Блок управления скважинным насосом: комфортное водоснабжение

Скважинные и другие насосы с автоматическим управлением

Эксплуатацию подземного водозабора делает комфортной не только его правильное обустройство или грамотная подвеска скважинного насоса. Решающее значение имеет вариант подключения, который обеспечит наилучшее использование его возможностей и максимальный контроль над работой, не допускающий возникновения форс-мажоров.

В данной статье мы расскажем, что представляет собой блок управления скважинным насосом, и рассмотрим, какие варианты подключения насосного оборудования наиболее рациональны.

Автоматика для насоса

Пот термином «автоматика» подразумевается совокупность датчиков и реле, осуществляющих контроль силовой части оборудования и различные виды его защиты. Главная цель: уберечь насос и его мотор от воздействий, способных вывести механизм из строя, а так же систематизировать его работу.

Широкое распространение приобрели две схемы управления насосным оборудованием. Одна из них включает в себя внедрение в водопроводную сеть накопительного резервуара (гидроаккумулятора (см. Гидроаккумулятор для скважины: виды оборудования и способы его использования)).

В этом случае, управление осуществляется по уровню воды в нём. Вторая схема предполагает контроль давления непосредственно в напорном трубопроводе.

Контроль по уровню жидкости

Схема с накопительным баком ориентирована на своевременное накопление воды в резервуаре. От него она подаётся на коллектор или дополнительный насос для скважины (насос второго подъёма). Кстати, баков так же может быть несколько — это зависит от протяжённости трассы трубопровода или этажности здания.

Итак:

• Выглядит система так: внутри ёмкости устанавливают специальный электрод – так называется датчик уровня, и он, с помощью реле отслеживает нижний и верхний уровни воды. На минимальном уровне насос включается, и резервуар заполняется до тех пор, пока вода не достигнет верхней отметки. Необходимые уровни задают датчику перед подключением сети.
• Данные схемы используют не только в частных водопроводах, но и в поселковых водопроводных сетях, питающихся из общей артезианской скважины. Датчики-электроды устанавливают в крупных резервуарах, а гидроаккумуляторы бытового назначения оснащаются поплавковыми выключателями.

Схемы обвязки скважинных насосов: вариант с накопительным баком

• Этот вариант не столь надёжен, как электроды, но его применение обусловлено малым рабочим ресурсом. Поэтому, в таких системах предусматривается и аварийный слив – на случай, если автоматика не сработает. Поплавковыми датчиками нередко оснащаются и сами насосы, например: дренажные, ведь они погружаются в накопительный колодец, уровень жидкости в котором тоже нужно отслеживать.
• В целом, схема подключения с накопительным резервуаром вполне надёжна, и обеспечивает стабильность рабочего режима насосного оборудования. На крупных скважинах, где роль накопительного резервуара играет водонапорная башня, подача насоса определяется глубиной водозабора и высотой башни.
• При этом одноразовый цикл закачки воды, равен сумме объёма резервуара и объёма текущего расхода. Таким образом, вероятность кратковременных включений насоса исключается, что значительно продлевает срок его службы.

Насос для абиссинской скважины

• Это касается и малых систем водоснабжения, питающихся из неглубокого водозабора, например: мини-скважины (абиссинского колодца). В них для подачи воды нередко используют бытовые насосные станции, представляющие собой агрегат с насосом, мембранным баком и автоматикой в сборе.

И тут, как вы понимаете, главным условием стабильности работы системы является не цена или бренд насосного оборудования, а его грамотный подбор под параметры системы, и, конечно же, квалифицированное проведение пуско-наладочных работ.

Контроль над давлением в трубопроводе

В данной схеме, главным является датчик давления, и работа насосного агрегата направляется его командами. Реле ставят на трубопроводе, и настраивают на два основных показателя: давления, при котором насос должен запускаться, и верхней границе, достигнув которой ему следует отключаться.

• Вариант подключения, который вы видите на фото снизу, характерен для систем с индивидуальной скважиной, и нередко совмещается с первым вариантом, где присутствует мембранный бак. При малых объёмах расхода воды, так гораздо проще поддерживать необходимое давление в сети, а так же свести к минимуму возможность возникновения гидроударов.

Схема установки насоса в автономной сети

• Огромное значение имеет правильная настройка датчика, которая бы соответствовала и размеру ёмкости, и напорным характеристикам насоса. Необходимо, чтобы заданные границы давлений находились внутри диапазона рабочих параметров насоса, что позволит снизить частоту его запусков. На этот счёт, инструкция производителя даёт свои рекомендации, и при внедрении оборудования в систему, их нужно чётко придерживаться.
• Естественно, что реле давления делятся на промышленные и бытовые. Первые могут и не иметь шкалы настройки, обозначающей диапазон давлений — их настройка производится через манометр. Есть более надёжные варианты, отличающиеся высокой точностью настройки, и работающие через внешний пускатель.

Реле давления электронное

• Тип реле подбирается, исходя из расчётной мощности сети, и оказывает решающее значение при выборе автоматики и схем подключения. Бытовые датчики давления позволяют подключить насос к сети напрямую, не используя сложных схем — видео в этой статье ознакомит вас с данным процессом.
• Это самый простой, а потому и дешёвый способ подключения, но следует заметить, что на этом его преимущества и закончились. Такая экономия ведёт к перегрузке реле, которое быстро выходит из строя.
• Заменить-то его несложно, хотя реле тоже стоит денег. Проблема в том, что владелец сети, не будучи специалистом, вряд ли сможет восстановить настройки, и самостоятельно осуществить проверку режима её работы.

А это уже может привести к поломке насоса, со всеми вытекающими отсюда последствиями: демонтаж, ремонт и переустановка скважинного насоса. Поэтому, когда речь идёт о насосном оборудовании, стремление всё делать своими руками, может быть чревато.

Системы защиты насоса

Наибольшую опасность для насоса представляют перепады напряжения в электрической сети и перегрев двигателя. В руководстве по эксплуатации любого агрегата должно быть указано номинальное напряжение и допустимые отклонения.

Возьмём, к примеру, насос скважинный SN 60 85 Oasis – у него однофазный двигатель, рассчитанный на напряжение 220/230В. Для европейских производителей это стандартный номинал, и его придерживаются так же многие азиатские страны, как в данном случае, Таиланд. Трёхфазные двигатели обычно рассчитаны на 400В.

Реле напряжения и тока

Проще всего обеспечить стабильное напряжение – произвести подключение скважинного насоса через трансформатор с соответствующей мощностью. Но это удовольствие не самое дешёвое: недёшево стоит и сам стабилизатор, и электроэнергия, которую он тоже потребляет.

Реле контроля напряжения

Поэтому, в автоматические системы управления насосами, имеются в виду бытовые варианты, практически всегда встроено реле напряжения. При отклонении показателей от заданного диапазона, оно отключает мотор. В 3х-фазных двигателях, реле может контролировать асимметрию или последовательность фаз.

Перегрузка двигателя

От перегрузки двигатель обычно защищён дополнительно токовым тепловым реле, которое настраивается в соответствии с номинальным током насоса. Но проблемы у двигателя могут возникнуть не только в связи с электропитанием, но и вынужденной работой «всухую».

• Такой защитой оснащают все насосы, и она может осуществляться в двух вариантах. Первый – это всё тот же поплавковый датчик, о котором говорилось выше. Он не позволит насосу работать, если уровень воды снизился до минимальной отметки, а значит, насосу не грозит режим «сухого хода».

Насос скважинный Pedrollo 4 block 2 13

• В некоторых моделях, таких, как скважинный насос 4 block 2 13 от известного итальянского производителя, наряду с поплавком устанавливают специальное реле. Оно отслеживает значение тока, либо сдвиг фаз тока в двигателе.
• Получается двойная защита: если поплавок по какой-то причине не сработал, и в проточной части уже нет воды, которая в погружных моделях является и охлаждающей жидкостью, и смазкой для подшипников – двигатель отключается благодаря команде реле. Подобный казус может случиться, если мощностные характеристики насоса превышают дебит скважины.
• Если это единичный случай, то ничего страшного не произойдёт, но если насос вынужден постоянно работать в таком режиме – надолго его не хватит. Так что двойная защита никогда не помешает. Практически все производители предлагают для своих моделей те или иные варианты пускозащитных устройств, которые дублируют встроенную защиту насоса.

Насос скважинный СН 50

• Есть блоки с печатными платами, которые осуществляют контроль через встроенные в них датчики – все те, о которых было сказано выше. Как правило, они настроены на определённые значения, и изменить эти параметры уже невозможно. Если плата вышла из строя, то проще купить новый прибор, чем заменить её.
• Наиболее сложными конструктивно, являются пускозащитные устройства на базе контроллеров, являющимися, по сути, микропроцессорами. Они улавливают малейшие изменения условий работы двигателя: температуру, сопротивление обмоток статора, последовательность чередующихся фаз — что уже говорить о перепадах напряжения.
• Кроме того, они позволяют осуществлять контроль учёта потребляемой энергии и рабочего времени. Такое устройство может быть подключено к компьютеру и настраиваться через него. Это дорогостоящие варианты, и используют их, в основном в тандеме с насосом большой мощности.
• В этом случае, использование такой автоматики экономически целесообразно, так как расходы на возможный ремонт насоса, могут значительно превысить стоимость защитного устройства. Стоит сказать, что установить и настроить его без соответствующего специалиста, вряд ли получится.

Инверторный блок со встроенным частотным преобразователем

• Самый лучший вариант защиты для бытового насоса — это использование частотного преобразователя. Принцип его работы достаточно прост. Электрический ток, попадая на платы, выравнивается с помощью встроенного стабилизатора. Преобразователь быстро оценивает показатели насоса и подаёт ему энергию точно в таком количестве, какое требуется для безопасной работы.
• Главное достоинство этого устройства заключается в том, что оно контролирует число оборотов двигателя, не позволяя увеличивать скорость вращения ротора, и тем самым, оберегает его от перегрузок. А они непременно возникают, когда сила тока возрастает.
• Инверторный блок управления насосом включает в себя не только частотный преобразователь, но и весь необходимый комплекс защитных датчиков. Он обеспечивает не только аварийное отключение, но и плавный запуск и выключение агрегата, что предупреждает возникновение гидроударов в трубопроводе.

А ещё, установка инвертора избавит от необходимости внедрения в систему гидроаккумулятора – вот вам и экономия.

Конструктивная защита скважинного насоса

Мы говорили о встраиваемых и подключаемых защитах для насосного оборудования. Но есть ещё и защита конструктивная, ориентированная, в основном, на уменьшение негативных последствий абразивного воздействия примесей в воде, на рабочие органы насоса. Наглядным примером такого решения являются скважинные насосы с «плавающими рабочими колёсами».

• В основном, это многоступенчатые модели для глубоких скважин, с диаметром корпуса не менее 4 дюймов (или 100 мм). Колёса в них не зафиксированы жёстко на валу, а могут перемещаться вдоль него, от одного направляющего аппарата к другому. Вот за это они и получили своё название «плавающие». Лишённый лишней нагрузки, вал может быстрее вращаться, благодаря чему улучшаются напорные характеристики агрегата.

Скважинный насос 100 мм

• Сам вал подвешен на осевой опоре, а опорой для колёс являются кольцевые бурты направляющих аппаратов. В целях снижения трения между ними, в нижних и верхних сегментах рабочих колёс установлены опорные шайбы. Для их изготовления используются нечувствительные к трению композитные материалы.
• Давление, создаваемое усилием и собственным весом колес, передаётся на осевую опору вала, затем на направляющий аппарат и корпус. С целью уменьшить механическое воздействие песка на осевые опоры, изготовители стараются уменьшить количество опор в секциях.

Таким образом, достигается и ещё один положительный эффект: в полости рабочей камеры появляется дополнительное пространство, что даёт возможность увеличить количество ступеней, а соответственно, и мощность агрегата.