Szafa sterowania pompami: rodzaje, schematy podłączenia, przegląd popularnych modeli

Serwis autonomicznego systemu zaopatrzenia w wodę obejmuje kontrolę urządzeń pompowych i sprawności komunikacji, konserwację sieci podczas długiej nieobecności oraz racjonalne automatyczne sterowanie.

Automatyzację łatwo zrealizować, instalując w specjalnie wyznaczonym miejscu szafę sterowania pompami – kompaktową stację rozdzielczą pracującą w kilku trybach. Szczegółowo opiszemy, jak prawidłowo przeprowadzić jej montaż i instalację. Kierując się naszymi radami, można prawidłowo wykonać podłączenie urządzeń.

Przedstawiliśmy typowe wyposażenie szafy sterowania. Opisaliśmy, jakie dodatkowe funkcje mogą być zainstalowane i wykorzystane. Przedstawione informacje uzupełniliśmy przydatnymi ilustracjami i filmami.

Przeznaczenie i wyposażenie szaf sterowania pompami

Zawartość techniczna różnych modeli różni się, ponieważ punkty kontroli mają indywidualne kierunki funkcjonalne.

Producenci oferują gotowe standardowe schematy, ale nie zawsze odpowiadają one konkretnym wymaganiom, dlatego istnieje taka usługa, jak wykonanie sterownika na zamówienie. Na początek postaramy się omówić ogólne pozycje łączące wszystkie modele.

Funkcje szafy sterowania

Główną funkcją każdej stacji rozdzielczej jest organizacja pracy podłączonego do niej sprzętu, w tym przypadku – pomp. Z jednego pulpitu sterowania (co jest wygodne, jeśli odległość między obiektami jest duża) skutecznie kontroluje się silniki pomp drenażowych, powierzchniowych, studziennych.

Liczba podłączonych agregatów może być różna. Minimalne podłączenie – jedna pompa studzienna lub pompa zatapialna, która dostarcza wodę i zapewnia jej obecność w całym systemie zaopatrzenia w wodę (ogrzewania, gaszenia pożaru). Oprócz niej podłącza się pompę drenażową, niezbędną do odpompowywania wody w sytuacjach domowych i awaryjnych.

Automatyczne włączanie/wyłączanie silników pomp ułatwia życie właścicielom domów prywatnych, pozwalając spędzać wolny czas w gronie rodzinnym, a nie na ręcznym przełączaniu przełączników.

Jeszcze kilka wygodnych funkcji, które można „powierzyć” automatyce:

• kontrola napięcia w sieci, niezbędnego do niezawodnej pracy urządzeń;
• zabezpieczenie mechanizmów przed przerwami w zasilaniu i zwarciami;
• kontrola poziomu wody w studni (lub innym zbiorniku) i reagowanie na jej niedobór;
• rejestrowanie skoków ciśnienia i regulacja optymalnych parametrów (zatrzymanie silnika po osiągnięciu krytycznego poziomu, uruchomienie po wyrównaniu wskaźników);
• zdalne sterowanie pompami studziennymi, do których bezpośredni dostęp jest niemożliwy;
• rozdział obciążenia między kilka agregatów lub awaryjne podłączenie wariantu zapasowego.

W wyniku scentralizowanego automatycznego sterowania praca stacji pomp staje się bardziej wydajna, a żywotność urządzeń elektrycznych znacznie się wydłuża. Nowoczesne systemy elektroniczne pozwalają programować mechanizmy i włączać je w dogodnym trybie (np. tylko w ciągu dnia).

Obraz obudowy i schemat szafy sterowania z aparaturą rozruchowo-zabezpieczającą oraz płytą automatycznego restartu rezerwowego obciążenia bez określenia konkretnej modyfikacji (+)

Wszystkie awarie są rejestrowane, a w przypadku sytuacji awaryjnej uruchamiana jest sygnalizacja. Od strony materialnej – oszczędność energii, a tym samym obniżenie opłat za energię elektryczną.

Przykładowy schemat strukturalny automatyki stacji pomp z dwiema podłączonymi pompami (380 V), w której zastosowano elektryczny napęd o regulowanej częstotliwości (+)

Krótki opis standardowego wyposażenia

Obecność poszczególnych elementów zależy od liczby i kategorii pomp, węższych lub szerszych możliwości technicznych, a także obecności dodatkowych funkcji.

Sterowanie pompą Napor 3.3: schemat funkcjonalny urządzenia. Realizowane jest automatyczne wyłączenie i rejestracja sytuacji awaryjnej w przypadku przeciążenia, pracy na sucho, zmiany poziomu wody w zbiorniku (+)

Podstawowe wyposażenie większości modeli oferowanych do sprzedaży wygląda następująco:

• Prostokątna metalowa obudowa z umieszczonym na przedniej stronie panelem sterowania. Konstrukcja panelu może się różnić, ale obowiązkowo znajdują się na nim wskaźniki i przyciski typu „Start” lub „Stop”.
• Przełącznik (jeden lub kilka) umożliwiający włączanie/wyłączanie pompy w trybie ręcznym.
• Bezpieczniki i elementy ochronne.
• Węzeł kontrolny regulujący napięcie trzech faz.
• Przetwornica częstotliwości niezbędna do kontroli silnika asynchronicznego.
• Automatyczny blok regulacji odpowiedzialny za planowe i awaryjne wyłączanie urządzeń.
• Zestaw czujników wskazujących ciśnienie i temperaturę wody.
• Przekaźnik termiczny.
• Zestaw żarówek – sygnalizacja świetlna.

Podstawowe funkcje wbudowane w blok sterowania zależą od kilku czynników. Na przykład, w przypadku dwóch pomp, głównej i dodatkowej (rezerwowej), ustawia się program umożliwiający włączanie obu mechanizmów naprzemiennie.

Panel sterowania dwiema pompami pracującymi w trybie rezerwowym. Zaletą załączania interwałowego jest równomierne rozłożenie obciążenia i zwiększenie planowanego okresu eksploatacji

Czujnik temperatury chroni urządzenie przed przegrzaniem i pracą w trybie suchego biegu (prawdopodobieństwo wystąpienia takiej sytuacji jest częste w studniach o niewystarczającej wydajności). Automatyka zatrzymuje pracę urządzeń, a gdy pojawią się odpowiednie warunki do poboru wody, ponownie włącza silnik podłączonej pompy.

Urządzenia zabezpieczające przed przepięciami, zanikiem faz, nieprawidłowym podłączeniem chronią mechanizmy i nie pozwalają im pracować w trybie awaryjnym. Korygują parametry sieci i dopiero po wyrównaniu wskaźników automatycznie podłączają urządzenie.

Podobnie działa zabezpieczenie przed przeciążeniem. Na przykład istnieje zakaz jednoczesnego uruchamiania dwóch pomp, co prowadzi do zbędnych kosztów i nieracjonalnego wykorzystania urządzenia.

Praktycznie wszystkie dopracowane systemy mają możliwość przejścia z w pełni zautomatyzowanego sterowania na ręczne. Jest to niezbędne do przeglądów technicznych, prac naprawczych, wymiany zużytych lub przepalonych części.

Załóżmy, że jeśli jedna pompa ulegnie awarii, można ją bez przeszkód wyjąć i wysłać do naprawy, wyłączając automatykę i korzystając ze sterowania ręcznego.

Dodatkowe opcje i możliwości

Różni producenci włączają do podstawowego zestawu dodatkowe funkcje rozszerzające możliwości sterowania. Na przykład firma Alta Group oferuje system AVR – automatyczne włączanie zasilania rezerwowego. Konieczność tej funkcji wynika z faktu, że praca przepompowni jest częścią systemu podtrzymywania życia domu, w związku z czym sieć musi pracować w trybie ciągłym.

Zasada działania AVR jest następująca: jak tylko nastąpi zatrzymanie głównego zasilania elektrycznego, automatycznie włączana jest sieć rezerwowa. Działa ona do czasu wznowienia pracy głównego źródła.

Po jego włączeniu inteligentny system sprawdza optymalność parametrów i tylko po pozytywnej odpowiedzi ponownie podłącza sieć główną. Jeśli analiza testów jest niezadowalająca, system będzie kontynuował pracę z zasilania rezerwowego.

Niskie temperatury i wysoka wilgotność są wrogami elektronicznego wnętrza szafy, dlatego producenci oferują usługę dodatkowego ocieplenia. Jest ona istotna dla regionów północnych oraz dla każdego obszaru, jeśli urządzenie znajduje się na zewnątrz.

Tak zwany «ciepły pakiet» – to warstwa izolacji ułożona od wewnątrz. Izolowane termicznie SZUNy są eksploatowane w dość szerokim zakresie temperatur – od -40°C do +55°C.

Dość powszechnym dodatkiem umożliwiającym ochronę silników pomp przed przeciążeniem jest system łagodnego rozruchu. Polega on na delikatnym, stopniowo narastającym trybie podawania napięcia, dzięki któremu silnik jest chroniony przed gwałtownym startem, wprowadzany do pracy powoli i delikatnie.

Nowoczesna funkcja dyspozytorska umożliwia zdalne sterowanie przepompowniami. Systemy zdalnego powiadamiania są stale podłączone do GPRS, radiomodemów lub Internetu, dzięki czemu w sytuacji awaryjnej natychmiast włącza się system blokady, a sygnał jest przesyłany do urządzenia odbiorczego (telefonu lub laptopa).

Wygodna opcja pozwalająca na ustawienie określonego programu jest możliwa dzięki zastosowaniu sterownika. W trybie automatycznym jest on w stanie samodzielnie wpływać na pracę pomp, podłączać dodatkowe urządzenia i optymalizować działanie całego systemu.

Wskazanie oznacza umiejscowienie na pokrywie szafy elektronicznej tablicy z odczytami napięcia i natężenia prądu, a także danych statystycznych: liczby rozruchów, godzin pracy silników, objętości wody.

Kolejna udana opcja, pozwalająca uzyskać informację o zatrzymaniu systemu lub wystąpieniu sytuacji awaryjnej, – instalacja sygnalizacji świetlnej i syreny. W przypadku wystąpienia okoliczności siły wyższej lampa ostrzegawcza zapala się jaskrawym światłem, a specjalne urządzenie dźwiękowe emituje głośny, powtarzający się sygnał.

Przykłady schematów elektryczno-technicznych podłączeń

Montaż urządzenia odbywa się w warunkach produkcyjnych, gdzie również sporządza się schematy ideowe szafy sterowania pompami. Najprostsze są schematy podłączenia pojedynczej pompy, chociaż zestaw dodatkowych urządzeń może skomplikować instalację.

Jako przykład weźmy SZUN-0.18-15 (firma Rubież), przeznaczony do ręcznego i automatycznego sterowania napędami elektrycznymi przepompowni. Schemat sterowania wygląda następująco:

Na pokrywie obudowy znajdują się przyciski włączania/wyłączania, przełącznik odpowiedzialny za wybór trybu pracy, zestaw wskaźników sygnalizujących sprawność systemu (+)

Producent oferuje 19 podstawowych wersji, które różnią się mocą silnika elektrycznego przepompowni – od 0,18 kW do 55-110 kW.

Wewnątrz metalowej obudowy znajdują się następujące elementy:

• automatyczny wyłącznik;
• przekaźnik ochronny;
• stycznik;
• źródło zasilania rezerwowego;
• sterownik.

Do podłączenia wymagany jest kabel o przekroju 0,35-0,4 mm².

Przykład podłączenia modelu SZUN-0.18-15 (do pompy drenażowej lub pożarowej) od producenta Rubież z jednym napędem i sterownikiem regulującym pracę urządzenia (+)

SZUN-y firmy Grantor, przeznaczone do prac drenażowych, sterują silnikami asynchronicznymi i mają dwa warianty sterowania: ręczny i automatyczny. Regulacja ręczna odbywa się z przedniego panelu obudowy, automatyczna działa na podstawie sygnałów zewnętrznych przekaźników (elektrodowych lub pływakowych).

Potrójny schemat przedstawiający pracę szafy na 1, 2 i 3 pompy z automatyką pływakową. W przypadku posiadania 2 lub więcej pomp proponuje się rozłożenie obciążenia między pracującym a rezerwowym wyposażeniem.

Zasada działania SZUN-u w trybie automatycznym: przy krytycznym obniżeniu poziomu wody w studni ujęciowej i zadziałaniu pływaka nr 1 zatrzymuje się praca wszystkich pomp. Przy normalnym stanie poziomu cieczy zadziała pływak nr 2 i uruchomi się jedna z pomp. Przy zadziałaniu innych pływaków znajdujących się na wyższych poziomach, włączane są pozostałe agregaty.

Cechy instalacji stacji kontrolnych

Wszystkie bez wyjątku wersje SZUN są skomplikowanymi urządzeniami, działającymi z sieci elektrycznej, a to oznacza, że należy instalować, uruchamiać, konserwować i naprawiać urządzenie zgodnie z instrukcją producenta. Zasady przedstawione w instrukcjach różnych modeli mogą się różnić, ponieważ konstrukcje mechanizmów oraz parametry techniczne również są różne.

Schemat połączeń elektrycznych szafy sterowania pompami OWEN SZUN 1. Dzięki zastosowaniu firmowych przemienników częstotliwości OWEN oszczędność energii elektrycznej sięga 35%.

Kilka ważnych ogólnych zasad:

• Montaż należy przeprowadzać w strefie zabezpieczonej przed wybuchami.
• Temperatura i wilgotność w pomieszczeniu muszą odpowiadać parametrom określonym przez producenta (np. temperatura od 0°C do +30°C).
• Podłączenie urządzeń elektrycznych powinno być wykonywane przez osobę posiadającą specjalne uprawnienia.
• Parametry SZUN muszą być zgodne z parametrami całego podłączanego wyposażenia.
• Montaż należy wykonywać zgodnie ze schematami ideowymi, przedstawionymi w załączniku do instrukcji.
• Przekrój kabla musi być zgodny z danymi podanymi w instrukcji.

Domowe stacje sterowania, znajdujące się w sektorze prywatnym, podlegają tym samym wymaganiom, co przemysłowe punkty kontrolne. Należy je zainstalować w suchym i ciepłym miejscu, dogodnym do obsługi. Może to być piwnica, specjalnie przeznaczone pomieszczenie, dobudówka do domu lub zabezpieczone pomieszczenie gospodarcze.

W przeciwieństwie do dużych szaf przemysłowych, modele domowe są kompaktowe i lekkie, dlatego najczęściej są produkowane w wersji ściennej.

Podłączenie należy wykonać po całkowitym zainstalowaniu systemu wodociągowego, doprowadzeniu rurociągu ciśnieniowego, ułożeniu kabli, zmontowaniu podzespołów, przeprowadzeniu izolacji wszystkich elementów elektrycznych. Po podłączeniu SZUN-u należy sprawdzić jego działanie zarówno w trybie ręcznym, jak i automatycznym.

Wsparcie techniczne i serwis

Niektóre firmy produkujące szafy sterownicze twierdzą, że nie jest wymagana konserwacja. Rzeczywiście tak jest, jednak konieczna jest regularna kontrola modułu sterującego przez jednostkę eksploatującą. Istnieje okresowość ustalona przez producenta, której należy bezwzględnie przestrzegać, aby zapewnić prawidłowe działanie wszystkich urządzeń.

Przed przeglądem lub wymianą jakichkolwiek części należy odłączyć napięcie i zablokować urządzenie przed ponownym włączeniem. Samodzielnie można sprawdzić niezawodność połączeń. Lista potencjalnych usterek, jak również możliwe sposoby ich usunięcia, są zazwyczaj podawane przez producenta.

Szafa sterownicza pompy studziennej lub zatapialnej z przemiennikiem częstotliwości, przeznaczona do zastosowań w przemysłowych kotłowniach, zakładach komunalnych lub domach prywatnych, wykonana na zamówienie według indywidualnych specyfikacji technicznych.

Na przykład najprostsza usterka – kontrolka sygnalizująca podłączenie systemu do przewodu elektrycznego nie zapala się. Możliwe są trzy przyczyny: brak napięcia w sieci, uszkodzony wyłącznik automatyczny lub przepalona lampka. Rozwiązaniem problemu będzie odpowiednio podanie napięcia, wymiana wyłącznika lub lampki.

Jeżeli wystąpi usterka, której nie można usunąć samodzielnie, należy skontaktować się ze specjalistami w centrum serwisowym.

Krótki przegląd popularnych modeli

Mimo że istnieje możliwość wykonania szaf sterowniczych pomp na zamówienie, wiele firm oferuje podstawowe modele. Ich montaż odbywa się z uwzględnieniem popytu konsumenckiego. Przedstawiamy krótki opis szaf, które można nabyć lub zamówić na oficjalnych stronach firm lub w sklepach internetowych.

SSP Grundfos Control MP204

Szafy sterownicze Grundfos Control MP204 są przeznaczone do automatycznego działania i ochrony jednej pompy.

Parametry w Grundfos Control MP204 mogą być konfigurowane w trybie ręcznym i automatycznym, przy czym istnieją dwa poziomy progowe: pierwszy – ostrzeżenie, drugi – wyłączenie awaryjne. Dziennik wyłączeń z listą przyczyn reakcji jest przechowywany w pamięci.

Dane techniczne:

• Napięcie – 380 V, 50 Hz
• Moc silników podłączanego urządzenia – od 1,1 do 110 kW
• Zakres temperatury – od -30°C do +40°C
• Stopień ochrony: IP54

Zaletą jest możliwość przesyłania danych CIU oraz regulacja parametrów za pomocą Grundfos GO.

Stacja sterowania pompami od NPO STOIK

Stacje sterowania zespołami pompowymi (SUN) firmy NPO STOIK. Przeznaczone do automatycznego sterowania zatapialnymi pompami wodociągowymi i drenażowymi, mogą obsługiwać od 1 do 8 przyłączeń.

Przykład wykonania systemu sterowania pompami 30 kW w metalowej obudowie wiszącej z softstartem Aucom i przemiennikiem częstotliwości Delta

Dane techniczne:

• Napięcie – 380 V, 50 Hz
• Moc silników podłączonego urządzenia – od 0,75 do 220 kW
• Zakres temperatur – od -10°C do +35 °C
• Stopień ochrony: IP54

Wśród podstawowych funkcji – automatyczne włączanie wentylacji, gdy temperatura wewnątrz szafy wzrasta powyżej normy.

Szafy od marki Grantor

Wielofunkcyjne szafy marki Grantor przeznaczone są do obsługi systemów cyrkulacyjnych i systemów drenażowych.

Możliwe tryby pracy: cyrkulacja i drenaż według czujnika analogowego lub przekaźnika ciśnienia. Dwa warianty algorytmu pracy zakładają wspólne lub naprzemienne włączanie pomp

Dane techniczne:

• Napięcie – 1x220 V lub 3x380 V, 50 Hz
• Moc silników podłączonego urządzenia – do 7,5 kW na każdy silnik
• Zakres temperatur – od 0°C do +40 °C
• Stopień ochrony: IP65

W przypadku awarii i uszkodzenia silnika pompy (z powodu zwarcia, przeciążenia, przegrzania) następuje automatyczne wyłączenie urządzenia i podłączenie wariantu rezerwowego.

Szafy Wilo SK

Linie SK-712, SK-FC, SK-FFS marki Wilo przeznaczone są do sterowania kilkoma pompami – od 1 do 6 sztuk.

Kilka automatycznych schematów w szafie Wilo SK-712 znacznie upraszcza pracę stacji pomp

Dane techniczne:

• Napięcie –380 V, 50 Hz
• Moc silników podłączonego urządzenia – od 0,37 do 450 kW
• Zakres temperatur – od +1°C do +40 °C
• Stopień ochrony: IP54

Podczas eksploatacji wszystkie parametry techniczne są wyświetlane na wyświetlaczu. W przypadku awarii wyświetlany jest kod błędu.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Więcej informacji o tym, jak działają szafy sterowania pompami, można dowiedzieć się z następujących filmów.

Jak zrobić najprostszą szafę sterowania pompami własnymi rękami:

Przykład pracy typowej szafy sterowania pompami na stanowisku testowym:

Zastosowanie szaf sterowania pompami pozwala efektywnie wykorzystać zasoby urządzeń studziennych lub drenażowych i oszczędzać energię elektryczną. Znając parametry techniczne swojej stacji pomp, można nabyć podstawowy model szafy sterowania pompami lub złożyć zamówienie według indywidualnego schematu.

Czy chcieliby Państwo podzielić się własnym doświadczeniem, opowiedzieć, jak montowano, instalowano i podłączano szafę sterowania urządzeniami pomp? Czy mają Państwo interesujące informacje lub pytania, które pojawiły się podczas zapoznawania się z przedstawionymi przez nas informacjami? Proszę pisać komentarze.