Автоматика для скважины: основные виды, принцип работы и схемы подключения

Для индивидуального водоснабжения используются скважинные и колодезные источники чистой воды, забор которой осуществляется с помощью погружных или поверхностных электронасосов. Они не могут работать непрерывно и должны отключаться по мере наполнения магистрали, управление циклами включения отключения электронасоса осуществляет автоматика для скважины или колодца.

При организации системы водоснабжения частного дома электронасос подбирают, исходя из дебита, после чего монтируют автоматическую систему управления его работой, включающую электронику и накопительную емкость. От правильного подбора и настройки электронных управляющих устройств зависит эффективность водоподачи, срок службы электронасоса и удобство пользования водопроводом.

Рис.1 Пример обустройства водоснабжения

Что такое автоматика для скважины

Автоматические системы управления включают в себя электронику (реле давления, холостого хода, протока), манометр, гидроаккумулятор или модули, в которых эти элементы объединены – все они отвечают за оптимальное функционирование водопроводной магистрали.

В водоподающей линии автоматика выполняет следующую роль:

1. Управляет электронасосом, отключая его по мере наполнения магистрали. В высокотехнологичных системах вместо отключения используется регулировка его скорости вращения электродвигателя.
2. Защищает водопроводную магистраль от гидроударов и способствует созданию некоторого водного запаса при поломке оборудования или пропадании электричества.
3. Включает в себя защитные устройства для насоса, которые прерывают поступление на него электрического тока в случае отсутствия воды в источнике.

Рис. 2 Пример устройства скважинного водозаборного источника

Из каких частей состоит автоматический блок

Автоматика делится на 3 основных группы. Главные отличия заключаются в технологических разработках, которые применяются во время изготовления, а также диапазоне функций.

Блоки управления второго поколения

Для автоматизированного управления насосом применяются простые узлы:

1. Реле давления и холостого хода. Мастера смогут самостоятельно выполнить установку и сделать настройку.
2. Гидравлический аккумулятор. Это емкость, где собирается вода. Ее объем колеблется в обозначенных пределах. Гидроаккумулятор поддерживает напор, компенсирует удары внутри системы.
3. Манометр. Это один из основных элементов, которые контролируют уровень давления, настройку гидравлического реле.

Устройство блока управления.

Помпа отключает оборудование, когда внутри труб нет воды или повысилось давление. Автоматика второго поколения на скважинные насосы может настраиваться. Есть световые индикаторы, которые сигнализируют о работе узлов, состоянии оборудования.

Третье поколение

Автоматические блоки управления третьего поколения.

Блоки управления третьего поколения — это продвинутая электроника, которая экономит электроэнергию. По принципу своей работы она не отличается от другой автоматики. Подключение должно выполняться специалистом, который сделает установку, правильно настроит блок.

Автоматика комплексно защищает оборудование от преждевременных поломок при сухом ходе, разрыве трубопровода, а также от резких скачков напряжения в сети. Отличие заключается в возможности делать точную регулировку и настройку.

Модульная автоматика для скважины: преимущества и недостатки

Это комбинированное оборудование, которое обладает следующими особенностями:

1. Все узлы находятся рядом. Для монтажа не требуется много свободного пространства. Автоматику можно подключить самостоятельно, без помощи специалистов.
2. Приборы имеют широкий функционал для управления.

К преимуществам относят увеличение срока эксплуатации электрического насоса и остальных узлов. Автоматика для скважин помогает экономить электроэнергию, упрощает контроль, диагностические мероприятия, настройку и управление.

Недостатки — высокая стоимость автоматики, работа приборов только от электрической сети. Есть модели с датчиком сухого хода, который срабатывают при отсутствии воды в системе. Некоторые модели рассчитаны на подключение к указанной марке насоса, поэтому настройки ограничены и фиксированы.

Принцип действия и разновидности

Принцип работы автоматики для скважинного электронасоса основан на изменении физических параметров воды в линии и водозаборном источнике. Насос для скважины с автоматикой отключается и включается при изменении давления, высоты водяного столба в источнике, скорости движения жидкости по трубопроводу или ее пропадании в линии.

При использовании погружных электронасосов в трубопровод устанавливают отдельные узлы управления и гидроаккумулятор, в более современных модульных моделях все приборы объединены в одном блоке.

При использовании поверхностных агрегатов все управляющие элементы монтируют на один каркас, модуль называют насосная станция – использовать ее намного удобнее, чем самостоятельно устанавливать все элементы в линию.

Обратный клапан

Пропускает воду только в одном направлении, из скважины в систему водоснабжения. Элементы клапана – крышка, корпус, пружина, тарельчатый шток с резиновой прокладкой. В колодезных насосах со встроенной автоматикой этот клапан уже есть. Если он не встроен, то его ставят отдельно, сразу за скважинным насосом.

Под напором воды тарелка смещается и пропускает воду в трубу. При обратном движении тарелка упирается в выступы (седло) и герметично закрывает просвет клапана.

Компания Загород рекомендует обратные клапаны ITAP (Италия). Корпус клапана изготовлен из латуни, диск из нейлона, а уплотнение из жесткого каучука NBR. Рабочие температуры – от -20 до 100 градусов Цельсия. Также хорошо себя зарекомендовали клапаны Tiemme, Danfoss, Valtec.

Как работает автоматика и защитные механизмы

Автоматика позволяет регулировать работу погружного или поверхностного электронасоса, отключая цепь его питания в электроприборах, реагирующих на поведение жидкости. Размыкание электрической цепи происходит непосредственно через контакты или с помощью мощных радиодеталей.

Рис. 3 Поверхностная станция в кессонной яме

Управление насосом по давлению

Монтаж реле давления производится в водоподающую магистраль на фитинги после фильтров, при использовании станции оно закрепляется на пятивходовой штуцер, размещенный на гидроаккумуляторе.

Гидравлическое реле является основным управляющим элементом во всех системах водоподачи, оно прерывает поступление электроэнергии при повышении давления в системе до определенного предела.

Принцип действия прибора основан на смещении мембраны, на которую давит жидкость, при этом закрепленный на ней толкатель механически размыкает внутренние контакты. Для настройки в корпусе установлены два регулировочных винта, вращением которых выставляется верхняя граница срабатывания и разница между порогом включения и отключения.

Реле давления с защитой от работы на сухую

Для защиты помпы от выхода из строя при отсутствии жидкости в скважинном канале, автоматическая система должна обязательно включать в себя реле с защитой от холостого хода, которое устанавливается в линию рядом с другими узлами. Его принцип действия и конструкция полностью идентичны вышеописанному гидрореле с единственной разницей — электроприбор разрывает цепь подачи электричества на помпу при понижении напора в системе до определенного порога. Границы срабатывания прибора задаются двумя подпружиненными регулировочными винтами, помещенными под крышкой, для подсоединения проводов на выходе имеются два клеммных разъема.

Рис. 4 Гидроаккумулятор и манометр — подключение

Разновидности поплавковых механизмов

Поплавковые механизмы могут использоваться как отдельные детали, закрепляемые на стенках водозаборной емкости, так и встроенные в оборудование систем водоснабжения.

Их принцип действия основан на замыкании или размыкании контактов при изменении положения поплавковой головки за счет движения помещенного внутрь предмета (шара), оказывающего давление на рычаг или контакты.

Как поднять воду на высоту без насоса: видео, описание

Не стоит торопиться оценивать условия возделывания почвы без наличия электроэнергии экстремальными. Именно в таких ситуациях оказывается немалое количество огородников, разработавших земельные участки на пустырях и других невостребованных территориях. Смекалка и наличие полезного опыта, которым многие делятся в интернете, дают возможность организовывать подачу воды и без электроэнергии.

Таких способов перекачивания довольно много. К наиболее доступным можно отнести следующие:

Архимедов винт – это устройство из цилиндра и помещенного в него винта с ручкой для вращения

1. Применение Архимедова винта. Устройство состоит из полого цилиндра и помещенного в него винта с ручкой для вращения. Систему нужно опускать в источник под углом. Винт, приведенный в движение механическим способом, забирает воду и подает ее наверх.
2. Использование гидравлического тарана. Способ придуман механиком Монгольфье. В основе – кинетическая энергия воды: поток, проходящий по жесткой трубе, перекрывается, вода через обратный клапан устремляется в расположенный выше гидробак. Бак оснащается штуцером в нижней части, на который и надевается шланг, поставляющий воду потребителю.

Чтобы получить больше информации о том, как поднять воду на высоту без насоса, стоит посмотреть видео:

Полезный совет! При создании механического устройства подачи воды следует учитывать, что наиболее эффективным и доступным способом является поршневая система.

Выбор реле

При выборе гидрореле руководствуется его диапазоном в водопроводе, стандартное значение составляет 1,5 — 3 бар. При подключении с помощью манометра производят его настройку регулировочными винтами. Аналогичным образом поступают с реле сухого хода, настраивая его на отключение питания при напоре в линии менее 1,5 бар. Если частный дом имеет высокую этажность, то для подачи воды с требуемым напором на верхние этажи реле дополнительно настраивают, повышая верхний и нижний пороги срабатывания.

К примеру, если высота подъема на верхние этажи составляет 5 метров (1 бар. соответствует 10 метрам вертикального водного столба), то к верхней и нижней границам срабатывания добавляют по 0,5 бара и в итоге получают диапазон срабатывания от 2 до 3,5 бар. Выбираемая для водоснабжения дома марка должна иметь соответствующий напорный диапазон по паспорту.

Рис. 8 Насосные агрегаты с поплавками и электролитическими датчиками

Этапы монтажа кессонов своими руками

Монтаж монолитного бетонного кессона
Монолитный бетонный резервуар заливают таким образом:

• На подготовленное основание устанавливают опалубку, отступив от стенок ямы оставленные 20-30 см. Можно выгонять каркас из досок постепенно (по 30 см) или сразу на всю высоту.
• В опалубку устанавливают арматурную сетку.
• Готовят раствор из цемента, песка и щебня в соотношении 1:3:5 соответственно. Сыпучие разводят водой до получения смеси сметаноподобной густой консистенции.
• Готовый раствор порциями заливают в опалубку и аккуратно трамбуют металлическим прутом, чтобы выгнать остатки воздуха.
• Как только резервуар полностью застынет, опалубку снимают и при помощи перфоратора делают в стенах отверстия под вывод кабелей, водопроводной магистрали. Все технические бреши заделывают цеметно-песчаным раствором.
• Наружные стенки готового кессона обмазывают битумной мастикой.

Верх камеры можно обустроить при помощи деревянного щита, укрытого рубероидом либо залить монолитную плиту, установив сначала деревянную опалубку из прочных досок

В плите важно оставить отверстие под люк

Кессон из ЖБ колец

Поскольку сделать кессон для скважины из бетонных колец своими руками сложно, здесь понадобится помощь спецтехники. Элементы перед монтажом нужно обработать с обеих сторон битумной мастикой. После её высыхания кольца поочередно опускают в котлован на заранее подготовленное основание. Все стыки желательно промазать монтажной пеной и после её высыхания еще раз пройтись мастикой.

С помощью перфоратора делают технические боковые отверстия, а зазоры герметизируют.

Верх кессона из колец может быть из бетонной плиты с люком или просто металлического приваренного щита.

Кирпичный кессон

С учетом того что дно котлована уже подготовлено (имеется бетонная площадка) по периметру будущей кладки следует уложить полосы рубероида. Только после этого приступают к кладке. Класть кирпич нужно с угла, продвигаясь к противоположному с одной и другой стороны. Толщина раствора между блоками — 1-1,5 см

Важно установить металлические гильзы там, где предположительно будут находиться выводы труб водопровода и кабели. Потом выгоняют стенки кессона до нужного уровня. Как только камера полностью просохнет, её оштукатуривают и обмазывают битумной мастикой снаружи и изнутри

После высыхания гидроизоляции проводят обратную засыпку камеры

Как только камера полностью просохнет, её оштукатуривают и обмазывают битумной мастикой снаружи и изнутри. После высыхания гидроизоляции проводят обратную засыпку камеры.

Полимерный кессон

Можно сделать кессон для скважины из пластиковой бочки или купить готовую прочную конструкцию с ребрами жесткости. Второй вариант предпочтительнее, так как резервуар сможет выдерживать давления пучинистого грунта.

Часто под монтаж полимерного резервуара допустимо не делать мощного бетонного основания. Достаточно песчаной подсыпки толщиной 10-15 см.

Технология установки полимерного кессона:

• Камеру устанавливают на деревянные балки, предварительно сформировав в дне техническое отверстие под обсадную колонну.
• Аккуратно надевают кессон на трубу и опускают вниз.
• Под вывод труб и кабеля желательно сразу на поверхности сделать дополнительные отверстия.
• Обратную засыпку полимерной камеры делают из песчано-цементной смеси. Ее немного смачивают и хорошо послойно уплотняют.
• Оборудование в пластиковом кессоне лучше располагать в 10 см от стенок резервуара.

Установка поверхностного электронасоса

Перед подключением наружных станций первым делом оборудуют скважину — чаще всего монтируют кессон, внутри которой находится водозаборное оборудование вместе с гидроаккумулятором и работает насос. Так как в поверхностных моделях глубина забора не превышает 9 метров, монтаж глубокой ямы помимо защиты оборудования служит и для повышения давления воды в системе — всасывающий патрубок можно опустить ниже уровня земли на 1 метр. При использовании станции все оборудование уже смонтировано и остается только подключить к ней входной и выходной патрубки.

Финансовый план

Первоначальные вложения

Всего первоначальные инвестиции в основные и оборотные средства составляют 1092 тыс. руб. Однако этой суммой первоначальные инвестиции не ограничиваются. С учетом закупки кормов, оплаты труда и ЕСН, покрытия текущих убытков при сделанных в модели проекта предположениях об оборачиваемости средств общие инвестиции в течение первых трех кварталов оцениваются в 1890 тыс. руб. Данный объем инвестиций можно оценить как нижнюю реалистичную границу вложений.

Динамика инвестиционных вложений

Основные капиталовложения производятся в течение первого квартала жизни проекта. Далее необходимо инвестировать в расширение помещений птицефермы для увеличения поголовья до 2000 кур. Инвестиции оцениваются в 700 тыс. руб. Период осуществления капиталовложений — 7 квартал. Для покрытия дефицита денежных средств потребуются дополнительно 140 тыс. руб. в 7 квартале.

Установка погружной помпы и ее подключение

Для установки погружной помпы обычно используют оголовок, помещенный в кессонную яму вместе с оборудованием или адаптер, врезанный в боковую стенку обсадной трубы. В последнем случае все автоматические узлы помещаются в жилом доме или отдельном хозяйственном строении.

Рис.13 Схема подключения и установки глубинных насосов в скважину

Автоматика для скважины должна выбираться по основным критериям, к которым относится, стоимость, связанная с применяемым погружным электронасосом. При использовании недорогих электронасосов отечественного или китайского производства достаточно применения простейших автоматических приборов — функции дорогих управляющих блоков с такими агрегатами не будут полностью реализованы. Если приобретается дорогой аппарат (например электронасос Grundfos за 1000 у.е.) с частотным регулированием скорости вращения электродвигателя, использование любых других устройств кроме родного модуля Grundfos PM2 не имеет никакого смысла.

Особенности

Колодец в собственном дворе или на даче зачастую является не предметом роскоши, а самой настоящей необходимостью в тех местах, где отсутствует централизованный водопровод. Однако простое торчащее из земли бетонное кольцо мало кому доставляет эстетическое удовольствие, да и удобство использования в этом случае ниже среднего. Чтобы исправить эту ситуацию, необходимо облагородить колодец, установив специальный ворот, которой существенно облегчает подъем воды. На сегодняшний день в крупных строительных магазинах можно приобрести уже готовые колодезные ограды, но, как правило, они либо имеют далеко не самый презентабельный вид, либо стоят очень дорого.

Поэтому чаще всего домашние мастера возводят домики для колодца своими руками – в этом случае и фантазию можно проявить, и обустроить все именно так, как вам нужно.

Разберемся, зачем, вообще, нужно это ограждение.

• Колодезный домик защищает воду скважины от загрязнения вследствие попадания в нее пыли, листьев, камней и так далее. Для этого необходима плотно прилегающая крышка – открытые колодцы подходят только для технической воды (полив, стирка), поэтому если вы намерены как минимум мыть посуду, то крышка должна стать непременным атрибутом конструкции.
• Домик предотвращает попадание в питьевую воду осадков любого типа. Дождевые и талые воды содержат большое количество кислотно-щелочных элементов, отходов жизнедеятельности человека, растворенных в них удобрений и другие примесей, их попадание в источник воды чревато опасными загрязнениями. Чтобы этого избежать, крышу домика, как правило, делают двускатной – так легче выводить осадки.
• Домик препятствует проникновению в колодец химикатов, которые зачастую используются для опрыскивания зеленых насаждений.

Это важные, но не единственные функции домиков – стенки колодезного домика в зимнее время не дают воде замерзнуть, а кроме того, и это очень важно, обеспечивают безопасность маленьких детей. На домики часто врезают щеколды и устанавливают замки, которые не дают любознательным малышам перегнуться и упасть в воду

Чтобы максимально облегчить подъем воды, монтируют ворот и стойки – обычно это обычное бревно с вращающейся ручкой, к которому крепится металлическая цепь.

Конечно, идеальный колодезный домик должен требовать самого простого ухода и органично вписываться в ландшафтный дизайн.

Существует большое разнообразие домиков, устраиваемых для гидротехнических сооружений, чаще всего их выполняют в виде крышки, домика или беседки.

Первый вариант оптимален в условиях ограниченного бюджета, поскольку является довольно экономичным. Это простая крышка, которая закрывает вход в колодезную шахту на уровне земли. Оборудовать такую защиту довольно быстро и просто, однако необходимо постоянно контролировать крышку, чтобы она была все время закрыта.

Конструкция в виде домика или беседки часто устанавливается на дачах, где прекрасно дополняет ландшафтный дизайн. Как правило, такая беседка имеет специальную защитную дверцу, которая препятствует попаданию осадков, а также защищает воду от попадания мусора. Материалом для изготовления таких домиков служит древесина, которая отличается долговечностью и экологической чистотой.

При составлении чертежей и схем домиков для колодца очень важно принимать во внимание материал, из которого он будет сооружаться. Чаще всего используют:

Чаще всего используют:

• кирпич;
• камень;
• бетонные блоки;
• металлоконструкции;
• бревна.

Домики из камня и кирпича строятся довольно быстро и просто, они отличаются надежностью и могут прослужить на протяжении многих лет. Единственным недостатком такого строения является его низкая привлекательность, поэтому подобные домики будут нуждаться в финишной отделке, что приводит к дополнительным затратам времени, сил и средств.

Очень популярны домики из бетона, этот материал позволяет соорудить конструкцию любой формы – можно оформить ее в виде круговых осей, а можно возвести небольшую возвышенность. Вариантов очень много, однако каждый из них так же, как и кирпич, потребует декоративной отделки – чаще всего используют мозаику или каменные фрагменты.

Домик из металлоконструкций оптимален для участков в стиле хай-тек, он отличается лаконичной формой, строгой геометрией и концептуальностью.

Однако самым популярным материалом для обустройства домиков были и остаются бревна – изделия из древесины гармонично смотрятся в любом ландшафте, деревянный домик имеет исключительно привлекательный внешний вид, а кроме того, надежно защищает вход в шахту. Единственный минус такого материала – это подверженность гниению под воздействием внешних атмосферных факторов. Однако если использовать мореное дерево и обработать его специальными защитными составами, то срок его службы продлится на долгие годы.

Домик может быть и пластиковый, однако такие варианты чаще используются для создания декоративных конструкций.

Выбор материала – это далеко не единственный вопрос, который необходимо решить на этапе подготовки к строительству, очень важно составить чертеж, а для этого следует выбрать дизайн конструкции. Колодезные домики могут быть открытыми и закрытыми

Колодезные домики могут быть открытыми и закрытыми.

Открытые модели включают несколько основных элементов:

• наземная часть;
• стойки подъемника;
• крыша со стропильной системой;
• дверца на срубе.

Такие варианты широко распространены в деревнях, они оптимальны, если колодцем пользуются несколько владельцев.

Конструкция закрытого типа включает немного другой набор составных деталей:

• стойка с воротом (подъемником)
• дверцы с замком;
• стропила и кровля.

Каждая из таких конструкций индивидуальна и непохожа на другие, стены здесь могут либо составлять единое целое со срубом, либо их роль выполняют скаты крыши, но вне зависимости от особенностей строения, они надежно защищают колодец от непогоды, а также делают безопасным перемещение по участку детей и домашних животных.

Традиционно используют несколько вариантов конструкций.

1. Домик-крыша – самый простой домик, который выполнен в виде простейшей треугольной двускатной крыши.
2. Чуть более сложным вариантом является сооружение домика в полном смысле этого слова. Такие изделия чаще всего выполняют в виде четырехугольного сруба и оформленной крыши, либо используют бетонные кольца – в этом случае конструкция имеет круглую форму.
3. Очень оригинально смотрятся домики-беседки. В этом случае конструкция не полностью закрыта, а частично открыта, крыша крепится на опорах, а дверца оборудована не в самой кровле, а возле основания. При этом само основание может быть любым – очень гармонично выглядит круглое кольцо, бревна с квадратным основание, а также восьмигранный домик.

От выбранной формы зависит проект будущего домика для колодца и особенности его дальнейшего строительства. Традиционно габариты домика должны соответствовать непосредственно конструкции шахты: ряду колец из бетона или форме бревенчатого сооружения. Имейте в виду, что если сделать крышу слишком маленькой, то вода не будет защищена от пыли и грязи, а слишком просторный покров сделает эксплуатацию источника воды неудобной.

Надземное сооружение по типу павильона

Это самый простой вариант, как облагородить скважину. Для этих целей используется компактная конструкция, которую размещают над гидротехническим сооружением. Допускается некоторое заглубление такого павильона. В таком случае он будет напоминать автономный погреб, обсыпанный со всех сторон землей.

Для этого перед монтажом конструкции выкапывается небольшая траншея. Подобным образом чаще всего оснащаются промышленные скважины. В приватном секторе павильоны применяются редко, т.к. его присутствие скрадывает полезную площадь и нарушает эстетичность участка. Чтобы утеплить такое сооружение, приходится приложить немало усилий.