Управление насосом по давлению

Содержание

реле и схема устройства автоматики

Важным составляющим элементом для комфортного времяпрепровождения в загородном доме является наличие автономного водоснабжения. Однако не всегда есть возможность подключиться к централизованным сетям водоснабжения. В этом случае на участке придётся бурить скважину или копать колодец. Но этого недостаточно для полноценного обеспечения дома водой. Ведь вы не собираетесь таскать воду вёдрами. Чтобы создать полностью автоматическое водоснабжение, потребуется насосное оборудование и дополнительная автоматика, а также определённая схема управления насосом. Для бесперебойной работы насоса используется система управления, которая может собираться по разным схемам. Именно их мы и рассмотрим в нашей статье.

Необходимость использования автоматики

Чтобы система водоснабжения загородного дома была автоматической и работала без вашего вмешательства, необходим автомат (система автоматики), которая будет поддерживать определённое давление в системе и управлять запуском и остановкой насосного оборудования.

Чтобы управление насосом было простым и надёжным, помимо стандартной аппаратуры общего назначения (контакторов, магнитных пускателей, переключателей и промежуточных реле) используются специальные устройства контроля и управления. К ним можно отнести следующие изделия:

струйные реле;
датчики контроля давления и уровня жидкости;
электродные реле;
ёмкостные датчики;
манометры;
поплавковые датчики уровня.

Варианты управления насосным оборудованием

Для управления погружным насосом используются следующие виды приборов:

пульт управления, состоящий из блока необходимых механизмов;
прессконтроль;
автомат для управления, который поддерживает определённое давление в системе водоснабжения.

Пульт управления – это довольно простой блок, который позволяет уберечь насосное изделие от перепадов напряжения и коротких замыканий. Автоматический режим функционирования можно получить, если подключить блок управления к реле давления и уровня жидкости. В некоторых случаях пульт управления присоединяют к поплавковому датчику. Цена такого блока управления невысокая, но её эффективность без использования защиты насоса от работы на сухую и реле давления под сомнением.

Совет: для самостоятельного монтажа лучше использовать блок со встроенной системой.

Блок управления в виде прессконтроля имеет встроенную пассивную защиту от работы на сухую, а также оборудование для автоматизированной работы насоса. Для управления системе требуется контролировать ряд параметров, а именно давление жидкости и уровень потока. К примеру, если расход воды превышает 50 литров в минуту, то насосное оборудование под управлением прессконтроля работает без остановки. Автомат срабатывает и отключает насос, если водяной поток уменьшается, а давление в системе повышается. Если расход жидкости меньше 50 литров в минуту, то насосное изделие запускается при снижении давления в системе до 1,5 бар. Такая работа автомата особенно важна при резких скачках давления, когда нужно сократить количество запусков и остановок насоса при минимальном расходе.

Рекомендуем к прочтению:

Автомат для управления, который позволяет поддерживать постоянное давление в системе, необходимо использовать там, где любые скачки давления крайне нежелательны.

Внимание: если показатели давления будут постоянно завышены, то расход электроэнергии увеличится, а КПД насоса наоборот понизится.

Шкаф управления

Наиболее совершенный автомат для контроля над работой насосного оборудования – это шкаф управления. В это устройство встроены все необходимые узлы и предохранительные блоки для управления погружным насосом.

С помощью такого шкафа можно решить множество задач:

Оборудование обеспечивает безопасный плавный запуск двигателя.
Осуществляется регулировка работы частотного преобразователя.
Устройство отслеживает эксплуатационные параметры системы автономного водоснабжения, а именно давление, температуру жидкости, уровень воды в скважине.

Автомат выравнивает характеристики тока, подающегося на клеммы двигателя, а также регулирует частоту вращения вала насосного оборудования.

Также есть шкафы управления, которые могут обслуживать несколько насосов. Эти изделия могут решать ещё больше задач:

Они будут контролировать периодичность работы насосов, что позволит увеличить срок службы агрегатов, поскольку благодаря блоку управления может обеспечиваться равномерный износ механических частей.
Специальные реле будут отслеживать непрерывную работу насосных изделий. При выходе из строя одного агрегата, работа будет перекладываться на второе изделие.
Также система автоматики может самостоятельно контролировать исправность насосного оборудования. Во время длительного бездействия насосов будет предотвращаться их заиливание.

В стандартную комплектацию шкафа управления входят следующие узлы и элементы:

Рекомендуем к прочтению:

Корпус в виде стальной коробки с дверками.
На основе крышки корпуса изготавливается лицевая панель. В неё встроены кнопки пуска и остановки. На панели устанавливаются индикаторы работы насоса и датчиков, а также реле для выбора автоматического и ручного режима работы.
Возле входа в аппаратный отсек шкафа устанавливается устройство контроля фаз, которое состоит из 3-х датчиков. Этот блок отслеживает нагрузку по фазам.
Контактор – это изделие для подачи электрического тока на клеммы насоса и отключения агрегата от сети.
Предохранительное реле для защиты от короткого замыкания. В случае замыкания будет повреждён плавкий предохранитель, а не обмотка электродвигателя насоса или узлы и детали шкафа.
Для контроля над работой агрегата в шкафу стоит блок управления. Здесь есть датчики переполнения, запуска и остановки насоса. При этом клеммы этих датчиков выводятся в скважину или гидробак.

Для управления вращением вала электродвигателя используется частотный преобразователь. Он позволяет плавно сбрасывать и наращивать частоту вращения двигателя при запуске и остановке насосного оборудования.
Датчики температуры и давления присоединяются к контактору и предотвращают запуск насоса в неподходящих условиях.

Простейшая схема управления

Применение простой схемы оправдано для обустройства водоснабжения небольшого дачного дома. В этом случае ёмкость для сбора воды лучше разместить на небольшом возвышении. Из накопительного бака по системе трубопроводов вода будет поставляться в разные места приусадебного участка и в дом.

Совет: в качестве накопительной ёмкости можно использовать металлическую, пластиковую или деревянную бочку или бак.

Самую простую схему управления насосным оборудованием несложно реализовать самостоятельно, поскольку она состоит из небольшого числа элементов. Главное достоинство такой схемы – надёжность и простота установки.

Принцип работы данной схемы управления состоит в следующем:

Для включения и отключения насосного оборудования используется контактное реле (К 1.1) нормально-замкнутого типа.
Схема подразумевает два режима работы – подъём воды из скважины и дренаж. Выбор того или иного режима осуществляется при помощи переключателя (S2).
Для контроля уровня воды в накопительной ёмкости используются реле F 1 и 2.
При снижении воды в баке ниже уровня расположения датчика F1 происходит включение питания через переключатель S При этом катушка реле будет обесточена. Запуск насосного оборудования происходит при замыкании контактов на реле К1.1.
После подъёма уровня жидкости до датчика F1 произойдёт открывание транзистора VT1 и включение реле К1. При этом контакты нормально-замкнутого типа на реле К1.1 разомкнутся и насосное оборудование отключится.

В данной системе управления используется маломощный трансформатор, который можно взять во вращательном приёмнике. При сборке системы важно, чтобы на конденсатор С1 подавалось напряжение не менее 24 В. Если у вас нет диодов КД 212 А, то вместо них можно использовать любые диоды с выпрямленным током в пределах 1 А, при этом обратное напряжение должно быть более 100 В.

Автоматика для погружного насоса с гидроаккумулятором и без

Автоматика для насоса, который используется в индивидуальных системах водоснабжения, облегчает эксплуатацию, защищает оборудование, экономит электроэнергию и ресурс механических деталей.

Что такое автоматика для насоса

Основное назначение блока автоматики для скважинного оборудования – создать и поддержать заданное давление в магистрали.

Кроме того, автоматика для скважины защищает конструкцию от гидроударов, когда для снижения скорости жидкости нужно плавно запускать систему.

Разрежение может появиться, например, при неисправности или неправильном расположении обратного клапана. Вода стекает, и при каждом новом запуске жидкость разгоняется по пустой трубе. Увеличивается ее кинетическая энергия (масса) и происходит скачок давления – удар, который приводит к трещинам в трубах, повреждению гидроаппаратуры и электромотора.

Для глубинного насоса нужны контроль напряжения сети, способность распределять потоки между различными узлами системы, функция отключения при прорыве магистрали.

Виды и принцип работы

Автоматика для погружного насоса в устройствах третьего поколения выполняется в едином модуле. За счет быстродействия работа осуществляется без гидроаккумулятора, оборудование имеет компактные размеры.

Современная автоматика для скважинного насоса более чувствительна к параметрам электричества в сети, поэтому имеет встроенный стабилизатор и способна регулировать уровни напряжения.

В первом поколении оборудования для насосов погружных (глубинных) регулирование происходит в основном за счет механических приборов, которые запускают или останавливают электродвигатель. В состав комплекта автоматики входит гидроаккумулятор, датчик сухого хода (с поплавковым выключателем или без), реле давления.

При уменьшении объема жидкости в накопительной емкости меняется положение мембраны внутри нее. Включается реле и соединяет мотор с сетью – начинается подача воды. Когда гидроаккумулятор наполнится, толкатель разомкнет контакты, электрический ток прекратится, двигатель остановится.

Уровни срабатывания регулируются по манометру винтами, расположенными на корпусе реле.

Чтобы обезопасить электродвигатель от перегрева при холостой работе, когда в системе отсутствует вода, используется блокиратор сухого хода. Он в такой ситуации отсоединяет питание, не дает запуститься мотору.

Второе поколение оборудования с погружным насосом выполнено на полупроводниковой базе с применением микроэлектроники в виде блока управления. Сигналы от датчиков поступают на микросхему, которая управляет работой автоматики.

Эта система требует более надежных конструкций трубопровода, т. к. он играет роль гидроаккумулятора. При нарушениях в магистрали возрастает риск гидроудара.

Виды автоматики для скважинного насоса:

Защитные механизмы и особенности эксплуатации

Автоматика насоса должна выполнять следующие функции:

обеспечивать рабочее давление в системе;
отключать подачу в случае аварии;
не допускать работу на холостом (сухом) ходу.

Автоматика последнего поколения дополнительно может:

следить за температурой электродвигателя;
распределять давление на несколько точек;
управлять мощностью и скоростью разгона мотора.

Стоимость оборудования возрастает пропорционально количеству полезных возможностей.

Если условия эксплуатации предполагают частое отключение электроэнергии, большой разброс питающих напряжений, устаревшую магистраль, – приобретать автоматику третьего поколения не имеет смысла. Во многих случаях обеспечить нужный функционал способны простые схемы.

Автоматика на скважинный насос далеко не всегда должна быть настроена на максимальные показатели. Напор воды в трубопроводе нужно рассчитывать так, чтобы он соответствовал назначению. Это увеличит срок службы оборудования и интервалы технического обслуживания и ремонта.

После фильтров грубой и тонкой очистки в водопроводе устанавливается реле давления. Оно может быть встроенным в блок или выносным. Его назначение – подавать и отключать питание электромотора так, чтобы поддерживать в системе требуемое давление.

Наиболее распространенный тип имеет разборную конструкцию для регулировки и подключения проводов заземления, фазы и нуля. Устройство монтируется на штуцер с пятью выходами вместе с манометром и гидроаккумулятором, или в саму трубу.
С помощью двух настроечных гаек под корпусом изделия регулируются пружины – большая и малая.

Эти положения устанавливают наибольшее (3,5–4,0 бар) и наименьшее (1,4–1,6 бар) давление в магистрали. Одной гайкой выставляют наибольшее значение параметра – момент отключения, а второй задают допустимую разницу давлений для включения мотора.

В зависимости от количества жидкости в накопителе положение мембраны меняется. Масса воды неодинаково давит на пластину, которая замыкает или размыкает контакты реле, обеспечивает циклическую работу системы.

Реле давления с защитой от работы «на сухую»

Электромотор вращается со скоростью около 3 тыс. об/мин. Если нет потока холодной воды – его детали перегреваются, деформируются и выходят из строя.
Одним из вариантов защиты в таких ситуациях является использование в системе управления насосом реле, в которое встроена защита от продолжительной работы на холостом ходу.

При давлении ниже 0,5 бар прибор отключает двигатель. Новый запуск возможен только принудительно. Перед тем как это сделать, нужно найти причину остановки.

Часто применяют комбинацию из двух приборов – давления и отдельно «сухого хода».

Разновидности поплавковых механизмов

Поплавковый выключатель

Если поставлена задача – оборудовать насос для скважины автоматикой более дешевой и простой конструкции, то можно поставить поплавковые выключатели.

Они выполняют две функции – следят за уровнем воды, включают-выключают ток в электроцепи. Такая схема применяется чаще всего в канализациях и водоотведении. Но может быть использована в скважинах и дренажных устройствах.

Для управления параметрами элемента необходимо изменять длину плеча. Для водоснабжения и отведения применяются легкие конструкции. В плотных жидкостях – фекалиях, канализационных стока – нужны более массивные изделия.

Использование этого вида защиты ограничено размером плеча поплавка. Считается, что для уверенного срабатывания диаметр колодца должен быть не менее 0,4 м.

Контролирование работы по уровню воды

Для защиты от перегрева там, где использование поплавковых механизмов невозможно, ставят электролитические выключатели, которые работают от эффекта возникновения ЭДС при изменении взаимного положения двух разных металлов.
В чистой воде с небольшим содержанием соли можно применять кондуктометрические уровнемеры. За счет изменения электрического сопротивления между электродами они способны фиксировать разницу в 5 мм.

Также существуют приборы, принцип действия которых основан на перемене электроемкости, ультразвуке, магнитных свойствах и оптике, радиочастотной проводимости.

Пресс-контроль

Прибор – геркон, реагирующий на изменение магнитного поля, размещается в скважину. В нем герметично запаянные в колбу ферромагнитные контакты соединены с 1–3 выводами.

Герконы

При наличии жидкости на выводах изменяется магнитное поле – срабатывают контакты геркона.

Сигнал небольшой мощности усиливается и подается на обмотку реле, которое управляет электродвигателем. Устройство применяется для контроля уровней воды (верхнего и нижнего) в больших емкостях.

Достоинством изделия (с покрытыми золотом или серебром контактами) является неограниченное число срабатываний.

Критерии выбора реле

Технические характеристики устройства обозначены в документации. Прежде всего нужно знать размеры присоединения – от ¼ до 1 дюйма – и расположение (внешнее или внутреннее) резьбы штуцера для подключения.

Номинальное и максимальное давление подбирают, исходя из условий эксплуатации – длины магистрали, количества точек водоразбора. Реле давления имеет класс защиты от влаги и пыли.

В продаже имеются электронные устройства с цифровым таймером и кнопочной настройкой. Считается, что они более чувствительны к загрязнению воды и нуждаются в дополнительных фильтрах. Этот тип приборов отключает оборудование более бережно, с задержкой 10 секунд.

Из каких частей состоит автоматический блок

Достоинством единого блока является то, что все необходимые для работы насоса элементы собраны в одном в устройстве. Это упрощает установку и настройку.

Управление может осуществляться механическим (первого поколения), электромеханическим и электронным способами.

Обзор блоков автоматики и реле давления для насосов:

Блоки управления второго поколения

АБУ второго поколения имеет в своем составе:

Реле давления, которое содержит мембрану, рычаг, передающий усилие воды на микровыключатель, пружину (для компенсации давления жидкости), настроечный винт.
Электронную плату, осуществляющую функции включения и отключения питания, защиты по напряжению и холостому ходу.

Масса воды через мембрану и рычаг сжимает пружину, микровыключатель размыкается, электродвигатель останавливается. При снижении напора пружина отжимается, рычаг возвращается в исходное положение и запускает мотор.

Нужное давление моделей устанавливается подбором жесткости и регулировкой сжатия пружины.

Третье поколение

Принцип работы блоков всех поколений одинаковый. Разница состоит в количестве и качестве датчиков, сложности электронной «начинки», дополнительных функциях.

Например, в двухпороговых устройствах 3 поколения, предлагаемых компанией «Джилекс», в состав автоматики входит двухпороговый датчик давления и датчик потока. Соответственно, управление происходит по минимальному и максимальному давлению и по потоку воды.

Сигнальные диоды показывают режим работы. Если горит красный диод, это значит, что система находится в аварийном режиме, который может быть вызван падением напряжения меньше 170 вольт, отсутствием потока воды 2 л/мин.

Модульная автоматика для скважины, преимущества и недостатки

Модули обладают достоинствами:

период службы электромотора увеличивается;
электроэнергия расходуется более экономно;
облегчается настройка, контроль и диагностика;
возможен монтаж без гидроаккумулятора;
шире функционал защиты.

Существующие недостатки:

стоимость;
повышенные требования к качеству электроэнергии;
меньше вариантов взаимозамены, работа с предназначенной маркой насоса.

Установка поверхностного электронасоса

Если скважина глубиной не более 8 метров, можно использовать вихревой поверхностный насос или насосную станцию.

Помещение для установки оборудования должно быть сухим и обеспечивать температуру воздуха выше 0 °С.

Нужно учитывать, что устройство при работе создает шум.

Корпус насоса следует закрепить к основанию болтами с гасящими вибрацию прокладками. К входу подключается водопровод от скважины с установленным обратным клапаном и фильтром. К выходу подсоединяют рабочую магистраль. Соединения уплотняют специальной ниткой, лентой или льном.

Заливают через заливную пробку воду, проверяют давление в гидроаккумуляторе, включают питание.

Установка погружной помпы и ее подключение

На первом этапе к помпе подключается электрический кабель, труба (шланг), трос, обратный клапан, если он не предусмотрен производителем. Затем вся конструкция опускается в скважину.

На поверхности монтируется электронный блок управления или собирается комплект оборудования, включающий реле давления, реле защиты по сухому ходу, фильтр тонкой очистки, дренажные трубы. В зависимости от выбранной схемы подключения устанавливают гидроаккумулятор.

Накопители жидкости бывают с резиновой вставкой (грушей) или мембраной, которая разделяет бак на 2 части – с водой и воздухом. Последний закачивается в емкость через устройство, напоминающее автомобильный ниппель. На заводе давление в воздушной части доводят до 1,5 бар. Оно создается для того, чтобы вода, поступающая в гидроаккумулятор, выталкивалась мембраной в магистраль, и должно периодически проверяться и поддерживаться при техническом обслуживании.

После окончания монтажа выполняют настройку узлов. Корректируют глубину точки работы насоса, которая, например, для Мурманска, может составлять от 12 до 40 м. Проверяют давление на верхних этажах построек.

При необходимости регулируют его с помощью отдельно стоящего реле или автоматического блока управления.

На видео показана схема настройки автоматики для скважины:

Автоматика для насоса (блок автоматического управления)

На чтение 6 мин.

Сфер применения электрических насосов достаточно много. Они применяются на предприятиях, дачах, частных домах. Их стабильная работа обеспечивает постоянное водоснабжение.

Для поддержания необходимого уровня воды применяется специальная автоматика для насосов, облегчающая использование помп. Нет необходимости вручную включать и выключать насосы. Однако в случае поломки, предусматривается вмешательство человека в работу системы. Происходит так называемый переход в ручной режим управления.

Виды автоматики

В зависимости от принципа работы, выделяют следующие виды автоматик для насосов:

Реле управления. Её функция заключается в замыкании и размыкании электрической цепи, в зависимости от изменения давления.
Манометры электроконтактные. Существуют подвижные и неподвижные группы контактов;
Поплавковая система. Используется в наполняемых емкостях;
Датчики давления. Меняют сопротивление при прохождении тока, в зависимости от изменения давления;
Счетчики объема. Бывают механические и электрические. Выдают сигнал в систему, при достижении необходимого объема;
Преобразователь. Меняет частоту тока питающего помпу;
Пускатели электромагнитные;
Схемы переключения работы на другие помпы, с автоматического режима в ручной;
Световая аппаратура, сигнализирующая о состоянии системы;
Аппаратура защиты помпы, электрических цепей, геркон (концевой выключатель).

Принцип работы автоматики

В основном автоматика работает на включение и отключение, в зависимости от установленных настроек и желаемого результата. Если в емкости для жидкости уровень упал, то поплавковая система замыкает цепь, и помпа включается. Когда уровень достигнут, то цепь размыкается, помпа отключается. Так работает автоматика для скважинных насосов. Управляющий принцип обеспечивает откачку воды из скважины.

Разновидности автоматик для насосов

Похожий принцип работы и в замкнутой системе с циркуляционными помпами. Если давление падает, то датчик меняет сопротивление, частота тока увеличивается, и насос начинает работать быстрее. При достижении необходимого давления, сопротивление снова меняется, и насос начинает работать на меньшей частоте.

В случае со счетчиками объема, они таким же образом замыкают контакты цепи, в результате насос включается. При достижении необходимого объема, система отключает его автоматически. Одним из образцов является модель Турби.

Разновидности автоматики

Существует два основных вида автоматики для насосов:

Управление помпами на основании давления жидкости в трубопроводе. Данный способ предусматривает установку реле давления в систему водоснабжения. Настраиваются основные два параметра, которые отвечают за включение или отключение помпы. Применяется в скважинах в комплексе с мембранными баками, работа которых поддерживает давление в системе.Необходимо правильно подобрать реле, учитывая характеристики помпы и бака. Такие реле делят на промышленные и бытовые модели. У производственных реле более мощные контактные группы. Настраивать их необходимо с манометром. Справляются с током до 16А. Минусом является слабая точность в настройке нужных параметров. Бытовые реле возможно подсоединять в сеть без предварительной настройки через имеющиеся контактные группы. Они имеют шкалу регулируемых диапазонов работы, чего нет в профессиональных моделях. Насосы для повышения давления воды работают как с профессиональными, так и бытовыми реле. Одним из образцов автоматики для домашней помпы является модель Вистан 3.
Управление помпой на основании уровня жидкости в накопительном резервуаре.Схема актуальна для наполнения емкостей и поднятия воды в водонапорные башни. Внутри монтируется поплавок или специальные электроды. Устанавливается верхний и нижний уровни. Когда вода достигает нижнего уровня, сеть замыкается, и помпа включается. Достигнув верхнего уровня, сеть размыкается и помпа отключается. Данная конструкция должна быть оснащена сигнализацией о переполнении, или аварийным сливом. Плюсом данной схемы является то, что насос не включается слишком часто. Он работает лишь тогда, когда необходимо набрать полную емкость, а не когда нужно просто добрать воды. Таким образом, увеличивается срок его службы и стабильность работы. Блок управления насосом по уровню применяется в домашних условиях, когда водоснабжение не постоянно.На насосной станции, где емкость резервуара большая, может устанавливаться несколько насосов. Тогда блок управления насосами будет вести настрой за всеми ими. Если один выйдет из строя, то электронная автоматика определит какая из помп неисправна и включит другую.

Автоматика защиты помпы

Основной причиной выхода помпы из строя, является ее работа вне допустимых зон напряжения. Не допустима эксплуатация без жидкости. При покупке помпы следует обращать внимание на требования по минимальным и максимальным значениям напряжения в сети.

Блок защиты от сухого хода

Постоянно следить за этими показателями не получится, поэтому в систему встраивают стабилизатор мощностей. На нем выставляется максимальное и минимальное значение напряжения. В случае если оно вне допустимой зоны, автоматика отключает помпу. На трехфазных двигателях осуществляется контроль асимметрии и последовательность фаз. Такие стабилизаторы защищают систему от скачков напряжения, используя временную задержку. Надежной моделью является Турби.

Три вида комбинаций защищающей управляющей автоматики

Пускозащитные устройства. Являются полностью готовыми к работе устройствами. Их подключают к системе насоса, реле давления, датчикам объема. Много функций и параметров для контроля, но внести изменения в настройки практически невозможно.
Релейные блоки. Являются обычными пускателями и популярны на рынке. Устройство защищает реле, но функций мало, а для подключения требуется дополнительный защитный автомат.
Средства управления на базе микропроцессоров. Самые сложные устройства защиты. Позволяют через компьютер следить за температурой, напряжением, сопротивлением и последовательностью работы фаз. Защищает от перепадов напряжения, работы без воды. Применяется в основном в системе с глубинными помпами.

Какой тип автоматики выбрать для насоса? (видео)

Регулирование давления воды частотным преобразователем

Частотные приводы используются ввиду возможности снижения энергопотребления, а также для плавной регулировки скорости вращения асинхронных двигателей. Чем ниже частота вращения, тем меньше электрической энергии будет потреблять насос. Частотники позволяют продлить срок службы технологическому оборудованию.

Описание работы насосных станций на основе частотного регулирования

Частотные приводы обеспечивают электронное бесступенчатое регулирование электродвигателем насосных и вентиляционных установок. Они рассчитаны на меняющиеся условия эксплуатации оборудования и зависят от параметров производственного процесса. Регулирование осуществляется с помощью интеллектуальных устройств, входящих в систему контроля технологического режима работы установки. Программа составлена на основе сигналов управления от датчиков.

Структура насосной станции:

• преобразователь частоты;

• программируемый логический контроллер;

• интерфейс блока;

• панель управления;
• защитные стартовые регуляторы;

• щитовое оборудование.

Конструктивно насосная станция представляет собой металлический шкаф в настенном или напольном исполнении с дверью на лицевой стороне. Шкаф оснащен центральным замком, дополнительными аксессуарами и индикаторами. Конструкция станции управления обеспечивает беспрепятственный доступ ко всем основным кабельным соединениям во время установки и ремонта. Ввод кабелей может быть расположен либо в верхней, либо нижней части шкафа. То же касается входящих сигналов датчиков.

Основные характеристики:

• высококачественные шкафы изготовляются из нержавеющей или листовой стали с защитным покрытием для максимальной стойкости;

• оборудование должно соответствовать действующим правилам безопасности и нормам.

Принцип работы частотно регулируемых насосных станций

При запуске насосного оборудования могут возникнуть скачки напряжения тока в сети, приводящие к помехам. К тому же возможны гидроудары и, как следствие, механические поломки оборудования.

Решением проблемы станет задействование частотного преобразователя в схеме насосного привода и датчиков в сети водопровода. Сигнал подаётся на вход частотника, который должен быть настроенным в режиме работы с обратной связью. При изменении расхода воды преобразователь частоты получает сигнал от датчика и регулирует скорость вращения вала двигателя. Применение частотника с обратной связью по скорости позволяет компенсировать скольжение и стабилизировать скорость вращения вне зависимости от нагрузки.

Существуют различные варианты размещения и подключения элементов рабочей схемы: подключение датчика обратной связи от внутреннего либо от внешнего источника питания.

Станция управления выполняет следующие функции:

• плавный пуск путем управления частотой вращения мотора с помощью ручного регулятора;

• поддержание технических показателей на заданном уровне;

• механическая передача для подачи электропитания в случае отказа стартера;

• запуск двигателя и контроль за приводной системой оператором;

• автоматический запуск и остановка двигателя;

• сигнализация и аварийная остановка двигателя посредством системы автоуправления;

• насосный блок дистанционного управления через интерфейс RS 485 по одному из стандартных протоколов передачи данных внешним получателям.

Перечислим существующие виды режимов работы:

• плавный разгон электрического двигателя;

• поддержание заданной частоты вращения, нагрузки, крутящего момента вала двигателя;

• контролируемый мягкий останов мотора;

• контроль исполнительных механизмов промышленного оборудования с помощью дискретных или аналоговых датчиков;

• аварийная остановка группы электродвигателей с постепенным отключением каждого агрегата в режиме динамического торможения;

• аварийная остановка электрических двигателей в режиме свободного хода;

• дистанционное обесточивание оборудования.

Алгоритм работы частотного преобразователя

По полученному сигналу преобразователь заводит насосный мотор. Пользователь может сам регулировать время разгона двигателя. За счёт плавности снижается воздействие гидравлических нагрузок. При достижении определённой величины частотник замедляет разгон и начинает поддерживать заданную частоту вращения. Если расход воды станет увеличиваться, преобразователю придётся повышать производительность насоса, чтобы нарастить давление. Когда уровень давления в гидравлическом баке падает ниже порогового значения срабатывает реле. Установка имеет также защиту от сбоев и помех.

Для минимизации влияния шумов на работу частотника и электродвигателя в структурную схему частотного преобразователя включают фильтр, защищающий:

• от высокочастотных помех;

• от наводимых электрооборудованием разрядов.

О возникновении последних подаёт сигнал контроллер. Для снижения воздействия помех также применяется экранизация проводки между электродвигателем и выходными клеммами преобразовательного устройства.

Экономическая эффективность использования преобразователей частоты в системах регулирования давления и расхода воды

Шкаф управления (ШУ) водно-погружным насосом предназначен для сетей водоснабжения малых городов, поселков и сел. Датчики, кабели питания и управления обычно не входят в стандартный объем поставки и могут быть упакованы по требованию заказчика в соответствии с опросным листом. ШУ оснащен частотником, принцип действия которого основан на регулировании скорости вращения двигателя насоса в соответствии с уровнем давления. Он поддерживает заданные параметры в системе водоснабжения независимо от интенсивности накачки воды.

В случае если на водозаборе есть несколько артезианских скважин в непосредственной близости друг от друга, то частотник в ШУ обеспечит плавный пуск и регулирование скорости вращения всех используемых насосов. Включение/выключение дополнительных насосов происходит автоматически для поддержания заданных параметров сети водоснабжения, когда расход воды изменяется.

ШУ обеспечивает возможность управления агрегатами с пульта оператора, находящегося в диспетчерском центре. Расход воды регулируется с помощью системы АСУ ТП, которая обеспечивает мониторинг и контроль работы. Связь с диспетчерским центром осуществляется по сети.

Частотник ШУ обеспечивает более высокое энергосбережение по сравнению с традиционными методами водопроводной сети регулирования давления. Он также обеспечивает все необходимые виды защиты установки.

Применение частотника в поддержании постоянного давления водоснабжения

Важно подобрать такое оборудование системы водоснабжения, которое будет эффективно справляться с конкретной задачей. К насосному оборудованию относятся шкаф управления, датчики давления и насос. Принципиальная электрическая схема ШУ включает в себя автоматический выключатель, преобразователь частоты, контактор, промежуточное реле и т. д. Частотный преобразователь при использовании внутренних ПИД предназначен для регулирования выходной частоты, поддержания постоянного давления в сети водоснабжения.

Наладка технологического оборудования включает в себя решение задач:

• ёмкость резервуара должна быть больше, чем самая крупная поставка воды за час;

• выбор приборов и схем для преобразователей частоты определяется в зависимости от вида поставки воды и технического задания;

• контроль связи с помощью программируемых аналоговых входов и выходов;

• функция защиты сети и оборудования от перенапряжения и недонапряжения;

• защита от перегрева и короткого замыкания;

• заземление.

Особенностями применения частотника является:

• компактная структура;

• простота установки.

Применение частотного преобразователя при использовании внутренних ПИД позволяет значительно сэкономить время отладки, уменьшить ошибки в работе.

Область применения частотных преобразователей

Согласно технологическим требованиям частотники предназначены для широкого спектра отраслей промышленности и применяются к различным типам нагрузок, в том числе насосным. Типичное использование выражается в поддержании постоянного давления центрального водоснабжения. Для решения специальных задач применяются оптимизированные системы.

Циркуляционный насос — одна из главных составляющих системы отопления и горячего водоснабжения, в основе которых лежит циркуляция воды. Для электрического циркуляционного насоса применяются в основном трёхфазные электродвигатели переменного тока или дизельные агрегаты. Приводные устройства могут быть использованы для горячего водоснабжения, где в реальной эксплуатации имеют место перепады давления. Последние определяются разницей между давлением прямой и обратно подачей горячей воды. Существуют нормы минимального перепада давлений в конце теплосети.

Частотные преобразователи также широко используются:

• на промышленных предприятиях, на гидротехнических сооружениях, в противопожарных схемах;

• для поддержания постоянной величины или перепада давления охлаждающей воды в технологических системах;

• в насосных станциях очистки сточных вод и канализации;

• для аграрного полива и дренажа;

• в садах, водоемах и системе музыкальных фонтанов;

• для водоснабжения гостиниц и крупных общественных зданий;

• для водоснабжения сельского хозяйства с большими орошаемыми площадями сельхозугодий.

Заключение

Регулирование давления с помощью частотника по сигналу датчика давления помогает управлять производительностью насосных агрегатов. Автоматическое управление осуществляется путем изменения частоты вращения насоса в зависимости от разницы заданного и фактического давлений в напорном трубопроводе.

Частотники продлевают срок службы электрических насосов. Кроме того, благодаря частотному регулированию агрегаты имеют низкий уровень шума.

ЭНЕРГОПУСК представляет порядка 14 производителей преобразователей частоты для насосов и другого технологического оборудования.

Остались вопросы?
Специалисты ЭНЕРГОПУСК ответят на Ваши вопросы:
8-800-700-11-54 (8-18, Пн-Вт)

принцип работы и критерии выбора

Автоматика для погружного насоса устанавливается для регулирования потока воды и бесперебойной работы в скважине или колодце. Благодаря подобной схеме загородный дом, дача, ферма и другие сооружения обеспечиваются надёжным источником централизованного водоснабжения.

Для покупки и самостоятельной установки автоматики для насосов нужно знать принципы работы данного механизма, а главное — погружной насос должен находиться под водой.

1 Вместо вступления: виды насосов

Разделяют два типа погружного или глубинного оборудования:

Вибрационный.
Центробежный.

Обыкновенный колодезный насос рассчитан на глубину до 10 метров. Глубинный насос для опускания в скважину или глубокий колодец функционирует при погружении до 50 м. Для работы требуется давление воды, поэтому в зависимости от типа модели, есть рекомендации по погружению.

Вибрационные насосы крайне распространены на водяных скважинах. Центробежные устройства используют на фермерских хозяйствах и в частных секторах. Это обусловлено лёгкостью в эксплуатации и установке, стабильной работой и низкой ценой. Принцип действия — вращение лопастей. Они создают центробежную силу, которая поднимает внутри давление, толкающее воду по трубе.

Вибрационная система глубинного насоса пользуются популярностью у людей технически подкованных, она удобней в использовании и продуктивней. Такими насосами осуществляется чистка воды и скважины, они работают и в загрязнённой среде. Поэтому следует при выборе необходимого для водоснабжения оборудования в первую очередь обратить внимание на них.

Схема работы такова — под действием силы тока намагничивается катушка, притягивающая якорь. Из-за этого резиновый поршень выгибается, уменьшая давление наполняя камеру водой. Когда вода касается катушки, последняя размагничивается, поршень возвращается в исходное положение, увеличивая давление во всасывающей камере. Вода выталкивается в нагнетающую камер

Схема подключения частотного преобразователя к насосу

Автоматизация водонапорного оборудования увеличивает бесперебойность, надежность снабжения водой, снижает затраты производства, расходы эксплуатации, величину объема резервуаров регулирования водоснабжения.

Для автоматической подачи воды кроме общего оборудования, такого как пускатели, реле, используется специальная аппаратура: контрольные реле уровня, заливки, датчики, поплавковые реле и другие.

Автоматизация водоснабжения

Работа насосов автоматизируется путем управления электронасосами погружного типа по уровню наполнения, давлению.

На рисунке изображена схема автоматизации – помпы 1, электрических соединений. Автоматизация проводится путем монтажа реле уровня. Работа ключа управления состоит из авто- и ручного режимов.

На этом рисунке видна схема автоуправления насосом по водяному уровню, находящемуся в баке водонапора. Она выполнена элементами релейного вида. Выключатель SA1 задает режим автоматизации. При включении в состояние «А» и включении автомата QF поступает напряжение. При положении воды менее отметки датчика, клеммы по схеме разомкнуты. На реле КV1 ток не поступает, контакты пускателя включены. Пускатель подключает двигатель насоса, отключается лампа сигнала НL1 и светится лампа НL2. Помпа подает воду.

Когда вода наполняется и закрывает промежуток срабатывания датчика, то цепь SL2 замыкается. Реле КV1 не подключается, последовательные контакты разомкнуты. При достижении воды до верха, цепь замыкается, а реле КV1 подключается. При этом реле, расцепив контакты обмотки пускателя, выключает контактор, замкнув контакты, остается на питании по цепи датчика. Электромотор помпы отключается, гаснет лампа сигнала НL2 и начинает светиться лампа НL1. Двигатель запустится снова, когда уровень понизится до размыкания цепи, отключится реле КV1.

Насос подключится при любом режиме, если датчик контроля уровня замкнулся. Главной отрицательной стороной такого управления стало то, что зимой электроды датчиков замерзают, насос не отключается, вода в баке переливается, разрушается башня из-за образования льда на воде.

Если управлять по давлению, то манометр устанавливают на трубе напора насосной станции. Это делает легким техосмотр датчиков, не допускает их замерзание.

Если вода отсутствует, то манометр замкнут, а концевой выключатель верхнего предела разъединен. Реле срабатывает, клеммы замыкаются, пускатель включается и запускает насос, который качает воду. Поднимается давление до тех пор, пока не замкнется манометр, который настроен до отметки верхнего уровня.

При расходе воды давление уменьшается, размыкает контакты, насос не включается, на реле нет напряжения. Насос включится, когда уровень уменьшится до критического. Цепи управления запитаны от пониженного напряжения 12 вольт от трансформатора. Это снижает опасность поражения током при обслуживании схемы.

Для ремонта насоса при поломке служит выключатель. Он при необходимости замыкает клеммы и пускатель снова соединяется с сетью питания. В разрыв управляющей цепи установлен контакт, размыкающийся когда нет фазы, катушка КМ разъединяется и помпа выключается до окончания ремонта. Силовые цепи защищены от замыканий автоматом.

Преобразователь частоты и водоснабжение

На схеме изображен процесс автоматизации погружного насоса, с обратным клапаном, расходомером. Управление работой водоснабжения выполняется по следующему сценарию. Если насос выключен, а давление снижается до минимального значения, датчик сигнализирует на запуск насоса. Привод запускается медленным повышением частоты тока мотора. Когда обороты привода насоса достигают необходимого значения, помпа выходит на нормальный режим. Частотник программируется для создания необходимого ускорения помпы. Использование привода насосов с регулированием дает возможность создать водоснабжение с прямотоком, с автоподдержанием давления.

Управляющий блок включает в себя частотник для плавной работы двигателя, датчик давления воды, дополнительные элементы.

Функции, обеспечиваемые блоком управления и частотником:

Плавный разгон и замедление насоса.
Автоуправление.
Блокировку сухого хода.
Автоотключение насоса при отсутствии одной фазы, малом напряжении, аварийной ситуации.
Блокировка от чрезмерного напряжения на частотнике.
Сигнализация об аварии, работе насоса.
Поддержание рабочей температуры в холодное время.

Автоматизация насоса с разгоном и автоподдержкой давления

Мотор подключается к клеммам частотника. При нажатии кнопки «пуск» реле срабатывает, подключает частотник, дает возможность плавной работы по заданной программе. В аварийном положении частотника или мотора цепь замыкается, включает реле, которое отключает выход частотника. Снова включить схему защита позволит только при устранении поломки и нажатии сброса блокировки.

Датчик давления соединен с входом частотника, создавая обратную связь в уравновешивании давления. Работа стабилизации контролируется регулятором частотника. Нужное давление устанавливается потенциометром с помощью пульта частотника. При аварии горят индикаторные лампы. Шкаф с устройством управления подогревается специальными нагревателями, которые включаются от термореле. От коротких замыканий защищает автоматический выключатель.

Автоматизация водоснабжения считается в техническом развитии важнейшим аспектом. Это нашло свою актуальность не только на крупных станциях водоснабжения. Насосы с приборами автоматики создают комфортную работу отдельных водопроводов. Для организации такого водопровода необходимо рассчитать скважинный насос, подобрать по результатам расчета преобразователь частоты.

Пример работы частотника на демонстрационном стенде

Во всем мире частотными преобразователями пользуются для управления насосами достаточно давно. К сожалению, в России такая техника пока не прижилась. Расскажем, в чем прелесть этих маленьких незамысловатых коробочек, и какой огромный плюс они дают потребителю при их использовании в системе частного водоснабжения.

Что такое частотный преобразователь? Как правило, владельцы домов и коттеджей используют в своих системах водоснабжения погружные скважинные насосы. Управление этими насосами осуществляется при помощи реле давления и гидроаккумуляторов различной емкости.

Реле давления имеет два порога: верхний и нижний. При таком устройстве системы водоснабжения в момент, когда насос включается, давление падает очень сильно и потребителю это некомфортно. Он испытывает дискомфорт, потому что давление меняется. Особенно это чувствуется при приеме душа. Владельцы коттеджей это прекрасно понимают, так как они уже сталкивались с этой проблемой. Те, кому только предстоит обустроить свою систему водоснабжения, эта информация окажет помощь в представлении ожидаемого эффекта.

Как улучшить комфорт, чтобы давление в системе было постоянным? Есть решение этой проблемы. Это применение частотного преобразователя. Многие компании осуществляют поставку частотников фирмы Italtecnica. Этот концерн выпускает частотные преобразователи с монофазными насосами серии SIRIO ENTRY. Эти частотные преобразователи могут управлять монофазными насосами мощностью до 1,5 киловатт.

Функциональность преобразователя

Как работают преобразователи? Они изменяют частоту в сети. Частота сети в России 50 герц. SIRIO меняет частоту с 25 до 50 герц в зависимости от потребления воды. Чем больше потребляется воды, тем быстрее крутится двигатель. Чем меньше потребление воды, тем частота тока в сети меньше и двигатель замедляется, при этом потребляя меньше энергии.

На стенде смонтирована система водоснабжения с погружным скважинным насосом, частотным преобразователем и гидроаккумулятором на 5 литров. Прелесть частотных преобразователей заключается в том, что им не требуется большой гидроаккумулятор для работы. Достаточно маленького гидроаккумулятора, даже при производительности насоса 4 м³ в час. В данном случае гидроаккумулятор не служит как накопитель, он только гасит гидроудары. Эти гидроудары очень незначительны, потому что частотный преобразователь обладает плавным пуском. В момент, когда стартует насос, он подает на него частоту всего 25 герц, поэтому насос запускается очень медленно, при этом потребляет мало энергии.

В данном случае на стенде имитирована система водоснабжения из четырех кранов. Преобразователь частоты запрограммирован таким образом, что он будет поддерживать постоянно 3 атмосферы в системе водоснабжения, независимо от того, один кран открыт или четыре. При открытии крана с водой насос начинает запускаться. Происходит это плавно, в течение нескольких секунд. Насос начинает набирать обороты, которые достаточно на низком уровне. Если мы открываем остальные краны, насос начинает увеличивать свои обороты, частота сети будет меняться в сторону увеличения для того, чтобы компенсировать потерю давления на нескольких кранах.

Потребление в этом случае будет очень комфортным. Давление не будет изменяться независимо от того, сколько кранов открыто. При закрытии кранов частота вращения на двигателе начинает падать, но давление при этом останется неизменным. В нашем случае запрограммировано давление на 3 атмосферы. Независимо сколько кранов открыто это давление будет постоянным. Закрываем все краны, и видим, что происходит отключение насоса, замедление вращения двигателя. Через несколько секунд насос выключается, набрав 3 атмосферы.

Достоинства частотных преобразователей в системе водоснабжения

Плюсов несколько:

Не нужен большой гидроаккумулятор. Это экономия пространства и денежных средств.
Частотный преобразователь делает водоснабжение комфортным. Вы получаете постоянное давление в системе независимо от того, сколько кранов вы открыли. Бывает так, что на первом этаже открыли душ, на втором срабатывает стиральная машина. При этом человека обдает кипятком, либо холодной водой, так как разность горячей и холодной воды обуславливается разностью давления в 0,5 атмосферы. Это чувствительно при приеме душа. В нашем случае это не зависимо, сколько человек пользуется водой, давление в системе остается постоянным.
Экономия электроэнергии. Это также очень важно. Преобразователь частоты стоит не дешево, но экономия от его использования окупается через два года.
Преобразователь защищает насос. Если в системе закончится вода, то преобразователь отключится, тем самым предотвратит сгорание насоса. Если в насосе заклинят рабочие колеса, он также выключится. Если в системе есть утечки, он будет несколько раз перезапускаться, потом отключится, так как наличие утечек может повредить насос. В частотнике предусмотрена защита от перенапряжения. Если напряжение высокое, он просто не запустится. При очень низком напряжении преобразователь тоже не запустит насос, так как двигатель может выйти из строя. Также частотник имеет защиту по току. Часто бывает, что на вал двигателя могут намотаться посторонние предметы, или попасть песок, который будет подклинивать рабочие колеса. В этом случае ток в обмотке двигателя будет расти, но тепловая защита еще не сработает, частотник также отключит насос, чтобы можно было провести чистку насоса. Обычные средства защиты не спасают от повышенного тока, потому что тепловая защита рассчитана на максимальный ток. А когда номинальный ток повышается на 20%, это незаметно, но происходит медленное убивание мотора насоса. Повышенный ток приводит к расслоению обмоток двигателя, лака на них, постепенно обмотка сгорает. Потребитель заметит этот процесс только через 2-3 месяца.

Частотник обладает большим комфортом. Его использование в частном доме позволяет получить полноценный водопровод с постоянным давлением. Занимает малые габариты, экономит электроэнергию. Это немаловажно, так как насосы обычно имеют большую мощность, 1,5 – 2 кВт. На преобразователи дается гарантия от 1 до 2-х лет заводом производителем.

Как подобрать частотный преобразователь

Технические данные должны сочетаться с мощностью и типом мотора насоса, с которым он будет работать. Нужно учесть нужный интервал регулировки, точность настраивания и поддержки момента вращения на двигателе.

Особенность конструкции инвертора, его габариты, управление, конфигурация также оказывают влияние на выбор. Чаще в скважинах монтируют асинхронные моторы. Частотник к нему выбирается исходя из мощности, чтобы ее величина была больше, чем у двигателя.

Если в сети два насоса, то лучше выбрать частотник с векторным управлением, дающим возможность поддерживать обороты мотора при изменяющихся нагрузках, функционировать без понижения оборотов. Такие устройства точнее контролируют момент двигателя и скорость работы.

Частотники разделяются на классы по напряжению: для бытовых нужд на 220 В, промышленные до 500 В, высоковольтные до 6000 В. А также устройства имеют разную степень защиты, тип управления. Крупные производители выпускают инверторные блоки насосов. В них частотники привязаны к моделям насосов, даются рекомендации по использованию. Потребителю не нужно задумываться о выборе, консультант разъяснит все особенности применения.

На видео преобразователь частоты Веспер — погружной насос.