Kable do zastosowań w gospodarce wodno-ściekowej

Transkrypt

1 Kable do zastosowań w gospodarce wodno-ściekowej Gospodarka wodno-ściekowa stanowi waŝny element infrastruktury kaŝdego kraju. W ciągu ostatnich lat obserwujemy ciągły rozwój technologii uzdatniania wody i oczyszczania ścieków. Znaczną rolę w tym procesie odgrywają nowoczesne techniki pomiarowe i regulacyjne, napęd, sterowanie i łączność. Właściwe funkcjonowanie stacji uzdatniania wody lub oczyszczalni ścieków jest uzaleŝnione od zastosowania odpowiedniej klasy urządzeń, mogących pracować przy naraŝeniach środowiskowych występujących np. w oczyszczalni ścieków, lub mogących pracować w bezpośrednim kontakcie z wodą pitną. Prawidłowa i bezawaryjna praca urządzeń jest uzaleŝniona między innymi od zastosowanych połączeń kablowych i osprzętu kablowego. NaleŜy w tym miejscu zauwaŝyć, Ŝe problem doboru kabla jest w Polsce często niedoceniany. A przecieŝ to właśnie kable stanowią w sensie gabarytowym istotną część instalacji, która jest poddawana działaniu róŝnorodnych czynników typowych dla środowiska, w którym pracuje. Kable, przewody i osprzęt kablowy (np. dławice), stosowany w instalacjach wodociągów oraz przetwarzania ścieków muszą w zaleŝności od miejsca zainstalowania spełniać wysokie wymagania w następujących zakresach kompatybilności środowiskowej i elektromagnetycznej: Odporność na wodę (w tym pełne zanurzenie w wodzie w czasie całego okresu eksploatacji), Odporność na środowisko agresywne chemicznie (chlor, ozon i inne), Odporność na promieniowanie UV, Kompatybilność elektromagnetyczna (właściwe ekranowanie) w przypadku kabli siłowych i sygnałowych, Spełnienie wymagań dla instalacji bezpieczeństwa, Spełnienie wymagań dla pracy w strefach zagroŝonych wybuchem, PodwyŜszone parametry odporności napięciowej (0,6/1kV), Spełnienie specyficznych wymagań dotyczących innych parametrów elektrycznych kabla (np. obniŝona pojemność właściwa), Ponadto stosowane kable i przewody muszą być przystosowane do pracy w układach ze stosowanymi w gospodarce wodno ściekowej urządzeniami, takimi jak np. przekształtniki, róŝnorodne przetworniki pomiarowe, sieci komunikacji cyfrowej, układy sygnalizacji. W artykule postaramy się zaprezentować Państwu kilka przykładowych zastosowań kabli i przewodów w obiektach gospodarki wodno-ściekowej. Przekształtnik i silnik indukcyjny Przekształtniki są niezastąpione w regulacji pomp i wszelkiego rodzaju napędów. UmoŜliwiają nie tylko płynną i dokładną regulację wydajności, ale równieŝ istotnie zmniejszają zuŝycie energii. Dlatego znajdują szerokie zastosowanie wśród szeregu urządzeń stosowanych w gospodarce wodno-ściekowej, jak np. pompy z napędami przekształtnikowymi w układach regulacji przepływu, napędy dmuchaw w systemach 1

2 napowietrzania, itp. Jednak ze względu na wysoką częstotliwość impulsowania (we współczesnych przekształtnikach typową częstotliwością jest 4,5 khz, ale część przekształtników pozwala na regulację tej częstotliwości przez uŝytkownika nawet do 15kHz) urządzenia te są źródłem zakłóceń elektromagnetycznych, mogących wpłynąć niekorzystnie na pracę innych urządzeń znajdujących się w ich sąsiedztwie. W całym układzie przekształtnik kabel silnik, największym źródłem zakłóceń jest kabel zasilający. Dlatego, ze względu na zachowanie kompatybilności elektromagnetycznej tego układu, warunkiem koniecznym jest stosowanie podwójnie ekranowanego kabla specjalnego, przeznaczonego do tego rodzaju połączeń. Musimy oczywiście pamiętać, Ŝe właściwe ekranowanie wymaga obustronnego uziemienia ekranu kabla. W ofercie HELUKABEL, znajdują się kable TOPFLEX EMV, które wraz z dławikami HELUTOP stanowią kompletne rozwiązanie zapewniające spełnienie warunków kompatybilności elektromagnetycznej przy zasilaniu silników indukcyjnych z przekształtników częstotliwości. Rys. 1. Kabel Topflex-EMV-2YSLCY-J przeznaczony do zasilania silników indukcyjnych z przekształtników częstotliwości Kable TOPFLEX EMV są produkowane równieŝ w wersji uodpornionej na działanie promieniowania UV, w czarnej oponie zewnętrznej, co umoŝliwia ich zastosowanie w miejscach naraŝonych na działanie promieni słonecznych. Na uwagę zasługuje równieŝ kabel nowej generacji TOPFLEX EMV-3PLUS, zapewniający symetrię napięcia zasilającego silnik indukcyjny, kabel ten jest produkowany równieŝ w wersji uodpornionej na działanie promieniowania UV. Dodatkowo zastosowanie specjalistycznych kabli, które charakteryzują się obniŝoną pojemnością, pozwala na zwiększenie odległości pomiędzy szafą w której umieszczono przekształtnik a silnikiem. Transmisja danych System sterownia obejmuje swym zasięgiem praktycznie wszystkie kluczowe elementy instalacji nowoczesnej oczyszczalni. W części technologicznej są to pomiary, regulacje i kontrola wielkości takich jak poziomy, przepływy, stęŝenia tlenu, stęŝenie ortofosforanów, temperatura, gęstości, mętności i ciśnienia. Połączenie urządzeń wymieniających dane ze sterownią centralną moŝna w prosty sposób zrealizować za pomocą systemów BUS. Wykorzystanie magistrali BUS daje duŝe moŝliwości zaoszczędzenia kosztów, dzięki zmniejszeniu ilości kabli na rzecz jednego przewodu BUS. W takim systemie informacja przekazywana jest na przewód BUS, który obiega wszystkich uczestników magistrali. Tylko uczestnik magistrali, do którego skierowane jest zapytanie przejmuje sygnał i przetwarza go. HELUKABEL oferuje przewody do wszystkich rozpowszechnionych systemów BUS. Najczęściej stosowanym jest przewód PROFIBUS L2, dzięki zastosowaniu kilku rodzajów materiałów powłokowych (PVC, PE, PUR), nadający się do układania w instalacjach wewnętrznych i zewnętrznych (odporny na UV), o wzmocnionej odporności na uszkodzenie w wyniku zginania, do połączeń odpornych na ciągłe zginanie (łańcuchowych), do ułoŝenia w ziemi. Dodatkowo ekranowanie zastosowane w przewodach PROFIBUS zabezpiecza magistralę przed wpływem zakłóceń elektromagnetycznych. 2

3 Rys.2. Przewód Profibus L2 stosowany do łączenia ze sobą komponentów L2-BUS Obwody Bezpieczeństwa W skład obwodów bezpieczeństwa wchodzą instalacje zasilające urządzenia niezbędne do ugaszenia poŝaru, jak równieŝ instalacje sygnałowe i telekomunikacyjne, które są odpowiedzialne za przesłanie sygnału o ewentualnym zagroŝeniu poŝarowym. Kable przeznaczone do tych instalacji muszą być bezhalogenowe (nie wydzielające trujących gazów podczas palenia), wykonane w wersji trudnopalnej i samogasnącej. Odbywa się to przez zastosowanie na materiały izolacyjne i opony zewnętrzne tych kabli polimerów na bazie czystych węglowodorów, przy spalaniu, których nie powstają Ŝadne gazy korozyjne i toksyczne a jedynie para wodna i dwutlenek węgla. Nie stosuje się tutaj materiałów zawierających np. chlor w łańcuchach molekuł (polichlorek winylu PVC). Aby zmniejszyć palność kabli do obwodów bezpieczeństwa, stosuje się mieszanki polimerów, które zawierają istotny procent środków chroniących przed płomieniami, jednocześnie nie wydzielają podczas spalania toksycznych i korozyjnych gazów, w szczególności fluoru i chloru, wiąŝących się z wodorem z palącego się materiału izolacyjnego i otaczającego powietrza w chlorowodór lub fluorowodór. Środkiem chroniącym kabel przed płomieniami, stosowanym w procesie produkcji kabli niepalnych jest wodorotlenek aluminium. Związek ten podczas ogrzewania wydziela wodę, która jednocześnie ochładza miejsce poŝaru i jako para wodna uniemoŝliwia dopływ tlenu. W izolacji bezhalogenowej wykonywane są nie tylko kable zasilające (N2HX, NHXH), ale równieŝ telekomunikacyjne (JE-H(St)H Bd FE 180 E30-90), lub do instalacji sygnałowych (JZ-500 HMH i JZ-500 HMH-C). Kable te są produkowane jako zapewniające trwałość izolacji podczas poŝaru przez 180min* i podtrzymujące funkcje elektryczne przez 90min** Rys. 3. JE-H(St)H...Bd Kabel przeciwpoŝarowy FE 180/E30 do E90(czerwony). Płomienioodporny, bezhalogenowy, statycznie ekranowany kabel instalacyjny do celów telekomunikacyjnych. Statyczny ekran zabezpiecza przez wpływem silnych impulsów zakłócających. Strefy zagroŝone wybuchem JeŜeli instalacja przebiega w pomieszczeniu, w którym istnieje moŝliwość emisji i gromadzenia się gazów lub oparów łatwopalnych (np. metanu) naleŝy zastosować specjalne przewody przeznaczone do dla systemów instalacji iskrobezpiecznych. Instalacje te nie są uziemione i posiadają oddzielny obwód zasilania. Kable przeznaczone do tego typu instalacji są łatwo rozpoznawalne dzięki niebieskiej oponie zewnętrznej (RAL 5015) wykonanej ze specjalnego PVC. Przewody te są produkowane jako linki (OZ-BL), linki ekranowane 3

4 (OZ-BL-CY), linki ekranowane parowane (OZ-BL-PAAR-CY) lub przewody z Ŝyłami jednodrutowymi (MOZ-BL). Rys. 4. OZ-BL / HELUKABEL i OZ-BL-CY EMV, stosowany w rejonach zagroŝonych eksplozją jako samobezpieczny, oznaczony (niebieski) (typ zapłonu -i-) elastyczny kabel sterowniczy i pomiarowy do instalacji samobezpiecznych w technice sterowania i pomiarów. Kable sygnałowe i pomiarowe Coraz większa ilość układów automatyki stosowanych we współczesnych oczyszczalniach ścieków i stacjach uzdatniania wody wymaga stosowania wielu czujników, zbierających informacje o przebiegających w obiekcie procesach. Wymusza to stosowanie róŝnego rodzaju kabli sygnałowych i pomiarowych. Zadaniem tych kabli jest podłączenie czujników i przetworników pomiarowych, oraz transmisja sygnału bez wprowadzania do niego zakłóceń. Dlatego teŝ kable sygnałowe są ekranowane, przez co zapewniają ochronę elektromagnetyczną sygnałów. Dzięki zastosowaniu odpowiednich opon zewnętrznych kable sygnałowe moŝna stosować zarówno w środowisku suchym jak i mokrym, wewnątrz i na zewnątrz budynków oraz w środowisku niebezpiecznym (niebieska opona zewnętrzna). Dobór kabla odpornego na naraŝenia środowiskowe występujące w miejscu jego zainstalowania zapewni dłuŝszy okres jego eksploatacji i uchroni nas przed nieprzewidzianą awarią. Często stosowane kable TRONIC-CY oraz PAAR-TRONIC-CY są wykonane w olejoodpornej oponie zewnętrznej z samogasnącego i płomienioodpornego PVC. Często w przewodach sygnałowych stosuje się ekrany elektrostatyczne wykonane z metalizowanej folii (oznaczane jako (St) w symbolu kabla) zapewniające 100% pokrycie powierzchni kabla, wyposaŝone dodatkowo w Ŝyłę spływową umoŝliwiającą dokładne uziemienie ekranu. Jeśli kabel przenosi kilka sygnałów moŝe dojść do sytuacji, Ŝe sygnały te wzajemnie się zakłócają. NaleŜy wtedy zastosować przewody o osobno ekranowanych parach Ŝył (np. PAAR-TRONIC-CY-CY). Rys. 5. TRONIC-CY jest stosowany jako kabel sygnałowy i pomiarowy w systemach komputerowych i aparaturze kontrolno pomiarowej. Jego mała średnica zewnętrzna promuje go do stosowania w obwodach zminiaturyzowanych Środowisko biologicznie czynne Kable pracujące w oczyszczalniach ścieków mogą być naraŝone na wpływ bakterii, drobnoustrojów i grzybów. Izolacja oraz przede wszystkim opona zewnętrzna kabli pracujących w takich warunkach powinna być wykonana ze specjalnego polimeru termoplastycznego. Przewody te w warunkach działania drobnoustrojów i grzybów będą pracowały znacznie dłuŝej, niŝ nieodporne na takie warunki przewody w oponie zewnętrznej wykonanej z PVC, które jest materiałem powszechnie stosowanym w kablach 4

5 sterowniczych i sygnałowych. Obecnie produkowane są kable uodpornione na działanie środowiska biologicznie czynnego, spełniające te same funkcje co kable sterownicze w oponie PVC. Przewody KOMPOFLEX JZ-500 oraz KOMPOSPEED 500 i 600 są przeznaczone do pracy w warunkach środowiska biologicznie czynnego jako przewody sterownicze. Dostępne są równieŝ w wersjach kompatybilnych elektromagnetycznie (ekranowanych). Poza odpornością na drobnoustroje charakteryzują się odpornością na promieniowanie UV, kwasy i ozon. Na szczególną uwagę zasługuje tu kabel KOMPOSPEED 600-C (ekranowany), który dzięki podwyŝszonej wytrzymałości napięciowej izolacji (napięcie pracy 0,6/1 kv) moŝe być stosowany w obwodach siłowych przekształtników. Rys. 6. Przewód sterujący Kompflex JZ-500-C odporny na mikroby, przeznaczony do instalowania w oczyszczalniach ścieków, szklarniach, stajniach. Stabilizacja temperatury Przy potrzebie stabilizacji temperatury powierzchni i elementów długich bardzo wygodnym rozwiązaniem jest zastosowanie kabli grzejnych z rodziny HELUTERM. Kable te, w specjalnych wykonaniach, mogą pracować w środowisku agresywnym chemicznie. W przeciwieństwie do innych przewodów, w których ciepło Joule a jest niepoŝądanym efektem ubocznym, efekt ten jest świadomie wykorzystywany w przewodach grzejnych. Aby podnieść opór a co za tym idzie zwiększyć ilość wydzielanego przez przewód ciepła, Ŝyła robocza przewodu grzejnego jest wykonana ze specjalnych stopów (miedź niklowa, miedzionikiel lub nichrom). Do czujników termicznych stosuje się przewody kompensacyjne, odporne na wysokie lub niskie temperatury (w zaleŝności od zastosowanych do produkcji materiałów) Trudne warunki pracy i liczne naraŝenia środowiskowe, występujące w obiektach gospodarki wodnościekowej, wymuszają zastosowanie kabli o podwyŝszonej odporności oraz specjalnych właściwościach. W ofercie HELUKABEL znajdą Państwo kable i przewody spełniające wymogi narzucane przez to specyficzne środowisko pracy i przeznaczone do zastosowania w warunkach oczyszczalni ścieków lub stacji uzdatniania wody. *- oznaczone jako FE 180, test wg. DIN VDE 0472 cz. 814, IEC 60331, ** - oznaczone jako E90, test wg. DIN 4102 cz. 12 Autor: Ireneusz Sosnowski 5