Насосные станции предназначены для перекачки жидкостей из одного места в другое. Это может быть система водоснабжения, канализации, дренажа, пожаротушения и т.д.

Насосные станции для водоснабжения частного дома

В частном секторе насосные станции применяются либо для подъема воды из скважины и раздаче её, либо для подъема и стабилизации давления в системе при недостаточно качественной центральной сети водоснабжения. Кроме насоса, в систему может входить щит управления, накопительный бак (гидроаккумулятор), разного рода фильтры, клапаны, краны, датчики, реле, устройства автоматики и т.д. Принцип действия довольно прост: в накопительном баке содержится запас воды, который расходуется тогда, когда не хватает воды, поступающей извне. Такие устройства обычно приобретают готовыми - выбор широк, цены приемлемы. Но если у вас работает голова и руки растут из правильного места, то вполне можете сделать такую насосную станцию и самостоятельно. Позже я приведу базовые электрические схемы насосных станций и подробно опишу их.

Канализационные насосные станции (КНС)

Обычно частные хояйства обходятся без канализационных насосов. Но бывают исключения. Необходимость в них появляется тогда, когда по каким-то причинам нельзя организовать так, чтобы на всем протяжении стоки отводились самотеком. Может быть некоторые читатели удивятся, узнав, что существуют мини-КНС, предназначенные для одного унитаза, которые, кроме перекачки, еще измельчают то, что в них попадает, а внешне они выглядят очень даже симпатично. А общий принцип домашних канализационных станций примерно следующий. Стоки собираются в неком резервуаре, аналоге переливной ямы или отстойника. По мере наполнения резервуара включается насос, который перекачивает жидкие стоки в сливную яму, из которой они уходят в глубокие слои почвы. А более твердые остатки скапливаются в отстойнике, которые уже будет откачивать ассенизаторская машина. Слежение за уровнем в переливном резервуаре лучше возложить на автоматику. В простейшем виде это два датчика уровня поплавкового или электродного типа и магнитый пускатель, с помощью которого датчики включают и выключают насос.

На фото справа показана более серьезная канализационная насосная станция. Стоки поступают через левый патрубок и постепенно наполняют резервуар. Вообще-то, в нормальном режиме заполняться может только нижняя четверть. Справа внизу расположены 4 датчика уровня: два нижних могут управлять одним насосом, два верхних - другим, может быть реализован и другой алгоритм их работы.

Управление насосом

Для чего бы ни предназначался насос, его нужно включать и выключать. Приводом насоса обычно является электродвигатель, поэтому все сводится к подаче или снятию электропитания на двигателе. В простейшем случае это просто выключатель, может быть рубильник или автомат. Щелкнули-включили, щелкнули-выключили. Для того, чтобы можно было управлять насосом дистанционно или автоматически, нам уже понадобится реле, контактор или пускатель. Схемы, приведенные ниже, являются той элементарной основой, на которой строится вся логика электроприводных устройств:Схема "а". Работает она следующим образом. Для включения кратковременно нажимаем кнопку "пуск" (S2). Срабатывает контактор (он же пускатель, он же реле) К1 и своим контактом K1.1 становится на самоподхват. Кнопку "пуск" уже держать нажатой не нужно, контактор питается через цепочку S1 (кнопка "стоп") - К1.1. А контакт К1.2 этим временем включает двигатель насоса. Когда нам нужно выключить насос, мы кратковременно нажимаем на кнопку "стоп". При этом разрывается цепь питания ккатушки контактора К1, соответственно размыкаются К1.1 и К1.2. После отпускания кнопки "стоп" она возвращается в замкнутое положение, но так как S2 и К1.1 разомкнуты, К1 остается отключенным, насос также отключается. Эта схема легко масштабируется до трехфазной, которая показана на рисунке "b".

Схема "с" (электродвигатель не показан - надеюсь, сообразите, куда его подключать) отличается от предыдущих тем, что в нее добавлены два поплавковых датчика. Допустим, у нас имеется резервуар, который постепенно наполняется жидкостью (например отстойник), а нам нужно периодически ее откачивать. Установив в резервуар два датчика - S3 в нижней части, а S4 в верхней - мы сможем автоматизировать этот процесс, подключив датчики по схеме "с". Когда датчик находится на плаву, его контакт замкнут, в противном случае он разомкнут. Когда резервуар начинает наполняться жидкостью, первым всплывает поплавок S3, он замыкает свои контакты и подготавливает цепь к включению. Мы можем нажать на кнопку "пуск" (S2) и запустить насос вручную, который автоматически остановится тогда, когда уровень жидкости опустится настолько, что S3 разомкнет свои контакты. Также насос может включиться автоматически тогда, когда уровень жидкости поднимется настолько, что замкнется S4. А отключится насос так же, как и в первом случае, после размыкания S3.

Точно так же, как и датчики уровня, мы можем подключить дополнительные кнопки "пуск" и "стоп" для управления насосом из двух мест. Как это сделать - показано на рисунке "d". Таким же или примерно таким образом обычно подключаются и другие датчики: концевые выключатели, реле давления, термореле и т.д.

Часто однофазные электродвигатели имеют вспомогательную обмотку, которая обычно подключается через конденсатор. Об этом много информации в интернете, я может быть попозже дополню статью этим материалом, но для нас это не должно вызывать осложнений: обычно этот конденсатор находится где-то рядом с двигателем и уже подключен как надо, а на двигатель идет три провода: два рабочих и один заземляющий. Примерно это выглядит так:

Это рабочий конденсатор, он постоянно подключен, и мы для упрощения можем считать его внутренней частью двигателя. Но бывают такие конструкции двигателей, которые требуют кратковременного подключения пусковой обмотки либо пускового конденсатора, которые нужно отключать после того, как двигатель наберет нужные обороты. В наиболее простых случаях (например, погружной насос "Малыш" и т.п.) для ручного управления существуют специальные ручные нажимные пускатели:

В этом пускателе три замыкающих контакта. При нажатии на кнопку "пуск" замыкаются все три контакта, подавая питание на основную и пусковую обмотки двигателя. После отпускания два контакта остаются замкнутыми (питание основной обмотки), а один (средний) размыкается. Чтобы разомкнуть все контакты, нужно нажать на кнопку "с". Очень простая и очень надежная конструкция, но не для схем автоматики. А вот пускозащитное реле, подобное тем, которые устанавливаются в холодильниках, позволяет автоматически отключать пусковую обмотку через некоторое время после включения. Вот очень толковое видео по управлению электродвигателями с пусковыми обмотками:

Принципиальная схема управления на двух магнитных пускателях (контакторах), о которой речь идет в вышеприведенном ролике, примерно следующая:

Здесь: K1 - основной контактор, К2 - дополнительный контактор, С1 - пусковой конденсатор, С2 - рабочий конденсатор, S1 - кнопка "Стоп", S2 - кнопка "Пуск". Чтобы запустить двигатель, нужно нажать кнопку "Пуск" и какое-то время ее подержать. Когда двигатель разгонится, кнопку нужно отпустить. Чтобы остановить двигатель, нужно кратковременно нажать кнопку "Стоп". При нажатии на кнопку S2 (Пуск) подается питание на катушку контактора К2. Он срабатывает и контактом К2.2 подает фазу на конденсатор С1, соединенный с пусковой обмоткой двигателя (средний по схеме вывод). Одновременно с этим контакт К2.1 подает питание на катушку контактора К1, который тоже срабатывает и через контакт К1.1 становится на самоподхват. А Контактами К1.2 и К1.3 он подает питание на электродвигатель, который запускается. Даем двигателю разогнаться и отпускаем S2. К2 отключается и размыкает свои контакты. При этом пусковой конденсатор отключается, но К1 остается включенным через свой контакт К1.1. Двигатель работает в обычном режиме. После нажатия на S1 (Стоп) питание на К1 перестает поступать, он отключается, отключая двигатель и самого себя. Отпускаем кнопку, схема возвращается в исходное состояние.

Ниже представлена схема, в которой пусковой конденсатор подключается через контакты токового реле:

Схема работает следующим образом: при нажатии на кнопку "пуск" К1 становится на самоподхват и подает питание на основную обмотку двигателя. При этом через обмотку токового реле К2 начинает протекать пусковой ток, достаточный для его срабатывания. При этом подключается пусковой конденсатор. После разгона двигателя ток уменьшается, реле К2 отпускает контакт К2.1, и пусковой конденсатор отключается. На всех схемах для упрощения не показаны элементы защиты от перегрузок, замыканий и т.д. Надеюсь, что для вас не составит труда их добавить, но если возникнут вопросы - пишите в комментариях, я отвечу.

Хозяйственно-промышленные насосные станции

Существует огромное количество типов и разновидностей насосных станций. Хозяйственно-питьевые станции обеспечивают население питьевой водой. Станции для систем пожаротушения - без них не обходится ни одно промышленное предприятие либо другой серьезный объект. Также бывают и совмещенные станции для хозяйственно-питьевого и противопожарного водопровода. В системах теплоснабжения  без насосных станций не обойтись: они нужны для циркуляции теплоносителя, для паровых котлов ТЭЦ и котельных. Для холодоснабжения и кондиционирования, станции возврата конденсата в паровых системах, станции дозирования реагентов, станции стабилизации давления, самовсасывающие насосные установки, специальные насосные станции для работы с высокой температурой и давлением, в агрессивных средах и т.д.

Повысительные насосные станции

В магистральном водопроводе давление часто не настолько высокое, чтобы вода могла подняться до верхних этажей здания и не потерять при этом напора. Поэтому применяются специальные локальные насосные станции, поддерживающие давление в контуре водоснабжения на определенном уровне. Обычно такие станции включают в себя несколько насосов, что дает возможность резервирования и, соответственно, повышает надежность системы водоснабжения. Работают эти станции в полностью автоматическом режиме. Электродвигатели трехфазные. Для создания запаса и поддержания стабильного давления в часы пикового потребления используются накопительные резервуары. Иногда на насосную станцию возлагается задача не только подать воду потребителям, но и ускорить заполнение накопительного бака. Для этого в баке устанавливается несколько датчиков уровня, которые дают команды на включение насосов, задвижек и клапанов по определенному алгоритму.