Jak funguje plovákový spínač pro elektrická čerpadla, co to je

Plovákové spínače jsou jednoduchá zařízení, která se používají k ovládání čerpacího zařízení a dalších součástí zapojených do hydraulických systémů. Výhodou těchto produktů je absence složitých elektronických součástek. Což má pozitivní vliv na spolehlivost, životnost a cenu.

Jak funguje plovákový spínač pro elektrické čerpadlo, jaké vlastnosti instalace a použití má – v tomto článku.

Plovákový design

Stručně formulujme, co to je – plovákový spínač (FS). Jedná se o systém kontaktů, jejichž poloha: sepnuto/otevřeno, závisí na poloze výrobku v prostoru. Zvláštností zařízení je přítomnost plováku v designu. Spínač má nulový vztlak. Proto má tendenci setrvávat ve vodním sloupci, pokud není ovlivněn vnějšími silami.

Chcete-li pochopit princip fungování plovákového spínače pro ponorné čerpadlo, zvažte jeho konstrukci. Výrobek se skládá z následujících částí.

• Uzavřené pouzdro. Je vyrobena z odolného plastu a je vodotěsná na úrovni IP68. Materiál je zvolen tak, aby pouzdro minimalizovalo hromadění nečistot na jeho povrchu. Plast je chemicky neutrální. To umožňuje použití některých FV modelů v potravinářském průmyslu pro kontrolu hladiny kapalných směsí používaných ve výrobě.
• Drát. Pro větší těsnost je vstup drátu do pouzdra chráněn vývodkou a speciálním těsněním. FV jsou obvykle dodávány s délkou vodiče od 5 do 30 metrů nebo více již připojené z výroby. Typicky se řada výrobců vyrábí s násobkem 5 metrů.
• Plovák. Je umístěn v pouzdře a pevně upevněn. Jeho úkolem je zajistit vztlak produktu, když je těleso v kapalině.
• Pohyblivá kovová část. U jednoduchých modelů má podobu ocelové koule umístěné uvnitř tělesné dutiny. Pohyblivý prvek se může pohybovat v závislosti na poloze plováku v prostoru. Má dvě pevné polohy.
• Kontakty. Nejrozšířenější jsou FV modely se třemi svorkami. Kabel má tři žíly s jednotlivě lakovanými plášti různých barev. Nejčastěji – hnědá, černá, modrá.

Princip

Podívejme se, jak funguje plovákový spínač pro čerpadlo, na příkladu jeho instalace jako součásti čerpací stanice kanalizace. Zařízení je upevněno v horní části krytu pohonu KNS. Tento způsob instalace značně zjednodušuje připojení. Vodiče plovákových spínačů jsou připojeny k ovládací skříni umístěné na povrchu země. Samotný kontejner je instalován v zemi.

Když je hladina odpadu v zásobníku nízká, FV volně visí. Kulička uvnitř je na první pozici, nejdále, vzhledem ke vstupnímu bodu kabelu. Objem přicházejícího odpadu postupně zaplňuje nádrž. Když hladina kapaliny dosáhne místa, kde je instalován plovák, produkt plave. Pouzdro se rozvine, ocelová kulička se působením gravitace přesune do druhé polohy, nejblíže ke vstupu kabelu. Což vede k uzavření kontaktů, pokud byly otevřené, a naopak.

Existují další typy plovákových spínačů pro čerpadlo, ve kterých je místo těžké koule použit kovový brok, a další konstrukční řešení. Tyto modely se liší úhlem spínání a citlivostí.

Ale způsob, jakým je plovákový spínač navržen, neovlivňuje jeho princip činnosti. Při vynořování jsou všechny schopny zapnout/vypnout zařízení k nim připojené.

Aplikační scénáře pro plovákové spínače

Odvodňovací čerpadla

Ponorné jednotky neumožňují chod naprázdno. Je to pro ně nebezpečné kvůli přehřátí. Některé modely jsou vybaveny PV již z výroby. Konstrukce plovákového spínače vypouštěcího čerpadla je podobná výše popsanému. Prostřednictvím jeho kontaktů je elektromotoru přiváděna energie.

Zvláštností instalace v drenážních čerpadlech je to, že jejich drát je připevněn k tělu jednotky. Když voda v dole dosáhne určité úrovně, plovák vyplave nahoru a zapne elektrické čerpadlo. A zůstane ve svislé poloze, dokud jednotka neodčerpá vodu. Tlak vzduchu klesá spolu s hladinou kapaliny. V určitém okamžiku bude jeho mechanismus fungovat, přepne kontakty a vypne napájení čerpadla.

Kanalizační stanice

Vlastnosti: Princip činnosti plováků v čerpací stanici a plovákového spínače drenážního čerpadla a elektrického čerpadla pro jiné účely je podobný. Ale jsou upevněny v horním bodě. Jejich počet se zvyšuje, aby rozvaděč – SHU poskytoval větší možnosti.

Je uvažováno klasické schéma čerpací stanice se dvěma jednotkami a čtyřmi plováky. Jsou instalovány na různých úrovních pohonu. Analýza jejich stavu umožňuje velínu automaticky zapnout první blok, když hladina odpadní vody dosáhne druhého FV. Poté je připojeno k práci druhé elektrické čerpadlo. Když odtoky dosáhnou polohy třetího spínače.

Pokud se nádoba přeplní, spustí se čtvrtý plovák a spustí alarm. Pokud hladina kapaliny klesne na první úroveň, zařízení se vypne, aby se zabránilo přehřátí a plýtvání energií.

Vodovodní systém s akumulační nádrží

Princip činnosti plovákového spínače čerpadla je vhodný pro provoz ve vodovodním systému se zásobníkem. V maximálním schématu jsou instalována dvě zařízení, která nastavují minimální a maximální hladinu vody. Zapnou čerpadlo, když je nádrž prázdná, a vypnou je, když je nádrž plná.

Plováky jsou upevněny v horním bodě. Použití dvou FV umožňuje vyhnout se častému zapínání elektrického čerpadla. Zdroje elektrárny jsou vynakládány efektivněji. Místo několika krátkých aktivací se provede jedna, ale na delší dobu.

Stojí za zmínku, že všestrannost plovákových spínačů pomáhá podnikovým inženýrům vytvářet různá schémata automatického ovládání zařízení. To nám umožňuje snížit náklady na vlastnictví čerpacích stanic zkrácením doby personálu potřebného k jejich obsluze.

Autor článku: Alexander Shikhov

Plovákový spínač je jednoduché a spolehlivé elektrické zařízení, které umožňuje automatizovat provoz čerpacích stanic a dalších systémů, které využívají akumulační nádrže a čerpadla. Jejich instalace je možná společně s ponornými a povrchovými jednotkami. Vodotěsné pouzdro umožňuje, aby byl produkt neustále v částečně ponořeném a ponořeném stavu.

V tomto článku vám řekneme, jak funguje plovákový spínač pro čerpadlo a jaká účinná schémata pro jeho připojení jsou široce používána.

Návrhové prvky

Nejpoužívanějším modelem je plovákový spínač následující konstrukce. Systém dvou kontaktů je instalován ve vodotěsném pouzdře z nárazuvzdorného plastu. Pohyblivým prvkem je ocelová kulička. Pohybuje se volně podél podlouhlého válcového pouzdra.

V závislosti na poloze tělesa plovákového spínače v prostoru zaujímá kulička vlivem gravitace jednu ze dvou krajních poloh. V prvním případě sepne jeden pár kontaktů a současně rozepne druhý. Ve druhém je stav spínače obrácený. Pár kontaktů, který byl uzavřen, se stane otevřeným a naopak.

Důležitou vlastností těla zařízení je jeho schopnost plavat v kapalině. K tomu výrobce ponechává utěsněnou dutinu se vzduchem uvnitř. Nebo při výrobě používá materiály, které mají nižší hustotu než voda.

Před připojením plovákového spínače musíte určit účel jeho vodičů. Spojuje je jediný vnější plášť vyrobený z termoplastického elastomeru. Ale každé jádro má svou vlastní izolaci, natřenou určitou barvou. Takže v modelech PVF-1 vyráběných závodem Vzlyot je hnědá obecná barva, šedá a černá jsou zodpovědné za kontaktní páry. V nevýbušném provedení je přidán čtvrtý žlutozelený vodič – zemnění.

Při absenci pokynů můžete zkontrolovat účel a funkčnost produktu pomocí žárovky nebo multimetru. Nejprve se plovák nechá volně viset na drátě. Poté je lanko umístěno dolů, aby se simulovala situace, kdy plovák plave v kapalině. V každém případě se určí uzavřené/otevřené kolíky.

Všimněte si, že pro zajištění těsnosti je kabel připevněn k pouzdru ve výrobě. Při instalaci na místě lze drát bez omezení zkracovat. Ale zvětšit jeho délku nebo nahradit jiným se zdá být obtížnější úkol.

Proto výrobci nabízejí verze FV s různými délkami kabelů. V případě modelu PVF-1 Irtysh se jedná o 10, 20 a 30 metrů. Délka drátu má malý vliv na cenu. Proto je lepší vybrat model s marží na tomto ukazateli.

Jak připojit plovákový spínač

Plovákový spínač je připojen k čerpadlu ve dvou hlavních režimech:

• Přímé připojení. V tomto režimu je napájení dodáváno přímo do jednotky prostřednictvím snímače hladiny. Některé modely jsou schopny spínat až 5 A. Používají k tomu vodiče o průřezu až 0,75 mm². Což je docela dost pro napájení většiny domácích ponorných a povrchových elektrických čerpadel. Výhodou tohoto způsobu zapojení je jednoduchost obvodu a absence elektronických součástek.
• Připojení k ovladači. V tomto režimu prochází plovákovou kontaktní skupinou minimální proud. Ale ne méně než 1 mA při 4 V. Při nižších hodnotách nebude obvod poskytovat spolehlivý provoz. Jedná se o senzorový režim pro regulátory a speciální ovládací skříně. Které řídí připojení/odpojení elektrických čerpadel.

Výhodou použití plováku v senzorovém režimu je možnost vybudovat komplexní expediční systémy pro čerpací zařízení. Kteří se rozhodují na základě informací získaných z různých zdrojů. To zvyšuje spolehlivost systému a efektivitu jeho reakce na vznikající hrozby.

Další výhodou nepřímého zapojení je nízký proud procházející spínačem. Kromě zřejmého zvýšení bezpečnosti pro personál a zařízení to odstraňuje omezení výkonu. Výkonové funkce jsou přiřazeny ovládací skříni. Co je důležité pro připojení průmyslových čerpacích zařízení včetně těch s třífázovým napájením 380 V. Plovák je certifikován pouze pro jednofázové sítě do 250 V.

Typy snímačů hladiny

Pro instalaci jsou k dispozici plovákové spínače:

• Ve vodovodech a kanalizacích. Jejich tělo je navrženo pro práci v čisté vodě. Poskytuje ochranu proti vlhkosti na úrovni IP68. Vyrobeno z polypropylenu nebo materiálu s podobnými vlastnostmi. Lze použít ve vodě ohřáté na +80 °C. Výrobky ze závodu Vzlyot v této kategorii mají modrou barvu těla.
• Pro systémy přepravy a skladování paliva. Pro takové provozní podmínky jsou snímače hladiny dodávány v nevýbušném provedení. Od běžných modelů se liší materiálem použitým na výrobu karoserie a dalších dílů. Výskyt jiskry při spínání kontaktů, náhodný mechanický kontakt se stěnami nádoby nebo prvky zařízení je vyloučen. Barva těla je žlutá.

Princip

Je vhodné předvést princip činnosti plovákového spínače pro čerpadlo na ponorné jednotce. Používá se například v drenážním systému.

Čerpadlo je instalováno ve studni. Plovák je připevněn k tělu a je s ním spojen pružným kabelem. Když je hladina vody ve studni na spodní značce, pouzdro plovákového spínače volně visí. Čerpadlo je připojeno přes normálně uzavřený pár kontaktů. V této poloze proto není jednotka napájena.

Když voda začne stoupat, plovák se postupně vznáší nahoru. V určitém okamžiku jeho tělo překoná kritický úhel sklonu. Kulička se přesune do dolní polohy a současně uzavře normálně uzavřený pár svorek. Čerpadlo je napájeno a odčerpává nahromaděnou vodu.

Výhodou systémů využívajících plovákové spínače je automatické ovládání. Zejména u příkladu kalového čerpadla při poklesu hladiny kapaliny plovák klesne zpět dolů. Což způsobí vypnutí elektromotoru jednotky. To umožňuje šetřit energii a zajistit čerpání vody ze studny automaticky, bez zásahu člověka.

Existují případy použití, ve kterých je výhodnější použít normálně otevřený pár kontaktů. Například ve vodovodních systémech se zásobní nádrží, ze které se čerpá voda. Pomocné čerpadlo se aktivuje pomocí plovákového spínače. Jakmile hladina vody v akumulační nádrži klesne, plovák se spustí a současně dodává proud do jednotky.

Co určuje účinnost senzoru?

Účinnost provozu závisí na tom, jak přesně je seřízen plovákový spínač čerpadla. Při výběru modelu a jeho instalaci existují dva hlavní body:

• Spouštěcí úhel. Uživatel nemůže změnit. Úhel je určen konstrukcí a způsobem spínání použitým výrobcem. V plovákových spínačích dodávaných jako součást čerpacích stanic závodu Vzlyot je to 10°.
• Délka zavěšení a výška jeho uchycení. Prodloužením nebo zkrácením kabelu můžete změnit úroveň ovládání spínače. Tento bod je klíčový, pokud máte v úmyslu nainstalovat plovákový spínač pro čerpadlo sami. V hotových čerpacích stanicích tuto práci provádějí inženýři během návrhu, instalace a zkušebního provozu na místě.

Z konstrukčního hlediska existuje další typ plovákových spínačů. V něm bude míček nahrazen malým kovovým brokem. Když se změní poloha těla plováku, nalévá se dovnitř uzavřené kapsle. Z hlediska připojení a konfigurace se takové výrobky výrazně neliší od modelů s jednou kovovou kuličkou.

Odolnost plováku je zajištěna utěsněným pouzdrem. To umožňuje výrobci deklarovat životnost až 10 let. Výkon produktu je pravidelně sledován během údržby zařízení. Chcete-li to provést, můžete zkontrolovat uzavření kontaktů fyzickým pohybem jeho těla v prostoru. Například vzít do ruky plovák. Při určitém úhlu sklonu bude spínač fungovat.

Komplexní schémata zapojení pro plovákový spínač pro čerpadlo

Ve výše uvedených schématech zapojení byl použit pouze jeden přepínač. V reálných projektech ale tento přístup nemusí stačit. Níže zvážíme dvě možnosti použití systému dvou nebo více takových prvků.

Systém zásobování vodou

Schéma zapojení pro plovákový spínač pro nádrž vodovodního systému se tedy používá také k automatickému vypnutí přívodu vody – když hladina dosáhne maximální úrovně.

K tomuto účelu jsou instalovány dva snímače hladiny. Při zapojování jsou spínače zapojeny do série. Používají se ale různé páry kontaktů. Jeden používá normálně otevřený. Ve druhém – normálně zavřeno.

Tímto způsobem je dosaženo úplné automatizace systému zásobování vodou. Elektrické čerpadlo se zapne, když je spuštěn první plovák – minimální hladina, a vypne se, když je spuštěn druhý plovák – maximální.

Další plovákový spínač může být vyžadován pro instalaci do studny, pokud jeho průtok neumožňuje pokrýt potřeby špičkového objemu spotřebované vody. Přeruší proud, když hladina kapaliny v dole nebezpečně klesne. Tím se zabrání přehřátí jednotky.

KNS

Druhým diagramem, který nám umožňuje demonstrovat užitečnost použití plováku pro automatizaci provozu čerpacího zařízení, je čerpací stanice. Typický model se dvěma kalovými čerpadly je vybaven čtyřmi takovými spínači najednou. Jsou upevněny v různých úrovních zavěšením na horním víku nádoby. Podívejme se na ně, když se vzdalujeme ode dna.

• První plovákový spínač nastavuje minimální hladinu odpadní vody. Při jeho spuštění je čerpací zařízení odpojeno, aby se zabránilo chodu naprázdno.
• Druhý aktivuje jednu z jednotek. O tom, který z těchto dvou bude spuštěn, rozhoduje ovladač rozvaděče. Systém se snaží distribuovat provozní zdroje mezi čerpadla. Proto je může zapnout jeden po druhém.
• Třetí informuje regulátor, že rychlost přítoku odpadních vod přesáhla čerpací kapacitu jednoho bloku. Druhý se připojí k dílu. Čerpací výkon se přibližně zdvojnásobí.
• Čtvrtý je signální. Při aktivaci se aktivuje systém varování personálu. Do dispečerské konzole je odeslán signál o nehodě. Čerpadla nedokážou zvládnout míru zdržení odpadní vody. Nebo se objevila překážka, která jim brání v dosažení maximální provozní efektivity. Například velké nečistoty, které částečně ucpaly vstup do jednotky.

Výšku hladinových snímačů lze přizpůsobit požadavkům a provoznímu režimu čerpací stanice odpadních vod. Obvykle se tento postup provádí při uvedení zařízení do provozu a kontroluje se během zkušebního provozu.

Důležitým aspektem instalace plovákových spínačů je zajištění volnosti jejich upevnění. Kabel nesmí být rušen prvky zařízení. V opačném případě může dojít k poruše senzorů.

Při servisu čerpacího zařízení se kontrolují čidla. Při použití v kanalizačních stanicích jsou odstraněny nečistoty, které se nahromadily od předchozí kontroly. Kontroluje se volnost zavěšení.

Upozorňujeme, že při instalaci čerpacích stanic jsou všechny elektrické přípojky provedeny v rozvaděči – SHU. To vám umožní zajistit bezpečný provoz zařízení a snadnou údržbu. Proto jsou také vodiče od plovákových spínačů připojeny ke svorkovnici umístěné ve velínu. S tím se počítá ve specializovaných ovládacích skříních pro čerpací techniku, vyvinutých a dodávaných závodem Vzlet.

Autor článku: Alexander Shikhov