Захист глибинного насоса від роботи «всуху» (дренаж/відкачування) з компенсацією хвилювання води

Опис проблеми

Приватне фермерське господарство, сервісна комунальна служба або промислове підприємство експлуатує потужний свердловинний насос для подачі води або осушення дренажних накопичувачів. Специфіка занурювальних глибинних двигунів полягає в тому, що вони охолоджуються потоком рідини, яку самі ж і перекачують.

Якщо рівень води у свердловині падає нижче критичної позначки, виникає ефект «сухого ходу» — насос починає засмоктувати повітря. Без постійного водяного охолодження внутрішні робочі колеса, дифузори та обмотки статора перегріваються і плавляться за лічені хвилини. Наслідок — капітальний ремонт або повна заміна дорогого обладнання.

Ситуація ускладнюється тим, що при роботі потужної помпи дзеркало води у вузькій свердловині чи резервуарі не є статичним. Воно постійно вирує, утворюючи хвилі, повітряні кишені та піну. Якщо автоматика реагує миттєво, виникає «дребезг» контактів: насос починає хаотично вмикатися та вимикатися кілька разів на секунду, що швидко знищує пускові конденсатори та контакти силового пускача.

Рішення з використанням RM22LA32MR

Модель RM22LA32MR є багатофункціональним реле рівня преміум-сегмента в лінійці Schneider Electric. Його головні переваги для складних завдань дренажу:

1. Інтелектуальна затримка часу (до 25 секунд): Дозволяє реле повністю ігнорувати динамічне вирування та тимчасові оголення датчиків через хвилі. Насос вимкнеться лише тоді, коли рівень рідини дійсно впав стабільно і надовго.

2. Універсальний тризонний селектор чутливості: Дозволяє працювати в діапазонах від 250 Ом до 1 МОм. Це дає змогу налаштувати пристрій як на брудну дренажну воду з піною, так і на слабопровідну чисту воду чи дистилят.

3. Дві незалежні перекидні групи контактів: Дозволяють одночасно керувати силовою частиною та видавати сигнал про аварію на зовнішню індикацію.

Крок 1: Підключення пристрою та датчиків

Пристрій монтується на стандартну DIN-рейку і використовує трирівневу архітектуру підключення:

1. Живлення (Верхній ярус): До універсальних клем A1 та A2 підключається робоча напруга (24–240 В змінного або постійного струму).

2. Вимірювальні зонди (Середній ярус): Три дроти від кондуктометричних датчиків опускаються у свердловину та фіксуються на клемах Min, Max, C:

• Датчик C (Спільний): Опускається найнижче, на саму глибину (нижче рівня насоса). Він забезпечує постійний контакт із масою рідини.
• Датчик Min (Нижня межа сухого ходу): Фіксується безпосередньо над корпусом насоса. Це критична лінія: якщо вода опуститься нижче, насос хапне повітря.
• Датчик Max (Верхня межа відновлення): Встановлюється вище (наприклад, на 2–3 метри над насосом). Він визначає рівень, до якого свердловина має природно наповнитися підземними водами, перш ніж автоматика дозволить повторний старт.

3. Вихідні кола (Нижній ярус): Пристрій має дві групи перекидних контактів:

• • Клеми 11–14 (перша група) підключаються в розрив котушки магнітного пускача насоса.

  • Клеми 21–22 (друга група, нормально замкнена) підключаються до червоної сигнальної лампи «Аварія / Сухий хід» на дверях щита керування.

Крок 2: Налаштування на передній панелі

На фронтальній частині реле розташовано чотири поворотні регулятори для точного підлаштування під умови об’єкта:

1. Режим та діапазон (Верхнє коліщатко): Повертається в ліву зону Emptying (Відкачування) на позначку «St» (Standard — стандартна чутливість 5…100 кОм). Це активує логіку захисту від сухого ходу.

2. Точна чутливість (Друге коліщатко «Sens»): Встановлюється на значення 30–40%. Це відповідає опору звичайної свердловинної води і відсікає реакцію на мокрі стінки труб або залишки піни.

3. Тип затримки (Третє коліщатко): Вибирається режим «OFF DELAY». Це означає, що коли вода зникне, реле зачекає виставлений час перед тим, як вимкнути контакти й зупинити мотор.

4. Час затримки (Нижнє коліщатко «Tt»): Виставляється значення 5 секунд. Оптимальний час, щоб перечекати будь-яку хвилю у свердловині.

Крок 3: Алгоритм роботи в реальних умовах

• Стан 1 (Штатний режим / Робота): Вода повністю покриває всі датчики. Вимірювальний ланцюг замкнений. Реле тримає вихідні контакти 11–14 замкненими (насос качає воду), а контакти 21–22 розімкненими (лампа аварії згасла). На панелі світиться жовтий індикатор R.

• Стан 2 (Ігнорування хвиль): Через бурхливий забір води дзеркало рідини коливається і на 1–2 секунди оголює датчик Min. Реле фіксує розрив ланцюга, але завдяки режиму OFF DELAY та утриманню в 5 секунд не вимикає насос, захищаючи систему від хибних циклів пуску-зупинки.

• Стан 3 (Критичний сухий хід): Водоносний горизонт виснажився, і рівень стабільно впав нижче датчика Min. Ланцюг вимірювання розірвано. Реле відраховує рівно 5 секунд, переконується, що це не хвиля, і розмикає контакти 11–14. Жовтий світлодіод R гасне, насос миттєво зупиняється до того, як почне хапати повітря. Одночасно замикаються контакти 21–22, і на дверях щита спалахує червона лампа аварії.

• Стан 4 (Автоматичне відновлення): Насос заблоковано. Свердловина починає поступово наповнюватися природним шляхом. Вода покриває датчик Min (реле тримає насос вимкненим, захищаючи від передчасного пуску). Як тільки вода підніметься і досягне датчика Max, автоматика розуміє, що дебіт свердловини відновився. Контакти 11–14 знову замикаються, лампа аварії гасне, спалахує індикатор R, і насос автоматично повертається до роботи.

⠀
Результат

Використання реле преміум-рівня RM22LA32MR забезпечує абсолютний та автономний захист дорогого глибинного обладнання. Завдяки гнучким налаштуванням таймерів та чутливості повністю нівелюється негативний вплив вирування води у свердловині. Насос працює виключно у сприятливих тривалих циклах, що максимізує його експлуатаційний ресурс і захищає підприємство від фінансових втрат через аварійні ремонти.