Автоматика для насоса – виды, описание и самостоятельное подключение. Как выбрать погружной насос для скважины

Думаю не стоит долго распинаться тут о том, что автоматика для скважины это, в наше время, жизненная необходимость. Никому не хочется втыкать насос в розетку или нажимать на какую-то кнопку, ради того, чтобы набрать кружку воды. Хочется открыть кран и «как в городе» увидеть бодрый напор, хотя бы холодной, воды.

Для того чтобы реализовать это желание скважинный насос необходимо снабдить автоматикой. Автоматика для скважины по цене может различаться примерно раз в 100, то есть блок автоматики может стоить 300 рублей, а может и 30000, все зависит от параметров и возможностей блока.

Механический регулятор давления для скважины

Самый простой и бюджетный способ автоматизировать скважину это поставить на неё механический регулятор давления. Действует он достаточно просто, вода создаёт давление в капсуле, и если оно недостаточно, то замыкаются контакты и насос включается, как только кран закрывается, давление возрастает и контакты размыкаются.

Бывает, что такие реле давления оснащаются манометром, но самые недорогие модели лишены и этого. Такое реле может устанавливаться в любой точке магистрали, давление в трубе везде одинаковое. Самый существенный недостаток этого устройства это отсутствие защиты от «сухого хода» и если по каким-то причинам вода в скважине закончится и давление в системе упадёт, то реле давления подаст электричество на насос, и насос будет работать до тех пор, пока не выйдет из строя.

Второй момент - это наличие гидроаккумулятора в системе. Он выполняет минимум две функции:

Предотвращает частые включения насоса.
Принимает на себя гидроудары, возникающие при резком закрывании крана.

Как работает гидроаккумулятор

Гидроаккумулятор - это бак сделанный из чёрного металла или нержавейки. Как правило, красятся в голубой цвет и имеют ёмкость от 5 до 500 литров. От объёма бака напрямую зависит количество включений насоса. При небольшом потреблении воды в системах, оснащённых гидроаккумуляторами малых объёмов (до 50 литров), запросто может наблюдаться частые перепады давления в напоре воды. Гидроаккумулятор имеет встроенную мембрану накачивается до давления около 2 атм. Давление в системе всегда должно быть выше давления в мембране, иначе мембрана попросту не будет работать.

Во время включения насоса вода начинает заполнять расширительный бак и сжимает мембрану в объёме, так как та имеет более низкое давление. После того как насос отключается, давление в мембране и в баке выравнивается. Когда открывается кран, то вода из бака выливается, а объем вылитой воды из бака заполняет воздух в мембране. В тот момент, когда давление в системе падает до настроенного в реле на включение включается насос и процесс повторяется.

Итак, подведём промежуточный итог. Недорогие реле давления необходимо снабжать датчиком сухого хода и гидроаккумулятором.

Блок автоматики для скважины

Это уже более продвинутые системы, которые и стоят в 10-15 раз дороже обычного реле давления. За эти деньги вы получите удобное управление минимальным и максимальным давлением на ЖК-дисплее, встроенную защиту от сухого хода, защиту от заклинивания насоса, а в некоторых моделях и автоматические запуски через определённый интервал времени после остановки насоса из-за ошибки.

Эти автоматические регуляторы для скважины также будет нелишним дополнить гидроаккумулятором. Как правило, ставят на такие системы небольшие баки, объёмом около 5 литров, для того, чтобы компенсировать гидроудары.

Частотный преобразователь

Это самый дорогой вариант автоматики для скважинного насоса, но и самый удобный с точки зрения пользования водоснабжением. Частотный преобразователь будет выдавать такую частоту, которая необходима для поддержания установленного давления в системе. Это позволяет не только продлить жизнь насоса за счёт снижения износа деталей, но и снизить потребление электроэнергии, тем самым окупить часть расходов на приобретение частотника.

Что такое частотный преобразователь, с точки зрения пользователя?

Вы открываете кран, насос плавно запускается и набирает обороты для создания определённого давления.
Вы открываете второй кран, расход воды увеличивается и давление падает. Частотный преобразователь раскручивает насос быстрее и тем самым, опять же, поднимает давление до рабочего.

Производители частотных преобразователей также рекомендуют устанавливать расширительный бак небольшого объёма на 1–2 литра, для предотвращения перезапусков вызванных небольшими утечками.

Итак, для потребителя выбор весьма непрост. Удобство и надёжность частотного регулятора стоят достаточно дорого, поэтому люди часто делают выбор не в пользу него.

Что делает человек, который приобрел или построил частный дом, загородный коттедж, дачу в районе, где нет централизованной сети поставки воды? Верно, заказывает бурение скважины и покупает погружной или иной тип насоса. Правильно выбранная в соответствии с условиями эксплуатации и установленная согласно рекомендациям производителя автоматика для скважинного и любого другого насоса позволит получить массу преимуществ применения оборудования и гарантирует полный комфорт использования добытой из скважины воды.

Отдельные устройства или централизованная станция управления скважинным насосом решает целый спектр задач. Главная — обеспечение штатных режимов работы оборудования . В зависимости от построенной схемы водоснабжения, в частном доме или на даче могут применяться устройства первого, второго или третьего уровня управления, которые еще называют поколениями. Однако вне зависимости от выбранной схемы, автоматика позволяет:

надежно защитить скважинный насос от возникновения перегрузок и иных нештатных режимов работы;
стабилизировать подачу воды;
исключить избыточную выработку скважины;
обеспечить нормальное давление воды в системе для ее комфортного потребления;
исключить возможность аварийных протечек;
гарантировать работу водопроводной сети в штатном режиме.

Но самое привлекательное, что делает автоматика, заключается в практически полном неучастии человека в управлении и контроле работы системы поставки воды.

Одни из устройств, которыми оснащается насос, могут быть полезны даже при ручном регулировании. Например, в системе, которая построена на напорном баке большой емкости, поднятом на значительную высоту для подачи воды гравитационным методом.

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.

Описанные приборы и датчики — это не только автоматика для скважины с погружным насосом. Они могут использоваться и при построении системы с дренажными, поверхностными нагнетателями. Принцип работы автоматики никак не зависит от типа насоса.

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.

Проточные реле применимы в системах без гидроаккумулятора. Однако и это устройство может устанавливаться с применением автоматики второго поколения. Задача гидроаккумулятора без собственного реле давление заключается в создании компенсационного запаса жидкости, что позволяет уменьшить количество пусков насоса при отборе воды из системы.

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.

Третье поколение автоматики

Приборы третьего поколения — самое дорогое решение. Однако их установка оправдана. Чтобы понять, почему, стоит остановиться на главной проблеме насосных станций.

Проблема дискретной работы насоса

Надежность и долговечность насосной станции мало зависит от вспомогательных компонентов системы. Крыльчатка турбинного колеса, другие узлы рассчитываются на перекачку определенного количества жидкости. Главная часть, находящаяся под переменной нагрузкой — электродвигатель.

Нормальный режим работы насоса — постоянное включение . При этом наблюдается стабильное выделение тепла, потребление тока, износ механики. Опаснее всего моменты пуска двигателя. Токи резко растут, происходит интенсивный локальный перегрев обмоток (пусковых или основных), ступенчато возрастает нагрузка на компоненты схем управления. Поэтому, чем меньше пусков испытывает двигатель — тем дольше он будет эксплуатироваться.

Достоинства автоматики третьего поколения

Третье поколение автоматики уменьшает до возможных пределов дискретность работы двигателя насоса. Кроме этого, электронные системы выполняют все функции изделий автоматики второго уровня в плане защиты сети и двигателя.

Схема подключения насоса, а также иных вспомогательных частей структуры водоснабжения не меняется, если для управления используются дорогие системы третьего поколения. Главное, что они делают — осуществляют плавное управление скважинным насосом . Дело в том, что практически все изделия не подразумевают изменения оборотов двигателя. При покупке дорогого насоса можно получить встроенные ступенчатые регуляторы напора/скорости, но все равно механика работы останется прежней: включение — выход на номинальную мощность — выключение.

Автоматика третьего поколения осуществляет изменение частоты подаваемого на насос напряжения , а также (в отдельных случаях) — его численное значение. При этом пользователю предлагается несколько настроенных вариантов, по которому будет осуществляться подача воды из колодца в дом насосом (или из другого источника). Например, можно установить режим минимальной производительности или наименьшего предела падения давления.

Владелец системы третьего поколения может как угодно тонко регулировать работу двигателя насоса, добиваясь как можно меньшего количества его пусков в час, сутки, неделю. При этом дорогая электроника предложит все полезные функции для повышения эффективности и долговечности работы нагнетателя, такие, как плавный пуск, контроль тепловыделения, поддержка мощности.

Подключение глубинного насоса или устройства другого типа к структуре управления третьего поколения полностью убирает необходимость участия человека в работе любой системы водоснабжения. Вдобавок это значительно снизит общие расходы электричества.

Особенности подключения автоматики к насосу

Правила установки любого устройства контроля и регулирования просты: подключение автоматики к скважинному насосу осуществляется строго по рекомендациям производителя . Блокираторы холостого хода, датчики измерения температуры устанавливаются на насосе до его погружения в колодец или скважину.

Поплавковые устройства размещаются в скважине или накопительном баке. Их подключение может производиться либо к соответствующему блоку распределения питания насоса, либо для прекращения подачи напряжения снаружи скважины. Аналогично работает реле давления. Оно управляет непосредственно подачей напряжения на насос, размещается на блоке гидроаккумулятора.

Единственное, что производится по одному сценарию — настройка реле давления , проточного или расположенного на баке компенсатора.

Собирается система или производится монтаж устройства проточного типа.
Проверяется состояние элементов конструкции согласно требованиям производителя.
Проводятся соответствующие коммутации и подключение к сети энергопитания.
Настраивается верхний граничный диапазон реагирования реле.
Устанавливается дельта срабатывания отдельным регулятором.
Подается вода в систему для контроля протечек.
Производится полный запуск насоса для проверки реагирования реле.
При необходимости, изменяются установленные параметры регулировки.

Для настройки реле предусматриваются гайки, небольшие поворотные блоки или головки под отвертку, ключ. В зависимости от производителя и модели устройства может меняться механика: устанавливаться верхний предел и дельта давления или же регулироваться обе границы диапазона срабатывания. Все подробные данные об используемом способе настройки можно найти в документации к оборудованию.

Важно! Чтобы смонтировать щит управления и настроить работу более сложных автоматических систем второго и третьего уровня, необходимы навыки и знания электромеханика. Если исполнитель не уверен в своей квалификации, стоит привлечь к решению задачи профессионала или нанять специализированную компанию.

Заключение

При помощи различных средств автоматического регулирования и управления можно построить стабильную, надежную систему водоснабжения с применением погружного или любого другого насоса. Выбор конкретного оснащения зависит от будущих условий эксплуатации . Для дачи или загородного дома, где живут один сезон, вполне хватит станции с автоматикой первого уровня. Более сложная система позволит постоянно, в комфортных условиях потреблять большое количество воды. А тем, кто хочет получить гарантированную надежность, удобство, экономию электроэнергии, стоит останавливать выбор на дорогих автоматических средствах управления третьего поколения.

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. )).

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 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 . Датчики-электроды устанавливают в крупных резервуарах, а гидроаккумуляторы бытового назначения оснащаются поплавковыми выключателями.

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.

Это касается и малых систем водоснабжения, питающихся из неглубокого водозабора, например: мини-скважины (). 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.

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.

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.

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».

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.

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.

Самый лучший вариант защиты для бытового насоса — это использование . 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.

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.

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.

Скважина для воды на участке почти обязательное явление, она предоставляет множество выгод. Чтобы ее работа не омрачалась постоянными поломками, необходимо установить автоматику. Она бывает разной по компоновке, может быть чисто механической или иметь электронный блок управления, но любая автоматика обеспечивает правильную работу насосной системы.

Особенности

Автоматика для насоса, как и для отопления, поддерживает нормальную работу системы, следя за множеством параметров, например, давлением, температурой насоса, осуществляет распределение воды в системе и тому подобное. Для корректной работы необходимы несколько узлов различного типа и их настройка под конкретную специфику начиная от типа насосного оборудования и глубины скважины и заканчивая количеством точек водозабора и необходимым рабочим давлением.

Штатная работа насоса поддерживается работой автоматики важных узлов.

Распределяющее коллекторное устройство. Обеспечивает подачу воды в несколько точек водозабора по всей обслуживаемой территории.
Реле . Контролирует запуск и остановку насоса. Необходимо для контроля оптимального давления в системе. При продаже имеет базовые настройки от производителя, которые могут изменяться согласно нуждам конкретной системы.
Манометр , устройство измеряющее рабочее давление системы.
Датчик сухого хода. Необходим для предотвращения перегрева насосного оборудования при отсутствии воды в системе.

Минимальный объем автоматики для насосной станции включает контроллер и систему защиты.

Контроллер, регулирующий мощность насоса. Необходим для работы системы в оптимальном режиме.
Система защиты:
- датчик сухого хода;
- датчик, защищающий от перегрева;
- датчик, определяющий разрыв в напорной магистрали.

Можно отметить положительные и отрицательные моменты при использовании автоматики.

Автоматика, как и любое сложное устройство, призвана улучшить работу механической составляющей, в данном случае насоса, в связи с этим ее использование предоставляет определенные преимущества, к ним относятся:

широкий выбор специализированных агрегатов позволяет подобрать подходящий вариант к насосу с практически любыми параметрами;
набор автоматики уже скомпонован в систему и готов к работе, поэтому можно не заниматься подбором отдельных узлов, не проверять детали на совместимость и синхронизацию взаимодействия;
главное достоинство автоматики – это работа в плавном размеренном режиме всей насосной системы, при этом следить за ее балансировкой не нужно, потому что это также задача автоматики.

Кроме положительных качеств, автоматика имеет и свои недостатки, и вот какие:

скомпонованная система стоит дороже, чем ее сборка из отдельных узлов самостоятельно;
при наличии определенных познаний можно подобрать каждый узел так, чтобы он идеально отвечал требованиям насосной системы и настроить его на оптимальную работу; при готовой системе такое полное совпадение редкость, но если поискать, можно найти хороший вариант с высоким соответствием;
автоматика по большей части плохо сочетается с вибрационными насосами из-за их специфичного требования к входному давлению в 0.3 атм, на которое она не рассчитана.

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.

Компенсацией являет отсутствие гидроаккумулятора, а, следовательно, экономятся деньги на его покупку, хотя он имеет и свои плюсы, так как система на его основе продолжает работать даже в отсутствии электричества.

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.

Система 3-го поколения варьирует мощность насоса в зависимости от интенсивности водозабора, увеличивая и уменьшая его обороты. Это не только экономит энергию, но и продлевает срок службы агрегата.

Схема подключения

В зависимости от вида насоса схема подключения может различаться.

Установка и подключение погружного насоса и автоматики

Для каждого поколения автоматики схема подключения к насосной системе имеет свои отличия, зачастую ее особенности описаны в инструкции по эксплуатации.

Рассмотрим схему подключения на примере оснащения погружного насоса автоматикой 1-го поколения с гидроаккумулятором.

Сначала производится обвязка гидроаккумулятора. По схеме последовательно подключаются узлы. Для уплотнения резьбовых соединений используется фум-лента.
Первая на резьбу садится «американка», с ее помощью в процессе эксплуатации будет проводиться обслуживание гидроаккумулятора с целью замены мембраны.
Со второй стороны к «американке» прикручивается бронзовый переходник с резьбовыми ответвлениями.
К ним прикручиваются два узла: манометр и реле давления.
Следующей устанавливается ПВХ-труба посредством фитингового переходника на торец бронзового переходника гидроаккумулятора.
С другой стороны труба крепится при помощи фитинга к насосу.
Подающая труба и насос укладываются на ровном участке.

На петли его корпуса крепится страховочный трос с запасной длиной в 3 метра.
На трубу с интервалом в 1.5 метра хомутами крепится трос и кабель. Второй конец страховочного троса закрепляется рядом с обсадной трубой.
После чего насос спускается в скважину, и натягивается страховочный трос.
Далее обсадная труба накрывается защитным оголовком, предохраняющим скважину от засорения.
Кабель подключается к реле и ведется к управляющему электрошкафу.
Сразу после подключения начинается накачка воды в гидроаккумулятор. В этот момент необходимо спустить воздух, открыв кран.
После того как потечет вода без воздуха, кран закрывается, и проверяются показания манометра. Стандартно реле имеет настройки по верхнему пределу давления – 2.8 атм, а по нижнему – 1.5.

При других показателях производится регулировка реле посредством специальных винтов внутри корпуса.

Установка и подключение поверхностного насоса с автоматикой

При таком типе насоса подключение автоматики имеет ряд отличий, хотя последовательность ее подключения такая же, как у погружного типа. Различия заключаются в следующем:

ко входу насоса присоединяется ПВХ-труба для забора воды с диаметров от 25 до 35 мм;
на второй конец посредством фитинга прикрепляется обратный клапан и опускается в скважину, при этом труба должна иметь длину, достаточную чтобы ее конец погрузился в воду примерно на метр, иначе будет захватываться воздух;
перед началом работы двигатель через заливное отверстие и заборная труба заполняются водой;
при правильном герметичном подсоединении всех узлов включение насоса будет сопровождаться накачкой воды.

Производители

Подбор любого технологичного оборудования скважинного насоса связан с риском купить некачественный товар, и чтобы этого избежать, стоит отдать предпочтение изготовителю с хорошей репутацией.

В числе таких компаний можно отметить несколько.

«Юнипамп» российская компания, производящая надежное качественное оборудование по умеренной цене. Автоматика отличается широким выбором под различные насосные системы, рассчитана на работу с агрегатами мощностью не более 1.5 кВт. Конструкционно манометр совмещен с реле давления, такая особенность упрощает установку.

Grundfos – датская автоматика высокого качества. Основными особенностями продукции являются:
- уровень защиты – IP52, автоматика с такой маркировкой может устанавливаться практически в любых условиях;
- безотказное качество;
- часть изделий рассчитана на напряжение менее 220В;
- широкий выбор моделей под различные типы и мощности насосов.