Системы управления насосами (автоматического): щит, состав, контроллер

Шкаф управления насосами: виды, схемы подключения, обзор популярных моделей

Обслуживание автономной системы водоснабжения включает в себя контроль над насосным оборудованием и исправностью коммуникаций, консервацию сети во время долгого отсутствия, рациональное автоматическое управление.

Автоматизацию легко реализовать, установив в специально отведенном месте шкаф управления насосами – компактную распределительную станцию, работающую в нескольких режимах. Мы подробно расскажем, как грамотно произвести его сборку и установку. Следуя нашим советам, вы сможете грамотно выполнить подключение оборудования.

Мы привели типовую комплектацию шкафа управления. Описали, какие дополнительные функции могут быть установлены и использованы. Предложенные к рассмотрению сведения дополнили полезными иллюстрациями и видео.

Назначение и комплектация ШУН

Техническая начинка разных моделей отличается, так как пункты контроля имеют индивидуальную функциональную направленность.

Производители предлагают готовые стандартные схемы, но они не всегда отвечают конкретным требованиям, поэтому существует такая услуга, как изготовление блока управления на заказ. Для начала постараемся рассмотреть общие позиции, объединяющие все модели.

Функциональные обязанности шкафа управления

Основной функцией любой распределительной станции является организация работы подключенного к ней оборудования, в данном случае – насосного. С одного пульта управления (а это удобно, если расстояние между объектами большое) эффективно производится контроль над двигателями дренажных, поверхностных, скважинных насосов.

Количество подключенных агрегатов может быть различным. Минимальное подключение – один скважинный или погружной насос, который осуществляет подачу воды и обеспечивает ее наличием всю систему водоснабжения (отопления, пожаротушения). Кроме него подключают дренажный насос, необходимый для откачки воды в бытовых и аварийных ситуациях.

Автоматическое включение/выключение насосных двигателей облегчает жизнь владельцев частного дома, позволяя свободное время проводить в кругу семьи, а не за ручным переключением тумблеров.

Еще несколько удобных функций, которые можно «поручить» автоматике:

• контроль напряжения в сети, необходимого для бесперебойной работы оборудования;
• предохранение механизмов от перебоев электропитания и коротких замыканий;
• контроль уровня воды в скважине (или другом резервуаре) и реагирование на ее недостаток;
• фиксирование скачков давления и регулировка оптимальных параметров (остановка двигателя при достижении критической отметки, запуск при выравнивании показателей);
• дистанционное управление скважинными насосами, прямой доступ к которым невозможен;
• распределение нагрузки между несколькими агрегатами или аварийное подключение запасного варианта.

В результате централизованного автоматического управления работа насосных станций становится более производительной, а срок службы электрического оборудования заметно увеличивается. Современные электронные системы позволяют программировать механизмы и включать их в удобном режиме (например, только в дневное время).

Все сбои регистрируются, а во время возникновения аварийной ситуации срабатывает сигнализация. С материальной стороны – экономия энергозатрат и, соответственно, снижение платы за электроэнергию.

Краткое описание стандартной комплектации

Наличие тех или иных элементов зависит от количества и категории насосов, узких или более широких технических возможностей, наличия дополнительных функций.

Базовая комплектация у большей части моделей, выставленных на продажу, выглядит следующим образом:

• Прямоугольный металлический корпус с расположенной на лицевой стороне панелью управления. Конструкция панели может отличаться, но на ней обязательно присутствуют индикаторы и кнопки типа «Пуск» или «Стоп».
• Переключатель (один или несколько), позволяющий включать/выключать насос в ручном режиме.
• Предохранители и элементы защиты.
• Узел контроля, регулирующий напряжение трех фаз.
• Преобразователь частоты, необходимый для контроля над асинхронным двигателем.
• Автоматический блок регулировки, отвечающий за плановое и аварийное отключение оборудования.
• Комплект датчиков, показывающих давление и температуру воды.
• Термическое реле.
• Набор лампочек – световая сигнализация.

Основные функции, заложенные в блок управления, зависят от нескольких факторов. Например, при наличии 2 насосов, основного и дополнительного (резервного), устанавливается программа, позволяющая включать оба механизма поочередно.

Датчик температуры предохраняет технику от перегрева и работы в режиме сухого хода (вероятность возникновения подобной ситуации происходит часто в скважинах с недостаточным дебитом). Автоматика останавливает работу оборудования, а при наступлении благополучных условий для забора воды вновь включает двигатель подключенного насоса.

Для чего и в каких случаях применяется система управления насосами?

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.

1 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 ↑

1.1 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:

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

2 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.

2.1 Современные системы управления (видео)

2.2 Описание и принцип работу шкафов и щитов управления

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

2.3 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 ↑

2.4 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.

Щит управления насосами

ШУСН – шкаф управления скважинным насосом.
ШУСН предназначен для управления скважинным насосом и поворотным затвором напряжением

380/220 В 50 Гц по сигналам датчиков давления и уровня жидкости.
ШУН -шкаф управления насосами.
Применение:
• Поддержание давления в системах водоснабжения;
• Наполнение резервуаров.
Шкаф управления скважинным насосом состоит из:
• Блока приема и распределения энергии;
• Блока приема сигналов от датчиков давления и уровня;
• Реле контроля напряжения;
• Аппаратов защиты электродвигателей насоса и поворотного затвора (задвижки);
• Коммутационной аппаратуры;
• Устройства контроля и поддержания заданного уровня жидкости в резервуаре;
• Светосигнальной аппаратуры, кнопок и переключателей.
• Блока розеток для подключения дополнительного оборудования

220 В 50 Гц.
Шкаф управления скважинным насосом обеспечивает:
• Контроль трехфазного напряжения на вводе: порядок чередования фаз, обрыв фаз, повышение и понижение напряжения;
• Защиту электродвигателей насоса и затвора от перегрузки и токов короткого замыкания;
• Защиту насоса от сухого хода и перегрева;
• Управление работой насоса и поворотного затвора;
• Выбор режимов управления: автоматический или ручной;
• Контроль и поддержание заданного уровня жидкости в резервуаре;
• Визуальное отображение на лицевой панели шкафа:
– наличия напряжения питания «СЕТЬ»;
– общей неисправности «АВАРИЯ»;
– состояния насоса «ВКЛ», «ОТКЛ»;
– положения затвора «ОТКРЫТ», «ЗАКРЫТ»;
– режима работы «РУЧНОЙ»;
– уровня жидкости в резервуаре.
Работа ШУСН:
• ШУСН работает в трех основных режимах:
– автоматический – по сигналам от датчиков;
– ручной – кнопками и переключателями на лицевой панели шкафа;
– аварийный – аварийное завершение работы при срабатывании аппаратов защиты или включению кнопки аварийного останова всех механизмов независимо от режима работы.
• В автоматическом режиме работы:
– управление насосом осуществляется по датчику давления в напорной магистрали – при достижении минимального порога давления насос включается, а при достижении максимального порога насос отключается;
– управление поворотным затвором осуществляется по датчику уровня жидкости в резервуаре – при достижении нижнего уровня затвор открывается, а при достижении верхнего уровня затвор закрывается.
При неисправности датчика верхнего уровня затвор закрывается по сигналу аварийного уровня. На лицевой панели шкафа выдается аварийный сигнал.
• В ручном режиме работы управление насосом и поворотным затвором осуществляется оператором путем нажатия соответствующих кнопок.
• Экстренный останов всех механизмов при возникновении аварийной ситуации осуществляется нажатием кнопки аварийного останова.
По согласованию с заказчиком:
• ШУСН может быть выполнен на ПЛК или реле;
• Управление насосом осуществляется с помощь устройства плавного пуска (УПП) или преобразователя частоты (ПЧ);
• В ШУСН предусматриваются дополнительные сигналы для передачи на верхний уровень – в систему диспетчеризации;
• В ШУСН предусматривается режим дистанционного управления по внешним сигналам.

Как заказать преобразователь частоты

Для заказа шкафа управления насосом с использованием преобразователя частоты (далее по тексту ПЧ) необходимо:
1 – указать номинальные характеристики насоса (номинальный ток, номинальное напряжение);
2 – расстояние от ПЧ до насоса с учетом прокладки кабельной линии. Требуется для определения необходимости использования выходного дросселя.

Многие производители ПЧ предоставляют данные о максимальной длине кабельной линии, при которой выходные дроссели можно не использовать.
Дроссели на выходе ПЧ обеспечивают подавление высокочастотных гармоник в токе двигателя, ограничивают амплитуду тока КЗ, снижают выбросы напряжения на обмотках двигателя, компенсируют емкостные токи длинных кабельных линии и следовательно препятствуют ложному срабатыванию защиты ПЧ от сверхтока.

3 – указать необходимость использования фильтров на входе ПЧ. При использовании ПЧ, в питающей сети появляются значительные искажения напряжения, что негативно сказывается на окружающем оборудовании, особенно на электронных устройствах.
4 – указать состав байпасной линии: пускатель с тепловым реле или устройство плавного пуска (далее по тексту УПП).

Байпасная линия используется для случая, когда основная линия с ПЧ выходит из строя.
Использование УПП позволяет снизить пусковые токи, но в тоже время увеличивает стоимость шкафа по сравнению с использованием в байпасной линии – контактора.
В составе многих УПП имеются дискретные сигналы аварийного состояния УПП, работы и остановки.
Многие УПП по своей конструкции могут работать при выходе одной из тиристорных сборок, что позволяет выиграть время для поисков неисправных деталей или замены УПП.

5 – указать способ управления ПЧ – по датчику с выходом 4. 20мА или 0-10В, с цифровой или графической панели, кнопок.
6 – уточнить необходимость использования дистанционного управления ПЧ, байпасной линией.
7 – указать тип и наименование сигналов дистанционного управления (сухой контакт, RS485 и т.д.) и сигналов состояния установки (“ПУСК”, “СТОП”, “АВАРИЯ ПЧ” и т.д.).
8 – сообщить тип аппаратов защиты на входе ПЧ, байпасной линии.

Производители всех ПЧ и УПП рекомендуют использовать на вводе быстродействующие предохранители, такой вид защиты обеспечивает сохранность электронных компонентов ПЧ и УПП – тиристоров.
Некоторыми производителями допускается использовать в качестве защиты автоматические выключатели или автоматы защиты электродвигателей, но этот вид защиты не гарантирует работоспособность ПЧ или УПП после устранения возникшей аварии – короткого замыкания.
На выходе ПЧ и байпасной линии обязательно должны устанавливаться контакторы с взаимной электрической или механической блокировкой для организации питания насоса только по одной линии.

На фото шкафы управления насосом на сборке, в производственном цеху.

Управление погружными насосами

РАБОТА ШКАФА УПРАВЛЕНИЯ НАСОСАМИ (ШУН)
СОСТАВ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ НАСОСАМИ:
1. Шкаф управления погружными насосами ШУН;
2. Два основных (насос №1, №2) и один резервный насос (насос №3);
3. Датчики уровня жидкости в емкости (верхний и нижний уровень);
4. Датчики защиты насосов от сухого хода.
СВЕТОДИОДНАЯ ИНДИКАЦИЯ:
1. Включения насоса при работе от УПП и сети (байпас);
2. Авария.
ЗВУКОВОЕ ОПОВЕЩЕНИЕ:
1. Авария.
АЛГОРИТМ РАБОТЫ:
Управление насосами осуществляется ШУН в автоматическом и ручном режимах работы.
Питание насосов, ШУН, осуществляется от устройства автоматического включения резерва (АВР), сети 3NPE

380В 50Гц.
1. Автоматический режим.

По сигналу датчика верхнего уровня жидкости включается насос №1 (Разгон УПП и переключение на сетевой контактор (байпас)).
Далее, по срабатыванию сетевого контактора насоса №1, включается насос №2 (Разгон УПП и переключение на сетевой контактор (байпас)). Временной интервал между двумя операциями включения УПП составляет – 60 сек (время для примера).
Работа насосов №1 и №2 осуществляется до срабатывания датчика нижнего уровня жидкости. При возникновении аварии насоса №1 или №2 включается насос №3 (Разгон УПП и переключение на сетевой контактор (байпас)).
2. Ручной режим.
Включение/Отключение насосов осуществляется путем нажатия кнопок ПУСК/СТОП. В ручном режиме включение насосов осуществляется путем подачи управляющего сигнала на сетевой контактор (байпас).
АВАРИИ:
1. Работа насоса от УПП:
– Ошибка устройства плавного пуска (УПП) в соответствии с инструкцией производителя УПП;
2. Работа насоса от сети (байпас):
– Срабатывание автоматического выключателя насоса по КЗ и перегрузке;
– Срабатывание теплового реле насоса по перегрузке.
При возникновении аварии включается индикатор «АВАРИЯ» и зуммер. Время продолжительности сигнала зуммера – 30 сек.
Дополнительно предусмотрено:
– Преждевременное отключение зуммера посредством нажатия кнопки «СБРОС ЗВУКА»;
– Аварийный останов системы управления посредством нажатия кнопки «АВАРИЙНЫЙ ОСТАНОВ».
БЛОКИРОВКИ:
1. Работа насоса от УПП.
– Взаимная механическая и электрическая блокировка контакторов при работе насоса от УПП и от сети (байпас).
– Блокировка включения насоса при отсутствии верхнего уровня жидкости (процесс откачки жидкости из емкости начинается по сигналу датчика верхнего уровня).
– Блокировки:
а. при работе насоса в отсутствии нижнего уровня жидкости в емкости (защита от сухого хода).
– Временной интервал между двумя операциями включения УПП составляет – 60 сек.;
б. команды включения устройства ПП при наличии ошибки выдаваемым им;
в. одновременной работы трех насосов. Откачка жидкости из емкости осуществляется двумя насосами (№1, №2). При аварии насоса №1 или №2 включается насос №3.
2. Работа насоса от сети (байпас):
– Взаимная механическая и электрическая блокировка контакторов работы насоса от устройства плавного пуска и работы насоса от сети (байпас).
– Блокировка работы насоса при отсутствии нижнего уровня жидкости в емкости (защита от сухого хода).
– Блокировка включения/работы насоса при срабатывании теплового реле.
– Блокировка одновременной работы трех насосов. Откачка жидкости из емкости осуществляется двумя насосами (№1, №2). При аварии насоса №1 или №2 включается насос №3.
Управление Устройством ПП, а также все перечисленные выше блокировки, связанные с УПП выполняются (учитываются) только при работе ШУН в автоматическом режиме. Остальные блокировки и аварии учитываются как в автоматическом, так и ручном режимах работы.
Опция (учитывается при разработке ШУН):
– разгон насосов УПП или ПЧ;
– наличие термисторной защиты двигателей;
– наличие устройства автоматического включения резерва;
– наличие индикаторов уровней жидкости в емкости;
– передача сигналов работы, состояния системы управления насосами в пункт диспетчеризации по Ethernet, Modbus и т.д.
– продолжительность и периодичность включения зуммера.

Фрагмент схемы управления погружными насосами.

На фото вид шкафа управления насосом, панель управления и шкафы упакованы и готовы к отправке на дальнее расстояние.

В шкафу установлены преобразователи частоты на мощность потребляемой нагрузки 5,5 кВт, напряжение 380В и ток 12,5А производства ABB, марки 3AUA0000058190, работающие с нагрузками имеющую квадратичную характеристику (подкачивающий насос, приточно вытяжная вентиляция и др), т.е. характер нагрузки описывается уравнением квадратичной параболы,что означает потребляемая мощность пропорциональна кубу скорости вращения.

Печать КНС-2 55 кВт 112А (частотное регулирование) УХЛ1 Код продукта: 024146

Шкаф управления КНС-2 55 кВт 112А (частотное регулирование) УХЛ1 производства компании ПромЭлектроСервис НКУ

используется для автоматического и ручного управления работой двигателей насосов в системах дренажа и КНС.

Щит управления обеспечивает выполнение следующих функций:

1. Управления насосами в ручном режиме с помощью кнопок
2. Управление насосами в автоматическом режиме по сигналам от поплавков
3. Включение насосов по сигналу от поплавка “Перелив”, при условии отсутствия сигнала от поплавка “Уровень отключения”
4. Автоматическое включение одного из насосов при неисправности другого
5. Автоматическое чередование насосов по кол-ву пусков
6. Автоматическое отключение насосов при минимальном уровне в резервуаре
7. Защита электродвигателей насосов от перегрузки и короткого замыкания
8. Передача информации “Аварии общая”

Цена за данный шкаф рассчитана на коммутационном оборудовании компании Schneider Electric.

По желанию заказчика, данный шкаф может быть пересчитан на оборудовании других производителей

Чтобы узнать точную цену и купить шкаф управления насосами (ШУН, ШУДН, КНС, ШУНД, ШУ) пришлите запрос на info@elektro-portal.com или просто оформите заказ на сайте. Также мы можем расчитать цену и произвести нестандартные шкафы управления КНС, такие как например здесь, для этого заполните наш опросный лист на шкаф управления.

Фото шкафов управления насосами нашего производства в сборе

Шкаф управления 2 насосами по 18 кВт с управлением по поплавкам (прямой пуск) на базе оборудования Schneider Electric

Щит управления ШУДН 2 насоса 18кВт (плавный пуск) УХЛ1 IP65 на базе устройств плавного пуска PSR, контроллер Modicon M221

Шкаф управления 2 насосами 4кВт (прямой пуск) УХЛ1 IP65 на основе мотор-автоматов GV2, контроллер Modicon M221

Щит управления 3 насосами по 22 кВт с управлением по поплавкам (плавный пуск) на базе оборудования ABB/Hyundai

Шкафы управления КНС на базе устройства плавного пуска Danfoss/ABB/Schneider, контроллеров Siemens Simatic S7-1200/Segnetics, с узлами учета и сенсорными панелями управления

Характеристики КНС-2 55 кВт 112А (частотное регулирование) УХЛ1

Серия	Шкафы управления КНС
Тип датчиков	Поплавковые
Тип управления	ПЛК
Производитель комплектующих	Schneider Electric
Тип привода	Преобразователь частоты
Исполнение шкафа	УХЛ1
Мощность э/д насоса, кВт	55
Наличие АВР по питанию	Нет
Кол-во насосов	2
Номинальный ток, А	112

Шкаф управления двумя дренажными насосами на базе программируемого логического контроллера или реле ШУДН-2 имеет два режима работы: Автоматический и Ручной. Переключение между режимами работы осуществляется при помощи переключателей, расположенных на дверце шкафа. На вводе шкафа управления устанавливается рубильник для обеспечения видимого разрыва цепи при проведении ремонтных работ.

Автоматический режим:

В автоматическом режиме управление осуществляется по сигналам от внешних датчиков/реле (поплавковые датчики уровня, термореле, датчики влажности, реле «сухого хода» и пр.).

По умолчанию шкаф управления ШУДН-2 работает по дискретным сигналам от 4 поплавковых датчиков уровня по следующему алгоритму:

1. Если жидкость в резервуаре находится на уровне нижнего поплавка №1 , насосы не включаются и находятся в режиме ожидания.
2. При увеличении уровня жидкости происходит срабатывание поплавка №2 , подается сигнал на запуск насоса 1, начинается откачивание жидкости из резервуара. В случае если уровень жидкости начинает снижаться и падает ниже отметки датчика нижнего уровня происходит отключение насоса.
3. Если уровень жидкости продолжает увеличивается и достигает уровня срабатывания поплавка №3 , происходит запуск насоса 2.
4. При повышении уровня жидкости выше отметки датчика аварийного уровня ( поплавок №4 ), его контакты замыкаются, на клеммную колодку подается сигнал «Перелив» (Диспетчеризация) и на лицевой панели шкафа загорается индикатор «Перелив». Достижение данного уровня считается аварийным и требует оперативного вмешательства обслуживающего персонала.
5. При наступлении аварийной ситуации на каждом из насосов (токовые перегрузки, короткое замыкание, перекос фаз, превышение Umax/Umin, нелогичное сочетание датчиков уровня) происходит отключение необходимого насоса, и загорается индикатор «Авария».

Ручной режим:

В ручном режиме включение и отключение насосов происходит кнопками «Пуск», «Стоп». В этом режиме управление по уровню жидкости не осуществляется.

• “Сеть”
• “Работа насоса №1”
• “Работа насоса №2”
• “Авария насоса №1”
• “Авария насоса №2”
• “Поплавок №1”
• “Поплавок №2”
• “Поплавок №3”
• “Поплавок №4 (Перелив)”

Индикация	Органы управления
Вводной рубильник Кнопка “Пуск” (Насос 1) Кнопка “Стоп” (Насос 1) Кнопка “Пуск” (Насос 2) Кнопка “Стоп” (Насос 2) Переключатель “Ручн/Авт”

Шкаф управления дренажными насосами ШУДН-2 предназначен для непрерывного управления работой двигателей насосов в ручном и автоматическом режимах.

Управление работой насоса осуществляется по сигналам от 4 дискретных поплавковых датчиков уровня (Датчик нижнего уровня, Датчик среднего уровня; Датчик верхнего уровня; Датчик аварийного уровня).

Шкаф управления ШУДН-2 обеспечивает следующие виды защит насоса и кабельных линий от:

• Защита от токов перегрузки и КЗ
• Защита от перегрева двигателя насоса (при наличии у насоса термодатчика РТС)
• Защита от попадания воды в полость двигателя погружного насоса (при наличии у насоса датчика влажности)
• Контроль допустимого уровня напряжения
• Контроль правильности чередования и отсутствия слипания фаз
• Контроль полнофазности и симметричности сетевого напряжения
• Контроль наличия фаз

Управление насосом: автоматика

Под автоматикой в данном случае подразумевают совокупность командных реле, силовой электрической части и различные виды защит, задача которых – уберечь электродвигатель и сам прибор от выхода из строя. В этой статье мы рассмотрим системы управления насосами. Наиболее широко распространены две основные схемы управления работой насоса: по уровню рабочей среды (воды) в накопительном резервуаре и по давлению в напорном трубопроводе.

Управление насосом: контроль по уровню

Первая схема управления работой насоса применяется при работе устройства на водонапорную башню или для наполнения емкости, откуда вода к потребителю подается уже насосами второго подъема. Внутри емкостей устанавливаются специальные датчики уровня (электроды), которые с помощью реле контроля уровня отслеживают нижний (включение насоса) и верхний (отключение насоса при заполнении резервуара) уровни. Применение в данной схеме поплавковых выключателей вместо электродов менее надежно, что обусловлено их небольшим рабочим ресурсом. Обязательно предусматривается устройство аварийного слива при переполнении резервуара (сигнализации переполнения обычно не применяется). Данная схема характерна для крупных поселковых скважин, когда от одной емкости осуществляется водоснабжение целого дачного поселка, села, деревни.

Главное преимущество, которое достигается при таком подходе, – стабильный режим работы. Гидравлика постоянна: номинальный расход подается на высоту, определяемую глубиной скважины, высотой башни и дополнительно предусматривает еще 1–2 м – на излив. Один цикл соответствует по расходу полному объему башни с учетом расхода текущего водоразбора. Исключена возможность кратковременных пусков-остановов, что продлевает срок эксплуатации оборудования. Достаточно грамотно подобрать электронасос под требуемые параметры, один раз квалифицированно произвести пусконаладку, и стабильная работа системы обеспечена.

Управление насосом: контроль по давлению

По второй схеме насос управляется командами от реле давления, установленного на трубопроводе. На самом реле настраиваются два параметра: давление включения насоса и давление, при котором он должен отключиться. Данная схема управления насосом характерна для индивидуальных скважин и обычно используется вместе с мембранными баками, предназначенными для поддержания необходимого избыточного давления в сети, компенсации гидравлических ударов и малых расходов. Чрезвычайно важно произвести правильную настройку реле в соответствии с характеристиками устройства и объемом мембранного бака. Чтобы насос не включался слишком часто, заданный предел давлений должен лежать в средней зоне рабочей характеристики. Гистерезис значений выбирается в диапазоне 1,2–2,5 бар с учетом данных о максимально допустимом количестве включений в определенный период времени.

Реле давления, применяющиеся в этой схеме, можно условно разделить на бытовые и промышленные. Первые, реле MDR фирмы Condor, XMP (Telemecanique) и др., имеют мощные контактные группы, способные выдерживать ток до 16 А, но не оборудованы шкалой настройки с указанием регулируемого диапазона давлений. Настройка таких реле производится с помощью манометра. Преимуществами реле данного типа являются их относительная дешевизна и возможность применения в силовых цепях (непосредственно для управления насосом). Недостатками – невысокая точность настройки и небольшой рабочий ресурс – вследствие влияния больших пусковых токов. Промышленные реле, FF4 фирмы Condor и KPI (Danfoss), отличаются повышенной точностью и надежностью, но имеют слаботочные контакты и требуют организации коммутации через внешний пускатель. Тип реле влияет на выбор дальнейшей электрической схемы и системы автоматики.

При использовании бытовых устройств достаточно напрямую подключить насос через его контактные группы к сети. Простота и дешевизна данного варианта привлекают многих покупателей, однако иных преимуществ это не дает. Более того, подобная экономия средств влечет за собой дополнительные затраты в процессе эксплуатации на замену преждевременно вышедшего из строя реле (подгорели или окислились контакты). Сам пользователь, поставив новое реле, вряд ли сможет восстановить прежние настройки и проверить режим работы, что, в худшем случае, может привести к отказу устройства. Известная поговорка «скупой платит дважды» здесь не работает: заплатить при поломке насоса придется трижды – за подъем прибора, ремонт и, в третий раз, за опускание его в скважину и ввод в эксплуатацию. Для работы насоса с промышленным реле необходимы промежуточные устройства (различные варианты шкафов управления с устройствами дополнительной защиты или без них).

Защита насоса

Как показывает практика, основными причинами выхода скважинного насоса из строя являются работа при повышенном или пониженном напряжении питания в электрической сети, перегрузка электродвигателя и работа в режиме «сухого» хода, т.е. без воды. Любой европейский производитель указывает в технической документации требования по питающему напряжению (в Европе стандартно это 1×230 или 3×400 В) и допустимые отклонения относительно номинала.

Радикальный способ обеспечить качественное электропитание насоса – это применение стабилизаторов переменного напряжения соответствующей мощности, что затратно. Чаще всего в систему автоматики управления наососм устанавливают реле контроля напряжения. Данная автоматизация устройства отключает насос при падении напряжения и перенапряжении, а также могут контролировать последовательность и асимметрию фаз (для трехфазных двигателей). Наличие в реле временной задержки по включению обеспечивает защиту от частых скачков напряжения в сети.

Защита электродвигателя от перегрузки осуществляется с помощью тепловых токовых реле, отключающих его при достижении установленного значения тока. Очень важно, чтобы диапазон настройки токового реле соответствовал номинальному току насоса.

Защита насоса от «сухого» хода может осуществляться двумя способами: непосредственно – по уровню воды в скважине с помощью датчиков (электродов) или поплавков и косвенно – по значению тока или сдвигу фаз тока и напряжения электродвигателя с помощью специальных реле. В некоторых двигателях, MS 3 насосов SQ фирмы Grundfos, этот элемент защиты уже стандартно встроен. Недостатком косвенной защиты является именно ее «вторичность»: реле срабатывает только тогда, когда проточная часть и подшипники уже остались без воды, смазывающей и охлаждающей их. В случае, если производительность устойства превышает дебет самой скважины, подобная ситуация может возникать несколько раз в сутки, что негативно сказывается на его сроке службы. В этой ситуации настоятельно рекомендуется использовать электродное реле контроля уровня, которое позволяет отключить насос еще до возникновения аварийной ситуации.

В зависимости от конкретной ситуации для управления и защиты скважинным насосом могут использоваться различные комбинации и типы защитных устройств, выпускаемых как самими заводами-изготовителями насосного оборудования, так и другими производителями. Рассмотрим предлагаемые на сегодня на рынке изделия.

Устройства для управления насосом

Условно их можно разделить на три группы: пускозащитные устройства, собранные на базе печатных плат – QA/50B, QA/60C фирмы Maniero, SK-701 компании Wilo и др.; блоки управления на релейной технике – SK 277 (Wilo), «Гидромат» H110-H311 («Гидроланс») и т.п.; системы управления на базе микропроцессорных устройств – SPCU3 (Control) MP204-S (Grundfos), SK-712 (Wilo) или аналогичные.

Устройства на базе печатных плат являются функционально и конструктивно законченными изделиями и требуют подключения внешнего устройства – собственно насоса часто через пускатель и передающие датчики (уровня, реле давления и т.д.). Они отличаются большим набором контролируемых параметров и функций (тепловая токовая защита, защита от скачков напряжения, контроль «сухого» хода с помощью электродов и по нагрузке электродвигателя и т.п.), которые не всегда используют. Благодаря законченности изменить логику работы прибора практически невозможно. В некоторых устройствах отсутствует возможность изменения значений срабатывания по определенным параметрам. В случае выхода платы из строя требуется ее замена целиком, что сопоставимо со стоимостью нового прибора.

Спектр представленных на рынке устройств на релейной технике достаточно широк – от самых простых, SQSK (Grundfos), до шкафов управления несколькими насосами, изготавливаемых непосредственно по требованиям конкретного заказчика. Модуль SQSK представляет собой обычный пускатель в пластиковом корпусе. Его функция – только коммутация реле давления при токе не более 4 А. Практически этот блок защищает больше не сам насос, а реле давления. Отсутствует сигнализация состояния или настроек. Требуется установка внешнего защитного автомата.

Блок управления и защиты Н110 производства компании «Гидроланс» имеет пластиковый водонепроницаемый корпус размерами 310×230×130 мм, с откидывающейся съемной прозрачной крышкой, класс защиты IP65, герметичные кабельные вводы для подключения. В состав модуля входит контактор с настраиваемым реле тепловой токовой защиты, устройство контроля напряжения со встроенным цифровым вольтметром, показывающим значение питающего напряжения, лампы сигнализации режимов работы, защитный автомат для внутренней цепи управления, двухпозиционный выключатель режима «Вкл./Выкл.».

В качестве опции блок может быть оснащен одним или двумя реле контроля уровня RM4LG фирмы Schneider Electric и клеммами для подключения электродов. Аппаратная «начинка» устройства обеспечивает защиту от всех основных опасностей для скважинного насоса: при работе с перегрузкой срабатывает токовая защита; при просадке или скачке напряжения питания реле контроля размыкает цепь управления и не дает насосу включаться, пока напряжение не нормализуется; при восстановлении питания перезапуск производится автоматически. Цифровой вольтметр показывает действующее напряжение, сигнализирует о причине сбоя, что удобно для конечного потребителя.

Преимуществами приборов данного типа, , как следует из комментариев и отзывов, являются их относительная простота и надежность, возможность быстрой модернизации и переделки для нестандартных применений, в случае выхода из строя какой-то детали меняется только отказавшая деталь.

Устройства управления и защиты скважинных насосов на базе микропроцессорных контроллеров – самые сложные. Они позволяют контролировать такие параметры работы насоса, как величина сопротивления изоляции, температура электродвигателя, фазовая асимметрия и последовательность чередования фаз, защищают насос от повышенного и пониженного напряжения, перегрузки и «сухого» хода, позволяют вести учет времени работы насоса и количества потребляемой электроэнергии. Существует возможность связи и контроля работы насоса через стандартные интерфейсы с модемом или компьютером. Это самые дорогостоящие приборы, и применять их рекомендуется с насосами большой мощности и производительности, когда стоимость возможного ремонта насоса может намного превысить стоимость самой автоматики. Настройка, запуск и ввод в эксплуатацию вышеуказанных устройств без специалистов практически невозможны.

В случае применения в системах управления частотных преобразователей необходимо учитывать минимальную частоту вращения электродвигателя. Эта характеристика указывается в технической документации к насосу и составляет обычно 20–30 % номинала. В случае несоблюдения данного требования существует большая вероятность, что произойдет выход из строя упорного подшипника электродвигателя насоса.

Кроме всего вышесказанного, отдельное внимание необходимо уделить классу выбираемой системы управления по пыле и влагозащищенности в зависимости от места установки (см. ГОСТ Р 51321.1-2000 «Устройства комплектные низковольтные распределения и управления»).

“АКВА-ТЕРМ” № 3 (37) 2007

Больше о способах управлять этими устройствами читайте на нашем сайте.

Пример модернизации электрической схемы насосной станции с двумя насосами на схему с управлением от ПЛК

В отзывах на предыдущую статью по этой теме – Пример модернизации электрической схемы грузового подъемника с использованием программируемого контроллера (ПЛК) было пожелание сделать материал с более подробным пошаговым разбором процесса написания программы на языке CFC в CoDeSys . Так как схему из предыдущей статьи заново разбирать не очень интересно, то давайте возьмем на этот раз для примера что-нибудь другое, например, когда-то очень популярную схему насосной станции с откачивающими насосами.

Устройство и принцип работы насосной станции

Итак, имеется насосная станция дренажного типа с двумя насосами. Вода набегает в резервуар самотеком, а задача насосов откачивать ее из этого резервуара, что бы не допустить его перенаполнения. Один из насосов по схеме является основным, второй – резервным. Схемой предусмотрена возможность назначения основного и резервного насоса с помощью переключателя.

Первоначально в работу включается насос, который назначен основным, а в случае если он не справляется с откачиванием жидкости, то ему на помощь автоматически включается резервный насос. Если же оба насоса не могут откачать жидкость, то срабатывает световая и звуковая сигнализация.

Принцип действия схемы управления

Уровень жидкости контролируется датчиками уровня с 4 контактами. При подъеме жидкости в емкости контакты по очереди замыкаются, подают питание на катушку промежуточных электромагнитных реле, контакты которых включены в цепи катушек электромагнитных пускателей, управляющих электродвигателями насосов.

Схема электрическая принципиальная насосной станции с двумя откачивающими насосами:

Существует еще один вариант этой схемы с обозначениями выполненными по современным ГОСТам (1 и 5 – задвижки, 2 – клапан, 3 – нагнетающие трубопроводы, 4 – насосы, 6 – резервуар, 7 – всасывающие трубопроводы, 8 – электрод):

Пример прохождения тока по цепям по первой схеме (при первом основном насосе, а втором резервном, переключатель ПО стоит в положении 1):

1) При достижении водой уровня Э1 – ничего не происходит,

2) При достижении водой уровня Э2 – срабатывает катушка реле РУ1, замыкает свои контакты, в т.ч. включается контакт в цепи пускателя ПМ1, включается в работу двигатель Д1.

3) При достижении водой уровня Э3 – срабатывает катушка реле РУ2, при этом реле РУ1 тоже включено и двигатель Д1 работает. Реле РУ2 замыкает свои контакты, в т.ч. включается контакт в цепи пускателя ПМ2, включается в работу двигатель Д2.

4) При достижении водой уровня Э4 – срабатывает реле РА. Контакты этого реле включены в отдельную схему на независимый источник питания, например, аккумуляторную батарею (на первой схеме не показана). Там же подключен контакт реле напряжения РКН. При отсутствии напряжения или аварийном уровне жидкости срабатывает сигнальная лампа и звонок (они на первой схеме тоже не показаны).

Схема насосной станции может работать в автоматическом и ручном режимах. Выбор режима работы для каждого насоса осуществляется индивидуально с помощью переключателей ПУ1 и ПУ2. А ручном режиме включение и выключение электромагнитных пускателей и двигателей насосов выполняется с помощью кнопок КнП и КнС.

Модернизация схемы

Проведем модернизацию релейной схемы управления насосной станции. Управлением процессом откачивания жидкости после модернизации будет выполнять программируемый логический контроллер (ПЛК). В качестве ПЛК в данном случае можно использовать контроллер любого типа. В нашем случае отлично подойдет даже какое-либо недорогое программируемое реле.

Так как задача этой статьи чисто образовательная – дать первоначальные навыки составления программ для ПЛК, то использовать будем для этого очень удобный программный пакет CodeSyS 2.3 и контроллер фирмы ОВЕН. Модель контроллера требует CodeSyS при создании проекта в программе. Программу будем составлять на языке CFC.

Этот проект был связан исключительно с учебными целями. Наша задача заменить схему управления с релейной на программную, ничего не меняя в устройстве, технологии и органах управления насосной станции.

Для начала определим все необходимые входные и выходные сигналы, которые нам понадобятся в программе.