Автоматизация насосного оборудования - принципы и приборы

При организации системы водоснабжения, важно обеспечить бесперебойную и надежную работу насосного оборудования. Для управления насосами применяют средства автоматизации, которые подбирают, исходя из условий эксплуатации, характеристик агрегата. В предлагаемой статье проведен анализ особенностей автоматических приборов и устройств для применения с насосными станциями различного типа и назначения.

Задачи автоматического оборудования

Средства автоматизации обычно используют с промышленными насосами погружного или поверхностного типа, чтобы обеспечить решение следующих важных задач:

• рационально управлять работой агрегата для водоснабжения частного дома, дачи, иного объекта, с автоматическим включением или отключением, в зависимости от условий функционирования;

• контролировать давление в системе, чтобы не допустить выход из строя оборудования, исключить сухой ход;

• экономно расходовать воду, для снижения объемов использованных потребителем ресурсов;

• поддерживать функционирование насосной станции в устойчивом режиме при скачках напряжения, критическом снижении или повышении рабочей нагрузки;

• предупреждать неисправности двигателей насосов при перепадах тока, в случае короткого замыкания.

Применение автоматики сводит вмешательство человека к минимуму. Пользователь может эффективно управлять оборудованием, задавать необходимые сценарии работы, устанавливать ограничения в настройках для автоматической остановки агрегатов в критических ситуациях.

Какое оборудование применяют для автоматизации насосов?

Средства автоматики для насоса включают комплект оборудования, решающего задачу безопасной и надежной эксплуатации в комплексе. При этом каждый прибор или устройство служит для определенной цели.

Общий состав автоматики

Предусмотрено применение следующего оборудования:

1. гидроаккумуляторов – металлический сосуд, внутри которого установлена коническая, грушевидная или другая мембрана из эластичного материала; эта емкость поддерживает давление в заданном диапазоне, чтобы плавно увеличивать или уменьшать напор воды в системе;

2. реле давления – включает или отключает агрегат, в зависимости от настроек по верхнему либо нижнему порогу; возможно использование механических или электромеханических исполнений; первые регулируют изменением положения гаек, без использования манометра; электромеханические модели срабатывают, соединяя или размыкая контакты, за счет преодоления сопротивления упругой мембраны давления жидкости; характеристики можно отслеживать по манометру, шкала которого обычно рассчитана на диапазон от полутора до двух атмосфер;

3. реле сухого хода – останавливает насос, если в трубке устройства отсутствует вода, чтобы агрегат не работал на сухую; такой режим грозит перегревом двигателя; чаще этот контрольный орган устанавливают на всасывающем патрубке;

4. реле потока – срабатывает при движении воды на выходе из насосной станции; когда жидкость останавливается при перекрытии магистрали, устройство отключает насос;

5. поплавковых элементов в гидроаккумуляторе – используют для контроля верхней или нижней границы воды, чтобы исключить угрозу затопления объекта;

6. пресс-контроля, в виде намагниченного лепестка, погруженного в жидкость; при отсутствии воды этот автомат выключает насосный агрегат; служит для предотвращения гидроударов в случае резкого прерывания водяного потока;

7. частотного преобразователя – применяют для подключения двигателя приводного механизма насоса; этот прибор обеспечивает плавное включение агрегата, сглаживает пусковой ток, допускает возможность регулирования оборотов, что отменяет необходимость установки дополнительной арматуры или оборудования.

Комплект приборов и устройств подбирают, исходя из специфики системы водоснабжения.

1. Технологичные блоки с частотным преобразователем

Частотный насос – наиболее совершенный комплект автоматического оборудования, включающий: преобразователь частоты, элементы для контроля давления, сетевого напряжения, оборотов рабочего колеса.

Модуль может управлять насосом, исходя из условий подачи в заданное время суток. При незначительных объемах потребления автоматика замедляет вращение рабочего вала агрегата, чтобы минимизировать давление. По мере увеличения водозабора, мощность увеличивается.

В дополнение к удобству управления, преимущества применения этого технологичного оборудования состоят в таких условиях:

• защите агрегата от поломки вследствие сухого хода, перепадов нагрузки, повреждениях трубопроводной магистрали;

• возможности точных настроек и регулирования давления в системе;

• сокращении расхода электрической энергии, со снижением объемов потребляемых ресурсов.

Для бесперебойной работы автоматики возможно использование резервных источников питания на случай проблем с централизованным электроснабжением. Для этого насос дополнительно подключают через бензиновый или дизельный генератор.

2. Расходомеры

В некоторых случаях может потребоваться учет воды, потребленной пользователем. Для достижения этой цели предусмотрено использование следующих расходомеров:

• электромагнитных – подходят для контроля объема токопроводящей жидкости; обладают высокой точностью, не создают гидравлическое сопротивление прохождению водяного потока;

• ультразвуковых – не требуют врезки в магистраль, можно применять для измерения чистой воды;

• вихревых – компактные надежные устройства широкого спектра применения;

• кориолисовых – высокоточные приборы для измерения массового расхода.

При выборе модели важно учитывать характеристики жидкости, допустимую погрешность, особенности монтажа расходомера.

3. Интегрированные системы автоматики

В интегрированных системах комплект датчиков автоматики смонтирован в едином корпусе. Это сокращает размеры оборудования, делает его использование удобнее. Модуль снабжен дисплеем для отображения информации о режиме функционирования.

При отсутствии гидравлического бака в системе, этот блок устанавливают на напорной магистрали насосного агрегата. Производят исполнения, рассчитанные на конкретные модели насосов или универсальные, с характеристиками в заданном диапазоне.

Применение специализированных средств автоматики, предназначенных для определенного насосного оборудования, упрощает настройку, которая сведена к минимуму. Универсальные средства необходимо дополнительно настраивать, исходя из параметров системы.

Принципы выбора автоматики для насосного оборудования

Средства автоматики подбирают, с учетом следующих особенностей системы водоснабжения:

1. диаметра трубопровода при подключении насоса;

2. производительности агрегата;

3. номинального давления на выходе;

4. интенсивности рабочих нагрузок при эксплуатации оборудования.

В зависимости от степени ответственности комплекса водоснабжения, возможно использование следующих категорий автоматических систем:

• простой, в том числе с гидроаккумулятором – для недорогого оборудования на частных объектах;

• компактного блока автоматики – в ситуации, когда важно обеспечить надежную работу, сэкономить свободное место для размещения приборов;

• технологичных модулей с частотным преобразователем – для ответственных объектов, при использовании блока для одновременного контроля работы нескольких водозаборов.

При выборе и монтаже сложных устройств потребуется привлечение специалистов. 

Автоматизация насосного оборудования облегчает контроль работы системы водоснабжения, чтобы поддерживать давление и другие характеристики в рамках необходимых ограничений. Эти приборы необходимы для предупреждения возможных внештатных ситуаций, продления срока службы насосов, исключения проблем при эксплуатации.