Установка погружного насоса для скважин и колодцев с устройством "дельта-озк" для автоматического управления

Использование: насосные установки с устройствами управления режимами работы, автоматические установки погружных насосов для перекачивания воды из скважин и колодцев с малым дебитом. Сущность: устройство для управления режимом работы погружного насоса включает соединенные посредством сигнальных проводов электронный блок управления и датчики уровня воды в водозаборе и накопительной емкости, связанных трубопроводом. Датчики уровня воды выполнены в виде пар стержневых электродов. Электронный блок управления содержит электронную схему управления, таймер и блок выбора режимов работы. Технический результат: повышение надежности посредством замены механических узлов автоматическим электронным блоком управления с токовыми датчиками специальной конструкции, компактность и доступность для широкого применения на садовых и индивидуальных участках с водозаборными скважинами малого диаметра и малым дебитом воды.

Техническое решение относится к насосным установкам с устройствами управления режимами работы и может быть использовано в автоматических установках погружных насосов для перекачивания воды из скважин и колодцев с малым дебитом.

В последнее время запатентованы различные конструкции погружных насосов (см., например [8, 9]) и блоков управления, которые могут быть использованы для регулирования их работы: устройство [7] сигнализации помпажа, устройство [6] автоматического управления агрегатом, погружной блок [5] для системы телеметрии погружного насоса.

Для эффективного использования насосных установок и систем требуется совмещение и совокупное использование в одной автоматической установке насоса и устройства управления режимами его работы, поэтому насосная станция (установка) [4] традиционно состоит из приемного устройства (водозабора), насоса, трубопроводов, накопительных емкостей и комплектующего оборудования (приборов, регуляторов и др.). Аналогичный состав имеют установки погружных насосов [2, 3].

Так, известная водопадающая станция [2] содержит емкости для перемещения воды, насос, трубопровод с вентилями и датчики уровня воды, обеспечивающие включение и выключение вентилей и насоса при заданных параметрах.

Однако установка [2] недостаточно раскрывает структуру устройства регулирования перекачки воды и другие признаки, необходимые для адекватного автоматизированного управления работой установки. Более полное и корректное описание насосной установки с устройством для автоматического управления режимами перемещения воды приведено в [1].

Скважинная насосная установка [1], принятая за прототип, содержит связанные трубопроводом принимающую емкость (водозабор) с размещенным в ней погружным насосом и накопительную емкость, а также устройство для управления режимом работы погружного насоса, которое включает датчики уровня воды (УВ) в водозаборе и накопительной емкости. При этом устройство регулирования режимами работы установки [1] представляет собой поплавковое механическое устройство, датчики УВ в водозаборе и накопительной емкости выполнены в виде поплавков, перемещение которых при изменении УВ преобразуется в электрические сигналы, а поплавки снабжены клапанами и механическими контактами фиксаторов положений «открыто» и «перекрыто».

Однако поплавковые датчики УВ установки [1], традиционно используемые в насосных установках (см. например [4]), недостаточно надежны и, в ряде случаев, имеют значительные габариты, которые затрудняют их применение в скважинах малого диаметра (например, на садовых участках, участках индивидуального строительства и т.п.), вследствие чего сфера использования установки [1] ограничена.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в создании установки погружного насоса с автоматическим электронным управлением режимами работы, которая была бы доступна для широкого эффективного применения на садовых и индивидуальных участках с водозаборными скважинами малого диаметра и малым дебитом воды.

Основной технический результат предлагаемой установки погружного насоса с устройством «ДЕЛЬТА-ОЗК» (ДЕЛЬТА-ОЗК - специальное обозначение) для автоматического управления - повышение надежности

посредством замены механических узлов устройства управления режимов работы автоматическим электронным блоком с токовыми датчиками специальной конструкции, а также обеспечение компактности и повышение эксплутационных свойств без усложнения конструкции и увеличения ее стоимости.

Технический результат достигается следующим образом.

Установка погружного насоса содержит связанные трубопроводом водозабор с размещенным в нем погружным насосом и накопительную емкость, а также устройство для управления режимом работы погружного насоса, которое включает датчики уровня воды (УВ) в водозаборе и накопительной емкости.

Отличие предлагаемой установки заключается в том, что устройство для управления режимом работы погружного насоса включает соединенные посредством сигнальных проводов электронный блок управления и датчики УВ в водозаборе и накопительной емкости, которые выполнены в виде пар стержневых электродов, причем пара электродов датчика УВ в накопительной емкости имеет в своей средней части покрытие из электроизоляционного материала, а электронный блок управления содержит электронную схему управления (ЭСУ), таймер и блок выбора режима работы, при этом первый и второй входы ЭСУ подключены соответственно к датчикам УВ в водозаборе и накопительной емкости, третий вход ЭСУ подключен к выходу таймера, четвертый вход ЭСУ подключен к первому выходу блока выбора режима работы, второй выход которого подключен к входу таймера, а выход ЭСУ подключен к управляющему входу погружного насоса.

Установка также отличается тем, что электронная схема управления ЭСУ содержит два канала управления соответственно по сигналам датчика УВ в водозаборе и по сигналам датчика УВ в накопительной емкости, каждый из которых включает последовательно соединенные оптрон и логическую схему, при этом в каждом канале оптрон является согласующим

устройством датчика УВ с логической схемой, которая состоит из компаратора, триггера и исполнительного реле, включенного в коллектор составного транзистора, а выходы логических схем подключены к управляющему входу погружного насоса.

Кроме того установка отличается тем, что блок выбора режима работы включает переключатель режима работы погружного насоса, переключатель режима работы таймера и светодиодный индикатор режимов работы.

При этом таймер выполнен в виде встроенного в электронный блок электронного таймера, выполненного с возможностью производить пуск и останов погружного насоса через интервалы времени от 0,1 до 4,0 часов, установленные потребителем посредством переключателя блока выбора режима работы.

Отличием установки также является то, что стержневые электроды датчика УВ в накопительной емкости выполнены цилиндрической формы с трубкой из электроизоляционного материала, насажанной на среднюю часть электродов, причем длина изоляционной трубки составляет от 0,5 до 0,7 длины стержневого электрода.

В конкретном случае выполнения установки в качестве оптрона использован серийный оптоэлектронный прибор ОЭП-2.

Установка используется преимущественно в тех случаях, когда водозабором является скважина или колодец с малым дебитом воды, при этом мощность погружного насоса составляет не более 1,2 кВт.

В ряде случаев выполнения установки электронный блок управления снабжен дополнительным входом для подключения кабеля дистанционного управления.

При этом в частных случаях связывающий водозабор и накопительную емкость трубопровод может быть снабжен запорным вентилем и трубоотводом для использования перекачиваемой из водозабора воды при наполненной накопительной емкости.

На чертеже приведена общая конструктивная схема установки погружного насоса с устройством «ДЕЛЬТА-ОЗК» для автоматического управления.

Установка погружного насоса содержит размещенный в водозаборе 1 погружной насос 2, накопительную емкость 3, трубопровод 4, электронный блок 5 управления, датчик 6 УВ в водозаборе и датчик 7 УВ в накопительной емкости с электродами 8 и электроизоляционным покрытием 9. Электронный блок 5 управления включает электронную схему 10 управления, таймер 11 и блок 12 выбора режима работы погружного насоса. Электронная схема 10 управления включает оптроны 13 и 14 каналов датчиков УВ в водозаборе и в накопительной емкости, а также логические схемы 15 и 16 первого и второго каналов. В установку могут быть введены дополнительный вход 17 для дистанционного управления и запорный вентиль 18.

Работа установки погружного насоса заключается в следующем.

При наличии воды в водозаборе (скважине) 1 и отсутствии ее в накопительной емкости 3 насос 2 включается (кабель питания насоса 2 на чертеже не показан) и начинает перекачку воды из скважины 1 в накопительную емкость 3 по трубопроводу 4. Наличие воды в водозаборе 1 определяется токовым датчиком УВ: при УВ, достигшем датчика 6, между его электродами протекает ток, величина которого контролируется оптроном 14 электронной схемы 10 ЭСУ электронного блока 5 управления. При достижении УВ в накопительной емкости 3 верхней (неизолированной) части электродов 8 датчика 7 электронная схема 10 ЭСУ вырабатывает сигнал отключения насоса 2, подаваемый на его управляющий вход. После разбора воды из накопительной емкости 3 и достижении в ней УВ нижней неизолированной части электродов 8 датчика 7 насос 2 снова включается, и цикл повторяется. Электроизоляционное покрытие 9 электродов 8 накопительной емкости 3 предотвращает чрезмерно резкое возрастание тока

между электродами 8 (поскольку ток пропорционален поверхности электродов, размещенных в воде).

Если же УВ в емкости 3 не достиг заданного значения, а УВ в водозаборе 1 упал ниже нижнего конца электродов датчика 6 (так называемый уровень «сухого хода»), насос 2 отключается, а затем снова автоматически включается через заданный таймером 11 интервал времени, перекачивая накопившуюся в водозаборе 1 за этот интервал времени воду в емкость 3.

Работой установки управляет электронный блок 5 управления по командам, поступившим с блока 12 выбора режимов работы. Автоматическое управление осуществляется по двум каналам (по сигналам датчиков 6 и 7 соответственно), в которых оптроны 13 и 14 являются согласующими устройствами датчиков 6 и 7 соответственно с логическими схемами 15 и 16, исполнительные реле которых в зависимости от УВ в водозаборе 1 и накопительной емкости 3 вырабатывают сигналы пуска и останова, поступающие на управляющий вход погружного насоса 2. Блок 12 выбора режима работы посредством переключателя режима работы таймера 11 определяет интервалы повторного включения насоса 2, которые могут быть установлены в пределах от 0,1 до 4,0 часов, а посредством переключателя режима работы погружного насоса 2 принудительно отключается датчик 7 накопительной емкости 3 для использования перекачиваемой воды из водозабора 1 при наполненной емкости 3 (при этом запорный вентиль 18 перекрывает основной трубопровод 4 между водозабором 1 и емкостью 3 и направляет воду в дополнительный трубопровод). Для индикации режимов работы, выбираемых блоком 12, служит светодиодный индикатор.

При этом работа электронной схемы 10 определяется значениями тока от датчиков 6 и 7, причем величина тока датчика 7 накопительной емкости 3 регулируется насаженной на среднюю часть цилиндрических электродов 8 изоляционной трубкой (изоляционное покрытие), длина которой составляет от 0,5 до 0,7 длины стержневого электрода 8.

В конкретном случае выполнения установки в устройстве автоматического управления «ДЕЛЬТА-ОЗК» в качестве оптронов 13 и 14 могут быть использованы заводские серийные оптоэлектронные приборы ОЭП-2.

Для расширения функциональных возможностей установки электронный блок 5 управления может быть снабжен дополнительным входом 17 для подключения кабеля дистанционного управления.

Таким образом предложенная установка погружного насоса с устройством «ДЕЛЬТА-ОЗК» для автоматического управления обеспечивает эффективную и надежную работу погружного насоса по перекачиванию воды из водозабора с применением компактных токовых датчиков специальной конструкции и электронной схемы управления, что обуславливает доступность широкого использования этой установки на садовых и индивидуальных участках с водозаборными скважинами малого диаметра и малым дебитом воды.

ИСТОЧНИКИ ПО УРОВНЮ ТЕХНИКИ

I. Прототип и аналоги:

1. RU 2132969 С1, 10.07.1999 (прототип).

2. RU 2215194 С2, 27.10.2003 (аналог).

II. Дополнительные источники по уровню техники:

3. RU 49589 U1, 27.11.2005.

4. Новый политехнический словарь /Под ред. А.Ю.Ишлинского. - М.: Большая Российская энциклопедия, 2003. - 671 с. (с.321, 391, 571).

5. RU 46889 U1, 27.07.2005.

6. RU 2213889 С2, 10.10.2003.

7. RU 565560 А1, 10.11.2005.

8. RU 2157467 С1, 10.10.2000.

9. RU 2265140 C1, 27.11.2005.

1. Установка погружного насоса, содержащая связанные трубопроводом водозабор с размещенным в нем погружным насосом и накопительную емкость, а также устройство для управления режимом работы погружного насоса, которое включает датчики уровня воды (УВ) в водозаборе и накопительной емкости, отличающаяся тем, что устройство для управления режимом работы погружного насоса включает соединенные посредством сигнальных проводов электронный блок управления и датчики УВ в водозаборе и накопительной емкости, которые выполнены в виде пар стержневых электродов, причем пара электродов датчика УВ в накопительной емкости имеет в своей средней части покрытие из электроизоляционного материала, а электронный блок управления содержит электронную схему управления (ЭСУ), таймер и блок выбора режима работы, при этом первый и второй входы ЭСУ подключены соответственно к датчикам УВ в водозаборе и накопительной емкости, третий вход ЭСУ подключен к выходу таймера, четвертый вход ЭСУ подключен к первому выходу блока выбора режима работы, второй выход которого подключен к входу таймера, а выход ЭСУ подключен к управляющему входу погружного насоса.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что электронная схема управления ЭСУ содержит два канала управления соответственно по сигналам датчика УВ в водозаборе и по сигналам датчика УВ в накопительной емкости, каждый из которых включает последовательно соединенные оптрон и логическую схему, при этом в каждом канале оптрон является согласующим устройством датчика УВ с логической схемой, которая состоит из компаратора, триггера и исполнительного реле, включенного в коллектор составного транзистора, а выходы логических схем подключены к управляющему входу погружного насоса.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что блок выбора режима работы включает переключатель режима работы погружного насоса, переключатель режима работы таймера и светодиодный индикатор режимов работы.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что таймер выполнен в виде встроенного в электронный блок электронного таймера, выполненного с возможностью производить пуск и останов погружного насоса через интервалы времени от 0,1 до 4,0 часов, установленные потребителем посредством переключателя блока выбора режима работы.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что стержневые электроды датчика УВ в накопительной емкости выполнены цилиндрической формы с трубкой из электроизоляционного материала, насаженной на среднюю часть электродов, причем длина изоляционной трубки составляет от 0,5 до 0,7 длины стержневого электрода.

6. Установка по п.2, отличающаяся тем, что в качестве оптрона использован серийный оптоэлектронный прибор ОЭП-2.

7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что водозабором является скважина или колодец с малым дебитом воды, при этом мощность погружного насоса составляет не более 1,2 кВт.

8. Установка по п.1, отличающаяся тем, что электронный блок управления снабжен дополнительным входом для подключения кабеля дистанционного управления.

9. Установка по п.1, отличающаяся тем, что связывающий водозабор и накопительную емкость трубопровод снабжен запорным вентилем и трубоотводом для использования перекачиваемой из водозабора воды при наполненной накопительной емкости.