Все большую популярность в системах автоматики как домашнего, так и промышленного применения находят насосы-дозаторы. Такие насосы широко начинают применяться и в системах подачи топлива, и в системах капельного орошения и для подачи в резервуары определенных доз необходимых реагентов. Однако, промышленные изделия, зачастую импортного происхождения и характеризуются высокой стоимостью. Попытаемся предложить решение, которое превратит обычный насос в насос – дозатор.

В случае применения двигателя постоянного тока в качестве привода насоса – дозатора, управление.производительностью насоса можно осуществлять изменением напряжения питания. Однако, для того чтобы, скажем, снизить производительность насоса, уменьшать напряжение до низких значения небезопасно, т.к. двигатель может выйти из зоны устойчивого управления. Выходом в такой ситуации может быть – обеспечение импульсного режима питания насоса.. С каждым импульсом, двигатель как бы начинает работать заново, преодолевая, связанные со стартовыми режимами, моменты сопротивления (сухое трение, набор оборотов и т.д.). .

Достаточно просто импульсный режим питания реализуется на микросхемах стандартной логики. В данной схеме, для задания импульсного режима питания, применен генератор с изменяемой длительностью паузы между импульсами подачи питания. В самом деле, ведь импульс питания не должен уменьшаться до нуля, с тем, чтобы гарантировать время работы в импульсе минимально необходимое для устойчивой работы. Время рабочего цикла насоса задается с помощью резистора R2. Время паузы – резисторами R1 и R3

Диод VD3 служит для рекуперации тока, вызванного ЭДС самоиндукции обмотки двигателя по перерыва подачи питания через обмотку двигателя. Его назначение здесь не отличается от диодов, подключаемых параллельно обмоткам реле постоянного тока для устранения выбросов напряжения. Транзисторный ключ VT2 в состоянии обеспечить коммутацию нагрузки с током потребления до 9 А. Фото рабочего макета устройства:

Список радиоэлементов

Насосы, используемые в системах автономного водоснабжения и отопления, являются производительным, но при этом достаточно затратным в эксплуатационном плане оборудованием из-за высокого уровня энергопотребления. Уменьшить затраты и существенно продлить срок эксплуатации насоса можно укомплектовав его частотным преобразователем, о котором мы поговорим в данной статье.

Вы узнаете, зачем нужен и какие функции выполняет частотный преобразователь. Будет рассмотрен принцип работы таких устройство, их разновидности, технические характеристики и приведены рекомендации по выбору преобразователей для скважинных и циркуляционных насосов.

1 Зачем нужен частотный преобразователь?

Практически все современные насосы, реализующиеся в бюджетной и средней ценовой категории, спроектированы по принципу дросселирования. Электромотор таких агрегатов всегда работает на максимальной мощности, а изменение расхода/давления подачи жидкости осуществляется посредством регулировки запорной арматуры, которая меняет сечение пропускного отверстия.

Такой принцип работы имеет ряд существенных недостатков, он провоцирует появление гидравлических ударов, так как сразу же после включения насос начинает качать воду по трубам на максимальной мощности. Также проблемой является высокое энергопотребление и быстрый износ компонентов системы — как насоса, так и запорной арматуры с трубопроводом. Да и о точной настройке такой системы водоснабжения дома из скважины речи быть не может.

Вышеописанные недостатки несвойственны насосам, оснащенным частотным преобразователем. Данный элемент позволяет эффективно управлять давлением, создаваемым в трубопроводе водоснабжения либо отопления, с помощью изменения величины поступающей на мотор электроэнергии.

Как можно увидеть на схеме, насосное оборудование всегда рассчитывается по параметру предельной мощности, однако в режиме максимальной нагрузки насос работает лишь в периоды пикового потребления воды, что бывает крайне редко. Во всех остальных случаях повышенная мощность оборудования является излишней. Частотный преобразователь, как показывает статистика, позволяет экономить до 30-40% электроэнергии при работе циркуляционных и скважинных насосов.

1.1 Устройство и алгоритм работы

Частотный преобразователь для насосов водоснабжения является электротехническим прибором, который преобразует постоянное напряжение электросети в переменное по предварительно заданной амплитуде и частоте. Практически все современные преобразователи выполнены по схеме двойного изменения тока. Такая конструкция состоит из 3-ех основных частей:

• неуправляемый выпрямитель;
• импульсный инвертор;
• система управления.

Ключевым элементом конструкции является импульсный инвертор, который в свою очередь состоит из 5-8 ключей-транзисторов. К каждому из ключей подключается соответствующий элемент обмотки статора электромотора. В зарубежных преобразователях используются транзисторы класса IGBT, в российских — их отечественные аналоги.

Система управления представлена микропроцессором, который параллельно выполняет функции защиты (отключает насос при сильных колебаниях тока в электросети) и контроля. В скважинных насосах для воды управляющий элемент преобразователя подключается к реле давления, что позволяет функционировать насосной станции в полностью автоматическом режиме.

Алгоритм работы частотного преобразователя достаточно прост. Когда реле давления определяет, что уровень давления в гидробаке упал ниже допустимого минимума, передается сигнал на преобразователь и тот запускает электромотор насоса. Движок разгоняется плавно, что снижает воздействующие на систему гидравлические нагрузки. Современные преобразователи позволяют пользователю самостоятельно устанавливать время разгона электродвигателя в пределах 5-30 секунд.

В процессе разгона датчик сигнала непрерывно передает на преобразователь данные о уровне давления в трубопроводе. После того, как оно достигает требуемой величины, блок управления останавливает разгон и поддерживает заданную частоту оборотов мотора. Если подключенная к насосной станции точка водопотребления начнет расходовать больше воды, преобразователь увеличит давление подачи путем повышения производительности насоса, и наоборот.

1.2 Работа насоса в паре с частотным преобразователем (видео)

Если используемый вами насос не обладает встроенным частотным преобразователем, то приобрести и установить такой регулятор мощности можно самостоятельно. Как правило производители насосов в техническом паспорте указывают, какой конкретно преобразователь подойдет к данном модели оборудования.

1. Мощность — преобразователь напряжения всегда подбирается исходя из мощности электропривода, к которому он подключается.
2. Входное напряжения — указывает на силу тока, при которой преобразователь остается работоспособным. Тут необходимо выбирать с оглядкой на колебания, которые могут быть в вашей электросети (пониженное напряжение приводит к остановке прибора, при повышенном он может попросту выйти из строя). Также учитывайте тип двигателя насоса — трех, двух или однофазный.
3. Диапазон частот регулировки — для скважинных насосов оптимальным будет диапазон 200-600 Гц (зависит от изначальной мощности насоса), для циркуляционных 200-350 Гц.
4. Количество ходов и выходов управления — чем их больше, тем больше команд и, как следствие, режимов работы преобразователя в сможете настроить. Автоматика позволяет задать скорость оборотов при пуске, несколько режимов максимальных оборотов, темпы разгона и т.д.
5. Способ управления — для скважинной насосной станции удобнее всего будет выносное управление, которое можно расположить внутри дома, тогда как для циркуляционных насосов отлично подойдет преобразователь с пультом ДУ.

Если вы отсеяли все представленные на рынке приборы и столкнулись с тем, что подходящего по характеристикам оборудования попросту нет, необходимо сузить критерии выбора до ключевого фактора — потребляемого двигателем тока, по которому подбирается номинальная мощность преобразователя.

Также выбирая блок управления частотой, особенно от отечественных либо китайских производителей, учитывайте срок гарантийного обслуживания. По его продолжительности можно косвенно судить о надежности техники.

Пару слов о производителях. Ведущей компанией в данной сфере является фирма Grundfoss (Дания), которая поставляет на рынок свыше 15 различных моделей преобразователей. Так, для насосов с трехфазным электродвигателем подойдут модель Micro Drive FC101, для однофазных (работающих от стандартной электросети 220В) — FC51.

Более доступным в ценовом плане является оборудование компании Rockwell Automation (Германия). Фирма предлагаем линейку преобразователей PowerFlex 4 и 40 для маломощных циркуляционных насосов и серию PowerFlex 400 для скважинных насосных станций (от одного преобразователя могут работать сразу 3 параллельно подключенных насоса.

Учитывайте, что цена хорошего преобразователя подчас может доходить до стоимости насоса, поэтому подключение и настройка такого прибора должна выполняться исключительно специалистами.

Полезная модель относится к области производства импульсных насосов, подающих топливо из бака транспортного средства в предпусковой подогреватель двигателя или отопитель кабины и салона автомобиля или автобуса. Техническим результатом предлагаемой полезной модели является создание импульсного дозирующего насоса, более простого по конструкции и менее материалоемкого. Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом импульсном дозирующем насосе, состоящим из электрического разъема, смонтированного на корпусе насоса, в котором размещена электрическая катушка с дозирующим устройством, всасывающего и нагнетающего штуцеров. Электрический разъем выполнен в виде пластикового корпуса. Электрические контакты расположены в одну линию и залиты изолирующим материалом. Корпус разъема выполнен также из изолирующего материала и присоединен к пластмассовому корпусу электрической катушки крепежным элементом, проходящим между токопроводящими пластинами контактов. Пластины электрических контактов в районе прохождения крепежного элемента имеют на длинных сторонах выемки, выполненные в виде части окружности. Металлический корпус насоса выполнен цилиндрическим из трубной заготовки и торцевых заглушек, соединенных с цилиндром корпуса насоса методом сварки или запрессовки с последующей развальцовкой.

Полезная модель относится к области производства импульсных насосов, подающих топливо из бака транспортного средства в предпусковой подогреватель двигателя или отопитель кабины и салона автомобиля или автобуса.

Импульсные дозирующие насосы различных типов широко известны. Их производство осуществляют такие фирмы как «Thomas Magnete» (Германия), «Webasto» (Германия), «Eeerspacher» (Германия), ООО «Адверс» Россия, ОАО «ШААЗ» Россия.

Среди аналогов заявляемой полезной модели можно назвать, к примеру, дозирующий насос, защищенный патентом РФ 2022169 МПК F04B 13/00. Однако в качестве привода указанной модели выбран пневмоцилиндр, что совсем неудобно для такого транспортного средства, как автомобиль, где приводом для дозирующего устройства можно использовать электрический аккумулятор. К тому же в конструкции данного насоса имеются сложные узлы, содержащие конечные выключатели и храповой механизм, что усложняет всю конструкцию устройства и не позволяет устройству работать с большой частотой циклов всасывания и нагнетания, что необходимо для равномерной подачи топлива в предпусковой подогреватель или отопитель кабины.

Ближайшим аналогом заявляемой полезной модели, выбранным в качестве прототипа, в части конструкции корпуса насоса и электрического разъема является конструкция импульсного дозирующего насоса ТН7-4 мл-12 В компании ООО «Адверс» (г. Самара), корпуса электрических разъемов которого выполнены заодно с пластиковой втулкой, которая крепится к корпусу насоса специальным цанговым защелкивающимся разъемом.

Ввиду отсутствия детальных изображений корпуса и электрического разъема прототипа в источниках открытой публикации, в том числе и патентной информации, информация о прототипе представлена в виде фотографий, в том числе, и разрезов, насоса ТН7-4 мл-12 В, что соответствует п. 22.2(2) Административного регламента по организации приема заявок на полезную модель и их рассмотрения, экспертизы и выдачи в установленном порядке патентов Российской Федерации на полезную модель, утвержденного Минобрнауки РФ от 29 октября 2008 г. 326. Данный насос, как видно на фото 1, 3 выпускается, как минимум с 2011 г.

На фото 1 показан вид насоса сбоку, где виден корпус электрических разъемов, выполненный как одно целое с пластиковой втулкой, которая крепится к верхнему торцу металлического корпуса насоса. На фото 2 вид насоса сверху, где также видно выполнение корпуса электрических разъемов заодно с втулкой, а так же видны контакты разъема. На фото 3 видна форма электрических контактов при снятой пластиковой втулке с корпусом электрических разъемов. Кроме того виден металлический корпус насоса, верхний сферообразный торец которого выполнен вместе с цилиндрической частью корпуса и который изготавливается методом выдавливания из листовой стали с применением дорогостоящего прессового оборудования.

Недостатком известного насоса является сложность изготовления элементов, составляющих насос, а именно, корпуса электрических разъемов объединенных с пластиковой втулкой и металлического корпуса самого насоса. Кроме этого, недостатком также является большая материалоемкость пластиковой втулки с разъемом. Эти недостатки в условиях опытно-мелкосерийного и серийного производства приводят к удорожанию всего насоса.

Задачей заявляемой полезной модели является оптимизация производства насосов.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является создание импульсного дозирующего насоса, более простого по конструкции и менее материалоемкого.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом импульсном дозирующем насосе, состоящим из электрического разъема, смонтированного на корпусе насоса, в котором размещена электрическая катушка с дозирующим устройством, всасывающего и нагнетающего штуцеров. Электрический разъем выполнен в виде пластикового корпуса. Электрические контакты расположены в одну линию и залиты изолирующим материалом. Корпус разъема выполнен также из изолирующего материала и присоединен к пластмассовому корпусу электрической катушки крепежным элементом, проходящим между токопроводящими пластинами контактов. Пластины электрических контактов в районе прохождения крепежного элемента имеют на длинных сторонах выемки, выполненные в виде части окружности. Металлический корпус насоса выполнен цилиндрическим из трубной заготовки и торцевых заглушек, соединенных с цилиндром корпуса насоса методом сварки или запрессовки с последующей развальцовкой.

На фиг.1 представлен продольный разрез импульсного дозирующего насоса, на фиг.2 - вид А на электрический разъем в разрезе.

Топливный импульсный дозирующий насос состоит из корпуса насоса 1, в котором размещена электрическая катушка 2, закрытая верхней 3 и нижней 4 торцевыми заглушками. Внутри катушки 2 расположено дозирующее устройство 5, которое в процессе работы насоса подает топливо из нижнего всасывающего штуцера 6 в верхний нагнетательный штуцер 7. Корпус 8 электрического разъема закреплен на электрической катушке 2 посредством крепежного элемента 9. Пластины 10 электрических контактов имеют на длинных обращенных друг к другу сторонах выемки 11, выполненные в виде части окружности.

Цилиндрический корпус 1 насоса выполнен из трубной заготовки, закрытой верхней 3 и нижней 4 торцевыми заглушками, например, сварными соединениями 12.

Работает заявляемый топливный импульсный дозирующий насос следующим образом. При подаче напряжения на контакты 10 в электрической катушке возникает магнитное поле, с помощью которого дозирующее устройство 5 перемещается и своим торцем толкает жидкость (дизельное топливо или бензин) в направлении верхнего нагнетательного штуцера 7. При прекращении подачи напряжения на контакты 10 магнитное поле исчезает, а возвратная пружина перемещает дозирующее устройство в первоначальное положение. При этом происходит поступление жидкости через всасывающий нижний штуцер в дозирующее устройство. При следующей подаче напряжения на контакты цикл нагнетания и всасывания топлива повторяется.

Заявляемый насос собирается следующим образом.

К предварительно собранному корпусу 1 насоса с размещенной в нем электрической катушкой 2 с дозирующим устройством 5, с всасывающим 6 и нагнетательным 7 штуцерами надевается корпус 8 разъема и крепежным элементом 9, например, саморезом крепится к катушке 2 насоса, точнее к приливу 2 1 ее пластмассового корпуса. Разборка при необходимости начинается с этой же операции в обратном порядке. При максимальной простоте конструкции предлагаемого насоса функциональные и качественные показатели аналогичны известным отечественным и зарубежным конструкциям.

Предлагаемый импульсный дозирующий насос по сравнению с ближайшими аналогами менее материалоемок по пластмассе, более прост технологически в условиях мобильного опытного, мелкосерийного и серийного производства, в том числе и при изготовлении корпуса насоса без применения дорогостоящего прессового оборудования Прост при сборке или замене, например, пластмассового корпуса разъема, т.е. более ремонтопригоден при эксплуатации, что удешевляет сам ремонт для потребителя.

Топливный импульсный дозирующий насос, содержащий корпус насоса, в котором размещена электрическая катушка с дозирующим устройством, всасывающий и нагнетательный штуцера и электрический разъем с расположенными внутри электрическими контактами, отличающийся тем, что корпус насоса выполнен из трубной заготовки с торцевыми заглушками, а корпус электрического разъема соединен с приливом пластмассового корпуса электрической катушки крепежным элементом, причем электрические контакты выполнены в виде токопроводящих пластин, имеющих в районе прохождения крепежного элемента, на длинных сторонах выемки, выполненные в виде части окружности.

C сентября 2011 года ООО Фирма "КРОСС-М" начала выпуск импульсных топливных насосов модели КМ01 проточного типа с электромагнитным клапаном напряжением 24 вольта с полугерметичным контактом для жидкостных предпусковых подогревателей ШААЗ (г. Шадринск), Теплостар и воздушных отопителей "Планар" с подачей топлива от 0,4 до 2,5 литров в час. Насосы КМ01 являются аналогом насосов модели 10ТС.451.02, выпускаемых самарским предприятием ООО "Адверс". По индивидуальному заказу насосы могут быть отрегулированы на нужный потребителю расход топлива. Вес насоса - 370 граммов. Гарантийный срок эксплуатации изделия - 12 месяцев. Безотказный ресурс при правильной эксплуатации не менее 20 млн. циклов. Насосы прошли успешные испытания при температуре -55°С.

ТОПЛИВНЫЙ НАСОС МОДЕЛИ КМ02

В марте 2012 года ООО Фирма «КРОСС-М» начала выпуск импульсных топливных насосов модели КМ02 проточного типа с электромагнитным клапаном напряжением 12 вольт с полугерметичным контактом для предпусковых жидкостных подогревателей.

Производительность насосов КМ02 аналогична производительности насосов КМ01: от 0,4 до 2,5 литров в час. Отличительной внешней особенностью насосов КМ02 является этикетка зеленого цвета, что указывает на напряжение 12 вольт. По индивидуальному заказу насосы могут быть отрегулированы на нужный потребителю расход топлива. Вес насоса - 370 граммов. Гарантийный срок эксплуатации - 12 месяцев. Безотказный ресурс при правильной эксплуатации не менее 20 млн. циклов. Насосы прошли успешные испытания при температуре -55°С.

ТОПЛИВНЫЕ НАСОСЫ КМ07W, КМ08W и KM15W

ООО Фирма «КРОСС-М» начала выпуск топливных импульсных насосов моделей КМ07W и КМ08W для подогревателей Webasto (Вебасто), Прамотроник, аналог насоса DP30 и DP42. Насосы выпускаются напряжением 12 и 24 вольта с полугерметичным контактом. Отличительной особенностью насосов является этикетка темно-красного цвета с буквой W после указания модели насоса, первой буквой от написания компании Webasto. Электроразъем насосов КМ07W и КМ08W соответствует разъему немецких насосов, поэтому их можно без всякой переделки подсоединить к электросхеме немецких подогревателей. Вес насоса – 370 граммов. Гарантийный срок эксплуатации изделий – 12 месяцев. Безотказный ресурс при правильной эксплуатации не менее 20 млн. циклов. Насосы прошли успешные испытания при температуре -55°С.

Образцы этикеток насосов КМ07W и КМ08W:

ООО Фирма «КРОСС-М» начала выпуск топливных импульсных насосов для подогревателей и отопителей Eberspacher (Эбершпехер) с подачей топлива (бензин/диз.топливо) от 0,3 до 1,2 литров в час. Насосы выпускаются напряжением 12 и 24 вольта с полугерметичным контактом. Отличительной особенностью насосов является этикетка золотистого цвета с буквой Е после написания модели насоса, первой буквой от написания компании Eberspacher. Выходной штуцер насосов выполнен диаметром 5мм и точно соответствует немецким моделям. Электроразъем насосов соответствует разъему немецких насосов, поэтому их можно без всякой переделки подсоединить к электросхеме немецких подогревателей/отопителей. Вес одного насоса – 310 и 370 граммов. Гарантийный срок эксплуатации изделий – 12 месяцев. Безотказный ресурс при правильной эксплуатации не менее 20 млн. циклов. Насосы прошли успешные испытания при температуре -55°С.

Образцы этикеток насосов:

Топливный фильтр - 55 руб.

Всасывающий штуцер с полиуретановой прокладкой для насосов Eberspacher - 155 руб.

Колодка соединительная - 70 руб.

Цены указаны с НДС

УПАКОВКА И ДОСТАВКА

При упаковке насосы помещаются в индивидуальный гриппер пакет и картонную коробку, после чего складываются по 20 штук в большую картонную коробку. Такая двойная упаковка является дополнительной гарантией защиты насосов от механических повреждений во время их перемещения и транспортировки к месту назначения.

Доставка продукции к месту назначения осуществляется как самовывозом, так и с помощью удобной для клиента транспортной компанией. Мы отправляем продукцию такими транспортными компаниями как: «АВТОТРЕЙДИНГ», «ДЕЛОВЫЕ ЛИНИИ», «БАЙКАЛ СЕРВИС», «ПЭК», «КИТ», «ЖелДорЭкспедиция», которые необходимо указать при направлении заявки на продукцию.

Импульсные насосы-дозаторы называются так из-за нюансов своего принципа действия: одну из ключевых ролей в работе таких насосов играют короткие электрические импульсы, подаваемые к приводу насоса.

Импульсивный характер

На нашем сайте представлены импульсные насосы-дозаторы мембранного (диафрагменного) типа, называемые также соленоидными насосами. Принцип их работы заключается в следующем: мембрана, изгибаясь в ту или иную сторону, увеличивает или уменьшает объём рабочей камеры насоса. Соответственно, в камере попеременно возникает пониженное или повышенное давление, жидкость засасывается в камеру или выталкивается из неё.

Пульсация мембраны определяется возвратно-поступательными движениями толкателя, который свободно перемещается внутри катушки соленоида. При подаче электрического импульса на выводы катушки в ней возникает магнитное поле, которое направляет толкатель в сторону мембраны – отрабатывается "выбрасывающее" действие насоса. После окончания импульса магнитное поле исчезает; обратный ход толкателя обеспечивается пружинным элементом механизма насоса – происходит заполнение рабочей камеры.

Скрупулёзность

Точность дозирования определяют несколько факторов:

• размер рабочей камеры;
• величина, на которую изгибается мембрана;
• количество пульсаций мембраны (тактов насоса), произведенных за время дозирования.

Последний параметр – количество тактов – совпадает с количеством импульсов, подаваемых на катушку индуктивности. В технических руководствах к соленоидным насосам обычно указывается так называемый "объём импульса" в миллилитрах. Зная объём отдельного импульса и частоту их подачи, можно легко рассчитать время дозирования.

К примеру, при объёме импульса в 0,14 мл и частоте в 120 импульсов в минуту (насосы серии PKX , тип 01-05) для дозирования 420 миллилитров потребуется

420 мл / (0,14 мл/имп*120 имп/мин) = 25 минут.

Однако, объём импульса может быть переменной величиной: скажем, у насосов серии DLX предусмотрена опциональная установка задней крышки со специальной регулировочной рукояткой, с помощью которой можно регулировать величину хода толкателя – соответственно, изгиб мембраны и объём импульса. В таком случае дозирование лучше корректировать с учётом показаний внешнего расходомера.

Общее руководство

Время и объём дозирования у разных моделей импульсных насосов-дозаторов могут регулироваться различными способами. У наиболее доступных моделей предусмотрен единственный вариант – ручная аналоговая или цифровая регулировка. Более "продвинутые" модели поддерживают работу с внешним датчиком уровня или импульсным расходомером. Наиболее сложные (насос серии BT , модель PH-RX-CL/M; насос DLX-PH-RX-CL/M и др.) оснащены встроенным контроллером, способным обрабатывать сигналы от датчиков уровня, потока, кислотности, окислительно-восстановительного потенциала, содержания хлора, температуры. Такие насосы по сути представляют собой компактные станции дозирования, с помощью которых можно решать единичные или комплексные задачи – к примеру, по водоподготовке или подаче лабораторных реактивов.

Системы дозирования могут создаваться и с использованием простых моделей – на базе внешних модульных контроллеров ; также такие системы предлагаются в виде готовых скомпонованных решений.

Производительность

Импульсные насосы-дозаторы являются наиболее распространённым видом насосов для дозирования относительно небольших, до 20 литров в час, объёмов жидких химических веществ. При необходимости подачи более значимых объёмов можно обратить внимание на перистальтический насос серии BH3-V PER (максимальная производительность – 100 литров в час) или на промышленные мембранные и плунжерные насосы (до 535 и 1027 л/час соответственно).

Развёрнутую информацию обо всех перечисленных сериях и моделях насосов, с подробными техническими характеристками, примерами применения и сопутствующими данными можно найти в специальных разделах сайта или запросить у онлайн-консультанта.