Автоматика для скважинного насоса

Что делает человек, который приобрел или построил частный дом, загородный коттедж, дачу в районе, где нет централизованной сети поставки воды? Верно, заказывает бурение скважины и покупает погружной или иной тип насоса. Правильно выбранная в соответствии с условиями эксплуатации и установленная согласно рекомендациям производителя автоматика для скважинного и любого другого насоса позволит получить массу преимуществ применения оборудования и гарантирует полный комфорт использования добытой из скважины воды.

Роль автоматики для скважинного насоса

Отдельные устройства или централизованная станция управления скважинным насосом решает целый спектр задач. Главная — обеспечение штатных режимов работы оборудования. В зависимости от построенной схемы водоснабжения, в частном доме или на даче могут применяться устройства первого, второго или третьего уровня управления, которые еще называют поколениями. Однако вне зависимости от выбранной схемы, автоматика позволяет:

• надежно защитить скважинный насос от возникновения перегрузок и иных нештатных режимов работы;
• стабилизировать подачу воды;
• исключить избыточную выработку скважины;
• обеспечить нормальное давление воды в системе для ее комфортного потребления;
• исключить возможность аварийных протечек;
• гарантировать работу водопроводной сети в штатном режиме.

Но самое привлекательное, что делает автоматика, заключается в практически полном неучастии человека в управлении и контроле работы системы поставки воды.

Одни из устройств, которыми оснащается насос, могут быть полезны даже при ручном регулировании. Например, в системе, которая построена на напорном баке большой емкости, поднятом на значительную высоту для подачи воды гравитационным методом.

Первое поколение автоматики

Первый уровень защиты, или устройства первого поколения имеют самое широкое применение. Они защищают насос, способны исключить избыточную выработку скважины. Применение средств первого поколения дает возможность организовать полностью автоматическую работу систем, построенных как дополнение к существующей водопроводной сети. Подключение автоматики к скважинному насосу с применением промежуточного гидроаккумулятора позволяет получить производительную и надежную насосную станцию с разделенными частями.

Устройства первого уровня представлены:

• реле давления;
• поплавковыми датчиками контроля уровня;
• блокираторами сухого хода насоса.

В зависимости от выбранного метода подачи воды, может использоваться только часть устройств из списка. Так, для защиты насоса в системах с полностью ручным управлением требуется наличие блокировки сухого хода. Это гарантирует, что насос не сломается при истощении источника или превышении показателя максимального кавитационного давления, когда в отбираемой жидкости образуются пузырьки. Большинство хороших насосов сразу оснащаются подобными системами безопасности.

Поплавковые датчики будут полезны в двух случаях:

• для контроля уровня воды в баке, из которого она подается в систему трубопроводов дома гравитационным методом;
• для предотвращения истощения скважины с малой производительностью.

Первый вариант применения прост: в баке, расположенном на высоте, устанавливаются два датчика. Один настраивается на срабатывание при достижении максимального уровня жидкости, работа второго построена на обратном принципе. Он сигнализирует а падении объема воды ниже настроенного предела.

Используя простейший триггер, легко получить полностью автоматическую реакцию и наполнение бака без участия человека. Однако достаточно установки только одного датчика, останавливающего насос при достижении максимального уровня воды.

Защита скважины позволит минимизировать ее обслуживание, предотвратить попадание земли и других примесей в отбираемую воду. Если производительность (скорость восполнения водоносного слоя) скважины меньше количества воды, забираемой насосом, стенки цилиндрического отверстия в земле высыхают. Самый распространенный случай с подобными характеристиками — водоснабжение из колодца с погружным насосом.

Уход жидкости от незащищенных стенок скважины вызывает разрушения и обсыпания грунта. В самом неприятном случае, при определенных характеристиках почв это может вызвать закупоривание. Поплавковый датчик позволит постоянно держать уровень воды на безопасном показателе. Это защитит скважину, однако владелец системы должен быть готов к тому, что насос перестанет поднимать достаточное количество жидкости для ее комфортного потребления.

Контроль параметров водопровода требует усложнения системы. Невозможно подключить реле давления к глубинному насосу. Поэтому их применяют только в паре с гидроаккумулятором. Это устройство создает компенсационный запас воды, одновременно регулирует давление в водопроводе. Именно на контроле этого показателя основана работа реле.

При достижении настроенного значения блок управления производит отключение насоса. При падении ниже установленного показателя нагнетатель снова запускается.

Описанные приборы и датчики — это не только автоматика для скважины с погружным насосом. Они могут использоваться и при построении системы с дренажными, поверхностными нагнетателями. Принцип работы автоматики никак не зависит от типа насоса.

Второе поколение автоматики

Если автоматика первого уровня рассчитана на создание самостоятельной системы, подающей воду в сеть трубопроводов, то второе поколение приборов и датчиков рассчитано на непосредственное подключение насоса ко вводу в дом. Работа строится на контроле параметров водопроводной структуры.

В список устройств второго поколения входят:

• блокираторы сухого хода;
• температурные датчики насоса;
• электроника контроля параметров энергопитания и потребления;
• проточные датчики давления.

Самый сложный компонент из этого списка — электроника контроля. В зависимости от функционального уровня она способна:

• блокировать подачу напряжения на насос при резком аварийном броске питания в сети;
• стабилизировать напряжение, сглаживать броски;
• защищать насос и питающую сеть от коротких замыканий;
• выполнять роль грозовой защиты;
• отслеживать температуру насоса и отключать его при превышении пороговых значений;
• контролировать уровень потребления тока, предотвращать перегрузки и другие нештатные режимы работы насоса.

Самые дорогие электронные системы способны обеспечивать плавный пуск и поддержку мощности, передаваемой нагнетателю.

В данном классе изделий существует определенное противоречие: чем сложнее система, тем более она ремонтопригодна. Если же покупается простое устройство, выход из стоя центрального чипа зачастую требует замены, сравнимой по стоимости с покупкой нового блока. Электроника автоматики монтируется в единый шкаф управления, где расположены защитные УЗО и другие части коммутационной структуры.

Проточные реле давления устанавливаются врезкой в трубы водопроводной сети. Работа таких устройств достаточно понятна: при достижении измеряемого показателя настроенному значению подается команда на отключение насоса. При падении давления ниже установленного порога производится пуск нагнетателя.

Проточные реле применимы в системах без гидроаккумулятора. Однако и это устройство может устанавливаться с применением автоматики второго поколения. Задача гидроаккумулятора без собственного реле давление заключается в создании компенсационного запаса жидкости, что позволяет уменьшить количество пусков насоса при отборе воды из системы.

Установка насосной станции в колодец для непосредственной закачки воды в систему дома, оснащенную автоматикой второго уровня, удобна в разрезе простоты, надежности, комплексного контроля. Однако она показывает хорошие результаты при достаточно большом отборе жидкости. При малом может вызвать усугубление основной проблемы автоматического управления насосом.

Третье поколение автоматики

Приборы третьего поколения — самое дорогое решение. Однако их установка оправдана. Чтобы понять, почему, стоит остановиться на главной проблеме насосных станций.

Проблема дискретной работы насоса

Надежность и долговечность насосной станции мало зависит от вспомогательных компонентов системы. Крыльчатка турбинного колеса, другие узлы рассчитываются на перекачку определенного количества жидкости. Главная часть, находящаяся под переменной нагрузкой — электродвигатель.

Нормальный режим работы насоса — постоянное включение. При этом наблюдается стабильное выделение тепла, потребление тока, износ механики. Опаснее всего моменты пуска двигателя. Токи резко растут, происходит интенсивный локальный перегрев обмоток (пусковых или основных), ступенчато возрастает нагрузка на компоненты схем управления. Поэтому, чем меньше пусков испытывает двигатель — тем дольше он будет эксплуатироваться.

Достоинства автоматики третьего поколения

Третье поколение автоматики уменьшает до возможных пределов дискретность работы двигателя насоса. Кроме этого, электронные системы выполняют все функции изделий автоматики второго уровня в плане защиты сети и двигателя.

Схема подключения насоса, а также иных вспомогательных частей структуры водоснабжения не меняется, если для управления используются дорогие системы третьего поколения. Главное, что они делают — осуществляют плавное управление скважинным насосом. Дело в том, что практически все изделия не подразумевают изменения оборотов двигателя. При покупке дорогого насоса можно получить встроенные ступенчатые регуляторы напора/скорости, но все равно механика работы останется прежней: включение — выход на номинальную мощность — выключение.

Автоматика третьего поколения осуществляет изменение частоты подаваемого на насос напряжения, а также (в отдельных случаях) — его численное значение. При этом пользователю предлагается несколько настроенных вариантов, по которому будет осуществляться подача воды из колодца в дом насосом (или из другого источника). Например, можно установить режим минимальной производительности или наименьшего предела падения давления.

Владелец системы третьего поколения может как угодно тонко регулировать работу двигателя насоса, добиваясь как можно меньшего количества его пусков в час, сутки, неделю. При этом дорогая электроника предложит все полезные функции для повышения эффективности и долговечности работы нагнетателя, такие, как плавный пуск, контроль тепловыделения, поддержка мощности.

Подключение глубинного насоса или устройства другого типа к структуре управления третьего поколения полностью убирает необходимость участия человека в работе любой системы водоснабжения. Вдобавок это значительно снизит общие расходы электричества.

Особенности подключения автоматики к насосу

Правила установки любого устройства контроля и регулирования просты: подключение автоматики к скважинному насосу осуществляется строго по рекомендациям производителя. Блокираторы холостого хода, датчики измерения температуры устанавливаются на насосе до его погружения в колодец или скважину.

Поплавковые устройства размещаются в скважине или накопительном баке. Их подключение может производиться либо к соответствующему блоку распределения питания насоса, либо для прекращения подачи напряжения снаружи скважины. Аналогично работает реле давления. Оно управляет непосредственно подачей напряжения на насос, размещается на блоке гидроаккумулятора.

Единственное, что производится по одному сценарию — настройка реле давления, проточного или расположенного на баке компенсатора.

1. Собирается система или производится монтаж устройства проточного типа.
2. Проверяется состояние элементов конструкции согласно требованиям производителя.
3. Проводятся соответствующие коммутации и подключение к сети энергопитания.
4. Настраивается верхний граничный диапазон реагирования реле.
5. Устанавливается дельта срабатывания отдельным регулятором.
6. Подается вода в систему для контроля протечек.
7. Производится полный запуск насоса для проверки реагирования реле.
8. При необходимости, изменяются установленные параметры регулировки.

Для настройки реле предусматриваются гайки, небольшие поворотные блоки или головки под отвертку, ключ. В зависимости от производителя и модели устройства может меняться механика: устанавливаться верхний предел и дельта давления или же регулироваться обе границы диапазона срабатывания. Все подробные данные об используемом способе настройки можно найти в документации к оборудованию.

Важно! Чтобы смонтировать щит управления и настроить работу более сложных автоматических систем второго и третьего уровня, необходимы навыки и знания электромеханика. Если исполнитель не уверен в своей квалификации, стоит привлечь к решению задачи профессионала или нанять специализированную компанию.

Заключение

При помощи различных средств автоматического регулирования и управления можно построить стабильную, надежную систему водоснабжения с применением погружного или любого другого насоса. Выбор конкретного оснащения зависит от будущих условий эксплуатации. Для дачи или загородного дома, где живут один сезон, вполне хватит станции с автоматикой первого уровня. Более сложная система позволит постоянно, в комфортных условиях потреблять большое количество воды. А тем, кто хочет получить гарантированную надежность, удобство, экономию электроэнергии, стоит останавливать выбор на дорогих автоматических средствах управления третьего поколения.