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.
Источник
Автоматические установки поддержания давления Flamcomat (управление с помощью насосов) для систем отопления и охлаждения от компании АДЛ
1 июня 2007
Компания АДЛ вот уже более 5 лет является эксклюзивным дистрибьютором продукции известного европейского производителя — концерна Flamco (Нидерланды). В предыдущих выпусках журнала «АВОК» («АВОК», №2, 2005 г.) мы уже рассказывали о преимуществах, подборе и эксплуатации расширительных баков, предохранительных клапанов, сепараторов и воздухоотводчиков, выпускаемых Flamco. Данное оборудование установлено и успешно эксплуатируется на десятках тысяч объектов по всей России, среди которых стоит особо отметить следующие: Третьяковская галерея, Комплекс зданий Старая площадь, Большой театр, Счетная палата, здание МИД, МАМТ (театр им. К. С. Станиславского), жилищные комплексы компании “ДОН-Строй”. В настоящей статье мы остановимся подробнее на автоматических установках поддержания давления Flamcomat.
Не секрет, что для больших циркуляционных систем недостатком мембранных расширительных баков становятся их габариты. Дело в том, что в среднем бак заполняется теплоносителем всего на 30–60 %, причем меньшие значения приходятся как раз на баки больших объемов. Практически же это означает следующее: на объектах, где расчетные объемы баков составляют несколько тысяч литров, возникает серьезная проблема с их размещением в эксплутационном помещении, поэтому для подобных объектов чаще всего используют автоматические установки поддержания давления Flamcomat. А если еще стоит вопрос об эффективном удалении газов из системы, то в таких случаях без установок уже не обойтись.
Установка поддержания давления, в основном, представляет собой комбинацию безнапорного расширительного бака и блока регулирования давления на основе насосов. При увеличении температуры системы открывается соленоидный клапан, который перепускает излишки теплоносителя из системы в бак, а при понижении температуры теплоноситель из бака насосами закачивается обратно в систему. Таким образом, установки могут поддерживать давление в системе в достаточно узких, заранее заданных пределах. Кроме того, безнапорный бак может практически полностью заполняться теплоносителем, что делает установки поддержания давления в несколько раз компактнее обычных расширительных баков.
Установки могут комплектоваться основным расширительным баком объемом от 150 до 10 000 л, при этом, поддерживая рабочее давление в системе до 145 м. Стоит отметить, что при необходимости, когда существуют ограничения по габаритам, установку можно дополнить вторым баком, разбив общий расчетный объем пополам. Максимальная рабочая температура, действующая на мембрану, составляет не более 70оС.
В установке Flamcomat объединены 3 основных функции: поддержание давления в узком диапазоне (гистерезис регулирования +/- 0,1 бар), деаэрация теплоносителя, подпитка.
Установки поддержания давления Flamcomat успешно «борются» с хорошо знакомой любому специалисту проблемой завоздушивания теплоносителя. В основе установок поддержания давления Flamcomat лежит принцип микропузырьковой деаэрации (дросселирование): когда теплоноситель под большим давлением системы входит в расширительный бак установки (без давления), способность газов растворяться в воде уменьшается, а избытки воздух удаляются. Для того чтобы удалить из теплоносителя, а соответственно из системы, как можно больше воздуха, повышенное число циклов так же, как и повышенное время циклов, заранее введены в программу установки еще на заводе-изготовителе. После 2440 часов этот режим турбо-деаэрации переходит в режим обычной деаэрации. На входе в расширительный бак установлен специальный отсек с PALL- кольцами (международный патент № 0391484), которые очень эффективно выводят воздух из теплоносителя. Благодаря этому деаэрационная способность установки поддержания давления Flamcomat повышается в 2-3 раза по сравнению с обычными установками, особенно это важно в момент первого пуска системы. Не стоит забывать и об экономической стороне вопроса, эффективная деаэрационная способность установки позволяет отказаться от использования дорогостоящих деаэрационных воздухоотделителей или трудоемкой деаэрации вручную.
 |
| Установка поддержания давления Flexcom MPR-S в тех. помещении здания «Триумф-Палас» |
В стандартную комплектацию установки Flamcomat входит автоматическая подпитка, которая компенсирует потери, происходящие из-за утечек и деаэрации. Система контроля уровня автоматически активирует функцию подпитки, когда требуется, и объем теплоносителя в соответствии с программой поступает в бак. Когда достигается минимальный уровень в баке (обычно 6%), соленоидный клапан на линии подпитки открывается и бак заполняется до необходимого уровня (обычно 12%), что позволяет предотвратить работу насоса «всухую». В состав установки поддержания давления входит также расходомер, установленный на линии подпитки для определения количества утечек в системе.
В недавнем прошлом был актуален следующий вопрос: какие установки поддержания давления можно использовать для высотных зданий до 240 м ?! Компания Flamco выпустила модельный ряд установок Flexcon MPR-S (Russia Special/ Специально для России), в которых были учтены пожелания российских градостроителей, в частности известной компании ООО «ДОН-Строй». В настоящее время вышеназванные установки поддержания давления успешно эксплуатируются в высотных зданиях, например, самое высокое здание в России и в Европе — ТРИУМФ-ПАЛАС, Чапаевский пер. вл. 3, высота здания = 264 м, м. Сокол.
Установки MPR-S комплектуются расширительным баком объемом от 200 до 5 000 л, при этом, поддерживая напор до 240 м.
В состав всех моделей установок могут быть включены как 1, так и 2 насоса. В установках с 2-мя насосами в программе установки можно по желанию выбрать режим их работы: основной/резервный, поочередная работа насосов, параллельная работа насосов.
В заключении стоит отметить, что компания Flamco сегодня – ведущий производитель подобного оборудования, отвечающего всем самым современным требованиям инженерных систем, а именно: безупречное качество, эффективность, удобство работы и простота технического обслуживания.
Более подробную информацию об автоматических установках и другом оборудовании Flamco Вы можете получить у инженеров отдела трубопроводной арматуры общепромышленного применения Компании АДЛ. Также обращаем Ваше внимание на специализированный каталог “Автоматические установки поддержания давления”, в котором Вы найдете всю необходимую техническую информацию по этому продукту.
Источник