Выбираем автоматику для насоса

Скважина для воды на участке почти обязательное явление, она предоставляет множество выгод. Чтобы ее работа не омрачалась постоянными поломками, необходимо установить автоматику. Она бывает разной по компоновке, может быть чисто механической или иметь электронный блок управления, но любая автоматика обеспечивает правильную работу насосной системы.

Особенности

Автоматика для насоса, как и для отопления, поддерживает нормальную работу системы, следя за множеством параметров, например, давлением, температурой насоса, осуществляет распределение воды в системе и тому подобное. Для корректной работы необходимы несколько узлов различного типа и их настройка под конкретную специфику начиная от типа насосного оборудования и глубины скважины и заканчивая количеством точек водозабора и необходимым рабочим давлением.

Штатная работа насоса поддерживается работой автоматики важных узлов.

• Распределяющее коллекторное устройство. Обеспечивает подачу воды в несколько точек водозабора по всей обслуживаемой территории.
• Реле. Контролирует запуск и остановку насоса. Необходимо для контроля оптимального давления в системе. При продаже имеет базовые настройки от производителя, которые могут изменяться согласно нуждам конкретной системы.
• Манометр, устройство измеряющее рабочее давление системы.
• Датчик сухого хода. Необходим для предотвращения перегрева насосного оборудования при отсутствии воды в системе.

Минимальный объем автоматики для насосной станции включает контроллер и систему защиты.

• Контроллер, регулирующий мощность насоса. Необходим для работы системы в оптимальном режиме.
• Система защиты:
  • датчик сухого хода;
  • датчик, защищающий от перегрева;
  • датчик, определяющий разрыв в напорной магистрали.

Можно отметить положительные и отрицательные моменты при использовании автоматики.

Автоматика, как и любое сложное устройство, призвана улучшить работу механической составляющей, в данном случае насоса, в связи с этим ее использование предоставляет определенные преимущества, к ним относятся:

• широкий выбор специализированных агрегатов позволяет подобрать подходящий вариант к насосу с практически любыми параметрами;
• набор автоматики уже скомпонован в систему и готов к работе, поэтому можно не заниматься подбором отдельных узлов, не проверять детали на совместимость и синхронизацию взаимодействия;
• главное достоинство автоматики – это работа в плавном размеренном режиме всей насосной системы, при этом следить за ее балансировкой не нужно, потому что это также задача автоматики.

Кроме положительных качеств, автоматика имеет и свои недостатки, и вот какие:

• скомпонованная система стоит дороже, чем ее сборка из отдельных узлов самостоятельно;
• при наличии определенных познаний можно подобрать каждый узел так, чтобы он идеально отвечал требованиям насосной системы и настроить его на оптимальную работу; при готовой системе такое полное совпадение редкость, но если поискать, можно найти хороший вариант с высоким соответствием;
• автоматика по большей части плохо сочетается с вибрационными насосами из-за их специфичного требования к входному давлению в 0.3 атм, на которое она не рассчитана.

Всю автоматику, использующуюся для контроля за работой насоса, подразделяют на 3 вида в хронологическом порядке согласно последовательности ее создания.

1-го поколения

Это первая и простейшая автоматизированная система управления насосным оборудованием. Ее используют для несложных задач, когда нужно обеспечить постоянный источник воды в доме. Состоит она из трех основных частей.

• Датчик сухого хода. Необходим для отключения насоса при отсутствии воды, которая служит охладителем, без нее насос перегреется и обмотка сгорит. Но также может устанавливаться дополнительный поплавок-выключатель. Его функция схожа с датчиком и отталкивается от уровня воды: когда он понижается – насос выключается. Эти простые механизмы надежно защищают дорогостоящее оборудование от порчи.
• Гидроаккумулятор. Является необходимым элементом для автоматизации системы. Выполняет функцию накопителя воды, внутри которого расположена мембрана.
• Реле. Устройство, контролирующее уровень давления, должно снабжаться манометром, позволяющим настраивать рабочие параметры контактов реле.

Автоматика первого поколения для глубинных колодезных насосов отличается простотой за счет отсутствия сложных электрических схем, а потому его установка на любое насосное оборудование не является проблемным.

Функционал системы так же прост, как и механизм работы, который завязан на понижении давления в гидроаккумуляторе при израсходовании воды. Вследствие чего включается насос и заполняет емкость новой жидкостью. При полном заполнении насос отключается. Этот процесс продолжается циклично. Возможна регулировка минимального и максимального давления посредством реле. Манометр позволяет установить нижний и верхний предел срабатывания автоматики.

2-го поколения

Второе поколение отличается от первого использованием электронного блока управления, к которому подключены датчики. Они распределены по всей насосной системе и следят за работой самого насоса и состоянием трубопровода. Вся информация поступает к электронному блоку, который ее обрабатывает и принимает соответствующие решения.

При использовании автоматики 2-го поколения может не использоваться гидроаккумулятор, так как трубопровод и установленный в нем датчик выполняют аналогичную функцию. Когда давление в трубе падает, сигнал от датчика поступает в узел управления, который, в свою очередь, включает насос и восстанавливает напор воды на прежний уровень, а по завершении отключает его.

Для установки автоматики 2-го поколения необходимы базовые навыки в обращении с электроникой. По принципу действия системы 1-го и 2-го поколения схожи – контроль давления, но по стоимости система 2-го поколения значительно дороже, вследствие чего пользуется меньшим спросом.

Компенсацией являет отсутствие гидроаккумулятора, а, следовательно, экономятся деньги на его покупку, хотя он имеет и свои плюсы, так как система на его основе продолжает работать даже в отсутствии электричества.

3-го поколения

Такая система отличается высокой надежностью и эффективностью, но и стоит дороже своих предшественников. Точная работа системы обеспечивается продвинутой электроникой и позволяет экономить на электроэнергии. Для подключения этой системы необходим специалист, который не только установит, но и настроит правильную работу блока. Автоматика обеспечивает полный комплекс защиты оборудования от поломки начиная от «сухого хода» и разрыва трубопровода и заканчивая защитой от скачков напряжения в сети. Принцип работы, как и во 2-ом поколении, не связан с использованием гидроаккумулятора.

Главное отличие – это возможность более точно регулировать работу механических узлов. Например, при включении насос стандартно качает воду на максимальной мощности, в чем нет нужды при ее малом расходе, а электричество потребляется по максимуму.

Система 3-го поколения варьирует мощность насоса в зависимости от интенсивности водозабора, увеличивая и уменьшая его обороты. Это не только экономит энергию, но и продлевает срок службы агрегата.

Автоматика для водоснабжения частного дома: разновидности, применение, настройка

Автоматизированное водоснабжение коттеджа

Сегодня нам с уважаемым читателем предстоит разобраться в том, как устроено автоматическое водоснабжение для дома. Мы познакомимся с основными элементами системы водоснабжения, их функциями и выясним, как настраиваются их рабочие параметры.

Цели применения

Какие функции выполняет автоматизация водоснабжения в частных домах?

Их, собственно, всего две:

• Подача воды из ее автономного источника (накопительной емкости, колодца, скважины или открытого водоема);

Вода подается к кранам из емкости в подвале

• Поддержание стабильного давления воды в водопроводе.

Обратите внимание: вода, как и большинство жидкостей, практически несжимаема, поэтому даже при минимальном ее расходе падение давления будет весьма значительным. Для стабилизации давления служит гидроаккумулятор — бак, разделенный эластичной мембраной на воздушный и водяной отсеки.

Устройство мембранного бачка

Реле давления

Как устроено автоматизированное водоснабжение дома из скважины или глубокого колодца?

• За подачу воды в водопровод отвечает погружной насос (мембранный, вихревой или многоступенчатый). Его задача — не только поднять воду с глубины, но и компенсировать гидравлические потери на вводе водоснабжения, запорно-регулирующей арматуре и в водопроводе, а также создать необходимое для нормальной работы санитарной техники избыточное давление;

Насосы для глубоких колодцев и скважин

Справка: согласно СП 30.13330.2012, в отсутствие другой информации от производителей сантехники за минимум давления во внутреннем водопроводе принимается значение 2 кгс/см2 (2 атмосферы). На практике абсолютное большинство бытовой техники (посудомоечных и стиральных машин, водонагревателей и т.д.), смесителей и комплектов арматуры сливных бачков нормально выполняет свои функции при давлении от 0,3 кгс/см2.

Водонагреватель Атмор включается при напоре воды не менее 3 метров, что соответствует давлению 0,3 кгс/см2

• Гидроаккумулятор позволяет сделать запуски насоса более редкими, компенсируя падение напора при небольшом расходе воды. Кроме того, он сглаживает скачки давления при пусках насоса;

Мембранные бачки отечественного производства

• На выходе насоса стоит обратный клапан (как правило, пружинный — с латунным или пластиковым затвором и нержавеющей пружиной обратного хода). Он запирает воду в водопроводе и гидроаккумуляторе при отключении насоса, не позволяя ей слиться обратно в скважину или колодец под действием собственной тяжести;

Клапан установлен на выходе погружного насоса

• Обслуживающая водоснабжение дома автоматика (реле давления) запускает насос при критическом падении давления и отключает его в тот момент, когда напор воды достигает верхней заданной отметки.

Автоматическая система водоснабжения Джилекс Краб 50 работает с любыми насосами мощностью до 1100 ватт

Как это работает

Наиболее распространенная разновидность реле — электромеханические.

Отечественное механическое реле РД-5

Они устроены предельно просто: замыкание и размыкание микропереключателей питающей насос цепи обеспечивается движением подпружиненного поршня при колебаниях давления воды.

При падении напора цепь замыкается, при достижении верхней заданной производителем или владельцем планки — размыкается. Регулировка верхней и нижней границ срабатывания выполняется гайками, меняющими усилие сжатия пружины.

Устройство механического реле

Особый случай

Электронные реле встречаются в продаже несколько реже электромеханических. Причина очевидна: при той же функциональности их цена заметно выше. Если недорогое электромеханическое реле обойдется покупателю в 250-500 рублей, то стоимость электронных приборов начинается от 2500 р.

Реле с электронной панелью управления и индикацией

Основа электронного реле — пьезорезистивный датчик давления. При механической деформации пьезоэлемента слабый ток на его контактах обрабатывается управляющей электроникой, после чего та включает или выключает питание насоса.

За измерение напора отвечает пьезорезистивный датчик

Имеет ли автоматическая система водоснабжения дома с электронным реле какие-либо убедительные преимущества?

Мы позволим себе привести перечень достоинств прибора «Акваконтроль РДЭ» с сайта одного из продавцов:

• Регулировка параметров реле (давления запуска и выключения насоса) без вскрытия корпуса, через контрольную панель;
• Защита от частых включений насоса (например, при неисправности обратного клапана);
• Электронное реле позволяет защитить водопровод от разрыва избыточным давлением (если оно не падает до нижнего заданного порога);

Примечание автора: механическое реле тоже не включает и не выключает насос без достижения установленных пороговых значений давления, так что этот пункт выглядит довольно неубедительно

• Кроме того, оно предотвратит затопление дома при утечках: насос отключится, если давление в водопроводе долгое время не достигает верхнего порога;
• Наконец, реле предусматривает работу в режиме полива, без контроля за возможными разрывами труб или утечками.

Автоматическое водоснабжение Водомет от Джилекс с электронным реле

Насосная станция

Отвечающая за водоснабжение частного дома автоматика нередко монтируется производителем на одной станине с поверхностным насосом и гидроаккумулятором. Получившаяся конструкция называется насосной станцией.

Разрешите представить: насосная станция

Принцип работы автоматики ничем не отличается от описанного выше: насос включается и выключается при достижении нижнего и верхнего пороговых давлений. Как правило, насосные станции комплектуются недорогими электромеханическими реле.

Механическое реле управления насосной станцией

Современный рынок предлагает два типа насосных станций:

1. Без эжектора. Подъем воды обеспечивается создающимся во всасывающей трубе разрежением. Глубина всасывания в этом случае ограничивается атмосферным давлением на уровне 8-9 метров;
2. С внешним эжектором. В колодец или скважину опускается две трубы — всасывающая и напорная, подающая к эжектору воду с избыточным давлением. Благодаря эффекту Бернулли (падению гидростатического давления по мере роста скорости потока газа или жидкости) струя увлекает за собой окружающие эжектор массы воды.

Принцип действия внешнего эжектора

Любопытно: использование внешнего эжектора позволяет поверхностному насосу поднимать воду с глубины до 35 метров. Глубина всасывания определяется мощностью электромотора и создаваемым в напорной трубе давлением.

Станция Unipump DP-750-24. Мощность — 750 Вт, глубина всасывания — до 20 метров

Подключение насосной станции к внутреннему водопроводу своими руками имеет одну особенность: на конец всасывающей трубы нужно установить обратный клапан (желательно — с механическим фильтром). С чем связана инструкция, уже упоминалось выше: без клапана вода из гидроаккумулятора и водопровода выльется в скважину сразу после выключения насоса.

Клапан на всасывающей трубе

Редуктор

Еще один элемент системы для автоматического водоснабжения дома — регулятор давления, или редуктор.

Он ограничивает напор во внутреннем водопроводе заданным значением.

Это необходимо в двух случаях:

1. При наличии разных требований к давлению в разных участках контура водоснабжения;
2. При подключении дома к магистральному водопроводу с давлением, превышающим нормативное (согласно СП 30.13330.2012, 4,5 атмосферы). Отклонения от нормативных значений могут быть вызваны спецификой застройки (соседством частных и многоэтажных зданий) или рельефа (если ваш дом стоит внизу высокого застроенного склона).

Наиболее распространенные поршневые редукторы работают за счет разницы в площади поршня и клапана и, соответственно, воздействующего на них при неизменном давлении усилия. При росте напора поршень смещается, преодолевая сопротивление пружины, и закрывает клапан.

Знакомьтесь: поршневой редуктор

Регулировка

Как настраивается автоматизированное водоснабжение частного дома, и в каких случаях нужна настройка оборудования?

Начнем со второго вопроса.

• Увеличить давление отключения насоса и, тем самым, максимальный напор в водопроводе;
• Поднять давление включения, уменьшив дельту напора. Постоянные изменения давления в широком диапазоне неудобны, если вы, к примеру, моете посуду под тонкой струей воды;
• Уменьшить давление отключения и, вслед за ним, частоту включений насоса. Именно количество запусков определяет ресурс прибора: стартовые токи и значительные механические нагрузки в момент включения значительно сокращают срок службы любого оборудования;
• Изменить давление накачки гидроаккумулятора (давление в воздушном отсеке при пустом водопроводе), тем самым уменьшив или увеличив его вместимость;

Полезная емкость мембранного гидроаккумулятора в зависимости от давления накачки и настроек автоматики

• Отрегулировать постоянное давление в водопроводе или на его отдельном участке (скажем, перед стиральной и посудомоечной машинами) с помощью редуктора.

Перейдем к способам настройки.

Если электронные реле настраиваются через панель управления, то в случае электромеханического устройства нам потребуется вскрыть его корпус.

Капитан Очевидность подсказывает: из соображений безопасности реле или насосную станцию нужно предварительно отключить от питания.

Под крышкой вы увидите две пружины с гайками разного размера.

На фото — реле давления со снятой крышкой

Большая отвечает за давление выключения (вращение по часовой стрелке увеличивает его, против — уменьшает). Маленькая гайка при затягивании увеличивает дельту давлений между точками выключения и включения.

Подсказка: как правило, заводские установки реле — 3/1,5 кгс/см2. Они безопасны для любых труб (включая полимерные) и обеспечивают нормальную работу бытовой и санитарной техники.

Гидроаккумулятор

Для регулировки давления накачки нам понадобится найти на корпусе мембранного бачка ниппель. Обычно он скрывается под металлическим или пластиковым колпаком. Устройство и размер ниппеля ничем не отличаются от автомобильного или велосипедного золотника.

Ниппель в воздушном отсеке гидроаккумулятора насосной станции

Чтобы стравить воздух из мембранного бака, достаточно нажать отверткой или любым другим подходящим по размеру предметом на короткий стержень в центре ниппеля. Накачать его можно насосом или компрессором (желательно — с встроенным манометром).

Накачка мембранного бачка автомобильным компрессором

Внимание: давление накачки бака должно быть ниже, чем давление выключения насоса. Обычно эти значения различаются на 0,2-0,3 кгс/см2. В противном случае вы получите кратковременное прекращение подачи воды в момент опустошения водяного отсека гидроаккумулятора.

Редуктор

Регулировочный винт обычно скрывается под пластиковой крышкой на одном из торцов редуктора давления. Регулировка выполняется широкой плоской отверткой: поворот по часовой стрелке увеличивает напор воды во внутреннем водопроводе.

Винт для настройки редуктора

Заключение

Надеемся, что нам удалось удовлетворить любознательность читателя. Видео в этой статье поможет вам больше узнать о том, как устроена автоматизированная система водоснабжения частного дома. Успехов!