Помогите подобрать насос по схеме управления

Пример модернизации электрической схемы насосной станции с двумя насосами на схему с управлением от ПЛК

В отзывах на предыдущую статью по этой теме – Пример модернизации электрической схемы грузового подъемника с использованием программируемого контроллера (ПЛК) было пожелание сделать материал с более подробным пошаговым разбором процесса написания программы на языке CFC в CoDeSys . Так как схему из предыдущей статьи заново разбирать не очень интересно, то давайте возьмем на этот раз для примера что-нибудь другое, например, когда-то очень популярную схему насосной станции с откачивающими насосами.

Устройство и принцип работы насосной станции

Итак, имеется насосная станция дренажного типа с двумя насосами. Вода набегает в резервуар самотеком, а задача насосов откачивать ее из этого резервуара, что бы не допустить его перенаполнения. Один из насосов по схеме является основным, второй – резервным. Схемой предусмотрена возможность назначения основного и резервного насоса с помощью переключателя.

Первоначально в работу включается насос, который назначен основным, а в случае если он не справляется с откачиванием жидкости, то ему на помощь автоматически включается резервный насос. Если же оба насоса не могут откачать жидкость, то срабатывает световая и звуковая сигнализация.

Принцип действия схемы управления

Уровень жидкости контролируется датчиками уровня с 4 контактами. При подъеме жидкости в емкости контакты по очереди замыкаются, подают питание на катушку промежуточных электромагнитных реле, контакты которых включены в цепи катушек электромагнитных пускателей, управляющих электродвигателями насосов.

Схема электрическая принципиальная насосной станции с двумя откачивающими насосами:

Существует еще один вариант этой схемы с обозначениями выполненными по современным ГОСТам (1 и 5 – задвижки, 2 – клапан, 3 – нагнетающие трубопроводы, 4 – насосы, 6 – резервуар, 7 – всасывающие трубопроводы, 8 – электрод):

Пример прохождения тока по цепям по первой схеме (при первом основном насосе, а втором резервном, переключатель ПО стоит в положении 1):

1) При достижении водой уровня Э1 – ничего не происходит,

2) При достижении водой уровня Э2 – срабатывает катушка реле РУ1, замыкает свои контакты, в т.ч. включается контакт в цепи пускателя ПМ1, включается в работу двигатель Д1.

3) При достижении водой уровня Э3 – срабатывает катушка реле РУ2, при этом реле РУ1 тоже включено и двигатель Д1 работает. Реле РУ2 замыкает свои контакты, в т.ч. включается контакт в цепи пускателя ПМ2, включается в работу двигатель Д2.

4) При достижении водой уровня Э4 – срабатывает реле РА. Контакты этого реле включены в отдельную схему на независимый источник питания, например, аккумуляторную батарею (на первой схеме не показана). Там же подключен контакт реле напряжения РКН. При отсутствии напряжения или аварийном уровне жидкости срабатывает сигнальная лампа и звонок (они на первой схеме тоже не показаны).

Схема насосной станции может работать в автоматическом и ручном режимах. Выбор режима работы для каждого насоса осуществляется индивидуально с помощью переключателей ПУ1 и ПУ2. А ручном режиме включение и выключение электромагнитных пускателей и двигателей насосов выполняется с помощью кнопок КнП и КнС.

Модернизация схемы

Проведем модернизацию релейной схемы управления насосной станции. Управлением процессом откачивания жидкости после модернизации будет выполнять программируемый логический контроллер (ПЛК). В качестве ПЛК в данном случае можно использовать контроллер любого типа. В нашем случае отлично подойдет даже какое-либо недорогое программируемое реле.

Так как задача этой статьи чисто образовательная – дать первоначальные навыки составления программ для ПЛК, то использовать будем для этого очень удобный программный пакет CodeSyS 2.3 и контроллер фирмы ОВЕН. Модель контроллера требует CodeSyS при создании проекта в программе. Программу будем составлять на языке CFC.

Этот проект был связан исключительно с учебными целями. Наша задача заменить схему управления с релейной на программную, ничего не меняя в устройстве, технологии и органах управления насосной станции.

Для начала определим все необходимые входные и выходные сигналы, которые нам понадобятся в программе.

Автоматика для скважины: основные виды, принцип работы и схемы подключения

Источник, оборудованный электрической помпой, удобен в использовании. Чтобы обеспечить подачу воды в дом, монтируется автоматика для насоса.

Для того, чтобы вода была в доме, необходимо вмонтировать автоматику для насоса.

Что такое автоматика для скважины

Автоматическое управление помпой упрощает организацию автономного водопотребления. Без автоматических приборов приходится применять другие методы, установка которых требует больше труда и без такой функциональности.

Автоматические устройства обеспечивают:

  1. Включение и отключение помпы в зависимости от степени наполнения жидкостью водопровода. Самые современные системы регулируют обороты электродвигателя.
  2. Предупреждение гидроударов в магистрали.
  3. Запас воды, необходимый, если пропало электричество или поломалось оборудование.
  4. Защиту насоса от повреждений, если нет воды в скважине, то отключает электропитание.

В автоматику для помпы входят различные реле и механическая часть из гидроаккумулятора и манометра. Существуют модули, объединяющие все элементы, которые отвечают за нормальную работу водопровода.

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.

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.

Как работает автоматика и защитные механизмы

Задача автоматики для скважины – обеспечить оптимальное функционирование электронасосов любого типа, отключать их от электропитания в ситуациях, которые грозят поломкой. Устройства реагируют на параметры воды, разрыв цепи выполняется электромеханическими контактами или через электронные блоки.

Управление насосом по давлению

Работу выполняет гидрореле. Оно отключает питание электронасоса при верхнем давлении и включает при падении до низшего. Работает совместно с гидроаккумулятором, реагируя на изменения, происходящие в этом резервуаре.

В бачке имеется мембрана, которая разделяет внутреннее пространство на 2 части – одну занимает воздух, другую – вода. Когда закачивается жидкость, давление в гидроаккумуляторе возрастает. Через подвижный шток мембрана воздействует на контакты реле, которые размыкают электрическую цепь. Когда из бачка забирают воду, давление падает, контакты на реле замыкаются.

Управление насосом по давлению.

Регулируется устройство всего 2 винтами. Их вращением устанавливают пороги срабатывания. Прибор автоматически управляет подачей воды в систему в зависимости от давления в ней. Такие реле используют для насосных станций и других видов помп.

Реле давления с защитой от работы на сухую

Иногда уровень воды падает настолько, что насосу грозит перегрев и поломка. Необходим прибор с датчиком сухого хода, подающим сигнал на реле, которое отключит помпу, чтобы не сгорела. Оно реагирует на понижение давления жидкости в электронасосе до критического уровня. Устройство и действия полностью совпадают с реле давления. Границу срабатывания регулируют 2 винтами.

Разновидности поплавковых механизмов

Поплавки включают в общую схему водопровода. Различают изделия, встроенные в электронасосы и отдельные. В первом варианте они служат выключателем помпы, когда кончается вода. Это предохраняет агрегат от работы насухо и поломки.

Наружные поплавковые механизмы располагают в емкостях, куда закачивается жидкость. В домашнем водопроводе это бачок, который устанавливают для создания напора в системе, если нет гидроаккумулятора. Поплавок управляет работой насоса, отключая его, чтобы избежать перелива. Защитными функциями от сухого хода такие модели не обладают.

Контролирование работы по уровню воды

Устройство необходимо поместить в колодец.

Глубинный электронасос охлаждается водой. Когда она в источнике падает и обнажается корпус агрегата, а двигатель продолжает работать, горит обмотка. Это самая опасная поломка для погружных помп, поэтому на многих моделях устанавливают защиту от перегрева.

Когда она отсутствует, применяют поплавковый выключатель, который реагирует на понижение уровня воды и отключает электричество.

Такие устройства размещают в колодцах, в скважине не хватает места. Конструкция простая: в корпусе находится шарик и рычаг. Когда поплавок опускается, шарик своим весом заставляет рычаг разомкнуть контакты. Жидкость прибывает, поплавок всплывает, помпа включается. Порог срабатывания выставляют, меняя точки подсоединения проводки.

В скважине устанавливают поплавки с другим принципом работы. Они оборудованы электролитическим выключателем. Когда есть жидкость, проходит ток. При падении уровня цепь разъединяется, электричество не подается. В приборе применяется электронная схема.

Пресс-контроль

Устройство находится в водопроводе, откуда управляет перекачивающим агрегатом. Состоит из намагниченной шторки (лепестков) и электронного блока. Когда в магистрали есть вода, лепестки подняты, замыкают своим магнитным полем геркон – электромагнитный коммутатор. Если поток жидкости прекращается, шторка падает, герконовые контакты размыкаются.

Через них проходит малый ток на электронную часть устройства. Она состоит из мощных элементов, управляющих подачей напряжения на водяной насос.

Простейшие приборы регулируются размерами шторок. Тонкая настройка производится герконом на моделях, в которых предусмотрено его перемещение относительно лепестков. В зависимости от расстояния меняется сила магнитного поля и порог срабатывания герконового переключателя.

Выбор реле

Приборы устанавливаются на гидробаках, поверхностных и глубинных помпах. Условия эксплуатации отличаются, поэтому предъявляются разные требования к защите от влажности. Самые простые в этом отношении – устанавливаемые на гидроаккумулятор в сухом помещении. Максимальная надежность – у блока автоматики для погружной помпы.

При выборе реле ориентируются на давление воды в магистрали. В стандартных условиях минимальное – 1,5 атм, максимальное – 3 атм. Модели рассчитаны на диапазон наименьшего и наибольшего значений, в пределах которых могут работать. Если максимальное давление в системе 3 атм, то выбирают реле с таким же предельным значением.

Учитывают высоту: для подъема воды на каждые 5 м дополнительно необходимы 0,5 атм. Например, для 2 этажа дома понадобится реле с рабочим диапазоном 2-3,5 атм.

Современные скважинные насосы имеют на корпусе посадочное место под реле. Если прибор установить на самой помпе, повышается работоспособность системы. Для перекачивающих агрегатов, опущенных в колодец или скважину, желательно применить реле с защитой от сухого хода.

Из каких частей состоит автоматический блок

Применяется автоматика разных видов: от простой до высокотехнологичных блоков. Принято различать 3 группы таких устройств. К первому поколению относятся простые приборы:

  • реле давления, работающее совместно с гидроаккумулятором;
  • реле холостого хода;
  • поплавковый выключатель, способный в некоторых случаях заменить реле сухого хода.

Блоки управления второго поколения

Состоят из электронной части и набора датчиков, которые размещаются единым блоком на насосе или в магистрали водопровода. Управляет работой электронный блок, который принимает сигналы от датчиков. Параметры настраивают на электронной части. Многие модули работают только с фирменными электронасосами, настройки выставлены производителем.

С такими блоками управления насосом системы могут работать без гидроаккумулятора. Вода накапливается в трубах, где установлен датчик. Когда падает давление, он отсылает сигнал на электронный блок, тот включает насос.

Подобно приборам первого поколения, они реагируют на изменения давления, но существенно расширились возможности:

  • отключение помпы происходит в течение секунды при нарушении параметров;
  • обмотка защищена от перегрева в результате работы вхолостую;
  • тонкая электронная регулировка;
  • плавный пуск двигателей.

При протечке исключается многократный запуск и отключение, как это случается с электромеханическим реле, когда оно беспрестанно клацает в подобных случаях.

Третье поколение

Приборы сохранили достоинства второго поколения и приобрели новую возможность регулировать обороты двигателя электронасоса. Осуществляется она тонкой настройкой электроники. Это увеличивает ресурс работы помпы. При небольшом заборе воды двигатель работает на низких оборотах. Если потребление увеличивается, возрастает мощность помпы. Экономная работа позволяет существенно экономить на плате за электроэнергию.

Читайте также:  После спуска воды в унитазе клапан не закрывается и вода продолжает течь

Приборы третьего поколения.

Автоматические модули третьего поколения наиболее подходят для насосов водоснабжения без гидроаккумулятора. В системе всегда одинаковое давление, вода подается ровным потоком.

Модульная автоматика для скважины: преимущества и недостатки

Автоматика последних поколений собрана в небольшом блоке, подключить ее легко. Преимущества перед ранними электромеханическими приборами – в расширенных возможностях, это:

  • тонкая электронная настройка;
  • простой контроль и управление;
  • увеличивается срок службы оборудования;
  • экономится электричество;
  • водопроводом с постоянным давлением удобнее пользоваться.

Не лишена модульная автоматика недостатков. Потребители относят сюда, прежде всего, высокую стоимость. Она в 10 раз выше цены на простые устройства. Работа зависит от качества электроснабжения, плохо переносятся скачки напряжения. Многие модули настроены на электронасосы одной марки.

Установка поверхностного электронасоса

Насосное оборудование с автоматикой устанавливают в помещении или кессоне. Использование последнего варианта обходится дороже, но в некоторых случаях он предпочтительнее. Поверхностным аппаратам трудно или невозможно поднять воду с глубины более 8 м.

Кессон позволит опустить агрегат ниже поверхности на 1 м, повышается давление. На станции установлено все необходимое, подсоединяют только патрубки.

Диаметр входного элемента – 25 или 35 мм. На другой конец через фитинг устанавливают обратный клапан. Опускают трубу в скважину, чтобы она на 1 м погрузилась в жидкость. Через заливное отверстие станцию и приемный патрубок заполняют водой. Включают агрегат – если соединения герметичные, будет закачиваться вода.

Установка погружной помпы и ее подключение

Возможны 2 варианта монтажа – через оголовок в кессоне, где находится все оборудование, или посредством адаптера. Тогда автоматика размещается в здании. Ее выбирают исходя из модели насоса для воды. К недорогой отечественной или китайской покупают такую же систему управления – с этими помпами возможности продвинутой автоматической системы полностью не реализуются. Для фирменных моделей необходимы соответствующие автоматические модули.

Подключение производится по линейной схеме обвязки. Начинают с гидроаккумулятора, если он используется:

  • подматывают на резьбу фум-ленту, устанавливают «американку»;
  • к ней подсоединяют переходник;
  • к нему – манометр и реле;
  • через фитинг трубу крепят одной стороной к переходнику гидроаккумулятора, другой – к насосу.

Дальше приступают к подготовке помпы:

  • присоединяют подающий шланг;
  • закрепляют на корпусе страховочный трос;
  • его и кабель хомутами фиксируют на шланге;
  • опускают в скважину.

Электрокабель через реле подключают к сети. Включают насос, начинается закачка воды в гидроаккумулятор. Открывают кран, спускают воздух, затем закрывают. Смотрят на показания манометра. Когда вода закачана, стандартное давление 2,8 атм. Включаться помпа должна при падении давления до 1,5 атм.

Автоматика для управления работой насоса

Важным составляющим элементом для комфортного времяпрепровождения в загородном доме является наличие автономного водоснабжения. Однако не всегда есть возможность подключиться к централизованным сетям водоснабжения. В этом случае на участке придётся бурить скважину или копать колодец. Но этого недостаточно для полноценного обеспечения дома водой. Ведь вы не собираетесь таскать воду вёдрами. Чтобы создать полностью автоматическое водоснабжение, потребуется насосное оборудование и дополнительная автоматика, а также определённая схема управления насосом. Для бесперебойной работы насоса используется система управления, которая может собираться по разным схемам. Именно их мы и рассмотрим в нашей статье.

Необходимость использования автоматики

Чтобы система водоснабжения загородного дома была автоматической и работала без вашего вмешательства, необходим автомат (система автоматики), которая будет поддерживать определённое давление в системе и управлять запуском и остановкой насосного оборудования.

Чтобы управление насосом было простым и надёжным, помимо стандартной аппаратуры общего назначения (контакторов, магнитных пускателей, переключателей и промежуточных реле) используются специальные устройства контроля и управления. К ним можно отнести следующие изделия:

  • струйные реле;
  • датчики контроля давления и уровня жидкости;
  • электродные реле;
  • ёмкостные датчики;
  • манометры;
  • поплавковые датчики уровня.

Варианты управления насосным оборудованием

Для управления погружным насосом используются следующие виды приборов:

  • пульт управления, состоящий из блока необходимых механизмов;
  • прессконтроль;
  • автомат для управления, который поддерживает определённое давление в системе водоснабжения.

Пульт управления – это довольно простой блок, который позволяет уберечь насосное изделие от перепадов напряжения и коротких замыканий. Автоматический режим функционирования можно получить, если подключить блок управления к реле давления и уровня жидкости. В некоторых случаях пульт управления присоединяют к поплавковому датчику. Цена такого блока управления невысокая, но её эффективность без использования защиты насоса от работы на сухую и реле давления под сомнением.

Совет: для самостоятельного монтажа лучше использовать блок со встроенной системой.

Блок управления в виде прессконтроля имеет встроенную пассивную защиту от работы на сухую, а также оборудование для автоматизированной работы насоса. Для управления системе требуется контролировать ряд параметров, а именно давление жидкости и уровень потока. К примеру, если расход воды превышает 50 литров в минуту, то насосное оборудование под управлением прессконтроля работает без остановки. Автомат срабатывает и отключает насос, если водяной поток уменьшается, а давление в системе повышается. Если расход жидкости меньше 50 литров в минуту, то насосное изделие запускается при снижении давления в системе до 1,5 бар. Такая работа автомата особенно важна при резких скачках давления, когда нужно сократить количество запусков и остановок насоса при минимальном расходе.

Автомат для управления, который позволяет поддерживать постоянное давление в системе, необходимо использовать там, где любые скачки давления крайне нежелательны.

Внимание: если показатели давления будут постоянно завышены, то расход электроэнергии увеличится, а КПД насоса наоборот понизится.

Шкаф управления

Наиболее совершенный автомат для контроля над работой насосного оборудования – это шкаф управления. В это устройство встроены все необходимые узлы и предохранительные блоки для управления погружным насосом.

С помощью такого шкафа можно решить множество задач:

  1. Оборудование обеспечивает безопасный плавный запуск двигателя.
  2. Осуществляется регулировка работы частотного преобразователя.
  3. Устройство отслеживает эксплуатационные параметры системы автономного водоснабжения, а именно давление, температуру жидкости, уровень воды в скважине.
  4. Автомат выравнивает характеристики тока, подающегося на клеммы двигателя, а также регулирует частоту вращения вала насосного оборудования.

Также есть шкафы управления, которые могут обслуживать несколько насосов. Эти изделия могут решать ещё больше задач:

  1. Они будут контролировать периодичность работы насосов, что позволит увеличить срок службы агрегатов, поскольку благодаря блоку управления может обеспечиваться равномерный износ механических частей.
  2. Специальные реле будут отслеживать непрерывную работу насосных изделий. При выходе из строя одного агрегата, работа будет перекладываться на второе изделие.
  3. Также система автоматики может самостоятельно контролировать исправность насосного оборудования. Во время длительного бездействия насосов будет предотвращаться их заиливание.

В стандартную комплектацию шкафа управления входят следующие узлы и элементы:

  • Корпус в виде стальной коробки с дверками.
  • На основе крышки корпуса изготавливается лицевая панель. В неё встроены кнопки пуска и остановки. На панели устанавливаются индикаторы работы насоса и датчиков, а также реле для выбора автоматического и ручного режима работы.
  • Возле входа в аппаратный отсек шкафа устанавливается устройство контроля фаз, которое состоит из 3-х датчиков. Этот блок отслеживает нагрузку по фазам.
  • Контактор – это изделие для подачи электрического тока на клеммы насоса и отключения агрегата от сети.
  • Предохранительное реле для защиты от короткого замыкания. В случае замыкания будет повреждён плавкий предохранитель, а не обмотка электродвигателя насоса или узлы и детали шкафа.
  • Для контроля над работой агрегата в шкафу стоит блок управления. Здесь есть датчики переполнения, запуска и остановки насоса. При этом клеммы этих датчиков выводятся в скважину или гидробак.
  • Для управления вращением вала электродвигателя используется частотный преобразователь. Он позволяет плавно сбрасывать и наращивать частоту вращения двигателя при запуске и остановке насосного оборудования.
  • Датчики температуры и давления присоединяются к контактору и предотвращают запуск насоса в неподходящих условиях.

Простейшая схема управления

Применение простой схемы оправдано для обустройства водоснабжения небольшого дачного дома. В этом случае ёмкость для сбора воды лучше разместить на небольшом возвышении. Из накопительного бака по системе трубопроводов вода будет поставляться в разные места приусадебного участка и в дом.

Совет: в качестве накопительной ёмкости можно использовать металлическую, пластиковую или деревянную бочку или бак.

Самую простую схему управления насосным оборудованием несложно реализовать самостоятельно, поскольку она состоит из небольшого числа элементов. Главное достоинство такой схемы – надёжность и простота установки.

Принцип работы данной схемы управления состоит в следующем:

  1. Для включения и отключения насосного оборудования используется контактное реле (К 1.1) нормально-замкнутого типа.
  2. Схема подразумевает два режима работы – подъём воды из скважины и дренаж. Выбор того или иного режима осуществляется при помощи переключателя (S2).
  3. Для контроля уровня воды в накопительной ёмкости используются реле F 1 и 2.
  4. При снижении воды в баке ниже уровня расположения датчика F1 происходит включение питания через переключатель S При этом катушка реле будет обесточена. Запуск насосного оборудования происходит при замыкании контактов на реле К1.1.
  5. После подъёма уровня жидкости до датчика F1 произойдёт открывание транзистора VT1 и включение реле К1. При этом контакты нормально-замкнутого типа на реле К1.1 разомкнутся и насосное оборудование отключится.

В данной системе управления используется маломощный трансформатор, который можно взять во вращательном приёмнике. При сборке системы важно, чтобы на конденсатор С1 подавалось напряжение не менее 24 В. Если у вас нет диодов КД 212 А, то вместо них можно использовать любые диоды с выпрямленным током в пределах 1 А, при этом обратное напряжение должно быть более 100 В.

Устройство управления насосом подкачки воды

Для выравнивания давления в нестабильных системах водоснабжения нередко используют насос подкачки, особенно это важно для работы газового водонагревателя, требующего для работы автоматики давления воды не менее 0,1 МПа (1 кгс/см2 или примерно 750 мм рт. ст.). Большое распространение получили недорогие насосы X15G-15 (китайского производства), они с успехом справляются со своими функциями. В комплект входит датчик движения воды, состоящий из геркона, резистора и симистора (рис. 1). Защита от сетевых помех, к сожалению, не предусмотрена. Если не сработал датчик движения (а для того чтобы он сработал, необходимо давление не менее 0,1 МПа), предусмотрено ручное включение. В итоге при эксплуатации, если вы вручную включили насос и, закрыв кран, не выключили его, насос очень быстро сгорает (такое чаще всего случается у детей и домохозяек). Кроме того, по сети приходят такие помехи, что симистор может открыться и остаться в этом состоянии, а поскольку краны закрыты, насос также сгорает (что у меня и произошло). Наконец, даже когда всё в порядке, насос зачастую работает зря, так как давление в водо-сети иногда повышается до того значения, за которое мы платим, и нужды в подкачке нет, а электросчётчик тем не менее крутится…

Рис. 1. Схема насоаса

От всех этих недостатков свободно предлагаемое устройство управления насосом подкачки воды. Совмещённая структурная схема водопровода в доме (от ввода до потребителей — раковины, ванны, сливного бачка и т. п.) показана на рис. 2. Здесь A1 — кран, А2 — фильтр очистки воды, А3 — устройство управления насосом, А4 — доработанный манометр (его контакты — SA1), А5 — насос, А6 — датчик движения воды (его состояние передаёт геркон SF1), SB1 — кнопка ручного пуска насоса. Чёрными треугольниками показано направление движения воды.

Читайте также:  Стоит ли менять жесткие воздуховоды на гибкие?

Рис. 2. Совмещённая структурная схема водопровода в доме

Манометр, подвергшийся доработке, — стандартный на 6 атм. На фото (рис. 3) он показан со снятыми крышкой и стрелкой. Доработка заключалась во введении в него микропереключателя 4 с рычагом 3 и подбору его положения относительно механизма манометра. Микропереключатель закреплён двумя винтами на небольшой поворотной пластине из стеклотекстолита, закреплённой, в свою очередь, винтом 2 на плате 5. Положение микропереключателя относительно кулачка 1 подобрано (при ослабленном креплении поворотной пластины винтом 2) таким образом, чтобы при давлении 0,1 МПа (1 атм.) кулачок переводил микропереключатель в выключенное состояние и в дальнейшем (при повышении давления) скользил по его рычагу 3, не изменяя состояния контактов.

Рис. 3. Манометр, подвергшийся доработке

Механизм доработанного манометра смонтирован на стеклотекстолитовой плате 5 и помещён в стандартную (размерами100х100х50 мм) электрическую коробку ТУСО для открытой проводки, в дне которой проделано отверстие для кнопки ручного пуска SB1. Все элементы устройства изготовлены из пластика и других неэлектропроводных материалов, сам манометр вкручен в тройник после очистного фильтра А2. Вместо манометра можно использовать СДУ (сигнализатор давления универсальный

Принципиальная схема устройства, представляющего собой, по сути, электронный выключатель с фазоимпульсным управлением симистором и стандартным сетевым фильтром, изображена на рис. 4. Электродвигатель насоса M1 подключён к сети не непосредственно, а через электронный ключ, функции которого выполняет симистор ТС106-10 (VS1). При положительной полуволне сетевого напряжения его работой управляет аналог однопереходного транзистора, собранный на транзисторах VT1, VT2, а при отрицательной — такое же устройство на транзисторах VT3, VT4. При положительной полуволне двуханодный стабилитрон VD3 создаёт питающее напряжение, плюс которого находится в точке А, а минус — в точке Б. По этой причине диод VD2 закрыт, ток через делитель напряжения R6R7 не течёт и транзисторы VT3, VT4 закрыты. В то же время благодаря цепи R1C1 при замкнутых контактах манометра (SA1), датчика воды (SF1) или нажатой кнопке SB1 (SB2) напряжение на конденсаторе С1 в самом начале полуволны быстро превосходит напряжение в средней точке делителя R3R4 и открывается однопереходный транзистор VT1VT2. При этом конденсатор разряжается через управляющий переход симистора VS1, он открывается и через двухобмоточный дроссель L1 подключает электродвигатель насоса к сети. В следующий полупериод сетевого напряжения полярность напряжения на стабилитроне VD3 меняется на обратную, открывается однопереходный транзистор VT3VT4, конденсатор С1 вновь разряжается через управляющий переход и т. д.

Рис. 4. Принципиальная схема устройства

Если немного понизить (на 7…10 В) переменное напряжение питания насоса, достаточно увеличить сопротивление резистора R1, т. е. изменить постоянную времени цепи (R1+R2)C1 — электродвигатель насоса работает мягче и тише, на производительности это не сказывается. Потребляемый устройством ток не превышает 5 мА.

Симистор ТС106 (гр. 3, 4 и выше) выбран ввиду малых размеров и именно по данной схеме включения открывается в обоих направлениях устойчиво и надёжно. Тем не менее резисторы делителей напряжения надо подобрать с небольшим (желательно 5%-ным) допускаемым отклонением от номинала. Теплоотвод для симистора не требуется. Вместо ТС106-10 можно применить отечественный КУ208В или подходяший импортный. Диоды VD1, VD2 — любые выпрямительные малой мощности. При отсутствии двуханодного стабилитрона (VD3) можно включить встречно-последовательно два стабилитрона с одинаковым напряжением стабилизации. Конденсатор С1 — КМ, МБМ, КЛС, С2, С3 — БМТ-2, С4 — плёночный К73-17 с номинальным напряжением не менее 630 В. Двухобмоточный дроссель L1 намотан на ферритовом (2000НМ1) кольце типоразмера 24x14x10 и содержит 2×20 витков провода ПЭВ-2 0,8.

Детали устройства смонтированы на небольшой (40×30 мм) плате из стеклотекстолита. После монтажа и проверки на работоспособность она помещена в спичечный коробок и залита эпоксидной смолой с добавлением двух капель ди-бутилфталата. Установлена она вместе с сетевым фильтром (он смонтирован в отдельной коробке ТУСО) вблизи насоса.

При монтаже корпус насоса необходимо соединить с точкой соединения выводов конденсаторов С2, С3 и клеммы заземления. Если кнопки SB1, SB2 размещены на большом удалении от платы устройства, для соединений следует использовать экранированный провод, оплётку которого также необходимо подключить к клемме заземления.

При желании ещё одну кнопку ручного пуска (на схеме — SB2) можно смонтировать на кухне, подключив её через подходящий разъём X2 параллельно кнопке SB1. Поскольку детали устройства гальванически связаны с электросетью, корпус дополнительной кнопки должен быть изготовлен из изоляционного материала.

В работе устройства возможны следующие режимы.

  • Режим 1. Кран закрыт, датчик движения воды выключен (геркон SF1 разомкнут), контакты манометра замкнуты, устройство выключено, насос выключен.
  • Режим 2. Кран открыт, давление в водопроводе нормальное (3 кгс/см2), контакты манометра (SA1) разомкнуты, контакты датчика движения (SF1) замкнуты, устройство выключено, насос выключен.
  • Режим 3. Давление воды упало и стало менее 1 кгс/см2, но более 0,1 кгс/см2. Контакты манометра (SA1) и датчика движения (SF1) замкнуты, устройство включено, насос включён и поддерживает во включённом состоянии датчик движения воды независимо от дальнейшего понижения давления на вводе. Если давление поднялось и стало выше 1 кгс/см2, устройство переходит в режим 2, а при закрывании крана или прекращении подачи воды выключается.
  • Режим 4. Давления недостаточно для включения датчика движения воды (SF1 разомкнут), контакты SA1 манометра замкнуты, устройство выключено, насос выключен. Для пуска воды необходимо нажать на кнопку SB1 или SB2 на 4.7 с. Если вода в системе есть, то устройство включит насос и перейдёт в режим 3. Если же вода не течёт, проверьте наличие её в системе водоснабжения, удерживать кнопку нажатой дольше, чем указано, нельзя — это приведёт к порче деталей насоса.
  • Режим 5. Если по какой-либо причине прекратилась подача воды, а насос работал в автоматическом режиме, контакты SA1 манометра остаются замкнутыми, но размыкается геркон SF1 датчика движения воды и устройство выключает насос, т. е. система переходит в режим 4.

Автор: К. Степанов, г. Таганрог

Основные разновидности и свойства автоматики для погружных насосов

Загородный дом в идеале должен иметь уровень обустройства не хуже, чем в городской обычной квартире. И чтобы обустроить загородное имение своими руками без привлечения специалистов нужно все тщательно распланировать и хорошо потрудиться.

Автоматическое реле для управления погружным насосом

Большой проблемой является создание децентрализованного водоснабжения. Но даже когда необходимая система подачи воды готова, остается проблема создать автоматический механизм ее работы, в частности на уровне работы насосной системы. Рассмотрим пример того, как создается автоматика для погружного насоса.

1 Виды современных погружных агрегатов

Перед тем как приступать непосредственно к рассмотрению автоматики, нужно разобраться в популярных разновидностях насосов. Всего существует два типа погружных насосов:

Надо понимать, что любой из перечисленных выше автоматический погружной насос устанавливается исключительно в жидкость, которую он перекачивает. Хотя об этом говорит наименование «погружной», но эта простая истина понятна далеко не каждому.

Кроме всего прочего, многие покупатели ошибочно считают, что погружные насосы лучше поверхностных моделей, но это отнюдь не так. Специфика работы этих двух видов насосов одинакова, но механизм работы разный, как и условия в которых они используются.

Погружные насосы, например, используются на скважинах с большой глубиной, где необходимо достигнуть повышения давления воды в насосе для возможности ее перекачки наверх.

Но нужно помнить, что насосы погружного типа способны работать на глубине скважины до десяти метров, тогда как для более глубоких величин погружения необходимы более узкоспециализированные насосные системы. Поверхностные модели на перекачку воды со столь относительно больших глубин неспособны.

Электронный блок автоматики от компании Джилекс

Что касаемо исключительно погружных насосов, то наиболее востребованные и популярные вибрационные насосы, использующиеся для работы на водяных скважинах, тогда как центробежные используются исключительно редко в таких целях или в целях создания водоснабжения в сельскохозяйственной сфере.

В вибрационных устройствах основным конструкционным элементом является мембрана. Под действием вибрационного механизма она деформируется, что приводит впоследствии к разнице давления, итоговым эффектом чего является перекачивание воды в нужном направлении. Насосы, работающие по такому принципу, имеют три наиболее популярные в странах СНГ марки:

  • Водолей;
  • Малыш;
  • Гардена.

Рекомендуется удостовериться при покупке в наличие у них специального «термовыключателя», а так же проверить возможность забора воды нижней частью насоса.

В условиях, где грунт тяжелый, необходимо вибрационное устройство установить как можно ниже, чтобы в процессе его работы не происходило разрушение скважины и загрязнение ее различными инородными предметами из грунта. Более того, вибрационные модели лучшее вообще размещать только в укрепленных источниках.

Важно помнить, что при условиях глубинного погружения устройства в ил проводить его демонтаж наиболее приемлемо и правильно в процессе его работы. К счастью, аппараты марки «Водолей», «Гардена» и «Малыш» легки как в монтаже, так и в демонтаже, которые можно произвести своими руками.

Рабочий механизм центробежного насоса включает несколько специальных колес, что присоединены к единственному валу. Лопасти на колесах при их вращении производят разницу давления, в результате чего и происходит перекачивание воды в необходимом направлении.

Центробежные насосы, как уже говорилось выше, весьма популярны в странах СНГ. И на то есть такие причины, как стабильность работы и универсальность в применении. Кроме того их подключение возможно своими руками, что наиболее приемлемо для владельцев участков, что хотят сэкономить на обустройстве системы водоснабжения.
к меню ↑

2 Какая автоматика применима для погружных насосов?

Блок автоматического контроля и управления Wilo

Всего существует три основных вида автоматики для погружных насосов. Они представлены так:

  • Блок автоматики в виде пульта управления;
  • Прессконтроль;
  • Блок управления с механизмом поддержания стабильного давления воды во всей системе.

Первый вариант это простейший блок автоматики, что способен защитить насос от возможных перепадов напряжения и столь частых при работе насосного устройства коротких замыканий. Чтобы обеспечить полностью автоматический режим работы, блок автоматики данного типа нужно подключить или к реле давления, или к реле уровня.

В некоторых случаях возможно подключение к поплавковому выключателю. Цена на такой блок автоматики в среднем не превышает 4000 рублей. Но здесь есть нюанс. Дело в том, что без реле давления и специальной дополнительной защиты насоса от возможного сухого хода, блок автоматики практически бесполезен.

А это уже дополнительные затраты денег, которые в сумму 4000 рублей явно не обойдутся. Существует, однако, блок со встроенными перечисленными системами, как, например, «Водолей 4000», но его стоимость составляет более 4000 рублей и доходит до отметки в 10 тысяч рублей. Данный блок легок в монтаже своими руками даже без консультации со специалистами.

Второй вариант, так называемый «прессконтроль», имеет встроенные системы автоматизации работы насоса и пассивной защиты от сухого хода. Управление в таком аппарата происходит по ориентировке на несколько параметров, среди которых в учет идет уровень давления воды и протока воды.

К примеру, если расход воды в устройстве превышает отметку в 50 л/мин, то устройство в текущем режиме, естественно под коррекцией прессконтроля, работает непрерывно. В случае сокращения водяного потока или повышения давления прессконтроль после заданного параметрами промежутка времени (до 10 секунд) выключает насос, что и является системой защиты от сухого хода.

Подключение электронного блока автоматики для погружного насоса

В случаях повышения или же расхода жидкости в системе, что не превышает отметку в 50 л/мин, запуск устройства выполняется при уменьшении давления во всей системе до 1,5 атмосфер.

Читайте также:  Что, если вход в батарею сделать снизу, а выход – сверху?

Такая функция наиболее важна для условий резкого повышения давления, где необходимо сократить количество выключений и включений насоса при минимальных расходах водяного потока.

Это, к тому же, положительно сказывается на работе гидроаккумулятора. Для условий резкого и мощного повышения давления водяного напора в устройстве, вплоть до 10 атмосфер, предусмотрено автоматическое выключение устройства.

Наиболее удачными примерами прессконтрольных устройств можно назвать модель «BRIO-2000M», цена которого не больше 4000 рублей, и устройства марки «Водолей», цена которых от 4000 рублей и до 10 тысяч.

Цена резервного гидроаккумулятора для устройств марки «Водолей» и «BRIO» этого типа не превышает 4000 рублей. При приобретении данного вида автоматики (как марки «Водолей», так и «BRIO») следует учесть, что установить его своими руками несколько тяжелее, чем предыдущий вариант.

Третий вариант, и он же последний, это блок управления с механизмом поддержания стабильного давления воды во всей системе. Данный механизм в первую очередь нужен там, где нельзя допускать резкого повышения давления. И нужно это потому, что в случаях постоянного повышения давления увеличивается расход электроэнергии и уменьшается КПД работы насоса как такового.

Отсутствие резкого повышения давления и постоянства системы перекачки жидкости достигается за счет вращения ротора электродвигателя устройства, при этом регуляция частоты вращения происходит автоматически. Блоки управления такого типа представлены марками «Водолей» и «Grundfos».

Пример установки электронного реле давления в систему водоснабжения

При этом марка «Водолей» не просто популярна в странах СНГ из-за ее производства на территории РФ, но и из-за легкости установки своими руками и относительной дешевизны не в ущерб качеству устройства.

Стоимость блоков управления такого типа составляет от 4000 рублей и может доходить до 20000 рублей. Столь широкая ценовая разница обусловлена тем, что есть модели, идущие сами по себе, и модели, укомплектованные дополнительными механизмами и подсистемами.

2.1 Советы специалистов

Сравнительно низкая стоимость автоматики для насосов и простота в их монтаже своими руками привлекает покупатель, и они тот час берутся все устанавливать сами. Но мало кто знает, что автоматика, устанавливаемая на оборудование для глубинного погружения, нуждается в наличие электронного комплекта.

При этом для вибрационных насосных систем нужно дорогостоящее оборудование такого типа, тогда как для центробежных насосов достаточно лишь установить банальный бак со специальными электроконтактами.

Важно помнить, что любой погружной насос эффективно покажет себя лишь при работе с чистой водой, тогда как работа с водой содержащей твердые примеси приведет к их попаданию в лопасти. Это, в конечном счете, рано или поздно приведет к выходу из строя двигателя насосной системы. И это надо четко понимать.
к меню ↑

Помогите подобрать насос по схеме управления

Для автоматизации насосных установок кроме аппаратуры общего применения (контакторов, магнитных пускателей, переключателей, промежуточных реле) применяются специальные аппараты управления и контроля, например, реле контроля уровня, реле контроля заливки центробежных насосов, струйные реле, поплавковое реле, электродные реле уровня, различные манометры, датчики емкостного типа и др.

Автоматизация насосов и насосных станций , как правило, сводится к управлению погружным электронасосом по уровню воды в баке или давлению в напорном трубопроводе.

Рассмотрим примеры автоматизации насосных установок.

На рис. 1, а показана схема автоматизации простейшей насосной установки — дренажного насоса 1, а на рис. 1, б приведена электрическая схема этой установки. Автоматизация насосной установки осуществляется с помощью поплавкового реле уровня. Ключ управления КУ имеет два положения: для ручного и автоматического управления.

Рис. 1. Конструкция дренажной насосной установки (а) и ее электрическая схема автоматизации (б)

На рис. 2 приведена схема автоматизации управления погружным насосом по уровню воды в баке водонапорной башни, реализованная на релейно-контактных элементах .

Рис. 2. Принципиальная электрическая схема автоматизации погружным насосом по уровню воды в баке- водонапорной башни

Режим работы схемы автоматизации насосом задается переключателем S А1. При установке его в положение «А» и включении автоматического выключателя QF подается напряжение на электрическую схему управления. Если уровень воды в напорном баке находится ниже электрода нижнего уровня датчика ДУ, то контакты SL 1 и SL 2 в схеме разомкнуты, реле К V 1 обесточено и его контакты в цепи катушки магнитного пускателя КМ замкнуты. В этом случае магнитный пускатель включит электродвигатель насоса, одновременно погаснет сигнальная лампа Н L 1 и загорится лампа Н L 2. Насос будет подавать воду в напорный бак.

Когда вода заполнит пространство между электродом нижнего уровня SL 2 и корпусом датчика, подключенным к нулевому проводу, цепь SL 2 замкнется, но реле K V1 не включится, так как его контакты, включенные последовательно с SL 2, разомкнуты.

Когда вода достигнет электрода верхнего уровня, цепь SL 1 замкнется, реле К V 1 включится и, разомкнув свои контакты в цепи катушки магнитного пускателя КМ, отключит последний, а замкнув замыкающие контакты, станет на самопитание через цепь датчика SL 2. Электродвигатель насоса отключится, погаснет сигнальная лампа Н L 2 и загорится лампа Н L 1. Повторное включение электродвигателя насоса произойдет при понижении уровня воды до положения, когда разомкнётся цепь SL 2 и реле К V 1 будет отключено.

Включение насоса в любом режиме возможно только в том случае, если замкнута цепь датчика «сухого хода» ДСХ ( SL 3), контролирующего уровень воды в скважине.

Основным недостатком управления по уровню является подверженность обмерзанию электродов датчиков уровня в зимнее время, из-за чего насос не выключается и происходит переливание воды из бака. Бывают случаи разрушения водонапорных башен из-за намерзания большой массы льда на их поверхности.

При управлении работой насоса по давлению электроконтактный манометр или реле давления можно смонтировать на напорном трубопроводе в помещении насосной. Это облегчает обслуживание датчиков и исключает воздействие низких температур.

На рис. 3 приведена принципиальная электрическая схема управления башенной водоснабжающей (насосной) установкой по сигналам электроконтактного манометра (по давлению) .

Рис. 3. Принципиальная электрическая схема управления башенной водоснабжающей установкой от электроконтактного манометра

При отсутствии воды в баке контакт манометра S Р1 (нижний уровень) замкнут, а контакт S Р2 (верхний уровень) разомкнут. Реле КV1 срабатывает, замыкая контакты КV1.1 и КV1.2, в результате чего включается магнитный пускатель КМ, который подключает электронасос к трехфазной сети (на схеме силовые цепи не показаны).

Насос подает воду в бак, давление растет до замыкания контакта манометра S Р2, настроенного на верхний уровень воды. После замыкания контакта S Р2 срабатывает реле К V 2, которое размыкает контакты К V 2.2 в цепи катушки реле КV1 и КV2.1 в цепи катушки магнитного пускателя КМ; электродвигатель насоса отключается.

При расходе воды из бака давление снижается, S Р2 размыкается, отключая К V 2, но включение насоса не происходит, так как контакт манометра S Р1 разомкнут и катушка реле КV1 обесточена. Таким образом, включение насоса происходит, когда уровень воды в баке снизится до замыкания контакта манометра S Р1.

Питание цепей управления производится через понижающий трансформатор напряжением 12 В, что повышает безопасность обслуживания схемы управления и электроконтактного манометра.

Для обеспечения работы насоса при неисправности электроконтактного манометра или схемы управления предназначен тумблер S А1. При его включении шунтируются управляющие контакты КV1.2, КV2.1 и катушка магнитного пускателя КМ непосредственно подключается к сети напряжением 380 В.

В разрыв фазы L1 в цепь управления включен контакт РОФ (реле обрыва фазы), который размыкается при неполнофазном или несимметричном режиме питающей сети. В этом случае цепь катушки КМ разрывается и насос автоматически отключается до устранения повреждения.

Защита силовых цепей в данной схеме от перегрузок и коротких замыканий осуществляется автоматическим выключателем.

На рис. 4 приведена схема автоматизации водонасосной установки, которая содержит электронасосный агрегат 7 погружного типа , размещенный в скважине 6. В напорном трубопроводе установлены обратный клапан 5 и расходомер 4.

Насосная установка имеет напорный бак 1 (водонапорная башня или воздущно-водяной котел) и датчики давления (или уровня) 2, 3, причем датчик 2 реагирует на верхнее давление (уровень) в баке, а датчик 3 — на нижнее давление (уровень) в баке. Управление насосной станцией обеспечивает блок управления 8.

Рис. 4. Схема автоматизации водонасосной установки с частотно-регулируемым электроприводом

Управление насосной установкой происходит следующим образом. Предположим, что насосный агрегат отключен, а давление в напорном баке уменьшается и становится ниже Р min . В этом случае от датчика поступает сигнал на включение электронасосного агрегата. Происходит его запуск путем плавного увеличения частоты f тока, питающего электродвигатель насосного агрегата.

Когда частота вращения насосного агрегата достигнет заданного значения, насос выйдет на рабочий режим. Программированием режима работы частотного преобразователя можно обеспечить нужную интенсивность разбега насоса, его плавный пуск и останов.

Применение регулируемого электропривода погружного насоса позволяет реализовать прямоточные системы водоснабжения с автоматическим поддержанием давления в водопроводной сети.

Станция управления, обеспечивающая плавный пуск и останов электронасоса, автоматическое поддержание давления в трубопроводе, содержит преобразователь частоты А1, датчик давления ВР1, электронное реле А2, схему управления и вспомогательные элементы, повышающие надежность работы электронного оборудования (рис. 5).

Схема управления насосом и преобразователь частоты обеспечивают выполнение следующих функций :

– плавный пуск и торможение насоса;

– автоматическое управление по уровню или давлению;

– защиту от «сухого хода»;

– автоматическое отключение электронасоса при неполнофазном режиме, недопустимом снижении напряжения, при аварии в водопроводной сети;

– защиту от перенапряжений на входе преобразователя частоты А1;

– сигнализацию о включении и выключении насоса, а также об аварийных режимах;

– обогрев шкафа управления при отрицательных температурах в помещении насосной.

Плавный пуск и плавное торможение насоса осуществляют с помощью преобразователя частоты А1 типа FR -Е-5,5к-540ЕС.

Рис. 5. Принципиальная электрическая схема автоматизации погружным насосом с устройством плавного пуска и автоматического поддержания давления

Электродвигатель погружного насоса подключается к выводам U , V и W преобразователя частоты. При нажатии кнопки S В2 «Пуск» срабатывает реле К1, контакт которого К1.1 соединяет входы STF и РС преобразователя частоты, обеспечивая плавный пуск электронасоса по программе, заданной при настройке частотного преобразователя.

При аварии частотного преобразователя или цепей электродвигателя насоса замыкается цепь А-С преобразователя, обеспечивая срабатывание реле К2. После срабатывания К2 замыкаются его контакты К2.1, К2.2, а контакт К2.1 в цепи К1 размыкается. Происходит отключение выхода частотного преобразователя и реле К2. Повторное включение схемы возможно только после устранения аварии и сброса защиты кнопкой 8В3.1.

Датчик давления ВР1 с аналоговым выходом 4. 20 мА подключен к аналоговому входу частотного преобразователя (контакты 4, 5), обеспечивая отрицательную обратную связь в системе стабилизации давления.

Функционирование системы стабилизации обеспечивается ПИД-регулятором преобразователя частоты. Требуемое давление задается потенциометром К1 или с пульта управления частотного преобразователя. При «сухом ходе» насоса в цепи катушки реле КЗ замыкается контакт 7-8 электронного реле сопротивления А2, к контактам которого 3-4 подключен датчик «сухого хода».

После срабатывания реле КЗ замыкаются его контакты К3.1 и КЗ.2, в результате чего срабатывает реле защиты К2, обеспечивая отключение электродвигателя насоса. Реле КЗ при этом становится на самопитание через контакт К3.1.

При всех аварийных режимах зажигается лампа НL1; лампа НL2 зажигается при недопустимом снижении уровня воды (при «сухом ходе» насоса). Подогрев шкафа управления в холодное время года осуществляется с помощью электронагревателей ЕК1. ЕК4, которые включаются контактором КМ1 при срабатывании термореле ВК1. Защита входных цепей преобразователя частоты от коротких замыканий и перегрузок осуществляется автоматическим выключателем QF1.

Ссылка на основную публикацию
×
×