Автоматика для скважинных насосов: принцип работы и критерии выбора. Подготовка материалов и выбор места для установки. Автоматическое управление насосом

Насос - сердце системы, автоматика - ее мозг. Самостоятельно запуск не случится: либо это придется делать лично, либо переложить заботу на умные устройства. Что касается установки простейшей автоматики своими руками, сложного в этом ничего нет: составляющие есть в продаже, к ним прилагаются инструкции - остается смонтировать автоматику для скважинного насоса по схеме, то есть банально соединить детали.

Если наружный насос можно включить самому, полить огород, наполнить бочку и выключить, со скважинным иначе: установка автоматики необходима - это этап обустройства скважины. Приборы не покупают заранее, а выбирают вместе с насосом: нужно знать, какие защитные схемы уже интегрированы в оборудование (защита от сухого хода, перегрева в современных моделях уже есть; как правило, прилагается поплавок).

Схема установки автоматики для скважинного насоса

Как всякая электроника, автоматика бывает нескольких поколений (пока трех), но принцип ее работы одинаков. Поколение выбирают, отталкиваясь от задач. Простейшая автоматика обеспечивает своевременное включение/отключение оборудования в зависимости от давления в накопительном баке и аварийное отключение (при недостатке воды в источнике). Современные электронные устройства не только защищают насос, контролируют его запуск, но и оптимизируют работу всей системы, обходящейся без гидроаккумулятора.

Первое поколение автоматики

Первое поколение автоматики - простейшие устройства, которые автоматизируют подачу воды и защищают скважинный насос:

блокиратор сухого хода,
выключатель-поплавок,
реле давления.

Блокиратор сухого хода прост: если нет жидкости, он отключает оборудование. Почти ту же роль играет поплавок, реагирующий на снижение уровня воды. Устройства простейшие, но насос защищают хорошо.

Защита от сухого хода, подключаемая к реле

Реле давления устанавливают на накопительный бак (без него автоматика I поколения не имеет смысла). Реле бывают уже с манометром (если нет, то манометр тоже понадобится).

Гидроаккумулятор - составляющая насосной станции. Именно в нем нагнетают требуемое давление, распространяемое на всю систему. За уровнем давления следит реле.

Принцип прост. При открытии крана:

вода уходит из бака,
давление снижается,
реле запускает насос,
вода поступает в бак и давление повышается,
при достижении заданного значения реле отключает оборудование.

При настройке реле задают два пороговых значения - минимальное и максимальное. Как только давление достигает минимума, реле включает насос, при наборе максимума - отключает.

Первое поколение автоматики в основном используют в обустройстве неглубоких скважин. С большой глубиной все серьезнее.

Второе поколение автоматики

Блок управления II поколения - электронное устройство, принимающее сигналы от датчиков, отдающее соответствующие команды. Датчики автоматики устанавливают на скважинном насосе и в трубопроводе, что дает возможность исключить из системы накопительный бак.

Система работает в режиме реального времени. При открытии крана:

вода уходит из трубопровода;
давление снижается;
датчик регистрирует падение уровня, отсылает информацию на микросхему;
блок управления включает насос;
вода поступает в трубопровод;
при достижении максимального давления датчик дает сигнал на микросхему;
блок отключает оборудование.

Хотя система совершеннее, принцип ее работы тот же: достижение минимального уровня давления - включение насоса, достижение максимального - отключение.

Помимо традиционного набора функций автоматику II поколения снабжают следующими опциями:

температурный контроль,
аварийное выключение,
блокировка сухого хода (не нужна, если есть в насосе),
отслеживание уровня жидкости,
рестарт.

Если простейшая автоматика дешевая, то здесь уже цены повышаются, и это вполне можно отнести к минусам (дороже I, но не дотягивает до III поколения, что несколько снижает целесообразность приобретения БУ из-за одного лишь отказа от гидроаккумулятора).

Третье поколение автоматики

Из устройств III поколения собирают мощные, надежные, энергоэффективные системы автоматики для скважинных насосов. Несмотря на сохранение основополагающего принципа, разница между традиционными простейшими и современными приборами солидная. Солидна и стоимость последних, но вложенные средства они отрабатывает на все 100 %, в том числе значительно увеличивая срок службы насоса и создавая серьезную экономию энергии за счет тонкой настройки.

Скважинные насосы оснащают стандартными двигателями. При включении они начинают качать воду на полную мощь, потребляя указанный максимум электроэнергии. Своими руками отрегулировать двигатель нереально, поскольку наблюдается постоянная разность значений: требуется разное количество воды, зависящее от забора - каждый раз перенастраивать скважинный насос (находящийся на глубине) не представляется возможным. Автоматика III поколения выполняет эту функцию легко - на двигатель подается ровно столько энергии, сколько потребуется для достижения заданного давления: для восполнения небольшого расхода система включает оборудование на малых оборотах.

Схема установки блока управления (срезать ватермарку)

Помимо тонкой регулировки напряжения, подаваемого на двигатель, автоматика III поколения оснащена всеми стандартными опциями и расширенными защитными: предохраняет прибор от перепадов напряжения, перегрева, сухого хода и прочее. Систему можно настроить на работу в различных режимах, что позволяет организовать водоснабжение по нестандартной, но оптимальной для конкретного дома схеме, изобилующей нюансами. Накопительный бак не требуется: датчики устанавливают непосредственно в трубопроводе, оборудовании и других местах. Получаемые с датчиков данные обрабатывает блок управления.

Установка автоматики для скважинного насоса

Простейшую автоматику для скважинного насоса вполне можно установить своими руками: монтаж сложностей не вызывает. Поплавок, блокиратор сухого хода в основном уже есть в приборах (если блокиратора нет, его можно установить).

Схема установки реле давления

Дополнительно приобрести нужно только гидроаккумулятор, реле давления, обратный клапан, предотвращающий потерю давления за счет оттока жидкости. Реле устанавливают на бак или на разводной коллектор. На трубу, по которой вода поступает в гидроаккумулятор, также монтируют очистные фильтры. Обратный клапан ставят на насос (чаще всего).

Подключение сводится к простым действиям:

Сборка системы.
Установка гидроаккумулятора.
Монтаж реле давления.
Подача питания (если нужно).
Настройка верхнего порогового значения давления (путем вращения гайки).
Настройка нижнего порогового значения давления.
Пуско-наладка: тест и при необходимости дополнительная настройка.

Давление в гидроаккумуляторе накачивают простым насосом. В этом и состоит роль человека (больше ничего не требуется - далее система работает сама).

Установку автоматики II и III поколений своими руками проводить не рекомендуется. Тонкая настройка блока управления, правильное размещение датчиков - сфера деятельности специалистов. Устройства сложные, требуют специфических знаний и навыков. Лучше один раз оплатить монтаж автоматики, чем своими руками вывести из строя дорогостоящий электронный блок управления. Что касается выбора, то надо брать либо первое, либо третье поколение: установка устройств второго как оборудование скважины автоматикой не выглядит целесообразной.

Выбор автоматики для насоса

Для того, чтобы скважина была качественным источником воды используется определенное оборудование. Оно позволяет не только выкачивать воду, но и доставлять ее до дома или любой другой хозяйственной постройки на участке.
Автоматика для скважины на данный момент имеет огромный выбор.

Обустройство скважины при помощи оборудования

Скважина не будет давать воду сама по себе, необходимо сделать некоторые мероприятия.
Рассмотрим подробнее:

Глубина, на которой находится вода довольно большая в скважине и может достигать 200 м.
Вода из нее может поступать только при помощи мощного насосного оборудования.
На данный момент есть два вида насосов.
Также стоит уделить внимание чистоте источника.
Для очистки воды используют фильтровальное оборудование.

Примечание. Стоит учесть и уровень воды в скважине, который контролируется при помощи специальных датчиков. Они устанавливаются на стенках конструкции при помощи специальных приспособлений. Способ их крепления зависит от внутреннего обустройства скважины.

Виды насосов для скважины

Автоматическая подача проводится при помощи мощного насоса.
Он может быть:

Поверхностным.
Глубинным.
Вибрационным.
Центробежным.

Примечание. Мощность у такого оборудования разная и подбирается в зависимости от глубины источника и его загрязнения.

Совет. Более мощная должна выбираться автоматика артскважин. Обусловлено это тем, что глубина скважины достигает 500 м и используется она для промышленного производства, а значит и дебет источника должен быть на высоком уровне.

Как это работает:

Насос выбирается в зависимости от его мощности.
Измеряется она в кубометрах подачи воды за один час.
На данный момент все насосы, которые производятся современными производителями, могут наращивать свою мощность и тем самым увеличивать дебет воды в источнике. При этом потребление энергии в процессе работы может уменьшаться.
Есть насосы, которые приводятся в работы при помощи определенных двигателей (центробежные), а есть и те, которые работают на основе вращения подшипника (вибрационные).

Совет. Автоматика для скважин должна подбираться, основываясь только на принципе и регулярности работы оборудования.

Для регулярной и бесперебойной работы всегда используют .
Он служит более длительный промежуток времени, чем вибрационный.
Если планируется использовать воду круглый год, то лучше отдать предпочтение именно ему.
Если же на загородном участке водой пользуются только в дачный сезон, то лучше применить вибрационный насос, который имеет меньшую мощность, но вполне подойдет для нормального водоснабжения участка.
Стоит отметить, что цена на центробежные насосы в несколько раз выше, чем на вибрационные оборудования.

Поверхностные насосы

Что собой представляют поверхностные насосы:

Оборудование такого типа находится на поверхности грунта.
Забор воды из источника проводится по методу всасывания.
По этой причине мощность такого насоса должна быть высокой при большой глубине скважине.
Поверхностные насосы разделяются на: вихревые и центробежные.

Примечание. Наиболее часто поверхностные насосы используют для обустройства водоснабжения на участке с целью увеличения дебета подачи воды из скважины. внутри конструкции используют погружные насосы.

Поверхностные насосы - довольно большие агрегаты.
В них есть автоматика, которая способна отключать и включать насос при необходимости.
Насосное оборудование такого типа имеет давление в 1,5-3 АТМ.
Его будет вполне достаточно для того, чтобы обеспечить хозяйственные цели в доме: стирка, газовые колонки с двумя уровнями и так далее. Смотрите фото с примером такого насоса.

Работают насосы поверхностные довольно громко.
Рекомендации:

Такое оборудование не может находиться в незащищенном виде.
Для него, как правило, предусматривается отдельное помещение.
Обязательно необходимо изолировать его для того, чтобы работа оборудования не была слышна, так как это доставить некий дискомфорт жильцам дома.
Обязательно для его подключения нужно сделать электрическую проводку и подвести трубы из скважины.

Погружные насосы

Могут быть также вибрационные или центробежные.
Как это работает:

Работа такого оборудования различается.
В вибрационных насосах погружного типа процесс работы заключается в подаче воды из-за работы поршня, который находится в специальной гидравлической камере.
Есть определенная частота вибрационных движений, которая составляет не менее 100 раз в сек.
Благодаря такому устройству подача воды проводится под большим напором и вода легко выталкивается на поверхность.
Вибрационные насосы предназначены для простой системы водоснабжения загородного дома.

Примечание. Стоит отметить, что производительность такого оборудования на низком уровне, что не дает возможность использовать его для промышленного производства. Кроме этого, вибрации, которые образуются в результате работы насоса способны быстро разрушить стенки скважины и ремонту такой источник уже не подлежит.

Самыми распространенными считаются центробежные погружные насосы:

Они отличаются от предыдущих тем, что находятся внутри источника.
Для их установки есть инструкция, которая указывает, что насос должен находится на глубине от 50-100 см от дна источника.
Они имеют ряд преимуществ.

Преимущества погружных центробежных насосов:

Установка такого оборудования проводится своими руками, и она довольно проста.
Сами насосы имеют более длительный срок при постоянной эксплуатации, которые достигает 25-50 лет (все зависит от производителя и от модели).
Работа насосов не сопровождается шумом и вибрацией.
Они не разрушать стенки скважины.
Производительность насосного оборудования такого типа довольно высокая и оно с различной мощностью используется для промышленного производства.
Насосы не перегреваются, так как имеют специальный датчик, который охлаждает двигателей в случае перегрева.
С такого не будет и когда он перегреется, сразу отключится.
Насос имеет компактную форму конуса, которая помещается в скважину без труда.

Совет. Для прокачки скважины используют именно такие насосы.

Средняя производительность насос центробежной работы является 3,4-3,5 м3/ч.

Совет. Если есть возможность для обустройства скважины использовать погружные насосы, то лучше всего эксплуатировать оборудования на протяжении всего года. Если же оно не будет использоваться таким образом, то его обязательно демонтируют после использования. Это даст возможность обезопасить оборудование от поломок.

Способы монтажа

С автоматикой вполне можно поставит своими руками. Причем в этом варианте цена вопроса обойдется ровно в стоимость комплектующих.
Монтировать насос в скважину можно двумя способами: “летним” и “зимним”.

Внимание: При любом варианте выполнения работы надо тщательно следить за качеством выполнения стыков. Они должны быть полностью герметичны.

“Летний” способ

Итак:

Вход в скважину закрывается с помощью оголовка и расположен над поверхностью земли.
Насос опускается в скважину на определенной глубине с помощью водоподъемной трубы, которая сделана из пластика ПНД д. 32-40 мм.
Процесс осуществляется на тросе-страховке из нержавеющей стали в 5 мм. Как правило, автоматику не устанавливают, а включают и выключают насос вручную.

Внимание: Этот способ уместен во время монтажа водоснабжения при строительстве или для дачных сооружений, которые не имеют в доме внутреннюю разводку воды.

“Зимний” способ

Таким способом можно пользоваться для круглогодичного автономного водоснабжения:

Вход в необходимо углубить под землей на 2 м, установить металлический кессон и закрыть оголовком.
Насос опускают в скважину на определенной глубине с помощью водоподъемной трубы из пластика ПНД д. 32-40 мм на тросе-страховке из нержавеющей стали в 5 мм.
Трубы для водопровода к дому от кессона укладывают на глубину, которая будет ниже глубинного промерзания (1,8 м).

В техническом помещении, к примеру, в санузле, котельной или под лестничным входом, ставят автоматику (реле давления), насосный пульт управления, гидропневмобак и стабилизатор. В кессоне возможны монтажные работы.
При условии строительства дома на ленточном или столбчатом фундаменте, а также когда техническое помещение не будет обогреваться в зимний период, вертикальную водопроводную трубу следует обложить обогреваемой кабельной системой и утеплить теплоизоляционно.

Внимание: Для обоих способов подойдут трубы ПНД из пластика с диаметром 23-63 мм при уровне динамики воды в 100 м и при давлении по максимуму в 16 атм.

При 100-метровом уровне необходимы водопроводные трубы из оцинковки, нержавейки или черные:

Их нарезают кольцами 4-11 мм и соединяют с помощью муфт или фланцев.
Насос монтируют своими руками на глубине 80 м на пластиковой трубе.
Насосы опускают на трубах из пластика с большим диаметром или на трубах из металла на глубину 80 м манипулятором, лебедкой или автокраном.

Бывает, что высокопроизводительные насосы (20 м3/ч) монтируют на трубах из стеклопластика повышенной прочности, малого веса и со сроком эксплуатации более 50 лет. Монтажные работы осуществляются с помощью автокрана или манипулятора.
Итак:

После установки насоса в скважину, следует обвязать оголовок трубопроводами и поставить арматуру регулировки или запорную арматуру.
Задвижка-регулировка нужна для того, чтобы выводить насос на рабочей поверхности (рассчитывается по насосной диаграмме) и ограничивать производительность работы по максимуму.
Затем скважину прокачивают до получения чистой воды, которая проходит в дом к автоматическому гидропневмобаку.

Для нормальной работы нужна не только специальная автоматика на скважину, но и фильтровальное оборудование.
Особенности конструкции:

На данный момент фильтра могут быть механическими, которые устанавливаются в скважине и не дают возможности при включении насоса проникнуть в источник подачи воды примесям и другим загрязнителям.
Также есть автоматические, которые устанавливаются на выходе из скважины или при подходе воды к дому.

Совет. При обустройстве скважина довольно часто используют самодельные насосы, которые устанавливаются на дне конструкции.

Насос также может устанавливаться на самом насосе. При этом оборудование начинает работать после включения насосного оборудования.
Фильтры помогают делать воду более чистой и качественной.

Чтобы обустроить скважину, оборудование для нее и автоматические системы выбираются, основываясь на рекомендациях специалистов. На видео в этой статье показан процесс установки фильтра и насоса в конструкцию.

Одним из важнейших элементов управления водяной насосной станцией является реле давления. Оно обеспечивает автоматическое включение и выключение насоса, управляя подачей воды в бак по заданным параметрам . Четких рекомендаций, какими должны быть значения предельных уровней нижнего и верхнего давлений, нет. Каждый потребитель решает это индивидуально в пределах допустимых норм и инструкций.

Устройство и принцип действия реле давления воды

Конструктивно реле выполняется в виде компактного блока с пружинами максимального и минимального давления, натяжение которых регулируется гайками. Мембрана, связанная с пружинами, реагирует на изменение силы давления. При достижении минимального значения пружина ослабевает, при максимальном уровне – сжимается сильнее. Воздействие, оказываемое на пружины, вызывает размыкание (замыкание) контактов реле, выключая или включая насос.

Наличие в водопроводе реле позволяет обеспечивать в системе постоянное давление и необходимый напор воды. Насос управляется автоматически. Правильно выставленные обеспечивают его периодическое отключение, что способствует значительному увеличению срока безаварийной службы.

Последовательность работы насосной станции под управлением реле следующая:

Насос закачивает воду в бак.
Давление воды постоянно увеличивается, что можно отследить по манометру.
При достижении установленного предельного верхнего уровня давления срабатывает реле и отключает насос.
По мере расходования воды, закаченной в бак, происходит снижение давления. Когда оно достигнет нижнего уровня, насос вновь включится и цикл повторится.

Схема устройства и составные элементы типового реле давления

Основные параметры работы реле:

Нижнее давление (уровень включения). Контакты реле, включающие насос, замыкаются, и в бак поступает вода.
Верхнее давление (уровень выключения). Контакты реле размыкаются, насос выключается.
Диапазон давлений – разность двух предыдущих показателей.
Значение максимально допустимого давления выключения.

Настройка реле давления

В процессе сборки насосной станции особое внимание уделяется настройке реле давления. От того, насколько правильно будут выставлены его предельные уровни, зависит удобство эксплуатации , а также сроки безаварийной службы всех составляющих устройства.

На первом этапе нужно проверить давление, которое было создано в баке при изготовлении насосной станции. Обычно в заводских условиях устанавливается уровень включения в 1,5 атмосферы, а отключения – 2,5 атмосферы. Проверяют это при пустом баке и отключённой от электросети насосной станции. Рекомендуется проводить проверку автомобильным механическим манометром. Он помещается в металлическом корпусе, поэтому измерения получаются более точными, чем с использованием электронных или пластиковых манометров. На их показания могут повлиять как температура воздуха в помещении, так и уровень зарядки батареи. Желательно, чтобы предел шкалы манометра был как можно меньшим. Потому что по шкале, к примеру, в 50 атмосфер очень сложно будет точно измерить одну атмосферу.

Для проверки давления в баке нужно открутить колпачок, закрывающий золотник, подсоединить манометр и снять по его шкале показание. Давление воздуха следует и в дальнейшем периодически проверять, например, один раз в месяц. Воду при этом нужно полностью удалить из бака, отключив насос и открыв все краны.

Возможен и другой вариант – внимательно следить за давлением отключения насоса. Если оно увеличилось, это будет означать уменьшение давления воздуха в баке. Чем меньшим будет давление воздуха, тем больший запас воды может быть создан. Однако разброс давления от полностью заполненного до практически опустошённого бака получается большим, и всё это будет зависеть от предпочтений потребителя.

Выбрав желаемый режим работы, нужно установить его, стравив для этого лишний воздух, или подкачать дополнительно. Нужно иметь в виду, что не следует уменьшать давление до значения менее одной атмосферы, а также чересчур перекачивать его. Из-за малого количества воздуха резиновая ёмкость, наполненная водой внутри бака, будет касаться его стенок и протираться. А излишек воздуха не даст возможности закачивать много воды, поскольку значительную часть объёма бака будет занимать воздух.

Настройка уровней давления включения и выключения насоса

Которые поставляются в собранном виде, реле давления заранее настроено по оптимальному варианту. Но при её монтаже из различных элементов на месте эксплуатации настройку реле нужно проводить обязательно. Это вызвано необходимостью обеспечить эффективную взаимосвязь настроек реле с объёмом бака и напором насоса. Кроме того, бывает необходимость изменить исходную настройку реле давления. Порядок действий при этом должен быть следующим:

На практике мощность насосов выбирается такой, которая не позволяет накачивать бак до крайнего предела. Обычно давление отключения устанавливают на пару атмосфер выше порога включения.

Допускается также установка предельных уровней давления, которые отличаются от рекомендуемых значений. Таким способом можно задать собственный вариант режима эксплуатации насосной станции. Причём при установке разницы давлений малой гайкой надо исходить из того, что начальной точкой отсчёта должен быть нижний уровень, устанавливаемый большой гайкой. Выставлять верхний уровень можно только в пределах, на который рассчитана система. Кроме того, резиновые шланги и иная сантехника тоже выдерживают давление, не выше расчётного. Всё это необходимо учитывать при монтаже насосной станции. К тому же чрезмерный напор воды из крана часто бывает совершенно ненужным и некомфортным.

Регулировка реле давления

Регулировку реле давления практикуют в тех случаях, когда необходимо выставить уровни верхнего и нижнего давлений в заданных значениях. Например, требуется установить верхнее давление в 3 атмосферы, нижнее – 1,7 атмосферы. Процесс регулировки состоит в следующем:

Включить насос и закачивать воду в бак до значения давления на манометре 3 атмосферы.
Отключить насос.
Открыть крышку реле и медленно вращать малую гайку до тех пор, пока реле не сработает. Вращение гайки по часовой стрелке означает увеличение давления, в обратную сторону – уменьшение. Выставлен верхний уровень – 3 атмосферы.
Открыть кран и слить воду из бака до значения давления на манометре 1,7 атмосферы.
Закрыть кран.
Открыть крышку реле и медленно вращать большую гайку до срабатывания контактов. Выставлен нижний уровень – 1,7 атмосферы. Он должен быть несколько больше, чем давление воздуха в баке.

Если будет задано высокое давление для отключения и низкое – для включения, бак заполняется большим количеством воды, и нет необходимости часто включать насос. Неудобства возникают только из-за большого перепада давлений, когда бак полный или почти пустой. В других случаях, когда диапазон давлений небольшой, и насос часто приходится подкачивать, давление воды в системе равномерное и достаточно комфортное.

В следующей статье вы узнаете — самые распространенные схемы подключения.

Под автоматикой в данном случае подразумевают совокупность командных реле, силовой электрической части и различные виды защит, задача которых – уберечь электродвигатель и сам прибор от выхода из строя. В этой статье мы рассмотрим системы управления насосами. Наиболее широко распространены две основные схемы управления работой насоса: по уровню рабочей среды (воды) в накопительном резервуаре и по давлению в напорном трубопроводе.

Управление насосом: контроль по уровню

Первая схема управления работой насоса применяется при работе устройства на водонапорную башню или для наполнения емкости, откуда вода к потребителю подается уже насосами второго подъема. Внутри емкостей устанавливаются специальные датчики уровня (электроды), которые с помощью реле контроля уровня отслеживают нижний (включение насоса) и верхний (отключение насоса при заполнении резервуара) уровни. Применение в данной схеме поплавковых выключателей вместо электродов менее надежно, что обусловлено их небольшим рабочим ресурсом. Обязательно предусматривается устройство аварийного слива при переполнении резервуара (сигнализации переполнения обычно не применяется). Данная схема характерна для крупных поселковых скважин, когда от одной емкости осуществляется водоснабжение целого дачного поселка, села, деревни.

Главное преимущество, которое достигается при таком подходе, – стабильный режим работы. Гидравлика постоянна: номинальный расход подается на высоту, определяемую глубиной скважины, высотой башни и дополнительно предусматривает еще 1–2 м – на излив. Один цикл соответствует по расходу полному объему башни с учетом расхода текущего водоразбора. Исключена возможность кратковременных пусков-остановов, что продлевает срок эксплуатации оборудования. Достаточно грамотно подобрать электронасос под требуемые параметры, один раз квалифицированно произвести пусконаладку, и стабильная работа системы обеспечена.

Управление насосом: контроль по давлению

По второй схеме насос управляется командами от реле давления, установленного на трубопроводе. На самом реле настраиваются два параметра: давление включения насоса и давление, при котором он должен отключиться. Данная схема управления насосом характерна для индивидуальных скважин и обычно используется вместе с мембранными баками, предназначенными для поддержания необходимого избыточного давления в сети, компенсации гидравлических ударов и малых расходов. Чрезвычайно важно произвести правильную настройку реле в соответствии с характеристиками устройства и объемом мембранного бака. Чтобы насос не включался слишком часто, заданный предел давлений должен лежать в средней зоне рабочей характеристики. Гистерезис значений выбирается в диапазоне 1,2–2,5 бар с учетом данных о максимально допустимом количестве включений в определенный период времени.

Реле давления, применяющиеся в этой схеме, можно условно разделить на бытовые и промышленные. Первые, реле MDR фирмы Condor, XMP (Telemecanique) и др., имеют мощные контактные группы, способные выдерживать ток до 16 А, но не оборудованы шкалой настройки с указанием регулируемого диапазона давлений. Настройка таких реле производится с помощью манометра. Преимуществами реле данного типа являются их относительная дешевизна и возможность применения в силовых цепях (непосредственно для управления насосом). Недостатками – невысокая точность настройки и небольшой рабочий ресурс – вследствие влияния больших пусковых токов. Промышленные реле, FF4 фирмы Condor и KPI (Danfoss), отличаются повышенной точностью и надежностью, но имеют слаботочные контакты и требуют организации коммутации через внешний пускатель. Тип реле влияет на выбор дальнейшей электрической схемы и системы автоматики.

При использовании бытовых устройств достаточно напрямую подключить насос через его контактные группы к сети. Простота и дешевизна данного варианта привлекают многих покупателей, однако иных преимуществ это не дает. Более того, подобная экономия средств влечет за собой дополнительные затраты в процессе эксплуатации на замену преждевременно вышедшего из строя реле (подгорели или окислились контакты). Сам пользователь, поставив новое реле, вряд ли сможет восстановить прежние настройки и проверить режим работы, что, в худшем случае, может привести к отказу устройства. Известная поговорка «скупой платит дважды» здесь не работает: заплатить при поломке насоса придется трижды – за подъем прибора, ремонт и, в третий раз, за опускание его в скважину и ввод в эксплуатацию. Для работы насоса с промышленным реле необходимы промежуточные устройства (различные варианты шкафов управления с устройствами дополнительной защиты или без них).

Защита насоса

Как показывает практика, основными причинами выхода скважинного насоса из строя являются работа при повышенном или пониженном напряжении питания в электрической сети, перегрузка электродвигателя и работа в режиме «сухого» хода, т.е. без воды. Любой европейский производитель указывает в технической документации требования по питающему напряжению (в Европе стандартно это 1×230 или 3×400 В) и допустимые отклонения относительно номинала.

Радикальный способ обеспечить качественное электропитание насоса – это применение стабилизаторов переменного напряжения соответствующей мощности, что затратно. Чаще всего в систему автоматики управления наососм устанавливают реле контроля напряжения. Данная автоматизация устройства отключает насос при падении напряжения и перенапряжении, а также могут контролировать последовательность и асимметрию фаз (для трехфазных двигателей). Наличие в реле временной задержки по включению обеспечивает защиту от частых скачков напряжения в сети.

Защита электродвигателя от перегрузки осуществляется с помощью тепловых токовых реле, отключающих его при достижении установленного значения тока. Очень важно, чтобы диапазон настройки токового реле соответствовал номинальному току насоса.

Защита насоса от «сухого» хода может осуществляться двумя способами: непосредственно – по уровню воды в скважине с помощью датчиков (электродов) или поплавков и косвенно – по значению тока или сдвигу фаз тока и напряжения электродвигателя с помощью специальных реле. В некоторых двигателях, MS 3 насосов SQ фирмы Grundfos, этот элемент защиты уже стандартно встроен. Недостатком косвенной защиты является именно ее «вторичность»: реле срабатывает только тогда, когда проточная часть и подшипники уже остались без воды, смазывающей и охлаждающей их. В случае, если производительность устойства превышает дебет самой скважины, подобная ситуация может возникать несколько раз в сутки, что негативно сказывается на его сроке службы. В этой ситуации настоятельно рекомендуется использовать электродное реле контроля уровня, которое позволяет отключить насос еще до возникновения аварийной ситуации.

В зависимости от конкретной ситуации для управления и защиты скважинным насосом могут использоваться различные комбинации и типы защитных устройств, выпускаемых как самими заводами-изготовителями насосного оборудования, так и другими производителями. Рассмотрим предлагаемые на сегодня на рынке изделия.

Устройства для управления насосом

Условно их можно разделить на три группы: пускозащитные устройства, собранные на базе печатных плат – QA/50B, QA/60C фирмы Maniero, SK-701 компании Wilo и др.; блоки управления на релейной технике – SK 277 (Wilo), «Гидромат» H110-H311 («Гидроланс») и т.п.; системы управления на базе микропроцессорных устройств – SPCU3 (Control) MP204-S (Grundfos), SK-712 (Wilo) или аналогичные.

Устройства на базе печатных плат являются функционально и конструктивно законченными изделиями и требуют подключения внешнего устройства – собственно насоса часто через пускатель и передающие датчики (уровня, реле давления и т.д.). Они отличаются большим набором контролируемых параметров и функций (тепловая токовая защита, защита от скачков напряжения, контроль «сухого» хода с помощью электродов и по нагрузке электродвигателя и т.п.), которые не всегда используют. Благодаря законченности изменить логику работы прибора практически невозможно. В некоторых устройствах отсутствует возможность изменения значений срабатывания по определенным параметрам. В случае выхода платы из строя требуется ее замена целиком, что сопоставимо со стоимостью нового прибора.

Спектр представленных на рынке устройств на релейной технике достаточно широк – от самых простых, SQSK (Grundfos), до шкафов управления несколькими насосами, изготавливаемых непосредственно по требованиям конкретного заказчика. Модуль SQSK представляет собой обычный пускатель в пластиковом корпусе. Его функция – только коммутация реле давления при токе не более 4 А. Практически этот блок защищает больше не сам насос, а реле давления. Отсутствует сигнализация состояния или настроек. Требуется установка внешнего защитного автомата.

Блок управления и защиты Н110 производства компании «Гидроланс» имеет пластиковый водонепроницаемый корпус размерами 310×230×130 мм, с откидывающейся съемной прозрачной крышкой, класс защиты IP65, герметичные кабельные вводы для подключения. В состав модуля входит контактор с настраиваемым реле тепловой токовой защиты, устройство контроля напряжения со встроенным цифровым вольтметром, показывающим значение питающего напряжения, лампы сигнализации режимов работы, защитный автомат для внутренней цепи управления, двухпозиционный выключатель режима «Вкл./Выкл.».

В качестве опции блок может быть оснащен одним или двумя реле контроля уровня RM4LG фирмы Schneider Electric и клеммами для подключения электродов. Аппаратная «начинка» устройства обеспечивает защиту от всех основных опасностей для скважинного насоса: при работе с перегрузкой срабатывает токовая защита; при просадке или скачке напряжения питания реле контроля размыкает цепь управления и не дает насосу включаться, пока напряжение не нормализуется; при восстановлении питания перезапуск производится автоматически. Цифровой вольтметр показывает действующее напряжение, сигнализирует о причине сбоя, что удобно для конечного потребителя.

Преимуществами приборов данного типа, как следует из комментариев и отзывов, являются их относительная простота и надежность, возможность быстрой модернизации и переделки для нестандартных применений, в случае выхода из строя какой-то детали меняется только отказавшая деталь.

Устройства управления и защиты скважинных насосов на базе микропроцессорных контроллеров – самые сложные. Они позволяют контролировать такие параметры работы насоса, как величина сопротивления изоляции, температура электродвигателя, фазовая асимметрия и последовательность чередования фаз, защищают насос от повышенного и пониженного напряжения, перегрузки и «сухого» хода, позволяют вести учет времени работы насоса и количества потребляемой электроэнергии. Существует возможность связи и контроля работы насоса через стандартные интерфейсы с модемом или компьютером. Это самые дорогостоящие приборы, и применять их рекомендуется с насосами большой мощности и производительности, когда стоимость возможного ремонта насоса может намного превысить стоимость самой автоматики. Настройка, запуск и ввод в эксплуатацию вышеуказанных устройств без специалистов практически невозможны.

В случае применения в системах управления частотных преобразователей необходимо учитывать минимальную частоту вращения электродвигателя. Эта характеристика указывается в технической документации к насосу и составляет обычно 20–30 % номинала. В случае несоблюдения данного требования существует большая вероятность, что произойдет выход из строя упорного подшипника электродвигателя насоса.

Кроме всего вышесказанного, отдельное внимание необходимо уделить классу выбираемой системы управления по пыле и влагозащищенности в зависимости от места установки (см. ГОСТ Р 51321.1-2000 «Устройства комплектные низковольтные распределения и управления»).

"АКВА-ТЕРМ" № 3 (37) 2007

При обустройстве водоснабжения, использующего подземные ресурсы, грамотно выбрать для него автоматику предельно важно.

Под понятием «автоматика для скважин» подразумевают комплекс устройств, состоящий из:

управляющих реле;
силового электрического блока;
различных защитных систем, предназначение которых – пресечь опасность поломки мотора и самого насоса.

Автоматическое управление насосом

Чаще всего используются две схемы контроля над запуском/остановкой погружного насоса:

по объему воды в накопительном баке;
по уровню давления в водопроводе.

Контролирование работы по уровню воды

Такая схема используется при работе погружных насосов на водонапорные сооружения либо для заполнения специального резервуара, из которого вода к потребителям качается дополнительным насосом.

Внутри накопительных баков монтируются особые датчики уровня. Они, при помощи командных реле, следят за нижним и верхним порогом наполнения резервуара. В зависимости от объема воды, реле дают команды на запуск или остановку насоса. Датчики могут быть поплавковыми или электродными. Первые менее надежны, т.к. их рабочий ресурс невелик.
Емкость запаса воды нужно обязательно оснащать аварийным переливом, на случай, если она переполнится.

Обратите внимание!
Главное достоинство такой схемы – это стабильность работы насоса.
Гидравлика при этом постоянна, т.к. номинальное расходование рассчитано на высоту, состоящую из глубины скважины, высоты водонапорной башни и 1/2 метров излива.
Каждый цикл равен по расходованию всему объему бака/башни, он учитывает расход текущего водо-разбора.
Предотвращается опасность дерганий мотора, это увеличивает его срок службы.

Статьи по теме:

Управление насосом по давлению

Согласно такой схеме, насосом управляют команды реле, которое монтируется на трубопроводе. На нем задаются две величины: давление, при котором следует включить либо отключить насос.
Данная автоматическая подача воды из скважины чаще всего применяется для индивидуальных скважин, в отличие от предыдущей схемы, характерной на коллективных системах водоснабжения.
Как правило, в данном случае применяются ресиверы (мембранные баки). Они нужны, чтоб держать необходимое избыточное давление в системе, а также компенсировать малые расходы и гидравлические удары.
Очень важно грамотно настроить реле, исходя из параметров насоса и объема ресивера. Чтоб качающий агрегат излишне часто не срабатывал, надо задать верхний и нижний пороги давления, исходя из средней зоны характеристик насоса. Гистерезис величин надо подбирать от 1.2 бар до 2.5, учитывая данные о максимуме включений насоса в определенное время.

Реле давления, которые используются в подобной схеме, делятся на промышленные и бытовые аналоги.

Первые из них оснащены мощными контактными группами и могут выдержать силу тока до 16 ампер. Однако они не имеют настроечной шкалы, показывающей диапазон давлений для регулировки.
Поэтому для настройки подобных реле необходим манометр.
Достоинство таких устройств для скважины — возможность использования в силовых электрических цепях для прямого контроля насоса. Помимо этого, промышленные приборы имеют высокую надежность и точность.
Минусы – небольшая точность настраивания и малый рабочий ресурс, из-за воздействия сильных пусковых токов. Устройства обладают слаботочными контактами, нуждаются в коммутировании через наружный пускатель.

Инструкция требует для эксплуатации насоса совместно с промышленным типом реле использовать шкафы управления, имеющие приборы для дополнительной защиты либо без таковых.

Монтируя бытовое реле, вполне достаточно подсоединить насос прямо, при помощи его контактных групп, к электросети. Простая конструкция и невысокая цена прибора делают его популярным среди покупателей.

Обратите внимание!
Однако эта экономия нивелируется дополнительными тратами, связанными с заменой реле, которые не отличаются долговечностью.
Кроме этого, даже если вы поставите новое устройство своими руками, восстановить его нужные настройки и проверить работу, вряд ли сможете.

Защитные устройства для насоса

Главные причины поломок скважинных насосов:

их эксплуатация при пониженном/повышенном напряжении в электросети;
перегрузки мотора;
их работа на холостом ходу, иными словами — без воды.

Методы обеспечения защиты

Лучший метод сделать питание насоса качественным – использовать стабилизаторы переменного напряжения . Часто автоматика артскважин включает в себя реле, контролирующее напряжение. Оно выключает насос при перепадах напряжения и регулирует асимметрию и последовательность фаз на трехфазных моторах.

От перегрузок электродвижки защищаются тепловыми (токовыми) реле . Они выключают агрегат, когда достигается заданная величина тока. Важно, чтоб разброс настроек такого реле совпадал с номиналом тока насоса.
От холостого хода насосы защищаются двумя методами . Напрямую – по объему воды в баке/башне, при помощи электродных или поплавковых датчиков. Опосредованно – по величине тока либо изменению фаз и напряжения тока электродвигателя, при помощи реле.

Минус косвенного типа защиты — ее вторичность. Управляющее реле реагирует лишь в том случае, когда подшипники и проточный блок уже остаются без воды, которая их охлаждает и смазывает.

Когда производительность насоса выше дебета скважины, такое происходит несколько раз в день. Это уменьшает срок службы погружного насоса. Поэтому желательно поставить электродное устройство для контроля объема. Оно дает возможность выключить насос до возникновения аварии.

Типы защитных приборов

Для защиты и управления насосом можно применять разные виды и комбинации устройств.

Они делятся на 3 категории:

пускозащитные приборы, основой которых являются печатные платы QA-50B или QA-60C;
релейные управляющие блоки;
устройства на основе микропроцессоров.

Приборы на основе печатных плат – это конструктивно и функционально завершенные устройства.

Они требуют подсоединения наружного оборудования: собственно насоса, нередко через пускатель (магнитный), реле давления, датчики уровня и пр.
Они имеют широкий выбор регулируемых опций и параметров: токовая (тепловая) защита, компенсация перепадов напряжения, контроль холостого хода и нагрузок на мотор и т.д.
Следует учесть, что вследствие законченности устройства, поменять логику его работы не представляется возможным.
Кроме этого, нередко модели не имеют опции смены значений реагирования по некоторым параметрам. Если плата выходит из строя, то нужно менять ее всю. По стоимости это почти то же самое, что купить новое устройство.

Релейная автоматика на скважину очень разнообразна. Это могут быть и самые простые устройства и шкафы, в которых расположены приборы, регулирующие работу нескольких насосов.

Достоинства такой разновидности устройств:

относительная надежность и простота конструкции;
быстрая и легкая модернизация для нестандартного использования;
если какой-либо элемент прибора сломается, то меняется только он.

Приборы, регулирующие работу и защищающие насосы, которые имеют основой микропроцессорные контроллеры, являются наиболее современными и сложными.

Они дают возможность контролировать следующие параметры эксплуатации агрегата:

величину сопротивления его изоляции;
температуру электромотора;
последовательность чередования и асимметрию фаз;
компенсируют пониженное/повышенное напряжение в сети;
защищают движок от перегрузок и холостого хода;
дают возможность учитывать время работы устройства и количество потребляемой при этом энергии.

Вывод

На данный момент эксплуатацию как индивидуальных, так и коллективных скважин сложно себе представить без использования функциональной и защитной автоматики. Она дает возможность повысить эффективность водоснабжения и увеличить долговечность применяемого при этом оборудования. Ознакомьтесь с публикуемым видео в этой статье. Оно содержит много полезной информации.