При влаштуванні системи водопостачання з підземних джерел вибір системи автоматики важливий так само, як і вибір самого насосу.

Під автоматикою в даному випадку мають на увазі сукупність командних реле, силовий електричної частини і різні види захистів, завдання яких - уберегти електродвигун і сам насос від виходу з ладу. Найбільш широко поширені дві основні схеми управління роботою насоса: за рівнем робочого середовища (води) в накопичувальному резервуарі і по тиску в напірному трубопроводі.

Контроль за рівнем

Перша схема застосовується при роботі насоса на водонапірну вежу або для наповнення ємності, звідки вода до споживача подається вже насосами другого підйому. Усередині ємностей встановлюються спеціальні датчики рівня (електроди), які за допомогою реле контролю рівня відстежують нижній (включення насоса) і верхній (відключення насоса при заповненні резервуара) рівні. Застосування в даній схемі поплавцевих вимикачів замість електродів менш надійно, що обумовлено їх невеликим робочим ресурсом. Обов'язково передбачається влаштування аварійного зливання при переповненні резервуара (сигналізації переповнення при цьому зазвичай не застосовується). Дана схема характерна для великих селищних свердловин, коли від однієї ємності здійснюється водопостачання цілого дачного селища, села, села.

Головна перевага, що досягається при такому підході, - стабільний режим роботи насоса. Гідравліка постійна: номінальний витрата подається на висоту, яка визначається глибиною свердловини, висотою вежі і додатково передбачає ще 1-2 м - на вилив. Один цикл відповідає по витраті повного об'єму вежі з урахуванням витрат поточного водорозбору. Виключена можливість короткочасних запусків-зупинок, що продовжує термін експлуатації обладнання. Досить грамотно підібрати насос під необхідні параметри, один раз кваліфіковано провести пусконаладку, і стабільна робота системи забезпечена.

Контроль за тиском

За другою схемою насос управляється командами від реле тиску, встановленого на трубопроводі. На самому реле налаштовуються два параметри: тиск включення насоса і тиск, при якому насос повинен відключитися. Дана схема характерна для індивідуальних свердловин і зазвичай використовується разом з мембранними баками, призначеними для підтримки необхідного надлишкового тиску в мережі, компенсації гідравлічних ударів і малих витрат. Надзвичайно важливо зробити правильну настройку реле відповідно до характеристиками насоса і обсягом мембранного бака. Щоб насос не включався дуже часто, задану межу тисків повинен лежати в середній зоні робочої характеристики насоса. Гістерезис значень вибирається, як правило, в діапазоні 1,2-2,5 бар з урахуванням даних про максимально допустиму кількість включень насоса в певний період часу.

Реле тиску, що застосовуються в цій схемі, можна умовно розділити на побутові і промислові. Перші, наприклад, реле MDR фірми Condor, XMP (Telemecanique) і ін., Мають потужні контактні групи, здатні витримувати струм до 16 А, але не обладнані шкалою налаштування із зазначенням регульованого діапазону тисків. Налаштування таких реле виробляється за допомогою манометра. Перевагами реле даного типу є їх відносна дешевизна і можливість застосування в силових ланцюгах (безпосередньо для управління насосом). Недоліками - невисока точність настройки і невеликий робочий ресурс - внаслідок впливу великих пускових струмів. Промислові реле, наприклад, FF4 фірми Condor і KPI (Danfoss), відрізняються підвищеною точністю і надійністю, але мають слабкострумові контакти і вимагають організації комутації через зовнішній пускач. Тип реле впливає на вибір подальшої електричної схеми та системи автоматики.

При використанні побутових пристроїв досить безпосередньо підключити насос через його контактні групи до мережі. Простота і дешевизна даного варіанту приваблюють багатьох покупців, однак інших переваг це не дає. Більш того, подібна економія коштів тягне за собою додаткові витрати в процесі експлуатації на заміну передчасно вийшов з ладу реле (підгоріли або окислилися контакти). При цьому сам користувач, поставивши нове реле, навряд чи зможе відновити колишні налаштування, щоб переглянути режим роботи, що, в гіршому випадку, може привести до відмови насоса. Відома приказка «скупий платить двічі» тут не працює: заплатити при поломці насоса доведеться тричі - за підйом насоса, ремонт і, в третій раз, за ​​опускання насоса в свердловину і введення в експлуатацію. Для роботи насоса з промисловим реле необхідні проміжні пристрої (різні варіанти шаф управління з пристроями додаткового захисту або без них).

захист насоса

Як показує практика, основними причинами виходу свердловинного насоса з ладу є робота при підвищеній або зниженій напрузі харчування в електричній мережі, перевантаження електродвигуна і робота в режимі «сухого» ходу, тобто без води. Будь-який європейський виробник вказує в технічній документації насоса вимоги по живлячої напруги (в Європі стандартно це 1? 230 або 3? 400 В) і допустимі відхилення щодо номіналу.

Радикальний спосіб забезпечити якісне електроживлення насоса - це застосування стабілізаторів змінної напруги відповідної потужності, що затратно. Найчастіше в систему автоматики встановлюють реле контролю напруги. Дані пристрої відключають насос при падінні напруги і перенапруженні, а також можуть контролювати послідовність і асиметрію фаз (для трифазних двигунів). Наявність в реле тимчасової затримки по включенню забезпечує захист від частих стрибків напруги в мережі.

Захист електродвигуна від перевантаження здійснюється за допомогою теплових струмових реле, що відключають його при досягненні встановленого значення струму. Дуже важливо, щоб діапазон настройки токового реле відповідав номінального струму насоса.

Захист насоса від «сухого» ходу може здійснюватися двома способами: безпосередньо - за рівнем води в свердловині за допомогою датчиків (електродів) або поплавців і побічно - за значенням струму або зсуву фаз струму і напруги електродвигуна за допомогою спеціальних реле. У деяких двигунах, наприклад, MS 3 насосів SQ фірми Grundfos, цей захист уже стандартно вбудована. Недоліком непрямої захисту є саме її «вторинність»: реле спрацьовує тільки тоді, коли проточна частина і підшипники вже залишилися без води, що змазує і охолоджуючої їх. У разі, якщо продуктивність насоса перевищує дебет самої свердловини, подібна ситуація може виникати кілька разів на добу, що негативно позначається на терміні служби насоса. У цій ситуації настійно рекомендується використовувати електродне реле контролю рівня, яке дозволяє відключити насос ще до виникнення аварійної ситуації.

Залежно від конкретної ситуації для управління і захисту свердловинним насосом можуть використовуватися різні комбінації і типи захисних пристроїв, що випускаються як самими заводами-виробниками насосного обладнання, так і іншими виробниками. Розглянемо пропоновані на сьогодні на ринку вироби.

Умовно їх можна розділити на три групи: пускозахисна пристрої, зібрані на базі друкованих плат - QA / 50B, QA / 60C фірми Maniero, SK-701 компанії Wilo та ін .; блоки управління на релейного техніці - SK 277 (Wilo), «гідромат» H110-H311 ( «Гідроланс») і т.п .; системи управління на базі мікропроцесорних пристроїв - SPCU3 (Control) MP204-S (Grundfos), SK-712 (Wilo) або аналогічні.

Пристрої на базі друкованих плат є функціонально і конструктивно закінченими виробами і вимагають підключення зовнішнього пристрою - власне насоса часто через пускач і передають датчики (рівня, реле тиску і т.д.). При цьому вони відрізняються великим набором контрольованих параметрів і функцій (теплова струмовий захист, захист від стрибків напруги, контроль «сухого» ходу за допомогою електродів і по навантаженню електродвигуна і т.п.), які, втім, не завжди використовують. Завдяки закінченості змінити логіку роботи приладу практично неможливо. У деяких пристроях відсутня можливість зміни значень спрацювання за певними параметрами. У разі виходу плати з ладу потрібно її заміна цілком, що можна порівняти з вартістю нового приладу.

Спектр представлених на ринку пристроїв на релейного техніці досить широкий - від найпростіших, наприклад, SQSK (Grundfos), до шаф управління декількома насосами, що виготовляються безпосередньо за вимогами конкретного замовника. Модуль SQSK є звичайним пускач в пластиковому корпусі. Його функція - тільки комутація реле тиску при струмі не більше 4 А. Практично цей блок захищає більше не сам насос, а реле тиску. Відсутня сигналізація стану або налаштувань. Потрібна установка зовнішнього захисного автомата.

Блок управління і захисту Н110 виробництва компанії «Гідроланс» має пластиковий водонепроникний корпус розмірами 310? 230? 130 мм, з відкидною знімною прозорою кришкою, клас захисту IP65, герметичні кабельні вводи для підключення. До складу модуля входить контактор з налаштованим реле теплової струмового захисту, пристрій контролю напруги з вбудованим цифровим вольтметром, що показує значення напруги живлення, лампи сигналізації режимів роботи, захисний автомат для внутрішньої ланцюга управління, двопозиційний вимикач режиму «Вкл. / Викл.».

В якості опції блок може бути оснащений одним або двома реле контролю рівня RM4LG фірми Schneider Electric і клемами для підключення електродів. Апаратна «начинка» пристрою забезпечує захист від всіх основних небезпек для свердловинного насоса: при роботі з перевантаженням спрацьовує струмовий захист; при осіданні або стрибку напруги живлення реле контролю розмикає ланцюг управління і не дає насосу включатися, поки напругу не нормалізується; при відновленні харчування перезапуск проводиться автоматично. Цифровий вольтметр показує чинне напруга, сигналізує про причини збою, що зручно для кінцевого споживача.

Перевагами приладів даного типу є їх відносна простота і надійність, можливість швидкої модернізації та переробки для нестандартних застосувань, в разі виходу з ладу якийсь деталі змінюється тільки відмовила деталь.

Пристрої управління та захисту свердловинних насосів на базі мікропроцесорних контролерів - найскладніші. Вони дозволяють контролювати такі параметри роботи насоса, як величина опору ізоляції, температура електродвигуна, фазова асиметрія і послідовність чергування фаз, захищають насос від підвищеного і зниженого напруги, перевантаження і «сухого» ходу, дозволяють вести облік часу роботи насоса і кількості споживаної електроенергії. Існує можливість зв'язку і контролю роботи насоса через стандартні інтерфейси з модемом або комп'ютером. Це найдорожчі прилади, і застосовувати їх рекомендується з насосами великої потужності і продуктивності, коли вартість можливого ремонту насоса може набагато перевищити вартість самої автоматики. Налагодження та введення в експлуатацію вищевказаних пристроїв без фахівців практично неможливі.

У разі застосування в системах управління частотних перетворювачів необхідно враховувати мінімальну частоту обертання електродвигуна. Ця характеристика вказується в технічній документації до насоса і становить зазвичай 20-30% номіналу. У разі недотримання цієї вимоги існує велика ймовірність виходу з ладу наполегливої ​​підшипника електродвигуна насоса.

Крім усього вищесказаного, окрему увагу необхідно приділити класу обраній системи управління по пило і вологозахищеністю в залежності від місця установки (див. ГОСТ Р 51321.1-2000 «Пристрої комплектні низьковольтні розподілу і управління»).

LG