Автоматика в системе индивидуального водоснабжения

Автоматика в системе индивидуального водоснабжения

Под автоматикой подразумевается одно или несколько устройств, управляющих пуском и остановкой мотора подающего воду, а также измерительные и защитные приборы.

В зависимости от выбранного насосного оборудования, которое будет использоваться при обустройстве скважины, подбирается автоматика для системы автономного водоснабжения частного дома, коттеджа.

Функции автоматики в системе автономного водоснабжения:

1. Управление глубинным насосом, отключение его при наполнении водопровода. В сложных системах происходит не отключение, а регулирование силы вращения двигателя насоса.
2. Защита водопровода от гидравлических ударов.
3. Защита насоса от сухого хода. Происходит прерывание электрической цепи, когда отсутствует вода.

Устройства автоматики автономной системы водоснабжения

Гидроаккумулятор

При использовании гидроаккумулятора в водопроводе поддерживается заданное проектом давление. Если происходит отбор воды из системы, израсходованный объем восполняется из аккумулированных запасов, от этого и название гидроаккумулятор. Как только запасы воды истощаются, автоматика включает погружной насос и начинает поднимать давление воды в гидроаккумуляторе и трубопроводе соответственно. Используем производителей: WESTER, AQUARIO, REFLEX.

Реле защиты от сухого хода

Простой элемент, который определяет изменение давления в системе водоснабжения, контролирует скважинный насос, чтобы он не работал без воды. Потому что при работе в сухую происходит перегрев насоса, и он может сломаться. Когда давление падает до определенного показателя, выставленного на реле защиты, реле разрывает электрическую цепь, вследствие чего прекращается работа насоса. Используем производителей: AQUARIO, ITALTECNICA.

Пусковой конденсаторный блок с тепловой защитой

Предназначен для запуска и защиты скважинных насосов без встроенного конденсатора. Состоит из пускового конденсатора, защитного теплового реле и пусковой кнопки. Используем производителей: AQUARIO, SUMOTO.

Реле давления

Используют для автоматизации работы скважинного насоса (включение и выключение, в зависимости от выставленного уровня давления в системе). Используем производителей: AQUARIO, ITALTECNICA.

Манометр

Прибор, который измеряет точное давление в системе водоснабжения (в трубопроводе или в насосном оборудовании). Используем производителей: AQUARIO, TIM.

Пульты управления

В основном используются для трёхфазных насосов 380 V. Используем производителя: MANIERO.

В наше время массово используется сочетание устройств: реле давления, гидроаккумулятор и манометр.

Как работает автоматика:

1. Скважинный, колодезный или поверхностный насос нагнетает, установленное на реле давления, верхнее значение.
2. Когда достигается верхняя отметка, происходит срабатывание реле давления, насос отключается размыканием контактов электропитания.
3. При разборе воды в гидроаккумуляторе, сжатый воздух вытесняет воду из мембраны, которая подается потребителю.
4. При уменьшении объема воды в баке, понижается и давление.
5. Если снижается давление воды в гидроаккумуляторе, реле достигает нижнего показателя и включает насос, замыкая контакты электропитания. Действия повторяются по кругу, их можно отследить и отрегулировать по показаниям манометра.

Использование реле давления, гидробака и манометра считается самым надежным решением. Простота конструкции и монтажа являются важными преимуществами.

Как автоматизировать систему водоснабжения

Современные автономные системы водоснабжения создаются по определенным схемам, требующим точного расчета всех параметров. Одной лишь прокладки труб и установки насоса недостаточно для того чтобы обеспечить эффективное и надежное функционирование системы, поэтому автоматика для насоса является обязательным элементом децентрализованного водопровода. Наиболее простой вариант автоматики — это реле давления, которое периодически, при необходимости, включает и выключает насос для воды. Реле управления устанавливается перед входом в гидроаккумулятор и при понижении давления воды в напорной системе, например, при открытии расходного крана или вентиля, включает водяной насос, а при их закрытии, соответственно, отключает его. Подключение погружного или поверхностного насоса к автоматике такого типа обеспечит его исправное функционирование в течение длительного времени. Помимо поддержания оптимального давления воды в системе, реле давления защищает насос от «сухого хода» (когда жидкость насосом не прокачивается по системе трубопроводов), а также препятствует возникновению гидравлических ударов (резких перепадов давления).

Реле давления для насоса подразделяются на два типа: электромеханические и электронные. Оба типа имеют свои преимущества и недостатки. Рассмотрим их на примере Italtecnica PM/5 и Coelbo Switchmatic.

Механическое реле давления Italtecnica PM/5 необходимо для пуска и остановки насоса в зависимости от настроенных параметров максимального и минимального давления. Установка нижнего и верхнего порогов срабатывания осуществляется с помощью регулировочных винтов. Основным достоинством реле PM/5 является доступная цена, однако этот тип автоматики для насоса не лишен недостатков. Регулировка давления в этом реле неточная и неудобная, так как нуждается во множестве однотипных операций и требует наличия манометра в системе. Таким образом, если Вы решили купить реле PM/5, Вам придется приобрести и манометр к нему. К недостаткам реле данного типа также можно отнести залипание контактов вследствие окисления и больших токов, а износ вспомогательной мембраны может привести к поломке непосредственно автоматики насоса. Реле давления воды PM/5 не защищает насос от «сухого хода». Все эти факторы в конечном итоге могут привести к выходу насоса из строя раньше срока.

Стоит отметить, что механические реле давления для насосов уже не применяются в западных странах.

Для того, чтобы защитить насос от работы без воды, а также сделать автоматическое водоснабжение частного дома, коттеджа или дачного участка, необходимо использовать электронное реле давления воды, такое как Coelbo Switchmatic. Эта автоматика для насоса обладает рядом неоспоримых преимуществ по сравнению с механическими реле. Switchmatic 1 – это электронное реле, которое защитит Ваш насос от выхода из строя, благодаря предусмотренной защите от «сухого хода». Простой интуитивный интерфейс позволяет просто и удобно, но в то же время максимально точно, настроить необходимое давление воды. Реле Switchmatic 1 обладает такой полезной функцией как защита по минимальному давлению: когда давление падает ниже заданного, то это подразумевается, как работа насоса без воды и насос отключается от сети. Еще одно преимущество этого электронного реле – это ФУНКЦИЯ ART – авто-рестарт после возобновления подачи питания или воды. Для удобства просмотра уровня давления Switchmatic 1 имеет встроенный цифровой манометр. Также имеется кнопка принудительного (ручного) включения и отключения насоса. Есть еще одна очень полезная функция — защита от частых включений (когда в гидроаккумуляторе осталось мало воздуха, соответственно, во избежание частого включения, в реле активируется аварийный сигнал, который откладывает включение насоса).

Несмотря на все достоинства Switchmatic 1, компания Coelbo подняла планку качества еще выше, создав электронное реле давления Switchmatic 2. Одним из отличий от Switchmatic 1 является более точная защита, а именно: защита от перегрузки (по току) осуществляется благодаря встроенному датчику тока, который подает сигнал на отключение насоса при изменениях значения тока двигателя. Это означает, что если в системе пропадёт вода, в результате чего вал двигателя будет вращаться без нагрузки и ток сильно снизится, датчик реле это обнаружит, вслед за чем последует отключение насоса. Также насос будет защищён, если вал двигателя по какой-либо причине остановится, что приведёт к резкому возрастанию тока – датчик подаст сигнал на отключение насоса ).

Также основной отличительной особенностью реле Switchmatic 2 является его расширенный функционал. Оно имеет встроенную плату, которая позволяет применять данные реле для управления двумя насосами, работающими в каскадном режиме (синхронный режим). К каждому из насосов подключается реле давления Switchmatic 2 и в программном режиме задается, какое реле будет выполнять функции основного, а какое – вспомогательного. Последнее будет включать второй насос для поддержания заданного давления в системе, в случаях, когда основной насос не сможет обеспечить необходимый уровень давления.

Для того, чтобы правильно подобрать автоматику для насоса или насосной станции, необходимо учитывать особенности конкретной схемы водоснабжения и параметры оборудования, такие как характеристики насоса, гидроаккумулятора и т.д.

Если у Вас возникли затруднения при выборе оптимального варианта реле давления, наши специалисты дадут квалифицированный и подробный ответ на любой интересующий Вас вопрос по автоматизации водоснабжения.

Монтаж насоса и автоматики для скважины

Монтаж насоса для скважины и автоматики — один из самых сложных и ответственных этапов во всем процессе организации водоснабжения загородного дома. Выбрав насос для скважины, нужно определиться с моделями и параметрами вспомогательного оборудования и видом материалов для монтажа.

К вспомогательному оборудованию относятся элементы системы водоснабжения, обеспечивающие автоматическую работу насоса в оптимальном режиме, такие как:

• Кессон;
• Гидропневмобак;
• Станция управления насосом с контролем напряжения;
• Контрольно-измерительные приборы и автоматика;
• Кабельная система обогрева;
• Стабилизатор напряжения.

К материалам для монтажа водоснабжения относятся:

• Водоподъемная и водопроводная труба;
• Электрический кабель;
• Страховочный трос;
• Оголовок скважины;
• Запорно-распределительная арматура;
• Фитинги и крепежный материал.

Монтаж насоса в артезианскую скважину может осуществляться по двум вариантам – «летнему» и «зимнему».

«Летний» вариант

Устье артезианской скважины закрыто оголовком и находится над землей. Насос опущен в скважину на заданную глубину на водоподъемной трубе (пластик ПНД д. 32-40 мм) со страховочным тросом (нержавейка 5 мм). Автоматика обычно не устанавливается, а управление включением-выключением насоса осуществляется в ручном режиме. Такой вариант подходит при монтаже водоснабжения дома на этапе строительства или сезонных дачных построек, не имеющих внутренней разводки воды по дому. В таком варианте мы рекомендуем использовать бюджетные насосы фирмы Subline.

«Зимний» вариант

Предусматривает работу автономной системы водоснабжения в любое время года. В этом варианте устье скважины на воду заглубляется под землю на уровень — 2 метра, при помощи установки металлического кессона. Устье скважины закрывается оголовком, насос опускается в скважину на заданную глубину на водоподъемной трубе (пластик ПНД д. 32-40 мм) со страховочным тросом (нержавейка 5 мм). Водопроводные трубы от кессона до дома укладываются ниже глубины промерзания (1,8 метра). Гидропневмобак, автоматика (реле давления), пульт управления насосом и стабилизатор устанавливаются в техническом помещении дома (котельная, санузел, или под лестницей). Возможен монтаж в кессоне. Если дом построен на ленточном или столбчатом фундаменте и техническое подполье зимой не обогревается, то вертикально поднимающаяся в дом водопроводная труба обустраивается кабельной системой обогрева и утепляется теплоизоляцией. Для данного варианта водоснабжения коттеджа мы рекомендуем использовать насосы фирмы Grundfos.

В обоих случаях, при динамическом уровне воды < 100 метров, применяются пластиковые (ПНД) водоподъемные трубы диаметром от 23 до 63 мм с максимальным рабочим давлением 16 атм. При уровне > 100 метров применяются металлические водоподъемные трубы (оцинкованные, черные или нержавеющие), которые нарезаются звеньями от 4 до 11 метров и соединяются между собой муфтами или фланцами. Монтаж насоса на пластиковой трубе диаметром до 40 мм на глубину до 80 метров производится вручную. Опуск насосов на пластиковых трубах большего диаметра, металлических трубах и на глубины > 80 метров осуществляется при помощи лебедки, манипулятора или автокрана.

Насосы большой производительности (>20 м 3 /ч) иногда монтируются на стеклопластиковых трубах, которые имеют высокую прочность, сравнительно малый вес и не подвержены коррозии (срок службы более 50 лет). Для такого монтажа также применяется манипулятор или автокран.

Когда насос установлен в скважину, необходимо произвести обвязку оголовка трубопроводами и установить запорную и регулировочную арматуру.

Регулировочная задвижка предназначена для вывода насоса на рабочую точку (вычисляется по специальной диаграмме насоса) и ограничения его максимальной производительности. После этого, производится прокачка скважины до чистой воды. Вода подается в дом на гидропневмобак с автоматикой и выполняется настройка всего комплекса в целом (регулировка реле давления и давления воздуха в гидропневмобаке).

Автоматические установки повышения давления SPL®

Установки повышения давления SPL® предназначены для перекачивания и повышения давления воды в системах хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения различных зданий и сооружений, а так же в системах пожаротушения.

Это модульное высокотехнологичное оборудование состоящее из блока насосов, включающего всю необходимую обвязку, а также современную систему управления, гарантирующую энерго-эффективную и надежную работу, с наличием всей необходимой разрешительной документацией.

Применение комплектующих ведущих мировых производителей с учетом российских стандартов, норм и требований.

SPL® WRP: состав насосной установки

SPL® WRP: структура условного обозначения

Частотное регулирование на все насосы SPL® WRP-A

Система частотного регулирования на все насосы предназначена для контроля и управления стандартными асинхронными злектродвигателями насосов одного типоразмера в соответствии с внешними сигналами управления. Данная система управления предусматривает возможность управления от одного до шести насосов.

Принцип работы частотного регулирования на все насосы:

1. контроллер запускает в работу преобразователь частоты, изменяя частоту вращения электродвигате- ля насоса в соответствии с показаниями датчика давления на основе ПИД-регулирования;

2. в начале работы всегда запускается один частотно-регулируемый насос;

3. производительность повысительной установки меняется взависимости от потребления путем включения/выключения требуемого числа насосов и параллельной регулировки насосов, находящихся в эксплуатации.

4. если заданное давление не достигнуто, и один насос работает на максимальной частоте, то через определенный промежуток времени контроллер включит дополнительный преобразователь частоты в работу, и насосы синхронизируются по частоте вращения (насосы в эксплуатации работают с равной частотой вращения).

И так до тех пор, пока давление в системе не достигнет заданного значения. При достижении заданного значения давления, контроллер начнет снижать частоту всех работающих преобразователей частоты. Если в течение определенного времени частота преобразователей держится ниже заданного порога, будет произведено отключение дополнительных насосов поочередно через определенные промежутки времени.

Для выравнивания ресурса электродвигателей насосов по времени реализована функция смены последовательности включения и выключения насосов. Также предусмотрено автоматическое включение резервных насосов в случае выхода из строя рабочих. Выбор количества рабочих и резервных насосов производится на панели контроллера. Преобразователи частоты, кроме регулирования, обеспечивают плавный пуск всех электродвигателей, так как подключены непосредственно к ним, что позволяет избежать применения дополнительных устройств плавного пуска, ограничить пусковые токи злектродвигателей и увеличить эксплуатационный ресурс насосов за счет уменьшения динамических перегрузок исполнительных механизмов при пуске и останове злектродвигателей.

Для систем водоснабжения это означает отсутствие гидроударов при пуске и останове дополнительных насосов.

Для каждого электродвигателя преобразователь частоты позволяет реализовать:

1. регулирование частоты вращения;
2. защиту по перегрузу, торможение;
3. мониторинг механической нагрузки.

Мониторинг механической нагрузки.
Данный набор возможностей позволяет избежать применения дополнительного оборудования.

Релейное регулирование SPL® WRP-C

Работа насосов осуществляется по сигналу от реле давления, настроенного на определенное значение. Насосы включаются напрямую от сети и работают с полной производительностью.

Применение релейного регулирования в управлении насосными установками обеспечивает:

1. поддержание заданных параметров системы;
2. каскадный метод управления группой насосов;
3. взаимное резервирование злектродвигателей;
4. выравнивание моторесурса злектродвигателей.

В насосных установках, рассчитанных на два насоса и более, при нехватке производительности работающих насосов включается дополнительный насос, который также будет задействован при аварии одного из работающих насосов.

Останов насоса осуществляется с заданной задержкой во времени по сигналу от реле давления о достижении заданного значения давления.

Если в течение последующего заданного времени реле не фиксирует падения давления, то останавливается последующий насос и далее каскадом до останова всех насосов.

Шкаф управления насосной установки принимает сигналы от реле защиты от сухого хода, которое устанавливливается на всасывающем трубопроводе, или от поплавка из накопительной емкости.

По их сигналу при отсутствии воды система управления отключит насосы, защищая от разрушения вследствие работы по сухому ходу.

Предусмотрены автоматическое включение резервных насосов в случае выхода из строя рабочих и возможность выбора количества рабочих и резервных насосов.

В насосных установках на базе 3 насосов и более появляется возможность управления и от аналогового датчика 4-20 MA.

При эксплуатации установкок повышения давления с релейным принципом поддержания давления:

1. насосы включаются напрямую, что приводит к гидроударам;
2. экономия электроэнергии минимальна;
3. регулирование дискретно.

Это практически незаметно при использовании небольших насосов мощностью до 4 кВт. При увеличении мощности насосов скачки давления при включении и выключении становятся все более ощутимы.

Для уменьшения скачков давления можно организовать включение насосов с последовательным открытием заслонки или установить расширительный бак.

Полностью снять проблему позволяет установка мягких пускателей.

Пусковой ток при прямом включении в 6-7 раз превышает номинальный, тогда как плавный пуск является щадящим для электродвигателя и механизма. При этом пусковой ток выше номинального в 2-3 раза, что позволяет существенно уменьшить износ насосов, избежать гидроударов‚ а также снизить нагрузку на сеть во время пуска.

Прямой пуск является основным фактором, приводящим к преждевременному старению изоляции и перегреву обмоток электродвигателя и, как следствие, уменьшению его ресурса в несколько раз. Реальный срок эксплуатации электродвигателя в большей степени зависит не от времени наработки, а от общего количества пусков.

Частотное регулирование на один насос SPL® WRP-B(BL)

B базе насосной установки комплектации SPL® WRP-BL могут быть только два насоса, а управление реализовано только по принципу схемы работы рабочий-резервный насос, при этом рабочий насос всегда задействован в работе с частотным преобразователем.

Частотное регулирование является наиболее эффективным методом регулирования производительности насосов. Реализуемый в этом случае каскадный принцип управления насосами с применением частотного регулирования уже прочно утвердился как стандарт в системах водоснабжения, поскольку дает серьезную экономию электроэнергии и увеличение функциональности системы.

Принцип частотного регулирования на один насос основан на управлении контроллером преобразователя частоты, изменяя частоту вращения одного из насосов, постоянно сравнивая значение задания с показанием датчика давления. В случае нехватки производительности работающего насоса по сигналу с контроллера включится дополнительный, а если произойдет авария, будет задействован резервный насос.

Сигнал от датчика давления сравнивается с заданным давлением B контроллере. Рассогласование между этими сигналами задает частоту вращения крыльчатки насоса. В начале работы выбирается основной насос на основании оценки времени минимальной наработки.

Основной насос — зто насос, который в данный момент работает от преобразователя частоты. Дополнительные и резервные насосы подключаются напрямую K питающей сети или через устройство плавного пуска. В данной системе управления выбор количества рабочих/резервных насосов предусмотрен с сенсорного дисплея контроллера. Преобразователь частоты подключается к основному насосу и начинает работу.

Частотно-регулируемый насос всегда запускается первым. По достижении определенной частоты вращения крыльчатки насоса, связанной с возрастанием расхода воды в системе, в работу включается следующий насос. И так до тех пор, пока давление в системе не достигнет заданного значения.

Для выравнивания ресурса электродвигателей по времени реализована функция смены последовательности подключения электродвигателей к преобразователю частоты. Есть возможность пользовательского изменения времени переключения.

Преобразователь частоты обеспечивает регулирование и плавный пуск только того электродвигателя, который подключен непосредственно к нему, остальные электродвигатели пускаются напрямую от сети.

При применении электр0двигателей мощностью от 15 кВт рекомендуется пускать дополнительные электродвигатели через мягкие пускатели для снижения пусковых токов, ограничения гидроударов и увеличения общего ресурса насоса.