Автоматика для скважинного насоса

    Автоматика для скважинного насоса. Ключевое слово здесь автоматика - так как принципы использования такого управления насосом одинаковы для любой системы автономного водоснабжения на основе скважины, колодца, бака, абиссинки, озера итд. Просто специфика нашей деятельности связана со скважинами, потому будем рассматривать эти девайсы применительно... ну вы поняли.

    Итак, есть место, где много воды (скважина)  и есть место , где ее пока нет еще, а очень бы хотелось ( дом, участок  итд). Тут нам поможет насос -  он перекачает воду. Но насос парень простой -  работает пока подключен к  электросети,  или  пока не сгорел.  Ему до лампочки, открыт ли  у вас кран, какое вы хотели бы давление, не закончилась ли вода в скважине.  Тарахтит , пока у него есть его любимое электричество. Логично, что тогда нужен некий черный ящик, который будет управлять подачей напряжения на него. Включать и отключать насос в нужный момент. Вот это и называется автоматика.

*Некоторые думают, что насос сам управляет своей судьбой. Увы, ему необходим черный ящик...

Итог. Автоматика управляет насосом и может выполнять следующие функции :

• Включает насос, когда кран открыт и отключает, когда закрыт.
• Поддерживает установленное давление воды.
• Выполняет защитные функции - отключает насос, если вода кончилась в скважине, в случае прорыва трубопровода, заклинивания насоса и проч.

    Всю существующую на сегодняшний день автоматику для автономного водоснабжения можно так сгруппировать :

• Реле давления 
• Частотный инвертор (частотный преобразователь).
• Реле протока

1. Реле давления.

    Любое реле давления имеет  два главных параметра - давление включения(нижнее) и давление отключения(верхнее). Этот девайс измеряет давление воды в трубопроводе и если оно становится меньше, чем давление включения , то на насос подается напряжение. Затем как только в результате работы насоса давление воды превышает верхнее,  реле разрывает электрическую цепь, насос останавливается. Таким образом при открытом кране давление воды в системе постоянно  меняется от нижнего давления до верхнего ( насос работает) и от  верхнего до нижнего ( насос не работает).  Если мы закрываем кран и в этот момент работает насос, то давление повысится до верхнего и отключит его.

    Для корректной работы автоматики с реле давления  требуется гидроаккумулятор( как подобрать объем гидроаккумулятора читать здесь). Поскольку реле давления не выносит одиночество, оно должно стоять как можно ближе к гидроаккумулятору.

Заводские настройки у реле давления разных производителей  около :

• Давление включения(нижнее)    - 1,4 атм.
• Давление отключения(верхнее) - 2,8 атм.

Давление включения и отключения реле можно регулировать. Однако разница верхнего и нижнего давления  крайне желательно не более 2 атм.(иначе будет страдать гидроаккумулятор).

    Реле бывают : 

• Механические.
• Электронные.

1.1 Механические реле давления.

*Классический строгий вид механического реле. Но цвет может быть разный..

    Механические не потребляют электроэнергию,  ставятся в разрыв фазного провода( то есть у них всего 2 клеммы - на одну подключаем фазу от электрощитка, вторую - к насосу). Замыкание и размыкание контактов осуществляется за счет давления воды в трубопроводе. В среднем в 3-10 раз дешевле  электронных.  Производителей таких устройств очень много, как правило все в нормальных условиях работают очень долго, надежно и без нареканий. Очень не любят повышенную влажность и перегрузку по максимально допустимому току. Так что обращайте внимание на характеристики реле ( если насос более 1500 вт) и влагозащищенность IP( если влажное место). По опыту могу сказать, что если предполагаете изменять заводские регулировки давления включения и отключения, то не стоит покупать самые дешевые механические реле, выберите подороже, кроме того на более дорогих моделях как правило и пределы регулировки выше.

Изменение давлений включения и отключения осуществляется за счет силы сжатия двух пружин внутри корпуса реле. Для уменьшения откручиваем, для увеличения закручиванием гайку. Большая пружина отвечает за изменения давления включения, малая за разницу верхнего и нижнего давления.

*Для регулировки реле нужно снять корпус..

    Механические реле не имеют никаких защит для вашего насоса. А это прежде всего защита от "сухого хода", от протечек, по цикличности, по току (ниже в электронных реле подробнее распишу это). 

Наиболее часто встречаются реле давления с подключением к трубопроводу через специальные латунные 5ти выводные штуцера. У всех них стандартная резьба 1/4 дюйма. Реле бывают с накидной гайкой или с наружней резьбой. Если с накидной гайкой  - то у штуцера должна быть наружняя резьба. Именно такой вариант предпочтительней, легче монтаж/демонтаж. 

*"Правильный" пятивыводной штуцер для реле с накидной гайкой. Три резьбы для подключения к трубопроводу и еще одна для манометра.

Реже бывают проточные(врезные) реле давления.

*Такое реле объединяет обычное реле, латунный штуцер и манометр. Минус- пластиковый корпус..

    Они непосредственно врезаются в разрез трубопровода ( резьба 3/4 или 1 дюйм). Как правило такие реле имеют свой личный персональный манометр. Лично я проточные не люблю, поскольку  возможно будет сложнее монтаж/демонтаж ( это зависит от материала водоводной трубы, может понадобиться "американка") , да и поток воды идет через пластиковый корпус реле, что не добавляет надежности системе.

1.2 Электронные реле давления.

    В отличии от механических,  электронные реле намного дороже , а еще немного потребляют электроэнергию - ведь у них есть электронный датчик давления и электронные компоненты . Так что если вам отключили электричество, такое реле упадет в спячку, а вот механическое может нормально таки щелкать еще. Правда , как вы понимаете смысла все равно в этом не будет....  В остальном принцип тот же самый  - есть давление включения и выключения насоса, однако регулировка осуществляется не с помощью гаечного ключа, а благородным нажатием на кнопки. Согласитесь, это стоит денег. Кроме того в электронных реле бонусом идут разные функции защиты насоса. И поскольку производителей электронных реле тоже пруд пруди, то перечень  защит варьируется.  

*В принципе напоминает накидное механическое реле, только с экраном и кнопками..

    Опишу наиболее распространенные функции защиты :

• Защита от "сухого хода". Это когда насос выкачал всю воду и работает насухую, что ведет к выходу его из строя. В этом случае, электронное реле отключит насос. В простых реле надо будет вручную сбросить ошибку, а продвинутое  минут через 5 само попробует запустить насос снова, если опять нет, то через 20 минут итд. Тайминги указал условно, их можно настраивать. В более дешевых моделях определение "сухого хода" производится по давлению, а в более дорогих - по току. Практически 100%, что такая функция есть в любом электронном реле.  Такую функцию очень неплохо иметь, если производительность вашего насоса больше, чем производительность скважины и есть риск выкачать всю воду.  Если к примеру у вас такая проблема есть и стоит уже механическое реле, то дополнительно можно установить механическую защиту от "сухого хода". Это не дорого, однако для запуска насоса после срабатывания защиты здесь надо будет нажать кнопку на реле "сухого хода".
• Защита от "цикличности". Защищает  насос от чрезмерно частых включений.  Очень хорошая функция, мой практический опыт - если  гидроаккумулятор вышел из строя( а он обязательно когда-нибудь это сделает), то насос начинает тактовать( очень быстро включаться и выключаться) и если это не заметить , то быстро убивается. К сожалению далеко не на всех реле есть такая защита.
• Защита по току. Защита срабатывает при существенном увеличении потребления тока насосом. Для себя вижу только один возможный случай, когда такая функция полезна - это если насос полностью исправен, по вследствие попадания нерастворенных частиц ( песка, глины) заклинил. В остальных случаях срабатывание защиты уже не спасет насос - а всего лишь означает , что в ближайшее время надо будет ехать покупать новый насос. Не на всех реле есть такая защита.
• Защита от прорыва. Маркетинговый ход, а  фактически это функция "сухой ход" по давлению. 
• Плавный пуск. Достаточно редкая функция. Плавный набор скорости оборотов насоса при запуске( снижает нагрузку на вал и крыльчатки насоса и уменьшает возможный гидроудар, на мой взгляд может иметь смысл на насосах с большим максимальным подъемом воды -от 100 метров) и так же немного снижает пусковой ток электромотора( именно немного  -  снижение пускового тока практически до номинального значения только с частотным инвертором, опишу ниже).

Как и механические, электронные реле тоже бывают накидные и проточные.

*Одно из лучших электронных реле Coelbo. В нем еще установлен обратный клапан, потому направление движения воды обязательно от отверстия с наружной резьбой к отверстию с внутренней..

    Относительно надежности электронных реле - кроме испанской COELBO(5 баллов из 5)  какой-то внятной статистики у меня нет, тем более что их устанавливают  на порядок меньше, чем механических, а производителей много. Но вроде бы уровень - обычная электроника, сами знаете, а более слабое место - электронный датчик. Потому влажность тоже не приветствуется.

1. Частотный преобразователь(частотный инвертор).

    Вообще частотные преобразователи для электромоторов начали применяться еще в 80х годах прошлого века. Однако для насосного оборудования частных домов они массово добрались достаточно поздно - где-то с 10х годов уже нынешного миллениума ( это относится к нашей стране). 

*У инверторов даже есть автоматические кулеры для охлаждение. Они сзади...

    Как же частотный инвертор управляет насосом ? :

• Принцип работы частотного инвертора в двух словах. Инвертор делает так, что насос подает ровно такое же количество воды, которое у вас вытекает из крана и давление в системе водоснабжения постоянно.
• Принцип работы частотного инвертора для более продвинутых читателей.  Инвертор имеет "глаз"  - это датчик давления в трубопроводе воды и заданное значение давления, которое он должен поддерживать. Если эти два давления отличаются, то инвертор по загруженному в него алгоритму начинает менять частоту и напряжение электрического тока, которое поступает на насос. Что приводит к изменению оборотов электродвигателя насоса  и  уже в результате действительно объем поступаемой воды из скважины соответствует объему вытекаемой из крана.

Вот что вы заметите, если вдруг поставите вместо реле частотный инвертор :

• Давление  воды в системе водоснабжения дома будет постоянным. Ну как в квартире с хорошим Водоканалом. Напомню , что с реле вы получите постоянное изменение давления от 1,4 до 2,8 и далее опять 1,4 атм( если заводские настройки).  Визуально это будет видно, струя воды из крана с течением времени будет меняться. Критично ли это ? Думаю только для перфекционистов воды))). Да и то можно и поспорить, поскольку наблюдать за статичной струей скучно. 
• Если у вас двухконтурный газовый котел и температура горячей воды немного меняется в соответствии с изменением напора воды, то поставив частотный инвертор, вы это исправите. Но вообще-то современные газовые котлы должны успевать подстраиваться под медленное изменение расхода воды, так что возможно у вас либо гидроаккумулятор слишком малого объема( что приводит к слишком быстрому изменению давления), либо котел не вполне исправен.

А это вы не заметите, но это будет,  если вдруг поставите вместо реле частотный инвертор :

• Насос будет плавно стартовать при включении, уменьшится нагрузка на механические части насоса( крыльчатки, подшипники, сальники), что может существенно продлить его жизнь.
• Пусковые токи при старте насоса будут практически как номинальные ( с реле пусковые токи будут в 3-7 раз выше номинальных), что может существенно продлить жизнь электромотору.

Частотный инвертор защитит ваш насос так же как и продвинутое электронное реле ( "сухой ход" , защита по току , протечка).  А  еще гидроаккумулятор здесь нужен микроскопического объема 5-8 литров(это по сравнению с гидроаккумулятором для реле). По состоянию на сегодняшний день надежность китайских частотных инверторов очень сильно подтянулась. Кругом одни плюсы)))).

Единственный минус  - это его стоимость, он существенно дороже хорошего электронного реле в 2-3 раза. Однако, если к примеру у вас скважина на 2-3 дома и вам с реле придется ставить гидроаккумулятор от 150 литров, цена комплекта частотник + гидроаккумулятор 5-8 литров будет сопоставима, а может и меньше( за счет экономии на гидроаккумуляторе).

При покупке частотного инвертора нужно обратить внимание на его максимальную мощность. Она должна быть больше потребляемой мощности насоса (P1). Кстати цена инвертора так же зависит от его мощности.

Инверторы бывают универсальными и адаптированными для насосов. У адаптированных в комплекте датчик давления, скрыты ненужные настройки и никаких сложностей при подключении ( на вход подали напряжение, на выход подключили насос). Ничего не нужно настраивать - все сразу заработает.  Универсальные  инверторы дешевле, но нужно будет подобрать и купить подходящий датчик давления и немного(или много) помучаться с настройками.

*Стандартная резьба у датчика давления 1/4 дюйма, такая же как и у механических манометров для воды...

3. Реле протока.

    Реле протока  - это побочная ветвь электронных  реле на минималках. Главное отличие от классического реле  - это отсутствие давления отключения насоса и наличие датчика движения воды. Реле  протока запустит насос в случае, если давление в трубопроводе ниже минимального значения или есть движение воды. Отключение насоса произойдет после остановки движения воды( с задержкой , обычно это 15 секунд). Соответственно реле протока никак не ограничивает  давление воды в трубопроводе, что может быть чревато всякими нехорошими последствиями.  Итого, если в классическом реле давление плавает между 1,4 и 2,8 атм( заводские настройки) , то в случае с реле протока может быть от 1,4 и до значения , которое определит мощность вашего насоса( точнее не мощность, а максимальная высота подъема насоса) . 

*У этого реле датчик протока с нержавеющей пружиной,,,,

    Что сказать о сфере применения такого реле ? Поскольку давление в системе водоснабжения может быть любое, этот девайс точно не для дома, коттеджа. Ну или нужен очень тщательного подбора характеристик насоса.  Лучшее его применение - это полив огорода , дачи, чтобы вода текла при открытии крана ,а не требовалось втыкать вилку насоса в розетку каждый раз когда нужно.

Защита от "сухого хода" обязательно присутствует. 

Огромный плюс - реле протока не требует наличие гидроаккумулятора.

Данный девайс может иметь датчик протока двух видов - с пружиной или использующий бесплатную силу гравитации. По надежности с пружиной однозначно лучше, кроме того ее отсутствие требует установки реле определенным образом (вертикально или горизонтально).

Важно знать - реле протока это название неофициальное. Чаще всего такой девайс называется так же как и классическое реле ( ну типа "реле давления Чанган," или "блок управления"), и понять можно по наличию/отсутствию давления отключения насоса(читаем паспорт реле). Или побочный способ - если  количество отверстий для подключения к трубопроводу два, то это  реле протока .

 Читать другие статьи :              

                           "Как подобрать гидроаккумулятор . Разоблачение мифов и лайфхаки."

                           "Как правильно выбрать погружной насос для скважины."

                           "Лучшие марки центробежных скважинных насосов. Бюджетные"

                           "Лучшие марки центробежных скважинных насосов. Премиум."

                           "Центробежный,  винтовой, вихревой насос для скважины ?  Что купить  ?"