Управление насосом

Содержание

реле и схема устройства автоматики

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.

Рекомендуем к прочтению:

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:

Оборудование обеспечивает безопасный плавный запуск двигателя.

Осуществляется регулировка работы частотного преобразователя.
Устройство отслеживает эксплуатационные параметры системы автономного водоснабжения, а именно давление, температуру жидкости, уровень воды в скважине.
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:

Они будут контролировать периодичность работы насосов, что позволит увеличить срок службы агрегатов, поскольку благодаря блоку управления может обеспечиваться равномерный износ механических частей.

Специальные реле будут отслеживать непрерывную работу насосных изделий. При выходе из строя одного агрегата, работа будет перекладываться на второе изделие.
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:

Рекомендуем к прочтению:

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:

Для включения и отключения насосного оборудования используется контактное реле (К 1.1) нормально-замкнутого типа.
Схема подразумевает два режима работы – подъём воды из скважины и дренаж. Выбор того или иного режима осуществляется при помощи переключателя (S2).
Для контроля уровня воды в накопительной ёмкости используются реле F 1 и 2.

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.
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.

Система управления насосами — принципы управления

Содержание

Любое насосное оборудование нужно комплектовать так, чтобы выполняемые им процессы и режимы были полностью автоматизированными. Автоматизация существенно влияет на качество работы, которую оценят как потребители, так и собственники.

При автоматизации насосного оборудования можно добиться меньшего потребления электричества, повысить стабильность и безотказность работы, уменьшить количество работников, но при этом останется возможность выполнять ручное регулирование. Такие системы управления насосами, называемые СУН, позволили открыть новые возможности для отопления, водоснабжения и качания воды из скважин.

Основное предназначение СУН

Оборудование, которое используется для отопления или охлаждения, водоснабжения, отведения воды, а так же тепловые насосы, испытывают потребность в оснащении автоматизированными и современными насосными системами. Они могут применяться для бытового и промышленного оборудования. Система управления насосами позволяет добиться получения экономической выгоды от ее внедрения, высокой надежности и эффективности при выполнении различных работ насосным оборудованием.

Управление удаленным скважинным насосом

Чтобы проводить регулировку нескольких насосов, которые в купе формируют группу, используют специальные системы. Такие системы называются станциями. Описываемые СУН, позволяют получить сложенную и безотказную работу, при помощи которых управляя оборудованием насосов, предназначенного для различных областей применения, можно выполнять управление насосом и контролировать основные параметры различных установок по их давлению.
к меню ↑

Основные элементы конструкции СУН, их преимущества и основные функции

Элементы конструкции, которые влияют на управление работой насосом, входят в состав систем управления насосами.

К эти элементам относятся:

реле контроля давления;
несколько реле, которые регулируют запуск и всю работу насосного оборудования;
преобразователь частоты. Таким преобразователем называется электронное устройство, которое способно изменять частоту;
комплекты автоматизации;
блоки, отвечающие за управление устройством;
датчики сухого хода.

Все вместе и каждый по отдельности элемент системы положительно сказывается на ее работоспособности, которая способна работать без поломок. Блок управления автоматикой насоса (ящик управления) создавать и регулировать оптимальный режим работы. Датчик разрыва выполняет важные защитные функции и выступает в роли защитного узла. Чтобы не случился перегрев насоса существует датчик сухого хода.

К главным функциональным особенностям можно отнести:

пуск или стоп у основного механизма насоса происходит автоматически;
при неполадках основного насоса автоматически запускается резервный (дублирующий) насос;
при необходимости сервисного обслуживания возможен кратковременный запуск в ручном режиме;
есть возможность для переключения вводов питания;
наличие защиты по давлению, от перегрева, короткого замыкания и сетевых и механических перегрузок;
невозможность нарушения требуемых рабочих параметров.

Автоматическая система диспетчерского контроля за насосами

Как и все системы автоматического управления, контроля и работы, системы управления насосами имеют ряд преимуществ, к которым можно отнести:

Автоматическое управление водяным насосом.
Автоматическое определение степени перегрева (сухого хода).
Управления на расстоянии, т.е дистанционно.
Заметное снижение количества порывов трубопроводов водоснабжения.
Существование суточного или недельного графика, по которому происходит работа насосного оборудования без человеческого участия.
Наличие аварийной сигнализации.
Защита электрического двигателя.
Вывод на табло текущего процесса или состояния оборудования.
Нет протока.
При необходимости возможна смена между основными и дублирующими насосными установками.

к меню ↑

Предназначение СУН и область их применения

Основное назначение станций управления насосами состоит в защите оборудования и механизмов насосов разнообразных моделей и видов от возникновения аварийных ситуаций, а так же управления дистанционно, в ручном (рулевого управления) и автоматическом режиме работы.

В состав СУН входят следующие элементы:

датчик перемещения;
датчик давления;
щит управления насосами;
датчик температуры на охладителе масла;
датчик, показывающий загрязненность рабочей жидкости;
пропорциональное давление;
автомат управления насосом;
датчик температуры рабочей жидкости;
датчик уровня рабочей жидкости;
термостат;
контроллер управления насосами;
пульт управления насосом.

Щит управления двумя насосами подпитки для систем горячего водоснабжения

Насосы для воды нужно поддерживать постоянно в определенном процессе работы, такое применение наиболее чаще встречается. Так же СУН можно встретить в при горячем и холодном водоснабжении и организации их управления, контроля требуемого давления в трубопроводах и регулировки до нужных пределов. СУН можно встретить в применении у скважинного насоса для его управления. В этом случае СУН будет отвечать за поддержание надлежащего уровня жидкости в башне водяного напора. Еще такое оборудование для управления применяют для дренажных и фекальных насосов, где важно знать точный уровень перекачиваемой жидкости внутри емкости.

При работе с погружным оборудованием используют автомат управления насосом. Центробежные устройства, такие как Гном или УМК, используются с автоматической станцией типа САУ. При использовании автоматического управления для насосов погружаемых в воду, можно поддерживать заданный уровень жидкости, при этом работая в автоматическом режиме, а так же избегать аварийных ситуаций с насосом.

Автомат управления позволяет выполнять автопуск агрегата и его отключение, если изменился уровень жидкости до максимальных или минимальных значений, защищает электронасос и его двигатель от перегрузок. После ликвидации аварийной ситуации возможно возобновление рабочего состояния агрегата.

Центробежные установки работают при температуре воздуха от -45ºС до +40ºС в закрытых помещениях. Для таких установок применяются СУН, которые должны применяться в не взрывоопасной среде, которая содержит неагрессивные газы и пары.

СУН для таких установок выполняет следующие функции:

блокировка пуска двигателя агрегата при коротком замыкании;
контроль датчиков по перегреву;
рулевого управления, контроль уровня воды за счет манометра и реле давления и передаваемых от них сигналов;
выключение электродвигателя в случае перенапряжения сети или перекоса фаз напряжения.

к меню ↑

Современные системы управления (видео)

к меню ↑

Описание и принцип работу шкафов и щитов управления

Щиты управления насосами, а так же шкафы получили широкое применения для тепло- и водоснабжения. Чаще всего их используют на повышающих давление станциях. Такими щитами можно надежно защитить оборудование и поддерживать параметры давления и уровня воды в требуемых диапазонах.

Принцип действия этих шкафов очень прост. Датчик давления передает сигналы на преобразователь частоты, который, в свою очередь, управляет пуском или остановкой насосного оборудования. Для обеспечивания требуемого давления преобразователь частоты может регулировать число оборотов двигателей насосов.

В шкаф установлен ПИД-регулятор, который следит за установленными значениями. Если эти значения выходя установленные пределы, регулятор будет повышать или понижать частоту вращения электродвигателя. Микропроцессорный контролер видя, что обороты стали максимальными, но значения не вошли в нормы, включает резервный агрегат. Преобразователь частоты может работать в обратной последовательности.

Он отключит один насос, который был дольше в работе, если значения стабилизировались и обороты электродвигателя уменьшились. Таким образом можно чередовать агрегаты. С помощь. Щита управления можно чередовать работу насосов, которые можно подключить до 6 штук одновременно. Мощность каждого может достигать 1 МВт.

Автоматизированная система управления насосами теплосети

На дверце шкафа располагаются следующие элементы:

рукоятка рулевого управления подачи питания;
аварийная и предупредительная сигнализация;
ручка для смены режима роботы;
кнопка, которой можно сбросить сигнал аварии;
сигнализация работы электродвигателя.

Щиты управления наделены всеми важными функциями: автоматическая подача резервного питания, ручное, удаленное или автоматическое управление, регулирование частоты, вывод информации по каждому агрегату. Можно поддерживать необходимую температуру внутри шкафа благодаря вентилятору и нагревателю, не забывая и про термостат, которые расположены в шкафу.

В шкаф управления устанавливается пульт для рулевого управления, оснащенный потенциометром, который укомплектован системой микроклимата и панелью оператора. Такая компоновка полностью подогнана для удобного использования.

Плюсы от применения щитов и шкафов рулевого управления насосным оборудованием:

двигатель защищается от перегрева и перегрузок;
меньшие затраты на электроэнергию;
плавность и многофункциональность настроек позволяют соблюдать технологический процесс;
легкость и своевременность техобслуживания.

Шкаф управления противопожарными насосами

к меню ↑

Модель САУН-24Л, краткий обзор

Система автоматического управления насосом САУН 24л предназначается для контроля за давлением жидкости в системе, поддержки этой жидкости в нужном диапазон, регулировки насосов в полностью автоматическом режиме. САУН 24л была разработана компанией Wester из Российской Федерации. В данную модель установлен мембранный бак на 24 литра, реле контроля давления и манометр. Можно регулировать открытие или закрытие клапана путем включения или выключения электронасоса.
к меню ↑

Краткие технические характеристики

Модель САУН 24л:

диапазон по давлению — 1,0-5,6
максимальная температура жидкости — ºС 40
нижний предел включения — 1,4 бар
верхний предел включения — 2,8 бар
класс защиты — IP54
минимальный перепад давления -1,0 бар
объем бака — 24 л.
максимальное рабочее давление — 6 бар
предварительное давление в воздушной полости — 1,5 атм.

Существует возможность заказа шкафов не только в готовом виде, а можно предварительно обговорив требуемую компоновку и параметры деталей под свои агрегаты и устройства.
Главная страница » Насосы
Простой автомат управления насосом

Вода в жизни человека – важнейший элемент, недаром, при освоении участка, одной из первостепенных задач для хозяев, становится обеспечение водой. Как питьевой, так и технической. Ну и вообще, в любом подсобном хозяйстве, задача хранения воды в емкостях и манипулирование ею, весьма распространена. Задача эта довольно проста, возникает с высокой периодичностью. Учитывая, что накопительные и опустошаемые емкости, как правило, расположены не в самом доступном месте, весьма полезно процессы эти автоматизировать.

Существует бесчисленное множество устройств разной сложности и удачности, для такого рода целей. Сонм их можно грубо разделить по типу датчиков – самая нежная и уязвимая часть автомата.
Простейшие устройства – с контактными датчиками, вроде кнопок. Очевидные недостатки – сложно сделать такого рода датчик надежным и долговечным – работа его предполагается в условиях, ну очень повышенной влажности, конструкция содержит более менее точные подвижные элементы. Сам же автомат, как правило, прост.

Следующее очевидное решение – применение бесконтактных датчиков, к коим, условно можно отнести и макаемые в воду электроды. При понятных преимуществах – надежность датчиков, имеем значительно более сложную и капризную, в том числе и в настройке, схему. Часто, для надежной работы схемы, вода должна быть неизменного качества (вплоть до температуры).
Как некая разновидность схемы с контактными датчиками — применение в качестве механических датчиков герконов – герметизированных контактов. Датчики уровня воды при этом, получаются вполне надежные – движущиеся части грубы и массивны, герметичность электрической части также легко обеспечить. Схемы управления весьма просты и не требуют сложной наладки. Датчик, как правило, представляет собой магнит на плавучем основании и несколько неподвижных герконов рядом.
Предлагаемая схема именно с герконами в качестве датчиков. Схема надежна, не сложна в настройке, не требовательна к точности элементов. Позволяет автоматизировать как набор воды в емкость, так и автоматическую откачку из нее (дренаж). В автомате предусмотрен ручной режим. Элементная база устройства проста и широко доступна.
Взглянем на схему устройства. Элементы простейшие, ценность представляет только контактор К1, остальное можно наковырять из электрического – электронного хлама.
Рассмотрим работу схемы.
Оба геркона датчика SF1 и SF2 включены в базовую цепь транзистора VT1. Замыкание геркона SF2 служащего датчиком нижнего уровня воды, вызывает закрытие транзистора, при замыкании геркона SF1 – датчика верхнего уровня – транзистор открывается. Цепь тиристор VS1 – реле К2 питается пульсирующим током от выпрямителя на диоде VD1. Тиристор открывается после открывания транзистора. При этом срабатывает реле К2, контакты которого подключают к сети обмотку магнитного пускателя К1.
В положении «Автомат» переключателя SA3 узел работает автоматически, а в положении «Ручн.» им можно управлять вручную запуская электродвигатель насоса нажатием на кнопку SB1 «Пуск» и останавливая кнопкой SB2 «Стоп». Введение переключателя SA2 позволило обеспечить работу автомата в режимах «водоподъем» и «дренаж».
При автоматической работе узла в режиме «водоподъем» в отсутствие воды в баке геркон SF2 разомкнут, транзистор VT1 закрыт. Замкнутыми контактами К2.1 включен магнитный пускатель К1, поэтому замкнуты пары контактов К1.1 и К1.2 пускателя – насос включен, вода поступает в бак. Как только поплавок поднимется выше геркона SF2, он разомкнется, однако транзистор останется закрытым, а насос продолжит заполнять бак водой. При достижении уровнем воды верхней отметки замкнется геркон SF1, откроется транзистор VT1 и вслед за ним тиристор VS1. Сработает реле К2 и контактами К2.1 выключит магнитный пускатель К1 – насос остановится.
Одновременно узел самоблокируется контактами К2.4. Поэтому, когда в процессе расхода воды уровень ее в баке понизится и разомкнется геркон SF1, транзистор VT1 останется открытым. Он закроется в момент замыкания геркона SF2, при этом насос включится и начинается процесс заполнения бака водой.
В режиме «Дренаж» насос включается при полном баке, а выключается в момент замыкания геркона SF2. Конденсатор С1 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения, предотвращая вибрацию якоря реле К2.
В узле рекомендовано использовать герконы КЭМ-2. Реле К2 – РЭН18 (паспорт РХ4.564.702). Магнитный пускатель К1 – ПМЛ – 1000 на ток до 10А. Трансформатор выполнен на магнитопроводе Ш9х30. Сетевая обмотка содержит 5000 витков провода ПЭВ-2 0,08мм, вторичная – 280 витков провода ПЭВ-2 0,5 (ее переменное напряжение на холостом ходу – 13,5…14 В). Резистор R4 для повышения четкости срабатывания автомата, следует уменьшить до 100…200 Ом [1].
Автомат был собран в большой спешке (припекло) на кусочке фанерки и из самых бросовых деталей и элементов. Стояла срочная задача, автоматизировать отбор воды из импровизированной емкости при скромном дебете.
Что понадобилось для работы.
Инструменты, оборудование.
Фанерное основание было выпилено на циркулярной пиле, обрезано в размер на торцевой маятниковой пиле. Для монтажа пригодился шуруповерт – сверление и завинчивание саморезов, паяльник средней мощности с принадлежностями. Ножницы по металлу. Набор мелкого инструмента для электромонтажа, фен строительный или специальный для работы с термотрубками. При необходимости защитного покрытия деревяшки – кисть, посуда. Для изготовления датчика уровня воды пригодился набор слесарных и столярных инструментов, небольшая посудина для приготовления бетона, разметочный инструмент, выдавливалка для герметика.
Материалы.
Кроме радиоэлементов для изготовления автомата понадобился кусок толстой фанеры для основания, небольшой кусочек оцинкованной стали, кусочек DIN-рейки, монтажный провод, нейлоновые стяжки, крепеж. Для изготовления датчика уровня, понадобился кусок пластиковой канализационной трубы для наружной прокладки (оранжевого цвета) диаметром 110мм, кусок трубки от полипропиленового водопровода, материалы для приготовления бетона, силиконовый герметик.
Мелкие установочные элементы – реле, кнопки, тиристор, были закреплены на П-образном кожухе, согнутом из оцинкованной кровельной стали, внутри, удобно поместились несколько мелких радиоэлементов с проволочными выводами. Реле, в принципе предназначено для установки в специальный разъем, так что паять пришлось очень аккуратненько. Некоторые элементы смонтированны прямо на его, реле, контактах.
Крупные установочные элементы, имеющие ушки или иные приспособления для механического крепления, были закреплены саморезами, автоматический выключатель, промежуточная клемма и контактор, имели элементы для установки на DIN-рейку, кусочек ее и был задействован. Само фанерное основание-плата, при необходимости, может быть дополнено боковыми стенками и съемной (откидной) крышкой и превращено таким образом в пылезащищенную коробочку.
Датчик уровня был изготовлен, исходя из размера емкости, и представляет собой пластиковый кожух большого диаметра – из отрезка морозостойкой канализационной трубы (оранжевого цвета) диаметром 110мм. Для «заякоривания» на дне емкости, в нижней части трубы отлит бетонный груз, в нем, соосно с кожухом, вмурован заглушенный с одного конца, отрезок пластиковой полипропиленовой трубы. В него помещаются герконы. Снаружи трубы, на пенопластовой площадке-поплавке, плавает кольцевой магнит от динамической головки. Вода беспрепятственно поступает внутрь кожуха через множество просверленных отверстий. Сам же кожух, предохраняет магнит на поплавке от сцепления с другим оборудованием емкости – насосом, веревками его подвеса, сетевым шнуром и шлангом.
Для исключения выпадения бетонного груза из кожуха, в него (кожух), до заливки было ввинчено несколько длинных оцинкованных саморезов с широкими шляпками. После бетонирования, их выступающие внутрь концы, оказались замурованы в бетоне.
Поплавок приклеен к магниту силиконовым герметиком, лучшее его рабочее положение – вверх поплавком, наоборот — иногда тяжелый магнит перекашивает и заклинивает на трубе, если же он плавает под поплавком, то двигается за уровнем воды плавно и без заеданий.
Электрическая часть датчика уровня – два геркона с проводкой, помещаются внутрь белой «сухой» трубы. К выводам двух герконов с замыкающими (переключающими) контактами, припаиваются монтажные провода соответствующей длины (с некоторым запасом), места пайки отмываются от флюса и герметизируются. Для начала, лачком, в пару слоев, сверху термотрубкой. На выступающей части белой трубки, для каждой пары проводов, сверлятся по два отверстия одно над другим. Через них продергивают провода от герконов. Регулировка нижнего и верхнего уровня воды «на объекте», осуществляется регулировкой длины проводов герконов.
Собранный автомат работал только на стенде – проблема недостатка воды была решена самым радикальным способом – изготовлением полноценной каптажной камеры. Дебет родника при этом существенно повысился, настолько, что производительности насоса не хватает, чтобы вычерпать накопительную емкость. Риск «осушения» вибрационного насоса свелся к минимуму. Автомат, тем не менее, хранится и будет применен для автоматизации набора воды в емкости.
Литература.
1. Журнал «Радио», №1, 1992г. Стр. 24,25.
Доставка новых самоделок на почту
Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!
*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Системы управления насосами (автоматического): щит, состав, контроллер
На чтение 7 мин.
Автоматизация рабочих режимов и процессов любого насосного оборудования пользователям, потребителям и собственникам позволяет получить ряд преимуществ. Это повышение стабильности, безотказности агрегатов, снижение общего энергопотребления насосов, уменьшение штатного персонала, сокращение затрат на ремонт при сохранении важного аспекта – функциональной самостоятельной регулировки.
Интеллектуальные системы управления насосами (СУН) открыли реальные возможности для водозаборов из скважин, водоснабжения и отопления. О них мы и поговорим в данной статье.
Основная характеристика СУН
Бытовое оборудование, тем более производственно-техническое: отопление/охлаждение, тепловые насосы, водоснабжение, водоотвод и т.п. нуждаются в современных автоматизированных системах. Внедрение систем управления насосами позволяет экономично, надежно и эффективно эксплуатировать насосные механизмы.
Регулировка группы насосов происходит благодаря системам, называемым станциями. Управляя насосным оборудованием различного назначения с помощью подобных СУН, вы получаете безотказную, сложенную работу, а также мониторинг основных параметров установок по давлению, комплектных канализационных станций, систем подачи воды и др.
Конструктивные элементы систем управления, их функции, преимущества
Управление насосом осуществляется за счет следующих конструктивных элементов, слагающих СУН:
Схема системы удаленного управления насосами
частотного преобразователя, это электронное устройство для изменения частоты;
реле давления;
реле, регулирующих запуск, работу оборудования;
блоков управления агрегатом;
комплектов автоматики;
датчиков «сухого хода».
Каждая составляющая способствует функционированию системы без поломок. Оптимальный рабочий режим регулируется блоком автоматики насоса, в качестве защитного узла выступает датчик разрыва. От перегрева защищает датчик сухого хода.
К функциям относят:
автоматический пуск/остановка основного насосного механизма;
включение в автоматическом режиме резервного насоса в случае неполадок основного;
переключение питающих вводов;
кратковременный ручной запуск агрегата для сервисного обслуживания;
автоматическое чередование оборудования, чтобы обеспечить равномерность во времени их работы;
защита от «сухого хода», перегрузок и короткого замыкания;
предотвращение нарушений рабочих параметров.
Из преимуществ выделяют:
Плавный пуск, частотное регулирование.
Автоопределение «сухого хода».
Отсутствие протока.
Работа без непосредственного участия человека по суточному/недельному графику.
Уменьшение порывов сетей водоснабжения.
Дистанционное управление.
Защита электродвигателя.
Уведомление об предаварийных режимах.
Возможность чередования работы основных и резервных насосных станций.
Визуализация текущего состояния.
Предназначение и область применения
СУН предназначены для дистанционного, автоматического и ручного управления как отдельными насосами, так и их группой, защиты насосных механизмом всех видов от аварийных ситуаций.
Составляющие системы автоматического управлениями насосами
Чаще всего они применяются для обеспечения постоянного процесса работы насосов для воды, в системах горячего/холодного водоснабжения и организации регулировки ними, поддержания предопределенной величины давления в трубопроводах, его стабилизации. Скважинный электронасос (типа ЭЦВ), его управление – также является областью применения СУН, она отвечает за поддержку уровня воды в водонапорной башне. Чтобы управлять фекальными и дренажными электронасосами, контролировать уровень жидкости в емкости равным образом устанавливают СУН.
Для погружных приборов нужен автомат управления насосом или типа САУ автоматическая станция, с которой, обычно, используются центробежные агрегаты, например, насос ГНОМ, УМК. Автоматическое управление водным насосом погружного типа выполняет следующие задачи: поддержание в автоматическом режиме жидкости на заданном уровне, предотвращение аварийного состояния электрического насоса.
Автоматом управления выполняется автопуск и отключение насосного механизма при понижении/повышении степени жидкости, сбережение электронасоса и его электродвигателя, восстановление режима работы агрегата по окончанию аварийного воздействия.
Для центробежных установок предназначены станции СУН, работающих преимущественно при температуре воздуха от -45 градусов по Цельсию до + 40 в закрытых помещениях. Обязательным условием для подобных систем управления является невзрывоопасная окружающая среда с содержанием неагрессивных паров и газов. К функциям СУН относят: блокировка включения двигателя при замыкании, отключение электродвигателя в случаях перекоса фазного напряжения и повышении/понижении напряжения в сети, контролирование датчиков «сухого хода», управление уровнем воды благодаря сигналам датчиков от реле давления или манометра.
Щиты и шкафы управления насосами, принцип работы
Современные технологии водо – и теплоснабжения выдвигают новые требования относительно систем защиты и автоматики. В связи с этим, широкое распространение приобрел шкаф и щит управления насосами. Также шкафы и щиты управления насосами применяются на станциях повышения давления. Щит автоматически поддерживает заданный уровень воды или давления в накопительном резервуаре, выполняет комплексную защитную противоаварийную функцию насосного оборудования.
Щиты для блока управления насосами
Принцип его действия заключается в следующем. Преобразователь частоты (ПЧ), называемый еще микропроцессорным контроллером управления насосами, на основе входных сигналов от датчика давления и величины, заданной с клавиатуры, управляет включением/отключением насосных установок. При этом он одновременно корректирует частоту вращения одного из агрегатов, чтобы достичь установленного уровня давления.
Если значение отличается от установленного, ПИД-регулятор рассчитывает величину отличия, и в зависимости от ситуации понижает или повышает частоту вращения. Когда достигнуты и поддерживаются максимальные обороты на протяжении заданного времени, микропроцессорный контроллер подает сигнал о включении следующего добавочного (резервного) агрегата.
Также происходят и обратные действия – в случае, когда, управляемый ПЧ насос, достигнет минимальных оборотов, произойдет отключение насоса, работающего дольше остальных. В результате таких процессов (включения/отключения с учетом временной выработки двигателя) происходит периодическая замена ведущего механизма.
Щиты могут управлять группой насосов, состоящей из шести экземпляров, мощность каждого может достигать до 1 МВт. Они способствуют равномерному распределению рабочего времени каждой машины.
На лицевой панели шкафа расположены такие рабочие органы, как:
кнопка, сбрасывающая аварийный сигнал;
переключатель режимов работы;
рукоятка выключателя питания, индикатор предупредительной (аварийной) сигнализации;
индикатор работы электродвигателей.
Конструкция (состав) шкафа управления имеет каркас из металла, порошковую окраску с защитой степени не менее IP54. Через кабельные уплотнители осуществляется ввод кабелей. Внутри стандартного изделия вы обнаружите: внешнюю панель управления, ЧП, кнопки, переключатели системы, защиту «сухого хода», измеритель давления жидкости, лампочки, выключатели, защищающие двигатель. Также в состав входят: два режима управления нагрузкой – автоматический и ручной, тепловое реле.
Доступными опциями являются: частотная регулировка, ручное, удаленное управление, автовключение резервного питания, контроль с помощью специальных программ, выдача информации в отдельности по каждому механизму. Используя термостат, вентилятор и нагреватель, вы сможете стабилизировать температуру внутри шкафа в любое время года.
Интересный факт. Не каждый, наверное, знает, что можно приобрести не только готовые щиты, но есть вариант и изготовления щита на заказ в соответствии с вашими требованиями и желаниями. Однако при этом обязательно учитывайте: тип управления, условия окружающей среды, режим пуска «движка» (прямой, комбинированный, плавный), количество и параметры электродвигателей.
Установив шкаф управления скважинным насосным оборудованием, владелец обретет спокойствие, поскольку контролирование дальнейшей работы насосов будет обеспечиваться на основе электронной «начинки». Под наблюдением будут находится важные параметры: температура, уровень воды, давление. Помимо регулирования частотного преобразователя, будет безопасно и плавно запускаться электродвигатель устройства. При использовании шкафа для управления группой насосов, как видим, спектр функциональных возможностей расширяется.
Автоматически рассчитать блок управления насосами позволяют компьютерные программы
Для удобства обслуживания так называемый «ящик управления» может комплектоваться пультом управления насосом с потенциометром, панелью оператора (человеко-машинным интерфейсом), системой микроклимата, включающей принудительную вентиляцию, термостат, обогреватель, что позволит ему полностью адаптироваться под применение.
В итоге, применяя щиты и шкафы, вы получаете:
соблюдение технологического процесса за счет гибкости их настроек;
своевременное проведение техобслуживания;
защиту двигателя от перенапряжения и повреждений;
сокращение расходов на электроэнергию.
Обзор модели САУН-24л
Система автоматического управления насосом САУН 24л создана российской компанией Wester для совершения автоматического регулирования жидкостными электронасосами, контроля за давлением в системе водоснабжения, поддержания его заданного параметра. Включение/выключение электронасосов, применяемых в водоснабжении, происходит при открытии/закрытии клапана. Модель оснащена мембранным баком объемом 24 литра, манометром, реле давления, наружной резьбой 3/8^”цилиндрической формы для присоединения к насосу.
Технические характеристики устройства
САУН-24л работает в диапазоне регулировки давления 1,0-5,6 Бар при максимальной температуре воды 40 градусов. Нижний/верхний пределы включения – 1,4/2,8 Бар. Максимальное рабочее давление достигает 6 Бар, а предварительное в воздушной области составляет 1,5 атм. Минимальный перепад – 1 Бар. Устройство имеет частичную защиту от пыли и защиту от брызг, о чем свидетельствует класс степени электрической безопасности прибора – IP54. Напряжение – 50/220 Вт.
Блок управления насосом (видео)
УПРАВЛЕНИЕ НАСОСОМ
На изготовление блока управления насосом подтолкнула неидеальность нашего деревенского ЖКХ — а именно проблема с водоснабжением. То трубы у них прорывает, то насос на насосной сгорает и так далее. В результате этого у дома пробурена скважина и помещен в нее вибрационный насос типа «Малыш», а в подвале дома установлены емкость из нержавейки на 250л и компрессорная станция, поддерживающая давление в водопроводе дома. Но возникла проблема – поддерживать уровень воды в емкости. В Интернете ничего понравившееся не нашел и стал делать прибор под свои запросы. Стал искать датчики уровня и нашёл вот такие (см. фото датчика).

В качестве варианта управления насосом в скважине решил придумать что-то на контроллере, а заодно микроконтроллеры немного освоить, так как была нужна многорежимность. За основу был взят микроконтроллер ATtiy2313 и разработана такая вот схема (для лучшего качества смотрите вложение схемы и печатные платы в формате splan7). Схема управления насосом:

Прошивка писалась на ассемблере, скачать можно здесь в архиве. Данная схема позволяет управлять насосом в 3-х режимах (выбираются кнопкой «Режим»):
1) Режим «Баня» — включение насоса от кнопки «Вкл/Выкл» — это для того, чтобы заливать воду напрямую из скважины в баню, ну или машину помыть.
2) Режим «Лето» — поддержание уровня воды в емкости с использование датчиков уровня (при достижении уровня контакты датчика замыкаются)
3) Режим «Зима» — долив воды (кнопка Вкл/Выкл) в емкость до уровня «Max» при уровне ниже «Min». Режим введен для того, что при зимних морозах вода в шланге замерзает и, чтобы включить насос в скважине, шланг надо сначала разморозить горячей водой.

Дисплей прикрутил из соображений удобности, сначала хотел светодиоды, но домашним не объяснишь какой огонек что значит, памяти не хватит). На первой строке дисплея выводится информация с названием режима, на второй – такая информация как «Работает насос», «Насос отключен» и «Уровень минимум» для зимнего режима. В итоге собранное устройство управления насосом выглядит следующим образом:

Для удобности добавил включение подсветки дисплея примерно на 8 секунд при нажатии любой кнопки. Питание 12 вольт и реле-повторители особо здесь не нужны. Установил их из-за большой длины кабелей (почти 15 метров) до датчиков уровня. Автор схемы: skateman.
Форум по микроконтроллерам
Обсудить статью УПРАВЛЕНИЕ НАСОСОМ

Выбираем автоматику для управления скважинным насосом
Организация системы водоснабжения в загородном доме имеет существенные отличия от городской. Здесь основным источником живительной влаги является скважина, глубина которой может достигать нескольких десятков метров. И чтобы вода из нее поступала в трубы необходимо использовать водоподъемный механизм. Однако его работу контролирует специальный блок автоматики, основным назначением которого является управление насосом. Рассмотрим принципы работы такого оборудования.
Область применения автоматики для насосов
Собираясь организовать подачу воды с подземного источника необходимо основательно подходить к выбору оборудования. Ведь оно является сердцем автономной системы водоснабжения. Важно правильно подобрать не только насос, но и блок автоматики для него. Это поможет уберечь электродвигатель агрегата от различных аварийных ситуаций, приводящих к поломкам и обеспечит его эффективное использование.
Наиболее широко такие системы применяются в загородных коттеджных поселках, к которым не подведены централизованные коммуникационные сети.
Что понимают под системами автоматики
В рассматриваемом случае под этим понятием подразумевается совокупность различных приборов, задачей которых является сохранение электродвигателя в рабочем состоянии и предохранение его от аварийных ситуаций.
Подключение автоматики для управления насосом
Чаще всего блок управления включает в себя следующие элементы:
Командные реле;
Устройства защиты от различных видов поломок.
Среди различных схем управления работой скважинных насосов наибольшее распространение получили две.
Они осуществляют контроль по следующим параметрам:
Уровню жидкости в накопительном баке;
Давлению в трубах автономной системы водоснабжения.
Первую схему автоматики управления используют в случае применения скважинного насоса для наполнения накопительной емкости. Из нее вода подается потребителя при помощи агрегатов второго подъема. Эта схема также находит применение и при работе насоса в системах с водонапорными башнями.
Управление агрегатом в случае использования второго способа осуществляется по командам от реле давления, которое находится на трубопроводе. При этом на нем настраивают два значения давления: включения и отключения насоса. Эту схему чаще всего используют для скважин, расположенных на приусадебных участках и оборудованных мембранными баками.
Необходимость управления насосами – чем она обоснована
Чтобы автономная система водоснабжения работала эффективно и без сбоев необходима правильная ее организация. Но расположенный в скважине насос способен выполнять только одну задачу – подъем воды. И поскольку такой режим работы необходим только при прокачке скважины, то необходима установка оборудования, способного контролировать поток воды. Вручную сделать это невозможно, а вот блок управления скважинным насосом с такой задачей справится очень легко. В этом случае функционирование оборудования осуществляется на основании обратной связи.
Смотрим схему работа на примере автоматике продукции Grundfos:
Ориентируясь на заданные параметры блок автоматики вносит коррективы в работу насоса. То есть при понижении давления в системе, вызванном большим расходом воды информация поступает на управляющие элементы, и они включают подкачку. Но чтобы этот процесс не повторялся каждый раз при включении крана система оборудуется ресивером. Он обеспечивает плавный пуск и тем самым экономит ресурс насосного механизма.
Различные виды шкафов
Шкаф для управления насосом кроме управления его работой обеспечивает и защиту. Обычно в таких агрегатах имеется несколько предохранителей, которые позволяют избежать выхода оборудования из строя даже при предельно допустимом уровне нагрузки. Среди наиболее часто встречающихся причин поломок выделяют:
Скачки напряжения в сети;
Работа двигателя длительное время в интенсивном режиме;
Работа механизма без воды.
Для их устранения используются специальные устройства. Так для стабилизации напряжения в сети применяют реле, которые при скачках просто отключает агрегат. Если шкаф управления насосом используется на промышленном объекте, то возможно использование стабилизатора тока. Однако, применение такого оборудования весьма затратное.
От перегрева двигателя спасают тепловые токовые реле. Они настраиваются по номинальным характеристикам насосного оборудования.
Защиту от сухого хода встраивают в сам агрегат. Она отключает помпу, как только проточная часть начинает функционировать вхолостую.
Обычно все перечисленные выше механизмы собираются на базе печатных плат или микропроцессоров. Причем последние системы считаются более надежными, но имеют несколько недостатков:
Должны настраиваться профессионалами;
Имеют более высокую стоимость.
Выполнение монтажных работ
Подключение шкафа управления скважинными насосами задача не сложная. Однако при ее выполнении необходимо учитывать некоторые нюансы. Так приборы первого поколения должны располагаться редко. Отдельно монтируются только реле давления, так как они не входят в комплектацию системы автоматики и покупаются отдельно.
Смотрим видео, выбор и монтаж:
Что касается установки поплавковых выключателей и защиты от сухого хода, то обычно эти элементы встраиваются на самом первом этапе при сборке насосного узла. Иногда из подключают непосредственно перед погружением агрегата в скважину. При этом процесс установки заключается в подключении необходимых клемм и обязательной их герметизации.
Реле давления располагается на гидроаккумуляторе. Предварительно оно настраивается вращением регулировочных гаек. Одна из них позволяет установить верхний предел, а вторая – разницу давлений.
Этапы подключения блока автоматики
После того, как все оборудование приобретено и настроено приступают к его сборке. Этот процесс состоит из следующих этапов:
Сборки системы;
Установки гидроаккумулятора;
Крепления реле давления;
Соединения всех элементов;
Подключения блока к источнику питания.
После того как монтаж будет завершен приступают к настройке реле. Сначала устанавливаются верхняя и нижняя позиции, а затем разница между ними. Далее приступают к тестированию работы системы. В случае необходимости производится перенастройка некоторых элементов.
Однако несмотря на кажущуюся простоту монтажа и регулировки станции управления скважинным насосом специалисты устанавливать блоки автоматики самостоятельно не рекомендуют. Это объясняется высокой сложностью устройств и необходимостью подключения большого числа датчиков. Поэтому такую работу лучше доверить специалистам.
Вывод
Автоматизация скважин дает возможность оптимизировать все процессы работы насосного оборудования. При этом не только уменьшается износ водоподъемных механизмов, но и значительно сокращается расход электроэнергии.
Однако добиться таких результатов можно только при условии основательного подхода к выбору оборудования и правильном выполнении монтажных работ. Сегодня на рынке такие устройства представлены в трех поколениях. Приборы, относящиеся к первому из них, считаются наиболее простыми и могут быть установлены самостоятельно. А вот блоки автоматики второго и третьего поколения более сложные и их подключение смогут выполнить только профессионалы
Автоматические системы управления насосными станциями. Для чего и в каких случаях применяется система управления насосами
Современные системы водоснабжения имеют разветвленную сеть и большое количество сооружений, расположенных на обширной территории. Контроль за состоянием технологического оборудования и ручное управление механизмами со стороны местных дежурных и обходчиков в этих условиях не могут обеспечить достаточной экономичности установок и надежности снабжения водой многочисленных потребителей.
Управление большими и сложными водопроводными установками рационально производить из одного или нескольких диспетчерских пунктов с подчинением всего обслуживающего персонала единому руководству. Подобная организация эксплуатации требует новых технических средств, позволяющих осуществлять: автоматический контроль и дистанционное управление оборудованием, его защиту от механических и электрических повреждений, фиксировать определенные (положения механизмов и критическое состояние процесса, производить непрерывные измерения электрических и неэлектрических величин и пр.
По способу управления насосные станции могут быть выполнены или полностью автоматизированными или полуавтоматическими, с дистанционным управлением насосных агрегатов и задвижек в насосных станциях и в распределительной сети. В первом случае пуск и остановка насосов и других механизмов происходит без участия персонала, в зависимости от баланса между подачей и расходом воды в сети.
Залив насосов, открытие и закрытие задвижек, включение и переключение рабочих агрегатов на запасные, их защита, перевод электрического питания с одного фидера на другой, с одного трансформатора на резервный, производятся автоматически. Ход технологического процесса при этом отображается у диспетчера специальной сигнализацией.
В полуавтоматических насосных установках подготовка схемы к пуску происходит автоматически; включение же и отключение насосных агрегатов, задвижек, питающих фидеров и др. производится вручную диспетчером, с помощью специальных командных аппаратов. Применяемые при этом средства автоматики и телемеханики весьма разнообразны и пригодны как для частичной, так и полной автоматизации.

На рис. 259 показана в качестве примера технологическая схема водопровода крупного промышленного района, оборудованного очистными сооружениями и большим числом резервуаров. Вода забирается из водохранилища и имеет несколько подъемов. Централизованное управление всеми сооружениями сосредоточено в главном диспетчерском пункте, а оперативное управление — в местных диспетчерских пунктах (МДП), персонал которых подчинен главному районному диспетчеру, координирующему работу всего водопровода.
Управление производится по полуавтоматической схеме и обеспечивает пуск и остановку насосных агрегатов и задвижек, измерение и сигнализацию состояния объектов. Местные диспетчерские пункты расположены в помещениях подстанций при насосных станциях. Одна из них, а именно насосная станция II подъема (основная), показана на рис. 260.
Диспетчер, находясь около щита управления, имеет возможность наблюдать не только за положением масляных выключателей, двигателей насосов и трансформаторов, но и за положением задвижек на водоводах и за изменением расхода, давления в сети и уровня воды в резервуарах (рис. 261).

Для целей управления агрегатами на щите монтируются кнопки и ключи управления, измерительные и контрольные приборы: амперметры, вольтметры, вторичные приборы манометров, расходомеров, уровнемеров, указатели положения задвижек и сигнальные лампы.
На мнемонической схеме щита управления, помимо электрической схемы, наносится включенное или выключенное положение главных насосов, открытое или закрытое положение задвижек, в некоторых случаях с отображением схемы водопроводных сооружений. Опыт эксплуатации показал, что диспетчеризация водопроводных сооружений повышает их производительность, обеспечивает высокую надежность водоснабжения и значительно сокращает обслуживающий персонал.
Основные технические средства автоматики и телемеханики водопроводных сооружений
При автоматизации технологических процессов приходится осуществлять не только электрический контроль за бесперебойной подачей электроэнергии, но и контроль за физическим и химическим состоянием устройств и сред, обеспечивающих качество и производительность процесса. Наиболее характерными величинами или параметрами процесса в системе водоснабжения являются: уровень, давление, расход воды, температура, химическое содержание воды и пр.
Наблюдение за этими неэлектрическими величинами ведется с помощью измерительной аппаратуры, у которой чувствительный измерительный элемент, воспринимая изменения контролируемых величин, изменяет свои свойства или размеры. При замере этих изменений на