Автоматика для скважинного глубинного насоса

Автоматика для насоса, который используется в индивидуальных системах водоснабжения, облегчает эксплуатацию, защищает оборудование, экономит электроэнергию и ресурс механических деталей.

Что такое автоматика для насоса

Основное назначение блока автоматики для скважинного оборудования – создать и поддержать заданное давление в магистрали.

Кроме того, автоматика для скважины защищает конструкцию от гидроударов, когда для снижения скорости жидкости нужно плавно запускать систему.

Разрежение может появиться, например, при неисправности или неправильном расположении обратного клапана. Вода стекает, и при каждом новом запуске жидкость разгоняется по пустой трубе. Увеличивается ее кинетическая энергия (масса) и происходит скачок давления – удар, который приводит к трещинам в трубах, повреждению гидроаппаратуры и электромотора.

Для глубинного насоса нужны контроль напряжения сети, способность распределять потоки между различными узлами системы, функция отключения при прорыве магистрали.

Виды и принцип работы

Автоматика для погружного насоса в устройствах третьего поколения выполняется в едином модуле. За счет быстродействия работа осуществляется без гидроаккумулятора, оборудование имеет компактные размеры.

Современная автоматика для скважинного насоса более чувствительна к параметрам электричества в сети, поэтому имеет встроенный стабилизатор и способна регулировать уровни напряжения.

В первом поколении оборудования для насосов погружных (глубинных) регулирование происходит в основном за счет механических приборов, которые запускают или останавливают электродвигатель. В состав комплекта автоматики входит гидроаккумулятор, датчик сухого хода (с поплавковым выключателем или без), реле давления.

При уменьшении объема жидкости в накопительной емкости меняется положение мембраны внутри нее. Включается реле и соединяет мотор с сетью – начинается подача воды. Когда гидроаккумулятор наполнится, толкатель разомкнет контакты, электрический ток прекратится, двигатель остановится.

Уровни срабатывания регулируются по манометру винтами, расположенными на корпусе реле.

Чтобы обезопасить электродвигатель от перегрева при холостой работе, когда в системе отсутствует вода, используется блокиратор сухого хода. Он в такой ситуации отсоединяет питание, не дает запуститься мотору.

Второе поколение оборудования с погружным насосом выполнено на полупроводниковой базе с применением микроэлектроники в виде блока управления. Сигналы от датчиков поступают на микросхему, которая управляет работой автоматики.

Эта система требует более надежных конструкций трубопровода, т. к. он играет роль гидроаккумулятора. При нарушениях в магистрали возрастает риск гидроудара.

Виды автоматики для скважинного насоса:

Защитные механизмы и особенности эксплуатации

Автоматика насоса должна выполнять следующие функции:

• обеспечивать рабочее давление в системе;
• отключать подачу в случае аварии;
• не допускать работу на холостом (сухом) ходу.

Автоматика последнего поколения дополнительно может:

• следить за температурой электродвигателя;
• распределять давление на несколько точек;
• управлять мощностью и скоростью разгона мотора.

Стоимость оборудования возрастает пропорционально количеству полезных возможностей.

Если условия эксплуатации предполагают частое отключение электроэнергии, большой разброс питающих напряжений, устаревшую магистраль, – приобретать автоматику третьего поколения не имеет смысла. Во многих случаях обеспечить нужный функционал способны простые схемы.

Управление насосом по давлению

Автоматика на скважинный насос далеко не всегда должна быть настроена на максимальные показатели. Напор воды в трубопроводе нужно рассчитывать так, чтобы он соответствовал назначению. Это увеличит срок службы оборудования и интервалы технического обслуживания и ремонта.

После фильтров грубой и тонкой очистки в водопроводе устанавливается реле давления. Оно может быть встроенным в блок или выносным. Его назначение – подавать и отключать питание электромотора так, чтобы поддерживать в системе требуемое давление.

Наиболее распространенный тип имеет разборную конструкцию для регулировки и подключения проводов заземления, фазы и нуля. Устройство монтируется на штуцер с пятью выходами вместе с манометром и гидроаккумулятором, или в саму трубу.
С помощью двух настроечных гаек под корпусом изделия регулируются пружины – большая и малая.

Эти положения устанавливают наибольшее (3,5–4,0 бар) и наименьшее (1,4–1,6 бар) давление в магистрали. Одной гайкой выставляют наибольшее значение параметра – момент отключения, а второй задают допустимую разницу давлений для включения мотора.

В зависимости от количества жидкости в накопителе положение мембраны меняется. Масса воды неодинаково давит на пластину, которая замыкает или размыкает контакты реле, обеспечивает циклическую работу системы.

Реле давления с защитой от работы «на сухую»

Электромотор вращается со скоростью около 3 тыс. об/мин. Если нет потока холодной воды – его детали перегреваются, деформируются и выходят из строя.
Одним из вариантов защиты в таких ситуациях является использование в системе управления насосом реле, в которое встроена защита от продолжительной работы на холостом ходу.

При давлении ниже 0,5 бар прибор отключает двигатель. Новый запуск возможен только принудительно. Перед тем как это сделать, нужно найти причину остановки.

Часто применяют комбинацию из двух приборов – давления и отдельно «сухого хода».

Разновидности поплавковых механизмов

Если поставлена задача – оборудовать насос для скважины автоматикой более дешевой и простой конструкции, то можно поставить поплавковые выключатели.

Они выполняют две функции – следят за уровнем воды, включают-выключают ток в электроцепи. Такая схема применяется чаще всего в канализациях и водоотведении. Но может быть использована в скважинах и дренажных устройствах.

Для управления параметрами элемента необходимо изменять длину плеча. Для водоснабжения и отведения применяются легкие конструкции. В плотных жидкостях – фекалиях, канализационных стока – нужны более массивные изделия.

Использование этого вида защиты ограничено размером плеча поплавка. Считается, что для уверенного срабатывания диаметр колодца должен быть не менее 0,4 м.

Контролирование работы по уровню воды

Для защиты от перегрева там, где использование поплавковых механизмов невозможно, ставят электролитические выключатели, которые работают от эффекта возникновения ЭДС при изменении взаимного положения двух разных металлов.
В чистой воде с небольшим содержанием соли можно применять кондуктометрические уровнемеры. За счет изменения электрического сопротивления между электродами они способны фиксировать разницу в 5 мм.

Также существуют приборы, принцип действия которых основан на перемене электроемкости, ультразвуке, магнитных свойствах и оптике, радиочастотной проводимости.

Пресс-контроль

Прибор – геркон, реагирующий на изменение магнитного поля, размещается в скважину. В нем герметично запаянные в колбу ферромагнитные контакты соединены с 1–3 выводами.

При наличии жидкости на выводах изменяется магнитное поле – срабатывают контакты геркона.

Сигнал небольшой мощности усиливается и подается на обмотку реле, которое управляет электродвигателем. Устройство применяется для контроля уровней воды (верхнего и нижнего) в больших емкостях.

Достоинством изделия (с покрытыми золотом или серебром контактами) является неограниченное число срабатываний.

Критерии выбора реле

Технические характеристики устройства обозначены в документации. Прежде всего нужно знать размеры присоединения – от ¼ до 1 дюйма – и расположение (внешнее или внутреннее) резьбы штуцера для подключения.

Номинальное и максимальное давление подбирают, исходя из условий эксплуатации – длины магистрали, количества точек водоразбора. Реле давления имеет класс защиты от влаги и пыли.

В продаже имеются электронные устройства с цифровым таймером и кнопочной настройкой. Считается, что они более чувствительны к загрязнению воды и нуждаются в дополнительных фильтрах. Этот тип приборов отключает оборудование более бережно, с задержкой 10 секунд.

Из каких частей состоит автоматический блок

Достоинством единого блока является то, что все необходимые для работы насоса элементы собраны в одном в устройстве. Это упрощает установку и настройку.

Управление может осуществляться механическим (первого поколения), электромеханическим и электронным способами.

Обзор блоков автоматики и реле давления для насосов:

Блоки управления второго поколения

АБУ второго поколения имеет в своем составе:

1. Реле давления, которое содержит мембрану, рычаг, передающий усилие воды на микровыключатель, пружину (для компенсации давления жидкости), настроечный винт.
2. Электронную плату, осуществляющую функции включения и отключения питания, защиты по напряжению и холостому ходу.

Масса воды через мембрану и рычаг сжимает пружину, микровыключатель размыкается, электродвигатель останавливается. При снижении напора пружина отжимается, рычаг возвращается в исходное положение и запускает мотор.

Нужное давление моделей устанавливается подбором жесткости и регулировкой сжатия пружины.

Третье поколение

Принцип работы блоков всех поколений одинаковый. Разница состоит в количестве и качестве датчиков, сложности электронной «начинки», дополнительных функциях.

Например, в двухпороговых устройствах 3 поколения, предлагаемых компанией «Джилекс», в состав автоматики входит двухпороговый датчик давления и датчик потока. Соответственно, управление происходит по минимальному и максимальному давлению и по потоку воды.

Сигнальные диоды показывают режим работы. Если горит красный диод, это значит, что система находится в аварийном режиме, который может быть вызван падением напряжения меньше 170 вольт, отсутствием потока воды 2 л/мин.

Модульная автоматика для скважины, преимущества и недостатки

Модули обладают достоинствами:

• период службы электромотора увеличивается;
• электроэнергия расходуется более экономно;
• облегчается настройка, контроль и диагностика;
• возможен монтаж без гидроаккумулятора;
• шире функционал защиты.

Существующие недостатки:

• стоимость;
• повышенные требования к качеству электроэнергии;
• меньше вариантов взаимозамены, работа с предназначенной маркой насоса.

Установка поверхностного электронасоса

Если скважина глубиной не более 8 метров, можно использовать вихревой поверхностный насос или насосную станцию.

Помещение для установки оборудования должно быть сухим и обеспечивать температуру воздуха выше 0 °С.

Нужно учитывать, что устройство при работе создает шум.

Корпус насоса следует закрепить к основанию болтами с гасящими вибрацию прокладками. К входу подключается водопровод от скважины с установленным обратным клапаном и фильтром. К выходу подсоединяют рабочую магистраль. Соединения уплотняют специальной ниткой, лентой или льном.

Заливают через заливную пробку воду, проверяют давление в гидроаккумуляторе, включают питание.

Установка погружной помпы и ее подключение

На первом этапе к помпе подключается электрический кабель, труба (шланг), трос, обратный клапан, если он не предусмотрен производителем. Затем вся конструкция опускается в скважину.

На поверхности монтируется электронный блок управления или собирается комплект оборудования, включающий реле давления, реле защиты по сухому ходу, фильтр тонкой очистки, дренажные трубы. В зависимости от выбранной схемы подключения устанавливают гидроаккумулятор.

Накопители жидкости бывают с резиновой вставкой (грушей) или мембраной, которая разделяет бак на 2 части – с водой и воздухом. Последний закачивается в емкость через устройство, напоминающее автомобильный ниппель. На заводе давление в воздушной части доводят до 1,5 бар. Оно создается для того, чтобы вода, поступающая в гидроаккумулятор, выталкивалась мембраной в магистраль, и должно периодически проверяться и поддерживаться при техническом обслуживании.

После окончания монтажа выполняют настройку узлов. Корректируют глубину точки работы насоса, которая, например, для Мурманска, может составлять от 12 до 40 м. Проверяют давление на верхних этажах построек.

При необходимости регулируют его с помощью отдельно стоящего реле или автоматического блока управления.

На видео показана схема настройки автоматики для скважины: