Автоматика для скважинного насоса: 3 основных вида и чем они отличаются

Подписка на рассылку

Насосы широко используются в промышленности и частном хозяйстве. Но чаще всего их можно видеть в качестве основного элемента скважинного водоснабжения частных домов и устройства теплосетей с принудительной циркуляцией теплоносителя. В принципе, схема подключения насоса к электросети без какого-либо дополнительного оборудования предельно проста: напрямую подсоединить к устройству ноль, фазу и заземление.

Но такая элементарная схема подключения насоса пригодна далеко не во всех ситуациях, чаще всего оборудование подключается в сочетании с автоматикой определенного типа. В этом случае электрическая схема подключения насоса будет дополнительно включать контакторы (пускатели), переключатели, промежуточные реле, датчики уровня и давления и проч.

Подключение погружных насосов

Рисунок 1. Схема подключения погружного насоса через реле давления Стоит отметить, что схема подключения погружного насоса чаще всего характеризируется применением единственного дополнительного электрического устройства — реле давления.

Данная схема подключения глубинного насоса показывает, что основой цепи служит реле, к которому с одной стороны подключается непосредственно насос, а с другой — провода питания и заземления. Такая схема подключения скважинного насоса актуальна только для систем с гидроаккумулятором и обратным клапаном. Когда давление в системе падает до нижнего настроенного предела, реле замыкает контакты, в результате чего насос запускается и накачивает в систему воду. Когда давление доходит до верхнего предела, поступает соответствующие сигнал от датчика к реле — контакты размыкаются и насос отключается.

Для систем водоснабжения, основанных на применении больших емкостей для воды, больше подойдет электрическая схема подключения насоса, основанная на поплавковых датчиках или другой автоматике, обеспечивающей контроль уровня воды. Сама схема подключения насоса будет такой же, как предыдущая, с заменой реле давления на автоматику другого типа.

Рисунок 2. Водопогружной кабель ВПП Что касается подключения питания погружных и артезианских скважинных насосов, то здесь нужны специальные водостойкие кабели (провода), например провод ВПП или кабель КВВ. Хорошим вариантом также будет специальный водостойкий кабель AQUA RN8 (H07RN8-F).

Подключение циркуляционных насосов

Рисунок 3. Схема подключения циркуляционного насоса через ИБП Практически все современные отопительные системы оборудуются циркуляционными насосами. Данное оборудование позволяет увеличить КПД отопительной системы, уменьшить расход энергоресурсов и повысить скорость нагрева помещений.

Сама схема подключения цикулярного насоса элементарна — насосы данного типа также снабжаются вилками и подключаются в стандартные розетки сети 220 В. Но она имеет один существенный недостаток: в случае отключения электричества система отопления перестанет работать, что приведет не только к остыванию помещений, но и к возможной поломке отопительного котла. Поэтому чаще всего применяется схема подключения насоса отопления через источник бесперебойного питания (ИБП) и аккумуляторные батареи (АКБ), которые активируются только при отключении центрального энергоснабжения.

READ Как подключить ксенон на хендай акцент Рисунок 4. Кабель марки ВВГ Такая схема выглядит довольно просто: насос подключается к ИБП. Он в свою очередь параллельно подключен к электросети и аккумуляторным батареям. Задача ИБП — переключать питание с сети 220 В на АКБ в случае пропадания питания и обратно при его появлении.

Что касается кабельной продукции, которой лучше подключать циркуляционный насос и соединять всю эту систему. Поскольку такие изделия устанавливаются в помещении и не отличаются особой мощностью (45–350 Вт), оптимально подойдет бытовой кабель марки ВВГ 3х1,5 или аналогичный ему кабель марки NYM.

Источник

Применение микропроцессорных электронных блоков

  • последовательность чередования фаз;
  • фазовая асимметрия;
  • уровень температуры двигателя;
  • показатель сопротивления изоляции;
  • защита от «сухого» хода;
  • защита от скачков напряжения в сети.

Эти устройства требуют вмешательства специалистов при их настройке и вводе в эксплуатацию. Они
оптимальны для насосов, имеющих большую мощность. Блоки обеспечивают ведение учета времени
работы насосов и потребление ими электроэнергии. С внедрением микропроцессорных электронных блоков появилась возможность осуществлять контроль работы насоса за счет компьютерного интерфейса.

Монтаж устройств обеспечивает возможность отключения насоса в условиях отсутствия водяного потока, то есть защиту от «сухого хода». Современная автоматическая адаптивная станция «Акробат» стабильно работает от сети до 120В при падении напряжения. Она способна автоматически выключаться в тех случаях, когда:

  • отсутствует вода в системе водоснабжения;
  • заклинивает рабочее колесо насосного оборудования;
  • отсутствует давление воздуха в гидроаккумуляторе;
  • происходит утечка воды из системы;
  • насосная станция неправильно подключена к источнику водоснабжения.

Работа автоматики «Акробат» в условиях пониженного напряжения электросети осуществляется при
скорости водного потока больше 2 л/мин. Критический уровень глубины всасывания при этом составляет
8 м. Установка этой системы позволяет увеличить срок эксплуатации насосного оборудования в условиях адаптивной поддержки давления в системе водоснабжения.

Как правильно выбрать гидробак

Гидробак – ёмкость, основным рабочим органом которой является мембрана. От её качества зависит, сколько времени прослужит устройство от момента подключения до первого ремонта.

Лучшими считаются изделия из пищевой (изобутированной) резины. Металл корпуса изделия важен только для расширительных баков. Там же, где вода содержится в груше, характеристики металла не имеют решающего значения.

Если не обратить особого внимания на толщину фланца вашего приобретения, то уже через год-полтора, а не через 10-15 лет, как вы планируете, придется покупать совершенно новое устройство или, в лучшем случае, менять сам фланец

При этом гарантия на бак составляет всего-то год при заявленном сроке эксплуатации в 10-15 лет. Так что дыра появится как раз после истечения гарантийного срока. И запаять или заварить тонкий металл будет невозможно. Можно, конечно, попытаться отыскать новый фланец, но, скорее всего, понадобится новый бак.

Чтобы избежать подобных напастей, следует искать бак, фланец которого сделан из нержавейки или из толстой оцинковки.

Расчет параметров гидробака

В большинстве случаев включений, гидробаки для водоснабжения устанавливают по принципу: чем больше объем, тем лучше. Но слишком большой объем не всегда оправдан: гидробак займет много полезного места, вода в нем будет застаиваться, и если перебои с электроэнергией бывают очень редко, в нем просто нет необходимости. Слишком маленький гидробак также неэффективен – если используется мощный насос, то он будет часто включаться и выключаться и быстро выйдет из строя. Если возникает ситуация, когда пространство для монтажа ограничено или финансовые средства не позволяют приобрести накопительный бак большой емкости – можно рассчитать его минимальный объем по приведенной ниже формуле.

Как правильно в системе водоснабжения рассчитать объем гидробака

В последнее время на рынке появились современные высокотехнологичные электронасосы с плавным пуском и остановкой, частотным регулированием скорости вращения рабочих колес в зависимости от водопотребления. В этом случае необходимость в гидравлическом баке с большим объемом отпадает – плавный пуск и регулировка не вызывают гидроударов, как в системах с обычными электронасосами. Автоматические блоки управления высокотехнологичных устройств с частотным управлением имеют встроенный гидробак очень маленького объема, рассчитанный на свою насосную группу.

Таблица рассчитанных значений давления и объема гидробака в зависимости от режимов работы поставляющей воду линии

Автоматика: основные узлы и их назначение

Перед тем, как подключить погружной насос для скважины или колодца, монтируют водопроводную магистраль с необходимой автоматикой. Автоматические системы управления одинаковы для любого вида электронасосов, отличие состоит только в настройках управляющих приборов и объеме гидроаккумулятора. Основных узлов всего несколько, при подключении они размещаются в одном месте и выполняют следующие функции.

Реле давления

Основной прибор, осуществляющий автоматическое управление работой электронасоса. Внешне устройство имеет вид небольшой коробочки со штуцером для подключения к водопроводной линии. Принцип работы реле давления довольно прост: если напор в системе превышает допустимое значение, вода давит на клапан, размещенный внутри корпуса за штуцером, и связанная с клапанной диафрагмой металлическая пластина с толкателем размыкает контакты внутри прибора.

Кабель питания электронасоса при работе проходит через реле давления, одновременно происходит разрыв питающей цепи и насосное оборудование отключается. Предусмотрена настройка реле давления в определенном диапазоне двумя регулировочными винтами – один устанавливает верхний порог срабатывания, второй винт регулирует разницу между запускающим и отключающим прибор давлением.

Рис. 2 Автоматика для глубинного насоса

Гидроаккумулятор и преимущества его использования

При включении и отключении электронасоса вода в водопроводной системе резко останавливается или моментально приходит в движение – это вызывает гидроудары, при которых трубопровод и оборудование испытывают повышенные нагрузки.

При потреблении воды, если не существует некоторого запаса, насос будет включаться и отключаться через незначительные интервалы времени – это приведет к повышенным нагрузкам на систему и оборудование и ускорит износ электронасоса.

Для устранения вышеприведенных негативных факторов в водопроводную систему устанавливают гидравлический аккумулятор. Устройство представляет собой цилиндрический металлический бак, внутри которого размещена резиновая мембрана. При закрытых кранах резиновая колба бака наполняется водой, при этом давление в гидроаккумуляторе должно быть равным или чуть ниже давления в системе. При пользовании водой она поступает в трубы из аккумулятора, увеличивая время нахождения электронасоса в отключенном состоянии.

Понятно, что чем больше объем гидробака на один насос, тем больший запас воды в системе и более длительное время оборудование будет находиться в состоянии покоя между запуском и остановкой, следовательно, увеличится ресурс его работы.

Стандартное минимальное значение объема гидробака не меньше 10 литров, верхняя граница может доходить и до 100 литров.

Оптимальное давление воздуха

Чтобы бытовая техника работала нормально, давление в гидробаке обязано находиться в интервале 1,4-2,8 атм. Для лучшей сохранности мембраны необходимо, чтобы давление в системе водопровода на 0,1-0,2 атм. превышало давление в баке. Например, если внутри мембранного бака давление составляет 1,5 атм., то в системе оно должно быть 1,6 атм.

Именно это значение и следует выставить на реле водяного давления, которое работает совместно с гидроаккумулятором. Для одноэтажного загородного дома такая настройка считается оптимальной. Если же речь идёт о двухэтажном коттедже, давление придется повышать. Для расчета его оптимального значения применяют следующую формулу:

Vатм.=(Hmax+6)/10

В этой формуле V атм. – оптимальное давление, а Hmax – высота наиболее высоко расположенной точки водоразбора. Как правило, речь идёт о душе. Чтобы получить нужное значение, следует высчитать высоту нахождения лейки душа относительно гидроаккумулятора. Полученные данные вводятся в формулу. В результате расчета будет получено оптимальное значение давления, которое должно быть в баке.

Обратите внимание, что полученное значение не должно превышать максимально допустимые характеристики для прочих бытовых и сантехнических приборов, иначе они попросту выйдут из строя. Если говорить о независимой системе водоснабжения дома упрощенно, то её составными элементами являются:

Если говорить о независимой системе водоснабжения дома упрощенно, то её составными элементами являются:

  • насос,
  • гидроаккумулятор,
  • реле давления,
  • обратный клапан,
  • манометр.

Последний элемент используется для того, чтобы можно было оперативно контролировать давление. Постоянное нахождение его в системе водоснабжения не обязательно. Он может быть подключен только в тот момент, когда производятся тестовые замеры.

Как видите, именно на этой схеме манометр не отображен, но это не значит, что он вообще не нужен. Просто его включат в момент выполнения контрольных замеров

При участии в схеме поверхностного насоса, гидробак монтируют рядом с ним. Обратный клапан при этом устанавливают на всасывающем трубопроводе, а остальные элементы образуют единую связку, соединяясь между собой с помощью пятивыводного штуцера.

Пятивыводное устройство безупречно подходит для этой цели, поскольку имеет выводы различных диаметров. Входящий и исходящий трубопроводы и некоторые другие элементы связки могут соединяться со штуцером с помощью американок, чтобы облегчить профилактические и ремонтные работы на отдельных участках водопровода.

Впрочем, этот штуцер можно заменить кучей соединительных элементов. Но зачем?

На этой схеме порядок подключения хорошо виден. Когда происходит подключение штуцера к гидроаккумулятору, необходимо удостовериться в герметичности соединения

Итак, к насосу гидроаккумулятор подключается следующим образом:

  • один дюймовый вывод присоединяет сам штуцер к патрубку гидробака;
  • к выводам на четверть дюйма подключаются манометр и реле давления;
  • остались два свободных дюймовых вывода, к которым монтируются труба от насоса, а также разводка, идущая к потребителям воды.

Если в схеме работает поверхностный насос, то соединять с ним гидроаккумулятор лучше с помощью гибкого шланга, имеющего металлическую обмотку.

К тем частям, которые заканчиваются муфтами, будут присоединяться труба от насоса и разводка водопровода, которая пойдет к потребителям воды

К погружному насосу гидроаккумулятор подключается точно так же. Особенностью этой схемы является местоположение обратного клапана, не имеющее никого отношения к вопросам, которые мы сегодня рассматриваем.

Особенности скважины

Когда скважина полностью готова к работе, можно включить насос и начать выкачивать из неё воду, качество и количество которой могут сильно отличаться. Главное влияние на это оказывает несколько показателей, а именно: 1. Глубина

Из разных глубин добывается разная по своим свойствам вода. Глубины залегания природных ископаемых эти принято называть горизонтами. В случаях с водными скважинами таких горизонтов различают четыре:

  1. Простой колодец с глубиной до 20 метров.
  2. Колодец-скважина, имеющий параметр до 30 м.
  3. Песчаный горизонт, который расположен на расстоянии 50 – 70 м. ниже уровня грунтовой поверхности.
  4. Артезианский горизонт. Его глубина залегания может быть 100 метров и ниже.

Выбор глубины будущего источника воды будет зависеть от многих факторов, одни из которых:

  • целевое назначение источника,
  • необходимое количество воды,
  • наличие или отсутствие разрешительных документов,
  • цена,
  • геодезические условия местности,
  • глубина залегания водоносного слоя.

2. Диаметр

Этот показатель напрямую зависит от:

  • параметров бурильного оборудования,
  • характеристик будущего насоса,
  • ценовой доступности процесса,
  • целевого назначения.

Чем больше диаметр, тем дороже будет стоить скважина, тем больший диаметр труб потребуется для её обустройства.

Положительной стороной будет высокая производительность. При выборе диаметра бурения всегда стоит руководствоваться принципом достаточной необходимости. При этом, рекомендуется делать небольшой запас в параметрах, поскольку не всегда доподлинно известно:

  • сколько воды будет давать будущий источник;
  • как быстро он будет восстанавливаться;
  • как поведёт себя скважина по прошествии длительного времени.

3. Дебит скважины

Этим определением называют максимальное количество воды, которое можно выкачать из скважины за один час. Этот параметр не только зависит от мощности установленного оборудования, а и от способности восстановления самого источника. Редко из какого колодца или пробуренного артезианского канала можно бесконечно выкачивать воду большими объёмами. Чем мощнее оборудование, тем скорее будет выкачана вода. Чем чаще будет производится выкачивание, тем меньше будут объёмы. Слабое оборудование может работать долго, выкачивая на верх воды столько, сколько восстанавливается в скважине. Определение точного дебита является сложным процессом и ненужным для источников индивидуального пользования.

4. Объём потребляемой воды

Этот показатель зависит от дебита источника и потребностей его пользователя. Если потребление воды меньше, чем может дать скважина, то проблем с её нехваткой можно будет избежать.

Количество воды в скважине, помимо её глубины и ширины, может зависеть от:

  • времени года,
  • интенсивности выкачивания,
  • параметров используемого оборудования.

Правильный расчёт потребления позволит рационально расходовать ценный природный ресурс. Это позволит дополнительно:

  • экономить электроэнергию,
  • продлить ресурс насоса,
  • обеспечить более качественную и чистую добываемую воду.

Компетентный и тщательный подход к обустройству автономного источника водоснабжения участка даст его владельцу возможность доступ к ценнейшему природному ресурсу, относится к которому нужно с уважением и любовью. Это обязательно будет иметь свои положительные последствия в близкой и отдалённой перспективах.

Для организации индивидуального водоснабжения загородного дома понадобится колодец или бурение скважины с установкой погружного насоса. Во втором случае довольно сложно выкопать скважину своими руками — придется привлекать специалистов и нести финансовые расходы. Можно сэкономить значительные средства на последующих этапах работ, подключив насосное оборудование к источнику водозабора самостоятельно.

Виды

Всю автоматику, использующуюся для контроля за работой насоса, подразделяют на 3 вида в хронологическом порядке согласно последовательности ее создания.

1-го поколения

Это первая и простейшая автоматизированная система управления насосным оборудованием. Ее используют для несложных задач, когда нужно обеспечить постоянный источник воды в доме. Состоит она из трех основных частей.

  • Датчик сухого хода.Необходим для отключения насоса при отсутствии воды, которая служит охладителем, без нее насос перегреется и обмотка сгорит. Но также может устанавливаться дополнительный поплавок-выключатель. Его функция схожа с датчиком и отталкивается от уровня воды: когда он понижается – насос выключается. Эти простые механизмы надежно защищают дорогостоящее оборудование от порчи.
  • Гидроаккумулятор.Является необходимым элементом для автоматизации системы. Выполняет функцию накопителя воды, внутри которого расположена мембрана.
  • Реле. Устройство, контролирующее уровень давления, должно снабжаться манометром, позволяющим настраивать рабочие параметры контактов реле.

Датчик сухого хода

Гидроаккумулятор

Реле давления

Автоматика первого поколения для глубинных колодезных насосов отличается простотой за счет отсутствия сложных электрических схем, а потому его установка на любое насосное оборудование не является проблемным.

Функционал системы так же прост, как и механизм работы, который завязан на понижении давления в гидроаккумуляторе при израсходовании воды. Вследствие чего включается насос и заполняет емкость новой жидкостью. При полном заполнении насос отключается. Этот процесс продолжается циклично. Возможна регулировка минимального и максимального давления посредством реле. Манометр позволяет установить нижний и верхний предел срабатывания автоматики.

2-го поколения

Второе поколение отличается от первого использованием электронного блока управления, к которому подключены датчики. Они распределены по всей насосной системе и следят за работой самого насоса и состоянием трубопровода. Вся информация поступает к электронному блоку, который ее обрабатывает и принимает соответствующие решения.

При использовании автоматики 2-го поколения может не использоваться гидроаккумулятор, так как трубопровод и установленный в нем датчик выполняют аналогичную функцию. Когда давление в трубе падает, сигнал от датчика поступает в узел управления, который, в свою очередь, включает насос и восстанавливает напор воды на прежний уровень, а по завершении отключает его.

Для установки автоматики 2-го поколения необходимы базовые навыки в обращении с электроникой. По принципу действия системы 1-го и 2-го поколения схожи – контроль давления, но по стоимости система 2-го поколения значительно дороже, вследствие чего пользуется меньшим спросом.

3-го поколения

Такая система отличается высокой надежностью и эффективностью, но и стоит дороже своих предшественников. Точная работа системы обеспечивается продвинутой электроникой и позволяет экономить на электроэнергии. Для подключения этой системы необходим специалист, который не только установит, но и настроит правильную работу блока. Автоматика обеспечивает полный комплекс защиты оборудования от поломки начиная от «сухого хода» и разрыва трубопровода и заканчивая защитой от скачков напряжения в сети. Принцип работы, как и во 2-ом поколении, не связан с использованием гидроаккумулятора.

Главное отличие – это возможность более точно регулировать работу механических узлов.Например, при включении насос стандартно качает воду на максимальной мощности, в чем нет нужды при ее малом расходе, а электричество потребляется по максимуму.

Регулировка реле давления воды

Разберем регулировку реле давления на примере РДМ-5, являющимся одним из самых распространенных приборов. Оно производится с настройкой меньшего барьера 1,4-1,5 атмосфер и большего — 2,8-2,9 атмосфер. При установке, данные показателей необходимо регулировать в зависимости от длины трубопровода и используемой сантехники. Можно поменять один или оба предела в любом направлении.

В нашем приборе есть 2 пружины различных размеров, которыми можно настроить пределы начала работы и ее прекращения насосным устройством. Большая пружина одновременно меняет оба барьера. Меньшая — ширину в указанном диапазоне. На каждой из них стоит гайка. Если ее проворачивать и закручивать — оно увеличивается, если откручивать — оно падает. Каждый оборот гайки соответствует разнице 0,6-0,8 атмосферы.

Как определить пороги срабатывания реле

Меньший барьер привязан к объему воздушной среды в аккумулирующей емкости, рекомендуется больше 0,1-0,2 атмосферы. Итак, когда в гидроаккумуляторе 1,4 атмосферы — то порог отключения должен составлять 1,6 атмосферы. В таком режиме на мембрану оказывается меньшая нагрузка, что повышает эксплуатацию.

Важно обратить внимание на номинальные условия работоспособности насосного устройства, узнав их в эксплуатационных характеристиках. Нижний барьер насосного устройства — не менее выбранного показателя в реле

Прежде чем устанавливать реле давления — измерьте его в аккумулирующей емкости, зачастую оно не соответствует заявленным характеристикам

Для этого к контрольному штуцеру присоединяется манометр. Таким же образом контролируется давление при регулировании

Прежде чем устанавливать реле давления — измерьте его в аккумулирующей емкости, зачастую оно не соответствует заявленным характеристикам. Для этого к контрольному штуцеру присоединяется манометр. Таким же образом контролируется давление при регулировании.

Высший барьер устанавливается автоматически. Реле рассчитывается с запасом 1,4-1,6 атм. Если меньший барьер 1,6 атм. — больший будет 3,0-3,2 атм. Для увеличения напора в системе нужно добавить нижний порог. Однако, бывают ограничения:

  • Верхний предел бытовых реле не более 4 атмосфер, его повысить невозможно.
  • При ее значении в 3,8 атмосферы — он отключится еще на показателе 3,6 атмосферы, так как это делается с запасом для сбережения насоса и системы от повреждения.
  • Перегрузки негативно сказываются на общей эксплуатации водопровода.

По существу все. В каждом случае эти показатели выставляются индивидуально, они зависят от источника водозабора, длины трубопровода, высоты подъема воды, перечня и технических особенностей сантехники.

Настройка реле давления для насоса или насосной станции

Для качественной подстройки работоспособности водопровода необходим проверенный манометр, подключающийся возле реле.

Регулировка насосной станции заключается в поворачивании гаек, подпирающих пружины реле. Для регулировки нижнего предела крутится гайка большей пружины. При ее закручивании — давление повышается, откручивании — понижается. Регулировка происходит на половину оборота или меньше. Настройка насосной станции состоит из следующих действий:

  • Включается водопровод и при помощи манометра фиксируется барьер запуска и остановки насоса. Зажимается либо отпускается большая пружина. Заново запускают систему и проверяют показатели обоих пределов давления. Оба значения смещаются на одинаковую разницу.
  • Таким образом корректировка продолжается до ее завершения. После установления нижнего предела происходит регулировка верхнего показателя. Для этого регулируется гайка на меньшей пружине. Она такая же чувствительная, как и предыдущая регулировка. Все действия аналогичны.

При настройке реле важно знать, что не во всех моделях есть техническая возможность регулировать разницу между нижним и верхним пределом. Кроме этого, есть модели в герметичном корпусе, которые можно устанавливать непосредственно на корпус насоса. Так же их можно погружать в воду

Так же их можно погружать в воду.

Есть экземпляры, которые совмещены с реле холостого хода, способные отключить насос при отсутствии воды. Они оберегают двигатель от перегревания. Так происходит регулирование давления воды для насоса, что обеспечивает щадящий режим для водопровода.