Управление скважиной

Закончив бурение скважины и выбрав погружной насос, необходимо позаботиться о его надежной и бесперебойной работе, обеспечивающей удобное пользование водопроводом в доме. Также следует подумать о защите самого насоса от различных нежелательных факторов, способных привести к выходу егоиз строя. С этой целью устанавливается система автоматики, осуществляющая контроль параметров работы и управление скважинным насосом. Грамотно выбранная и правильно установленная автоматика позволит значительно увеличить межремонтный интервал оборудования.

Назначение автоматической системы управления насосом

Блок (шкаф или пульт) управления скважинным насосом является многофункциональным устройством и выполняет ряд задач, в том числе:

  1. Осуществляет автоматическое включение и отключение насоса при определенных уровнях давления воды в гидроаккумуляторе (мембранном баке), что обеспечивает бесперебойную подачу воды от скважины в дом без участия человека.
  2. Защищает скважинный насос от ряда неблагоприятных воздействий, способных привести к его преждевременному выходу из строя, таких как несоответствие парметров питающего напряжения в электросети нормальным значениям, изменение характеристик скважины и т.п.
  3. Позволяет контролировать параметры системы.

Таким образом, в состав автоматики входят элементы, представляющие собой командные реле, защитные устройства и контрольно-измерительные приборы.Рассмотрим назначение каждого из них.

Командные реле

Существует два вида схем управления работой насоса: по давлению в трубопроводе и по уровню воды в резервуаре.

1) При контроле по давлению реле устанавливается на трубопроводе у гидроаккумулятора (мембранного бака). Мембранный бак служит для поддержания определенного избыточного давления в системе при отключенном насосе и защиты от гидроударов. На реле давления выставляются два параметра: Pmin и Pmax.

Pmin — минимальная величина давления, при уменьшение до которой замыкаются контакты реле, насос включается и наполняет гидроаккумулятор водой.Pmax — максимальная допустимая величина давления, при достижении которой происходит размыкание контактов реле, и насос выключается, подкачка воды из скважины в мембранный бак приостанавливается. Выбор пороговых значений давления зависит от характеристик насоса и объема гидроаккумуляторного бака.

По такой схеме работают бытовые и промышленные реле. Однако между ними существует разница. Для бытовых агрегатов можно подключить насос к сети через контактные группы реле, например, MDR5Grundfos(Condor). Это дешево и просто, но такие реле имеют меньший рабочий ресурс и малую точность настройки. Для промышленных реле, например, FF4Grundfos(Condor)необходимы пульты управления (распределительные шкафы), так как для их работы необходим внешний пускатель.Но они отличаются высокой точностью настройки.

2) Контроль по уровню применяется в случае, когда агрегат работает, подавая воду из скважины на водонапорную башню, или в резервуар, из которого к потребителю она поступает с помощью насосов второго подъема. Такая схема применяется в системах водоснабжения поселка, где имеются значительные колебания потребления объема воды при нормальной эксплуатации и испытываются значительные пиковые нагрузки водоразбора. В таком варианте внутри емкости устанавливаются датчики контроля уровня, которые срабатывают при нижнем и при верхнем пороговых уровнях воды в резервуаре, соответственно, подключая или отключая скважинный насос.

Почему нужна защита насоса

Существует несколько факторов, которые могут негативно сказаться на работе скважинного насоса, вплоть до его поломки. Именно для защиты от них и предназначены автоматические устройства управления насосами.

  1. Перепады напряжения считаются одной из наиболее частых причин поломки насоса. Обычно в технической документации указывается то номинальное напряжение, на которое рассчитан агрегат и допустимые отклонения от них. Но в реальности сетевое напряжение, особенно за городом часто выходит за эти допустимые пределы. Можно, конечно, установить стабилизатор напряжения, но экономически не выгодно. Датчик контроля по напряжению в блоке управления не только отключает агрегат при перепадах напряжения, но и осуществляет контроль асимметрии фаз у трехфазных двигателей.При восстановлении нормального напряжения в сети скважинный насос автоматически подключается.
  2. Защита привода от перегрузок по току осуществляется с помощью теплового реле, которое отключает электродвигатель, если ток достигает максимально допустимого значения.
  3. В некоторых насосах для защиты двигателя от перегрева на его корпусе установлен датчик температуры, подающий сигнал на автоматическое отключения при перегреве. Включение двигателя происходит после его охлаждения до допустимой температуры.
  4. Защита от «сухого» хода может быть выполнена в двух видах — с помощью датчиков контроля уровня воды в скважине или на основании величин тока, сдвига фаз и напряжения. Прямая (первая) — более надежная, вторая (косвенная) может не сработать при действительном отсутствии воды.
  5. Для защиты двигателя от скачков тока во время его включения и снижения нагрузки на энергосети существует устройство плавного пуска, что также положительно сказывается на продлении срока службы скважинного насоса.

Все эти функции защиты осуществляют блоки (шкафы) управления. Надо отметить, что многие типы погружных насосов вообще не работают без таких блоков, в этом случае производителем обычно указывается марка блока управления, с которой должен работать агрегат.

Контроль параметров скважинного насоса

На блоках управления предусмотрена возможность визуального контроля основных параметров работающего насоса. Все они выводятся на дисплей. Это обычно:

  • сетевое напряжение;
  • расход электроэнергии;
  • мощность;
  • скорость вращения ротора двигателя насоса;
  • время работы агрегата.

Виды существующих блоков управления

В выпускаемых в настоящее время многочисленных моделях как отечественных, так и импортных блоков используются различные сочетания защитных устройств. Все предлагаемые рынком блоки автоматического управления можно разбить на три категории:

  • Пускозащитные устройства на основе печатных плат. Это конструктивно завершенные блоки, предназначенные для подключения через пускатель или датчик. Как правило, они обеспечивают практически все самые необходимые функции — защиту от перепадов напряжения, сухого хода, от перегрузки по току. Ни перестроить, ни ремонтировать такие платы нельзя, при выходе из строя ихследует заменить.
  • Блоки управления и контроля на основе реле— это наиболее многочисленная группа приборов на рынке блоков для скважинных насосов. Сюда входят простые модули типа SQSK (Grundfos) и сложные шкафы, изготавливаемые под определенные условия на заказ. Простой модуль представляет собой пускатель, служащий для коммутации датчика давления. Индикация настроек отсутствует и требуется наличие защитного автомата.
  • Другие приборы такого же типа имеют контакторы с датчиками токовой защиты и блок контроля с цифровым вольтметром, измеряющим напряжение питания. В случае с проблемами в питании после восстановления нормального режима запуск насоса произойдет автоматически, вольтметр проинформирует о характере сбоя. Такие устройства надежны, они могут быть доработаны для нестандартных условий эксплуатации.В случае выхода из строя отдельного элемента, он может быть заменен, и прибор продолжит свою работу.
  • Самыми сложными и совершенными на сегодня являются системы управления и защиты на основе микропроцессоров.Их функциональные возможности еще более разнообразны.Помимо защиты от токовой перегрузки, скачков напряжения и «сухого» хода, они позволяют контролировать сопротивление изоляции, температурунагрева привода, фазовую асимметрию, вести учет времени работы агрегата и потребляемую им энергию. Эти устройства дороги, их целесообразно использовать с мощнымивысокопроизводительными насосными агрегатами для скважин с большим дебетом.

Многофункциональный программируемый контроллер «Политех» серии «КД-М» (манометрический) обеспечивает автоматическую работу насоса в соответствии с необходимыми параметрами водопроводной системы. Совместим со всеми типами скважинных погружных насосов (колодезных), магистральных насосов, насосов подпитки отопительных систем, для управления компрессорами, в качестве контроллера насосов моек высокого давления и иным оборудованием, требующем поддержания давления в заданном диапазоне с точностью 0,01 МПа.

Микропроцессорный контроллер для управления работой насоса «Политех» объединяет функциональные возможности нескольких устройств автоматики для однофазного (220 Вольт) насоса: реле сухого хода для насоса и защиты от работы на перекрытый трубопровод, манометра и других.

Также контроллер давления ( КД ) применяется для управления и защиты трехфазных (380 вольт) погружных скважинных насосов. При установке КД стандартной серии совместно с электромагнитным пускателем он заменяет полностью оборудование СУЗ + ЭКМ (манометр электроконтактный), при этом выполняя все функции. А КД расширенной серии не только заменяет данное оборудование но и существенно увеличивает свои преимущества (защита от протечки, подсчет расхода воды).

Контроллеры для насоса «Политех» в базовой комплектации оснащены керамическим тензорезистивным датчиком давления и датчиком тока. Контроллер защищает Ваш насос от перегрузки и сухого хода, обеспечивая увеличение срока службы насоса.

КД «Политех» — преобразователь давления в токовый выходной сигнал.

Основные функции:

  • Защита от перепадов давления и скачков тока
  • Мониторинг показателей работы системы: показатели верхнего, текущего, нижнего давления, тока насоса, мгновенный и накопленный объем прокачки, расхода и уровня воды
  • 3 режима работы контроллера с возможностью установки временных интервалов и задания требуемых значений параметров системы (автоматический, ручной, работа по бесконтактным датчикам)
  • Блокировка запуска двигателя с защитой от сухого хода и работы на закрытый трубопровод
  • Возможность установки дополнительных внешних датчиков расхода/потока и уровня
  • Постоянный контроль аварий. Визуальная светодиодная и звуковая индикация
  • Измерение давления в различных величинах: МПа, атм, кГс/см2
  • Электронное реле с керамическим датчиком давления
  • Возможность отслеживать статистику работы насоса
  • Интуитивно понятный интерфейс
  • Надежная защита насоса от перепадов тока
  • Полнофункциональный ЖК дисплей
  • Рабочее давление 1МПа ; 2 МПа
  • Накопление статистической информации по работе системы

Для автоматического контроля рабочего давления в системе необходимо задать минимальное и максимально допустимое значение параметра. При превышении максимального контролер будет автоматически выключать насос, при падении ниже минимального – насос будет запускаться для подкачки. Поддерживает давление в системе в заданном диапазоне с точностью 0,01 МПа.

Для автоматического контроля за потребляемым током и отключения нагрузки при превышении максимального и минимального значения тока насоса, необходимо установить граничные значения тока работа насоса будет остановлена. Диапазон задания минимального тока 0,00- 29,9 ампер, максимальный ток 0,01-30,0 ампер.

Важно! Подключение дополнительных датчиков (датчики расхода/реле потока, датчики уровня, датчики протечки) к контроллеру насоса обеспечивает возможность автоматической работы насоса по уровням накопительной ёмкости, защиту от протечек жидкости и потопа в помещении, а так же точнейшую диагностику состояния «сухого хода» и работы на перекрытый водопровод, мониторинг показателей работы системы.

Режимы работы КД ( микропроцессорного контроллера ) для управления работой насоса:

  • автоматический (на основе заданных значений параметров)
  • по датчикам уровней*
  • в ручном режиме
  • режиме отключения нагрузки

*- при соответствующей комплектации

Использование дополнительных датчиков обеспечивает контроль параметров:

  • Уровень наполненности емкостей
  • Объем перекачиваемой жидкости
  • Защита от потопа

ВНИМАНИЕ! Запрещается использовать прибор на трубопроводах с горючими газами, бензо- и масло- проводах, магистралях сжиженного газа.

Монтаж контроллера для давления насоса производится в порт напорной магистрали или ресивера, с внутренней резьбой соответствующей резьбе контроллера (1/2″ либо 3/4″).

Для удобства подключения и запуска системы автоматического контроля насоса к устройству может быть подключен питающий кабель и вывод на насос*

*- при соответствующей комплектации

В ходе длительного тестирования и испытаний непосредственно на рабочих объектах, Контроллеры давления «Политех» показали себя как — безотказное качественное оборудование, выполняющее все возложенные на него функции защиты и управления глубинными насосами и продлевающее срок службы насоса.

Контроллер давления Политех — самый надежный блок автоматики для насосов и компрессоров по отзывам потребителей.

Контроллер давления Политех по своему функционалу заменяет полностью автоматику для насоса такого рода как: Датчик сухого хода LP/3 UNIPUMP; Реле давления с защитой по «сухому ходу» IBO PC-59; Блок автоматики для насосов OMNIGENA BRIO SK-13; и многие другие.

23 votes + Голос за! — Голос против!

Наличие проточной и питьевой воды – важнейшая составляющая комфортного проживания и отдыха за городом. В ситуации, когда центральное водоснабжение недоступно, единственным верным решением становится бурение скважины или колодца и последующая установка автоматического погружного насоса. Бесперебойное функционирование агрегата зависит от системы управления, которая собирается по разным схемам.

  1. Управление погружным насосом – целесообразность автоматики
  2. Варианты управления погружным насосом
  3. Шкаф управления погружным насосом: необходимость и функции
  4. Типовая комплектация шкафа управления
  5. Обзор блоков управления разных производителейa
    • Автоматическая станция «Каскад»
    • Устройство управления «Высота»
    • Прибор управления Овен САУ-М2
  6. Простая схема управления погружным насосом

Управление погружным насосом – целесообразность автоматики

Для обустройства в загородном доме полнофункциональной системы водоснабжения необходима автоматизация процесса наполнения расходных емкостей. Управление насосом должно быть надежным в работе и простым по устройству.

Автоматизация насосной установки позволяет добиться бесперебойного и надежного водоснабжения, сократить эксплуатационные расходы и затраты труда, а также уменьшить объемы регулирующих резервуаров.

Для организации автоматической работы насоса кроме стандартной аппаратуры общего применения (магнитных пускателей, контакторов, промежуточных реле и переключателей) используют и специальные аппараты контроля/управления. К таким элементам относят:

  • струйные реле;
  • реле контроля уровня и заливки;
  • электродные реле уровня;
  • датчики емкостного типа;
  • различные манометры;
  • поплавковое реле и т.д.

Варианты управления погружным насосом

Можно выделить три вида приборов для управления погружным насосом:

  • блок управления в виде пульта;
  • прессконтроль;
  • автоматическое управление с механизмом поддержания постоянного давления воды в системе.

Первый вариант – простейший блок управления, способный защитить насос от перепадов напряжения и возможных коротких замыканий. Автоматический режим работы достигается подключением блока управления к реле уровня или реле давления. Иногда пульт управления подсоединяется к поплавковому выключателю. На подобный блок автоматики цена не превышает 4000-5000 рублей. Однако целесообразности использования такого управления без защиты насоса от сухого хода и реле давления нет.

Существуют блоки со встроенными системами, например, «Водолей 4000» стоимостью 4000-10000 р. Существенный плюс оборудования – простота монтажа. Установку возможно выполнить самостоятельно без привлечения специалистов.

Второй вариант – «прессконтроль» оснащен встроенными системами пассивной защиты от сухого хода и автоматизированной работы насоса. Управление базируется по ориентировке на ряд параметров, среди которых обязательно учитываются уровень протока и давления воды. Например, если расход воды выше 50 л/мин, то оборудование под корректировкой прессконтроля функционирует непрерывно. По мере уменьшения водяного потока/повышения давления срабатывает автоматика и прессконтроль отключает насос.

При расходовании жидкости менее 50 л/мин запуск насоса происходит со снижением давления в системе водоснабжения до 1,5 атмосфер. Эта функция особенно важна в условиях резкого скачка давления, когда требуется сократить количество включений/выключений устройства при минимальном расходе воды.

Удачные модели прессконтрольного оборудования: Brio-2000M и Водолей.

Третий вариант – блочное управление с поддержанием стабильного давления по всей системе. Это устройство целесообразно устанавливать там, где крайне нежелательны «скачки» давления.

Важно! Стабильно завышенные показатели давления увеличивают расход электроэнергии, при этом КПД насосного оборудования снижается

Шкаф управления погружным насосом: необходимость и функции

Шкаф управления – обязательный элемент автономной системы водоснабжения, работающий на базе насоса погружного типа. В нем интегрируются все управляющие, контрольные узлы и предохранительные блоки.

При помощи распределительного шкафа получится решить ряд задач:

  1. Обеспечение плавного, безопасного пуска электродвигателя насоса.
  2. Регулирование частотного преобразователя.
  3. Отслеживание эксплуатационных параметров автономного водоснабжения: температура воды, давление в трубах, уровень в скважине.
  4. Выравнивание характеристик тока, который подается на клеммы электродвигателя и регулирует частоту вращения насосного вала.

Шкаф управления, обслуживающий одновременно несколько агрегатов, имеет расширенный функционал:

  1. Контроль периодичности работы насосов. Блоки управления попеременно обеспечивают равномерный износ машинной части оборудования. Это увеличивает почти в два раза срок эксплуатации напорного оборудования.
  2. Отслеживание непрерывности работы агрегатов. Если один насос вышел из строя, то скважина продолжит выкачку воды на второй (резервной) линии.
  3. Контроль функциональности насосного оборудования. Во время простоя устройства предотвращается его заиливание.

Типовая комплектация шкафа управления

Распределительный шкаф для погружного насоса (водопроводного, дренажного, пожарного) состоит из следующих элементов:

  1. Корпус – металлическая коробка, рассчитанная для монтажа электротехнического оборудования.
  2. Лицевая панель — изготавливается на базе крышки корпуса, в которую встроены кнопки «Стоп»/»Пуск». На лицевой стороне монтируются индикаторы работы датчиков и насосов, а также реле переключения с ручного на автоматический режим.
  3. Блок контроля фаз состоит из трех датчиков, отслеживающих нагрузку по фазам. Устройство устанавливается около «входа» в аппаратную часть распределительного шкафа.
  4. Контрактор – переключатель, подающий электричество на клеммы насосной установки и отключающий агрегат от сети.
  5. Предохранитель – специальное реле, нивелирующее последствия короткого замыкания в системе. В случае замыкания перегорит плавкий элемент предохранителя, а не обмотка двигателя или содержимое шкафа.
  6. Блок управления – контролирует режим работы агрегата. Состоит из датчика отключения/включения насоса и датчика переполнения. Клеммы датчиков вводятся в гидробак и в скважину.
  7. Частотный преобразователь управляет оборотами вала асинхронного двигателя, сбрасывая и наращивая частоту вращения в момент выключения и старта насоса.
  8. Датчики давления и температуры подключаются к контрактору и блокируют запуск агрегата в ненадлежащих условиях эксплуатации – обледенении труб, повышении давлении и пр.

Подобная «начинка» шкафов управления принята за основу многими производителями. Но наряду с тем, некоторые компании внедряют в типовую схему инновационные решения, повышая конкурентоспособность продукта.

Обзор блоков управления разных производителей

Автоматическая станция «Каскад»

Станция управления погружным насосом «Каскад» предназначена для автоматического управления/защиты трехфазного электродвигателя агрегата, рассчитанного на 380 В. Станция представляет собой металлический шкаф, запирающийся на замок. В комплект входят:

  • станция управления;
  • датчик сухого хода (кондуктометрический тип);
  • датчик уровня;
  • паспорт и руководство по эксплуатации.

Технические и эксплуатационные характеристики станции «Каскад»:

  • номинальный ток – до 250 А;
  • рабочее положение – вертикальное;
  • питание датчиков уровня переменным током;
  • измерение тока по фазам нагрузки;
  • питающее напряжение – 380 В;
  • степень защиты – IP21, IP54.

Выпускаемые модели

Аварийное отключение в случае:

  • перегрузок во время работы и в момент запуска;
  • обрыва одной/двух фаз;
  • «холостом» ходе двигателя;
  • перегреве электродвигателя;
  • низкого дебета скважины;
  • короткого замыкания в цепи электродвигателя.

Устройство управления «Высота»

Устройство защиты/управления погружным наосом «Высота» предназначено для центробежных скважных агрегатов мощностью 2,8-90 кВт. Основные функции:

  • пуск/остановка насоса зависимо от уровня жидкости в резервуаре;
  • выключение агрегата при коротких замыканиях;
  • защита от сухого хода;
  • контроль сопротивления изоляции двигателя;
  • контроль нагрузки в фазе.

Важно! Если не используется датчик уровней, то возможна работа устройства в дистанционном режиме управления

Принцип работы станции «Высота»

При отсутствии в резервуаре воды, нижний и верхний электронные датчики (КНУ, КВУ) разомкнуты, а реле К1 обесточено – происходит запуск насосного оборудования. При верхнем уровне жидкости контакт КВУ замыкает цепь, срабатывает реле К1 и размыкает цепь катушки пускателя – насос отключается. После понижения уровня воды ниже КНУ происходит повторное включение электронасоса.

Защита от короткого замыкания электроцепи обеспечивается выключателем QF, цепи управления – предохранителем FU. Токовое тепловое реле КК защищает от перегрузок, при срабатывании светиться лампочка с надписью «Перегрузка».

Прибор управления Овен САУ-М2

Прибор для управления погружным насосом Овен САУ-М2 используется для поддержания уровня воды в накопительных емкостях, резервуарах, отстойниках и комплексах осушения.

Важно! Овен САУ-М2 рекомендовано к применению совместно с поплавковым датчиком уровня и кондуктометрическим датчиком

Технические характеристики и условия эксплуатации:

  • номинально напряжение – 220В;
  • допустимые отклонения от уровня рекомендованного напряжения — +10…-15%;
  • максимально допустимый ток – 8 А;
  • сопротивление жидкости, при котором срабатывает датчик – до 500 кОм;
  • степень зашиты корпуса – IP44;
  • температура окружающей среды — +1…+50°С;
  • относительная влажность воздуха – максимум 80% при температуре +35°С;
  • атмосферное давление – около 86-106,7 кПа.

Функциональная схема блока управления погружным насосом САУ-М2

Когда уровень воды в резервуаре достигает нижней отметки, где установлен длинный электрод датчика бака, емкость автоматически наполняется до верхнего уровня, на котором монтирован короткий электрод датчика бака. К устройству подключены 2 трехэлектродных датчика:

  • датчик уровня заполняемой емкости;
  • датчик уровня в емкости, используемой для забора жидкости (скважина).

Компараторы 1-4 сравнивают значения сигналов с опорным значением, после чего выдают сигнал на включение/выключение реле насоса, к которому подсоединен электропривод агрегата.

Реле «Насос» выключается при затоплении короткого электрода датчика емкости и включается при осушении длинного электрода (нижний уровень).

Простая схема управления погружным насосом

Для обустройства дачного водоснабжения на небольшом возвышении желательно разместить емкость для накопления воды. Из бака по водопроводным трубам вода будет подаваться в дом и нужные места приусадебного участка. На рисунке приведена схема простейшего механизма управления насосом, которое можно организовать самостоятельно.

Схема состоит из небольшого количества элементов. Достоинства такого управления – простота установки и надежность.

Принцип работы:

  1. Запуск и выключение агрегата осуществляется нормально-замкнутым контактом реле К1.1.
  2. Режим работы выбирается переключателем S2 (водоподъем-дренаж).
  3. Датчики F1 и F2 контролируют уровень воды в резервуаре (в качестве бака можно применять обычную деревянную бочку или пластмассовую емкость).
  4. Включение питания выключателем S1, в случае, когда уровень жидкости ниже датчика F1 катушка реле обесточена – насос запускается через замкнутые контакты реле К1.1. После того, как вода поднимется до датчика F1 транзистор VT1 откроется и включит реле К1. Нормально-замкнутые контакты К1.1 рассоединятся и агрегат остановится.

В системе управления используется маломощный трансформатор от вещательного приемника. При этом важно соблюдать, чтоб напряжение на конденсаторе С1 было не менее 24 В. Диоды КД212А можно заменить любым диодом с выпрямленным током порядка 1 А и обратным напряжением более 100 В.

Оставьте комментарий