Agregat do przepompowni i stacji uzdatniania wody: jak dobrać moc, żeby pompy ruszyły

Od czego zależy moc agregatu do przepompowni lub stacji uzdatniania wody?

Od mocy pobieranej w ruchu ciągłym i od rozruchu największego silnika, a to, który warunek przeważy, zależy od sposobu rozruchu: przy rozruchu bezpośrednim zwykle rozruch, przy falowniku obciążenie ciągłe. Agregat musi spełnić naraz trzy warunki: unieść obciążenie ciągłe (pompy, sterowanie, uzdatnianie, oświetlenie), przy rozruchu największej pompy nie dopuścić do zapadu napięcia, po którym odpadają styczniki lub resetują się sterowniki, i przyjąć skok obciążenia w granicach, które podaje producent silnika spalinowego.

Dlatego agregat o mocy równej mocy pomp zwykle nie wystarcza. Silnik uruchamiany bezpośrednio pobiera w chwili rozruchu kilkukrotnie większy prąd niż w pracy, przy niskim współczynniku mocy. Agregat ma większą impedancję niż sieć, więc przy rozruchu bezpośrednim to właśnie rozruch bywa dla niego największym obciążeniem.

Jaki agregat do dwóch pomp 30 kW: przykład rachunkowy

W przykładzie rachunkowym dla dwóch pomp 30 kW wychodzi około 300 kVA przy rozruchu bezpośrednim, około 140 kVA przy softstarcie i około 125 kVA przy falowniku. Stację przyjęto umownie, więc nie jest to dobór dla konkretnego obiektu. Założenia:

• dwie pompy po 30 kW, 400 V, obie pracują przy szczytowym rozbiorze; odbiory pomocnicze (sterowanie, dozowanie, sprężarka, oświetlenie) to 10 kW przy cos φ 0,9;
• silnik 30 kW ma sprawność 0,93 i cos φ 0,87, więc pobiera około 32,3 kW, czyli 37,1 kVA i około 54 A;
• obciążenie ciągłe wynosi więc 2 × 37,1 + 11,1 = około 85 kVA; przyjmujemy, że w ruchu ciągłym agregat jest obciążony najwyżej w 80 % mocy znamionowej, co daje co najmniej 107 kVA (założenie przykładu, dopuszczalne obciążenie podaje producent);
• prąd rozruchowy (krotności przyjęte): 7 × In przy rozruchu bezpośrednim, 3 × In przy softstarcie, 1,2 × In przy falowniku; moc rozruchowa to ta krotność razy 37,1 kVA; przy 3 × In trzeba sprawdzić, czy pompa ruszy, bo moment rozruchowy maleje z kwadratem prądu;
• dopuszczalny zapad napięcia przy rozruchu: 20 % (wartość przyjęta, bo zależy od odporności styczników, sterowników i zasilaczy w stacji);
• reaktancja przejściowa alternatora x’d = 0,25 (wartość orientacyjna, rzeczywistą podaje producent alternatora).

Zapad napięcia przybliżamy wzorem: zapad = k / (1 + k), gdzie k = x’d × moc rozruchowa / moc agregatu. Przy zapadzie nie większym niż 20 % i x’d = 0,25 daje to prostą zależność: moc agregatu w kVA musi być co najmniej równa mocy rozruchowej silnika w kVA.

Ostatnia kolumna to wartości przyjęte z zapasem, tak by warunek 20 % spełniał także rozruch drugiej pompy przy pracującej pierwszej. Zapasu na harmoniczne przy falowniku nie policzono, tylko przyjęto.

Sama zmiana sposobu rozruchu zmniejsza agregat z około 300 kVA do około 140 kVA przy softstarcie i około 125 kVA przy falowniku. Przy falowniku dolną granicę wyznacza już obciążenie ciągłe, a przy softstarcie oba warunki dają prawie to samo (111 i 107 kVA), więc dalsze łagodzenie rozruchu niewiele zmienia.

Wzór jest tylko przybliżeniem. Gdy druga pompa rusza przy pracującej pierwszej, zapad jest głębszy o kilka punktów procentowych. Przy sumowaniu wektorowym rozruchu drugiej pompy (przyjętego jako czysto indukcyjny) i obciążenia wstępnego 48 kVA przy cos φ około 0,9 softstart na agregacie 125 kVA daje około 22 % zamiast 18 %, na agregacie 140 kVA tuż poniżej 20 %, a rozruch bezpośredni na agregacie 300 kVA około 19 %. Pompy muszą przy tym ruszać po kolei, z opóźnieniem, bo jednoczesny rozruch obu z softstartem na agregacie 140 kVA dałby według tego samego wzoru około 28 %. Wzór pomija także działanie regulatora napięcia, wpływ temperatury i wysokości na moc silnika spalinowego oraz charakterystykę momentu pompy. Skok obciążenia silnika spalinowego trzeba sprawdzić osobno.

Dlatego ostateczny dobór należy do projektanta i opiera się na danych producenta agregatu: reaktancjach alternatora, dopuszczalnym skoku obciążenia silnika spalinowego i obniżeniu mocy w warunkach pracy stacji.

Który sposób rozruchu pomp wybrać: bezpośredni, softstart czy falownik?

Dla agregatu najkorzystniejszy jest falownik, potem softstart, a rozruch bezpośredni wymaga największego agregatu.

• Rozruch bezpośredni jest najprostszy i nie wprowadza do instalacji dodatkowych urządzeń, ale wymaga największego agregatu i powoduje największe udary mechaniczne na wale pompy i hydrauliczne w rurociągu.
• Softstart ogranicza prąd rozruchowy i moment, a po rozruchu często bocznikuje się go stycznikiem. Przy zasilaniu z agregatu trzeba sprawdzić z producentem softstartu, jak urządzenie znosi wahania napięcia i częstotliwości w pierwszych sekundach pracy agregatu.
• Falownik (przemiennik częstotliwości) rozpędza pompę łagodnie i przy tym pozwala regulować wydajność. Jest jednak odbiornikiem nieliniowym. Agregat ma większą impedancję niż sieć, więc ten sam falownik bardziej odkształca napięcie niż przy zasilaniu z sieci. Producent alternatora powinien potwierdzić, jakie odkształcenie prądu dopuszcza.

Czy agregat przy stacji uzdatniania wody musi mieć układ SZR i jak działa blokada?

W stacji bez stałej załogi w praktyce tak, bo agregat bez układu SZR (samoczynnego załączania rezerwy) sam nie przejmie zasilania, a przełączenie musi wykonać człowiek. Wymagania dla konkretnej instalacji wynikają z projektu i warunków operatora sieci, a nie z jednej reguły dla wszystkich stacji.

Układ SZR wykonuje po kolei: wykrywa zanik lub niedopuszczalne parametry napięcia sieci (z opóźnieniem, które pomija krótkie zaniki), wysyła sygnał startu do agregatu, czeka, aż napięcie i częstotliwość agregatu wejdą w dopuszczalny zakres, przełącza zasilanie, a następnie załącza pompy według ustalonej kolejności. Po powrocie sieci przełącza z powrotem dopiero po upływie czasu stabilizacji i pozwala agregatowi ostygnąć.

Blokada to zabezpieczenie, które nie dopuszcza do jednoczesnego załączenia sieci i agregatu na wspólne szyny. Wykonuje się ją mechanicznie i elektrycznie. Bez niej agregat mógłby oddać napięcie do sieci, co zagraża osobom usuwającym awarię w sieci, a przy powrocie sieci w przeciwfazie grozi uszkodzeniem agregatu. Czy przełącznik ma rozłączać także przewód neutralny, zależy od układu sieci i uziemienia agregatu, i rozstrzyga to projekt.

Jak podłączyć agregat do SCADA?

Przez sterownik agregatu, który przekazuje stan i alarmy łączem komunikacyjnym (najczęściej Modbus) albo sygnałami dwustanowymi do sterownika PLC stacji. Zakres sygnałów warto ustalić na etapie zamówienia, bo od nich zależy, co zobaczy dyspozytor w razie awarii.

• Stan: gotowość, praca, awaria zbiorcza, tryb pracy (automatyczny, ręczny, wyłączony), obecność napięcia sieci i agregatu, położenie układu SZR.
• Eksploatacja: poziom paliwa, godziny pracy, liczba uruchomień, napięcie akumulatora rozruchowego.
• Sterowanie: zdalny test i zdalne zatrzymanie. Zdalne sterowanie agregatem to także nowa droga dostępu do instalacji, więc dostęp trzeba ująć w zasadach bezpieczeństwa sieci automatyki i zablokować zdalny start na czas prac serwisowych.

Czego nie obejmuje umowa na samą dostawę agregatu?

Umowa na dostawę zwykle kończy się na urządzeniu postawionym u odbiorcy i nie obejmuje prac, dzięki którym agregat zaczyna zasilać pompy. Poza nią zostają:

• posadowienie, obudowa lub kontener, wentylacja, odprowadzenie spalin, hałas;
• zbiornik paliwa i sposób jego uzupełniania;
• stałe wejście agregatowe (gniazdo lub złącze z blokadą), jeśli stacja ma korzystać z agregatu przewoźnego;
• rozdzielnica, układ SZR z blokadą, kable oraz zabezpieczenia; prąd zwarciowy agregatu jest zwykle znacznie mniejszy niż sieci, więc przy zabezpieczeniach dobranych do pracy z sieci trzeba sprawdzić, czy zadziałają przy zasilaniu z agregatu;
• pomiary skuteczności ochrony przeciwporażeniowej przy zasilaniu z agregatu;
• zmiana sposobu rozruchu pomp lub kolejności ich załączania, jeśli wynika z doboru;
• sygnały do SCADA i ich uruchomienie;
• rozruch z próbą pod obciążeniem, czyli z rzeczywistym uruchomieniem pomp z agregatu, a nie tylko bieg jałowy; dokumentacja z pomiarami;
• instrukcja eksploatacji, szkolenie obsługi i umowa na serwis; zespoły prądotwórcze o mocy wyższej niż 50 kW wymieniono w grupie 1 załącznika do rozporządzenia o kwalifikacjach osób zajmujących się eksploatacją (Dz.U. 2022 poz. 1392), więc osoby, które je eksploatują lub dozorują, potrzebują świadectw kwalifikacyjnych (z wyjątkami, które opisuje rozporządzenie).

Zakres prac ma znaczenie także przy dotacjach. Wśród priorytetów Programu Ochrony Ludności wymieniono „zapewnienie i montaż agregatów prądotwórczych, banków energii, przyłączy i innych urządzeń zapewniających dostęp do energii elektrycznej”, a więc nie sam zakup. Agregat używany rzadko trzeba też regularnie uruchamiać na próbę. NIK w kontroli szpitali stwierdziła, że zalecenia producentów dla prób na biegu jałowym wahały się od 7 do 30 dni, a część szpitali nie robiła prób zgodnie z DTR.

Czy agregat do stacji uzdatniania wody można sfinansować z Programu Ochrony Ludności?

Na 2 listopada 2026 r. nie udało się nam ustalić, czy spółka wodociągowa może skorzystać z programu, choć program na lata 2027–2031 przewiduje agregaty.

• Program 2027–2031 przyjęto 6 października 2026 r. Budżet to ponad 102 mld zł, w tym 19,1 mld zł w 2027 r.
• Według portalu prawo.pl z 27 października 2026 r. około 25,2 mld zł przypada na jednostki samorządu terytorialnego, a terminy i kryteria wyznaczają wojewodowie. To dane z jednego źródła wtórnego.
• Nabór mazowiecki z 2 kwietnia 2026 r., zakończony 16 kwietnia, wymieniał agregaty oraz fotowoltaikę z magazynem na stacjach uzdatniania wody i ścieków. To jeden nabór w jednym województwie, a nie reguła programu. Nie wynika z niego, że fotowoltaikę z magazynem na stacji uzdatniania można sfinansować z programu na lata 2027–2031.

O to, czy wnioskodawcą może być spółka wodociągowa, czy tylko gmina, trzeba zapytać urząd wojewódzki, zanim zapadnie decyzja o zakupie.

Co sprawdzić przed zamówieniem agregatu do stacji?

Przed zamówieniem agregatu trzeba znać kolejność rozruchu pomp, prąd rozruchowy największego silnika, dopuszczalny zapad napięcia i dane producenta agregatu.

1. Które pompy muszą pracować po zaniku zasilania i w jakiej kolejności ruszają.
2. Prąd rozruchowy największego silnika (z tabliczki lub z pomiaru) i obecny sposób rozruchu.
3. Dopuszczalny zapad napięcia dla styczników, sterowników i zasilaczy w stacji.
4. Dane producenta: reaktancje alternatora, dopuszczalny skok obciążenia, obniżenie mocy w warunkach pracy.
5. Czas pracy na zbiorniku paliwa i sposób jego uzupełniania.
6. Odbiór z rzeczywistym rozruchem pomp z agregatu, nie tylko z biegiem jałowym.

Całość układu opisuje strona o zasilaniu awaryjnym. Obliczenia w tym artykule pokazują sposób rozumowania i nie zastępują projektu.