Автоматика для свердловини: види, принцип роботи, схеми підключення

Для індивідуального водопостачання використовуються колодязні джерела чистої води, забір якої здійснюється за допомогою заглибних або поверхневих електронасосів. Вони не можуть працювати безперервно і повинні відключатися в міру наповнення магістралі, управління циклами включення відключення електронасоса здійснює автоматика для свердловини або колодязя.

При організації системи водопостачання приватного будинку електронасос підбирають, виходячи з дебіту, після чого монтують автоматичну систему управління його роботою, що включає електроніку і накопичувальну ємність. Від правильного підбору і настройки електронних керуючих пристроїв залежить ефективність водоподачи, термін служби електронасоса і зручність користування водопроводом.

Рис.1 Приклад облаштування водопостачання

Що таке автоматика для свердловини

Автоматичні системи управління включають в себе електроніку (реле тиску, холостого ходу, протоки), манометр, гідроакумулятор або модулі, в яких ці елементи об’єднані – всі вони відповідають за оптимальне функціонування водопровідної магістралі.

У водоподаючого лінії автоматика виконує наступну роль:

  1. Управляє електронасосом, відключаючи його в міру наповнення магістралі. У високотехнологічних системах замість відключення використовується регулювання його швидкості обертання електродвигуна.
  2. Захищає водопровідну магістраль від гідроударів і сприяє створенню певного водного запасу при поломці обладнання або пропажі електрики.
  3. Включає в себе захисні пристрої для насоса, які переривають надходження на нього електричного струму в разі відсутності води в джерелі.

Мал. 2 Приклад пристрою свердловинного водозабірного джерела

Принцип дії і різновиди

Принцип роботи автоматики для свердловинного електронасоса заснований на зміні фізичних властивостей води в лінії і водозабірної джерелі. Насос для свердловини з автоматикою відключається і включається при зміні тиску, висоти водяного стовпа в джерелі, швидкості руху рідини по трубопроводу або її пропажі в лінії.

При використанні заглибних електронасосів в трубопровід встановлюють окремі вузли управління і гідроакумулятор, в більш сучасних модульних моделях всі прилади об’єднані в одному блоці.

При використанні поверхневих агрегатів всі керуючі елементи монтують на один каркас, модуль називають насосна станція – використовувати її набагато зручніше, ніж самостійно встановлювати всі елементи в лінію.

Як працює автоматика і захисні механізми

Автоматика дозволяє регулювати роботу погружного або поверхневого електронасоса, відключаючи ланцюг його харчування в електроприладах, що реагують на поведінку рідини. Розмикання електричного кола відбувається безпосередньо через контакти або за допомогою потужних радіодеталей.

Мал. 3 Поверхнева станція в кесонної ямі

Управління насосом по тиску

Монтаж реле тиску проводиться в водоподаючого магістраль на фітинги після фільтрів, при використанні станції воно закріплюється на пятівходових штуцер, розміщений на гидроаккумуляторе.

Гідравлічне реле є основним елементом, що управляє в усіх системах водоподачі, воно перериває надходження електроенергії при підвищенні тиску в системі до певної межі.

Принцип дії приладу заснований на зсуві мембрани, на яку тисне рідина, при цьому закріплений на ній штовхач механічно розмикає внутрішні контакти. Для настройки в корпусі встановлені два регулювальних гвинти, обертанням яких виставляється верхня межа спрацьовування і різниця між порогом включення і відключення.

Реле тиску з захистом від роботи на суху

Для захисту помпи від виходу з ладу при відсутності рідини в свердловину каналі, автоматична система повинна обов’язково включати в себе реле з захистом від холостого ходу, яке встановлюється в лінію поруч з іншими вузлами. Його принцип дії і конструкція повністю ідентичні вищеописаного гідрореле з єдиною різницею – електроприлад розриває ланцюг подачі електрики на помпу при зниженні напору в системі до певного порогу. Межі спрацювання приладу задаються двома пружними регулювальними гвинтами, поміщеними під кришкою, для приєднання проводів на виході є два клемних роз’єму.

Мал. 4 Гідроакумулятор і манометр – підключення

Різновиди поплавцевих механізмів

Поплавкові механізми можуть використовуватися як окремі деталі, що закріплюються на стінках водозабірної ємності, так і вбудовані в устаткування систем водопостачання.

Їх принцип дії заснований на замиканні або розмиканні контактів при зміні положення поплавця головки за рахунок руху поміщеного всередину предмета (кулі), який надає тиск на важіль або контакти.

Окремо стоять поплавці у взаємодії з занурювальним насосом використовуються, коли піднята рідина надходить в накопичувальну ємність, розташовану на верхніх поверхах будівлі. В цьому випадку розташований на її стінках поплавок відключає подачу електроенергії на агрегат при досягненні певної позначки. При такому застосуванні поплавок не виконує захисних функцій електронаса, а служить лише засобом для запобігання затоплення будинку.

Мал. 5 Електронна автоматика – підключення реле для захисту від роботи на суху і тиску

Для функціонування окремо стоїть поплавка в якості захисного елемента необхідно вільний простір, який відсутній в свердловинах, насосні агрегати з закріпленим вимикачем поплавця на корпусі працюють в колодязях.

Для вузьких свердловин можуть підійти помпи, в яких використовується аналог поплавка – електролітичний вимикач, також реагує на рівень рідини.

Контролювання роботи за рівнем води

Низький рівень води в свердловині призводить до виходу з ладу помпи через відсутність водяного охолодження обмотки електродвигуна, якщо вона не оснащена датчиками захисту від перегріву. У деяких моделях заглибних електронасосів передбачено відключення живлення при відсутності рідини в водоймі за допомогою вбудованих деталей – поплавкового або електролітичного вимикача.

Електронасоси з вимикачем поплавця використовуються тільки в колодязях – в свердловинних каналах для розміщення поплавця занадто мало місця. Поплавок є простий механізм, що складається з металевого кулі і важеля, що замикає контакти – при опусканні пластмасовою головки кулька тисне на важіль і контакти розмикаються, перериваючи подачу напруги на обмотку двигуна. Таким чином, при зниженні водного рівня насос відключається і починає працювати знову, коли рідина прибуває і піднімає голівку. У поплавцевих моделях можливе регулювання порога спрацьовування по рівню за рахунок кріплення кабелю в різних точках на ручці корпусу.

У свердловинних джерелах для контролю рівня можна використовувати агрегати з електролітичним вимикачем, що представляє із себе два провідника, закріплених на ручці корпусу. При наявності рідини провідники знаходяться в замкнутому стані, проводячи через неї струм, а коли водний рівень падає, ланцюг розмикається, перериваючи подачу енергії на помпу через вбудовану електронну схему.

Мал. 6 Конструкція поплавцевих датчиків

прес контроль

Ваш пристрій живиться управління роботою електронасоса в залежності від наявності рідини в трубопроводі. Найпростіша модель являє собою намагнічені шторку або пелюстка на виході штуцера приладу, опущені в водний потік. При проходженні рідини шторка піднята, і її магнітне поле замикає контакти, розташовані всередині геркона, але як тільки вода в трубопроводі зникає, шторка опускається і контакти геркона розмикаються.

Це призводить до того, що в слаботочной ланцюга пропадає струм, керуючий через потужні електронні елементи подачею напруги на електронасос – ланцюг харчування розмикається і двигун зупиняється. Поріг спрацьовування багатьох пристроїв визначається площею пелюсток, які підбираються з декількох екземплярів, якщо виникає необхідність тонкої настройки, використовують модель, в якій герконовий датчик переміщається, наближаючись або віддаляючись від шторки.

Цей пристрій рідко використовується з зануреними електронасосами, іноді його застосовують для відключення зовнішніх електронасосів, не оснащених релейного захистом від сухого ходу.

Мал. 7 Датчик потоку

вибір реле

При виборі гідрореле керується його діапазоном в водопроводі, стандартне значення складає 1,5 – 3 бар. При підключенні за допомогою манометра виробляють його настройку регулювальними гвинтами. Аналогічним чином поступають з реле сухого ходу, налаштовуючи його на відключення живлення при напорі в лінії менше 1,5 бар. Якщо приватний будинок має високу поверховість, то для подачі води з необхідним напором на верхні поверхи реле додатково налаштовують, підвищуючи верхній і нижній пороги спрацювання.

Наприклад, якщо висота підйому на верхні поверхи становить 5 метрів (1 бар. Відповідає 10 метрам вертикального водяного стовпа), то до верхньої і нижньої меж спрацьовування додають по 0,5 бару і в підсумку отримують діапазон спрацьовування від 2 до 3,5 бар . Обрана для водопостачання будинку марка повинна мати відповідний напірний діапазон по паспорту.

Мал. 8 Насосні агрегати з поплавками і електролітичними датчиками

З яких частин складається автоматичний блок

В даний час існують різні види автоматики, починаючи від найпростіших дискретних приладів і закінчуючи малогабаритними блоками з широтно-імпульсною модуляцією. Всі її види можна розділити на три групи в залежності від використовуваних технологічних розробок і діапазону виконуваних функцій.

перше покоління

В цьому випадку автоматичне керування здійснюється за допомогою найпростіших вузлів, до яких відносяться:

  1. Реле тиску і холостого ходу. Їх функціонування докладно описано вище, прилади нескладно своїми руками встановити в трубопровід і налаштувати.
  2. Гидроаккумулятор. Являє собою ємність для збору води, обсяг якої може коливатися в значних межах, основне призначення – підтримка напору і компенсація гідроударів в системі.
  3. Манометр. Елемент, необхідний для контролю тиску і настройки гідрореле.

Мал. 9 Автоматика для насоса 1-го покоління

Блоки управління другого покоління

Модулі даного класу істотно відрізняються від першого виду за рахунок наступних параметрів:

  1. всі дискретні деталі, включаючи об’ємний гідроакумулятор, змонтовані в одному модулі;
  2. істотно розширені їх функції;
  3. настройка параметрів проводиться електронним способом;
  4. багато модулі розраховані на функціонування з конкретними моделями електронасосів і мають попередні налаштування.

Автоматизація управління насосом модулями другого покоління дозволяє реалізувати наступні функції:

  • Відключення помпи через кілька секунд при підвищенні тиску вище допустимих параметрів або відсутності рідини в магістралі.
  • Захист обмотки від холостого ходу.
  • Можливість тонкого регулювання параметрів, що настроюються.
  • Електронна індикація, що відображає гідравлічні показники і стан обладнання.
  • Гасіння гідроударів за рахунок установки гідроакумулятора невеликого обсягу.
  • Плавний пуск, що збільшує термін служби насосного агрегату.
  • Антіціклічность, що запобігає багаторазове включення електроживлення в разі витоку в трубопроводі.

Мал. 10 Модулі 2-го покоління

третє покоління

Третього покоління автоматики притаманні всі перелічені функції другого з додатковою можливістю регулювання швидкості обертання валу електродвигуна. Ця особливість дає наступні переваги:

  • Насосний двигун працює з урахуванням водозабору, включаючи високі обороти при великому обсязі споживання і сповільнюючи свою швидкість при малому потоці.
  • У модулі відсутня гідроакумулятор – в ньому немає необхідності, так як водоподача відбувається плавно без стрибків.
  • У водопроводі завжди підтримується постійний натиск.
  • На 30 – 40% економиться електроенергія при функціонуванні двигуна в економічному режимі на малих обертах.

Модульна автоматика для свердловини – переваги і недоліки

Перевагами використання автоматики в модулях 2 і 3 покоління є такі особливості:

  • Всі вузли зібрані в одному блоці, який займає мало місця і легко підключається до водопроводу.
  • Прилади мають широкі функціональні можливості для управління.

Мал. 11 Блоки автоматики 3-го покоління

  • При використанні збільшується термін служби електронасоса і інших вузлів водопровідної магістралі, відбувається економія електроенергії.
  • Спрощується процедура контролю, діагностики, налаштування і управління.
  • За рахунок постійного тиску в системі підвищується комфортність користування водопроводом.

До недоліків можна віднести наступні особливості:

  • Велика вартість модулів третього покоління, яка в кілька разів перевищує друге і на порядок більше першого.
  • Працездатність приладів сильно залежить від напруги в мережі.
  • Багато системи розраховані на роботу тільки з певною маркою електронасоса, мають фіксовані настройки і не підходять для використання з іншими приладами.

Мал. 12 Схема установки поверхневого насоса

Установка поверхневого електронасоса

Перед підключенням зовнішніх станцій насамперед обладнають свердловину – найчастіше монтують кесон, всередині якої знаходиться водозабірна обладнання разом з гідроакумулятором і працює насос. Так як в поверхневих моделях глибина забору не перевищує 9 метрів, монтаж глибокої ями крім захисту обладнання служить і для підвищення тиску води в системі – всмоктуючий патрубок можна опустити нижче рівня землі на 1 метр. При використанні станції все обладнання вже змонтовано і залишається тільки підключити до неї вхідний і вихідний патрубки.

Установка погружной помпи і її підключення

Для установки погружной помпи зазвичай використовують оголовок, поміщений в кесонну яму разом з обладнанням або адаптер, врізаний в бічну стінку обсадної труби. В останньому випадку всі автоматичні вузли поміщаються в житловому будинку або окремому господарському будову.

Рис.13 Схема підключення і установки глибинних насосів в свердловину

При виборі автоматики для насоса основним критерієм є її вартість, пов’язана з застосовуваним занурювальним електронасосом. При використанні недорогих електронасосів вітчизняного або китайського виробництва досить застосування найпростіших автоматичних приладів – функції дорогих керуючих блоків з такими агрегатами не будуть повністю реалізовані. Якщо купується дорогий апарат (наприклад електронасос Grundfos за 1000 у.е.) з частотним регулюванням швидкості обертання електродвигуна, використання будь-яких інших пристроїв крім рідного модуля Grundfos PM2 не має ніякого сенсу.

Ссылка на основную публикацию