Скважинная автоматика. Автоматика для насоса – виды, описание и самостоятельное подключение

Бесперебойное автономное водоснабжение загородного дома практически всегда основано на артезианской скважине. Оборудование, использованное для подъема воды с большой глубины, относится к высокотехнологичному сегменту. Учитывая сложность управления системой автономного водоснабжения, для того, чтобы обеспечить стабильность поступления воды к каждой точке водоразбора, необходимо использовать систему автоматического управления.

Наиболее известна система автоматического поддержания давления в водопроводе частного дома. В ней участвуют скважинный насос, реле давления, гидроаккумулятор. Если бы насос качал воду напрямую из скважины в душ или кран на кухне, были бы постоянные скачки давления, а все сантехническое оборудование в скором времени вышло бы из строя из-за гидроударов, создаваемых насосом. Частое включение насоса также негативно сказалось бы на сроке его службы.

Широкий ассортимент управляющих блоков, реле и датчиков для подобных задач сегодня массово производится промышленностью. Вы можете приобрести готовый комплект автоматики. А можете подобрать его поштучно. Это позволяет избежать стандартных решений и собрать более эффективную систему автоматического управления, настроив ее конкретно под Вашу скважину.

Из чего состоит система автоматического управления?

Коллектор распределяет воды по водоразборным точкам в доме и на участке.
Реле давления отслеживает заданные верхний и нижний предел заданного диапазона давления в гидроаккумуляторе, на основании чего включает или выключает насос. Купленное реле может иметь заводские настройки, которые нужно обязательно сверить с требованиями Вашей системы водоснабжения.
Плавный пуск защищает систему водоснабжения от гидроудара, продлевает ресурс насоса.

датчик сухого хода, обратный клапан, коллектор

Манометр информирует об уровне давления в гидроаккумуляторе. Очень важен для выяснения причин неполадок.
Датчик сухого хода выключит насос при падении уровня воды в скважине, а также в любом другом случае, если вода перестанет поступать в насос. Это защитит дорогое оборудование от поломки и от не менее дорогих работ по его ремонту или замене.
Оборудование для защиты насоса от различных негативных событий в электросети (скачки напряжения и т. д.)

Купить готовое или собрать самому?

Как видим, в принципе нет ничего сложного в покупке и установке нескольких отдельных блоков для автоматического управления водоснабжением и для защиты оборудования. Что же предпочесть - готовое заводское или собрать все самому?

Взвесим «плюсы» и «минусы» в каждом случае:

Готовый универсальный блок настроен на конкретный тип оборудования. Если у Вас установлено именно оно, то ничего настраивать не придется.
Не нужно искать в магазинах, собирать и настраивать отдельные узлы и блоки для системы автоматического управления.

Вы получаете заводскую гарантию на купленное изделие.
Цена универсального блока выше, чем альтернативного варианта, собранного из отдельных узлов.
При выходе из строя какой-либо одной функции, универсальный блок управления придется везти в сервис целиком.
Поштучный подбор отдельных узлов и блоков позволяет найти оптимальные модели с характеристиками, которые подходят конкретно для Вашего случая.
При поломке одного узла в собранной системе меняется только вышедший из строя узел. Система управления продолжает работать.
При появлении более совершенной модели того или иного узла замена также происходит быстро, при этом система автоматического управления отключается только на короткое время замены.

Варианты систем автоматического управления

Насос для автономного водоснабжения всегда должен снабжаться системой управления. Это обеспечит не только стабильное поступление воды и Ваше комфортное проживание, но и защитит водоподъемное оборудование от чрезмерного износа и поломок.

Хорошим примером выступают насосные станции, где вся система водоснабжения и все составляющие автоматического управления смонтированы в одном блоке - двигатель, насос, небольшой гидроаккумулятор, датчик давления, манометр, блок управления насосом. Технически данная система не очень сложная, так как насосная станция представляет собой поверхностный насос для подачи воды из неглубоких скважин и колодцев. Однако для решения своей типовой задач - летнее водоснабжение небольшого дома или бани, данный вариант вполне подходит.

При организации водоснабжения из скважины существует этап обустройства. Все оборудование может размещаться либо в кессоне, либо в доме. Так как речь идет о бесперебойном круглогодичном водоснабжении большого дома, элементы системы также имеют большие габариты и требуют больше места для установки. В основном, конечно, полезную площадь занимает гидроаккумулятор, имеющий объем от 100 л до нескольких сот литров. Вариант с кессоном и без кессона имеют свои преимущества и выбираются в соответствии с требованиями заказчика и объективной ситуацией на участке. Например, при высоком уровне грунтовых вод кессон монтировать очень сложно и рекомендуется часть водоподъемной системы устанавливать в доме.

Условия размещения автоматики

Выбирая вариант обустройства скважины, учитывайте, что:

Насосную станцию размещайте как можно ближе к скважине или колодцу. Это облегчит подъем воды.
Насосная станция при работе довольно сильно шумит. Установите ее в отдельном техническом помещении, подвале и т.д. Если предполагается зимнее водоснабжение, помещение и подвал должны быть теплыми.
Автоматика должна размещаться как минимум в непромерзающем помещении, то есть температура должна быть выше 0 С в самые суровые морозы.
При сомнениях в обеспечении положительного температурного режима на месте размещения автоматики и водоподъемного оборудования, следует дополнительно утеплить кессон, построить над скважиной отапливаемый павильон и т.д.
Доступ к автоматике и остальному водоподъемному оборудованию должен быть свободным в любое время суток и сезон года.

Вариантов обустройства скважин достаточно много. Вы можете не только подобрать блоки и узлы для автоматического управления системой автономного водоснабжения самостоятельно, но также выбрать лучшее место для ее размещения.

Правильно подобранный скважинный насос с автоматикой является «сердцем» всей системы водоснабжения. При этом работа автоматического блока важна ничуть не менее, чем функционирование самой водоподъемной части.

В нашей статье мы опишем основные принципы, по которым регулируется работа такого оборудования, и приведем несколько советов, которые будут полезны мастерам при самостоятельной проектировке и сборке систем.

Основы автоматического регулирования

Насос, установленный в самой скважине, способен эффективно выполнять только одну функцию, а именно – осуществлять подъем воды на заданную высоту. Однако работать в таком режиме постоянно необходимо разве что при прокачке скважины.

Во все остальное время важно, чтобы поток воды был под контролем.

Естественно, что вручную регулировать работу насосной системы не получится, поскольку насос находится под землей на значительной глубине . По этой причине управление осуществляется по принципу обратной связи — автоматика для скважинного насоса воспринимает те или иные параметры, и соответственно вносит коррективы в работу насоса.
Примером такой регулировки может являться запуск двигателя помпы при снижении давления в системе . Как только расход воды приводит к понижению давления, информация подается на управляющий блок и включается подкачка.

Обратите внимание!
Чтобы это происходило реже, а не после каждого включения крана, в систему устанавливается специальный ресивер.
За счет особенностей конструкции он обеспечивает плавность пуска, что очень экономит ресурс насосной части.

По точно такому же принципу работают гидроаккумуляторы : как только резервуар заполняется до определенного уровня, насос отключается, и подача воды прерывается.
Важной задачей насосной автоматики является защита устройства : при необходимости (работа без воды, загрязнение песком или илом) оно отключается, что предотвращает его поломку. Учитывая, что цена у качественных моделей немаленькая, эта функция может быть весьма полезной.

Ниже мы рассмотрим упомянутые здесь примеры регулировки более подробно.

Типы автоматики

Регулировка по давлению

Для индивидуальных скважин предпочтительной является установка комплекса оборудования, которое осуществляет регулировку по уровню давления в системе. Для этого в контур водоснабжения из скважины встраивается ресивер мембранного типа, способный компенсировать гидроудары и поддерживать избыточное давление в трубах.

Регулировка осуществляется таким образом:

Реле давления (смонтированное отдельно или входящее в состав автоматической насосной станции) настраивается на два показателя: уровень, при котором включается подача воды, и уровень, при котором насос отключается.

Чтобы избежать слишком частого включения, настраиваемые пределы выбирают в соответствии с производительностью насоса и характеристиками ресивера.
Для максимально качественной работы следует использовать промышленные реле (XMP от Telemecanique, MDR от Condor и аналогичные). Они выдерживают ток значительной величины (15-16 А) и оборудуются надежными контактами. Минус профессиональных реле заключается в отсутствии градуировки: для настройки используется манометр, что отрицательно сказывается на точности.

Бытовые устройства более просты в использовании, однако отличаются меньшей надежностью. Если у вас нет соответствующего навыка – лучше не пытаться выполнить настройку своими руками, а оставить эту задачу профессионалам.

Совет!
При использовании бытовых реле специалисты советуют применять дополнительную автоматическую защиту, установленную в отдельном шкафу управления,

Статьи по теме:

Регулирование в зависимости от уровня

Контроль уровня заполнения емкости необходим в том случае, если водоснабжение организовано с использованием резервуара на водонапорной башне или гидроаккумулятора на чердаке.

При этом регулировка обеспечивается за счет функционирования довольно простой системы:

Внутри резервной емкости с водой устанавливаются несколько электродов — так называемых датчиков заполнения.
При изменении уровня воды электроды соответственно замыкаются или размыкаются.
Как только вода достигает верхней отметки, реле контроля отключает насос, и подача воды прекращается.
При достижении нижней отметки помпа активизируется, возобновляя подачу воды в бак.

Вместо электродов подобные системы иногда оборудуются так называемыми поплавковыми выключателями. Однако эти устройства менее надежны и обладают небольшим резервом работы.

Обратите внимание!
В любом случае инструкция рекомендует устанавливать на резервуаре системы аварийного слива, либо же монтировать отдельный блок сигнализации при переполнении.

Системы регулировки, «завязанные» на уровень воды в емкости, чаще используются при массовом водоснабжении. Насосы для скважин с автоматикой уровневого типа служат значительно дольше, поскольку режим их работы отличается большей стабильностью. Также экономии ресурса способствует отсутствие кратковременных пусков.

Защитные механизмы

Еще одной важной функцией систем регулировки является защита самого механизма. Автоматический скважинный насос обычно комплектуется несколькими предохранительными устройствами, что позволяет сохранить его в рабочем состоянии даже при больших нагрузках.

Основными причинами, приводящими к поломке аппарата, являются:

Повышение либо понижение напряжения в сети.
Работа электрического двигателя при экстремальной нагрузке в течение продолжительного времени.
«Сухой ход», т.е. функционирование насосной части без воды.

Каждая из этих причин должна быть устранена:

Для стабилизации электропитания используются реле, обеспечивающие контроль напряжения. При скачках тока подобное устройство просто отключает насос. Современные модели дополнительно оснащаются реле временной задержки, которое препятствует частому включению аппарата при серии скачков напряжения.

Обратите внимание!
В промышленных системах водоснабжения могут использоваться стабилизаторы тока, однако их применение довольно затратно.

Чтобы двигатель не перегревался при больших нагрузках, используется так называемое тепловое токовое реле. При этом настройка данной детали осуществляется таким образом, чтобы ее параметры соответствовали номинальным характеристикам насоса.
Защита от сухого хода все чаще встраивается в сам насос. Подобная регулировка называется «косвенной»: помпа отключается тогда, когда проточная часть начинает работать вхолостую. Однако при этом повышается уровень износа всех деталей.
Более надежной является регулировка работы устройства по уровню воды в скважине: как и в случае с резервуаром, могут использоваться либо датчики, либо поплавки.

Все указанные механизмы могут собираться как на безе печатных плат, так и на базе микропроцессоров. Процессорные системы авторегулировки являются более надежными, однако они стоят куда дороже, да и настройку их должны осуществлять профессионалы.

Вывод

Автоматизация скважин оборудованных электропогружным насосом позволяет существенно оптимизировать все процессы работы. При этом мы не только сократим расходы электроэнергии, но и уменьшим износ самого водоподъемного устройства. Более подробную информацию по данной теме содержит видео в этой статье.

Под автоматикой в данном случае подразумевают совокупность командных реле, силовой электрической части и различные виды защит, задача которых – уберечь электродвигатель и сам прибор от выхода из строя. В этой статье мы рассмотрим системы управления насосами. Наиболее широко распространены две основные схемы управления работой насоса: по уровню рабочей среды (воды) в накопительном резервуаре и по давлению в напорном трубопроводе.

Управление насосом: контроль по уровню

Первая схема управления работой насоса применяется при работе устройства на водонапорную башню или для наполнения емкости, откуда вода к потребителю подается уже насосами второго подъема. Внутри емкостей устанавливаются специальные датчики уровня (электроды), которые с помощью реле контроля уровня отслеживают нижний (включение насоса) и верхний (отключение насоса при заполнении резервуара) уровни. Применение в данной схеме поплавковых выключателей вместо электродов менее надежно, что обусловлено их небольшим рабочим ресурсом. Обязательно предусматривается устройство аварийного слива при переполнении резервуара (сигнализации переполнения обычно не применяется). Данная схема характерна для крупных поселковых скважин, когда от одной емкости осуществляется водоснабжение целого дачного поселка, села, деревни.

Главное преимущество, которое достигается при таком подходе, – стабильный режим работы. Гидравлика постоянна: номинальный расход подается на высоту, определяемую глубиной скважины, высотой башни и дополнительно предусматривает еще 1–2 м – на излив. Один цикл соответствует по расходу полному объему башни с учетом расхода текущего водоразбора. Исключена возможность кратковременных пусков-остановов, что продлевает срок эксплуатации оборудования. Достаточно грамотно подобрать электронасос под требуемые параметры, один раз квалифицированно произвести пусконаладку, и стабильная работа системы обеспечена.

Управление насосом: контроль по давлению

По второй схеме насос управляется командами от реле давления, установленного на трубопроводе. На самом реле настраиваются два параметра: давление включения насоса и давление, при котором он должен отключиться. Данная схема управления насосом характерна для индивидуальных скважин и обычно используется вместе с мембранными баками, предназначенными для поддержания необходимого избыточного давления в сети, компенсации гидравлических ударов и малых расходов. Чрезвычайно важно произвести правильную настройку реле в соответствии с характеристиками устройства и объемом мембранного бака. Чтобы насос не включался слишком часто, заданный предел давлений должен лежать в средней зоне рабочей характеристики. Гистерезис значений выбирается в диапазоне 1,2–2,5 бар с учетом данных о максимально допустимом количестве включений в определенный период времени.

Реле давления, применяющиеся в этой схеме, можно условно разделить на бытовые и промышленные. Первые, реле MDR фирмы Condor, XMP (Telemecanique) и др., имеют мощные контактные группы, способные выдерживать ток до 16 А, но не оборудованы шкалой настройки с указанием регулируемого диапазона давлений. Настройка таких реле производится с помощью манометра. Преимуществами реле данного типа являются их относительная дешевизна и возможность применения в силовых цепях (непосредственно для управления насосом). Недостатками – невысокая точность настройки и небольшой рабочий ресурс – вследствие влияния больших пусковых токов. Промышленные реле, FF4 фирмы Condor и KPI (Danfoss), отличаются повышенной точностью и надежностью, но имеют слаботочные контакты и требуют организации коммутации через внешний пускатель. Тип реле влияет на выбор дальнейшей электрической схемы и системы автоматики.

При использовании бытовых устройств достаточно напрямую подключить насос через его контактные группы к сети. Простота и дешевизна данного варианта привлекают многих покупателей, однако иных преимуществ это не дает. Более того, подобная экономия средств влечет за собой дополнительные затраты в процессе эксплуатации на замену преждевременно вышедшего из строя реле (подгорели или окислились контакты). Сам пользователь, поставив новое реле, вряд ли сможет восстановить прежние настройки и проверить режим работы, что, в худшем случае, может привести к отказу устройства. Известная поговорка «скупой платит дважды» здесь не работает: заплатить при поломке насоса придется трижды – за подъем прибора, ремонт и, в третий раз, за опускание его в скважину и ввод в эксплуатацию. Для работы насоса с промышленным реле необходимы промежуточные устройства (различные варианты шкафов управления с устройствами дополнительной защиты или без них).

Защита насоса

Как показывает практика, основными причинами выхода скважинного насоса из строя являются работа при повышенном или пониженном напряжении питания в электрической сети, перегрузка электродвигателя и работа в режиме «сухого» хода, т.е. без воды. Любой европейский производитель указывает в технической документации требования по питающему напряжению (в Европе стандартно это 1×230 или 3×400 В) и допустимые отклонения относительно номинала.

Радикальный способ обеспечить качественное электропитание насоса – это применение стабилизаторов переменного напряжения соответствующей мощности, что затратно. Чаще всего в систему автоматики управления наососм устанавливают реле контроля напряжения. Данная автоматизация устройства отключает насос при падении напряжения и перенапряжении, а также могут контролировать последовательность и асимметрию фаз (для трехфазных двигателей). Наличие в реле временной задержки по включению обеспечивает защиту от частых скачков напряжения в сети.

Защита электродвигателя от перегрузки осуществляется с помощью тепловых токовых реле, отключающих его при достижении установленного значения тока. Очень важно, чтобы диапазон настройки токового реле соответствовал номинальному току насоса.

Защита насоса от «сухого» хода может осуществляться двумя способами: непосредственно – по уровню воды в скважине с помощью датчиков (электродов) или поплавков и косвенно – по значению тока или сдвигу фаз тока и напряжения электродвигателя с помощью специальных реле. В некоторых двигателях, MS 3 насосов SQ фирмы Grundfos, этот элемент защиты уже стандартно встроен. Недостатком косвенной защиты является именно ее «вторичность»: реле срабатывает только тогда, когда проточная часть и подшипники уже остались без воды, смазывающей и охлаждающей их. В случае, если производительность устойства превышает дебет самой скважины, подобная ситуация может возникать несколько раз в сутки, что негативно сказывается на его сроке службы. В этой ситуации настоятельно рекомендуется использовать электродное реле контроля уровня, которое позволяет отключить насос еще до возникновения аварийной ситуации.

В зависимости от конкретной ситуации для управления и защиты скважинным насосом могут использоваться различные комбинации и типы защитных устройств, выпускаемых как самими заводами-изготовителями насосного оборудования, так и другими производителями. Рассмотрим предлагаемые на сегодня на рынке изделия.

Устройства для управления насосом

Условно их можно разделить на три группы: пускозащитные устройства, собранные на базе печатных плат – QA/50B, QA/60C фирмы Maniero, SK-701 компании Wilo и др.; блоки управления на релейной технике – SK 277 (Wilo), «Гидромат» H110-H311 («Гидроланс») и т.п.; системы управления на базе микропроцессорных устройств – SPCU3 (Control) MP204-S (Grundfos), SK-712 (Wilo) или аналогичные.

Устройства на базе печатных плат являются функционально и конструктивно законченными изделиями и требуют подключения внешнего устройства – собственно насоса часто через пускатель и передающие датчики (уровня, реле давления и т.д.). Они отличаются большим набором контролируемых параметров и функций (тепловая токовая защита, защита от скачков напряжения, контроль «сухого» хода с помощью электродов и по нагрузке электродвигателя и т.п.), которые не всегда используют. Благодаря законченности изменить логику работы прибора практически невозможно. В некоторых устройствах отсутствует возможность изменения значений срабатывания по определенным параметрам. В случае выхода платы из строя требуется ее замена целиком, что сопоставимо со стоимостью нового прибора.

Спектр представленных на рынке устройств на релейной технике достаточно широк – от самых простых, SQSK (Grundfos), до шкафов управления несколькими насосами, изготавливаемых непосредственно по требованиям конкретного заказчика. Модуль SQSK представляет собой обычный пускатель в пластиковом корпусе. Его функция – только коммутация реле давления при токе не более 4 А. Практически этот блок защищает больше не сам насос, а реле давления. Отсутствует сигнализация состояния или настроек. Требуется установка внешнего защитного автомата.

Блок управления и защиты Н110 производства компании «Гидроланс» имеет пластиковый водонепроницаемый корпус размерами 310×230×130 мм, с откидывающейся съемной прозрачной крышкой, класс защиты IP65, герметичные кабельные вводы для подключения. В состав модуля входит контактор с настраиваемым реле тепловой токовой защиты, устройство контроля напряжения со встроенным цифровым вольтметром, показывающим значение питающего напряжения, лампы сигнализации режимов работы, защитный автомат для внутренней цепи управления, двухпозиционный выключатель режима «Вкл./Выкл.».

В качестве опции блок может быть оснащен одним или двумя реле контроля уровня RM4LG фирмы Schneider Electric и клеммами для подключения электродов. Аппаратная «начинка» устройства обеспечивает защиту от всех основных опасностей для скважинного насоса: при работе с перегрузкой срабатывает токовая защита; при просадке или скачке напряжения питания реле контроля размыкает цепь управления и не дает насосу включаться, пока напряжение не нормализуется; при восстановлении питания перезапуск производится автоматически. Цифровой вольтметр показывает действующее напряжение, сигнализирует о причине сбоя, что удобно для конечного потребителя.

Преимуществами приборов данного типа, как следует из комментариев и отзывов, являются их относительная простота и надежность, возможность быстрой модернизации и переделки для нестандартных применений, в случае выхода из строя какой-то детали меняется только отказавшая деталь.

Устройства управления и защиты скважинных насосов на базе микропроцессорных контроллеров – самые сложные. Они позволяют контролировать такие параметры работы насоса, как величина сопротивления изоляции, температура электродвигателя, фазовая асимметрия и последовательность чередования фаз, защищают насос от повышенного и пониженного напряжения, перегрузки и «сухого» хода, позволяют вести учет времени работы насоса и количества потребляемой электроэнергии. Существует возможность связи и контроля работы насоса через стандартные интерфейсы с модемом или компьютером. Это самые дорогостоящие приборы, и применять их рекомендуется с насосами большой мощности и производительности, когда стоимость возможного ремонта насоса может намного превысить стоимость самой автоматики. Настройка, запуск и ввод в эксплуатацию вышеуказанных устройств без специалистов практически невозможны.

В случае применения в системах управления частотных преобразователей необходимо учитывать минимальную частоту вращения электродвигателя. Эта характеристика указывается в технической документации к насосу и составляет обычно 20–30 % номинала. В случае несоблюдения данного требования существует большая вероятность, что произойдет выход из строя упорного подшипника электродвигателя насоса.

Кроме всего вышесказанного, отдельное внимание необходимо уделить классу выбираемой системы управления по пыле и влагозащищенности в зависимости от места установки (см. ГОСТ Р 51321.1-2000 «Устройства комплектные низковольтные распределения и управления»).

"АКВА-ТЕРМ" № 3 (37) 2007

Наличие питьевой и проточной воды – это важнейшая составляющая комфортного отдыха или проживания за городом. К сожалению, далеко не каждый имеет доступ к центральному водоснабжению (которое может и вовсе отсутствовать). Единственным правильным решением в такой ситуации становится скважина или колодец, оборудованные погружным, или как его часто называют, «глубинным» насосом со встроенной автоматикой, позволяющей обеспечивать постоянный забор воды из «источника».

Термин «глубинный насос» вероятнее всего, возник вследствие применения погружных насосов изготовленных специально для скважин, монтируемых на большой глубине. Такие насосы внешне несколько отличаются от погружных насосов, применяемых для перекачки воды из колодцев, цистерн и прочих не глубоких сосудов.

А так, это все те же погружные насосы. Итак, давайте разберемся, чем отличаются погружные насосы, узнаем, какой автоматикой они комплектуются, и тогда мы поймем, как выбрать глубинный насос для скважины.

Виды погружных насосов

Такие погружные насосы применяются в области бытового водоснабжения для перекачивания чистой воды из колодцев, неглубоких скважин диаметром 5 или 6 дюймов и дождевых накопительных баков. Вода, подаваемая этими насосами, может использоваться как для водоснабжения дома, так и для орошения садов и огородов.

Насосы могут быть изготовлены как из полимерных и металлических материалов, так и целиком из металла. В пластиковых изделиях из полимеров может быть изготовлено даже рабочее колесо. Такие насосы, само собой, дешевле своих металлических собратьев, но и ресурс работы имеют меньший.
Как различны материалы, из которых изготавливаются насосы, так различны их конструкции и характеристики. Существует два вида погружных колодезных насосов, это вибрационные и центробежные.

Забор воды по вибрационному принципу отличается относительной простотой и удобством. Дело в том, что конструкция таких насосов намного проще, а соответственно их стоимость ниже. В отличие от центробежных изделий такие агрегаты не боятся механических включений в виде твердых частиц. Именно по этой причине их установка возможна даже при обустройстве песчаных скважин.

Если говорить о недостатках такого оборудования, то стоит учитывать, что вибрационный механизм обладает меньшей производительностью, долговечностью, надежностью и максимальной глубиной погружения (по сравнению с центробежными моделями).

Производительность таких насосов начинается от 0,5 м³/час и заканчивается 17 м³/час. Нужно отметить положительную сторону вибрационных насосов, а именно напор воды. Он составляет от 15 м до 70 м, это очень хороший показатель для колодезных насосов.

Важно! Чем выше напор, тем ниже производительность, например, при напоре 70 м, вибрационный насос выдает только 0,5 м³/час.

Для обеспечения большого водопотребления рекомендуется использовать именно центробежные насосы. При небольшом диаметре и длине агрегата его наибольшая производительность может достигать 14 м³/час при напоре 10-15 м, а наибольший напор 95 м при производительности 1,7 м³/час. Такое соотношение параметров, а также большой ресурс работы насосов (до 10-15 лет), является их неоспоримым преимуществом перед вибрационными насосами. Однако есть у них и минусы, а именно то, что при перекачивании воды содержащей взвеси в виде песка и других твердых частиц, быстро выходит из строя рабочее колесо, тем более, если оно изготовлено из полимерного материала. Поэтому насосы с полимерными рабочими колесами могут эксплуатироваться только в чистой воде.

Дорогие модели насосов, полностью выполнены из нержавеющей стали, высокой прочности и допускают попадание твердых механических включений размером до 1 мм. Для фильтрации крупных твердых частиц на входное отверстие насоса устанавливают сетчатый фильтр для очистки воды из скважины .

Для уменьшения вероятности попадания внутрь насоса твердых частиц (любого размера), входное отверстие насосов может оборудоваться шлангом, на конце которого прикреплен поплавок. При погружении насоса в воду поплавок поднимает конец шланга вверх, и насос забирает более чистую воду, оставляя грязь на дне колодца или бака.

Бытовые погружные насосы для глубоких скважин

Для подъема воды из глубоких скважин, таких как артезианские, нужны более мощные насосы. Глубина артезианской скважины в основном колеблется в пределах от 25 до 200 метров, но в некоторых случаях может достигать глубины 500 метров. Исходя из данных условий, основная масса бытовых насосов для глубоких скважин обеспечивает рабочий напор 200 метров, а его максимальное значение может достигать 350 метров.

Как же создается такое большое давление? Все «глубинные» скважные насосы имеют центробежный принцип действия. Рабочее колесо, вращаясь в корпусе насоса, создает определенный напор (давление), к примеру, 20 метров водяного столба (2 атмосферы). Для того чтобы увеличить давление, на выходное отверстие первого насоса прикрепляют входное отверстие второго насоса, со вторым рабочим колесом, то есть соединяют их последовательно. При этом рабочие колеса одеты на один и тот же вал. Теперь вращаясь, оба колеса создают уже давление не 2, а 4 атмосферы (напор 40 метров). Каждый корпус насоса называют ступенью. Соответственно если последовательно соединить 10 таких ступеней то давление на выходе последней ступени будет равно 20 атмосферам, что соответствует напору в 200 метров.

Именно из-за большого числа последовательно соединенных ступеней корпуса глубинных насосов получаются довольно длинными (высокими).

Колонна глубоких скважин выполняется трубами диаметром 133 или 159 мм, поэтому и насосы производятся соответствующего размера (всего лишь 3 или 4 дюйма). От этого они кажутся еще более длинными.

Так как «глубинные» насосы опускаются на большую глубину и эксплуатируются так без всякого обслуживания 10 лет и более, то они должны быть сделаны из самых качественных материалов. Применение пластика в таких насосах недопустимо, только нержавеющие и износостойкие металлы.

Для защиты рабочих колес и других внутренних рабочих частей насоса, от попадания на них крупных твердых взвешенных частиц, так же как и на колодезных погружных насосах, в «глубинные» устанавливается сетчатый фильтр. Величина ячеек сетки зависит от конкретной модели, но в основном не превышает 1,5 мм.

Виды автоматического управления погружными насосами

Автоматическое управление насосом может быть: двухпозиционным (дискретным) или с изменением частоты вращения вала насоса.

Двухпозиционное управление

Такой вид управления подразумевает под собой два положения пускорегулирующего аппарата насоса:

при котором пусковой аппарат включен и на электродвигатель насоса подается напряжение питающей сети;
положение, когда пусковой аппарат выключен, а с электродвигателя напряжение снимается.

Для работы насоса в таком режиме схема управления комплектуется собственно пускорегулирующим аппаратом, а также электромеханическим реле контроля давления. Реле контроля давления позволяет задать требуемое давление, а точнее его верхний и нижний предел, которое необходимо поддерживать в системе водоснабжения.

При отсутствии давления в трубопроводе электрический контакт реле, через который включается пусковой аппарат, замкнут. При подаче напряжения в схему управления, на пусковой аппарат, через этот контакт, поступает управляющий сигнал и он включается. Одновременно с включением пускового аппарата на электродвигатель насоса подается напряжение, и насос начинает работать. По мере наполнения трубопроводов водой, давление в системе водоснабжения возрастает и достигает максимального заданного значения. Реле размыкает электрический контакт, отключает пускорегулирующий аппарат и насос останавливается. После начала забора воды, давление в системе вновь начинает снижаться, постепенно достигая нижнего заданного значения. Насос включается и работает до тех пор, пока не прекратится разбор воды. Таким образом, цикл включений/отключений повторяется при каждом открытии/закрытии вентиля системы водоснабжения.

Для снижения числа включений насоса, в систему водоснабжения устанавливают мембранный напорный бак. Внутренняя полость такого бака условно разделена на две половинки резиновой мембраной. Одна половинка заполнена воздухом, другая пустая. При увеличении давления воды в системе резиновая мембрана постепенно расширяется, бак наполняется водой, а воздух сжимается. После того как давление воздуха и воды уравняются наполнение бака прекращается. После отключения насоса сжатый воздух, стремясь расшириться, продолжает поддерживать нужное давление в системе водоснабжения. Давление поддерживается до тех пор, пока не начнется разбор воды, и бак не станет пустым.

Объем бака подбирается индивидуально для каждого случая. Но чем он больше, тем реже будет включаться насос, что значительно увеличит его ресурс работы.

Плюсом такой системы управления является то, что нет необходимости постоянно включать и отключать насос вручную, а давление в системе постоянно поддерживается на заданном уровне. Стоимость такой системы невысокая, а это тоже плюс.

К минусам можно отнести разброс значений поддерживаемого давления воды между максимальным и минимальным значением. Этот минус очень сильно ощутим, допустим, при приеме душа. Минусом также является то, что при таком режиме управления срок службы насоса уменьшается вследствие частых пусков.

Управление изменением частоты вращения вала насоса

Такой вид автоматического управления является наиболее прогрессивным. В состав управляющих органов, регулирующих частоту вращения вала насоса, входят блок электронного управления и пропорциональный датчик давления.

В блоке электронного управления, в свою очередь, умещаются два устройства, это программируемый логический контроллер, с помощью которого производится задание давления и его автоматическое поддержание на заданном уровне, а также регулятор частоты или напряжения, в зависимости от типа электродвигателя насоса (переменного или постоянного тока).

Пропорциональный датчик давления, является электронно-механическим устройством, преобразующим одну величину в другую, в нашем случае давление воды в электрический сигнал. Каждый датчик рассчитан на определенный диапазон давления, например, от 1 до 10 атмосфер. В пределах этого диапазона пропорционально изменяется управляющий ток или напряжение, например, ток может изменяться от 4 до 20 мА, а напряжение от 0 до 10 В.

Структурная схема работы насоса аналогична двухпозиционной схеме. Однако принцип управления отличается в корне. Так же как в случае с реле контроля давления и пускового аппарата, управляющий сигнал с датчика подается на электронный блок управления, а точнее, в логический контроллер. В контроллере сигнал обрабатывается (реальное значение давления сопоставляется с заданным значением), после чего контроллер «принимает решение» о повышении или снижении давления. Если действительное значение давления выше заданного, то контроллер дает сигнал регулятору о снижении числа оборотов электродвигателя, а в случае, когда показатель ниже заданного, то обороты, напротив, повышаются. Регулирование происходит плавно, во избежание чрезмерного перерегулирования. Таким образом, в системе водоснабжения всегда поддерживается требуемое давление воды.

При отсутствии разбора воды, алгоритм многих блоков управления предусматривает, перевод насоса в «спящий режим», то есть его полную остановку.

Для того чтобы сгладить перепады давления, особенно при внезапном большом водосборе, в систему также как и в предыдущем случае, устанавливают мембранный напорный бак.

Плюсами данной системы управления являются:

включение и отключение насоса в автоматическом режиме;
точное поддержание заданного давления. Перепады давления наблюдаются только при изменении условий разбора воды. При этом изменение давления происходят плавно;
отсутствие ударных электрических, механических и гидравлических нагрузок;
сохранение рабочего ресурса насоса, и соответственно его срока службы.

К минусам можно отнести только более высокую стоимость, по сравнению с двухпозиционным управлением.

Виды защит погружных насосов

По видам защит много говорить не будем, только перечислим обязательные, без которых работоспособность насоса и его электродвигателя может нарушиться или он вовсе может прийти в негодность.

Защита электродвигателя насоса от перегрева;
Защита от перегрузки;
Защита от пониженного или повышенного напряжения сети;
Защита насоса от сухого хода, то есть защита от работы насоса без воды.

Дополнительным видом защиты может быть, защита от всплытия рабочих колес. Явление «всплытия» рабочих колес, или их осевого смещения, может произойти в результате возникновения небольшого противодавления при пуске насоса. В результате таких осевых перемещений может произойти износ рабочих колес или разрушение электродвигателя. С целью исключения подобного явления под вал насоса устанавливают верхний упорный подшипник. Такой вид защиты применяется на насосах Grundfos.

Погружные насосы производителя Grundfos

Центробежные насосы отличаются более высокой надежностью, чем вибрационные устройства, но за счет расположения двигателя, существует большой риск его перегрева. Решить эту проблему удалось датским производителям. Глубинные насосы для скважины Грундфос отличаются своей конструкцией.

Раньше электродвигатель размещался выше водозаборной части, а вся конструкция заключалась в специальный кожух, благодаря чему проточная вода охлаждала двигатель, препятствуя тем самым его перегреву. Однако такое конструктивное решение требовало уменьшения диаметра крыльчаток, за счет чего производительность оборудования снижалась и единственным способом ее повысить было увеличить скорость вращения двигателя. Проблема заключалась в том, что при частоте электросети в 50 Гц разогнать насос более чем на 3000 об/мин просто невозможно.

Погружной насос Грундфос для скважины работает по такому же принципу, правда, с одной важной доработкой. В нем установлены электронные преобразователи частоты и синхронный электродвигатель с магнитами в роторе. Благодаря этому агрегат может выдавать до 10700 об/мин.

Благодаря встроенной электронике, насосы Грундфос не работаю на сухом ходу, не подвержены скачкам напряжения, а рабочая температура в оборудовании поддерживается оптимальная.

В заключении

Погружные насосы с автоматикой позволят вам организовать автономное водоснабжение в загородном доме. При выборе модели агрегата стоит учитывать не только производителя и основные характеристики, но и главные правила приобретения товара. Продукция должна сопровождаться соответствующей документацией, на изделие не должно быть вмятин или трещин, стыки должны надежно прилегать друг другу. И конечно же, не стоит забывать о таких особенностях, как: тип почвы, наличие в воде технических примесей, песка или ила. При грамотном подходе вы надолго обеспечите свой дом городским комфортом и уютом.

На любом загородном участке, что не подключен к центральной системе водоснабжения , хозяева первым делом оборудуют скважину или другой подобный источник воды. Затем в него опускают насос, который позволит добывать жидкость из скважины и делать это достаточно продуктивно.

Однако не стоит забывать и то, какое серьезное значение играет автоматика для скважинных насосов. Ведь без нее невозможно наладить автономную систему водоснабжения в доме.

1 Особенности и назначение

Блок автоматического управления играет огромную роль в деле обустройства всей системы водоснабжения любого частного дома. Без него людям пришлось бы тратить несравнимо больше времени на совершенно элементарные вещи.

2.1 Первое поколение автоматики

К первому поколению этих устройств относят простейшую автоматику и отдельные приборы. Они не могут организовать полностью автономное функционирование системы водоснабжения, но этого от таких приборов и не требуется.

К автоматике первого поколения относят:

Поплавковые выключатели;
Блокираторы сухого хода.

О принципе работы реле давления многое уже было сказано выше. Этот простой блок автоматики удобен его дешевизной и практичностью. Реле редко ломается, легко настраивается и в случае поломки его можно быстро заменить.

Проблема с ним только в том, что помимо реле, придется покупать еще и гидроаккумулятор. Самостоятельно этот блок управления справиться с поставленными задачами не сможет.

2.2 Второе поколение автоматики

Блок управления второго поколения – это уже куда более серьезный механизм. Подразумевается использование электронного прибора с несколькими датчиками. Эти датчики монтируются непосредственно в трубопроводе, на насосе и еще в нескольких местах.

Вся информация с датчиков передается на микросхему, которая и контролирует все процессы, что связаны с обеспечением работы системы водоснабжения.

Электронный блок удобен его практичностью и большим количеством функций. Для его нормального функционирования уже не требуется покупать гидроаккумулятор, так как автоматика реагирует на изменения давления в системе в режиме реального времени. Как только где-то включается кран, датчик тут же реагирует падение давления.

При понижении его до определенного уровня он сразу же подает команду насосу, а тот подкачивает воду до тех пор, пока кран не будет закрыт и давление в системе не нормализуется.

Как видим, принцип действия во многом схож с принципом работы реле давления, но здесь уже мы избавляемся от лишнего звена в системе и оптимизируем работу всех ее элементов.

Плюс к этому электронные блоки часто снабжаются дополнительными функциями:

Контроля температуры;
Аварийного отключения;
Блокирования сухого хода;
Контроля уровня жидкости.

И это далеко не все их особенности. Из минусов таких устройств можно отметить их большую склонность к появлению поломок, необходимость тонкой настройки и повышенную цену.

2.3 Третье поколение автоматики

К блокам управления последнего поколения относятся действительно мощные и надежные системы. Стоят они очень дорого, но свои деньги отрабатывают. По сути — это все та же электронная автоматика, но с расширенным количеством функции.

Одной из главных считается возможность тонкого контроля двигателя насоса. Дело в том, что практически любой бытовой насос снабжается нерегулируемым движком. Вернее, регулировать его можно, но не своими руками. Работает он в одном режиме и с одной скоростью. В большинстве случаев этого вполне достаточно, но далеко не всегда.

Стоит понимать, что очень часто от движка насоса не требуется столь больших усилий для подкачки жидкости. Например, если кто-то в ванной просто открыл кран на несколько секунд, то стандартная электронная автоматика тут же запустит насос в полную мощность. Хотя, по большому счету, таких усилий от него не требовалось.

А ведь насос во время работы использует достаточно много электричества и расходует свой ресурс. Решить эту проблему можно, если установить рассматриваемые блоки управления.

Автоматика третьего уровня не только запускает насосное оборудование в нужный момент, она также регулирует уровень напряжения электричества, что подается на его двигатель.

Таким образом, вам удастся лучше контролировать работу насоса, уменьшить износ его двигателя и существенно сократить расходы на электроэнергию.

Также автоматика обладает всеми известными функциями прямого и аварийного контроля, отлично защищает устройство от перепадов напряжения и других подобных неприятностей.

Плюс к этому ее можно программировать по нескольким алгоритмам работы, что тоже очень полезно. Особенно если у вас нестандартная система водоснабжения со своими нюансами.

2.4 Особенности подключения автоматики для насосов

Подключать блоки автоматического управления совсем не сложно. Однако и здесь есть несколько нюансов. Если говорить о приборах первого поколения, то монтировать их нужно редко. Как правило, монтаж необходим только для реле давления, так как его докупают отдельно.

Поплавковые выключатели и блокираторы сухого хода чаще всего встраивают еще на этапе сборки насоса. В некоторых случаях их нужно будет подключить перед погружением образца в скважину. Но процесс подключения здесь будет заключаться только в соединении нескольких клем и их герметизации.

Реле давления монтируется на гидроаккумулятор . Его нужно уже предварительно настроить путем вращения большой и малой гаек. Первая отвечает за верхний предел давления, вторая за разницу давлений.

Этапы подключения:

Собираем всю систему, устанавливаем гидроаккумулятор.
Крепим на него реле давления.
Подсоединяем все элементы.
Подключаем устройство к электричеству, если в этом есть необходимость.
Настраиваем верхнюю позицию реле.
Настраиваем разницу между верхней и нижней позицией.
Тестируем работу системы.
При необходимости перенастраиваем некоторые положения.

Электронные блоки управления самостоятельно ставить не рекомендуется. Они слишком сложны, нуждаются в подключении множества датчиков, тонкой настройке, да и стоят очень прилично. Лучше доверьте эту работу профессионалу.