Для чего нужна защита от сухого хода для насосной станции

Датчик сухого хода для насоса: принцип работы и конструкция

Насосное оборудование, обслуживающее трубопроводные системы, по которым транспортируется жидкая среда, особенно нуждается в защите в тот момент, когда падает давление жидкости или она вообще перестает поступать. Для обеспечения такой защиты в ситуациях, когда в насос не подается перекачиваемая им жидкость, его оснащают автоматическими датчиками – реле сухого хода. Для насосной станции могут использоваться различные типы таких устройств.

Система управления скважинным насосом: слева реле сухого хода, справа датчик включения/отключения насоса

Почему насосное оборудование надо защищать от сухого хода

Из какого бы источника ни перекачивал воду электронасос, это оборудование может оказаться в ситуации, когда жидкость перестанет в него поступать. Именно такие ситуации приводят к тому, что насосная станция начинает работать на холостом (или, как чаще говорят, на сухом) ходу. Негативным последствием работы насоса в таком режиме является даже не бесполезная трата электроэнергии, а интенсивный нагрев оборудования, что в итоге приводит к деформации элементов его конструкции и быстрому выходу из строя. Вода одновременно выступает в роли смазывающей и охлаждающей жидкости, поэтому ее наличие внутри насоса просто необходимо.

По указанной причине наличие реле, обеспечивающего защиту от сухого хода скважинного насоса (или циркуляционного), является практически обязательным. Большинство современных моделей насосного оборудования имеет встроенные реле. Однако стоят подобные насосы очень дорого. По этой причине пользователи часто приобретают реле, защищающие от сухого хода, отдельно.

Насосная станция с автоматической защитой от сухого хода

Основные средства защиты

Чтобы обеспечить защиту насоса от сухого или холостого хода, используют устройства различного типа, основная задача которых состоит в том, чтобы прекратить функционирование оборудования в тот момент, когда в него перестает поступать вода. Сюда, в частности, относятся:

  • реле защиты насоса от сухого хода;
  • датчик потока воды;
  • реле давления с опцией защиты по сухому ходу;
  • датчики, контролирующие уровень жидкости в источнике водоснабжения, в качестве которых могут применяться поплавковые выключатели или реле контроля уровня.

Различия между собой всех вышеперечисленных устройств заключаются как в их конструктивном исполнении и принципе действия, так и в сферах их применения. Чтобы понять, в каких ситуациях применение того или иного типа реле, защищающего насосное оборудование от сухого хода, наиболее целесообразно, следует познакомиться с каждым из них более подробно.

Характеристики реле защиты насоса от сухого хода

Датчик сухого хода для насоса относится к устройствам электромеханического типа, контролирующим, есть ли в системе, по которой транспортируется вода, давление. Если уровень давления оказывается ниже нормативного порога, такое реле автоматически останавливает работу насосного оборудования, размыкая цепь его электрического питания.

Реле сухого хода для насоса состоит из:

  • мембраны, являющейся одной из стенок внутренней камеры датчика;
  • контактной группы, обеспечивающей смыкание и размыкание цепи, по которой электрический ток поступает к двигателю насоса;
  • пружины (степенью ее сжатия регулируется давление, при котором реле будет срабатывать).

Основные элементы реле «сухого хода»

Принцип, по которому работает такое реле защиты от сухого хода, заключается в следующем.

  • Под давлением потока воды в системе, если его уровень соответствует нормативному значению, мембрана устройства выгибается, воздействует на контакты и замыкает их. Электрический ток в таком случае поступает на двигатель насоса, и последний работает в штатном режиме.
  • Если напора воды недостаточно или она вообще не поступает в систему, мембрана возвращается в свое исходное состояние, размыкая цепь электрического питания насосной установки и, соответственно, отключая ее.

Ситуации, когда давление жидкости в системах водоснабжения резко снижается (а значит, насосу требуется защита от сухого хода), вызываются разными причинами. Среди таких причин можно назвать истощение естественного источника воды, засорение фильтров, слишком высокое расположение самовсасывающей части системы и др.

Реле защиты от сухого хода насоса обычно устанавливают на поверхности земли, в сухом месте, хотя есть модели, выполненные во влагозащитном корпусе, которые можно монтировать вместе с насосным оборудованием в скважине.

Пример автоматического водоснабжения жилого дома

Более эффективно реле, предотвращающие сухой ход насоса, работают в тех случаях, когда их устанавливают в не оснащенных гидроаккумулятором системах, которые обслуживает поверхностный циркуляционный насос. Установить такое реле в системе с гидроаккумулятором, конечно, можно, но в этом случае оно не сможет обеспечить стопроцентную защиту насосной установки от сухого хода. Схема подключения реле при этом выглядит следующим образом: располагают его перед датчиком давления воды и гидроаккумулятором, а сразу после насосной станции устанавливают обратный клапан, не дающий воде двигаться в обратном направлении. При таком подключении мембрана реле сухого хода постоянно находится под давлением воды, создаваемым гидроаккумулятором. Это может привести к тому, что насос, в который не будет поступать вода из источника, просто не отключится.

Эффективная защита насоса от сухого хода в тех случаях, когда он обслуживает системы, в которых установлен гидроаккумулятор, также возможна, но для решения этой задачи применяются устройства других типов.

Датчики, обеспечивающие контроль потока воды

В ситуациях, когда возникает такое нежелательное явление, как сухой ход, поток жидкости, который поступает в насос, либо обладает недостаточным давлением, либо отсутствует вовсе. Для того чтобы контролировать наличие потока и его рабочие параметры, применяют специальные устройства, которые называются датчиками протока воды. По конструктивному исполнению и принципу работы они могут быть электромеханическими (датчики) либо электронными (контроллеры).

Реле или датчики протока воды

Выделяют две разновидности электромеханических датчиков потока воды:

Основным рабочим элементом датчиков первого типа является гибкая пластина, установленная в их внутренней полости, имеющей цилиндрическое поперечное сечение. В том случае, если поток жидкости в системе присутствует и обладает достаточным давлением, такая пластина, оснащенная магнитным элементом, максимально приближена к переключателю герконового типа, а его контакты находятся в сомкнутом состоянии. Если же давление потока жидкости снижается или он исчезает вообще, гибкая пластина отходит от переключателя, его контакты размыкаются, что приводит к выключению насосной установки.

Устройство датчика потока лепесткового типа

Датчики протока турбинного типа отличаются более сложной конструкцией. Ее основой является небольшая турбина, в роторной части которой установлен электромагнит. Принцип работы такого датчика, который также способен обеспечить защиту насоса от холостого хода, заключается в следующем. Поток жидкости вращает турбину, в роторе которой создается электромагнитное поле, преобразуемое затем в электромагнитные импульсы, считываемые специальным датчиком. Решение о том, включить или выключить насосное оборудование, обслуживающее систему, датчик принимает в зависимости от того, какое количество импульсов в единицу времени ему посылает турбина.

Датчик автоматического управления насосом «Турби»

Еще более сложной конструкцией отличаются электронные контроллеры протока воды, которые совмещают в себе функции и реле давления, и устройства, обеспечивающего защиту насосного оборудования от сухого хода. Такие контроллеры, называемые также электронными реле давления, хотя и стоят недешево, заменяют сразу несколько контрольных и управляющих устройств. Установленные в системах водоснабжения, электронные реле давления не только обеспечивают защиту насосной системы от сухого хода, но и позволяют контролировать давление и параметры потока жидкости. Когда такие параметры работы системы не соответствуют нормативным значениям, электронный датчик автоматически отключает насосное оборудование.

Электронный контроллер давления EPS-II-12, совмещающий в себе функции реле давления и реле протока

Если для обслуживания водопроводных систем применяется насос с небольшим запасом напора, то их можно оснащать только электронным реле. Когда же в системе используется насос с большим запасом по создаваемому им напору, необходимы гидроаккумулятор и отдельный датчик давления, так как электронное реле не регулируется по предельному давлению отключения насосной установки. Использование только электронного реле в таких случаях может привести к тому, что при создании избыточного давления в системе насосная станция просто не отключится.

Датчики, контролирующие уровень воды в системе

Не допустить возникновения ситуаций, когда насос водопроводной системы работает на холостом ходу, способны и датчики контроля уровня воды, которые устанавливаются преимущественно в источнике водоснабжения – скважине, колодце или емкости. Таким образом, посредством подобных устройств обеспечивается защита скважинного насоса от сухого хода (или насосной установки, перекачивающей воду из колодца). По конструкции датчики контроля уровня могут быть поплавковыми и электронными.

Среди поплавковых датчиков выделяют два основных вида. Одни из них контролируют заполнение емкостей водой, не допуская случаев ее перелива, а вторые, которые обеспечивают защиту помпы от сухого хода, регулируют опорожнение емкостей с водой, скважин и колодцев. Кроме того, есть комбинированные модели, которые в зависимости от схемы подключения к системе могут выполнять обе функции.

Поплавковый датчик ПДУ-В241-50 и схема его подключения

Принцип работы поплавкового реле контроля уровня воды достаточно прост. Пока в источнике водоснабжения есть жидкость, поплавок, соединенный с контактной группой, задран вверх. Процесс работы не будет прерываться, пока уровень воды в источнике не уменьшится до такой степени, что поплавок опустится и тем самым разомкнет контакты, через которые в фазный провод электродвигателя насоса поступает электрический ток.

Следует отметить, что защита насоса-помпы от сухого хода при помощи поплавкового датчика контроля уровня воды является наиболее доступным по стоимости и самым распространенным способом.

Электронные датчики контроля уровня воды способны одновременно решать две задачи: защищать насосное оборудование от сухого (холостого) хода при уменьшении уровня воды в источнике водоснабжения и не допускать случаи перелива жидкости при наполнении емкостей.

Реле защиты насоса от сухого хода тип РСХ и датчики уровня воды

При использовании датчиков данного типа в воду опускается не само устройство, а только электроды, соединенные с реле проводами, по которым к ним подается электрический ток небольшой величины. Электроды размещаются в источнике с водой на уровнях, ниже которых вода не должна опускаться. Пока электроды находятся в воде, они формируют замкнутую электрическую цепь, что объясняется электропроводностью воды, а если хотя бы один из электродов окажется вне жидкости, что происходит при снижении ее уровня, цепь разомкнется, что сразу приведет к отключению насосной станции.

Электронное реле подключается к датчику трубного или скважинного типа

Таким образом, существует множество способов использовать для оснащения водопроводных систем насосы с защитой от сухого хода. Между тем применение только реле не всегда позволяет нейтрализовать влияние негативных факторов. В связи с этим, проектируя и создавая такие системы, следует использовать для их оснащения и другие контролирующие, управляющие и защитные устройства, к числу которых относятся обратный клапан, датчик давления и гидроаккумулятор.

Как защитить насос от сухого хода

Система водоснабжения частного дома невозможна без насоса. Но его надо каким-то образом включать и выключать, следить за тем, чтобы он не работал при отсутствии воды. За включение-отключение насоса отвечает реле давления воды, а следить за наличием воды должна защита от сухого хода насоса. Как реализовать эту защиту в разных ситуация и рассмотртим дальше.

Что такое сухой ход насоса

Откуда бы не качал насос воду, временами создается ситуация, что вода закончилась — при небольшом дебите колодца или скважины воду можно просто всю выкачать. В случае если вода качается из централизованного водопровода, ее подачу могут просто прекратить. Работа насоса при отсутствии воды и называется сухим ходом. Иногда используется термин «холостой ход», хоть это и не совсем правильно.

Чтобы водоснабжение дома работало нормально, нужен не только насос, но и система защиты от сухого жода, автоматика включения-выключения

Что плохого в сухом ходе, кроме того, что электричество тратиться впустую? Если при отсутствии воды насос будет работать, он перегреется и сгорит — перекачиваемая вода используется для его охлаждения. Нет воды — нет охлаждения. Двигатель перегреется и сгорит. Потому, защита от сухого хода насоса — одна из составляющих автоматики, которую придется докупать. Есть, правда, модели со встроенной защитой, но они стоят дорого. Дешевле докупить автоматику.

Как можно защитить насос от сухого хода

Есть несколько разных устройств, которые отключат насос при отсутствии воды:

  • реле защиты от сухого хода;
  • устройства контроля потока воды;
  • датчики уровня воды (поплавковый выключатель и реле контроля урвня).

Все эти устройства предназначена для одного — отключить насос при отсутствии воды. Только работают они по-разному, имеют разную область применения. Дальше разберемся в особенностях их работы и том, когда они наиболее эффективны.

Читайте также:  Общие положения документа о гигиенических требованиях к качеству воды нецентрализованного водоснабжения

Реле защиты от сухого хода

Несложное электромеханическое устройство контролирует наличие давления в системе. Как только давление опускается ниже порога, цепь питания разрывается, помпа перестает работать.

Состоит реле из мембраны, которая реагирует на давление и контактной группы, которая в нормальном состоянии разомкнута. При понижении давления мембрана давит на контакты, они замыкаются, отключая питание.

Так выглядит защита от сухого хода насоса

Когда оно эффективно

Давление, на которое реагирует устройство — от 0,1 атм до 0,6 атм (в зависимости от заводских настроек). Такая ситуация возможна когда воды мало или ее нет совсем, засорился фильтр, самовсасывающая часть оказалась слишком высоко. В любом случае, это — состояние сухого хода и насос надо отключать, что и происходит.

Схема электрического подключения реле сухого хода в системе с гидроаккумулятором

Устанавливается реле защиты от холостого хода на поверхности, хотя есть модели и в герметичном корпусе. Нормально оно работает в схеме полива или любой системе без гидроаккумулятора. Более эффективно работает с поверхностными насосами, когда обратный клапан установлен после насоса.

Когда оно не гарантирует отключение при отсутствии воды

В системе с ГА его поставить можно, но 100% защиту от сухого хода насоса вы не получите. Все дело в особенности строения и работы такой системы. Ставят защитное реле перед реле давления воды и гидроаккумялятором. При этом между насосом и защитой стоит обычно обратный клапан, то есть мембрана находится под давлением, создаваемым гидроаккумулятором. Это обычная схема. Но при таком способе включения возможна ситуация, когда работающая помпа при отсутствии воды не отключится и перегорит.

Боле подробная схема подключения реле давления в схеме подачи воды с глубинным насосом

Например, создана ситуация сухого хода: насос включился, воды в колодце/скважине/емкости нет, в гидроаккумуляторе некоторое количество есть. Так как нижний порог давления выставляется обычно порядка 1,4-1,6 атм, мембрана защитного реле не сработает. Ведь давление в системе есть. В таком положении мембрана отжата, насос всухую будет работать.

Остановится он или тогда когда перегорит или тогда, когда из гидроаккумулятора израсходуют большую часть запаса воды. Только тогда давление упадет до критического и реле сможет сработать. Если такая ситуация возникла во время активного использования воды, ничего страшного в принципе не случится — несколько десятков литров иссякнут быстро и все будет в норме. Но если это произошло ночью — спустили воду в бачке, помыли руки и ушли спать. Насос включился, сигнала на отключение нет. К утру, когда начнется разбор воды, он будет в нерабочем состоянии. Вот потому в системах с гидроаккумулчторами или насосными станциями лучше использовать другие устройства защиты от сухого хода водяного насоса.

Устройства контроля протока воды

В любой ситуации, которая приводит к сухому ходу насоса, поток воды недостаточен или отсутствует совсем. Есть устройства, которые отслеживают такую ситуацию — реле и контроллеры протока воды. Реле или датчики протока — электромеханические устройства, контроллеры — электронные.

Реле (датчики) протока

Датчики протока бывает двух типов — лепестковые и турбинные. Лепестковые имеет гибкую пластину, которая находится в трубопроводе. При отсутствии тока воды пластина отклоняется от нормального состояния, срабатывают контакты, отключающие питание насоса.

Турбинные датчики потока устроены несколько сложнее. Основа устройства — небольшая турбина с электромагнитом в роторе. При наличии потока воды или газа турбина вращается, создается электромагнитное поле, которое преобразуется в электромагнитные импульсы, считываемые датчиком. Этот датчик, в зависимости от количества импульсов, включает/отключает питание насоса.

Контролеры протока

В основном это устройства, которые совмещают две функции: защиту от сухого хода и реле давления воды. Некоторые модели плюс к этим функциям могут иметь встроенный манометр и обратный клапан. Эти устройства еще называют электронными реле давления. Устройства эти дешевыми не назовешь, но они обеспечивают качественную защиту, отслуживая сразу несколько параметров, обеспечивая требуемое в системе давление, отключая оборудование при недостаточном потоке воды.

НазваниеФункцииПараметры срабатывания защиты от сухого ходаПодсоединительные размерыСтрана/производительЦена
BRIO 2000M ItaltecnicaРеле давления + датчик протока7-15 сек1″ (25 мм)Италия45$
АКВАРОБОТ ТУРБИПРЕССРеле давления + реле протока0,5 л/мин1″ (25 мм)75$
AL-KOРеле давления + обратный клапан + защита от сухого хода45 сек1″ (25 мм)Германия68$
блок автоматики ДжилексРеле давления + защита от холостого хода + манометр1″ (25 мм)Россия38$
блок автоматики AquarioРеле давления + защита от холостого хода + манометр + обратный клапан1″ (25 мм)Италия50$

В случае использования блока автоматики гидроаккумулятор — лишнее устройство. Система отлично работает по появлению расхода — открытию крана, срабатыванию бытовой техники и т.п. Но это если запас по напору небольшой. Если же разрыв большой, необходим и ГА, и еще реле давления. Дело в том, что предел отключения насоса в блоке автоматики не регулируется. Насос отключится только тогда, когда создаст максимальное давление. Если он взят с большим запасом по напору, то может создать избыточное давление (оптимальное — не больше 3-4 атм, все что выше ведет к преждевременному износу системы). Потому после блока автоматики ставят реле давления и гидроаккумулятор. Такая схема дает возможность регулировать давление, при котором отключается насос.

Датчики уровня воды

Эти датчики устанавливаются в колодце, скважине, емкости. Целесообразно их использовать с насосами погружного типа, хотя и с поверхностными они совместимы. Есть датчики двух типов — поплавковые и электронные.

Поплавковые

Есть два типа датчиков уровня воды — на заполнение емкости (защита от переливов) и на опорожнение — как раз защита от сухого хода. Второй вариант — наш, первый нужен при заполнении бассейна. Есть еще модели, которые могут работать и так, и так, а принцип работы зависит от схемы подключения (идет в инструкции).

Принцип работы поплавкового выключателя

Принцип работы при использовании для защиты от сухого хода прост: пока есть вода, датчик-поплавок задран вверх, насос может работать, как только уровень воды упал настолько, что датчик опустился, контактор размыкает цепь питания насоса, он не может включиться до тех пор, пока уровень воды не поднимется. Для защиты насоса от холостого хода кабель поплавка подключается в разрыв фазного провода.

Реле контроля уровня

Эти устройства могут использоваться не только для контроля минимального уровня воды и сухого хода в скважине, колодце или накопительной емкости. Они также могут контролировать перелив (переполнение), что часто необходимо при наличии в системе накопительной емкости, из которой затем вода перекачивается в дом или при организации водоснабжения бассейна.

В воду опускаются электроды. Их количество зависит от тех параметров, которые они отслеживают. Если надо следить только за наличием достаточного количества воды, датчиков достаточно два. Один — опускается на уровень минимально возможного уровня, второй — базовый — располагается чуть ниже. В работе используется электропроводность воды: пока оба датчика погружены в воду, между ними протекают небольшие токи. Это значит, что воды в колодце/скважине/емкости достаточно. Если тока нет, это значит, что вода опустилась ниже датчика минимального уровня. По этой команде размыкается цепь питания насоса и он прекращает работу.

Один и тот же прибор может контролировать разные уровни, в том числе, минимальный

Это основные способы, которыми организуется защита от сухого хода насоса в системах водоснабжения частного дома. Есть еще частотные преобразователи, но они стоят дорого, потому их целесообразно применять в больших системах с мощными насосами. Там они быстро окупаются за счет экономии электроэнергии.

Защита насоса от сухого хода: зачем нужна и как работает?

Большинство частных домов имеют автономное водоснабжение, которое обеспечивается насосом. При различных компоновках систем, которые поставляют воду, всегда существует необходимость постоянного контроля и управления работой.

Автоматическое включение и выключение происходит при помощи реле, которое срабатывает при изменениях в давлении воды. Если же водный источник пересыхает (не успевает восстанавливаться из-за интенсивного забора) автоматически срабатывает защита насоса от холостого хода и насос отключается.

Что такое сухой (холостой) ход?

Каждый природный источник воды имеет свой определенный ресурс, который зависит от таких параметров как глубина залегания, состав грунта, интенсивность перемещения грунтовых вод. При интенсивном пользовании, запас воды быстро исчерпывается, а в случае подключения к централизованным системам, бывают аварии и плановые отключения.

При отсутствии воды, работа насоса происходит на сухую. Это и есть сухой или холостой ход.

Если насос вовремя не отключить он перегреется, что приведет к поломке и дорогостоящему ремонту. К случившейся неприятности еще добавится отсутствие воды в доме на значительное время, если нет запасного (дублирующего) устройства.

Схема подключения реле сухого хода к насосу

Для того чтобы исключить такую ситуацию, производители выпускают модели с защитой от сухого хода насоса. Но они стоят дороже обычных, поэтому, в некоторых случаях, имеет смысл купить и установить автоматическую защиту отдельно.

Способы защиты

Для того чтобы работающий насос автоматически отключался при недостаточном количестве воды в источнике, следует воспользоваться следующими устройствами:

  • автоматическим реле;
  • устройством контроля водяного потока;
  • датчиком водного уровня.

Каждое из этих приспособлений способно остановить подачу воды (при ее недостаточном количестве), для защиты насосного агрегата от перегрева и поломки.

Реле защиты

Несложный электромеханический элемент, который реагирует на изменение давления в системе водоснабжения. При падении давления ниже определенного значения, автоматически происходит разрыв силовой электрической цепи. Питание к насосу не подается и он прекращает работать.

Конструктивно, реле имеет прогибающуюся мембрану, которая при падении давления изменяет свое положение и замыкает цепь на контактной группе, что приводит к отключению электропитания.

В зависимости от настроек производителя, срабатывание реле происходит при падении давления от 0,6 до 0,1 атмосферы, в случае отсутствия воды, недостаточном ее уровне или засорении фильтра на всасывающем патрубке.

В системах, в которых присутствует гидроаккумулятор, работа реле будет не эффективна. Это обусловлено тем, что обычно, между защитой и насосом, устанавливается обратный клапан, который удерживает давление за счет наличия воды в гидроаккумуляторе. А так как минимальное значение давления для такой системы равно 1,4-1,6 атмосфер, защита не сработает даже при полном отсутствии воды в источнике, из-за того, что она есть в накопителе.

Как подключить к насосу реле сухого хода (видео)

Контроль протока воды

Использование насоса с защитой от сухого хода предусматривает включение в систему устройств, контролирующих проток воды:

Первые относятся к группе электромеханических устройств, вторые являются электронными.

Реле (датчики)

Изготавливаются в двух вариантах:

  • лепестковые;
  • турбинные. Электрическая схема подключения реле сухого хода

Первые выполнены в виде гибкой пластины, которая, находясь в трубе, отклоняется под давлением движущейся воды. В случае прекращения (отсутствия) перемещения воды, пластина выравнивается и замыкает контакты отключения питания электродвигателя.

Вторые работают по принципу создания электромагнитного поля вращающейся в потоке воды турбиной. При уменьшении количества электромагнитных импульсов, в случае ослабления потока или его отсутствии, питание насоса отключается, а при увеличении, возобновляется.

Некоторое неудобство в использовании этих устройств заключается в том, что они обязательно должны быть внутри трубопровода. При попадании внутрь системы твердых частиц (песка) возможны перебои в работе или полная их остановка, что требует частичного демонтажа системы водоснабжения.

Контроллеры

Устройства, обеспечивающие надежную защиту электродвигателя насоса от перегрева, которые, в некоторых моделях, имеют дополнительно встроенный обратный клапан и манометр. Фактически такие устройства являются электронными реле, реагирующими на изменение давления в водопроводной системе.

Основные функции – защита от сухого хода и контроль давления жидкости. Использование в работе нескольких параметров приводит к своевременному отключению оборудования при недостатке воды и поддержанию в системе стабильного рабочего давления.

Водопроводная система, в которую включено это устройство, устойчиво работает при любом появлении расхода водных ресурсов – когда открываются краны или срабатывает автоматическая бытовая техника.

Датчики уровня

Датчики уровня воды устанавливаются непосредственно в колодцах, скважинах, резервуарах. Используются как с погружными (находящимися под водой), так и с поверхностными (расположенными над уровнем воды) насосами.

Виды датчиков уровня воды

По принципу работы, разделяются на два вида:

Поплавковые

Предназначены для контроля наполняемости (для избегания переливов емкостей) или осушения (защита от работы в сухую) источников воды.

Производятся модели поплавковых выключателей, которые работают в двух режимах, т.е. отключают насос и при падении уровня воды и при ее чрезмерном количестве в ограниченном пространстве.

Принцип работы заключается в следующем: датчик размещается так, чтобы поплавок находился на поверхности воды на установленной высоте. При падении уровня происходит опускание поплавка, который шарнирно связан через рычаг с контактной группой. При критическом опускании происходит размыкание контактов фазного провода, и электродвигатель насоса останавливается.

В случае контроля заполнения емкости – все происходит наоборот. С поднимающейся водой поднимается и поплавок, работа которого настроена не на опускание, а на подъем уровня.

Электронные

Такие устройства выполняют те же функции что и поплавковые, но принцип работы у них другой.

Принцип работы датчика уровня воды поплавкового типа

В воду источника или накопительного резервуара опускаются два электрода. Один на глубину до минимально допустимого уровня, другой на уровень рабочего заполнения (базовый). Так как вода является хорошим проводником электричества, электроды связаны между собой токами небольшой силы. Управляющее устройство получает сигнал и удерживает насос в работающем режиме. Как только токи исчезают (при падении уровня воды ниже критического), происходит отключение электропитания, так как проводящего ток материала (воды) между электродами нет.

Описанные выше устройства и методы их использования подходят для защиты насосного оборудования, контроля уровня и давления воды в небольших системах личного пользования. Для частного дома или дачи.

В больших хозяйствах или многоквартирных домах, при устройстве автономного водоснабжения, в целях защиты и контроля следует использовать частотные преобразователи. Стоимость их значительно выше, но при работе с мощными качающими устройствами без них не обойтись.

Защита от сухого хода для насосной станции

Работа водяного насоса, являющегося частью гидравлической системы водоснабжения, должна проходить в условиях, которые предусмотрены производителем оборудования. К нежелательным экстремальным режимам принято относить эксплуатацию без жидкости. Подобное явление принято называть «сухим ходом».

Специфика эксплуатации

Перекачиваемая вода в домашних системах подразумевает несколько параллельных процессов:

  • транспортировка жидкости к потребителю;
  • охлаждение перекачивающего оборудования;
  • смазка эластичных элементов насоса

Особенно заметны негативные последствия неправильной эксплуатации у вибрационного оборудования, которое является наиболее популярным в бытовых схемах водоснабжения. Также недопустимым считается явление для погружных, поверхностных и дренажных аппаратов.

Для того, чтобы сгорел погружной насос, достаточно 5 минут работы без воды

Если не предусмотрена защита от сухого хода скважинного насоса, то в результате происходят следующее:

  • подвижные элементы разогреваются и повышают температуру смежных узлов;
  • большинство деталей подвергается деформации;
  • в определенной ситуации случается заклинивание, что приводит к выходу из строя электрической части.

В конструкции насосной станции нужно своевременно провести монтаж защиты, так как последствия «сухого хода» не ремонтируются по гарантии, работы придется проводить за свой счет.

При проверке состояния вышедшего из строя оборудования специалисту не составит труда определить причину данного состояния. О ней свидетельствуют характерные деформационные признаки элементов конструкции. В инструкциях к оборудованию производитель четко обозначает недопустимость эксплуатации насосов в отсутствии залитой в рабочие полости жидкости.

Один из примеров сгоревшей обмотки – первый явный признак для мастера

Предположительные «виновники» поломки

Существует несколько наиболее часто встречающихся причин, которые приводят к экстремальному режиму работы помп:

  • Несбалансированная мощность насоса. В такой ситуации происходит быстрая откачка жидкости по причине недостаточного дебета скважины или для насосов, у которых заборная часть располагается выше динамического уровня.
  • Схема подключения имеет участок заборной трубы, в которой имеется разгерметизация. Через отверстие станет внутрь проходить воздух.
  • Засорилась труба откачивания, что нередко бывает у поверхностных моделей насосов.
  • Работа гидравлики ведется при пониженном давлении.
  • Во время откачки жидкости из любой емкости необходимо не допускать захвата воздуха.

Без установленных автоматических систем справится с недопущением «сухого хода» достаточно проблематично.

ВИДЕО: Разборка, ревизия и чистка глубинного насоса «Водолей»

Какая бывает защита от сухого хода для насосной станции

Одним из главных факторов получения надежной схемы является монтаж автоматики. К подобному оборудованию относят следующие компоненты:

  • датчик сухого хода для насоса;
  • реле сухого хода для станций или насосов;
  • реле давления;
  • поплавковый выключатель.

Выключение поплавком

Одним из универсальных блокираторов является поплавковый датчик сухого хода для погружного насоса. Этот элемент цепи – относительно недорогой помощник для защиты гидравлического оборудования. Благодаря простате установки данный датчик сухого хода для насоса используется во многих схемах, например, когда проводится откачка из классических колодцев либо каких-то емкостей.

Поплавок – защита от перегрева и сухого хода

Подключается датчик сухого хода для погружного насоса в электроцепь для одной из фаз питания. Спецконтакт внутри аппарата разорвет соединение при определенном положении корпуса поплавка. Таким образом откачка своевременно остановится. Высота срабатывания задается при настройке местом установки поплавка. Кабель, которым соединен датчик сухого хода для насоса, устанавливается на определенном уровне, чтобы во время понижения поплавка не происходил абсолютно полный отбор жидкости. Должно оставаться определенное количество жидкости в момент размыкания контактов.

Во время отбора воды поверхностным либо погружным агрегатов крепление датчика осуществляется так, чтобы даже после разрыва контакта уровень жидкости был все же выше заборной решетки или клапана.

Недостатком поплавка является нулевая универсальность – в узкой шахте его не установишь.

В подобной ситуации приходится искать иные методы, которыми будет осуществлена защита от сухого хода скважинного насоса.

Реле давления воды

Используемое реле защиты от сухого хода конструктивно является электрическим, который дает возможность разорвать контакт в цепи при критическом понижении давления и, соответственно, уровня воды в источнике. Исходное минимальное значение задает производитель. Обычно оно варьируется в интервале 0,5-0,7 атмосферы.

Реле давления от работы “всухую”

Подавляющее большинство моделей реле сухого хода для бытовых нужд самостоятельную регулировку порогового значения не предусматривает.

В нормальных условиях работы насосной станции давление в системе всегда превышает одной атмосферы. Занижение показателя свидетельствует лишь об одном – в заборный патрубок проник воздух. Автоматика сразу разрывает контакт, запитывающий насос, не давая току идти по кабелю. Старт после разрыва осуществляется исключительно в ручном режиме, что является дополнительной защитой.

Применение подобного реле имеет смысл при соблюдении определенных условий:

  • наличие замкнутой водопроводной схемы;
  • смонтированный гидробак;
  • использование насосной станции с поверхностным или погружным насосом.

Принцип работы данного реле актуальный для систем с глубинными помпами.

Датчик потока воды

В схемах задействуют специальные датчики сухого хода, которые фиксируют скорость воды, пропускаемой насосом. В конструкции датчика предусмотрен клапан (лепесток), расположенный на участке протока, и герконовый микропереключатель. На одной из сторон подпружиненного клапана имеется магнит.

Схема подключения датчика потока воды

Алгоритм, по которому работает данный датчик, следующий:

  • вода проталкивает клапан;
  • за счет толчка пружина сжимается;
  • контакты замыкаются и оборудование начинает работать.

Как только поток ослабевает или полностью заканчивается, давление на клапан прекращается, соответственно, пружина ослабевает, магнит отходит от переключателя и контакт разрывается. Работа помпы останавливается. При появлении воды весь цикл повторяется в автоматическом режиме.

Данный датчик встраивается в гидравлическое оборудование небольшой мощности. Его работа заключается в балансе между двумя величинами: потоке и уровне давления. Позитивными качествами являются такие характеристики:

  • компактные габариты;
  • простота монтажа;
  • быстрота реакции на отключение.

Благодаря высокой скорости срабатывания удается своевременно отключить питание, что уменьшает риск безводной работы.

ВИДЕО: Какой тип автоматики выбрать для насоса?

Мини АКН

При необходимости установки универсальной защиты специалисты рекомендуют воспользоваться прибором для аварийных режимов мини АКН. В основе его лежит электронная защита самовсасывающего оборудования, которая реагирует на заданные параметры.

Преимуществами прибора являются:

  • минимальное энергопотребление;
  • небольшие параметры;
  • комплексная защита от экстремальных режимов;
  • высокая степень надежности;
  • простота установки.

Работа без установленной защиты

В определенных случаях можно обойтись без монтажа дополнительных защитных узлов. Это возможно в следующих ситуациях:

  • отбор жидкости осуществляется из источника, в котором постоянно есть вода;
  • проводится непосредственный визуальный контроль за уровнем жидкости;
  • высокий показатель дебета в скважине.

Если слышно, что агрегат начинает останавливаться, точнее «захлебывать», его необходимо самостоятельно отключить от сети. Запускать гидравлику повторно без проверки не рекомендуется.

ВИДЕО: Электрическая схема подключения автоматики глубинного насоса

Как правильно обустроить защиту от сухого хода для насосной станции

Самая распространенная аварийная ситуация, связанная с выходом из строя насоса бытового или насосной станции для домашнего водопровода, это работа агрегата вхолостую, то есть, без перекачки воды или с перекачкой со слабым давлением. Такая ситуация называется «сухим ходом». Необходимо отметить, что данный вид аварийной ситуации не является гарантийным. Потому что вины производителя в этом нет, и он не отвечает за это. Во всем виновата неправильная эксплуатация насосной станции.

Чем опасен сухой ход

При холостом режиме работы возникают так называемые зону устойчивой кавитации. То есть под действием возникающих повышенных температур происходит изменения конструкции некоторых узлов и деталей именно насоса. Вот почему все чаще звучит такой термин, как защита от сухого хода для насосной станции.

Деформированное рабочее колесо насоса

Все дело в том, что перекачиваемая вода является охлаждающей средой для таких деталей насосного оборудования, как рабочее колесо (крыльчатка), уплотнительные манжеты и направляющие аппараты (сопло, входной патрубок). Кстати, необходимо отметить, что рабочее колесо – это достаточно дорогая деталь, и заменить ее не так просто. Очень важно понимать, что само рабочее колесо располагается в отдельном отсеке. И зазор между его краями и корпусом отсека не очень большой. При термической нагрузке крыльчатка расширяется и начинает соприкасаться с корпусом. Это и есть аварийная ситуация. Кстати, именно она может вывести из строя электродвигатель, что гораздо хуже и дороже.

Поэтому вне зависимости от устройства локального водопровода, приобретенной целиком или собранной своими руками насосной станции, рекомендуется установка реле сухого хода. Исключение может быть в некоторых случаях: при непостоянной работе насоса, например на даче, при осуществлении постоянного контроля за устройством, забор воды производится из неиссякаемого источника, потребитель имеет большой опыт эксплуатации устройства. Но даже в этих случаях многие специалисты все же рекомендуют установить предохранительное реле, чтобы полностью исключить вероятность поломки.

Причины

Если говорить о внешних причинах появления сухого хода, то можно сказать, что их достаточно много. Но все они сконцентрированы на одном – это полное или частичное отсутствие воды в рабочем отсеке насоса. Что касается частичного отсутствия, то вследствие этого внутри рабочей камеры появляются воздушные пузыри. Именно в них и образуются зоны повышенной температуры. Специалисты отмечают, что критическая производительность насосной станции, при которой можно говорить о сухом ходе, это 5 л/мин. Что на это может повлиять.

  • Отсутствие воды в гидротехническом сооружении.
  • Разгерметизация подающего шланга или трубопровода, за счет чего внутри системы насос начинает подсасывать воздух.
  • Забился обратный клапан.
  • Упало напряжение в питающей сети электроэнергии.

Детали насоса после работы в режиме сухого хода

Кстати, необходимо отметить, что трение вращающихся деталей приводит к повышению температуры. Это из курса школьной программы по физике. Недостаточное количество воды, которая протекает внутри рабочей камеры насоса, становится причиной ее закипания. Хорошо, если крыльчатка изготовлена из металла, но сегодня многие производители перешли на пластик, который уменьшает стоимость изделия. Но именно полимерный материал негативно реагирует на насыщенный пар, который деформирует пластиковую крыльчатку.

Назначение реле сухого хода

Как видите, аварийная ситуация может привести к невосполнимым потерям. Насосная станция не только перестает работать, но после длительной эксплуатации ее в режиме сухого хода она просто выходит из строя. После чего придется делать или дорогостоящий ремонт, или производить полную замену агрегата. Чтобы этого не случилось, производители стали устанавливать в конструкцию прибора реле сухого хода для насосной станции. Его основная задача – отключать питание электродвигателя насоса, если в подающем трубопроводе водопровода давление воды упало ниже критического. Именно поэтому устройство монтируют на трубопроводе после насосной станции.

Внимание! Отдельно реле сухого хода от реле давления не устанавливается. Оба устройства дополняют друг друга, работая в паре.

Место установки реле сухого хода

Правда, необходимо отметить, что реле сухого хода – это всего лишь прибор, который реагирует на определенный сигнал, поступающий от какого-либо датчика, реагирующего на изменение параметров воды внутри локальной водопроводной сети. К примеру, защита от сухого хода скважинного насоса состоит из реле и поплавкового выключателя. Последний отслеживает уровень воды в гидротехническом сооружении, подает сигнал на реле сухого хода, который прерывает подачу электроэнергии на электродвигатель насоса. Вместо поплавкового выключателя можно использовать датчик потока жидкости, который будет контролировать скорость воды в трубопроводе. То есть, всегда можно найти определенный вариант, который бы отслеживал определенный параметр воды и реагировал ни его изменение.

Принцип работы реле

В настоящее время производители предлагают различные модели реле сухого хода. Но все они работают по одному и тому же принципу. В принципе, этот прибор работает, как обычное двухконтактное реле. То есть, оно является промежуточным устройством между питающей сетью и прибором, потребляющим электричество. Последним в данном случае выступает насос насосной станции. Поэтому само реле устанавливается в сеть последовательно.

Устройство LP-3

Вот так работает итальянская модель Italtecnica LP3.

  • В первоначальном состоянии контакты реле всегда разомкнуты.
  • Чтобы включить насос, необходимо нажать на красную кнопку на корпусе реле и немного удерживать ее в этом состоянии.
  • То есть, происходит замыкание контактов, через которые начинает подаваться на электродвигатель электрический ток.
  • Как только давление в водопроводной сети падает до 0,5 бар, контакты просто размыкаются.

Внимание! Присутствие воды в системе водопровода создает условия ее разбрызгивания. Поэтому все реле сухого хода в независимости от марки производителя изготавливаются с требованиями электробезопасности. Поэтому их класс электрической защиты – IP44.

Чтобы реагировать на давление в водопроводе, внутри реле установлена пружина, которая настраивается на определенные низкие и высокие критические значения данного параметра воды. Именно с ее помощью производится размыкание и замыкание контактов внутри прибора.

Способ установки

Как правильно провести установку

Как уже было сказано выше, датчик сухого хода для насосной станции устанавливается в купе с реле давления и монтируется на подающем трубопроводе.

  • В первую очередь необходимо отметить, что весь монтажный процесс производится при пустом трубопроводе и насосной станции.
  • Само реле сухого хода надо включить в водопроводную трассу через фитинг, обычно это тройник. Монтаж необходимо провести по всем канонам сантехники, то есть, с полной герметизацией стыков.
  • Очень важно правильно провести электрическое соединение приборов. Как уже говорилось, в данной системе подключение должно быть последовательным. Кстати, на фото ниже это хорошо видно.
  • Остается только соединить через клеммную коробку (контактную группу) провода, которые обязательно проводятся через гермовводы. Понятно, что работать с электрической разводкой надо только при выключенном питании агрегата.

Схема электрического подключения реле сухого хода

Необходимо отметить, что показанная сверху схема не является стандартной. То есть, необязательно реле сухого хода устанавливать до реле давления. Эти приборы можно поменять местами. Главное условие – это последовательная установка обоих в электрической питающей цепи. Тем более, многие модели насосных станций уже на заводе комплектуются реле давления, которое устанавливают прямо на выходном подающем патрубке насосной установки.

Реле нового поколения

В настоящее время производители стали предлагать новые устройства, в комплектацию которых входит обратный клапан и электронное плато. Но управление прибором зациклено на микро выключателе и магнитном реле. Последний – это контакты, запаянные в стеклянную трубку, о они хорошо реагируют на изменяющееся магнитное поле.

На обратном клапане, который подпружинен, установлен постоянный магнит. При увеличении давления, клапан смещается в сторону стеклянной колбы, где под действием магнитного поля происходит замыкание контактов. То есть, цепь замыкается, и ток подается на электродвигатель насоса. Как только давление в трубе падает, под действием пружины клапан смещается обратно, таща за собой магнит. То есть, внутри колбы происходит размыкание контактов. Так происходит размыкание питания мотора, который тут же останавливается, прерывая сухой ход насосной станции.

Реле нового поколения серии Brio

Есть в этой модели реле сухого хода несколько полезных опций.

  • Чтобы обратный клапан с магнитом мог подключить само реле, необходимо внутри трубопровода создать давление. Поэтому пуск электродвигателя происходит без реле, время действия 7-8 секунд. Именно за это время он может закачать воду в водопроводную сеть, чтобы создать давление.
  • После прекращения подачи воды, то есть, образования сухого хода, реле отключается. Но через определенное время оно включится автоматически. И если давления нет, то оно отключится снова. И так может повторяться несколько раз. Если после всех попыток давление воды в водопроводной системе не повысилось, реле отключиться совсем. Перезапустить его можно будет только вручную.

Вот так работает реле сухого хода, которое является защитой насосных станций от аварийных ситуаций, связанных с отсутствием воды в водопроводной системе. Небольшой прибор, который увеличивает продолжительность беспроблемной эксплуатации насосных установок.


САН САМЫЧ

Тайны сухого хода бытовых насосов


Здравствуйте, уважаемые читатели «Сан Самыча». В последнее время появилось много вопросов о причинах и следствиях, так называемого, сухого хода насосов. Причем, наблюдалось явное не понимание самого процесса возникновения сухого хода.
Заглянув в топ «Яндекса» по запросу «сухой ход насоса», я с удивлением обнаружил, что 9 из 10 предложенных определений, мягко говоря, не совсем верны. А если называть вещи своими именами, то совсем не верны. А именно, в определении: «сухой ход – эта работа насоса без воды», — не хватает, по крайней мере, одного очень важного слова. Но обо всем по порядку.

Боятся ли насосы сухого хода?

Не знаю, будет ли для вас открытием, но на самом деле «сухой ход насоса» — это «болезнь» исключительно бытовых насосов. Ни один промышленный насос не «боится» сухого хода. Совсем. Почему? Интересный вопрос.
Потому что ни один промышленный насос не рассчитан на эксплуатацию с рабочей средой исключительно ниже 50-60 градусов Цельсия. Просто производственникам не выгодно экономить на качестве материалов, рискуя в любой момент потерять дорогостоящее оборудование, только из-за повышения температуры воды в насосе.
При чем здесь температура воды? А вы почитайте инструкцию к любому бытовому насосу. Практически везде указано, допустимая температура перекачиваемой воды не должна превышать 60, 40, 37, 35 градусов. Потому что материалы, из которых изготовлены некоторые детали насосов, начинают деформироваться при повышении температуры воды до 50-60 градусов. Производители, как обычно немного перестраховываются, указывая в допусках температуру пониже.
А вот повышение температуры воды в насосе – это прямое следствие сухого хода насоса, когда взбитый коктейль воздуха с водой из-за трения о стенки корпуса насоса и рабочего колеса может нагреться до приличных температур.
Получается, что были бы материалы, из которых сделаны детали насосов получше, то такой проблемы, как сухой ход, просто не существовало бы. Вот только, сколько бы весили эти насосы, и сколько бы они стоили – это уже другой вопрос.

Такой ли он сухой – этот «сухой ход»

Встроенный эжектор. Последствия сухого хода.

Вернемся к определению, вытащенному мною из интернета: «Сухой ход насоса – это работа насоса без воды».
Выше мы говорили о том, что детали насосов боятся не самого сухого хода, а высокой температуры, вызванной им. Однако из курса школьной физики мы знаем, что воздух прекрасный теплоизолятор, и нагреть кастрюлю с воздухом, елозя ею по холодной металлической плите, весьма и весьма проблематично. Да, в принципе, даже если и по горячей плите – нагреется кастрюля, но никак не воздух в ней.
Как же тогда могут нагреться детали, расположенные внутри насоса, от вращения рабочего колеса, которое с ними не соприкасается, если «насос работает без воды»? Так как там исключительно прекрасный теплоизолятор – воздух, который нагреть внутренние детали никак не может.
Другое дело если вместе с воздухом в насосе присутствует вода, которая прекрасно аккумулирует и передает энергию тепла, возникающего при трении деталей насоса о те же капельки воды в воздушно-капельной взвеси, взбиваемой молотящим вхолостую рабочим колесом.
Так что, не такой уж он и сухой – этот «сухой ход». По крайней мере, совсем без воды – он насосу не страшен. Но экспериментировать не советую, можно спалить сальник, который охлаждается как раз водой.

Что такое «сухой ход»?

Так что же это за процесс, происходящий в насосе и приводящий к катастрофическим последствиям для самого насоса? Пришла пора сказать именно то слово, которого, по-моему, очень не хватает в определении сухого хода.
Итак:
Сухой ход – это работа насоса без протока воды или с малым протоком, не обеспечивающим охлаждение деталей насоса.
Именно это определение, мне кажется, будет правильным и отражающим суть, происходящего в насосе.
Таким образом, даже если в насосе есть вода, даже если насос создает давление, даже если вы пользуетесь водой, в случае неправильно подобранного насоса или характеристик системы вы рискуете сжечь насос сухим ходом из-за перегрева внутренних деталей. Кстати, такие случаи описаны в комментариях.
Поэтому очень важно делать хотя бы приблизительный гидравлический расчет и подбирать насос, исходя из необходимых параметров – ни больше, ни меньше.

Защита от сухого хода

Начну с того, что не всякий даже бытовой насос боится сухого хода. Если детали насоса сделаны из металла достаточной толщины (а эта толщина не такая уж и большая, около 1 мм), а не из технического полипропилена, то такому насосу сухой ход не страшен. К таким насосам относятся – практически все вихревые насосы (зависит от материала рабочего колеса – крыльчатки) и все моноблочные.
Все остальные насосы, применяемые в водоснабжении, в той или иной мере нуждаются в защите или контроле по сухому ходу. И таких защит придумано и выпускается промышленно великое множество. Они различаются и по качеству, и по цене, и, что самое важное, по принципам определения наличия сухого хода.
Самые простые и дешевые защиты определяют сухой ход просто как падение давления на выходе из насоса ниже заданного уровня. Это не совсем правильно, но в некоторых случаях спасает. В этом случае, очень важно правильно рассчитать порог срабатывания защиты, который, как правило, можно подстроить.
Более продвинутые – имеют задержку по времени срабатывания защиты, измеряя или время набора давления, или время потери давления.
Лучшие устройства действительно определяют наличие протока воды через насос различными способами: с помощью поплавка, электромеханическим способом (маленькая крыльчатка) или по перепаду давления на специальной мембране. Тем не менее, все они имеют свои достоинства и недостатки. Все они имеют свои особенности в применении и настройке.
Какое именно устройство ставить для защиты вашего насоса от сухого хода и ставить ли его вообще – зависит от конкретных условий эксплуатации насоса и параметров вашей системы водоснабжения. Потому что сухой ход, как мы определили по ходу нашего разговора, — это, по сути, нарушение режима работы насоса, а не отсутствие воды в нем или на выходе из него. И чтобы уловить это нарушение и отключить насос, защита по сухому ходу обязательно должна быть соответственно настроена.
Какую именно защиту подбирать в зависимости от тех или иных условий, как разобраться с не адекватной работой защиты от сухого хода в электронных блоках управления насосных станций и, как настроить защиту, а в некоторых случаях и «обмануть», в зависимости от принципа определения защитой сухого хода, — об этом мы поговорим как-нибудь в следующий раз.
Ну, а на сегодня, пожалуй, все. До новых встреч, уважаемые читатели, на страницах блога «Сан Самыч».

Возможно, Вам будут интересны похожие материалы::

  1. Ремонт и эксплуатация вибрационных насосов.Насосы, как всем известно, бывают разные. В быту используют, в основном, насосы двух типов: центробежные и вибрационные. Как правило, вибрационные.

Читайте также:  Обзор модификаций погружных насосов Малыш
Ссылка на основную публикацию