Схема автоматического управления двумя насосными агрегатами
На рисунке приведена схема автоматического управления двумя насосными агрегатами, эксплуатируемыми без дежурного персонала.
Работа схемы основана на принципе пуска и остановки насосов в зависимости от уровня жидкости в контролируемом резервуаре, из которого производится откачка. Для контроля заполнения бака жидкостью применяется электродный датчик уровня ДУ. Из двух насосных агрегатов один является рабочим, а второй – резервным.
Режим работы агрегатов задается переключателем управления (переключателем откачки ПО): в положении 1 переключателя насос H1 с двигателем Д1 будет рабочим, а насос Н2 с двигателем Д2 — резервным, который включается, если производительность насоса H1 окажется недостаточной. В положении 1 рабочим является насос Н2, а резервным — H2.
Рассмотрим работу схемы, когда переключатель ПО установлен в положение 1, а переключатели ПУ1 и ПУ2 — в положение А, т.е. на автоматическое .управление насосами. Контакты 1 и 3 переключателя ПО замыкают цепи катушек реле РУ1 и РУ2, но реле не включатся, так как при нормальном уровне жидкости остаются разомкнутыми электроды Э2 и ЭЗ датчика уровня ДУ.
Схема автоматического управления двумя откачивающими насосами
При повышении уровня жидкости в емкости до электрода Э2 замыкается цепь катушки промежуточного реле РУ1, оно срабатывает, и через замыкающий контакт РУ1 подается питание В катушку пускателя ПМ1. Включается двигатель Д1, и насос H1 начинает откачку.
Уровень жидкости в емкости понижается, но при разрыве контакта Э2 двигатель Д1 не остановится, так как катушка реле РУ1 продолжает получать питание через свой контакт РУ1 и замкнутый контакт электрода Э1. Такая блокировка реле РУ1 применена во избежание частых пусков и остановок насосного агрегата при небольших изменениях уровня жидкости и обеспечивает отключение насоса лишь тогда, когда уровень жидкости спадет ниже нормального и разомкнется контакт Э1.
Если произойдет аварийное отключение рабочего насоса или производительность его окажется недостаточной, то уровень жидкости в резервуаре будет продолжать повышаться. Когда он достигнет электрода ЭЗ датчика ДУ, получит питание катушка реле РУ2. Реле сработает и включит магнитный пускатель ПМ2, включится двигатель Д2 резервного насоса. Отключение резервного агрегата произойдет при спадании уровня жидкости ниже электрода Э1.
Если по каким-либо причинам будет иметь место большой приток жидкости в резервуар, то производительность обоих насосных агрегатов может оказаться недостаточной, и жидкость поднимется до предельно допустимого уровня, на котором, установлен электрод Э4. При этом замкнется цепь катушки реле РА, которое сработает и своим замыкающим контактом включит цепь аварийной сигнализации, оповещая персонал о ненормальной работе насосных агрегатов.
Для подачи предупредительного сигнала при исчезновении напряжения в цепях управления служит реле контроля напряжения РКН. Цепи аварийной сигнализации питаются от самостоятельного источника питания. Белая сигнальная лампа ЛБ служит для оповещения о наличии напряжения в цепях управления при контрольных осмотрах аппаратуры.
Переход на ручное (местное) управление насосными агрегатами производится поворотом переключателей ПУ1 и ПУ2 в положение Р. Включение и отключение двигателей Д1 или Д2 производится нажатием кнопок КнП1 и КнС1 или КнП2 и КнС2, расположенных непосредственно у насосных агрегатов.
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.
Схема насоса и схема подключения насоса
Выбор схемы подключения насосов зачастую предстоит владельцам загородных домов и коттеджей, хозяева рано или поздно сталкиваются с такой проблемой, как обеспечение водоснабжения своих домов.
Постоянно привозить воду и хранить её в больших емкостях можно только на этапе строительства, а в последующем проблема обеспечения водой решается другими способами. Одним из них является обустройство на участке отдельной скважины.
В ней для бесперебойного водоснабжения устанавливается насос. Такой насос может снабжать водой не только дом, но и огород.
Содержание статьи
Схема такого насоса и его характеристики подробно рассмотрены здесь. В общих чертах центробежный насос состоит из
ротора и статора
рабочего колеса и вала
направляющего аппарата и корпуса
нагнетательно и всасывающего патрубков.
Немного теории
Для повышения производительности конструктивная схема насоса может изменяться.
Конструктивная схема параллельного соединения колес насоса
При параллельном соединении каждое лопастное колесо подает только часть общей подачи, создавая полный напор, поток в насосе делится на ряд параллельных струй. Такие насосы называют многопоточными.
При входе в насос поток делится на две части и поступает в лопастное колесо с двух сторон. Лопастное колесо в таком случае представляет собой объединение в одной детали двух лопастных колес, расположенных симметрично относительно плоскости, нормальной к оси насоса. При выходе из лопастного колеса обе части потока вновь соединяются и поступают в спиральный отвод.
Конструкция такого насоса получается очень компактной.
Конструктивная схема последовательного соединения колес насоса
При последовательном соединении каждое лопастное колесо создает лишь часть полного напора при полной подаче, напор в насосе возрастает ступенями.
Такой тип конструкции позволяет увеличить напор насоса во столько раз, сколько у него ступеней. Все колеса насажены на общий вал и образуют единый ротор насоса.
Система уравновешивания осевого давления, подшипники, сальники объединяют в одном общем для всех ступеней корпусе, что придает насосу компактность, уменьшает вес и снижает стоимость.
Схема глубинного и погружного насоса
Схема подключения погружного насоса нужна для того, что посмотреть в каком порядке происходит соединение всех деталей.
Первым делом необходимо определиться с глубиной скважины. Глубина скважины определяется глубиной залегания грунтовых вод. Необходимо помнить, что расстояние от дна скважины до насоса должно составлять не менее 1 метра. Расстояние от верхней точки грунтовых вод до поверхности земли называется динамическим уровнем.
Для обеспечения бесперебойного всесезонного использования скважины, оборудуется специальный колодец – кессон. Глубина кессона должна быть не менее глубины промерзания почвы.
1. Труба, выходящая из скважины в кессон подрезается и соединяется с трубой, прокладываемой в траншее, идущей к дому. Таким образом, трубопровод, расположенный в траншее идущей к дому, должен находится на глубине не менее глубины промерзания почвы – т.е. на уровне нижней границы кессона. Рекомендуется в этой траншее закладывать две трубы: первая труда – водопровод, вторая – электропроводка.
Непосредственно перед узлом регулирования давления и гидроаккумулятором необходимо установить фильтр грубой очистки. Дополнительно такой же фильтр устанавливается на выходе гидроаккумулятора перед подачей воды в трубопроводную систему дома, но это требование носит рекомендательный характер.
2. Далее необходимо подключить электропитание насоса. Соединение проводов производится согласно электрической схеме подключения насоса. Пульт управление насосом организуется в котельной дома.
Электрическая схема подключения насоса
Подключение насоса напрямую к электропитанию грозит быстрой поломкой центробежного агрегата и основная причина в том, что насос продолжит работать в холостую даже при падении уровня воды. Для бытовых систем водообеспечения правильным вариантом является включение в схему водоснабжения заводских блоков автоматики. Такие блоки называют — станциями управления насосом или гидроконтроллерами.
Основные функции гидроконтроллера:
Плавный пуск и плавная остановка насоса;
Автоматическое поддержание давления;
Защита насоса от скачков напряжения;
Защита от отсутствия уровня воды в скважине;
Защита от перегрузки в сети.
Такой блок автоматического управления скважинным насосом очень нужное устройство и поэтому, солидные фирмы включают его в комплектацию насоса, зачастую с ограниченным функционалом. 
Скважинный насос, гидроаккумулятор и схема их подключения в этом случае выглядят следующим образом.
1 — блок управления
2 — кабель насоса с вилкой
3 — кабель с розеткой
4 — автоматический выключатель
5 — розетка с заземлением
6 — насос
7 — кабель насоса
8 — ниппель
9 — обратный клапан
10 — нагнетающий трубопровод
11 — крестовина
12 — переходный ниппель
13 — металлорукав
14 — гидроаккумулятор
15 — трубопровод
Однако, для более долгой работы блока автоматики в схему подключения скважинного насоса необходимо добавить контактор, который обеспечит одновременное включение блока автоматики с погружным насосом.
Контактор – это высоконадежное изделие предназначенное для управления электрическими нагрузками, требующими большого количества включений/отключений.
Схема подключения реле насоса и гидроаккумулятора
В некоторых случаях, с целью экономии окончательной стоимости комплекта насоса, подключение выполняется без блока управления. Используется только реле давления.
Реле давления обеспечивает отключение насоса от электрической сети при достижении верхнего предела давления воды в гидроаккумуляторе и включение насоса при достижении давления воды ниже нижнего предела.
Одновременно с подключением реле давления к насосу в схему добавляют блок автоматики, который защищает насос от работы на сухой ход (отсутствие уровня воды в скважине).
Электрическая схема подключения реле давления и автоматики насоса в этом случае выглядит следующим образом.
Схема подключения глубинного насоса для подачи воды должна производится только специальным водопогружным кабелем, обеспечивающим надежное заземление. Стандартный влагозащищенный кабель в этом случае не подойдет. Длина проводки равна сумме динамического уровня насоса плюс расстояние от скважины до котельной.
Кабель крепится(припаивается) непосредственно к насосу, изоляция выполняется термоусадочной гидромуфтой. Сам процесс термоусадки довольно сложен, особенно при выполнении в первый раз, поэтому эту процедуру рекомендуется оставить профессионалам, поскольку превышение времени термоусадки грозит потерей эластичности и водостойкости, а недостаточная термоусадка характерна неполной гидроизоляцией кабеля.
Подключение ПЗУ (пускозащитное устройство) для погружных насосов
Пускозащитное устройство предназначено для первоначального запуска насоса и для последующего разгона его двигателя. Пуск является наиболее неблагоприятным режимом для электродвигателей и для того, чтобы предупредить негативные последствия, возникающие при пуске устанавливается ПЗУ насоса.
ПЗУ служит для защиты электродвигателя по току, осуществляя его автоматическое выключение при появлении перегрузки. Это осуществляется с помощью теплового реле, размещенного в корпусе насоса.
Кроме того, в устройство(вместе с реле) входят:
— конденсатный блок
— клеммы
Все эти элементы объединены в общую электрическую схему.
Схема подключения насоса к гидроаккумулятору
3. Далее должно быть выполнено подключение гидроаккумулятора к глубинному насосу.
Гидроаккумулятор является одной из важнейших составляющих системы водоснабжения дома. Гидроаккумулятор используется для накопления воды, поддержания давления в водопроводной системе и при необходимости добавления воды в трубопровод (например, при падении давления).
Гидроаккумулятор представляет собой металлическую емкость, внутри которой размещена резиновая мембрана.
Схема глубинного насоса при подключении его к гидроаккумулятору должна включать реле давления и манометр. Для удобства обслуживания и контроля давления гидроаккумулятор размещается в котельной дома. Заводские настройки реле давления: нижнее — 1,5 Бар, верхнее – 2,8 Бар.
Перед подключением насоса к гидроаккумулятору необходимо убедится в наличии давления в баке. Давление в баке НЕ должно превышать давления, выставленного на реле. Рекомендуемое значение давления бака гидроаккумулятора должно быть на 0,2 – 1 бар меньше давления, выставленного на реле.
4. Подготовка к спуску насоса в скважину. Схема погружного насоса для обеспечения подачи воды в дом должна содержать: бочонок + обратный клапан + фитинг. Все резьбы уплотняются лентой ФУМ, за исключением перехода металл-пластик. Здесь применяется паста Анпак плюс льняная пакля.
Перед спуском насоса в скважину, сразу после подрезки выходящей из скважины трубы на нее надевается нижняя часть оголовка и резиновое кольцо-уплотнитель. Каждое соединение должно быть тщательно герметизировано, чтобы защитить систему от протечек.
Опускание насоса в скважину осуществляется с помощью троса из нержавеющей стали диаметром 4-5 мм. Трос подбираю с запасом два – три метра, для возможности закрепления его на концах: с одной стороны – это верхняя часть насоса (протягивается через специальные отверстия), на другой стороне крепятся специальные зажимы (или заклепка). Зажимы тщательно заматываются изолентой.
Трубу, по которой насос будет подавать воду в дом необходимо выпрямить на ровной поверхности. Рядом разматывается кабель электропитания, так же с тросом. Насос подготовлен к спуску.
5. Спуск насоса в скважину. Схема погружного насоса в скважину выглядит следующим образом. С помощью строительных стяжек, через каждые 1,5 – 2 метра необходимо закреплять трос в трубе.
После спуска на обсадную трубу надевают скважинный оголовок. Можно водный шланг, трос и кабель заранее продеть через отверстие оголовка, перед спуском. Оголовок будет предохранять скважину от попадания мусора.
6. Подключите конденсатор и проверьте работу насоса. Если вода выкачивается, значит можно обрезать трубу возле оголовка и соединять ее с трубой, проложенной в траншее для подачи воды в котельную. Соединение производится через муфту с цанговым зажимом.
7. Включение насоса в розетку
На панели управления загорается сигнальная лампа. Включаем подачу воды для того, чтобы выпустить воздух из системы. Насос начинает работать, и вода поступает в гидроаккумулятор. Должен быть слышен шум воды.
После выпуска воздуха начинает течь вода. Закрываем кран. Следим за показаниями манометра: отключение насоса происходит после нагнетания давления 2,8 Бар. Затем пускаем воду из крана и проверяем работу насоса после снижения давления до 1,5 Бар. Насос снова в работе. Итак, цикл работы повторяется.
Если вы герметично подключили всю систему, то выключение и включение насоса будет осуществляться в соответствии с его настройками. Подключение насоса успешно завершено.
Подробная видео инструкция
Схема установки насоса не отличается высокой сложностью проводимых работ, но требует внимательного и последовательного выполнения каждого этапа работ. Для того, чтобы оборудование прослужило Вам длительный срок и не было поломок, внимательно отнеситесь к каждому этапу работ. В идеальном варианте – обратитесь за помощью к профессионалам.
