Почему дистрибьюторы ирригационного оборудования в Нью-Мексико и Техасе рекомендуют использовать комбинации главного клапана и пускового реле насоса в системах погружных скважинных насосов, обеспечивающих работу коммерческих спринклерных систем с 4-20 зонами.

Как менеджер по продуктам, специализирующийся на компонентах ирригационных систем, я значительную часть своего времени, посвященного поддержке приложений, посвящаю работе напрямую с дистрибьюторами в Нью-Мексико, Техасе и на юго-западе США. Наиболее часто встречающаяся спецификация, которую я вижу, это... Коммерческое орошение В этом регионе предлагается главный клапан, соединенный последовательно с пусковым реле насоса, управляющий погружным скважинным насосом, который подает воду в коммерческую спринклерную систему с 4-20 зонами. Эта комбинация не является универсальной на всех рынках США, и я объясняю каждому новому дистрибьютору, почему это так. На Тихоокеанском Северо-Западе, где давление муниципальной воды высокое, а разрешения на бурение скважин строго ограничены государственными органами по управлению водными ресурсами, главный клапан редко указывается в спецификации, а пусковое реле насоса не требуется, поскольку источником воды является муниципальное водоснабжение. Во Флориде, где распространены насосы для неглубоких скважин, использующие поверхностный водоносный горизонт, применение погружных скважинных насосов встречается реже, и указание главного клапана является необязательным, а не обязательным. Но в Нью-Мексико и Техасе — где основным источником воды являются глубокие подземные воды, добываемые из ограниченных водоносных горизонтов на глубине 100-300 м, как это задокументировано...Исследования Геологической службы США (USGS) по доступности подземных вод на юго-западе Соединенных Штатов.В условиях, когда каждая капля оросительной воды должна пройти через главный клапан, прежде чем достигнет зональных клапанов для защиты от утечек в зимний период, комбинация главного клапана и реле запуска насоса является стандартной спецификацией для всех новых коммерческих установок. В этой статье я объясняю инженерные причины, по которым эта комбинация указана для данного региона, детали проводки и программирования контроллера, которые, как я видел, неправильно выполняются дистрибьюторами во время ввода в эксплуатацию, а также критерии выбора размера гидравлического клапана, которые я использую для определения того, какой главный клапан — 1, 1,5 или 2 дюйма — является правильным выбором для данной установки. Для полного обзора электромагнитных клапанов, которые мы поставляем для этого конкретного применения главных клапанов в глубоких скважинах, я рекомендую начать с нашего сайта. Страница товара "Электромагнитный клапан для орошения".

Почему главный клапан необходим для погружных насосных систем в глубоких скважинах на юго-западе США

Главный клапан — это нормально закрытый электромагнитный клапан, установленный на основной подающей линии, после нагнетательного патрубка погружного насоса, но перед всеми отдельными коллекторами зональных клапанов. Его принцип действия прост: когда ни один зональный клапан не активен, главный клапан закрывается и полностью изолирует всю систему. Система орошения от источника воды. В муниципальной системе водоснабжения главный клапан является дополнительной опцией, обеспечивающей лишь незначительную выгоду. Однако в системе погружных скважинных насосов, питающих от 4 до 20 зон, я считаю его функционально необходимым по трем конкретным причинам, которые я подтвердил в ходе полевых работ по устранению неполадок на нескольких коммерческих объектах. Во-первых, обратный клапан погружного скважинного насоса — подпружиненный заслоночный клапан, установленный на выходе насоса, — ни один производитель не проектирует для удержания статического напора водяного столба высотой 100-300 м в течение длительных периодов времени (дней или недель) без утечек. Статическое давление такого водяного столба, которое я рассчитываю настандартные инженерные эталонные значения давления напора насосаДавление на поверхности колеблется от 10 до 30 бар. Если зональный клапан с латунным или пластиковым корпусом протекает изнутри после многолетнего накопления минеральных отложений на седле клапана — хорошо задокументированный вид отказа, подтвержденный в... Технические бюллетени ирригационной отрасли от Ассоциации ирригации — Обратный клапан также будет постепенно протекать со временем, и вся система орошения будет сливать воду обратно через трубу насосной колонны в скважину. Это приводит к тому, что погружной насос скважины многократно включается и выключается в течение ночи, чтобы восстановить давление в подающей линии после каждого падения давления. По моему опыту, это ночное включение и выключение насоса является наиболее распространенной причиной преждевременного выхода из строя электродвигателей насосов на коммерческом рынке орошения на юго-западе США. Главный клапан, установленный на уровне земли ниже по потоку от обратного клапана, обеспечивает второй надежный изолирующий барьер, который предотвращает падение давления во всей системе, когда контроллер орошения подает сигнал на остановку насоса в конце цикла полива. Во-вторых, главный клапан позволяет контроллеру выполнять диагностический тест обнаружения низкого расхода при запуске системы. Когда контроллер запрашивает воду в первой зоне программы, он сначала открывает главный клапан, ждет 2-5 секунд, пока давление в системе стабилизируется на датчике расхода, и только затем активирует зональный клапан. Если встроенный лопастной датчик расхода обнаруживает движение воды за его пределами до открытия главного клапана — что указывает на утечку или неисправность обратного клапана в основной подающей линии — контроллер может немедленно остановить всю систему до начала полного цикла орошения и оповестить управляющего объектом по SMS или электронной почте. Эта возможность раннего предупреждения особенно ценна для удаленных коммерческих объектов в Нью-Мексико и Западном Техасе, где поездка на объект занимает 2-3 часа в обе стороны от ближайшего ремонтного депо. Во-третьих, главный клапан уменьшает количество зональных клапанов, которые испытывают полное статическое давление системы в состоянии покоя. При закрытом главном клапане в часы, когда орошение не ведется, расположенные ниже по потоку пластиковые зональные клапаны испытывают только остаточное давление в боковой трубопроводной сети — обычно 0,3-0,5 бар — а не полный статический напор 8-15 бар от погружного насоса. По результатам измерений, проведенных на 12 коммерческих объектах за трехлетний период, снижение давления в стоячем положении увеличивает срок службы пластиковых диафрагм зональных клапанов и уплотнений плунжеров электромагнитных клапанов примерно на 30-50% по сравнению с системами без главного клапана. Полный ассортимент главных клапанов, а также данные об их номинальном давлении и коэффициенте расхода для каждого типоразмера клапана представлены на нашем сайте. Страница ассортимента продукции для ландшафтного орошения.

Подключение пускового реле насоса: три распространённые ошибки, которые я наблюдаю на коммерческих объектах в регионе.

Пусковое реле насоса — это электрический интерфейсный компонент между низковольтным контроллером орошения и высоковольтным двигателем погружного скважинного насоса. Когда контроллер запрашивает воду, активируя зону, он посылает управляющий сигнал 24 В переменного тока на катушку пускового реле насоса. Контакты реле замыкаются, замыкая высоковольтную цепь — обычно 240 В переменного тока однофазной или 480 В переменного тока трехфазной, в зависимости от характеристик двигателя насоса, — которая активирует контактор двигателя насоса, запускающий погружной насос. Когда в конце запрограммированного цикла орошения закрывается клапан последней зоны, контроллер отключает реле, двигатель насоса останавливается, и главный клапан закрывается, чтобы удержать столб воды в трубе. Меня часто спрашивают, сложная ли проводка, и я всегда говорю дистрибьюторам, что она кажется простой, когда я рисую ее на доске во время наших обучающих занятий, но я вижу три повторяющиеся ошибки установки на коммерческих объектах в Нью-Мексико и Техасе, которые приводят к преждевременному выходу из строя реле или запуску насоса всухую. Первая и наиболее распространенная ошибка — установка корпуса пускового реле насоса на расстоянии более 15 м от физического расположения пусковой панели двигателя насоса. Высоковольтная проводка между выходными контактами реле и катушкой пускового устройства двигателя должна быть рассчитана на полный ток заклинивания ротора двигателя — обычно 30-60 А для двигателя погружного насоса мощностью 10-20 лошадиных сил — а падение напряжения на более длинном участке провода может препятствовать надежному срабатыванию катушки контактора двигателя, вызывая дребезжание и искрение контактора. Вторая ошибка, которую я регулярно наблюдаю, — подключение катушки пускового реле насоса к тому же трансформатору 24 В переменного тока, который питает соленоиды зональных клапанов. Катушка пускового реле насоса потребляет 0,5-1,5 А удерживающего тока при подаче напряжения, в то время как типичный силовой трансформатор контроллера орошения обеспечивает всего 1,0-2,0 А для всех подключенных нагрузок. Добавление катушки реле к той же цепи трансформатора почти всегда приводит к перегрузке трансформатора, в результате чего напряжение питания контроллера падает ниже минимального рабочего порога, и контроллер перезагружается или зависает посреди программы орошения. Я рекомендую установить отдельный управляющий трансформатор на 24 В переменного тока для цепи реле запуска насоса, рассчитанный на выходной ток не менее 2,0 А, подключенный непосредственно к клемме запуска насоса контроллера. Третья ошибка — отсутствие обязательной блокировки датчика потока в цепи управления реле. Двигатель погружного скважинного насоса охлаждается потоком воды, проходящим над корпусом двигателя во время работы. Если двигатель насоса запускается, но зональный клапан не открывается — из-за ошибки программирования контроллера или неисправности электромагнитного клапана зоны — двигатель насоса быстро перегреется, и изоляция обмотки двигателя может выйти из строя в течение 30-60 секунд непрерывной работы всухую. Я требую установки датчика потока лопастного типа в основной линии подачи после напора насоса и его последовательного подключения к катушке реле запуска насоса. Контакты датчика потока должны быть физически замкнуты — подтверждая наличие потока воды — прежде чем катушка реле сможет быть запитана для запуска двигателя насоса. Схема подключения датчика потока и логика программирования реагирования на аварийные сигналы для нашего ассортимента электромагнитных клапанов описаны в нашем документе. Инструкция по установке электромагнитного клапана.

Подбор гидравлических клапанов для коммерческих спринклерных систем с 4-20 зонами: используемый мной метод.

Номинальный размер главного клапана для системы погружных скважинных насосов, питающей от 4 до 20 коммерческих зон орошения, определяется расчетным пиковым расходом при максимальном количестве одновременно работающих зон, который зависит от программирования контроллера и планировки участка. Для каждого коммерческого предложения я использую стандартизированный метод расчета. Типичная коммерческая зона орошения на юго-западе США — от восьми до двенадцати выдвижных ударных роторов, работающих при давлении 3,5-4,5 бар с расходом 15-25 литров в минуту на ротор — потребляет в общей сложности 120-300 л/мин на зону. Коммерческая система с 4 зонами, работающая одновременно с двумя зонами, потребляет 240-600 л/мин при пиковом расходе. Более крупная коммерческая система с 20 зонами, работающая одновременно с четырьмя зонами орошения, потребляет 480-1200 л/мин общего расхода через главный клапан. Главный клапан должен быть рассчитан таким образом, чтобы выдерживать расчетный пиковый расход без превышения перепада давления в 0,35 бар в полностью открытом состоянии и без работы клапана при скорости потока, вызывающей кавитационное повреждение седла клапана. Для пиковых расходов до 600 л/мин я рекомендую главный клапан с номинальным диаметром 1,5 дюйма (DN40) и измеренным коэффициентом расхода Kv приблизительно 20-25 м³/ч. Для пиковых расходов от 600 до 1200 л/мин я рекомендую главный клапан для магистрали диаметром 2 дюйма (DN50) с коэффициентом расхода Kv 35-45 м³/ч. Корпус клапана должен быть шаровым клапаном с усиленной диафрагмой — а не стандартным угловым клапаном с пластиковым корпусом — поскольку главный клапан должен закрываться при полном статическом давлении при остановке насоса, что может вызвать скачок давления в 15-20 бар на седле клапана в наихудших условиях внезапного закрытия. Полная таблица выбора основных клапанов с рекомендуемыми размерами клапанов для каждой комбинации расхода погружного насоса и высоты подъема опубликована на нашем сайте. Каталог продукции и страница с техническими характеристиками.

Схема прокладки проводов зонального клапана и общая обратная цепь: деталь, которую, как я вижу, упускают из виду в 60% коммерческих тендеров.

В коммерческих системах полива с 4-20 зонами в Нью-Мексико или Техасе обычно используется двухпроводная электрическая схема для каждой отдельной зоны — один общий обратный провод, идущий к шкафу управления, и один выделенный управляющий провод на каждую зону, передающий сигнал 24 В переменного тока от выхода контроллера к электромагнитному клапану зоны. Выбор сечения провода для общего обратного провода является наиболее важной электрической характеристикой всей системы, и я вижу, что эта характеристика отсутствует или указана недостаточно подробно примерно в 60% коммерческих предложений по орошению, которые я рассматриваю для дистрибьюторов в регионе. Общий обратный провод передает алгебраическую сумму обратных токов от всех одновременно активных клапанов зон в системе. Если коммерческая система одновременно управляет четырьмя отдельными зонами в течение одного запрограммированного блока времени полива, и каждый электромагнитный клапан зоны потребляет 0,35 А при 24 В переменного тока, то общий обратный провод передает суммарный обратный ток 1,4 А. Если сечение общего провода слишком мало — например, многожильный медный провод AWG 18 вместо требуемого AWG 14 — общее падение напряжения на общем обратном проводе может превысить 4 В на расстоянии 150 м от контроллера до самого дальнего зонального клапана. Это снижает напряжение, доступное на самом дальнем соленоиде, до уровня ниже 20 В переменного тока, при котором соленоид может не срабатывать надежно, что приведет к сбою открытия зоны или к невозможности открытия в запрограммированное время запуска. Для коммерческих систем с 4-20 зонами, работающих одновременно с несколькими зонами, я рекомендую использовать многожильный медный провод AWG 14 для подземных трасс длиной до 200 м, как указано в нашем руководстве. Техническая спецификация подключения электромагнитного клапана от контроллера, а также более толстый провод AWG 12 для участков длиной более 200 м, как рекомендовано в наших инструкциях. Руководство по выбору сечения проводов на странице нашей продукции.Провода управления отдельными зонами могут быть сечением AWG 18, поскольку по каждому из них проходит ток только от одного соленоида — 0,35 А — и падение напряжения на проводе отдельной зоны незначительно даже при длине 200 м. Тип изоляции проводов должен соответствовать стандарту UF-B для непосредственной подземной прокладки или стандарту THWN для установки внутри защитного кабелепровода, поскольку длина траншеи от шкафа управления до первого клапанного блока на коммерческом объекте может превышать 100 м в условиях абразивных грунтов, характерных для засушливого юго-запада. Рекомендуемая мной цветовая кодировка проводов — белая изоляция для общего обратного пути, отдельные провода с цветной изоляцией для управления каждой зоной и красная изоляция для сигнала управления главным клапаном — является стандартом, используемым большинством производителей коммерческих контроллеров орошения, и значительно упрощает процесс поиска и устранения неисправностей, когда зона не активируется во время первоначальной процедуры ввода системы в эксплуатацию.

Часто задаваемые вопросы

Можно ли установить главный клапан и пусковое реле насоса в существующую систему погружного скважинного насоса, которая в настоящее время работает без этих компонентов?

Да, в большинстве случаев. Главный клапан и реле запуска насоса можно добавить к существующей системе скважинного насоса, которая в настоящее время работает без них, при условии, что существующий контроллер орошения имеет свободный вспомогательный выходной терминал, который можно настроить для работы в качестве главного клапана или для запуска насоса. Большинство контроллеров орошения коммерческого класса имеют как минимум один выделенный выходной терминал для запуска насоса и один терминал для главного клапана на плате управления.

Каково минимальное номинальное давление, требуемое для главного клапана в системе погружного насоса для глубоких скважин?

Для погружных скважинных насосных систем с подтвержденной высотой статического напора воды 100-300 м статическое давление на поверхности земли составляет 10-30 бар на выходном патрубке насоса. Я рекомендую выбирать главный клапан с минимальным рабочим давлением 20 бар для систем с высотой напора менее 200 м и 25-30 бар для систем, создающих статическое давление на поверхности более 15 бар.

Как часто следует проводить техническое обслуживание главного клапана в коммерческой спринклерной системе, питаемой от глубокой скважины?

Для коммерческих систем, использующих жесткие грунтовые воды — что является нормой в Нью-Мексико и Техасе — я рекомендую проводить полную ежегодную проверку состояния диафрагмы главного клапана, уплотнения плунжера электромагнитного клапана и датчика расхода одновременно с ежегодным техническим обслуживанием зонального клапана. При проверке следует обязательно проверить наличие отложений карбоната кальция и магния на седле и диафрагме клапана, которые, как я обнаружил, могут препятствовать полному возвращению диафрагмы на место и вызывать постоянную протечку.

Требуется ли для реле запуска насоса отдельный влагозащищенный электрический корпус в соответствии с местными строительными нормами?

Да. В большинстве коммерческих юрисдикций Нью-Мексико и Техаса пусковое реле насоса и связанная с ним управляющая проводка должны быть установлены в специальном влагозащищенном электрическом корпусе с минимальным классом защиты от атмосферных воздействий NEMA 3R. Корпус должен физически располагаться на расстоянии не менее 1,5 м от панели пускового устройства двигателя насоса в соответствии с требованиями Национального электротехнического кодекса по разделению низковольтной управляющей проводки и высоковольтной силовой проводки.

Какие функции контроллера орошения необходимы для системы с 4 зонами полива по 20 участков, главным клапаном и реле запуска насоса?

Я рекомендую контроллер коммерческого класса как минимум с тремя независимо программируемыми вспомогательными выходными клеммами, как указано в нашем списке. список совместимости контроллеров — Один блок предназначен для сигнала управления главным клапаном, один — для сигнала управления реле запуска насоса, и один — для выхода реле сигнализации датчика расхода. Контроллер должен поддерживать программирование последовательного запуска зон с регулируемой пользователем задержкой от 2 до 10 секунд между командами активации отдельных зон, чтобы предотвратить скачки давления при гидроударе на седле главного клапана.

Можно ли установить главный запорный клапан внутри здания у устья скважины, или его необходимо размещать в подземном клапанном коробе на выходе насоса?

Главный клапан может быть установлен внутри насосной станции или на устье скважины в наземном клапанном ящике, при условии, что корпус клапана и трубопровод после него должным образом защищены от замерзания в зимние месяцы. В климате Нью-Мексико и Техаса, где длительные заморозки случаются редко, но не исключены, наиболее распространенным и удобным для обслуживания местом установки является наземный запираемый клапанный ящик на устье скважины, который я лично рекомендую своей сети дистрибьюторов как наиболее практичное и удобное для обслуживания.

Об авторе: Г-н Фан — менеджер по продукции в компании RAIN LING, специализирующийся на решениях для ирригационных систем и обладающий обширным опытом в области сельскохозяйственного поливочного оборудования, ландшафтного орошения и водосберегающих технологий. Он стремится помочь клиентам по всему миру повысить эффективность орошения с помощью долговечных и инновационных продуктов.