без названия
%PDF-1.6 % 1570 0 объект > эндообъект 1572 0 объект > эндообъект 1593 0 объект > эндообъект 1567 0 объект >поток FrameMaker 8.02009-04-16T09:57:23+02:002009-04-07T08:39:38Z2009-04-16T09:57:23+02:00application/pdf
что это такое, как засыпать своими руками по технологии Описание плавучего грунта и его особенности
Закончив бурение скважины и выбирая погружной насос, нужно позаботиться о его надежной и бесперебойной работе, обеспечивающей удобное использование водопровода в доме. Также следует подумать о защите самого насоса от различных нежелательных факторов, которые могут привести к выходу его из строя. Для этого устанавливается система автоматики, которая следит за параметрами работы и управление скважинным насосом . Правильно подобранная и правильно установленная автоматика значительно увеличит межремонтный интервал оборудования.
Назначение системы автоматического управления насосом
Блок управления скважинным насосом (шкафный или пульт) является многофункциональным устройством и выполняет ряд задач, в том числе:
- Автоматически включает и выключает насос при определенных уровнях давление воды в гидроаккумуляторе (мембранном баке), что обеспечивает бесперебойную подачу воды из скважины в дом без вмешательства человека.
- Защищает глубинный насос от ряда неблагоприятных воздействий, которые могут привести к его преждевременному выходу из строя, таких как несоответствие параметров питающего напряжения в сети электроснабжения нормальным значениям, изменение характеристик скважины и др.
- Позволяет управлять настройками системы.
Таким образом, в состав средств автоматизации входят элементы, которые представляют собой командные реле, защитные устройства и контрольно-измерительные приборы. Рассмотрим назначение каждого из них.
Командные реле
Существует два типа схем управления насосами: по давлению в трубопроводе и по уровню воды в баке.
1) При управлении по давлению реле устанавливается на трубопровод возле гидроаккумулятора (мембранного бака). Мембранный бак служит для поддержания определенного избыточного давления в системе при отключении насоса и для защиты от гидроударов. На реле давления задаются два параметра: Pmin и Pmax .
Pmin – минимальное значение давления, при снижении которого замыкаются контакты реле, включается насос и наполняет гидроаккумулятор водой. Pmax – максимально допустимое значение давления, при достижении которого контакты реле размыкаются, и насос отключается, перекачивание воды из скважины в мембранный бак приостанавливается. Выбор порогов давления зависит от характеристик насоса и объема бака гидроаккумулятора.
По этой схеме работают бытовые и промышленные реле. Однако между ними есть разница. Для бытовых агрегатов подключить насос к сети можно через релейные контактные группы, например, MDR5Grundfos (Кондор). Это дешево и просто, но такие реле имеют меньший срок службы и низкую точность настройки. Для промышленных реле, например, FF4Grundfos (Кондор), необходимы щиты управления (распределительные шкафы), так как для их работы необходим внешний пускатель. Но они отличаются высокой точностью настройки.
2) Регулирование уровня применяется при работе агрегата за счет подачи воды из скважины в водонапорную башню, либо в резервуар, откуда она подается к потребителю с помощью насосов второго подъема. Такая схема применяется в системах водоснабжения поселка, где при нормальной работе наблюдаются значительные колебания водопотребления и испытывают значительные пиковые нагрузки водозабора. В этом варианте внутри бака установлены датчики контроля уровня, которые срабатывают при нижнем и верхнем пороговых уровнях воды в баке соответственно, подключая или отключая скважинный насос.
Зачем нужна защита насоса
Существует несколько факторов, которые могут негативно повлиять на работу скважинного насоса, вплоть до его поломки. Именно для защиты от них и предназначены устройства автоматического управления насосами.
- Скачки напряжения считаются одной из наиболее частых причин отказа насоса. Обычно в технической документации указывают номинальное напряжение, на которое рассчитан блок, и допустимые отклонения от них. Но в реальности напряжение сети, особенно за городом, часто выходит за эти допустимые пределы. Можно, конечно, поставить стабилизатор напряжения, но это экономически нецелесообразно. Датчик контроля напряжения в блоке управления не только отключает агрегат при перепадах напряжения, но и следит за фазовой асимметрией трехфазных двигателей. При восстановлении нормального напряжения в сети автоматически подключается скважинный насос.
- Привод защищен от перегрузки по току с помощью теплового реле, которое отключает двигатель, если ток достигает максимально допустимого значения.
- В некоторых насосах для защиты двигателя от перегрева на его корпусе установлен датчик температуры, подающий сигнал на автоматическое отключение в случае перегрева. Двигатель включается после того, как он остынет до приемлемой температуры.
- Защита от “сухого” хода может быть выполнена в двух видах – с помощью датчиков контроля уровня воды в колодце или по значениям тока, фазового сдвига и напряжения. Прямой (первый) – надежнее, второй (непрямой) может не сработать при отсутствии фактической воды.
- Для защиты двигателя от бросков тока при его включении и снижения нагрузки на электросеть имеется устройство плавного пуска, что также положительно влияет на продление срока службы скважинного насоса.
Все эти функции защиты выполняют блоки управления (шкафы). Следует отметить, что многие виды погружных насосов вообще не работают без таких блоков, в этом случае производитель обычно указывает марку блока управления, с которым агрегат должен работать.
Контроль параметров скважинного насоса
Блоки управления обеспечивают возможность визуального контроля основных параметров работающего насоса. Все они отображаются. Обычно это:
- напряжение сети;
- потребление электроэнергии; мощность
- ;
- частота вращения ротора двигателя насоса;
- единиц времени работы.
Типы существующих блоков управления
Выпускаемые в настоящее время многочисленные модели как отечественных, так и импортных блоков используют различные комбинации защитных устройств. Все блоки автоматического управления, представленные на рынке, можно разделить на три категории:
- Пускозащитные устройства на печатных платах. Это конструктивно законченные блоки, предназначенные для подключения через пускатель или датчик. Как правило, они обеспечивают практически все самые необходимые функции — защиту от перепадов напряжения, работы всухую и перегрузки по току. Такие доски невозможно восстановить или отремонтировать; если они выходят из строя, их следует заменить.
- Релейные блоки управления и контроля – самая многочисленная группа устройств на рынке скважинных насосных агрегатов. К ним относятся простые модули типа SQSK (Grundfos) и сложные шкафы, изготавливаемые на заказ. определенные условия для заказа. Простой модуль представляет собой пускатель, используемый для переключения датчика давления. Нет индикации настроек и требуется автоматический выключатель.
- Другие устройства того же типа имеют контакторы с датчиками токовой защиты и блок управления с цифровым вольтметром, измеряющим напряжение питания. В случае проблем с питанием, после восстановления нормального режима, насос запустится автоматически, вольтметр сообщит о характере неисправности. Такие устройства надежны, их можно модифицировать под нестандартные условия эксплуатации. В случае выхода из строя одного элемента его можно заменить, и устройство продолжит свою работу.
- Наиболее сложными и перспективными на сегодняшний день являются системы управления и защиты на базе микропроцессоров. функционал еще более разнообразен. Помимо защиты от перегрузки по току, скачков напряжения и «сухого» хода, они позволяют контролировать сопротивление изоляции, температуру нагрева привода, асимметрию фаз, отслеживать время работы агрегата и потребляемую им энергию. Эти устройства дороги, их целесообразно использовать с мощными высокопроизводительными насосными агрегатами для скважин с большим дебитом.
Итак, выводы следующие: устройство управления необходимо для эффективной и надежной работы глубинного насоса. Ассортимент такого оборудования широк, и какое из них выбрать, зависит от конкретных условий и возможностей потребителя. В любом случае самое правильное решение – обратиться за консультацией к специалисту.
Под автоматикой в данном случае понимается совокупность командных реле, силовой электрической части и различных видов защит, задачей которых является защита электродвигателя и самого устройства от выхода из строя. В этой статье мы рассмотрим системы управления насосами. Наибольшее распространение получили две основные схемы управления работой насоса: по уровню рабочей среды (воды) в накопительной емкости и по давлению в напорном трубопроводе.
Управление насосом: контроль уровня
Первая схема управления работой насоса используется при работе устройства на водонапорной башне или для наполнения емкости, откуда вода уже подается к потребителю насосами второй подъем. Внутри баков установлены специальные датчики уровня (электроды), которые с помощью реле контроля уровня следят за нижним (включение насоса) и верхним (отключение насоса при заполнении бака) уровнями. Использование поплавковых выключателей вместо электродов в этой схеме менее надежно из-за малого срока их службы. При переполнении бака должно быть предусмотрено устройство аварийного слива (сигнализаторы переполнения обычно не используются). Такая схема характерна для больших деревенских колодцев, когда вода из одной емкости подается на весь дачный участок, поселок, поселок.
Основным преимуществом, которое достигается при таком подходе, является стабильный режим работы. Гидравлика постоянная: номинальный расход подается на высоту, определяемую глубиной колодца, высотой башни, и дополнительно обеспечивает еще 1-2 м – на излив. Один цикл соответствует по расходу полному объему градирни с учетом расхода текущего водозабора. Исключается возможность кратковременных пусков-остановок, что продлевает срок службы оборудования. Достаточно правильно подобрать электронасос по требуемым параметрам, один раз грамотно провести пуско-наладочные работы, и стабильная работа системы обеспечена.
Управление насосом: контроль давления
По второй схеме управление насосом осуществляется по командам от реле давления, установленного на трубопроводе. На самом реле настраиваются два параметра: давление включения насоса и давление, при котором он должен выключаться. Такая схема управления насосами характерна для отдельных скважин и обычно применяется совместно с мембранными баками, предназначенными для поддержания необходимого избыточного давления в сети, компенсации гидравлических ударов и малых дебитов. Крайне важно правильно настроить реле в соответствии с характеристиками устройства и объемом мембранного бака. Чтобы насос не включался слишком часто, установленный предел давления должен находиться в средней зоне рабочей кривой. Гистерезис значений выбирается в пределах 1,2–2,5 бар с учетом данных о максимально допустимом количестве включений в определенный период времени.
Реле давления, используемые в этой схеме, можно разделить на бытовые и промышленные. Первые, реле MDR фирм Condor, XMP (Telemecanique) и др., имеют мощные контактные группы, способные выдерживать ток до 16 А, но не снабжены установочной шкалой с указанием регулируемого диапазона давления. Регулировка таких реле осуществляется с помощью манометра. Достоинствами реле этого типа являются их относительная дешевизна и возможность использования в силовых цепях (непосредственно для управления насосами). Недостатками являются низкая точность настройки и малый ресурс работы из-за влияния больших пусковых токов. Промышленные реле ФФ4 фирм Кондор и КПИ (Данфосс) отличаются повышенной точностью и надежностью, но имеют слаботочные контакты и требуют коммутации через внешний пускатель. Тип реле влияет на выбор дальнейшей электрической схемы и системы автоматики.
При использовании бытовой техники достаточно напрямую подключить насос через его контактные группы к сети. Простота и дешевизна этого варианта привлекают многих покупателей, но других преимуществ это не дает. К тому же такая экономия средств влечет за собой дополнительные затраты в процессе эксплуатации на замену преждевременно вышедшего из строя реле (подгорели или окислились контакты). Сам пользователь, установив новое реле, вряд ли сможет восстановить прежние настройки и проверить режим работы, что в худшем случае может привести к выходу устройства из строя. Известная поговорка «скупой платит дважды» здесь не работает: если насос сломается, платить придется трижды — за подъем устройства, его ремонт и, в третий раз, за спуск в колодец. и ввести его в эксплуатацию. Для работы насоса с промышленным реле необходимы промежуточные устройства (различные варианты шкафов управления с дополнительными устройствами защиты или без них).
Защита насоса
Как показывает практика, основными причинами выхода из строя глубинного насоса являются работа при повышенном или пониженном напряжении питания в электрической сети, перегрузка электродвигателя и работа в режиме «сухого» хода режиме, то есть без воды. Любой европейский производитель указывает в технической документации требования к напряжению питания (в Европе стандартно 1×230 или 3×400 В) и допустимые отклонения относительно номинального значения.
Радикальным способом обеспечения качественного электроснабжения насоса является использование стабилизаторов переменного напряжения соответствующей мощности, что требует больших затрат. Чаще всего в систему автоматики управления насосом устанавливают реле контроля напряжения. Эта автоматика устройства отключает насос при падении и перенапряжении, а также может контролировать чередование и асимметрию фаз (для трехфазных двигателей). Наличие задержки включения реле обеспечивает защиту от частых скачков напряжения в сети.
Защита электродвигателя от перегрузок осуществляется с помощью тепловых реле тока, отключающих его при достижении заданного значения тока. Очень важно, чтобы диапазон настройки реле тока соответствовал номинальному току насоса.
Защита насоса от “сухого” хода может осуществляться двумя способами: напрямую – по уровню воды в колодце с помощью датчиков (электродов) или поплавков, и косвенно – по величине тока или сдвига фаз тока и напряжения электродвигателя с помощью специальных реле. В некоторых двигателях насосов MS 3 SQ от Grundfos этот элемент защиты уже встроен в стандартную комплектацию. Недостатком косвенной защиты как раз и является ее «вторичность»: реле срабатывает только тогда, когда проточная часть и подшипники уже остались без воды, которая их смазывает и охлаждает. Если производительность устройства превышает дебет самой скважины, такая ситуация может возникать несколько раз в сутки, что негативно сказывается на сроке ее службы. В этой ситуации настоятельно рекомендуется использовать электродный выключатель уровня, позволяющий отключить насос еще до возникновения аварийной ситуации.
В зависимости от конкретной ситуации для управления и защиты скважинного насоса могут применяться различные комбинации и виды защитных устройств, выпускаемых как самими производителями насосного оборудования, так и другими производителями. Рассмотрим продукты, предлагаемые на рынке сегодня.
Устройства управления насосами
Условно их можно разделить на три группы: пускатели, собранные на основе печатных плат – QA/50B, QA/60C фирмы Maniero, SK-701 фирмы Wilo и др.; блоки управления по релейной технике – СК 277 (Wilo), «Гидромат» х210-х411 («Гидроланс») и др.; системы управления на базе микропроцессорных устройств – SPCU3 (Control), MP204-S (Grundfos), SK-712 (Wilo) или аналогичные.
Устройства на основе печатных плат являются функционально и конструктивно законченными изделиями и требуют подключения внешнего устройства – самого насоса, часто через пускатель и передающих датчиков (уровня, реле давления и т.п.). Их отличает большой набор контролируемых параметров и функций (термотоковая защита, защита от скачков напряжения, контроль «сухого» хода с помощью электродов и нагрузки двигателя и др. ), которые не всегда используются. Из-за комплектности изменить логику устройства практически невозможно. В некоторых устройствах невозможно изменить значения триггера для определенных параметров. В случае выхода из строя платы ее необходимо заменить целиком, что сравнимо со стоимостью нового устройства.
Ассортимент представленных на рынке устройств на основе релейной техники достаточно широк – от самых простых, SQSK (Grundfos), до шкафов управления несколькими насосами, изготавливаемых непосредственно под требования конкретного заказчика. Модуль SQSK представляет собой обычный пускатель в пластиковом корпусе. Его функция только коммутация реле давления при токе не более 4 А. На практике этот блок защищает уже не сам насос, а реле давления. Нет сигнализации состояния или настроек. Требуется внешний автоматический выключатель.
Блок управления и защиты h210 производства Hydrolans имеет влагозащитный пластиковый корпус размерами 310×230×130 мм, с откидной съемной прозрачной крышкой, класс защиты IP65, герметичные кабельные вводы для подключения. В состав модуля входят контактор с регулируемым реле защиты от теплового тока, устройство контроля напряжения со встроенным цифровым вольтметром, показывающим значение питающего напряжения, лампы сигнализации режимов работы, автоматический выключатель внутренней цепи управления и ВКЛ. /OFF переключатель включения/выключения.
Опционально установка может быть оснащена одним или двумя сигнализаторами уровня RM4LG производства Schneider Electric и клеммами для подключения электродов. Аппаратная «начинка» устройства обеспечивает защиту от всех основных опасностей для глубинного насоса: при работе с перегрузкой срабатывает токовая защита; в случае падения или скачка напряжения питания управляющее реле размыкает цепь управления и предотвращает включение насоса до тех пор, пока напряжение не вернется к норме; когда питание восстанавливается, он перезапускается автоматически. Цифровой вольтметр показывает рабочее напряжение, сигнализирует о причине неисправности, что удобно для конечного пользователя.
Достоинствами устройств данного типа, как следует из отзывов и отзывов, являются их относительная простота и надежность, возможность быстрой модернизации и переделки под нестандартные приложения, в случае выхода из строя какой-либо детали только неудачные замены деталей.
Устройства управления и защиты скважинных насосов на базе микропроцессорных контроллеров являются наиболее сложными. Они позволяют контролировать такие параметры работы насоса, как величина сопротивления изоляции, температура двигателя, асимметрия и чередование фаз, защищают насос от перенапряжения, пониженного напряжения, перегрузки и работы всухую, позволяют отслеживать время работы насоса и количество потребляемой электроэнергии. Возможна связь и управление работой помпы через стандартные интерфейсы с модемом или компьютером. Это самые дорогие устройства, и их рекомендуется использовать с насосами большой мощности и производительности, когда стоимость возможного ремонта насоса может намного превышать стоимость самой автоматики. Настройка, запуск и пуско-наладка вышеперечисленных устройств без специалистов практически невозможна.
При использовании преобразователей частоты в системах управления необходимо учитывать минимальную скорость электродвигателя. Эта характеристика указывается в технической документации на насос и обычно составляет 20–30 % от номинального значения. При несоблюдении этого требования велика вероятность выхода из строя упорного подшипника двигателя насоса.
Кроме всего вышеперечисленного, особое внимание необходимо обратить на класс выбранной системы управления по пылевлагозащите в зависимости от места установки (см. ГОСТ Р 51321.1-2000 «Комплектные низковольтные распределительные и устройства управления»).
«АКВА-ТЕРМ» № 3 (37) 2007
При открытии крана в доме с автономным водоснабжением вода сразу начинает бежать под хорошим напором. Такое явление возможно при установке надежной автоматики на водяной насос. В качестве источника водоснабжения используется глубоководный колодец (глубиной от 20 до 50 м) или самодельный вырытый колодец с хорошим дебетом. Желательно, чтобы колодец располагался на приусадебном участке, чтобы контролировать забор жидкости и обеспечивать бесперебойную работу системы водоснабжения.
Элементы насосной станции
Обеспечение комфортных условий работы самодельной насосной станции может осуществляться при наличии следующих необходимых комплектующих:
- насос погружной или поверхностный;
- комплект фильтроэлементов;
- обратный клапан;
- мощный гидроаккумулятор;
- эффективная автоматизация.
В результате слаженной работы всех компонентов организована бесперебойная подача жидкости от установленной насосной станции.
Пример классической насосной станции со всеми ключевыми элементами системы
Чтобы не думать, какой насос выбрать для скважины, производители часто предлагают готовые решения в виде собранной насосной станции. Однако более опытные специалисты склонны формировать комплект с учетом индивидуальных особенностей схемы водоснабжения. В такой ситуации эффективнее потратить финансовые ресурсы, а в результате получить качественный и ремонтопригодный рабочий модуль.
Подготовка автоматики
Типовой проект насосной станции
Блок автоматики домашнего водопровода в большинстве случаев включает следующие элементы:
- Коллектор, занимающийся распределением и подачей воды ко всем точкам потребления жилищного строительства или участка.
- Рабочее реле, от которого зависит подача или блокировка напряжения на насос при наполнении/сливе системы с гидроаккумулятором. Эта часть автоматизации водяного насоса предварительно настроена на заводе. В некоторых случаях у пользователей есть возможность самостоятельно настроить устройство под конкретные условия.
- Контрольно-измерительное устройство для измерения давления в виде аналогового манометра.
Если нет времени или желания собирать схему самостоятельно, то можно выбрать готовую станцию по эксплуатационным критериям.
В системе должен быть установлен датчик для блокировки работы насоса при работе всухую. Его функция заключается в отключении питания двигателя насоса.
Такой элемент предотвращает повреждение оборудования при снижении уровня воды в откачиваемой полости. В обеспечении безопасности в автоматической системе участвуют следующие узлы:
- датчик целостности магистрального трубопровода;
- датчик сухого хода;
- , обеспечивающий защиту насоса от перегрузки;
- регулятор мощностных характеристик насоса, обеспечивающий комфортные условия эксплуатации.
Приобретение готового модуля автоматики
Реле автомат
Перед выбором погружных насосов для скважин следует позаботиться об обеспечении системы автоматикой. Покупная автоматика имеет достаточное количество преимуществ:
- готовые автоматические модули четко настроены для работы с конкретным типом гидрооборудования;
- нет необходимости в длительной сборке, настройке и качественной синхронизации работы всех узлов, так как это осуществлялось на предприятии-эмитенте;
- оборудование в сборе обеспечивает плавный пуск, исключая возможность гидравлического удара и необходимость регулярного визуального контроля.
Недостатки в том, что у пользователя нет возможности выбора индивидуальных характеристик для каждого элемента, что в некоторой степени удорожает конечную покупку готового комплекта. При работе с вибрационными устройствами необходимо поддерживать давление на входе примерно 0,3 атм, т.к. данный тип насосов не эксплуатируется при значительном перепаде давления.
Такие свойства заставляют большинство пользователей отдавать предпочтение самостоятельно подобранным насосным станциям. Обоснованное решение позволяет получить результат с большей эффективностью.
Использование актуальных схем
При установке насосов на скважины с автоматикой одновременно занимаются монтажом самостоятельно подобранной автоматики или приобретают готовые комплекты. Наиболее популярными являются следующие варианты компоновки:
- Получила распространение схема, при которой все узлы базируются на одной площадке, которая называется «насос на бочке». Преимущества автоматики заключаются в максимальной компактности, занимающей мало места. Питание гидроаккумулятора осуществляется по гибкому шлангу, что увеличивает подвижность макета. Допускается применение скважинных (глубинных) насосов, управление которыми задается узлами, выведенными на поверхность.
- Автоматический модуль возникает при сборке блоков управления и контроля на поверхности гидроаккумулятора. Это заставляет коллектор подключаться к выходному шлангу насоса, находящегося в колодце или колодце.
- Более современные станции монтируются рядом с коллектором холодной воды. Он также обеспечивает поддержание необходимого давления в системе. Традиционное расположение гидроаккумулятора в данной ситуации – пространство под ванной, при этом от насоса отходит магистраль подачи воды. Для реализации схемы используется поверхностный насос. Он расположен ближе к точке водозабора.
Размещение станции
Размещение насосной станции с автоматикой важно для реализации всех типов схем. При выборе места и способа установки потребуется учесть немалое количество важных факторов:
- В месте установки круглый год должна быть положительная температура.
- Место установки должно быть всегда легко и быстро доступно. Это необходимо для регулярного обслуживания. Агрегат нуждается в плановом осмотре и, при необходимости, ремонте не реже двух раз в год.
- Наиболее правильным является расположение автоматики как можно ближе к источнику водоснабжения. Данное решение повысит надежность подачи жидкости потребителям. На этом участке можно построить небольшую хозяйственную постройку.
- Близость автоматики к коллекторному узлу поможет избавиться от перепада давления. Давление в разных точках потребления станет равномерным.
Любая насосная станция издает определенный уровень шума. Его удастся свести к минимуму, обеспечив при этом шумо- и звукоизоляцию места установки. Не рекомендуется монтировать узел слишком близко к жилому массиву.
Относительно невысокая цена автоматики для станции и простота монтажа создают иллюзию возможности сборки своими руками даже тому, кто видит ее впервые и никогда не сталкивался с особенностями эксплуатации насосных станций.