Первое поколение автоматики
Первый уровень защиты, или устройства первого поколения имеют самое широкое применение. Они защищают насос, способны исключить избыточную выработку скважины. Применение средств первого поколения дает возможность организовать полностью автоматическую работу систем, построенных как дополнение к существующей водопроводной сети. Подключение автоматики к скважинному насосу с применением промежуточного гидроаккумулятора позволяет получить производительную и надежную насосную станцию с разделенными частями.
Устройства первого уровня представлены:
- реле давления;
- поплавковыми датчиками контроля уровня;
- блокираторами сухого хода насоса.
В зависимости от выбранного метода подачи воды, может использоваться только часть устройств из списка. Так, для защиты насоса в системах с полностью ручным управлением требуется наличие блокировки сухого хода. Это гарантирует, что насос не сломается при истощении источника или превышении показателя максимального кавитационного давления, когда в отбираемой жидкости образуются пузырьки. Большинство хороших насосов сразу оснащаются подобными системами безопасности.
Поплавковые датчики будут полезны в двух случаях:
- для контроля уровня воды в баке, из которого она подается в систему трубопроводов дома гравитационным методом;
- для предотвращения истощения скважины с малой производительностью.
Первый вариант применения прост: в баке, расположенном на высоте, устанавливаются два датчика. Один настраивается на срабатывание при достижении максимального уровня жидкости, работа второго построена на обратном принципе. Он сигнализирует а падении объема воды ниже настроенного предела.
Используя простейший триггер, легко получить полностью автоматическую реакцию и наполнение бака без участия человека. Однако достаточно установки только одного датчика, останавливающего насос при достижении максимального уровня воды.
Защита скважины позволит минимизировать ее обслуживание, предотвратить попадание земли и других примесей в отбираемую воду. Если производительность (скорость восполнения водоносного слоя) скважины меньше количества воды, забираемой насосом, стенки цилиндрического отверстия в земле высыхают. Самый распространенный случай с подобными характеристиками — водоснабжение из колодца с погружным насосом.
Уход жидкости от незащищенных стенок скважины вызывает разрушения и обсыпания грунта. В самом неприятном случае, при определенных характеристиках почв это может вызвать закупоривание. Поплавковый датчик позволит постоянно держать уровень воды на безопасном показателе. Это защитит скважину, однако владелец системы должен быть готов к тому, что насос перестанет поднимать достаточное количество жидкости для ее комфортного потребления.
Контроль параметров водопровода требует усложнения системы. Невозможно подключить реле давления к глубинному насосу. Поэтому их применяют только в паре с гидроаккумулятором. Это устройство создает компенсационный запас воды, одновременно регулирует давление в водопроводе. Именно на контроле этого показателя основана работа реле.
При достижении настроенного значения блок управления производит отключение насоса. При падении ниже установленного показателя нагнетатель снова запускается.
Советы по выбору и применению
Перед выбором регулятора давления следует понимать, как высоко требуется подавать воду, так как стандартное давление от 1.5 до 3 атм., а для подачи воды на каждые 5 м требуется добавлять к этому показателю ещё 0.5 атм. Поэтому для 2 этажа минимальное давление будет от 2 до 3.5 атм.
Также следует устанавливать на насос блок, который предотвращает поломку от перепадов напряжения. Также он выступает стабилизатором мощности тока, который подаётся в систему. При критических значениях защита отключит питание, а если показатели немного отличаются, но не являются предельными, то она выравнивает напряжение.
Перед тем, как начать использовать автоматику и насос рекомендуется тщательно настроить все параметры, так как для каждой скважины они могут быть разные. Также настройки зависят от наличия гидроаккумулятора и его объёма.
Принцип действия и разновидности
При пользовании водопроводом изменяется уровень жидкости в источнике, скорость потока и давление. Кроме того, вода может просто пропасть. На все эти параметры реагирует автоматическая система.
Принцип действия.
На погружных насосах производители могут устанавливать некоторые элементы автоматики, их требуется дополнить отдельными узлами и гидроаккумулятором. Совершенные модели оборудованы модульным блоком, объединяющим все приборы.
Такие поверхностные аппараты, как насосные станции, имеют модульную комплектацию. Все элементы настроены и установлены на общем каркасе. Это удобный вариант – не приходится сооружать цепочку из приборов автоматического управления.
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.
Особенности монтажа оборудования
Есть два варианта монтажа насоса :
- Самовсасывающее устройство монтируется рядом с источником воды. Специальный погружной шланг одним концом опускается в воду, вторым – крепится к насосу.
- Погружной прибор крепится к трубе. Если это гибкий шланг, то дополнение к крепежу может стать трос, который крепится одним концом к насосу, вторым к любому устойчивому элементу со скважиной. Гибкий вариант монтажа предпочтительней, так как позволяет регулировать глубину погружения агрегата. Насос полностью погружается в воду. Большинство подобных устройств плохо переносят работу «на сухую». Поэтому, всегда стоит следить за уровнем в скважине или приобрести насос с поплавковым выключателем, который защитит прибор в случае отсутствия или критично низкого уровня воды.
Список частых поломок
К характерным причинам неполадок в автоматике относятся:
- подгоревшие контакты;
- солевые отложения на спиралях;
- засор и ржавчина гидравлического входа;
- попадание в мембранный отсек песка, других инородных частиц и образование отложений;
- неправильные механические настройки автоматики.
Еще одной причиной сбоя с прокачкой воды, не связанной напрямую с неисправностью самого реле, могут быть скачки напряжения в электросети.
Почему не работает и что с этим делать?
Если диагностика показала, что сама насосная станция исправна, то тогда следует обратить внимание непосредственно на реле давления. Алгоритм действий будет зависеть от того, как проявляется неисправность этого блока
Часто срабатывает
При стабильном давлении в гидробаке, главная причина самопроизвольных частых включений насоса — сбой настроек автоматики. Для регулировок к системе должен быть подключен манометр.
Наиболее востребовано в местном водоснабжении реле РДМ-5, с предустановленными настройками порогов срабатывания:
- нижнее давление — 1,4 атм.,
- верхнее — 2,8 атм.
Пошагово, это стандартное реле регулируется так:
- Снять крышку блока.
- Правым вращением гайки пружины большего размера поднять до нужного, например 3,8 атм., давление отключения. При этом поднимется и нижняя граница запуска.
- Левым вращением регулятора меньшей спирали установить нужную дельту давлений.
Спирали, особенно меньшая, очень восприимчивы к регулировкам, поэтому настраивать их следует очень аккуратно, с постепенным, по 45о оборотами закручиванием гаек.
Не отключает насос
К самым распространенным причинам несрабатывания реле на отключение насоса относятся:
- Залипание и в, тяжелых случаях при мощных пусковых токах, оплавление контактов прерывателя. Если контакты не повреждены, то дефект устраняется их зачисткой тонкозернистой наждачкой, мелким надфилем или пилкой для ногтей.
- Завышен перепад между порогами срабатывания реле. Следует выставить рекомендованные производителем или оптимальные для конкретного насоса настройки.
Желательно поддерживать дельту давлений в интервале от 1,2 до 1,6 атм.
Щелкает и часто отключается
На практике можно встретиться с еще одной неисправностью блока автоматики, отвечающего за давление воды, — периодическое щелкание.
Если причина не связана, как описывалось выше, с поломкой в самой системе водоснабжения, (чаще – завоздушивание) или отсутствие давления в гидробаке (порвана мембрана), значит дело в автоматике.
Обобщив многочисленные мнения по этой проблеме на форумах инженерной тематики, можно сделать вывод, что имеется только один возможный вариант ее решения — попытаться устранить частое срабатывание автоматики (щелкание) увеличением разницы порогов срабатывания реле.
Если проблема этим не решается, то — только замена блока.
Просто не срабатывает
Реле может не замыкается на включение по следующим причинам:
- Недостаточное напряжение в сети — автоматика требовательна к этому параметру.
- Окисление контактной группы — необходимо разобрать устройство и почистить контакты.
- Установлен завышенный предел давления отключения автоматики.
- Известковые и прочие отложения в пятивыводном штуцере с манометром, подключающем реле к насосу (пятернике), или забито отверстие мембранного отсека — необходимо снять реле и почистить деталь.
- Попадание песка в мембранную часть блока, что мешает воздействию диафрагмы на поршень. Последнее часто наблюдается, если насос закачал песок. Необходимо разобрать реле, аккуратно все вычистить и промыть.
Подключение глубинного насоса к системе водоснабжения
При устройстве индивидуальной системы водоснабжения еще на стадии проведения буровых работ следует знать диаметр и материал изготовления трубопровода, глубину залегания водопроводной линии, рабочее давление в системе, на которое рассчитано оборудование. При монтаже и включении водопровода руководствуются следующими рекомендациями:
При использовании водопроводной системы в зимнее время придется принимать меры по ее защите от холода. Обычно трубы прокладывают под землей и выходить они должны из оголовка скважины, поэтому понадобится устройство кессонной ямы для установки и обслуживания оборудования. Чтобы сделать ее более удобной и снизить глубину, водопроводную линию утепляют и обогревают электрическим кабелем.
Установка погружной помпы и ее подключение
Для установки погружной помпы обычно используют оголовок, помещенный в кессонную яму вместе с оборудованием или адаптер, врезанный в боковую стенку обсадной трубы. В последнем случае все автоматические узлы помещаются в жилом доме или отдельном хозяйственном строении.
Рис.13 Схема подключения и установки глубинных насосов в скважину
Автоматика для скважины должна выбираться по основным критериям, к которым относится, стоимость, связанная с применяемым погружным электронасосом. При использовании недорогих электронасосов отечественного или китайского производства достаточно применения простейших автоматических приборов — функции дорогих управляющих блоков с такими агрегатами не будут полностью реализованы. Если приобретается дорогой аппарат (например электронасос Grundfos за 1000 у.е.) с частотным регулированием скорости вращения электродвигателя, использование любых других устройств кроме родного модуля Grundfos PM2 не имеет никакого смысла.
Принцип действия и разновидности
Принцип работы автоматики для скважинного электронасоса основан на изменении физических параметров воды в линии и водозаборном источнике. Насос для скважины с автоматикой отключается и включается при изменении давления, высоты водяного столба в источнике, скорости движения жидкости по трубопроводу или ее пропадании в линии.
При использовании погружных электронасосов в трубопровод устанавливают отдельные узлы управления и гидроаккумулятор, в более современных модульных моделях все приборы объединены в одном блоке.
При использовании поверхностных агрегатов все управляющие элементы монтируют на один каркас, модуль называют насосная станция – использовать ее намного удобнее, чем самостоятельно устанавливать все элементы в линию.
Второе поколение автоматики
Если автоматика первого уровня рассчитана на создание самостоятельной системы, подающей воду в сеть трубопроводов, то второе поколение приборов и датчиков рассчитано на непосредственное подключение насоса ко вводу в дом. Работа строится на контроле параметров водопроводной структуры.
В список устройств второго поколения входят:
- блокираторы сухого хода;
- температурные датчики насоса;
- электроника контроля параметров энергопитания и потребления;
- проточные датчики давления.
Самый сложный компонент из этого списка — электроника контроля. В зависимости от функционального уровня она способна:
- блокировать подачу напряжения на насос при резком аварийном броске питания в сети;
- стабилизировать напряжение, сглаживать броски;
- защищать насос и питающую сеть от коротких замыканий;
- выполнять роль грозовой защиты;
- отслеживать температуру насоса и отключать его при превышении пороговых значений;
- контролировать уровень потребления тока, предотвращать перегрузки и другие нештатные режимы работы насоса.
Самые дорогие электронные системы способны обеспечивать плавный пуск и поддержку мощности, передаваемой нагнетателю.
В данном классе изделий существует определенное противоречие: чем сложнее система, тем более она ремонтопригодна. Если же покупается простое устройство, выход из стоя центрального чипа зачастую требует замены, сравнимой по стоимости с покупкой нового блока. Электроника автоматики монтируется в единый шкаф управления, где расположены защитные УЗО и другие части коммутационной структуры.
Проточные реле давления устанавливаются врезкой в трубы водопроводной сети. Работа таких устройств достаточно понятна: при достижении измеряемого показателя настроенному значению подается команда на отключение насоса. При падении давления ниже установленного порога производится пуск нагнетателя.
Установка насосной станции в колодец для непосредственной закачки воды в систему дома, оснащенную автоматикой второго уровня, удобна в разрезе простоты, надежности, комплексного контроля. Однако она показывает хорошие результаты при достаточно большом отборе жидкости. При малом может вызвать усугубление основной проблемы автоматического управления насосом.
Схема для поверхностного скважинного насоса
Условия разрешают установить помпу наверху. Тогда применяют схему для поверхностного скважинного насоса, который рекомендуется размещать рядом с источником. Преимущество наружного расположения заключается в свободной доступности к аппарату, если придется ремонтировать.
Эксплуатация поверхностного гидроагрегата не сложная. Устанавливают к водяной скважине насос, опускают шланг в резервуар, включают блок пускозащитной автоматики, нажимают кнопку «Пуск». Рекомендованное расположение для результативной работы, безопасности:
- в нескольких метрах, ближе к водозабору;
- как можно дальше от населенного пункта;
- в закрытом помещении, с вытяжной вентиляцией;
- на прочном фундаменте.
При подключении поверхностного водного агрегата задействуют:
- штуцер для соединений;
- рукав, шланг для водозабора;
- трубу вхождения в накопительный бак;
- набор поливных шлангов;
- фитинги, крепеж, хомуты.
Порядок подключения: пошаговая инструкция
Насосные станции подходят для оборудования относительно глубоких водозаборных выработок. В случае превышения глубины расположения зеркала грунтовой воды максимального значения, указанного производителем техники, используются выносные эжекторы.
Для установки выполняют следующие действия:
- Прокладывают траншею, соединяющую скважину и жилье.
- Укладывают в нее трубы.
- Монтируют водопровод (если он отсутствует).
- Устанавливают агрегат в выбранном месте.
- Подающую трубу оборудуют фильтром и обратным клапаном.
- Подключают магистраль к принимающему патрубку.
- Соединяют агрегат с водопроводом.
- Подключают оборудование к электропитанию.
- Заполняют гидробак водой.
- Выполняют пробный пуск станции.
- Проверяют стыки.
- Настраивают реле давления.
Трубы внешнего трубопровода системы водоснабжения необходимо проложить ниже уровня, на который промерзает грунт. Рекомендуется сделать небольшой уклон от дома к скважине, чтобы вода возвращалась к насосу, если он перестанет работать. Это защитит прибор от перегрева и поломок из-за сухого хода, т.е. работы при отсутствии воды.
Такую же защитную функцию выполняет обратный клапан, не позволяющий жидкости покидать трубу и уходить в скважину. При подключении поверхностного насоса, снабженного эжектором, требуется присоединить к всасывающей трубе еще одну, которую подводят к эжектору.
Этот узел направляет часть поступающей жидкости к основанию трубы, по которой поступает жидкость, что значительно повышает производительность оборудования. Если используется погружной насос, работы выполняют иначе. Его присоединяют к всасывающей трубе и подвешивают на прочном тросе из нержавейки.
Нижний конец подающей трубы следует оборудовать сетчатым фильтром, чтобы песок и другие включения не загрязнили воду и не повредили оборудование
Погружные насосы удобно крепить к готовому оголовку. Такое устройство монтируют на верхнюю часть обсадной трубы. Считается, что герметизация скважины с помощью оголовка позволяет несколько увеличить ее дебет. Чтобы кабель и трос не спутались, их фиксируют к трубе с помощью пластиковых стяжек.
Если фильтр уже есть в насосе, ограничиваются монтажом обратного клапана. Край подающей магистрали поверхностного насоса должен располагаться на высоте больше метра. Это минимальное расстояние равно половине метра для погружного насоса.
Соединения агрегата с трубами необходимо выполнять с помощью кранов-американок, используют клапаны, чтобы перекрыть любой участок и отсоединить его для ремонта без ущерба для остальных элементов системы.
Перед станцией рекомендуется поставить дополнительный фильтр грубой очистки, а после нее монтируют фильтр, который обеспечит чистоту питьевой воды, удалив нежелательные примеси
Установленный в выработке скважинный фильтр со временем изнашивается, через него начинает просачиваться песок. Рекомендуется ставить дополнительный грубый фильтр на входе в насос.
Электропитание обеспечивают, подводя к оборудованию отдельную линию, снабженную устройством автоматического отключения, необходимо позаботиться о заземлении. Перед пуском устройство заполняют водой через предусмотренное для этого отверстие.
В гидробаке при этом должно быть давление:
- около 1,5 бар для емкости менее 30 л;
- около 1,8 бар для 30-50 л;
- 2 бара или немного меньше для резервуара 50-100 л.
Затем отверстие для залива воды закрывают и подключают прибор к электросети. Нужно приоткрыть вентиль, чтобы стравить воздух. Через несколько минут отсюда потечет вода. В противном случае следует отключить прибор и долить еще немного жидкости.
Для регулировки реле давления с него необходимо снять корпус, чтобы получить доступ к винтам, с помощью которых настраивают прибор
Повторяют включение, чтобы устройство начало работать в штатном режиме. Теперь нужно настроить реле. Для этого ГА придется опустошить и затем снова заполнить. Показатели выставляют, вращая соответствующие винты.
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.
