Автомат для водозабора

October 1, 2010 by admin Комментировать »

 

 

   С.А. Елкин, UR5XAO, г.Житомир

 

 

   Автомат разработан для водозабора из скважины с ограниченным дебетом, фиксацией четырех уровней водозабора в атмосфере с повышенными температурой и влажностью. Установлен на садовом участке. За время эксплуатации (по настоящее время) отказов автомата не наблюдалось.

   Автомат работает следующим образом. Насос подает воду в расширительный бачок, из которого она поступает к двум потребителям, приемные емкости которых установлены ниже уровня расширительного бачка и оснащены механической запорной арматурой. Максимальная высота подъема определяется типом применяемого насоса. В авторском варианте дебет скважины – 100 л/ч, диаметр обсадной трубы скважины 200 мм, высота подъема 7,5 м, вибрационный насос типа “Малыш” 90 мм, производительность 12 л/мин, потребляемая насосом мощность 220 Вт, запорная арматура приемных емкостей готовая от сливного бачка унитаза, потребителей – двое, объем емкостей 2х1000 л.

   Общая схема расположения фиксируемых уровней изображена на рис.1, где 1 – уровень подвеса насоса; 2 -уровень БД9; 3 – уровень БД8; 4 – максимально достижимый уровень; 5 – уровень земли; 6 – подающая магистраль; 7 -уровень БД7; 8 – уровень БД6; 9 – расширительный бак; 10 -стойка расширительного бака; 11 – запирающая арматура; 12 – слив.

   Бесконтактные датчики фиксируют уровень забора: БД9 – нижний уровень, БД8 – верхний уровень водозабора в скважине, БД7 и БД6 – соответствующие уровни в расширительном бачке.

   Применение двух уровней вызвано необходимостью получения кратности частоты между включением и выклю

   чением насоса (зависит от геометрических размеров скважины и дебета), приближенной к рекомендованной заводом-изготовителем для вибрационных насосов типа “Малыш” частоте включения: 2 ч работы – 0,5 ч отдых. Частота включения по уровню воды в скважине определяется разницей высот подвеса поплавков датчиков скважины БД8, БД9 (рис.2, где 1 – насос; 2 – шланг подающий; 3 – труба обсадная; 4, 7-груз; 5, 6 – поплавок; 8 – рычаг со шторкой; 9 – БД9; 10 – оголовье скважины; 11 – водоподающий фитинг; 12 – пластина; 13 – болт анкерный; 14 – БД8; 15 – направляющая; 16 – паводок).

   Частота включения по уровню в расширительном бач

 

 

 

 

 

 

   ке (БД6, БД7) определяется разницей высот подвеса, объемом расширительного бачка и скоростью слива воды в приемные емкости. Поплавки БД8, БД9 (рис.3, где 1 – стойка; 2-штуцер слива; 3 – корпус сливного бачка; 4 – поплавок БД7; 5 – тяга регулировочная; 6 – кронштейн; 7 – больты крепления; 8 – рычаг; 9 – экран; 10 – упор; 11 – БД7; 12 – пластина; 13 – БД6; 14 – упор; 15 – штуцер налива; 16 – поплавок БД6; 17 – штуцер слива; 18 – верхний уровень; 19 – кольцо стопорное; 20 – втулка соединительная) – алюминиевые стаканы (баллончик от жидкого газа для зажигалок с отрезанной головкой, изготовленный из алюминия марки АД00, имеющего плохо растворимую в водных растворах и механически прочную окисную пленку, что гарантирует долговременную и надежную работу поплавков).

   Конструкция поплавков БД9, БД8 показана на рис.4 (1 – груз; 2 – стакан; 3 – бандаж ушка). Груз поплавков (рис.5) БД9, БД8 изготовлен из нержавеющей стали Х18Н9Т, масса определяется объемом (в авторском варианте около 70 г, подгонка массы осуществляется (при надобности) рассверливанием этого размера сверлами большего диаметра) баллончика так, чтобы над поверхностью воды выступала часть поплавка около 10 мм. Медь, латунь – тяжелые металлы – в качестве грузов применять не рекомендуется в связи с загрязнением питьевой воды солями тяжелых металлов. Отверстие 6 мм в грузе поплавков БД9, БД8 необходимо для слива водного конденсата, накапливающегося во внутренней полости баллончика, а значит, и неизменности массы груза.

   Стакан поплавка соединен с грузом (рис.4) завальцов-кой нижней части корпуса стакана в бурт груза, туда же уложена свивка нихромовой проволоки для образования бандажа и получения ушка крепления тросика поводка (аналогично креплению пробки к бутылке шампанского). Поплавки находятся внутри направляющих винипластовых труб с внутренним диаметром около 50 мм, соединенных между собой и притопленных грузом (рис.2, поз.4).

   Сверху и снизу отверстия труб заплетены сеткой из нихромовой проволоки с ячейкой около 10 мм (аналогично заплетке теннисной ракетки – рис.6). Трубы направляющих по уровню общего подвеса (насос БД9, БД8) установлены так, чтобы уровень БД9 был выше уровня (по ТУ на насос “Малыш” корпус насоса всегда должен быть погружен в воду) корпуса насоса на 200 мм. Сами датчики БД9, БД8 установлены в оголовье скважины на винипластовой пластине, асимметрично оси скважины (рис.2), так как по центру подвешен вибрационный насос (по ТУ на насос он должен быть подвешен на эластичном поводке и не касаться стенок колодца). К насосу присоединен подающий шланг (рис.2, поз.2) наружным диаметром около 30 мм с прикрепленным к нему

 

 

   проводом питания, а также тросик подвески насоса, который прикреплен с помощью S-образ-ной скобы к водоподающему тройному фитингу (рис.2), один выход которого подсоединен к шлангу, идущему в наливной бачок, а второй – к крану для набора питьевой воды. Поводки поплавков БД9, БД8 изготовлены из капроновой нити. Арматура не должна пересекаться или перекручиваться с поводками поплавков!

   Поводки поплавков (рис.2, поз. 16) воздействуют на рычаги, на которых укреплены алюминиевые экраны, которые входят или выходят из щелей датчиков в соответствии с текущим состоянием водозабора.

   Датчики БД7, БД6 (рис.3) установлены на регулируемом по высоте крепления кронштейне. Поплавки датчиков также изготовлены из алюминиевых аэрозольных баллончиков и соединены с рычагами из винипласта, на которых укреплены экраны с помощью регулировочных тяг, изготовленных из биметаллической (снаружи медь, внутри сталь) проволоки (рис.3) диаметром 3 мм. Баллончики поплавков соединяют с тягами с помощью соединительной втулки (рис.3, поз.20), которая крепится к корпусу поплавка стопорным кольцом (рис.3, поз.19) из стали, отрезанным (один виток) от подходящей по диаметру пружины. Применение гибких тяг позволило упростить регулировку поплавков, сведя ее к простому подгибанию тяг, чтобы направить усилие от поплавка при увеличении уровня в нужном направлении. Для ограничения хода поплавка при уменьшении уровня служат упоры (рис.3 поз.10,14).

   Вода из подающих шлангов поступает в расширительный бачок через штуцер (рис.3, поз.15). Регулируют датчики так, чтобы обеспечить воздушный зазор между высотой расположения оси штуцера и максимальной высотой воды в бачке, определяемой БД6 (дежурный режим).

   Как показал опыт эксплуатации автомата, расширительный бачок необходим по следующим причинами.

   1. Если его исключить из конструкции автомата, а поплавки установить в наливных баках, оснащенных механической запорной арматурой, в определенный момент времени, когда бесконтактный датчик еще не сработал, насос работает, а механическая запорная арматура почти перекрывает наливное отверстие, возможно возникновение нештатной аварийной ситуации, приводящей к резкому возрастанию давления в подающей магистрали, перегрузке насоса и срыву шлангов. При наличии воздушного зазора этого не происходит.

   2. Во время длительного дежурного режима зазор препятствует попаданию некачественной (пыль и т.д.) воды из расширительного бачка в скважину (несмотря на имеющийся в насосе обратный клапан).

   Автоматика состоит из блока электроники, четырех бесконтактных датчиков и насоса. Структурная схема автоматики изображена на рис.7, где 1 – фильтр; 2 – насос; 3 – силовой узел ; 4 – узел питания; 5 – узел логики; 6-9 – бесконтактные датчики; 10 – узел индикации (VD1-VD6).

   Блок электроники состоит из четырех (1, 3, 4, 5) функционально законченных узлов. Работает блок следующим образом. Напряжение сети 220 В поступает на силовой узел 3 через предохранитель FU1 и тумблер S1 (“ВКЛ”, а на узел питания через предохранитель FU2 и тумблер S2 “ручной-авто-

   мат”, который в режиме “ручной” замыкает тринисторы силового узла и одновременно отключает узел питания от сети 220 В. Введение S2 позволяет пользоваться насосом как в аварийных случаях при неисправности датчиков или узла логики, так и для забора небольшого количества питьевой воды, когда ее уровень в скважине еще не достиг уровня БД8, и узел логики выдает запрет на включение насоса, либо уровень воды в расширительном бачке достиг уровня БД6, и узел логики выдает запрет на включение насоса, так как данное состояние соответствует дежурному режиму.

   Текущее состояние водозабора отображается узлом индикации на светодиодах VD1-VD6, которые расположены на передней панели блока электроники. Все светодиоды включены последовательно с резистором 2кОм к контролируемым точкам: VD1 – к выходу узла питания +5 В; VD2 – выходу узла логики; VD3-VD6 – параллельно входам датчиков БД9-БД6 в блоке электроники.

   Блок электроники смонтирован в металлическом корпусе размерами 180х140х80 мм, на передней панели которого расположены тумблеры S1 и S2, светодиоды VD1-VD6; на задней панели расположены FU1, FU2, радиатор регулирующего транзистора узла питания, гнездовые части разъемов датчиков Х2 и силового разъема Х1.

   Блок электроники находится в металлическом ящике, исключающем попадание осадков, установленным у скважины.

 

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты