Частотный преобразователь для скважинного насоса: назначение, принцип работы и устройство

Советы

В процессе подбора, установки и эксплуатации автоматики для насоса своими руками существую нюансы, знание которых может улучшить эффективность работы системы циркуляционного и дренажного насоса.

Установка слишком высокого давления в системе негативно отражается на работе насоса, а кроме того, приводит к непропорциональному перерасходу электроэнергии. Иногда оно просто не срабатывает.

Автоматика водяного насоса 3-го поколения использует частотное управление оборотами насоса, если имеющийся насос не поддерживает такую технологию, в установке автоматики 3-го поколения нет смысла.

О том, как подключить реле давления к насосной станции, вы можете узнать далее.

Использование насоса в системах автономного водоснабжения и отопления

Модели насоса данной категории считаются весьма производительными, но отличаются чрезмерно высоким уровнем энергопотребления, что, конечно, затрудняет эксплуатацию. Снизить объём энергозатрат, уровень давления и продлить срок службы позволяют конечно же частотные преобразователи.

Большая часть современных насосов спроектирована в соответствии с принципом дросселирования. Электрические моторы этих механизмов находятся в режиме работы на верхнем мощностном пределе, то есть буквально на износ. Зачастую из-за отсутствия плавности при включении наблюдаются мощные гидравлические удары, портящие конструкцию насоса. Чтобы точно настроить такой механизм тоже нужно изрядно постараться.

Расчёт данных для насосного оборудования всегда производится исходя из предельного уровня мощности, хотя максимальную нагрузку механизм испытывает лишь эпизодически при пиковом потреблении воды, что случается нечасто. В остальное время осуществление работы на пределе возможностей совершенно неоправданна. Как раз в такие моменты частотный преобразователь для циркуляционного и скважинного насоса сокращает энергопотребление на 30 — 40 %.

Помимо прочего, использование частотного преобразователя в станции насоса обеспечивающего доставку воды позволяет предотвратить проблему «сухого хода». Она актуальна в тех случаях, когда воды внутри системы нет, а двигатель работает дальше. Из-за «сухого хода» может произойти перегрев двигателя и поломка механизма в целом. Это ещё раз доказывает необходимость использования преобразователя.

В чём разница между частотным насосом и классическим

Обычный циркуляционный насос в условиях повышенной нагрузки продолжает работать в стандартном режиме, тем самым создавая избыточное давление на выходе, что влечет за собой повышенный расход электроэнергии. Частотный насос, в условиях снижения пропускной способности отопительного контура, снижает обороты при помощи частотного преобразователя, тем самым препятствуя созданию избыточного давления на выходе насоса, что существенно экономит электроэнергию.

При использовании обычных циркуляционных насосов в системах отопления, наряду с термостатическими вентилями, возникают посторонние шумы, связанные с перепадом давления в системе отопления. Эти посторонние шумы наиболее отчетливо слышны в ночное время, и оказывают раздражающее действие во время отдыха. Закрытие вентилей создаёт паразитные гидравлические сопротивления, которые увеличивают нагрузку на циркуляционный насос обычного типа, что не лучшим образом сказывается на его долговечности.

Монтирование автоматики

Для монтажа автоматики на насос требуется знать, как правильно подключать узлы. Для разных блоков схема может отличаться, а её особенности чаще всего находятся в сопроводительной документации к блоку. Для примера можно рассмотреть установку системы первого поколения, так как она самая простая.

Вначале следует надеть на резьбу гидроаккумулятора «американку» (специальный фитинг), чтобы потом подключить к ней тройник. Также она пригодится для удобной замены составляющих, так как фитинг легко снимается. В резьбу тройника нужно установить датчик регулировки и измерения давления.

Все соединения следует уплотнить фум-лентой для предотвращения протечки и падения давления. Далее один конец трубы нужно закрепить на гидроаккумуляторе, а другой – на насосе.

Трубу с насосом следует уложить на ровной поверхности. В петли на корпусе устройства нужно продеть трос для страховки от падения длинной в 3 м, после чего прикрепить его и кабель питания на трубе с промежутками в 150 см. Вторую часть троса нужно зацепить рядом со скважиной.

Пример монтажа погружного насоса Источник dovidkam.com

Критерии выбора

Как правило, производители насосов указывают в инструкции варианты совместимых преобразователей. Если инструкции нет, вы можете выбрать подходящий инвертор самостоятельно, ориентируясь на следующие параметры:

уровни колебаний частоты контроля – в насосных системах, предназначенных для эксплуатации в скважинах, правильный уровень частоты в диапазоне от 200 до 600 Гц.;
расположение проверки системы – для насосов, работающих с колодцем, удобнее проверять из дома.
напряжение в точке ввода, определяющее работоспособность инвертора – необходимо учитывать возможность скачков напряжения в бытовой электросети, так как его снижение приведет к отключению устройства, а повышение приведет к до отказа; также учитывается количество фаз инверторного двигателя;
мощность электропривода, к которому будет подключен преобразователь;
количество входных и выходных контрольных точек пропорционально количеству режимов работы инвертора, большое количество позволяет выполнять несколько операций одновременно;

Роль в водопроводной сети

Казалось бы, устройство просто пропускает через себя воду. Можно было бы обойтись и без него? На самом деле именно с помощью гидробака в системе водопровода сохраняется стабильное давление.

Водяной насос при его наличии включается не так часто, что позволяет экономно использовать его эксплуатационный ресурс. Кроме того, система извлечения и транспортировки воды надежно защищена от гидроударов.

Если по какой-либо причине напряжение в электросети пропадёт, небольшой «аварийный» запас воды в баке поможет решить первоочередные хозяйственные задачи.

Уточним перечень преимуществ, которые обеспечивает это довольно простое устройство:

Преждевременный износ насоса. В мембранном баке имеется некоторый запас воды. Она удовлетворяет первоочередные потребности владельцев коттеджа. И только тогда, когда запас иссякнет, включится насос. Следует отметить, что все насосы имеют норму включений на протяжении часа. При наличии гидроаккумулятора этот показатель не будет превышен, и агрегат прослужит дольше.
Стабилизация давления в системе. Если одновременно включить два крана, например, в ванной комнате и на кухне, перепады напора могут повлиять на температуру воды. Это очень неприятно, особенно для тех домочадцев, которые в этот момент принимают душ. Благодаря гидроаккумулятору таких недоразумений можно избежать.
Гидроудары. Эти явления, которые способны навредить трубопроводу, могут возникать в момент включения насоса. С гидробаком риск возникновения гидроудара практически исключен.
Запас воды. В загородном доме проблема водоснабжения стоит особенно остро. Если произошло внезапное отключение электричества, и насос не может выполнять свои функции, то для решения неотложных проблем больше не надо хранить запас воды в ведре или другом резервуаре. В ёмкости гидроаккумулятора она имеется и регулярно обновляется.

Очевидно, что наличие этого устройства в независимой от централизованных сетей системе водоснабжения не случайно. Оно необходимо и полезно.

Гидроаккумулятор в контуре водоснабжения выполняет ряд значимых функций: защищает технику от гидроударов, обеспечивает запас воды, формирует условия для автоматизации ее забора

Принцип работы простейшей схемы регулирования с обратной связью по давлению

Частотные преобразователи применяются также для небольших систем водоснабжения, отопления и ГВС. Плавное регулирование напора и производительности насоса обеспечивает постоянное давление в сети, отсутствие перепадов температуры горячей воды при открытии и закрытии дополнительных кранов, поддержание микроклимата в помещении.

При пуске насоса через частотный преобразователь, на электродвигатель подается напряжение небольшой частоты, которая увеличивается согласно запрограммированным значениям. Это обеспечивает плавное нарастание давления в системе и снижает вероятность гидравлических ударов.

При увеличении водопотребления, давление в системе падает. Сигнал с датчика давления подается на частотный преобразователь, который увеличивает частоту питающего напряжения электрического двигателя. Производительность насоса плавно увеличивается, пока давление в системе не достигнет заданного значения. При снижении потребления воды, частота напряжения в питающей цепи снижается, обороты насосного агрегата падают.

При помощи частотных преобразователей также можно реализовать систему каскадного автоматического управления двумя и более насосами. Такие схемы используются в сетях с высокими пиковыми нагрузками, где максимальная производительность одного насоса не обеспечивает компенсацию потерь давления. В этих случаях частотный преобразователь обеспечивает плавный ввод дополнительных агрегатов и равномерное распределение нагрузки между работающими насосами.

Как подключить насосную станцию

Сам процесс подключения насосной станции к ёмкости, выглядит следующим образом:

а) Шаровые краны должны обеспечивать отсечение поступления воды в насосную станцию, как с емкости, так и с системы водоснабжения, на случай ремонта насосной станции;

б) После шарового крана, который установлен на входе насосной станции, обязательно должен стоять обратный клапан. Практически во всех современных моделях насосных станций, таких например, как Grundfos, уже стоят обратные клапаны;

в) С одной стороны шарового крана и обратного клапана, уплотняются резьбы МРН или МРВ, которые обеспечат переход трубопровода с металла на пластик.

После того, как все фитинги и соединения собраны, насосная станция проверяется на течь. Если всё нормально, то можно приступать к подключению автоматики насосной станции, для чего в неё заводится трёхжильный медный провод и подсоединяется к соответствующим клеммам внутри.

Важно, перед тем как запустить насосную станцию первый раз, обязательно нужно выгнать воздух с центробежного насоса. Для этого, достаточно заполнить насосную станцию водой

С этой целью на ней расположен специальный штуцер, болт или что-то другое для стравливания воздуха. Как только из отверстия пойдёт вода, можно завинчивать пробку назад и проверять, как работает насосная станция.

Источник

Коротко о главном

Автоматика для скважин нужна в том случае, если требуется частое включение и отключение насосной станции, а также для поддержания постоянного давления в системе.

Существует три поколения автоматики для управления насосом.

Первое поколение автоматики чаще всего механическое, из-за чего имеет низкую стоимость.

Второе поколение имеет электронную систему управления, за счет чего подача воды происходит в автономном режиме.

Самые надёжные системы автоматической регулировки подачи воды относятся к третьему поколению, так как в них устанавливается электронный блок управления с частотным преобразователем. Он продлевает срок эксплуатации, а также уменьшает расход электричества.

Оценок 0

Выбор частотного регулятора для насосов

Многие производители насосного оборудования поставляют уже укомплектованные частотными преобразователями. В паспортных данных насосов без регуляторов обычно указывают конкретные модели преобразователей, совместимых с электродвигателями агрегатов. Однако, при отсутствии этой информации, при модернизации и реконструкции насосных станций с двигателями старого образца возникает вопрос выбора частотников. Подбор регулятора осуществляет по следующим характеристикам:

Типу электродвигателя. Количество фаз частотника должен соответствовать типу электродвигателя. При использовании трехфазного электродвигателя в однофазной сети установка частотного регулятора позволяет решить проблему запуска электрической машины без внешнего конденсатора.
Электрическим характеристикам. Напряжение и потребляемый двигателем насоса ток должны совпадать с аналогичными параметрами частотника. Мощность преобразователя должна быть больше мощности привода насосного агрегата на 15-30%

При выборе по этим параметрам следует обратить внимание, что насосные агрегаты одной мощности могут иметь различные номинальные токи. Диапазону регулирования частот

Этот параметр определяет скорость вращения электродвигателя, а значит и производительность насоса. Для грамотного выбора необходимо знать характеристики сети водоподачи и другие параметры. Для циркуляционных насосов систем охлаждения и теплоснабжения обычно достаточно частотника 200–350 Гц, для скважных и глубинных насосов – от 200 до 600 Гц.
Числу аналоговых и цифровых входов и выходов. Количество разъемов преобразователя частоты должно совпадать с числом датчиков, устройств оповещения и других подключаемых устройств. На случай модернизации системы лучше приобрести частотник с большим количеством управляющих входов.
По поддерживаемым протоколам связи. Для корректного обмена данными с автоматизированными устройствами управления или удаленного контроля параметров, требуется частотный преобразователь, поддерживающий используемый в САР протокол (САN, LАN или другие).
Наличию пульта дистанционного управления. Для насосных станций и агрегатов, расположенных в труднодоступных местах, целесообразно подобрать частотный преобразователь с выносной управляющей панелью.

Внимание! При реконструкции насосных станций часто требуется программировать частотники для двигателей, долго бывших в эксплуатации. Для таких электрических машин целесообразно приобрести преобразователи с автоматической адаптацией, так как фактические характеристики этих электродвигателей могу отличаться от паспортных данных

Электронные блоки управления насосами

Электронные блоки автоматики для насосов имеют многочисленные преимущества в сравнении с устройствами из первой категории и состоят из следующих элементов и функций:

Датчик давления. Именно он задает насосу команды » Друг, пора включаться» и «Друг, пора выключаться».
Реле протока. Если не будет протока (закончилась вода в источнике водоснабжения или закрыт кран), то реле протока распознает это, подаст сигнал автоматике, которая выключит насос.
Защита от сухого хода. Она работает на основе датчика давления и реле протока.
Индикаторы состояния. Сигнализируют об определенных режимах работы автоматики, например, о чрезвычайном режиме.
Функция автоматического насосного перезапуска. Осуществляется в том случае, если сработала защита от сухого хода.
Обратный клапан. Система с встроенным обратным клапаном держит давление после себя, соответственно, может подойти не во всех случаях. Так, если планируется установить водоразбор между источником водоснабжения и автоматикой, то система обратного клапана не позволит это сделать. Поэтому, если требуется разбор воды между источником и автоматикой, то нужно установить обычную автоматику (из первой категории).
Встроенный гаситель гидроударов. Его незаменимость состоит в том, что он защитит всю систему водоснабжения от поломки, вследствие резких скачков давления.
Встроенный манометр. Или же световая / цифровая индикация давления в системе. То есть, не требуется дополнительно его докупать, как в случае с устройствами из первой категории.
Плавный пуск. Определенные устройства этой категории способны плавно запускать насос, что, значительно, увеличивает срок его службы.
Антицикличность. Функция антицикличности незаменима в том случае, если отсутствует гидроаккумулятор, и в системе водоснабжения существует небольшая протечка (например, не плотно прилегает клапан унитаза). В этом случае, насос будет вынужден бесперебойно включаться и выключаться, что, в конечном итоге, приведет к поломке какого-либа узла. Антицикличность распознает протечку и отключит насос.

Как видно, устройства автоматики из второй категории обладают существенными достоинствами, гарантирующими долгую и стабильную работу насосной станции для водоснабжения.

Модели преобразователей для насоса

Преобразователи, выпускаемые компанией, расположенной в Дании и производящей насосы. Как следствие, эти частотники спроектированы в максимальном соответствии с конструкцией моделей насоса от Грундфос. Прибор отвечает за тонкую регуляцию работы всего механизма, выполнение предохраняющих и управляющих функций. Преобразователи системы Cue отличаются разнообразием высококачественных моделей (более 15-ти видов в ассортименте), однако стоимость у них соответствующая. Кроме того цена напрямую зависит от того, для механизма какой мощности требуется преобразователь частоты. Среди спектра моделей можно найти преобразователи и для однофазного насоса (Micro Drive FC 51), и для трёхфазного (Micro Drive FC101).

Erman E-9

Преобразователи этой компании отличаются бюджетностью. Отвечают за компенсацию крутящего момента, плавность запуска, контроль давления и обладают различными режимами управления числом до 24-х. Соответствие по мощности подбирается в индивидуальном порядке. Имеется защитный корпус, предохраняющий от воздействия пыли и грязи.

Hyundai N 50

Преобразователь частот однофазного типа. Можно использовать в бытовых приборах. Уровень мощности составляет 0,7-2,5 кВт. Малогабаритный, что делает его удобным для установки в любых устройствах. Примечателен тем, что обеспечивает тонкую настройку благодаря нескольким режимам настройки и 16-ти дискретным скоростям. Стоит примерно вдвое больше предыдущей модели.

PowerFlex 40

Модели этой марки отличаются универсальностью и весьма популярны. Их отличительная особенность — качественный привод и векторное управление. Привод помимо прочего гасит шумы во время работы двигателя, автоматически подхватывает частоты вращения электрического двигателя, защищает весь механизм от перегрузки и перегрева, обеспечивает плавный старт. По стоимости сопоставимо с Grundfos Cue.

Принцип работы электропривода насосов с регулировкой производительности по давлению.

Самый распространенный способ регулирования подачи воды в небольших автономных водопроводных системах – изменение производительности по давлению. Насосные станции для таких систем состоят из одного или нескольких насосов с частотно-регулируемым приводом, датчика давления, напорного бака, устройства управления.

При нулевом потреблении воды в системе поддерживается постоянное давление. При открытии крана, давление в трубах падает. Датчик вырабатывает сигнал, который поступает на преобразователь частоты. Устройство плавно разгоняет двигатель насоса, увеличивая производительность агрегата, при этом давление в системе поддерживается на заданном уровне. Подача насосного агрегата изменяется пропорционально расходу.

На насосных станциях с несколькими насосами при дальнейшем увеличении производительности преобразователь частоты включает резервные агрегаты. При снижении расхода, устройство плавно снижает производительность.

В приводе циркуляционных насосов автономных систем отопления применяется частотно-регулируемая схема с изменением подачи теплоносителя по температуре и давлению. В схему добавлен датчик температуры, регулировка производительности осуществляется по 2 характеристикам.

Правила изготовления ульев

Итак, как сделать улей для пчел, который был бы наиболее удобен для пчелиной семьи? Жилище для этих трудолюбивых, но довольно прихотливых насекомых должно соответствовать определенным требованиям.

Улей должен надежно защищать семью пчел от резких температурных перепадов, осадков и наряду с этим хорошо проветриваться.
В нем должно быть место для потолочного и бокового утепления, что сокращает потери тепла осенью и зимой, а летом, наоборот, защищает семью пчел от перегрева.
Летки следует устроить так, чтобы в зависимости от температуры воздуха и многочисленности семьи их количество можно было бы увеличивать или сокращать.
Улей следует делать просторным – чтобы пчелы могли свободно размещать расплод или запасы корма. Конструкция хорошего улья позволяет ему без труда увеличиваться или уменьшаться в объеме.

Кроме того, бортнику, перед тем, как сделать улей для пчел, нужно позаботиться и о том, чтобы он был удобен для него самого. Для этого все элементы конструкции должны быть взаимозаменяемы и подходить к остальным ульям пасеки. Это значительно облегчит установку вторых магазинов, корпусов, переселение семей, чистку доньев

Особенно важно соблюдать это правило при сооружении рамок

Решая вопрос о том, как сделать ульи для пчел, помните, что они должны быть легкими, прочными, простыми и дешевыми в изготовлении. Если требуется их перевозка к дикорастущим медоносным растениям или нуждающимся в опылении посевам, предъявляются повышенные требования к прочности ульев. Кроме того, такие ульи должны обладать хорошей вентиляцией и приспособлениями для скрепления отдельных частей (дна, корпуса, крышки).

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.