Шкаф управления системой барботажа и матирования для прыжкового бассейна

Что такое барботаж и матирование воды — и зачем это нужно в прыжковых бассейнах

В бассейнах для прыжков в воду используются специальные режимы аэрации, которые снаружи выглядят как «пузырьки» на поверхности, но по сути являются инженерным элементом безопасности и тренировочного процесса.

• Барботаж (воздушная подушка) — кратковременная интенсивная подача воздуха через донные барботажные устройства (спаргеры) в зоне приводнения. Поток пузырьков меняет структуру воды и снижает «жёсткость» входа спортсмена при приземлении.
  Проще говоря: создаётся воздушно-водяная смесь, которая уменьшает ударную нагрузку и повышает безопасность при отработке сложных элементов.
• Матирование поверхности — более «мягкая», как правило постоянная подача воздуха, которая делает поверхность воды визуально заметной. Это помогает спортсмену и тренеру контролировать положение и ориентацию при выполнении прыжков.
  Для тренировок важно видеть «рисунок» поверхности: по нему проще оценивать точку входа, отклонения и стабильность техники.

В профессиональных комплексах эти режимы реализуются как отдельные функции системы: барботаж включается на короткое время (по кнопке/таймеру) перед приводнением, а матирование может работать постоянно в выбранных тренировочных сценариях.

Именно поэтому требования к системе управления довольно жёсткие: нужны предсказуемые режимы, защита по давлению, удобство для персонала и готовность к эксплуатации в постоянно влажной среде.

Предыстория проекта

К нам обратилась инжиниринговая компания «DEEV Pools», специализирующаяся на строительстве бассейнов и плавательных комплексов.

Эта компания ранее в своих проектах использовала оборудование американского производства — компании Natare Pools.

«DEEV Pools» было поручено строительство инженерных систем плавательного тренировочного центра сборных команд России «Крымский» в Алуште в сжатые сроки, а поставки оборудования из США были затруднены.

Поэтому нам была поставлена задача спроектировать аналогичную систему, но на базе более доступного оборудования и с учётом дополнительных технических и эксплуатационных требований.

Состав системы воздушной подушки для прыжков в воду

Оригинальная система состоит из следующих элементов:

1. Панель управления
2. Шкаф управления системы барботажа и матирования
3. Пульт дистанционного управления
4. Компрессор
5. Ресивер(ы) сжатого воздуха
6. Спаргерные платформы (аэроплаты)

Техническое задание

Нашей компании было поручено спроектировать и собрать шкаф управления системы барботажа и матирования, взяв за основу оригинал, но внеся следующие улучшения:

• Добавить независимую настройку и управление матированием каждой спаргерной платформы (в оригинале отсутствует).
• Добавить контроль положения (датчики) всех отсечных кранов (в оригинале отсутствует).
• Выполнить все внутренние трубопроводы, фитинги и запорную арматуру (регуляторы давления, вентили, краны) из ПВХ (в оригинале они из латуни/стали), для повышения стойкости к агрессивной воде бассейна, а также для снижения веса шкафа и повышения совместимости с внешними ПВХ-трубопроводами.
• Увеличить ДУ труб и арматуры шкафа для повышения расхода воздуха на аэроплаты, чтобы повысить быстродействие и динамику системы.
• Управляющие пневмораспределители выполнить в виде пневмоострова с одним многожильным кабелем для лучшей диагностики, удобства обслуживания, сокращения кабелей и повышения общей технологичности оборудования (в оригинале — блок индивидуальных распределителей).

Забегая вперёд: было непросто, но мы справились😊

С какими трудностями мы столкнулись

При проектировании и сборке такого специфического шкафа требовалось применить весь наш профессионализм и опыт, чтобы преодолеть возникшие сложности:

• Необходимо было внутри выполнить разводку труб с арматурой довольно большого ДУ (вводной трубопровод, регулятор давления и краны имеют ДУ100), и на этапе проектирования пришлось разработать подробную 3D-модель шкафа, чтобы всё необходимое поместилось в один шкаф, пусть даже максимально доступного размера 2200х1200х600 без учёта цоколя. Задача конструктору стояла не просто начертить в 3D, но и продумать всё до мелочей так, чтобы потом это всё можно было в принципе собрать.
• На 2D-чертежах необходимо было чётко указать размеры расположения всех отверстий под входные/выходные трубопроводы, а также отверстия для монтажа оборудования на панели.
• В процессе сборки необходимо было чётко соблюсти все размеры расположения отверстий и длин трубопроводов, т.к. расчётные зазоры в некоторых местах достигали считанных миллиметров.
• ПВХ не прощает ошибки: трубы, фитинги и арматура из PVC-U фиксируются друг с другом с помощью специального клея и в отличие от резьбовых/цанговых соединений становятся неразборными. Если где-то ошибся с длиной трубы, то весь фрагмент трубопровода с вклеенными фитингами и арматурой можно забраковывать. И если фитинги и трубы стоят не так дорого и их можно было купить с небольшим запасом, то дорогостоящая немецкая арматура GEMU (регуляторы давления, вентили, краны) были куплены без права на ошибку.
• Необходимо было чётко соблюсти всю технологию соединений, используя специальный обезжириватель и клей, чтобы соединения получилось герметичные и надёжные.

Из чего состоит шкаф управления барботажом и матированием

По сути, внутри шкафа размещена мини-станция распределения воздуха, полностью собранная и протестированная на производстве.

• Магистральный ввод воздуха с сервисными отсечками
• Контур барботажа — для кратковременного интенсивного режима
• Контур матирования — для постоянной слабой аэрации поверхности воды
• ПВХ-трубопроводы и арматура, устойчивые к бассейновой среде
• Пневмологика управления на базе пневмоострова
• Контроль давления и индикация по каждому контуру

На объект шкаф поступает как готовый модуль: установили, подключили трубопроводы — система готова к пуску.

Этот проект — не «типовой шкаф автоматики». Внутри размещены полноразмерные трубопроводы, запорная арматура и пневмологика, благодаря чему шкаф представляет собой законченную модульную станцию, готовую к установке на объект.

В отличие от классических общепромышленных решений, где арматура и трубная обвязка располагаются на внешних трассах, здесь основной пневматический узел целиком собран внутри шкафа.

Конструкторская документация

Подготовили полный комплект КД по ГОСТ, необходимый для производства, сборки и корректного подключения шкафа управления:

• Чертёж общего вида (габариты, компоновка, обозначения)
• Сборочный чертёж (размеры, крепежи)
• Схемы электрических соединений и подключений
• Схемы пневматических соединений и подключений
• Спецификация оборудования и материалов

Наличие полного комплекта документации позволяет собрать шкаф без ошибок, а также ускоряет ввод в эксплуатацию и облегчает дальнейшее обслуживание.

Результат проекта

Заказчик получил готовое изделие для монтажа на объекте — шкаф управления барботажом и матированием, рассчитанный на эксплуатацию во влажной среде плавательного комплекса и удобный для обслуживающего персонала.

• Plug and Play-архитектура: минимальный объём работ на объекте, быстрый ввод в эксплуатацию
• Стойкость к среде: ПВХ-трубопроводы и арматура для влажных и агрессивных условий
• Раздельные контуры барботажа и матирования — независимая настройка и обслуживание
• Сервисопригодность: отсечки, понятная индикация, контроль давления по контурам
• Воспроизводимость решения: наличие КД и единая логика компоновки для масштабирования на другие объекты

В итоге, наш партнёр успешно сдал объект госзаказчику, и плавательный комплекс был запущен в эксплуатацию.

Этот кейс — пример того, как мы решаем нестандартные инженерные задачи, где важны и пневматика, и арматура, и грамотная архитектура изделия.

P.S. чуть позже наш партнёр пришёл к нам с аналогичным проектом, но уже для бассейна в Южно-Сахалинске😎

Там аэроплат стало ещё больше и всё оборудование уже никак не получалось уместить в один шкаф. А что может быть лучше одного шкафа управления? Только два шкафа управления!

В итоге мы удачно выполнили и второй аналогичный проект (см. фотографию смонтированного двойного шкафа барботажа/матирования из Центра водных видов спорта «Волна» в Южно-Сахалинске).

Но это уже совсем другая история😀

Так что если будете в этих бассейнах, то передавайте нашим шкафам привет!