Автоматика для скважины: основные виды, принцип работы и схемы подключения

Целесообразно ли отказываться от гидроаккумулятора

При проектировании системы подачи воды в дом необходимо учитывать такие факторы, как количество потребителей, объем перекачиваемой жидкости, ресурс колодца или скважины. Если вода требуется на постоянной основе и в большом количестве, то без гидроаккумулятора просто не обойтись.

Насосная станция с гидробаком обеспечивает беспрерывную подачу воды в дом, а если вдруг произойдет отключение электроэнергии, то запаса жидкости хватит, чтобы закончить свои дела. Объем бака выбирают, исходя из потребностей.

Средний объем для бытового применения – 25-50 л, но для частого использования лучше сразу приобретать бак на 100-200 л или включать в схему накопитель в качестве дополнения.

Система водоснабжения может работать и без гидроаккумулятора. По сути, она представляет собой насос, соединенный трубопроводом с точками водоразбора. Главный минус такой системы – быстрый износ насосного оборудования.

В системе с гидробаком включение насоса производится только по необходимости, здесь же он будет включаться каждый раз, когда кто-то откроет кран с водой или захочет полить цветы. Двигатель из-за частой активизации быстрее выходит из строя, да и насос приходится ремонтировать или менять чаще обычного.

Однако производители не отказались от моделей без гидробака, потому что они востребованы. Чаще всего ими интересуются владельцы дачных участков, которые используют систему водоснабжения только в летний период – для отдыха, выращивания овощей или цветов.

Рассмотрим ситуации, при которых можно обойтись одним насосом, без гидроаккумулятора:

Таким образом, если нет необходимости в большом количестве воды, которая должна подаваться стабильно, постоянно и иметь запас, можно обойтись и обыкновенным насосом-автоматом. В остальных случаях необходим гидроаккумулятор.

Типы подключения

Обвязать устьевую скважину можно при помощи нескольких способов. Перед принятием решения учитываются затраты на оборудование и работы, параметры колодца, климатические условия и тип насоса.

Открытый вариант является наиболее дешёвым способом обвязки скважинного насоса. Он подходит в тех случаях, когда использование водоразборной точки будет происходить только в тёплый период. Во время обустройства проводятся такие работы:

1. Обрезается верхняя часть обсадной трубы так, чтобы над землёй остался только небольшой участок.
2. На устье закрепляется оголовок. Именно на нём будет подвешиваться электрический насос, напорная труба и кабель питания.
3. С помощью специальных переходников подключается водопровод, а также подаётся кабель питания. Трубы и провод размещаются на поверхности.

В таком типе подключения есть большое количество недостатков, среди которых плохая защищённость от промерзания, риск кражи оборудования, прокладка трубопровода по поверхности земли. При использовании глубинного насоса большую часть оборудования придётся размещать в отдельной постройке или же в доме, а это дополнительные неудобства.

При помощи приямка можно добиться более высокой защиты, а также обеспечить лучшую обвязку по сравнению с летним вариантом. Обустройство включает в себя такие этапы:

1. Выкапывание ямы требуемой глубины, которая обеспечит защиту системы от зимнего промерзания.
2. Сооружение стен из кирпича, газосиликата, керамзита или бетона (с применением опалубки).
3. Обустройство внешней гидроизоляции из гравия.
4. Установка крышки из бетонной плиты или листового металла. Лучше использовать первый вариант.

Также желательно сделать пол из слоя песка или щебня. В некоторых случаях заливается стяжка. Во время сооружения приямка следует учитывать уровень грунтовых вод. Если гидроизоляция плохо сделана или вовсе отсутствует, то при высоком залегании водоносного пласта колодец всегда будет затоплен. Из-за этого не желательно устанавливать электронасос в приямке.

Что такое автоматика для скважины

Блок автоматики для погружных или поверхностных насосов — это современная электроника, которая включает в себя гидравлический аккумулятор, модули и манометр. Все они гарантируют правильную работу магистрали.

Функции автоматики на водяные насосы:

1. Управление. Все процессы осуществляются в автоматизированном режиме, без контроля и наблюдения.
2. Защита от гидравлических ударов. В магистрали создается водный запас на случай неисправности и поломки оборудования.
3. Электронные устройства срабатывают при отсутствии жидкой среды, отключают электрический ток.

Автоматика для насоса водоснабжения без гидроаккумулятора помогает предотвратить поломку оборудования, его преждевременный выход из строя.

Устройство автоматики для скважины.

Автоматика для насоса «Джилекс»: виды, функции, совместимость с другими устройствами

Хорошо зарекомендовали себя на отечественном рынке и блоки автоматики для насосов «Джилекс 9001». Это универсальные устройства, которые совместимы со всеми моделями центробежных, вибрационных, вихревых и шнековых насосов. Для обеспечения максимально эффективной работы с насосными устройствами необходимо, чтобы последние обладали следующими техническими характеристиками:

Отлично зарекомендовала себя и автоматика «Джилекс»

• имели пропускную способность до 100 л/мин.;
• работали от напряжения в сети не выше 230 Вт;
• сила тока составляла 6-8 А;
• перекачиваемая вода не превышала температуру 75 °С;
• труба имела сечение 1 дюйм.

Очень важно правильно вмонтировать блок автоматики. Следует отметить, что устройства «Джилекс» питаются от обычной бытовой электросети

Устанавливаются аппараты только вертикально, синяя крышка должна находиться в верхнем положении. Монтируется автоматика между точкой потребления и насосом.

Автоматика для скважины «Джилекс» может быть разной модификации. В частности, в комплекте иногда отсутствуют измерительные приборы. В таких случаях манометр следует приобрести дополнительно и установить его на боковую панель.

Выпускает «Джилекс» и другие, более простые виды автоматики. К ним относятся системы «Краб». Они поддерживают необходимое давление в магистрали, при необходимости включают и выключают насос. В их конструкции есть фильтр, который очищает воду от твердых примесей.

Автоматика «Джилекс» устанавливается только вертикально

Вариант реле РДМ-5 поддерживает в системе водоснабжения необходимый уровень давления. Прибор простой, компактный, недорогой. Соединяется с насосом при помощи электрошнура. Если давление падает, появляется контакт, насос начинает закачивать воду в систему. При нормальном (установленном пользователем) давлении контакт отсутствует, забор воды не производится.

Советы по выбору и применению

Перед выбором регулятора давления следует понимать, как высоко требуется подавать воду, так как стандартное давление от 1.5 до 3 атм., а для подачи воды на каждые 5 м требуется добавлять к этому показателю ещё 0.5 атм. Поэтому для 2 этажа минимальное давление будет от 2 до 3.5 атм.

Также следует устанавливать на насос блок, который предотвращает поломку от перепадов напряжения. Также он выступает стабилизатором мощности тока, который подаётся в систему. При критических значениях защита отключит питание, а если показатели немного отличаются, но не являются предельными, то она выравнивает напряжение.

Перед тем, как начать использовать автоматику и насос рекомендуется тщательно настроить все параметры, так как для каждой скважины они могут быть разные. Также настройки зависят от наличия гидроаккумулятора и его объёма.

Решили бурить артезианскую скважину

Со временем поняли, что нужно пробурить одну скважину на питьевую воду, и после этого забыть про головняк с водоочистками. Скважину им пробурили глубиной 180 метров, с дебитом 25м³ в час. Жесткость воды в этой скважине 5 °Ж.

Эта вода мягче более, чем в пять раз!

Теперь нужно от одной скважины запитать водой три дома, а также цех. Трубопровод сделали из 50 мм полиэтиленовой трубы. Присоединили его к каждой существующей системе водоснабжения домов.

Кессон заказчик строить не захотел, поэтому установили полимерный колодец. Он делается быстрее, чем кирпичный. А стоит примерно столько же.

Установили скважинный насос, и сделали автоматизацию насоса по давлению. Настроили реле давления так, чтобы скважинный насос включался при давлении 2,5 бара, выключался на 3,5 барах.

Для компенсации гидравлических ударов в кессоне устанавливается гидроаккумулятор. В моем случае, заказчик не захотел его ставить в кессон по двум причинам:

Из-за того, что скважинный насос качает 10 м³ воды в час, следовательно гидроаккумулятор нужно ставить минимум на 300 литров. Для этого нужно строить большой кессон.

Вторая причина это то, что гидроаккумуляторы из-за повышенной влажности в кессоне быстро гниют.

Если источник водопотребления один, то можно разместить гидроаккумулятор на входе водопровода в этом доме. Но в моем случае скважина должна обеспечивать водой три дома и маленький цех по производству сыра.

Оказалось что в домах, а также в цехе есть 24-литровые гидроаккумуляторы, которые работали с насосами маленьких скважин. В цехе стоит 300 литровый гидроаккумулятор.

Запустили большой скважинный насос. Выяснилось что маленьких гидроаккумуляторов не хватает. Не гасят они гидроудары, так как должны. В цехе работает все офигенно, а в домах печалька. Когда включается скважинный насос, аж водопроводные трубы в доме трясутся.

Заказчик мне говорит, что спать ночью страшно. Кажется, что в водопроводе что-то лопнет и зальет водой весь дом.

Лучшая автоматика для насоса скважины

Предложил установить частотный преобразователь. Он плавно запускает и останавливает скважинный насос, а также может поддерживать заданное в настройках давление.

Насос установлен однофазный, с выносным конденсатором. Я установил частотный преобразователь ERMAN ER-G-220-02.

В колодец поставил электроманометр. Он будет передавать информацию о давлении воды в водопроводе на частотный преобразователь.

Манометр с частотным преобразователем соединил проводом, который снял с реле давления.

Настроил параметры частотного преобразователя, и теперь заказчик доволен, гидроударов нет. Напор воды всегда поддерживается на одном уровне.

А вы сталкивались с гидравлическими ударами?

Виды гидроаккумуляторов

Гидроаккумулятор необходим для поддержания постоянного давления в системе водоснабжения. Он позволяет добиться необходимого напора.

Перечень решаемых задач следующий:

1. Экономия эксплуатационного ресурса электронасоса благодаря периодическим отключениям.
2. Предотвращение гидроударов, из-за которых могут выйти из строя отдельные элементы системы.
3. Создание запасы воды на случай отключения электроэнергии или поломки оборудования.
4. Поддержание постоянного давления в трубах.

Во время выбора опираются на производительность и потребности семьи в воде. Обычно используются мембранные и баллонные гидронакопители. Отличаются эти два вида своим внутренним устройством. Мембранный бак имеет два отсека. В первом находится воздух, а во второй подаётся жидкость.

У баллонного накопителя установлена груша, а не мембрана. Достоинства такого вида:

1. Жидкость не касается стенок накопительного бака. Это значит, что нет риска возникновения коррозии.
2. Груша легко заменяется.

Также гидроаккумуляторы различают по их расположению. Бывают вертикальные и горизонтальные устройства

Важной характеристикой является вместительность накопителя. Необходимо понимать, что он не будет полностью заполняться

Примерно половину объёма будет занимать воздух.

Выбор и монтаж всего оборудования должен выполняться комплексно. Необходимо сделать точные расчёты потребления воды. Правильная обвязка будет определять качество работы системы.

Приборы для автоматического контроля

Чтобы осуществлять контроль над работой насосного оборудования, в систему водоснабжения, внедряются различные приборы. Что это за датчики, и каковы их функции?

Ознакомиться с их перечнем вам поможет небольшая инструкция, приведённая ниже:

Наименование прибора	Какие функции на него возложены
Аварийное реле	Отключение работающего агрегата в случае нарушения заданного режима работы.
Реле напряжения	Защита двигателя от перепадов напряжения в сети.
Реле промежуточное	Переключение электрических цепей в определённой последовательности.
Таймер (реле времени)	Отсчёт времени, необходимого на выполнение операции, или протекания конкретного процесса.
Электроконтактный манометр	Контролирует давление в трубопроводе, и управляет автоматическими цепями.
Термореле	Контроль температуры сальников и подшипников.
Датчик уровня	Подача сигнала на включение или остановку насоса, при изменении уровня, либо напора воды.
Вакуумное реле	Поддержание заданного уровня разрежения в рабочей камере насоса или во всасывающей трубе.
Струйное реле	Контролирует движение воды в трубопроводе.

Данные приборы чётко фиксируют любые изменения, происходящие в работающей системе. Чтобы их легче было отслеживать, режим работы насоса, либо насосной установки, включающей в себя несколько насосов, должен непрерывно регулироваться. Вот для этого и нужен частотный преобразователь.

Блок управления насосом (инвертор)

Электродвигатель насоса подключается через него, что позволяет привести в соответствие работу всей сети. Это особенно ценно для систем, в которых используется несколько насосов.

Для автономных водопроводов это тоже не редкость. Допустим, в случае большой удалённости скважины от дома, в сеть приходится внедрять ещё и повысительную насосную станцию.

В таких случаях, используют прибор, который называется: «инверторный блок управления для скважинного насоса» — именно его вы видите на фото сверху. Инвертор объединяет в себе различные комбинации контрольных приборов, которыми не оснащён сам насос, и в том числе, имеет встроенный преобразователь частот.

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.

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.

Что такое автоматика для насоса и зачем она нужна

На участках, где нет возможности подключится к общей системе водопровода часто бурится скважина, которая становится источником воды. Но для создания полноценной водопроводной системы нужен насос. С его помощь вода будет накачиваться в трубы, и чтобы не запускать его вручную используется автоматика для скважины. Это устройство для автоматического запуска насоса или контроля за наличием воды.

Если есть автоматика, то насос может самостоятельно подкачивать жидкость в систему или подавать её на верхние этажи. Также при наличии автоматики и отопительного котла можно сделать отопительную систему, которая будет подкачивать воду для создания давления и гнать её по трубам не только в радиаторы, но и в душевую или мойку. С помощью автоматики можно предотвратить перегрев мотора и избежать холостой работы колонки (когда в ней нет воды).

Пример блока управления с баком Источник inhouse-spb.ru

Готовые решения насосных станций на глубинном насосе

Для тех, кому лень самому собирать станцию, существуют уже готовые станции на базе погружных насосов.

Рассмотрим, для примера, станцию от производителя «Джилекс», которая называется «Водомет-Дом».

Насосная станция Водомет-Дом

Система джилекс водомет дом

Компания «Джилекс» предлагает следующий готовый продукт (смотрим на рисунок справа).

Давайте разберемся в том, что входит в состав данной насосной станции:

• Глубинный насос — предлагаются два вида насосов с напором 75 или 90 метров.
• Обратный клапан на входе насоса — необходим для предотвращения гидроударов.
• Скважинный оголовок — в комплект поставки не входит, нужно приобрести отдельно.
• Пульт управления — в этом узле сосредоточен «мозг» станции, который управляет работой станции.
• Корпус фильтра — колба для картриджей 10 дюймов.
• Трехвыводной штуцер — он соединяет гидроаккумулятор с датчиком давления. Из него труба, которая идет к потребителю.

Цена данной насосной станции превышает цену «самодельной» в полтора раза.

Главным преимуществом сборки «Водомет-Дом» является пульт управления на микроконтроллере, с помощью которого можно разнообразно программировать работу станции.

Вибрационные насосы

Вибрационные насосы самый простой и распространенный способ подачи воды из колодцев, резервуаров и других сред с жидкостью. Принцип такого агрегата основан на поршневой колонке, однако, приводом поршня здесь служит электромагнит. Конструкция устройства следующая:

1.       Силовой элемент насоса. Представляет собой электромагнит, который состоит из П-образного сердечника. Сердечник магнита набран из пластин электротехнической стали и намотан обмоткой, с покрытием изолирующим лаком. Сердечник залит эпоксидной смолой с кварцевым песком и находится в силовой части насоса. Магнит фиксируется смолой, которая к тому же изолирует обмотки, препятствуя их соприкосновению с водой, песок же необходим для улучшения отвода тепла. 

2.       Вибратор состоит из второй части магнита П-образной формы, на котором закреплен шток. С обратной стороны штока закреплен амортизатор – резиновая шайба.  От качества амортизатора зависит производительность и экономичность всего агрегата. За амортизатором находится пластиковая дистанционная муфта, опирающаяся на него, данная муфта изолирует камеру насоса, в которую набирается вода, от электрической части. Внутри муфты находится диафрагма, которая направляет и фиксирует шток.

3.       Нагнетающая камера для воды, которая в дальнейшем выдавливается из этой камеры в трубопровод по каналам 11.

4.       Всасывающая камера. Сюда поступает вода из источника.

5.       Амортизатор, который иногда бывает защищен металлическим кольцом.

6.       Шайбы. Если добавлять и уменьшать количество шайб, можно регулировать ход поршня, а соответственно и производительность.

7.       Шток. Бывают модели вибрационных насосов, в которых шток чуть длиннее и выступает во всасывающую камеру. В этой камере внутри отлиты ушки в виде направляющего кольца, по которому ходит шток. Такая конструкция несколько увеличивает производительность насоса, так как движение штока ограничено и его смещения в поперечном направлении сведены к минимуму.

8.       Обратные клапаны. В данном случае представляют собой резиновые вставки-грибки. Через обратный клапан вода поступает внутрь всасывающей камеры, но не выходит обратно, так как при сдавливании поршнем клапан закрывается

Очень важно, чтобы обратный клапан был эластичен и в хорошем состоянии, так как в противном случае или при загрязнении мусором он не будет плотно закрываться при сдавливании поршнем, и часть воды будет уходить обратно в источник.

9.       Гайка, закрепляющая и фиксирующая поршень.

10.   Резиновый поршень является самой главной рабочей деталью, чаще всего выходящей из строя. Грязная вода его быстро разрушает.

11.   Каналы для отвода воды в трубопровод. При повышении давления в нагнетающей камере вода выдавливается по каналам в трубопровод.

Из всех деталей износу подлежит резиновый поршень и обратные клапаны, если вода грязная. Остальные элементы и детали достаточно долговечны, хотя излишние вибрации могут значительно ускорить выход их из строя.

Вибрационные насосы — категорически запрещены для эксплуатации скважин. Связано это с тем, что конструкция такого насоса предусматривает перекачку жидкости используя принцип мембраны-поршня. Так в чем же проблема? А проблема в том, что обсадная труба — это некий резонатор хорошо распространяющий вибрацию волн высокой частоты.  Когда такой насос работает, электромагнит создает вибрацию с частотой 50Гц, мембрана колеблется и перекачивает воду. Мембрана, благодаря своей конструкции двойного конуса создает побочные волны в более высоком спектре, а так как энергия на перекачку затрачена большая, то и скачки вибраций возникают критические для стенок трубы. В результате так как вода упругая среда, то и волны в трубе-резонаторе распространяются дальше. Переданная вибрация, распространяясь в трубе, порождает спектр гармоник разрушительных для стенок грунта. В итоге грунт начинает дробиться и постепенно осыпаться. Такое воздействие приносит постепенно песок, грунт, мелкие другие частицы, а водоносный слой в нижней части скважины начинает постепенно заиливаться и забиваться. Хорошо, если эксплуатация в таком режиме была не более 1 года, а если более? Встречаются случаи, когда водоносный слой заиливается и скважина практически перестает пополняться. Что делать в таких случаях? Необходимо вызвать бурильную организацию для оказания платной услуги прочистки скважины, а если такая услуга не поможет, то придется бурить скважину, а это уже затратно.  Лучше специального насоса для скважин нет…. Сократите свои финансовые затраты и возьмите специализированный насос!!!

Центробежные насосы

Центробежные насосы являются следующим этапом развития насосов для скважин. Главное отличие представлено   в большей  производительности, что позволяет увеличить количество потребителей. Это повлекло изменения в конструкции насоса. Вынужденной мерой стало незначительное увеличение размеров насоса до 3,5 дюймов (90 мм), добавление встроенного обратного клапана в выпускном патрубке, увеличение мощности и оборотов двигателя, а также  падение высоты подъема.  Следствием таких изменений стало увеличение себестоимости оборудования. Это повлекло поиск компромиссов для удешевления данного вида насосов. Решение отразилось в кассетной сборке насосных модулей с крыльчаткой и повлекло разделение насосов на два типа:

• центробежные с полимерной крыльчаткой для бытовых нужд с малым содержанием абразивных примесей (эконом)
• центробежные насосы со стальной крыльчаткой для бытовых нужд от среднего и выше содержания абразивных частиц (премиум)

Принцип работы остался прежним и основан на использовании центробежной силы при вращении крыльчатки специальной формы. К слову: «Крыльчатки современных насосов имеют такую плотность и прочность, что способны абразивную взвесь превратить в муку.» Так как все опирается на конструкцию авиационной турбины. Использование технологий авиации продвинуло изготовление центробежных насосов для скважин, они стали мощнее и дешевле, а значит более доступны на рынке потребителей.

Например, представитель центробежных насосов AQUATECH SP 3,5 4-35 способен создать столб воды до 33 метров и выдать до 4800 литров в час. Соответственно мощность его двигателя выше. Насосная часть выполнена из нержавеющей стали, что позволяет использовать насос с наличием абразивных включений до 220 г/м3. Что касается ценовой категории, то разница составит примерно в 1,4 раза больше стоимости винтового насоса (ECO VINT 1). Однако, в отличии от винтового этот насос можно погружать в столб воды до 80 метров, в то время как, винтовые насосы рассчитаны на столб воды до 20 метров. 

.Вы можете позвонить нашим менеджерам по телефону +7 (351) 222-10-92 и проконсультироваться по интересующим Вас вопросам. Сайт компании ВИКО: www.td-viko74.ru «ВИКО» — инженерная сантехника в Челябинске