Шкаф управления насосами: типы, схемы подключения, анализ популярных моделей

Для эффективной работы автономной системы водоснабжения необходимо следить за состоянием насосного оборудования и исправностью коммуникаций, а также проводить консервацию системы на время долгих отсутствий и организовать рациональное автоматическое управление.

Автоматизация легко достигается путем установки шкафа управления насосами в специально выделенном пространстве – это компактная распределительная станция, способная функционировать в различных режимах. В данном материале мы детально опишем процесс его сборки и установки. Следуя нашим рекомендациям, вы сможете успешно подключить оборудование.

Мы ознакомим вас с типовой комплектацией шкафа управления, а также обсудим возможные дополнительные функции. Приведенные сведения сопровождаются полезными иллюстрациями и видеоматериалами.

Цели и содержание шкафа управления насосами

Технические характеристики различных моделей могут варьироваться, поскольку элементы управления имеют свои уникальные функциональные назначения.

Хотя производители предлагают предустановленные стандартные схемы, они не всегда отвечают конкретным требованиям заказчиков. Поэтому доступна услуга индивидуального производства блоков управления. Начнем с рассмотрения общих характеристик, которые объединяют все модели.

Основные функции шкафа управления

Главная задача любого распределительного устройства – это обеспечение бесперебойной работы подключенного к нему оборудования, в частности насосов. С помощью одного пульта управления (это особенно удобно при значительном расстоянии между объектами) можно эффективно контролировать работу дренажных, поверхностных и скважинных насосов.

Количество подключаемых насосов может варьироваться. Минимальная конфигурация включает один скважинный или погружной насос, который отвечает за подачу воды и обеспечивает функционирование всей системы водоснабжения (включая отопление и пожаротушение). Также в систему может быть интегрирован дренажный насос, который необходим для откачки воды в различных ситуациях.

Основное назначение шкафов управления насосами включает защиту насосного оборудования и контроль за его производительностью путем изменения частоты нагрузки.

Кроме стандартных автоматических устройств для защиты электрооборудования от перегрузок и работы в неполнофазном режиме, шкафы оборудованы датчиками, которые сигнализируют о нарушениях в режимах работы насосов.

К важным элементам, необходимым для корректного функционирования устройства, относятся датчики, которые фиксируют отсутствие напряжения, уровень воды и предупреждают о возможных авариях.

Наиболее распространенная разновидность шкафа управления (ШУН) отвечает за управление всеми типами водопроводных насосов, обеспечивающих забор воды из источника и ее подачу потребителям.

Шкафы для циркуляционных насосов гарантируют непрерывное движение теплоносителя в отопительном контуре или поддерживают нужное давление в водопроводе.

Шкаф управления канализационными насосами необходим для перемещения сточных вод к канализационному стояку.

Шкаф для дренажного насоса в частном хозяйстве используется только в случаях, когда этот тип насоса забирает воду из открытого водоема или колодца.

Конструкция станций может быть стандартной, включая преобразователь частоты, программируемый контроллер, панели управления и т.д. Также можно заказать индивидуальную сборку, соответствующую специфическим требованиям.

Автоматическое управление насосами значительно упрощает жизнь владельцам частных домов, давая возможность больше времени проводить с семьей, вместо того чтобы вручную переключать тумблеры.

Кроме того, существуют и другие полезные функции, которые можно доверить автоматике:

• контроль напряжения в сети для бесперебойной работы оборудования;
• защита механизмов от сбоев электроэнергии и коротких замыканий;
• мониторинг уровня воды в скважине или резервуаре с автоматической реакцией на ее недостаток;
• регулирование давления с фиксированием его скачков (остановка насоса при превышении критического уровня и запуск при нормализации показателей);
• дистанционное управление насосами, доступ к которым затруднен;
• распределение нагрузки между несколькими агрегатами или аварийное подключение резервного механизма.

Централизованное автоматическое управление делает работу насосных станций более эффективной и увеличивает срок службы электрического оборудования. Современные электронные системы позволяют программировать механизмы и настраивать их работу в удобное время (например, только в дневные часы).

Все срабатывающие неисправности фиксируются, а при аварийной ситуации включается сигнализация. С материальной точки зрения это приводит к экономии на энергозатратах и снижению оплаты за электроэнергию.

Пример структурной схемы автотехнического автоматизма насосной станции с двумя подключенными насосами (380 В) с использованием частотно-регулируемого привода.

Общее описание стандартной комплектации

Наличие конкретных компонентов зависит от числа и типа насосов, специфики технических функций и доступных дополнительных возможностей.

Схема работы насоса Напор 3.3: автоматическое отключение и сигнализация о неисправностях, таких как перегрузка или недостаточный уровень воды в резервуаре.

Базовая комплектация большинства моделей, предлагаемых на рынке, выглядит следующим образом:

• Металлический корпус прямоугольной формы с передней панелью управления. Конструкция панели может отличаться, однако на ней обязательно должны присутствовать индикаторы и кнопки, такие как «Пуск» и «Стоп».
• Одно или несколько переключателей для ручного управления насосами.
• Предохранительные устройства и элементы защиты.
• Элемент контроля трехфазного напряжения.
• Преобразователь частоты для надзора над асинхронным двигателем.
• Автоматика, отвечающая за плановое и аварийное отключение оборудования.
• Комплект датчиков для измерения давления и температуры воды.
• Термическое реле для защиты от перегрева.
• Система индикаторов предупреждения.

Ключевые функции управления зависят от конкретных условий эксплуатации. Например, при наличии двух насосов (основного и резервного) может быть установлена программа, обеспечивающая их поочередное включение.

Панель управления для двух насосов, функционирующих в резервном режиме. Преимущество чередования включения заключается в равномерном распределении нагрузки и продлении срока службы.

Температурный датчик предотвращает перегрев оборудования и работу в режиме «сухого хода», что часто бывает в скважинах с низким дебитом. Автоматика регулирует работу, останавливая двигатель, а затем включается при возвращении нормальных условий для закачки воды.

Станция управления насосами обеспечивает снижение потребления электроэнергии и продлевает срок службы оборудования.

Шкаф управления для одного или нескольких погружных насосов автоматически активирует их при заборе воды из системы и снижении в ней давления.

ШУН для погружного насоса оснащен релейным предохранителем, защищающим оборудование от коротких замыканий и предотвращающим возникновение аварийных ситуаций.

Энергообеспечение станции управления может осуществляться от централизованной сети или автономного генератора.

Приборы защиты от скачков напряжения, пропадания фаз и неправильного подключения защищают механизмы от поломок и не допускают их работы в аварийном режиме. Они регулируют параметры сети и включают оборудование только после нормализации показателей.

Система защиты от перегрузок работает аналогично, запрещая одновременное включение двух насосов, что исключает лишние расходы и нерациональное использование оборудования.

Практически все налаженные системы предлагают возможность переключения с полностью автоматического режима на ручное, что необходимо для технического обслуживания, ремонта или замены вышедших из строя элементов.

Например, если один насос неисправен, его можно легко отключить отключив автоматику и используя ручное управление для извлечения и ремонта.

Дополнительные опции и возможности

Разные производители могут включать в основные комплектации дополнительные функции, расширяющие возможности управления. Например, компания Alta Group предлагает систему автоматического включения резервного питания (АВР), которая необходима, поскольку работа насосной станции критически важна для жизнеобеспечения дома, и сеть должна быть в постоянной готовности.

Принцип функционирования автоматического ввода резервного питания (АВР) заключается в том, что при прекращении работы основного источника энергии сразу же подключается резервный источник. Этот резервный источник будет действовать до тех пор, пока основной источник не восстановит свою работу.

Когда основной источник восстанавливается, интеллектуальная система производит проверку параметров. Если результаты тестирования положительные, она снова включает основной источник. В случае, если тесты покажут недостаточный результат, система продолжит действовать на резервном питании.

Холодная погода и высокий уровень влажности могут негативно сказываться на электронной начинке производственного шкафа, поэтому многие производители предлагают услуги по дополнительному утеплению. Это особенно важно для северных регионов и для установки оборудования на открытом воздухе.

Утепляющий «пакет» представляет собой слой теплоизоляции, размещенный внутри установки. Такие теплоизолированные шкафы управления насосами (ШУН) могут работать в широком диапазоне температур — от -40°C до +55°C.

Распространенной опцией, призванной защитить насосные двигатели от перегрузок, является система плавного пуска. Она обеспечивает плавный и постепенный запуск с повышением напряжения, что защищает двигатель от резких толчков и позволяет ему включаться аккуратно.

Современные функции диспетчеризации предоставляют возможность удаленного управления насосными станциями. Системы оповещения всегда подключены к GPRS, радиомодему или Интернету, что позволяет мгновенно активировать защиту и отправить сигнал на мобильное устройство (например, телефон или ноутбук) в случае возникновения аварийной ситуации.

Удобная функция программирования реализуется благодаря контроллеру, который самостоятельно управляет работой насосов, может подключать дополнительные устройства и оптимизировать общую работу всей системы.

Индикаторы на крышке шкафа отображают данные о напряжении и силе тока, а также статистику, включая количество стартов и рабочие часы насосов, объем перекаченной воды.

Еще одной полезной функцией является установка световой сигнализации и сирены, позволяющая быстро получить информацию об остановке системы или аварийной ситуации. В случае возникновения непредвиденных обстоятельств проблесковый маячок загорается, а звуковое устройство издает громкий повторяющийся сигнал.

Примеры электронных схем подключения

Сборка насосного оборудования осуществляется на заводе, где также разрабатываются схемы его подключения. Самыми простыми являются схемы для одного насоса, однако присутствие дополнительных устройств может усложнить установку.

В качестве примера рассмотрим ШУН-0.18-15 от компании Рубеж, предназначенный как для ручного, так и автоматического управления насосами. Схема управления выглядит следующим образом:

На верхней части корпуса расположены кнопки включения и выключения, тумблер, переключающий режимы работы, и индикаторы, информирующие о состоянии системы (+).

Производитель предлагает 19 базовых моделей, отличающихся мощностью электродвигателей насосов — от 0,18 кВт до 55-110 кВт.

Внутри металлического корпуса находятся следующие компоненты:

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

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

Пример подключения модели ШУН-0.18-15 (для дренажного или пожарного насоса) от производителя Рубеж с одним приводом и контроллером, который регулирует работу оборудования (+).

ШУНы от Грантор, предназначенные для дренажных работ, управляют асинхронными двигателями и предлагают два способа управления: ручной и автоматический. В ручном режиме регулировка осуществляется с передней панели корпуса, в автоматическом — с помощью сигналов от реле (электродных или поплавковых).

Тройная схема отображает работу шкафа с 1, 2 и 3 насосами и поплавковой автоматикой. При наличии 2 и более насосов нагрузка распределяется между рабочими и резервными агрегатами.

В автоматическом режиме ШУНа, при критическом снижении уровня воды в скважине и срабатывании поплавка №1, отключаются все насосы. При нормальном уровне жидкости срабатывает поплавок №2, включается один из насосов, а при срабатывании поплавков на более высоких уровнях активируются остальные насосы.

Особенности установки контрольных станций

Все модели ШУН являются сложными электроустройствами, работающими от электрической сети. Это требует соответствующего монтажа, ввода в эксплуатацию, обслуживания и ремонта в соответствии с руководствами производителей. Инструкции могут различаться, учитывая особенности и технические характеристики оборудования.

Схема электросоединений для управления насосным оборудованием ОВЕН ШУН 1 позволяет достигать экономии электроэнергии до 35% благодаря использованию фирменных преобразователей частоты.

Некоторые важные общие правила:

• Установка должна осуществляться в зонах, защищенных от взрывов.
• Температура и влажность должны соответствовать установленным производителем параметрам (например, от 0°C до +30°C).
• Подключение электрооборудования должно производить лицо с соответствующей квалификацией.
• Параметры ШУН должны соответствовать остальному подключаемому оборудованию.
• Монтаж выполняется согласно схемам, приведенным в инструкциях.
• Сечения кабелей должны соответствовать указанным в документации.

Станции управления в частном секторе подлежат тем же требованиям, что и промышленные. Их следует устанавливать в сухом и теплом месте, удобном для обслуживания, например, в цокольном этаже, специальном помещении или защищенной подсобке.

В отличие от крупных промышленных шкафов, бытовые модели являются компактными и легкими, поэтому они обычно изготавливаются в настенном варианте.

Подключение должно осуществляться после полной установки системы водоснабжения, подключения напорного трубопровода, прокладки кабелей и сборки всех узлов с изоляцией электрических элементов. После подключения ШУН необходимо протестировать его работу как в ручном, так и в автоматическом режимах.

Техническое сопровождение и обслуживание

Некоторые производители шкафов управления утверждают, что технического обслуживания не требуется. Это действительно так, однако регулярная проверка блока управления необходима со стороны эксплуатационной организации. Производитель устанавливает периодичность проверок, которая должна соблюдаться для обеспечения корректного функционирования устройств.

Перед проверкой или заменой каких-либо деталей отключите напряжение и заблокируйте оборудование от повторного включения. Можно самостоятельно проверить надежность соединений. Также производитель, как правило, указывает список возможных неисправностей и методы их устранения.

Шкаф управления скважинным или погружным насосом с частотным преобразователем для использования в промышленных котельных, коммунальных службах или частных домах, может быть выполнен на заказ по индивидуальным требованиям.

Например, одной из простых неисправностей является отсутствие горящей лампочки, сигнализирующей о подключении к сети. Причинами могут быть: отсутствие напряжения, неисправность автоматического выключателя или перегоревшая лампочка. Соответственно, решение проблемы заключается в подаче питания, замене выключателя или замене лампы.

Если возникает неисправность, которую нельзя устранить самостоятельно, необходимо обратиться к специалистам в сервисный центр.

Обзор популярных моделей

Хотя существует возможность изготовления шкафов управления под заказ, многие компании предлагают стандартные модели, сборка которых производится с учетом потребительского спроса. Вот краткое описание некоторых шкафов, которые можно приобрести или заказать на официальных сайтах компаний и в интернет-магазинах.

ШУН Grundfos Control MP204

Шкафы управления Grundfos Control MP204 спроектированы для автоматической работы и защиты одного насоса.

Настраиваемые параметры в Grundfos Control MP204 могут быть изменены как в ручном, так и в автоматическом режимах, причем предусмотрены два пороговых значения: первое уведомляет о проблемах, второе — отключает оборудование в аварийной ситуации. Журнал отключений с указанием причин сохраняется 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

Ключевым преимуществом является возможность передачи данных CIU и настройка параметров через приложение Grundfos GO.

СУН от НПО СТОИК

Станции управления насосными агрегатами (СУН) от НПО СТОИК предназначены для автоматического управления погружными водозаборными и дренажными насосами, позволяя подключать от 1 до 8 устройств.

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 превышении температуры внутри шкафа.

Шкафы от бренда Грантор

Шкафы многофункционального назначения от бренда Грантор созданы для управления системами циркуляции и дренажа.

Варианты работы устройства: циркуляция и дренаж, которые могут осуществляться по аналоговому датчику или через реле давления. Обе схемы позволяют как совместное, так и последовательное функционирование насосов.

• Электрическое напряжение – 1х220 В или 3х380 В, частота 50 Гц
• Максимальная мощность подключаемых электродвигателей – до 7,5 кВт на каждый
• Температура эксплуатации – от 0°C до +40°C
• Класс защиты оборудования: IP65

В случае аварийной ситуации или неисправности электродвигателя (например, из-за короткого замыкания, перегрузки или перегрева) происходит автоматическое отключение устройства, а также подключение резервного источника.

Шкафы Wilo SK

Серии SK-712, SK-FC и SK-FFS от Wilo предназначены для управления от одного до шести насосов.

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

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

В процессе работы все технологические показатели отображаются на экране. При возникновении неисправности появляется код ошибки.

Выводы и полезное видео по теме

Дополнительную информацию о принципах работы насосных шкафов управления вы можете найти в следующих видеороликах.

Создание простейшего ШУН собственными силами:

Пример работы стандартного ШУН на испытательном стенде:

Использование насосных шкафов управления способствует эффективному применению ресурсов дренажного и скважинного оборудования, а также позволяет экономить электроэнергию. Зная технические параметры вашей насосной станции, вы можете выбрать стандартную модель ШУН или сделать индивидуальный заказ.

Если у вас есть опыт, которым вы хотели бы поделиться о сборке, установке или подключении шкафа управления насосами, или есть интересные факты и вопросы, возникшие при ознакомлении с нашей информацией, оставляйте комментарии!