Что такое шкаф управления?

Шкаф управления представляет собой целый комплекс управляющих устройств. Обычно шкаф управления состоит из коммутационных (силовых аппаратов), устройств защиты, частотных преобразователей и систем управления на базе микропроцессоров. Такой шкаф подключается к сети посредством вру (вводно-распределительного устройства). Благодаря использованию современных расширяемых элементов можно построить систему любой сложности и любой логики. Автоматизировать и очень точно контролировать любой производственный процесс. Корпус шкафа выполнен из металла и, как правило, имеет запираемую дверцу. Для возможности расширения шкафа управления боковые панели выполнены съемными, поэтому нет никаких проблем добавить очередной модуль. При производстве щитов стараются обеспечить степень защиты корпуса IP20, IP31, IP41, IP54. Если требует проект, то возможны шкафы с IP44, IP55, IP65. Однако следует понимать, что высокие показатели защиты корпуса увеличивают стоимость шкафа управления, снижается естественное охлаждение аппаратуры, поэтому часто требуется установка дополнительных систем вентиляции, что еще больше увеличивает конечную стоимость проекта.

Область применения.

Так как работа шкафов основана на принципах автоматики управления - постоянный или регулярный контроль изменений наблюдаемых параметров системы, то область использования таких шкафов практически неограниченна. К примеру, шкаф может применяться для автоматического выбора оптимальных режимов работы электродвигателей, насосов. А управление шкафами может быть организовано в автоматическом и ручном режиме. Почти всегда использование шкафа управления позволяет сократить потребление электроэнергии, обеспечить защиту электродвигателям от перегрузки и токов короткого замыкания, что однозначно продлит срок эксплуатации самих электродвигателей.

Часто щит автоматики не нужно проектировать, ведь есть уже готовые проекты, реализующие стандартные схемы, к примеру, управление освещением, управление электрооборудованием. А если нужно разработать шкаф с частотным приводом для регулирования работы насосной станции, то приготовьтесь к длительному процессу проектирования, изготовления, монтажа и пусконаладки.

Если вы владелец загородного дома или дачи с автономным водоснабжением, то, наверно, хоть раз задавались вопросом, как сделать так, чтобы насосное оборудование работало более эффективно и продолжительно, а также имело несколько удобных режимов работы. Кроме того иногда для обеспечения дома водой и полива огорода используются сразу два насоса, поэтому необходимо согласовать и автоматизировать их работу. Ответ на все вопросы вы получите, когда узнаете, что такое шкаф управления насосами, а также, зачем он нужен.

Главным назначением распределительных шкафов является управление электродвигателем одного или сразу нескольких насосных агрегатов. При этом тип насоса значения не имеет. Это может быть оборудование погружного типа либо скважинный или дренажный насос.

Причём назначение насосного оборудования может быть разным. Например, агрегат погружного типа нужен для эффективной работы отопительной системы, обустройства водоснабжения загородного дома или создания системы пожаротушения. А вот дренажный насос вместе со шкафом управления пригодится для перекачивания жидкости.

Стоит знать: область использования шкафов управления довольно обширная. Они с успехом применяются на объектах жилищно-коммунального назначения, а также промышленных предприятиях. Кроме этого шкафы активно используются частными лицами для обустройства автономного водоснабжения.

Если же вы установите шкаф управления для координации работы скважинного насоса, то, наконец, обретёте долгожданное спокойствие и отдых, поскольку отныне вам не нужно следить за работой оборудования, всё это будет делать автоматика, расположенная в шкафу. При этом данное устройство сможет выполнять следующие функции:

• оборудование будет обеспечивать безопасный и плавный запуск двигателя насосного агрегата;
• автоматика сможет регулировать работу частотного преобразователя;
• помимо этого устройство будет отслеживать давление в системе, уровень воды, а также её температуру, что очень важно для своевременного включения и отключения насосного оборудования.

Функции шкафов управления двумя и более насосами ещё обширней:

• если агрегат заметит, что один из насосов работает в аварийном режиме, он тут же подключит к работе второй насос;
• поскольку автоматика шкафа управления будет регулировать попеременную работу каждого из насосов, общая изнашиваемость насосных агрегатов наступит позднее;
• если одни из насосов длительное время будет находиться без работы, оборудование сможет защитить его от заиливания;
• благодаря такому устройству вы вручную сможете заблокировать работу одного из насосов;
• автоматика шкафа имеет разные программы управления несколькими насосами;
• при необходимости вы можете получить полные данные о работе каждого агрегата по отдельности.

Что входит в комплектацию?

Шкаф управления насосным оборудованием может иметь разное наполнение в зависимости от количества обслуживаемых насосов. Комплектацию шкафа мы рассмотрим на примере устройства, которое будет обслуживать погружной насос с асинхронными электродвигателями переменного тока. В комплектацию входят следующие составные детали:

1. Наружная панель для управления и настройки.
2. Различные переключатели и кнопки для выполнения действий по управлению насосным оборудованием.
3. Частотный преобразователь.
4. Прибор для измерения давления воды, который позволит автоматически регулировать работу насосного оборудования.
5. Реле защиты от работы «на сухую» необходимо для того, чтобы агрегат не мог работать после понижения уровня воды, что может привести к выходу его из строя.
6. Для оповещения о различных ситуациях и включённых функциях шкаф укомплектован различными световыми сигнализаторами (лампочками).
7. Специальные выключатели, которые позволяют отключать двигатель и частотные преобразователи.
8. Тепловой датчик.
9. Оборудование для ручного и автоматического управления нагрузкой.

Стоит знать: в принципе работа шкафа рассчитана на автоматическое управление работой насосного оборудования. Но при необходимости можно переходить в режим ручного управления.

Принцип действия

Принцип работы в автоматическом режиме выглядит так:

1. Когда автоматический режим активизирован, частотный преобразователь производит плавный запуск двигателя погружного насоса.
2. Он поддерживает его во включённом состоянии до тех пор, пока давление воды в системе не достигнет установленного максимума.
3. После этого оборудование отключает насос.
4. То же самое происходит во время активного разбора воды – насос работает до тех пор, пока не прекратится пиковое водопотребление, и давление не повысится. В итоге частота снижается и агрегат отключается.

Корпус оборудования выполняется из металла. Есть шкафы, выполненные для монтажа на стене, а другие агрегаты устанавливаются только на полу. Основное назначение любого изделия – контроль параметров системы и выбор наиболее подходящего режима работы электродвигателя. Благодаря их использованию можно добиться снижения энергопотребления и предотвратить поломку электродвигателя.

Эксплуатация шкафа

Шкафы управления насосами продаются с подробной инструкцией и схемами, которые стоит изучить прежде, чем начать пользоваться изделием. На схеме точно отображается расположение электронной начинки, структура, места подключения насосов, а также расположение устройств для защиты двигателя.

Обслуживание шкафа (его очистка, ремонт или осмотр) должно проводиться при отключённом электропитании. При этом лампочка с надписью «сеть» не должна гореть. В шкафах используются сменные фильтры на вентиляционных решётках. Их необходимо менять по мере загрязнения.

Кроме этого регулярной очистке подлежит вентилятор и радиатор частотного преобразователя. Крепёжные винты в местах подключений периодически необходимо подтягивать. Это обеспечит бесперебойную работу оборудования.

Работа шкафов управления рассчитана на условия плюсовой температуры, поэтому данные агрегаты нужно устанавливать только в отапливаемых помещениях.

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:

1. Параметры и общее число двигателей. При этом важна частота вращения, мощность прибора и рабочее напряжение.
2. Разновидность управления (дистанционное, ручное или автоматическое).
3. В каком режиме должен запускаться двигатель (с использованием частотного преобразователя, прямой режим, плавный или комбинированный).
4. 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.

Совет: при выборе шкафа обращайте внимание на год его изготовления. Хорошо, если он совпадает с датой производства насосного оборудования. Так вы сможете подобрать совместимые модели.

Популярные модели

1. Модельный ряд шкафов марки Grundfos довольно обширный. В нём есть изделия с разной комплектацией и техническими характеристиками. Некоторые модели имеют защиту от работы «на сухую», понижения напряжения и отсутствия фазы. Однако все они могут:
   • управлять насосным оборудованием;
   • автоматически запускать агрегат после длительного простоя;
   • контролировать уровень воды и выводить данные на панель индикации;
   • регулировать работу оборудования;
   • такие изделия могут использоваться в диапазоне температур от -20 до +40°С;
   • на всё оборудование этой марки даётся двухлетняя гарантия.

1. Шкафы марки Alpha Control надёжно защищают насосное оборудование от негативных факторов, вызывающих выход агрегатов из строя. Они могут работать с любыми моделями насосов. Данные изделия предназначены для подключения к сети на 220 и 380 В. О том, что модель можно использовать для управления двумя насосами, скажет маркировка «D» в обозначении.

Шкаф управления насосом – это обязательный элемент системы автономного водоснабжения, выстроенной на базе агрегата погружного типа. Ведь заглубленным в скважину насосом придется управлять удаленно. И не только управлять – любой агрегат нуждается в контролирующих узлах и предохранительных блоках. Без этих элементов насос попросту перегорит.

Причем все вышеописанные узлы нужно где-то монтировать. В итоге возникает необходимость интегрировать в структуру системы водоснабжения особый шкаф управления скважинным насосом – место, где собраны все управляющие, контрольные и предохранительные блоки. И в данной статье мы рассмотрим назначение, комплектацию и типовые разновидности шкафов управления.

С помощью шкафа управления можно решить сразу несколько задач:

• Во-первых, он управляет работой электродвигателя насоса. Причем возможен как ручной, так и автоматический режим управления.
• Во-вторых, он отслеживает такие эксплуатационные параметры автономной системы водоснабжения, как: давление в трубах, температуру воды, уровень жидкости в скважине. Причем все вышеуказанные параметры влияют на режимы работы насоса самым непосредственным образом.
• В-третьих, он выравнивает характеристики тока, подаваемого на клеммы электродвигателя насоса, и регулирует частоту вращения вала агрегата (и на старте, и в случае остановки).

Кроме того, шкаф управления может обслуживать как один насос, так и насколько агрегатов.

Причем управление двумя (и более) насосами предполагает расширение функциональности шкафа (а точнее его начинки) за счет следующих опций:

• Контроля периодичности работы агрегатов. То есть, блоки управления попеременно или первый или второй насос, обеспечивая равномерный износ машинной части этих агрегатов. В итоге, срок эксплуатации напорного оборудования увеличивается вдвое.
• Контроля непрерывности работы агрегатов. То есть, если первый насос вышел из строя, но скважина продолжит работать на резервной (второй) линии.
• Контроля функциональности агрегатов. То есть, к такому устройству можно подключать разные насосы. В итоге, пользователю уже не нужен отдельный шкаф управления пожарными насосами и шкаф управления дренажными агрегатами – все функции совмещаются в одном корпусе, начиненном соответствующими блоками управления и синхронизации работы напорного оборудования.

Словом, такой шкаф – это сосредоточие органов управления всеми инженерными коммуникациями строения, связанными с подачей, отводом или дренированием воды.

Типовая комплектация

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

• 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.

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.

Отечественный шкаф управления насосами Грантор доукомплектован особыми контурами, управляющими работой систем пожаротушения. Такую схему продвигает сам производитель, участвующий в федеральной целевой программе повышения уровня пожарной безопасности.

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

Обслуживание и ремонт

Обслуживание шкафов управления не отличается от аналогичных процедур, проводимых с прочими электротехническими приборами. То есть все манипуляции сводятся к своевременной замене засбоивших блоков, чистке фильтров, подтягиванию контактов и прочего.

Ремонт шкафов управления осуществляется путем замены вышедшего из строя блока новым, работоспособным устройством. Причем после каждой инсталляции нового элемента работу шкафа следует отрегулировать.

Поэтому ремонтные работы стоит проводить лишь в сервисных центрах, оборудованных специальными тестовыми стендами, на которых проверяется работа всех блоков устройства.

Пробурив на дачном участке скважину и установив систему водоснабжения с погружным насосом, невольно задаешься вопросом: как сделать, чтобы насос работал более продуктивно, дольше не выходил из строя и имел несколько режимов работы? К тому же неплохо было бы автоматизировать процесс водоснабжения, особенно в том случае, если насосов два или более. Выход прост: следует установить распределительный щит или шкаф управления насосами.

Назначение и функции шкафов управления

Основное назначение распределительных конструкций – управление электрическими двигателями насосов любого вида: дренажных, погружных, скважинных.

Схема управления дренажным насосом демонстрирует варианты регулировки одного, двух и трех дренажных насосов

Без погружного насоса невозможна работа систем отопления, водоснабжения, пожаротушения, а шкаф управления дренажным насосом необходим для автоматизации откачки жидкости.

Если нет опыта работы со шкафами управления, настройку и ввод в эксплуатацию лучше доверить специалисту

Установив шкаф управления скважинным насосом, владелец дома обретет отдых и покой, так как дальше работу оборудования будет контролировать электронная «начинка».

Будет обеспечен и плавный безопасный пуск электродвигателя, и регулирование частотного преобразователя. Такие параметры, как давление, уровень воды и температура также будут находиться под наблюдением.

На данной схеме хорошо видно, где должен находиться шкаф управления насосами и как он совмещен с системой подачи воды

Если используется шкаф управления двумя насосами, то функции его еще шире:

• в аварийной ситуации с одним насосом он оперативно подключает второй, резервный;
• выравнивает изнашиваемость агрегатов, регулируя их сменную работу;
• при простое одного из механизмов предотвращает его заиливание;
• дает возможность ручной блокировки одного из насосов;
• содержит программы управления двумя и более агрегатами;

выдает информацию по каждому механизму в отдельности.

На схеме показана схема взаимодействия панели управления и скважинного насоса с сопутствующим оборудованием

Стандартный состав распределительных шкафов

В зависимости от количества обслуживаемых агрегатов изделие может иметь различное наполнение. Для примера возьмем шкаф управления погружными насосами, имеющими асинхронные двигатели переменного тока.

Размеры шкафа зависят от его наполнения и выполняемых функций. Металлический каркас устанавливают на стене или на полу

Составные части:

• внешняя панель управления;
• органы управления (кнопки, переключатели) системой;
• частотный преобразователь;
• измеритель давления воды (для автоматического регулирования работы механизмов в зависимости от ее уровня);
• защиту от «сухого хода»;
• световую сигнализацию (лампочки);
• выключатели для защиты двигателя и преобразователя частоты;
• два режима управления нагрузкой: ручной и автоматический;

тепловое реле.

Схема расположения компонентов шкафа, регулирующего работу одного насоса

Хотя работа шкафа предусматривает и ручное управление, основное время он должен работать в автоматическом режиме.

При запуске авторежима частотный преобразователь плавно приводит в действие двигатель погружного насоса до тех пор, пока давление воды не достигнет заданного параметра. Когда активный разбор воды прекращается, частота снижается и насос останавливается.

Шкафы управления на заказ

Многие производители насосов и насосных станций поставляют готовые к использованию изделия. Например, концерн Grundfos выпускает целый ряд шкафов для автоматического управления подачей и откачиванием воды.

Большой популярностью пользуется продукция компании Grundfos

Но есть и другой вариант – изготовление изделия на заказ. Что необходимо учитывать, заказывая шкаф управления?

1. Количество электродвигателей и их параметры (мощность, частота вращения, напряжение).
2. Тип управления (ручное, автоматическое, дистанционное).
3. Режим пуска двигателя (прямой, частотный преобразователь, комбинированный, плавный).
4. Условия окружающей среды (влажность, температура).

Особенности обслуживания шкафов

Перед тем, как начать пользоваться автоматикой, следует тщательно изучить инструкцию и схемы, прилагаемые к изделию. Любая схема шкафа управления насосами отображает расположение электроники, структуру устройства в целом, интерфейсы для подключения насосов, каналы защиты двигателя.

Схемы электронного наполнения шкафов управления отображают расположение всех элементов

Любые манипуляции с механизмами – чистка, осмотр, ремонт - должны проводиться при выключенном электропитании (лампочка «Сеть» не горит).

Следует следить за чистотой фильтров вентиляционных решеток, чаще всего они бывают сменными. Радиатор частотного преобразователя и вентилятор необходимо также очищать от пыли. Чтобы подключения функционировали без перебоев, нужно подтягивать крепежные винты.

О технических характеристиках шкафа управления расскажет его маркировка

Иногда возникают неисправности в системе. Некоторые из них устраняются своими силами, другие – специалистами или после консультации с производителем. Например, на табло появилась надпись «Авария» - «низкое давление». Это значит, что отреагировала защита «от сухого хода» - скорее всего, в скважине нет воды. Пока вода не появится, насос будет заблокирован.

Группа компаний «АСУ-Технология» с начала 2004 года производит различные шкафы управления насосами для оптимального решения задач водоснабжения и пожаротушения. Отработанные алгоритмы работы способны сохранить работоспособность оборудования при разнообразных отказах, авариях или неисправностях.

Для полнофункциональной работы любого объекта управления необходимо наличие автоматического оборудования. Сам алгоритм заключается в подключении недостающих или отключении лишних работающих насосных агрегатов, в зависимости от текущей разницы значений текущего и заданного давлений. Общая степень надёжности такой системы управления вычисляется как произведение коэффициентов всех элементов входящих в его состав, именно поэтому меньшее количество элементов имеет более высокую надёжность (при условии схожей надёжности каждого).

Помимо этого, важная сфера водо-комунального хозяйства - водоотведение, аналогично всем другим сферам, требует наличия промышленных автоматических систем для управления канализационными насосами. Подробное описание и принципы функционирования автоматики КНС описано в отдельной статье.

Основные преимущества

• Снижение потребления электроэнергии на объекте при функционировании в автоматическом режиме;
• Исключение гидроударов и высоких пусковых токов при включении в работу насосов;
• Уменьшение затрат на обслуживание и ремонт.

При работе в автоматическом режиме, станция управления насосами не требует присутствия обслуживающего персонала постоянно на объекте. Управление работой шкафа автоматики можно осуществлять удалённо, используя систему диспетчеризации. Применение современных технологий позволяет объединять в общую сеть мониторинга и управления любые территориально распределенные объекты.

Купить шкаф управления насосами

ГК «АСУ-Технология» - надёжный производитель насосного оборудования. Выпускаемая автоматика управления постоянно модернизируется в соответствии с развитием технологий и требований заказчиков. Стоимость формируется в зависимости от мощности и количества насосов, которыми необходимо управлять и от функциональности системы управления. Для этого требуется заполнить и отправить нам опросный лист содержащий технические требования к автоматике или заявку в свободной форме на наш почтовый адрес, или просто связаться с менеджером по указанному на сайте контактному номеру телефона. Мы всегда рады ответить на вопросы по техническому обслуживанию и наладке наших шкафов управления насосами. Этот вид сервиса предоставляется бесплатно.