Шкаф управления насосами - разновидности, принцип работы и полезные советы

С учетом каких параметров делать выбор

В первую очередь такого вида оборудование подбирается на основании ряда задач, которые необходимо решать с помощью ША. Исходя из этого, можно определить, необходимо ли составлять индивидуальную схему работы шкафа или достаточно типового исполнения. Дополнительно учитываются следующие параметры:

Электрические составляющие (сетевое напряжение, номинальный ток, мощность установки). Это позволит организовать работу без перегрузок, что, в свою очередь, положительно скажется на сроке эксплуатации оборудования

Степень защиты При этом обращается внимание на условия эксплуатации (пыль, влага)

В уличных исполнениях обычно предусмотрены обогреватели шкафов автоматики, которые позволяют избежать полного обледенения конструкции в холодное время года Если оборудование планируется эксплуатировать в условиях улицы, необходимо учитывать и климатическое исполнение ША

Наличие элементов защиты от перегрузок и что немаловажно, от короткого замыкания. Смена режимов работы (ручного и автоматического), что позволит расширить возможности по управлению обслуживаемой системой. Наличие световой и звуковой сигнализации, передающей информацию о функционировании оборудования и об аварийных ситуациях, позволит контролировать ход технологических процессов

В зависимости от типа обслуживаемой системы определяется достаточное количество отводных линий

Наличие световой и звуковой сигнализации, передающей информацию о функционировании оборудования и об аварийных ситуациях, позволит контролировать ход технологических процессов. В зависимости от типа обслуживаемой системы определяется достаточное количество отводных линий.

Обогреватели шкафов автоматики в данном случае – это нагревательная лента с возможностью саморегулирования.

Обзор характеристик некоторых моделей

Смотрим видео, панель управления насосом Grundfos:

Модель ШУПН2

Шкаф с функцией управления пожарными насосами типа ШУПН2 – 7,5 кВт обойдется примерно в 32 000 руб. Напряжение питания – 380 В. Количество подключаемых агрегатов – 2 шт. Указанная мощность предполагается на один насос. Учитывая, что конструкцией предусмотрено более одного насосного агрегата, то они разделяются на основной и резервный. В случае выхода из строя первого из названных вариантов шкаф перейдет на резервную линию. Также предусмотрена индикация о состоянии оборудования: в рабочем режиме, при неисправности одного из насосных агрегатов.

Таким образом, автоматическое управление системами разного целевого назначения позволяет снизить трудозатраты на их обслуживание, а также повысить эффективность эксплуатации. В результате это позволяет продлить срок службы аппаратуры.

При выборе оборудования такого рода учитываются электрические составляющие (мощность, номинальный ток, напряжение питания), степень защиты корпуса и климатическое исполнение, наличие функции защиты от перегрузок

Когда подбирается всепогодное исполнение, следует обращать внимание на обогреватели щитов управления и автоматики. Стоимость оборудования напрямую будет зависеть от состава аппаратуры и набора функций ША

Разновидности

Шкафы подразделяются на несколько основных технических разновидностей согласно области их применения.

Для обеспечения работы дренажного и канализационного типа насосов. Система обеспечивает выбор лучшего режима работы двигателей для их бесперебойного функционирования и продолжительного срока эксплуатации. Пуск выполняется в автоматическом режиме. Обязательно проводится кратковременное тестирование системы. Предусмотрена защита от сухого хода и перегревания. Шкаф может также использоваться для работы с пожарными насосами.
Для управления погружными типами насосов. Оборудование рассчитано, прежде всего, на работу пожарных или поливных насосов. Шкаф работает при температурах до +50 градусов и влажности воздуха 80%. Оснащён сигнализацией, устанавливаемой в помещении с дежурным персоналом.
Для обеспечения работы скважинных насосов. Насосы этого типа работают не только с питьевой водой, но также служат для перекачивания технической воды и других жидкостей. Шкафы, управляющие скважинным типом насосов, устанавливаются на пивоваренных и молочных заводах, на предприятиях, занимающихся разливом минеральной воды, в автономных водопроводах, фермерских хозяйствах (для контроля полива и орошения полей).
Для управления глубинным типом насоса. Оборудование, работающее на большой глубине, например, в артезианских источниках требует самого тщательного контроля, который и выполняется шкафом управления. Задача автоматического блока обеспечить максимально плавный пуск, позволяющий избежать гидравлического удара и выхода из строя двигателя. Также контролируется частота вращения вала насосного двигателя, температура обмотки и поддерживается оптимальное давление в трубопроводе.

Виды автоматики

Чтобы всегда быть удовлетворенным выбранной автономной системой водоснабжения для своего загородной дома, нужно обеспечить ее автоматикой, которая будет следит за всеми приборами.

Виды устройства:

Пульт с блоками механизмов. Позволяет оградить оборудование от перепадов напряжения, короткого замыкания. Выполнить его монтаж можно и своими руками. Стоимость такого устройства невысокая. Однако сложно сказать, эффективен ли он без приборов, защищающих от «сухого хода», и реле давления.
Пресс-контроль. В его состав входят системы для автоматической работы оборудования и приборы для пассивной защиты от «сухого хода», т.е. при сокращении потока воды или снижении давления устройство выключает насосы.
Автомат с поддержкой давления. Этот блок позволяет обеспечить стабильное давление всей системе. Он необходим в тех условиях, когда резко повышенный уровень давления может снизить работоспособность прибора и увеличить расход электроэнергии.

Система управления насосами помещается в специальную защитную коробку Некоторые разновидности автоматики можно установить своими силами. Но, прежде чем это сделать, нужно убедиться, что в состав выбранного блока входит электронное оборудование. Дорогостоящие дополнительные приборы, к примеру, необходимы при работе с вибрационным водяным насосом. А вот для центробежной системы нужен лишь бак с электрическими контактами.

Краткий обзор популярных моделей

ШУН Grundfos Control MP204

Шкафы управления Grundfos Control MP204 рассчитаны на автоматическое функционирование и защиту одного насоса.

Параметры в Grundfos Control MP204 могут настраиваться в ручном и автоматическом режиме, причем существует два пороговых значения: первое – предупреждение, второе – аварийное отключение. Журнал отключений с перечислением причин реагирования хранится в памяти

Технические характеристики:

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

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

СУН от НПО СТОИК

Станции управления насосными агрегатами (СУН) от компании НПО СТОИК. Предназначены для автоматического управления погружными водозаборными и дренажными насосами, способны обслуживать от 1 до 8 подключений.

Образец исполнения СУН 30 кВт в металлическом навесном корпусе с устройством плавного пуска Aucom и преобразователем частоты Delta

Технические характеристики:

Напряжение – 380 В, 50 Гц
Мощность двигателей подключаемого оборудования – от 0.75 до 220 кВт
Температурный диапазон – от -10°С до +35 °С
Степень защиты: IP54

Среди базовых функций – автоматическое включение вентиляции, если показатель температуры внутри шкафа поднимается выше нормы.

Шкафы от бренда Грантор

Многофункциональные шкафы марки Грантор предназначены для обслуживания циркуляционных и дренажных систем.

Возможные режимы работы: циркуляция и дренаж по аналоговому датчику или по реле давления. Два варианта алгоритма работы предполагают совместное или поочередное включение насосов

Технические характеристики:

Напряжение – 1х220 В или 3х380 В, 50 Гц
Мощность двигателей подключаемого оборудования – до 7,5 кВт на каждый двигатель
Температурный диапазон – от 0°С до +40 °С
Степень защиты: IP65

При возникновении аварийной ситуации и поломки электродвигателя насоса (по причине короткого замыкания, перегрузки, перегрева) происходит автоматическое отключение оборудования и подключение резервного варианта.

Шкафы Wilo SK

Линейки SK-712, SK-FC, SK-FFS марки Wilo предназначены для управления несколькими насосами – от 1 до 6 штук.

Несколько автоматических схем у шкафа Wilo SK-712 сильно упрощают работу насосных станций

Технические характеристики:

Напряжение –380 В, 50 Гц
Мощность двигателей подключаемого оборудования – от 0,37 до 450 кВт
Температурный диапазон – от +1°С до +40 °С
Степень защиты: IP54

В процессе эксплуатации все технологические параметры отображаются на дисплее. В случае возникновения аварийной ситуации высвечивается код ошибки.

Особенности конструкции и предназначение

Если рассматривать работу шкафа, который осуществляет управление разнотипным насосом, то в качестве основных задач можно выделить следующие:

Контроль функционирования электропривода насосного оборудования, а главное, что это возможно посредством перехода на ручной или автоматизированный режим управления;
Мониторинг величины давления в системе, температуры транспортируемой жидкости, а также уровня воды в скважине;
Выравнивание показателей электрических параметров (тока на клеммах электродвигателя и частоты вращения вала).

Схема шкафа для управления насосной станцией

Щит управления насосами способен организовать работу одновременно нескольких электроприводов, однако, в этом случае необходимо расширить функционал оборудования посредством добавления аппаратуры. Для того чтобы обеспечить более длительный срок эксплуатации насосной станции рекомендуется ввести периодичное включение агрегатов. Это позволит снизить интенсивность износа подвижных частей механизма.

Вне зависимости от целевого назначения (противопожарная, дренажная или водоотведения) состав оборудования системы управления разнотипного насоса будет включать в себя следующие элементы:

Металлический корпус, в котором предусмотрены элементы крепления аппаратуры (DIN-рейки) и короба для прокладки проводов. Кабели заводятся в шкаф через металлические отверстия, закрытые сальниками. Обычно они располагаются в верхней или нижней части корпуса.
Передняя панель, она же – дверь шкафа. На ней устанавливаются коммутационные элементы (кнопки запуска и остановки работы установки, а также переключатель режимов работы). Дополнительно схема управления насосом предполагает наличие индикации на передней панели, что позволит выполнять мониторинг значений основных параметров.
Узел контроля нагрузок на фазах. Его рекомендуется располагать на входе аппаратной части шкафа.
Контактор отвечает за подачу электроэнергии и отключение агрегатов от источника питания.
Предохранитель. Этот элемент обеспечивает защиту аппаратуры на случай возникновения «пробоя» или короткого замыкания.
Элементы контроля значений основных параметров – датчики, выполняющие управление разнотипным насосом по давлению и температуре. В ситуациях, когда эти величины значительно отличаются от нормального уровня, оборудование попросту не включится или, наоборот, своевременно отключится.
Блок управления насосом, куда входят различные датчики: отключения и включения насосного агрегата, а также датчик переполнения. Отличительной чертой данного узла является необходимость ввода клемм в скважину, гидробак.
Частотное автоматизированное управление насосом позволяет контролировать работу привода, а именно – вала асинхронного электродвигателя. Реализуется данная возможность посредством частотного преобразователя.

Именно такая комплектность оборудования принята за основу подавляющим большинством заводов-изготовителей. Разумеется, в зависимости от исполнения шкафа состав аппаратной части может несколько отличаться, что позволяет получить установку с дополнительными функциями и возможностями.

Техническая поддержка и сервисное обслуживание

Некоторые компании по производству шкафов управления заявляют, что технического обслуживания не требуется. Это действительно так, однако необходима регулярная проверка блока управления эксплуатирующей организацией. Существует периодичность, установленная производителем, и для правильной работы всех устройств ее необходимо придерживаться в обязательном порядке.

Перед осмотром или заменой каких-либо деталей необходимо отключить напряжение и заблокировать оборудование от повторного включения. Самостоятельно можно проверить надежность соединений. Список потенциальных неисправностей, как и возможные способы их устранения, обычно также указывается производителем.

Шкаф управления скважинным или погружным насосом с частотным преобразователем для применения в производственных котельных, коммунальных службах или частных домах, выполненный на заказ по индивидуальному ТЗ

Например, простейшая неисправность – не загорается лампочка, сигнализирующая о подключении системы к электрическому кабелю. Возможны три причины: отсутствует напряжение в сети, сломался автоматический выключатель или перегорела лампа. Соответственно, решением проблемы будет подача напряжения, замена выключателя или лампы.

Если возникла неисправность, которую самостоятельно не устранить, необходимо обратиться к специалистам в сервисный центр.

Обслуживание шкафа управления

При правильном и регулярном техническом обслуживании шкаф управления насоса будет работать долго и увеличит срок работы подключенных к нему насосов. При работе оборудования в обычном режиме, полное техобслуживание следует проводить, как минимум, раз в год, а лучше раз в месяц. Прежде чем приступить к процедурам по обслуживанию, оборудование обесточивают. Затем осуществляют общий осмотр на предмет целостности оборудования, отсутствия повреждений на поверхности шкафа, перегоревших предохранителей, проверяют плотность затяжки клемм и функционирование лампочек датчиков. Внешнюю и внутреннюю

поверхность шкафа очищают от загрязнений, вентиляционные фильтры чистят, либо заменяют новыми. Проверяется соответствие напряжения в сети параметрам оборудования, токопроводящий кабель и шкаф осматриваются, чтобы понять, нет ли обрыва заземляющего провода. Все элементы шкафа, такие как частотный преобразователь, контактор и т.д. осматриваются с целью обнаружения затираний подвижных частей и ослабления затяжки винтов.

Как выбрать шкаф управления насосами

Подавляющее большинство современных отечественных и зарубежных фирм-производителей выпускает полностью готовое к эксплуатации оборудование

Для того чтобы не ошибиться при покупке шкафа управления насосами, необходимо обратить внимание на следующие параметры:

Год выпуска. В идеале он должен совпадать с датой производства подключаемого оборудования.
Параметры и количество поддерживаемых агрегатов. В этом случае необходимо учитывать мощность прибора, ток и рабочее напряжение двигателя.
Тип управления. Оно может быть ручным, автоматическим и дистанционным.
Условия эксплуатации. Сюда относятся такие важные показатели, как температура и влажность воздуха.

Кроме того, покупая ШУН, уделите внимание его рабочим показателям, качеству сборки и совместимости с подключаемыми насосами. Соблюдение этих простых правил поможет вам избежать ошибки и приобрести долговечное и производительное оборудование. Соблюдение этих простых правил поможет вам избежать ошибки и приобрести долговечное и производительное оборудование

Соблюдение этих простых правил поможет вам избежать ошибки и приобрести долговечное и производительное оборудование.

Шкаф управления одним насосом (ШУН-1)

Самыми простыми шкафами управления являются шкафы управления одним насосом (ШУН-1). Для его работы достаточно установить один управляющий элемент – контактор, софтстартер или преобразователь частоты. Логика работы самая простая – включить/отключить насос по сигналу или с кнопок “Пуск”, “Стоп”. ШУН-1 целесообразно использовать в бытовых системах водоснабжения, в системах откачивания жидкости, орошения, циркуляции и т.д.


Шкаф управления 1 насосом 75 кВт с преобразователем частоты ATV 630 на базе оборудования Schneider Electric	Шкаф управления 1 насосом 30 кВт (плавный пуск) на базе устройства плавного пуска PSR, оборудование Schneider Electric	Шкаф управления 1 насосом 4 кВт с преобразователем частоты ATV 212 на базе оборудования Schneider Electric

Шкафы управления несколькими насосами (ШУН-2, ШУН-3, ШУН-4)

Если же требуется более сложная логика работы, или резервирование по насосам – используют шкафы управления одновременно 2-,3-,4 и более насосами (обычно они называются просто, ШУН-2, ШУН-3, ШУН-4).

Такие системы обычно используются в шкафах управления циркуляционными насосами, скважинными (погружными) насосами в системах водоснабжения и водоотведения. Но наиболее частое применение шкафов управления несколькими насосами можно встретить в системах канализации жилых домов (шкафы управления КНС), очистных сооружений или ливневых канализаций, где необходимо обеспечить откачивание жидкости для недопущения подъема уровня выше определенного.


Шкаф управления КНС с АВР, 2 насоса (плавный пуск), контроллер Siemens Simatic S7-1200 на базе оборудования АВВ	Шкаф управления 2 насосами с контроллером Segnetics на базе оборудования Schneider Electric	ШУДН – 2, 18,5 кВт, 2 насоса (плавный пуск), контроллер Modicon М172, на базе оборудования АВВ и Schneider Electric

По умолчанию в шкафах управления несколькими насосами нашего производства реализована схема каскадного запуска, где все насосы являются рабочими. Принцип работы такого запуска достаточно прост: по заданному алгоритму шкаф управления при необходимости меняет ведущий насос, во время эксплуатации насчитывается время наработки каждого насоса. Насос с наибольшим временем наработки всегда отключается первым, с наименьшей — всегда первым включается. При возникновении неисправности ведущего насоса идет переключение на резервный. Как и ШУН — 1 шкафы управления несколькими насосами имеют автоматический и ручной режим работы.

В автоматическом режиме сигналы на запуск и остановку поступают от внешних устройств контроля уровня (см. схему).

Управление 1 насосом

Поплавок №1-отключение насоса
Поплавок №2-запуск насоса
Поплавок №3-Перелив (сигнал в диспетчерский пункт)

Управление 2 насосами

Поплавок №1-отключение насосов
Поплавок №2-запуск первого насоса
Поплавок №3-запуск второго насоса
Поплавок №4-Перелив (сигнал в диспетчерский пункт)

Управление 3 насосами

Поплавок №1-отключение насосов
Поплавок №2-запуск первого насоса
Поплавок №3-запуск второго насоса
Поплавок №4-запуск третьего насоса
Поплавок №5-Перелив (сигнал в диспетчерский пункт)

Как выбрать шкаф?

Большинство известных производителей насосного оборудования выпускают готовые к использованию шкафы. Однако при необходимости вы можете заказать его изготовление с нужными вам параметрами работы. Для этого необходимо учесть следующие характеристики:

Параметры и общее число двигателей. При этом важна частота вращения, мощность прибора и рабочее напряжение.
Разновидность управления (дистанционное, ручное или автоматическое).
В каком режиме должен запускаться двигатель (с использованием частотного преобразователя, прямой режим, плавный или комбинированный).
Также нужно учесть условия, в которых будет работать оборудование (температура, влажность).

Что касается покупки готового изделия управления, то при его выборе нужно обращать внимание на рабочие показатели нагрузки и качество сборки, а также совместимость системы с обслуживаемым оборудованием

Принцип работы

Шкаф управления имеет два режима работы: «Ручной» и «Автоматический». Выбор режима осуществляется с помощью переключателя на лицевой панели шкафа.
В ручном режиме управление осуществляется с передней панели шкафа кнопками «Пуск/Стоп» с отображением индикации состояний.

В автоматическом режиме управление осуществляется по внешнему сигналу, поступающему от прибора пожарного управления (ППУ) или прибора приёмно-контрольного пожарного (ППКП) любого типа, а также от устройств дистанционного пуска (УДП). При этом пуск насоса возможен одним из двух способов:
– подачей на клеммник шкафа управляющего напряжения 24В постоянного тока от внешнего источника питания. Например, через потенциальный выход ППУ или ППКП;
– подачей на клеммник шкафа управляющего напряжения 24В постоянного тока от встроенного в шкаф источника питания, путём замыкания внешнего «сухого контакта».
Например, через беспотенциальный выход ППУ/ППКП или контакты УДП.

Останов электродвигателя происходит при снятии управляющего напряжения с клеммника шкафа или при переводе переключателя выбора режимов в положение «Блокировка».

Преимущества и эффект от внедрения СУН

Несомненно, использование СУН имеет массу преимуществ. Среди них стоит выделить:

Плавное включение/выключение;
Регулировку давления и различных показателей;
Снижение влияние человеческого фактора на работу;
Уменьшение износа сетей;
Дистанционный контроль и управление без присутствия человека;
Защита двигателя от перепадов напряжения;
Предупреждение о внештатных ситуациях или отклонениях от нормы;
Снижение количества ошибок при работе агрегатов.

Эффект же достигается путем снижения издержек на электроэнергию и оплату труда рабочим, а также эксплуатационных расходов. Таким образом, внедрение автоматизированного управления влечет за собой увеличение доходов и прибыли компании.

Типовая комплектация

Шкаф управления погружным насосом любого типа – дренажным, пожарным, водопроводным – состоит из следующих элементов:

Шкаф управления 2-мя канализационными (дренажными) насосами

Корпуса – стандартной металлической коробки, рассчитанной на монтаж электротехнического оборудования.
Лицевой панели – она создается на базе крышки (дверцы) корпуса, в которую встроили кнопки «Пуск» и «Стоп». Кроме того, на лицевой стороне находятся индикаторы работы (насосов и датчиков) и реле переключения между ручным и автоматическим режимом работы.
Блока контроля фаз – его подключают у «входа» в аппаратную часть шкафа. Он состоит из трех датчиков, отслеживающих нагрузку на фазах.
Контактора – переключателя подающего энергию на клеммы насоса и отключающего агрегат от электросети.
Предохранителя – особого реле с плавким элементом, нивелирующего последствия короткого замыкания. В случае замыкания или «пробоя» сгорит плавкий элемент, а не содержимое шкафа и обмотка двигателя.
Управляющего блока – он контролирует режимы работы насоса. Причем обязательными элементами этого блока являются: датчик отключения насоса, датчик включения насоса, датчик переполнения. Причем выходы (клеммы) датчиков вводятся и в скважину, и в гидробак. Ведь именно блок управления контролирует работу контактора включающего и выключающего насос. Причем при переполнении бака или снижении уровня воды в скважине насос выключается, а при уменьшении уровня воды в баке – включается. Впрочем, В итоге, эти блоки автоматизируют работу всей автономной системы водоснабжения. И по этой схеме автоматизации работает и шкаф управления дренажным насосом, и шкаф управления работой водопроводного агрегата. Ведь роль бака в дренажной системе играет тот же септик или сливной колодец.
Частотного преобразователя – он управляет оборотами вала асинхронного электродвигателя, наращивая или сбрасывая частоту вращения в момент старта или остановки агрегата.
Датчиков температуры и давления – они подключаются к контактору и пресекают попытку запуска агрегата в недопустимых условиями эксплуатации случаях (при повышенном давлении или обледенении трубы)

Подобная схема комплектации шкафов управления принята за основу большинством производителей такого оборудования. Однако каждая компания стремится внедрить в типовую схему свое конструкционное решение, повышающее конкурентоспособность продукта.

Шкаф управления канализационными и дренажными насосами Grundfos LC LCD 108

Так, шкаф управления насосами Grundfos оборудован датчиками управления частотой вращения вала – своеобразной коробкой скоростей, предполагающей выбор одного из режимов эксплуатации, в том числе и малошумного «ночного». Кроме того, в шкафах Grundfos есть особые блоки – термореле, с помощью которых контролируют и температуру потока внутри трубы, что очень востребовано в системах отопления. А некоторые модели шкафов Grundfos управляются дистанционно, в том числе и с помощью сети Интернет.

В свою очередь шкаф управления насосами Wilo также комплектуется современными блоками дистанционного управления. Однако, кроме этой опции в шкафах Wilo есть и совершенно особые реле управления, с помощью которых можно «запрограммировать» работу всей системы с 24-часовым циклом. Кроме того, продукция от Wilo славится своими частотными регуляторами, позволяющими снизить энергопотребление напорного оборудования.

Подобных блоков, согласованных и одобренных всеми контролирующими инстанциями федерального уровня нет ни в одном устройстве управления работой насосов.

https://youtube.com/watch?v=LDqLY7YyIbY

Шкаф управления насосами — что это такое и когда его нужно устанавливать?