, поток вниз? !!! Погодите здесь! Похоже, что эта формула говорит о том, что если давление падает, поток увеличивается! Это просто бессмысленно.Что дает? Хорошо, по многочисленным просьбам, вот ответ на эту небольшую дилемму. Это один из тех непонятных и трудных для понимания принципов гидравлики, о которых я трепался раньше. Устройтесь поудобнее. Выпейте чашку хорошего успокаивающего чая или чего-нибудь еще. Включите мягкую расслабляющую фоновую музыку. Готовый? Ну вот … Я знаю, что это НЕ ЗВУК логично, но поверьте мне, это правильно. Вы думаете, что если будет добавлено большее давление, то больше воды будет перемещаться, что верно, но вы говорите о ДОБАВЛЕНИИ давления, а не об использовании ДОСТУПНОГО давления! И это ключ к проблеме.Помните, что мы измеряем ДОСТУПНОЕ давление и расход в зависимости от текущих условий в вашем доме (или любых других).

Если бы мы планировали добавить большую насосную систему, мы бы использовали другой подход. Правильный взгляд на это – «сколько воды мы можем переместить с давлением, которое может подать ваш существующий насос?» Для перемещения воды требуется энергия, а давление воды – это энергия, которая используется. Когда вода движется, энергия расходуется. Следовательно, давление воды падает.Чем больше перемещается воды, тем больше расходуется существующее давление на ее перемещение. По мере увеличения расхода (галлонов в минуту) воды давление (фунт / кв. Дюйм) воды должно уменьшаться! (Это потому, что давление израсходовано на перемещение воды.) Есть ли в этом смысл? Что ж, даже если вы не поняли, все в порядке. Большинству студентов инженерных специальностей требуется 2-3 месяца классной работы на уровне колледжа, прежде чем они полностью поймут гидравлику, поэтому не расстраивайтесь, если это все еще не имеет смысла. Просто поверьте мне, что это правильно (и не волнуйтесь, это так!)

Мокрый метод

Это наиболее точный способ проверить помпу.НО … Прежде чем мы начнем, я должен предупредить вас, что вы должны точно следовать приведенным ниже инструкциям. Не пропускайте никаких шагов, не используйте ярлык. Если вы не выполните эти действия в точности, вы получите неверное показание, ваша конструкция спринклера не будет работать, и вы, вероятно, повредите свой насос ! Понятно?

Спринклерным системам для работы требуется вода под давлением. Без давления вода не вылетает из оросителей! Думайте о давлении воды как о «энергии», которая перемещает воду.Недостаточно просто измерить расход воды с помощью ведра, мы также должны одновременно измерить давление воды, так как нам нужно это давление, чтобы разбрызгиватели распыляли воду. Если бы у вас был городской водопровод, мы бы измерили «Статическое давление воды». Это давление, когда вода не движется. Количество воды, доступной в городской системе водоснабжения, определяется размером трубы, по которой она подается. Для насосной системы количество доступной воды определяется размером насоса.При использовании насоса мы также должны измерять «Динамическое давление воды». Динамическое давление воды – это давление движущейся воды. Динамическое давление всегда будет ниже статического. Это связано с тем, что при движении воды создается трение с краями трубы. Это трение потребляет энергию (помните, давление – это энергия), поэтому давление падает. Чем быстрее движется вода, тем больше трение, поэтому давление снижается еще больше. При перекачивании воды существует обратная зависимость между расходом и давлением: если вы хотите получить большее давление, то вы получите меньший поток воды.Если вы просто включаете кран и измеряете расход в ведре, давление упадет до нуля (вода просто падает в ведро, следовательно, нет давления воды). Это приводит к более высокому потоку, чем обычно (более низкое давление = более высокий расход). Что еще хуже, большинство людей измеряют расход из стандартного крана. Небольшой размер крана ограничивает поток, добавляя больше погрешности к измерениям. Если вам повезет, ошибки уравновешивают друг друга, но в большинстве случаев этого не произойдет. Добавьте немного неаккуратных измерений, и результаты могут отличаться на 20% и более.Этого может быть достаточно, чтобы помпа заработала и выйдет из строя. Замена насосов – это большие расходы, так что давайте все сделаем правильно. Это займет больше времени и усилий, но оно того стоит. Хотите знать, какого размера ваша труба? Как узнать размер трубы.

Пример № 1 насоса и напорного резервуара :

Светло-зеленые цвета – это новые трубы, добавленные для теста.Позже вы можете использовать эту новую трубу в качестве подающей трубы (магистрали) для подающего крана вашей спринклерной системы, так что ее установка не будет пустой тратой денег. Когда труба от насоса входит в резервуар, а затем выходит другая труба и идет к дому, вы должны сделать кран после резервуара, как показано. Учтите, что напорный бак может не находиться рядом с насосом, особенно в холодных зимних регионах, где бак часто устанавливается в подвале дома. При желании новый трубопровод может быть вертикальным, и вы можете добавить многоточия в последнюю секцию, чтобы труба проходила через верх ковша.Прямые отрезки трубы длиной 8 дюймов до и после манометра важны, они должны быть 8 дюймов в длину, и на этих участках не должно быть никаких эллов. Цель состоит в том, чтобы избежать создания турбулентности в воде, которая может повлиять на точность манометра.

Насос и напорный бак, пример № 2:

Если в резервуар высокого давления входит только одна труба, вы можете отводить трубу в любом месте.Вы можете установить его между насосом и напорным баком, как показано на рисунке, или после напорного бака. Так устроено большинство напорных резервуаров. Учтите, что напорный бак может не находиться рядом с насосом, особенно в холодных зимних регионах, где бак часто устанавливается в подвале дома. При желании новый трубопровод может быть вертикальным, и вы можете добавить многоточия в последнюю секцию, чтобы труба проходила через верх ковша. Прямые отрезки трубы длиной 8 дюймов до и после манометра важны, они должны быть 8 дюймов в длину, и на этих участках не должно быть никаких эллов.Цель состоит в том, чтобы избежать создания турбулентности в воде, которая может повлиять на точность манометра.

Пошаговый тест мокрым методом:

Точно следуйте приведенным ниже инструкциям!
1. Выберите место, где вы будете подключать спринклерную систему к вашей системе водоснабжения (ваше «местоположение крана»). См. Примеры схем насоса и напорного бака выше. В некоторых (очень немногих) насосных системах необходимо врезаться в трубу после напорного бака, как в Примере №1 (см. Пример №1 выше.) Однако большинство систем похожи на Пример №2, поэтому вы можете подключиться к водопроводу в любом месте. В этом случае лучше всего делать отвод как можно ближе к насосу. Это обычно дает вам более высокое давление, что означает лучшую спринклерную систему (а зачастую и более дешевую!). В некоторых случаях вы можете захотеть подключить вашу новую оросительную систему к существующей трубе где-нибудь на значительном расстоянии от насоса, например как кран возле сада. Это нормально, попробуйте.Проблема в том, что часто существующая труба оказывается недостаточно большой. Вы можете обнаружить, что у вас не очень высокое давление воды из-за небольшой трубы. Если это произойдет, вы можете подтвердить проблему, сделав еще один кран рядом с насосом и проверив его также там. Если при испытании рядом с насосом вы получаете намного более высокое давление и расход, значит существующая труба слишком мала.

2. Если на трубе уже есть выпускное отверстие в желаемом месте отвода, вы можете использовать его для теста, при условии, что выпускное отверстие такого же размера, как и труба, идущая от насоса.Если выхода еще нет, вам нужно будет разрезать трубу и установить ее следующим образом. Измерьте размер трубы. Сходите в строительный магазин и купите компрессионный тройник, подходящий к трубе. Попросите продавца показать вам, как это работает. Я предлагаю использовать металлический компрессионный тройник, а не пластиковый. Боковой выход компрессионного тройника должен быть того же размера, что и труба, в которую вы врезаетесь. В месте расположения крана вырежьте из трубы короткий отрезок и установите компрессионный тройник.

Обратите внимание, что иногда необходимо закрепить компрессионный тройник на месте, чтобы предотвратить его перемещение и соскальзывание с трубы.В некоторых случаях компрессионные тройники не подойдут. В этом случае может потребоваться установка тройника с резьбой или клея (только для трубы из ПВХ). Если у вас есть время и навыки для установки тройника с резьбой или клея, это всегда лучший вариант, чем компрессионный тройник.

3. Установите детали, показанные зеленым цветом, в соответствии с приведенными выше примерами чертежей для испытания производительности насоса мокрым методом следующим образом:

Начните с отрезка трубы длиной 8 дюймов, установленного на выходе (компрессионного) тройника, затем другого тройника с манометром 0-100 фунтов на квадратный дюйм, затем еще одного отрезка трубы длиной 8 дюймов, затем шарового клапана, затем добавьте временный ПВХ трубу (максимум 4 фута трубы с 3-мя углами), чтобы вы могли заполнить 5-галлонное ведро для измерения расхода воды.Все трубы и вентиль должны быть того же размера, что и труба, которую вы отрезали для изготовления крана. Не используйте садовый шланг, так как он ограничит поток и даст вам ложное низкое значение расхода! Я настоятельно рекомендую использовать металлическую трубу и фитинги между краном и шаровым краном. Также предлагаю использовать латунный (или бронзовый) шаровой кран. Этот шаровой кран станет запорным краном для вашей будущей спринклерной системы. Последний участок трубы, идущий к ковшу после шарового крана, временный и может быть пластмассовым. См. Примеры рисунков выше.В оставшейся части этого процесса теста на землю будет вылито много воды, так что сейчас самое время выяснить, куда пойдет эта вода, прежде чем вы по колени в грязи!

4. Купите ведро на 5 галлонов. Так как большинство ведер объемом 5 галлонов на самом деле вмещают более 5 галлонов воды, вам, вероятно, потребуется «откалибровать» его и отметить фактический уровень объема 5 галлонов на боковой стороне ведра. Налейте в него 5 галлонов воды, используя точную мерную емкость для измерения воды, затем отметьте уровень воды на ведре маркером, чтобы вы могли легко его увидеть.Опустошите ведро.

5. Откройте шаровой кран и дайте воде свободно вытекать из него не менее 5 минут, чтобы поток из насоса мог стабилизироваться. (Если ваш насос управляется вручную, вам придется запускать его вручную.) Если у вас есть насос с регулируемым давлением, как и большинство других, насос должен запускаться сам по себе и работать непрерывно в течение этого времени.

Если насос отключается сам по себе при работе с полностью открытым контрольным выпускным отверстием, у вас необычная проблема, возможно, слишком сильное ограничение в трубопроводе.Сначала проверьте, нет ли каких-либо ограничений в трубе (я обнаружил в трубах камни, игрушечные машинки, тряпки, крыс, рыбу, корни и т. Д.). В противном случае труба из вашего колодца может оказаться слишком маленькой. На этом этапе лучше всего обратиться за помощью в насосную компанию, поскольку с насосной системой что-то серьезно не так.

6. При работающем насосе следите за показателем PSI на манометре и медленно начинайте закрывать шаровой кран, пока насос не отключится. Давление воды, показанное на манометре, будет увеличиваться при закрытии клапана.(Поскольку поток из насоса уменьшается, насос создает большее давление.) Запомните давление, когда насос отключен.

7. Снова откройте шаровой кран и подождите, пока насос снова запустится. Теперь снова медленно закройте шаровой кран, пока не найдете точку, в которой вы получите максимально возможное показание давления на манометре без отключения насоса. Когда вы найдете эту «точку баланса», насос должен работать непрерывно, а давление должно оставаться более или менее постоянным. Вам нужно будет немного закрыть клапан, затем подождать, а затем закрыть его еще раз, чтобы сделать это.

Вы определяете точную точку, в которой ваш насос производит максимально возможное сочетание давления и расхода воды. Не выключайте насос и не регулируйте шаровой кран до тех пор, пока не закончите остальные шаги! Чтобы узнать, когда насос отключился, вам может понадобиться помощь, которая встанет рядом с насосом и подаст вам сигнал. Вода, выходящая из клапана, может быть достаточно громкой, чтобы вы не могли слышать работу насоса. Если у вас есть погружной насос, его будет еще труднее услышать.Попробуйте удалить одну из заглушек в верхней части колодца, чтобы вам было лучше слышать. Другой метод – проверить, чувствуете ли вы вибрацию воды, текущей в трубе на выходе из колодца. Когда насос выключен, вода не будет течь по этой трубе.

Если вы абсолютно не можете сказать, работает ли насос, вам нужно просто следить за расходом и давлением. Регулируйте клапан до тех пор, пока не найдете расход, при котором давление остается постоянным в течение как минимум 15 минут.

Если у вас нет реле давления на помпе, вы все равно можете использовать тот же метод для проверки.Вместо того, чтобы прислушиваться к отключению насоса, вам просто нужно будет поиграть с потоком, пока не достигнете хорошего баланса между потоком и давлением. Когда вы закроете клапан, вы заметите, что есть точка, в которой вам нужно резко уменьшить поток, чтобы давление поднялось. Держите давление ниже этого уровня, насос не может слишком сильно ограничивать поток.

Давление будет вашим расчетным давлением. Если он слишком низкий, у вас могут возникнуть проблемы с конструкцией спринклера.В большинстве случаев я рекомендую использовать расчетное давление 50 фунтов на квадратный дюйм. Это хорошее количество, которое работает с большинством малых и средних оросительных систем. Для спринклерных систем со спринклерными оросителями большого радиуса (более 35 футов между спринклерными головками) вам потребуется более высокое расчетное давление. Хорошее практическое правило для больших систем – взять расстояние, которое вы хотели бы иметь между головками оросителя в футах, и добавить к нему 15, чтобы получить разумное расчетное давление.

Например, если вы хотите расположить головки на расстоянии 50 футов друг от друга, вам потребуется расчетное давление 65 фунтов на квадратный дюйм (50 + 15 = 65.Не удивляйтесь, если ваша система не будет перекачивать давление 65 фунтов на квадратный дюйм, большинство бытовых насосных систем не рассчитаны на подачу более 50 фунтов на квадратный дюйм. Большинству людей, использующих спринклеры с радиусом более 45 футов, необходимо купить новый насос высокого давления или добавить подкачивающий насос, чтобы создать достаточное давление для спринклерной системы. Если вам нужны спринклерные головки, которые находятся на расстоянии более 50 футов друг от друга, вы должны профессионально спроектировать систему. Большое расстояние между разбрызгивателями становится очень сложной задачей, поскольку распределение воды не всегда остается равномерным на больших расстояниях.Даже в большинстве городских парков теперь расстояние между дождевателями не превышает 55 футов.

На большинстве насосов есть реле давления, которое включает и выключает насос при заданном давлении. Типичные настройки: 35 фунтов на квадратный дюйм и 45 фунтов на квадратный дюйм. Он работает так же, как обогреватель и термостат в вашем доме, только измеряет давление воды, а не температуру. Когда вы открываете клапан, вода вытекает, и давление воды падает. Когда он достигает заданного давления включения, насос включается.Когда вы закрываете клапан, давление повышается. Когда давление достигает заданного значения «выключено», насос отключается. Это создает проблему, если вы хотите получить 50 фунтов на квадратный дюйм, а насос отключается при 45 фунтов на квадратный дюйм! К счастью, давление, при котором насос включается и выключается, можно регулировать. Если помпа выключается при давлении ниже 50 фунтов на квадратный дюйм, возможно, вам потребуется изменить настройки. Вы можете увеличить настройку выключения на 5 фунтов на квадратный дюйм, может быть, немного больше или меньше. Иногда для этого требуется установка нового реле давления на насосе, большинство из которых можно отрегулировать только в ограниченном диапазоне.(Если вам нужно заменить реле давления, обратитесь к специалисту по насосам. Вы можете повредить насос, если используете переключатель со слишком высоким диапазоном давления. Возможно, ваш насос не предназначен для перекачивания более высоких давлений!)

Как отрегулировать настройку давления? Где-то на трубопроводе, обычно около напорного бака, в трубе есть тройник, а на короткой трубе над тройником находится небольшая коробка. К ящику подведен электрический кабель. Это датчик давления. Внутри крышки коробки находится регулировочный винт.Я не могу сказать больше, поскольку расположение винта зависит от модели. Вы можете найти инструкции для реле давления в Интернете, выполнив поиск на веб-сайте производителя. В новых насосах часто используется твердотельный датчик давления. В зависимости от модели вы можете изменить настройки с помощью клавиатуры. Другие модели не имеют клавиатуры и должны быть подключены к устройству программирования (часто ноутбуку, планшету или смартфону), чтобы изменить настройки.Возможно, вам потребуется позвонить в вашу насосную компанию за помощью.

A. Запишите показания манометра в строке «Расчетное давление (PSI)» в форме «Расчетные данные».

8. Теперь измерьте расход, выходящий из трубы, не регулируя шаровой кран. Манометр должен оставаться на «Расчетном давлении», а насос должен продолжать работать, пока вы измеряете расход. Поставьте ведро на 5 галлонов под поток и измерьте, сколько секунд потребуется, чтобы наполнить ведро до отметки 5 галлонов.Повторите это 3 раза, чтобы убедиться, что результаты точны (все три измерения должны быть примерно одинаковыми). Разделите 300 на количество секунд, необходимых для заполнения 5 галлонов ведра, чтобы получить GPM. (300 / секунда для заполнения 5-галлонного ведра = галлонов в минуту) Пример: 10 секунд для заполнения 5-галлонного ведра, поэтому 300, разделенные на 10 секунд, равны 30 галлонам в минуту.

B. Запишите измеренный вами расход (галлонов в минуту) в строке «Исходный расчетный поток» вашей формы расчетных данных.

Вы закончили измерения.Теперь вы можете закрыть клапан и выключить насос, если он заблокирован. Оставьте шаровой кран на месте, так как вы будете подключать к нему новую спринклерную систему.

Несколько других важных элементов примечания

Циклический насос

Внимание! При проектировании спринклерной системы с насосом необходимо поддерживать фактический расход каждой зоны клапана как можно ближе к «Расчетному расходу», не превышая расчетный расход. Это необходимо для предотвращения циклического включения и выключения насоса, поскольку он пытается соответствовать требованиям вашей оросительной системы.Не беспокойтесь о зонах клапана, мы поговорим об этом позже. Просто запомните следующее: «GPM в зоне клапана должно составлять от 80% до 100% расчетного расхода». Вы можете записать это где-нибудь.

Достаточно ли воды из помпы?

Вам понадобится около 20 галлонов в минуту воды для орошения 1 акра травы дождевателями. Один акр равен 43 560 квадратных футов (или 4047 квадратных метров). Следовательно, если у вас есть травяной двор площадью 2 акра, вам потребуется 40 галлонов в минуту воды для его полива.Если у вас есть кусты, они обычно используют половину воды меньше, чем трава, поэтому при 20 галлонах в минуту можно поливать 2 акра кустов. Если у вас недостаточно воды, вам нужно будет либо найти больший запас воды, либо уменьшить количество поливаемой площади. Другой вариант – посадить кусты и использовать для них капельный полив. При капельном орошении вы поливаете только ту область, которую фактически покрывает листва растения. Следовательно, если растения покрывают только половину реальной площади земли, вам понадобится только половина воды.

В сутках достаточно много часов для полива.Количество необходимой воды варьируется в зависимости от климата, эти оценки количества воды, необходимой на акр, типичны для теплых летних регионов, где установлено большинство спринклерных систем (дневные высокие температуры летом выше 90 градусов по Фаренгейту, 32 градусов Цельсия). Предположим, вы будете поливать до 10 часов в день. Если вы можете поливать больше времени в день, вы сможете поливать больше площади.

Минимальный размер трубы:

Если длина трубы между насосом и точкой отбора для системы орошения превышает 10 футов (для погружных насосов измеряйте расстояние от места выхода трубы из колодца), тогда труба должна быть такого размера или больше, чем указано ниже:

Если размер трубы меньше указанного выше минимального размера, вам необходимо заменить ее, чтобы избежать гидравлического удара, который может повредить ваш насос, напорный бак и бытовую сантехнику, не говоря уже о спринклерной системе.Если ваше расчетное давление превышает 50 фунтов на квадратный дюйм, используйте трубу на один размер больше, чем показано.

Пример: расчетное давление 55 фунтов на квадратный дюйм и расчетный расход 35 галлонов в минуту требует 2-дюймовой трубы (на один размер больше, чем указано в таблице, поскольку расчетное давление превышает 50 фунтов на квадратный дюйм).

Подробнее о насосах…

Я настоятельно рекомендую вам ознакомиться с моим Руководством по насосным системам для орошения. Более подробная информация о насосах, элементах управления насосами и перекачке из колодцев, озер, рек и т. Д. Содержится в Руководстве по насосным системам для орошения.

Эта статья является частью серии руководств по проектированию дождевателей
<<< Предыдущая страница ||| Указатель учебного пособия ||| Следующая страница >>>
Используя это руководство, вы соглашаетесь с условиями и ограничениями, перечисленными на странице «Условия использования».