Шкаф управления насосами: разновидности, схемы подключения и обзор популярных моделей

Управление автономной водоснабжающей системой состоит в контроле за насосным оборудованием, исправностью коммуникаций, а также в консервации сети на период длительного отсутствия и рациональном автоматическом регулировании.

Автоматизацию легко осуществить при помощи установки шкафа управления насосами в специально отведенном месте. Это компактная распределительная станция, способная работать в нескольких режимах. В данной статье мы подробно разберем процесс сборки и установки такого шкафа. Следуя нашим рекомендациям, вы сможете правильно подключить оборудование.

Мы предложили стандартный набор комплектации шкафа управления и описали возможные дополнительные функции, которые могут быть установлены. Включенные материалы дополнены полезными изображениями и видеороликами.

Назначение и состав шкафа управления насосами

Техническая начинка разных моделей может значительно различаться, поскольку контрольные элементы имеют уникальные функциональные особенности.

Несмотря на то, что производители предлагают готовые схемы, они могут не соответствовать точным требованиям пользователей. Поэтому предоставляется возможность создания шкафа управления под заказ. Вначале рассмотрим общие позиции, обобщающие все модели.

Функциональные обязанности шкафа управления

Ключевая функция любой распределительной станции заключается в организации работы присоединенного к ней оборудования, в данном случае – насосного. С одного пульта управления (что удобно, если расстояние между устройствами велико) можно эффективно контролировать работу дренажных, поверхностных и скважинных насосов.

Количество подключаемых устройств может быть различным. Минимально возможное подключение – один скважинный или погружной насос, который обеспечивает подачу воды, поддерживая работоспособность всей системы водоснабжения (включая отопление и пожаротушение). Вдобавок к нему подключается дренажный насос, необходимый для откачки воды в экстренных или бытовых ситуациях.

Основное предназначение шкафов управления насосами заключается в защите насосного оборудования и контроле его производительности через изменение частоты нагрузки.

Кроме стандартных автоматических устройств, предотвращающих перегрузки и работу в неполнофазном режиме, шкафы могут быть оснащены датчиками, реагирующими на отклонения в работе насосов.

Важно отметить наличие датчиков, которые фиксируют отсутствие напряжения в сети, падение уровня воды ниже установленного предела, а также предупреждают о возможных авариях или их возникновении.

Наиболее распространенная категория шкафов управления охватывает все типы водопроводных насосов, обеспечивающих забор воды из источника и ее подачу к потребителям, а также регулирующих давление.

Шкаф управления циркуляционными насосами поддерживает непрерывное движение теплоносителя в контуре отопления или повышает давление в водопроводной системе.

Шкаф для управления канализационными насосами необходим для перемещения стоков под напором к канализационному стояку.

Шкаф управления дренажными насосами используется в частном секторе лишь в тех случаях, когда насос этого типа осуществляет забор воды из открытого водоема или колодца.

Комплектация станций может быть стандартной, включающей преобразователь частоты, программируемый контроллер, панель оператора и другое. При желании можно заказать индивидуальную сборку для решения конкретных задач.

Автоматизация и ее преимущества

Автоматическое включение и отключение насосов значительно упрощает жизнь владельцев частного дома, позволяя им больше времени проводить с семьей, а не за ручным управлением устройствами.

Существуют и другие полезные функции, которые можно оставить на автоматике:

• Контроль напряжения в сети, важный для бесперебойной работы оборудования;
• Защита механизмов от перебоев электроэнергии и коротких замыканий;
• Мониторинг уровня воды в скважине или другом резервуаре и реагирование на ее недостаток;
• Фиксация колебаний давления и автоматическая регулировка оптимальных параметров (например, остановка двигателя при достижении критических значений, запуск при выравнивании показателей);
• Удаленное управление скважинными насосами, доступ к которым ограничен;
• Распределение нагрузки между несколькими агрегатами или аварийное подключение запасного насоса.

Благодаря централизованному автоматическому управлению работа насосных станций становится более эффективной, а срок службы электрического оборудования существенно увеличивается. Современные электронные системы позволяют программировать механизмы и активировать их в удобное время, например, только в дневное время.

На изображении представлен корпус и схема шкафа управления с пуско-защитным оборудованием и автоматической системой перезапуска резервной нагрузки.

Все сбои фиксируются, а при возникновении аварийных ситуаций срабатывает сигнализация. Экономия энергозатрат ведет к снижению расходов на электроэнергию.

На примере структурной схемы автоматизации насосной станции с двумя подключенными насосами (380 В) показано использование частотно-регулируемого электрического привода.

Краткое описание стандартной комплектации

Состав комплектующих зависит от числа и типа насосов, технических возможностей и наличия дополнительных функций.

Схема управления насосом Напор 3.3 включает автоматическое отключение и сигнализацию об аварийных ситуациях при перегрузке, «сухом ходе» и изменении уровня воды в резервуаре.

Базовая комплектация большинства моделей на рынке выглядит следующим образом:

• Металлический прямоугольный корпус с панелью управления на лицевой стороне. Хотя конструкция панели может различаться, на ней всегда должны присутствовать индикаторы и кнопки «Пуск» и «Стоп».
• Переключатель (один или несколько), позволяющий управлять насосом вручную.
• Предохранители и защитные устройства.
• Контрольный модуль, регулирующий напряжение трех фаз.
• Преобразователь частоты для управления асинхронным двигателем.
• Автоматический регулятор, обеспечивающий плановое и аварийное отключение оборудования.
• Комплект датчиков для контроля давления и температуры воды.
• Термическое реле.
• Набор лампочек для световой сигнализации.

Основные функции блока управления зависят от ряда факторов. Например, при наличии двух насосов – основного и резервного, может быть установлена программа, позволяющая поочередно включать оба устройства.

Панель управления для двух насосов, работающих в режиме резервирования, обеспечивает равномерное распределение нагрузки и продлевает срок службы оборудования.

Датчик температуры предотвращает перегрев и работу в сухом ходе (что часто происходит в скважинах с низким дебитом). В случае необходимости автоматика останавливает устройство, а при восстановлении условий для забора воды повторно запускает насос.

Шкаф управления насосами способствует экономии электроэнергии и продлению срока службы оборудования.

Шкаф управления одним или несколькими погружными насосами автоматизирует их запуск при заборе воды и падении давления в системе.

ШУН погружного насоса может быть оснащен предохранителем релейного типа для защиты от коротких замыканий и неполадок.

Энергоснабжение станции управления может осуществляться как от централизованной сети, так и от автономного генератора.

Защитные механизмы и автоматизация

Приборы защиты от перепадов напряжения, потери фаз или неправильного подключения обеспечивают безопасность механизмов, предотвращая их работу в аварийных режимах. Они корректируют параметры сети и автоматически подключают оборудование после стабилизации показателей.

Защита от перегрузок также работает по схожему принципу, предотвращая одновременный запуск двух насосов, что может вызвать лишние расходы и неэффективное использование ресурсов.

Практически все автоматизированные системы имеют возможность переключения с полного автоматического управления на ручное, что необходимо для технического обслуживания и замены изношенных или поврежденных элементов.

Если один из насосов вышел из строя, его можно отключить от автоматики и управлять вручную для отправки в ремонт.

Дополнительные функции и возможности

Разные производители могут включать в основные комплекты дополнительные функции, расширяющие возможности управления. Например, компания Alta Group предлагает автоматизированную систему аварийного включения резервного питания (АВР), что важно, так как работа насосной станции является частью жизненно важной инфраструктуры дома и требует постоянного функционирования.

Работа автоматизированной системы резервного питания (АВР) организована следующим образом: в момент, когда основное электропитание прекращает свое функционирование, автоматически подсоединяется резервный источник энергии. Этот запасной источник будет действовать до тех пор, пока основной не восстановит свою работу.

Когда основной источник вновь подключается, интеллектуальная система сначала анализирует оптимальность его параметров и только при успешном результате подключает основное питание. Если проверки покажут неудовлетворительные результаты, система продолжит функционировать от резервного источника.

Низкие температуры и высокая влажность являются угрозами для внутренних компонентов шкафа, поэтому производители предлагают услуги по дополнительному утеплению. Это особенно актуально для северных регионов и для всех мест, где оборудование находится на улице.

Тепловой пакет представляет собой утепляющий слой, который размещается с внутренней стороны шкафа. Утепленные шкафные установки (ШУН) могут эксплуатироваться при довольно широком температурном диапазоне – от -40°C до +55°C.

Распространенной опцией, призванной защитить насосные двигатели от перегрузок, является система плавного пуска. Данная система обеспечивает плавное и постепенно возрастающее подведение напряжения, что предохраняет двигатель от резких запусков и позволяет ему работать аккуратно и бережно.

Современная функция диспетчеризации дает возможность управлять насосными станциями дистанционно. Системы уведомления в реальном времени, постоянно подключенные к GPRS, радиомодему или Интернету, позволяют в экстренных ситуациях незамедлительно активировать блокировочную систему и передать сигнал на мобильное устройство (телефон или ноутбук).

Комфортная опция, которая позволяет устанавливать определенные программы, реализуется с помощью контроллера. Этот прибор автоматически регулирует работу насосов, подключает дополнительные устройства и оптимизирует работу всей системы в целом.

Индикация представляет собой электронное табло на крышке шкафа, которое отображает значения напряжения и силы тока, а также статистику: количество запусков, общее время работы моторов, объем прокачанной воды.

Еще одной полезной функцией является установка световой сигнализации и сирены, которые подают сигнал о сбое или неработоспособности системы. В случае возникновение аварийной ситуации маячок начинает ярко мигать, а специальное звуковое устройство издает громкий сигнал.

Примеры электронных схем подключения

Производственная сборка оборудования осуществляется в специализированных условиях, где создаются принципиальные схемы для насосного управления. Наиболее простыми являются схемы подключения для одиночных насосов, хотя наличие дополнительных устройств может усложнить установку.

В качестве примера мы рассмотрим ШУН-0.18-15, выпускаемый компанией «Рубеж», который предназначен для управления электроприводами насосной станции как в ручном, так и в автоматическом режиме. Схема управления выглядит следующим образом:

На корпусе расположены кнопки включения/выключения, тумблер для выбора режима работы, а также индикаторы, которые сигнализируют о работоспособности системы (+).

Производитель предлагает 19 различных исполняемых моделей, отличающихся мощностью электродвигателя насосной станции – от 0,18 кВт до 55-110 кВт.

Внутри металлического корпуса расположены следующие компоненты:

• автоматический выключатель;
• реле защиты;
• контактор;
• резервный источник питания;
• контроллер.

Для подключения требуется кабель с сечением 0,35-0,4 мм².

Пример подключения модели ШУН-0.18-15 (для дренажных или противопожарных насосов) от «Рубеж» с одним приводом и контроллером, управляющим работой оборудования (+).

ШУНы фирмы «Грантор», предназначенные для дренажных работ, контролируют асинхронные двигатели и могут работать в двух режимах – ручном и автоматическом. Ручное управление осуществляется с передней панели оборудования, а автоматическое – по внешним сигналам реле (поплавковым или электродным).

Тройная схема демонстрирует работу шкафа управления для 1, 2 и 3 насосов, используя поплавковую автоматизацию. При наличии двух и более насосов система распределяет нагрузку между основным и резервным оборудованием.

Принцип функционирования ШУНа в автоматическом режиме заключается в том, что при критическом падении уровня воды в скважине и срабатывании поплавка №1 останавливается работа всех насосов. При восстановлении нормального уровня жидкости срабатывает поплавок №2, и запускается один насос. Другие насосы включаются по сигналу с более высоких поплавков.

Особенности установки контрольных станций

Все модели ШУН представляют собой сложные устройства, функционирующие от электричества, поэтому их установка, настройка, обслуживание и ремонт должны проводиться в соответствии с инструкциями от производителя. Правила могут меняться в зависимости от спецификаций разных моделей, так как конструкции и технические характеристики могут различаться.

Схема электрических соединений для шкафа управления насосным оборудованием ОВЕН ШУН 1 позволяет достичь экономии электроэнергии до 35% благодаря применению фирменных частотных преобразователей.

Существует несколько общих важных рекомендаций:

• Установка выполняется в зоне, защищенной от взрывов.
• Температура и влажность в помещении должны соответствовать параметрам, указанным производителем (например, температура от 0°C до +30°C).
• Подключение электрооборудования должно осуществляться только квалифицированным специалистом с соответствующим допуском.
• Параметры ШУН должны соответствовать параметрам взаимосвязанного оборудования.
• Монтаж осуществляется согласно принципиальным схемам, приведенным в инструкции.
• Сечение кабеля должно соответствовать данным, указанным в правилах.

Дома в частном секторе станции управления подчиняются тем же требованиям, что и промышленные. Их следует устанавливать в сухом и теплом месте, удобном для обслуживания. Это может быть цокольный этаж, специально отведенное помещение, пристройка к дому или защищенная комната.

В отличие от крупных промышленных шкафов, бытовые модели обычно небольшие и легкие, поэтому часто ими предлагаются настенные варианты исполнения.

Подключение следует производить только после завершения установки системы водоснабжения, полной прокладки напорного трубопровода, установки кабелей, сборки узлов и выполнения изоляции всех электрических компонентов. После подключения ШУНа необходимо проверить его работу как в ручном, так и в автоматическом режимах.

Техническая поддержка и сервисное обслуживание

Некоторые компании-производители шкафов управления утверждают, что техническое обслуживание не требуется. Это правда в определенной степени, однако регулярные проверки блока управления все же необходимы. Для правильной работы всего оборудования производителям рекомендуется соблюдать установленную периодичность проверок.

Перед осмотром или заменой компонентов обязательно отключите питание и заблокируйте оборудование от повторного включения. Вы можете самостоятельно проверить надежность соединений. Обычно производитель также предоставляет список возможных неисправностей и путей их устранения.

Шкаф управления скважинным или погружным насосом с частотным преобразователем для использования в производственных котлах, коммунальных службах или частных домах может быть выполнен по индивидуальному техническому заданию.

Примером несложного дефекта является отсутствие света на индикаторе подключения системы к электрической сети. Причин может быть три: не поступает напряжение, сломался автоматический выключатель или перегорела лампочка. Решения проблемы – подача напряжения, замена выключателя или лампы.

Если возникла неисправность, которую вам не удается устранить самостоятельно, следует обратиться в сервисный центр.

Обзор популярных моделей

Хотя возможна индивидуальная разработка ШУН, многие производители предлагают стандартные модели, собираемые по мнению потребителей. Ниже представлены краткие характеристики шкафов, доступных для покупки или заказа на официальных сайтах компаний и в интернет-магазинах.

ШУН Grundfos Control MP204

Шкафы Grundfos Control MP204 предназначены для автоматизированного управления и защиты одного насоса.

В Grundfos Control MP204 можно настраивать параметры как вручную, так и в автоматическом режиме, предусмотрены два критерия: первый для предупреждения, второй для аварийного отключения. Записи отключений и причин реагирования сохраняются в памяти устройства.

• Напряжение – 380 В, 50 Гц
• Мощность подключаемых двигателей – от 1,1 до 110 кВт
• Температурный диапазон – от -30°C до +40°C
• Степень защиты: IP54

Преимуществом является возможность передачи данных CIU и регулировка параметров через приложение Grundfos GO.

СУН от НПО СТОИК

Станции управления насосами (СУН) от «НПО СТОИК» предназначены для автоматического контроля погружных водозаборных и дренажных насосов, обслуживающих от одного до восьми подключений.

Пример исполнения СУН на 30 кВт в металлическом корпусе с устройством плавного пуска Aucom и преобразователем частоты Delta.

• Напряжение – 380 В, 50 Гц
• Мощность подключаемых двигателей – от 0,75 до 220 кВт
• Температурный диапазон – от -10°C до +35°C
• Степень защиты: IP54

Среди основных функций – автоматическое включение вентиляции при повышении температуры внутри шкафа выше допустимого уровня.

Шкафы от компании Грантор

Шкафы многофункционального назначения марки Грантор созданы для поддержки работы систем дренажа и циркуляции.

Шкаф может функционировать в следующих режимах: циркуляция и дренаж, управляемые аналоговым датчиком или реле давления. Реализуются два способа алгоритма работы, позволяющие запускать насосы одновременно или поочередно.

• Рабочее напряжение – 1х220 В или 3х380 В при частоте 50 Гц
• Максимальная мощность подключаемых двигателей – до 7,5 кВт для каждого
• Рабочая температура – от 0°C до +40 °C
• Степень защиты – IP65

В случае аварии или поломки электродвигателя насоса (например, из-за короткого замыкания, перегрева или перегрузки) происходит автоматическое отключение системы с последующим переключением на резервный режим работы.

Шкафы Wilo SK

Ряд SK-712, SK-FC и SK-FFS от Wilo предназначен для управления несколькими насосами — от одного до шести.

Автоматизированные схемы управления в шкафу Wilo SK-712 значительно упрощают функции насосных станций.

• Напряжение – 380 В, частота 50 Гц
• Мощность двигателей – от 0,37 до 450 кВт
• Температура – от +1°C до +40 °C
• Степень защиты – IP54

Все ключевые технологические показания выводятся на дисплей во время работы устройства. При возникновении аварийной ситуации на экране отображается код ошибки.

Заключение и полезные видеоролики

Чтобы глубже понять принцип работы шкафов управления насосами, вам будут интересны следующие видеоматериалы.

Урок о том, как самостоятельно собрать простейший ШУН:

Показ типичного ШУНа на тестовом стенде:

Использование шкафов управления насосами позволяет рационально использовать потенциал скважинного и дренажного оборудования, а также снижать расход электроэнергии. Зная основные технические характеристики насосной станции, вы можете выбрать стандартную модель ШУН или оформить заказ на индивидуальный проект.

Хотите поделиться своим опытом в сборке, установке и подключении шкафов управления насосным оборудованием? Есть интересные факты или вопросы, возникшие по ходу знакомства с предоставленной информацией? Пожалуйста, оставляйте свои комментарии.

Видео:

Подключение трехфазного двигателя по схеме звезды и треугольника