Реле защиты от сухого хода для скважинного насоса. Реле защиты от сухого хода для скважинного насоса Реле давления с защитой от холостого хода
«Сухим» ходом насоса называют его работу вхолостую, когда вода по той или иной причине перестала на него поступать. То, что в таком случае происходит напрасная трата энергии – не самая главная проблема: намного более опасен перегрев и быстрый износ оборудования, ведь вода играет роль смазки и охладителя.
- Неправильно подобранное оборудование. Часто бывает так, что для оснащения скважины была выбрана слишком мощная модель насоса. Другой возможный вариант проблемы – аппарат был смонтирован выше, чем динамический уровень скважины.
- Линия откачивания засорилась.
- Трубопровод потерял герметичность.
- Снижение напора воды. Если работающий насос не защищен от сухого хода, он может быстро выйти из строя из-за перегрева.
- Вода перекачивается из бака. Когда вода в емкости иссякает, оборудование переходит на холостой ход.
Речь идет о контролирующем приборе, следящим за уровнем давление внутри водопровода. При его слишком низком падении происходит мгновенная остановка насоса путем размыкания питающей цепи.
В конструкцию защитного прибора входит:
- Мембрана. Эту роль выполняет стенка внутренней камеры реле.
- Контакты. Они замыкают или размыкают сеть питания насосного двигателя.
- Пружина. Уровень ее сжатия указывает границу срабатывания предохранителя (фабричные настройки находятся в пределах 0,1-0,6 атм.).
Чаще всего местом подключения реле является поверхность земли (место должно быть сухим). Однако в продаже встречаются также приборы в герметичном корпусе, которые устанавливаются вместе с насосом в скважину.
Реле защиты от сухого хода функционирует на следующих принципах:
- При нормальном давлении в системе происходит выгибание мембраны, и она замыкает контакты. Это позволяет электричеству беспрепятственно двигаться по цепи, обеспечивая нормальный режим работы насоса.
- В случае ослабления напора воды, или полного прекращения ее подачи, мембрана выпрямляется, размыкая при этом электрическую цепь. Как результат, насосная установка мгновенно останавливается: возобновление работы возможно только в ручном режиме, прежде заполнив аппарат водой.
Датчики давления характеризуются более широким диапазоном работы. Они способны реагировать на понижение давления от 1-го бара. Обычно таким образом комплектуются бытовые насосные установки центральных трубопроводов (конкретнее – системы тушения пожаров и подачи воды).
Датчик давления воды: манометр и реле давления
Чтобы защититься от холостой работы насоса, были разработаны также некоторые другие устройства:
- «Поплавок». Хороший вариант предохранения от холостого хода, когда вода перекачивается с другой емкости или колодца. Здесь отслеживается не давление, а уровень воды внутри контура. Одна из разновидностей поплавков реагирует только на уровень заполнения: размыкание контактов и остановка насоса происходит только после достижения назначенной границы заполнения. Откровенно говоря, такое приспособление скорее защищает от перелива, а не от сухого хода. Более подходящим вариантом являются поплавки, фиксирующие уровень опорожнения. В этом случае размыкание контакта происходит после опускания воды в емкости или колодце ниже определенного уровня, который ориентируется по месту монтажа поплавка. Недостатком такого решения является то, что скважина или трубопровод не всегда умещает такой датчик.
- Реле уровня. Более современной модификацией устройств, реагирующих на изменение уровня воды, являются электронные датчики. Ими оснащают ствол скважины или колодца в нескольких точках: когда вода опускается ниже контрольного устройства, находящегося сразу над точкой монтажа насоса, посылается команда на его остановку. После восстановления уровня воды происходит автоматический запуск оборудования. Такие приборы контроля сухого хода отличаются высокой надежностью: их нередко используют при откачивании воды из емкости. При этом установка самого реле уровня осуществляется внутри помещения.
- Датчик протока. Основной работы этого устройства является измерение потока воды через насос. В состав прибора входит клапан и переключатель. Клапан оснащен пружиной и магнитом на одной стороне. Водный напор приводит в движение лепестки клапана, что провоцирует сокращение спирали и активизацию магнита. Соединенные контакты обеспечивают приток электроэнергии, и насос запускается. Когда водный поток иссякает, происходит разжимание спирали и перемещение магнита в исходное положение. Как результат, контакты реле разъединяются, и двигатель останавливается.
При этом обычно наблюдается некоторая задержка в реагировании после прекращения потока, однако работоспособность насоса от этого особо не страдает. Как правило, датчики протока используются для защиты от сухого хода повышающего оборудования небольшой мощности. Основным их преимуществом являются компактные размеры и небольшой вес. Диапазон фиксируемого давление здесь – от 1,5 до 2,5 бар.
- Ими оснащаются однофазные аппараты для обеспечения защиты от холостого хода и управления: на это влияют параметры тока и мощность устройства. Популярность мини АКН объясняется их эффективностью, простотой установки, малым потреблением электроэнергии и надежностью.
Как выбрать реле защиты от сухого хода
Подбор оптимального вида защиты от сухого хода зависит от особенностей аппаратуры и характеристик колодца или скважины. В продаже представлены системы, разработанные под конкретное место установки насоса – колодец, централизованная магистраль, скважины с разной глубиной. Также многое зависит от производительности источника и мощности насоса. Заметное влияние на выбор защиты имеет специфика условий эксплуатации – диаметр шахты, место установки и технические параметры используемого насоса.
Для контроля работы насоса различные модели реле сухого хода могут ориентироваться на разные параметры – силу движения воды в трубы, ее уровень или давление. Если подходящий напор присутствует, аппарат включается. После его исчезновения или понижения ниже граничной черты происходит отключение станции. Важно понимать, что если привязка осуществлена к давлению, то могут возникать ситуации ложной тревоги : это когда вода после закачивания сразу же расходуется потребителем, из-за чего давление не сможет набирать нужные показатели. В таком случае реле будет отключать оборудование, хотя проблем с водозабором нет. Поэтому при покупке датчика важно учитывать максимально развиваемое насосом давление.
Выбор подходящей варианта защиты облегчит знание недостатков некоторых вышеперечисленных моделей:
- По давлению . Бывают ситуации, когда давление в контуре создается не водой, а сжатым воздухом. В таких условиях насос продолжает работать вхолостую до достижения давлением настроенного порога.
- Контакт с водой. Данные модели разработаны на определение, есть ли вода в системе. Однако если задвижку на линии насоса закрыть, он будет работать вхолостую, несмотря на заполненность водой. Поэтому лучше, если кранов на линии насоса вообще будет: если же они необходимы для проведения технического обслуживания насоса, рекомендуется использовать реле протока.
- По току потребления. Здесь принцип реагирования построен на большем потреблении энергии насосом, кода он работает вхолостую. Однако эти разновидности приборов имеют высокую стоимость, а разобраться в их настройках иногда не могут даже профессиональные сантехники.
- Реле протока. Является не эффективным при создании давления в системе самим насосом.
Чтобы реле сухого хода работало нормально, в сеть водопровода рекомендуется включить гидроаккумулятор (объем не важен). Если насос устанавливается в глубокой скважине, имеющей хороший дебит с неизменяющимся уровнем воды, или его эксплуатация проводится опытным пользователем, то реле сухого хода можно не применять.
Процесс установки реле сухого хода состоит из следующих этапов:
- Устанавливать датчик разрешается только на сети с реле давления, благодаря которому электрический насос сможет работать в автоматическом режиме. Устанавливается реле давления в строгом соответствии с сопроводительной инструкцией.
- Далее нужно определиться, где именно устанавливать реле сухого хода. Обычно его монтируют на напорную трубу, возле насосного выхода, сразу после реле давления.
- Участок водопровода, где будет проходить монтаж, освобождается от воды. Перед присоединением с прибора снимают крышку и выкручивают пластмассовый вкладыш. Далее, при помощи открывшегося патрубка, производят его соединение с нужным фитингом. Уплотнение резьбы проводится сантехническими лентами из фторопласта или льном, пропитанным специальными пастами.
- Коммутация приспособления производится последовательно в месте разрыва цепи питания (оно может подключаться в любом месте по отношению к датчику давления (до или после). Для ввода сетевого провода и провода управления имеются специальные клеммы. Перед началом монтажных работ сетевой кабель нужно вытащить из розетки.
Также Вы можете посмотреть видео о том, как подключить реле защиты от сухого хода к насосу:
Прибор устроен таким образом, что его настройка предусматривает изменения уровня связи между поверхностью, реагирующей на рабочее давление, и контактной группой, которая должна срабатывать. Для этих целей в реле имеются винты, которые либо сжимают, либо расслабляют пружины. Почти на всех моделях заводские настройки устанавливают нижнюю границу срабатывания 1,4 атм., верхнюю – 2,8 атм. Пользователь имеет возможность выбирать свои показатели. Для повышения нижней границы срабатывания регулировочный винт вращают справа налево, для понижения - наоборот.
Важно понимать, что при повышении нижнего предела происходит естественное увеличение верхнего (разница в 1,4 атм. сохраняется). Обязательным условием при настройке является установка предела отключения реле ниже, чем давление насоса. Если этот момент не учесть, насос вообще не будет реагировать на сухой ход, что послужит причиной его быстрого выхода из строя.
Другая регулировочная гайка позволяет изменять разницу между крайними границами реагирования прибора. Как уже говорилось, обычно фабричная настройка соответствует 1,4 атм. Путем закручивания гайки разницу можно увеличить вплоть до 2 атм. При этом происходит также изменение верхней границы отключения, что также следует участь при настройке. Очень важно, чтобы уровень наибольшего давления отключения не превысил значение, который может выдавать сам насос. Уменьшение нижнего уровня и разницы границ происходят в прямой противоположности – путем отвинчивания регулировочных гаек.
Также Вы можете посмотреть видео о том, как настроить реле защиты от сухого хода:
Предостережения:
- При заниженном пределе минимальной настройки может случиться так, что погрешность в 0,3 бар не позволит реле вовремя отключить напряжение.
- При завышенном пределе та же погрешность может спровоцировать активизацию защиты от сухого хода, и насос будет отключен без причины.
- При минимальном давлении сухого хода на запуск насоса придется уходит больше времени (придется сливать воду из гидроаккумулятора).
- Погрешность 0,2-0,3 бар может спровоцировать т.н. «откат» давления. В итоге при большом объеме потребления может наблюдаться резкое падение давления до 0,4 бар. Во избежание холостых отключений нужно понизить уровень давления холостого хода.
В насосах бытового назначения основным материалом рабочих колес служит термопласт (пластик, отличающийся прочностью). Его характеризует большой потенциал работы и невысокая стоимость. Материал отлично выполняет свои функции в течение многих лет. Но если он работает без воды, которая выступает в роли смазки и источника отвода тепла, то внутренние составляющие насоса подвергаются деформации. В самых крайних случаях может произойти заклинивание вала и выход из строя электродвигателя. Обычно после этого насос не может подавать воду, либо подает ее очень низкого качества.
Кто может диагностировать поломку?
Сухой ход может быть с легкостью диагностирован специалистом при разборе насоса. К гарантийной поломке он не относится.
Правила, которые следует соблюдать
Любой производитель устройства указывает, что пользоваться насосом без воды нельзя. Поэтому важно соблюдать определенные нормы, в особенности в местах с повышенным уровнем риска.
К основным причинам поломки агрегата можно отнести следующие:
- Скважины и колодцы с низким показателем дебита. Виной сухого хода может выступить подборка неподходящей конфигурации насоса, которую отличает высокий уровень мощности. Или же причиной могут выступить природные явления. К примеру, жарким летом уровень воды в колодцах и скважинах опускается, и показатель их дебита становится ниже, чем показатель уровня производительности насоса.
- Процесс перекачивания воды из емкостей. Рекомендуется внимательно следить, чтобы устройство не выкачало абсолютно всю воду, и вовремя его отключить.
- При перекачивании воды из сетевого трубопровода насос врезан непосредственно в него. Он способствует повышению давления. Поскольку давление в системе бывает низким, это довольно частое применение Определить момент, когда в сети не будет воды, очень сложно.
Защита насоса от сухого хода обязательна. При опорожнении емкости устройство автоматически выключиться не в состоянии. Оно будет продолжать функционировать до тех пор, пока не поломается или же пока его не выключат невнимательные пользователи.
Поплавок
Защита насоса от сухого хода при перекачке воды осуществляется посредством поплавка. Стоимость такого выключателя невысока.
Выделяют следующие разновидности устройства:
- Приборы, которые рассчитаны только на заполнение емкости. Поднятие уровня воды до определенного предела вызывает размыкание контактов внутри агрегата, и насосная система остановливает свою работу. Такой вид поплавков служит защитой от переливания, но не от сухого хода.
- Другая модификация предполагает работу на опустошение емкостей. Это как раз то, что требуется. Кабель устройства подключается к разрыву одной из фаз, которая питает насос. Контакты внутри приспособления размыкаются, и в случае опускания уровня жидкости в емкости до определенного уровня насос остановится. Необходимый предел срабатывания определяется местом монтажа поплавка. Кабель прибора закрепляется на фиксированном уровне таким образом, чтобы при опускании поплавка в момент размыкания контактов в емкости еще находилась вода. Если же вода откачивается из колодца насосом с поверхностной (самовсасывающей) конструкцией, то крепление следует осуществить таким образом, чтобы при размыкании контактов уровень воды находился над решеткой, которая всасывает воду.
Надо отметить, что такая защита насоса от сухого хода применяется почти во всех колодцах с насосами. Устройства выпускаются различными фирмами.
К сожалению, поплавок не отличается универсальностью. В скважине или сетевом трубопроводе он просто не поместится. Здесь применяются другие виды.
Использование реле давления с защитой от сухого хода
Реле защиты от сухого хода насоса представляет собой обыкновенное устройство, оснащенное дополнительной функцией размыкания контактов при падении давления ниже крайнего уровня.
Обычно этот уровень задается изготовителем насоса и составляет от 0,4 до 0,6 бар. Этот показатель не регулируется. При правильной эксплуатации давление в системе ниже этой отметки не опустится, поскольку все насосы, употребляемые для частных нужд, работают при большом давлении.
Падение до предельного порога может наблюдаться только в случае отсутствия воды в насосе. Без воды нет никакого давления, и реле, реагируя на сухой ход, размыкает контакты, которые питают устройство. Осуществить запуск насоса можно только вручную. Перед этим следует установить и устранить причину сбоя. Насос перед очередным включением вновь наполняется водой.
Для какого типа конструкции предназначена эта защита насоса? Сухого хода реле давления поможет избежать только автоматической конфигурации (совместно с гидробаком). В противном случае эксплуатация устройства теряет свой смысл.
Как правило, реле рассчитано на глубинную конфигурацию насоса, а также на поверхностную систему или станции. Также осуществляется защита погружного насоса от сухого хода.
Реле потока, оснащенное функцией давления
Многими производителями предлагается замена гидробака и реле давления другим компактным устройством — реле потока, или же пресс-контролем. Это устройство осуществляет подачу команды на запуск насоса при снижении давления в системе до показателя 1,5—2,5 бар. После прекращения подачи воды насос отключается, так как через реле жидкость уже не проходит.
Защита насоса от сухого хода обеспечивается встроенным в реле датчиком. Отключение системы происходит после фиксирования сухого хода, что занимает немного времени и не оказывает влияние на функциональность насоса. Помимо этого, пресс-контроль обеспечивает предохранение от повышенного напряжения в электросети.
Основное преимущество агрегата заключается в его малых габаритах и весе. К сожалению, рынок переполнен устройствами, которые произведены непонятно какими странами. Разобраться в качестве той или иной модели порой бывает очень сложно.
В среднем прибор работает около 1,5 года, при условии, что сборка произведена на высоком уровне. Устройство, которое прошло сертификацию и обладает высокими показателями, производится фирмой ACTIVE. Его стоимость составляет около 100 $.
Использование реле уровня
Основу реле уровня составляет электронная плата, к которой подсоединены датчики защиты сухого хода насоса. Как правило, конструкция прибора предполагает три электрода, один из которых выполняет контрольную функцию, а два — рабочую. Они подключаются к прибору посредством обыкновенного одножильного электрического провода. Электроды служат для подачи сигнала.
Принцип работы устройства
Защита от сухого хода скважинного насоса осуществляется при погружении датчиков в емкость на разных уровнях. При опускании воды ниже датчика контроля, который устанавливается немного выше монтажа самого насоса, электрод передает сигнал в реле уровня, и работа насоса прекращается.
После поднятия воды выше датчика контроля срабатывает автоматика насоса. Защита сухого хода отличается высоким уровнем надежности, но стоимость такого реле намного выше, чем у остальных устройств. Также прибор используется и при откачивании воды из колодцев и скважин. Само же реле уровня устанавливается в помещении или в любом месте, в котором отсутствует влага.
Какой прибор выбрать?
Применение устройства зависит от модели насоса и вкуса пользователя. Специалисты отмечают следующее.
Защита от сухого хода скважинного насоса, а также устройств, расположенных в баках или колодцах, будет осуществляться полноценно при одновременном применении реле давления и поплавка. Эти устройства будут дополнять друг друга. По стоимости такой вариант не будет дороже монтажа дорогостоящего реле уровня.
Следует отметить, что для защиты насоса, предназначенного для работы в скважинах, чаще прибегают к использованию реле давления. Лучше применять модели дорогого сегмента, а также реле уровня, которое отличает высокая степень надежности.
Заметим, что применение защитных средств необязательно, если:
Скважина глубока, и ей присущ хороший дебит, указанный в техническом паспорте;
. вы обладаете должным опытом использования насосов в колодце или скважине;
. вы уверены, что уровень воды в системе практически не падает.
При работе насоса следует быть предельно внимательным. Как только вы заметите, что вода пропала или же сработало что вызвало отключение насоса, попытайтесь выяснить причину произошедшего, и только потом приводить в действие насосную систему.
Электрические модификации
Несмотря на то, что разработаны средства защиты, функционирующие на элементарных принципах и понятных критериях, следует помнить, что помимо механических составляющих (трубы, реле давления, ресивера, клапана и запорной арматуры), существуют конфигурации, функционирующие на электричестве.
Защита насоса от сухого хода своими руками может быть осуществлена при применении реле, транзисторов и резисторов. Процесс не представляет особой сложности.
Но в настоящее время на рынке представлен широкий ряд электронных устройств, и это значительно облегчает задачу. Существуют даже специальные автоматические блоки, которые объединяют в себе функцию реле защиты и реле давления. Некоторыми моделями осуществляется плавный перезапуск насоса.
К примеру, отзывы свидетельствуют, что модель LC-22B может справиться со всеми проблемами, возникающими в насосной системе оперативно.
Пользователи отмечают контролер давления EASYPRO от итальянского производителя Pedrollo. Он обеспечивает поддержание постоянного автоматически запускает и останавливает работу насоса. Регулятор давления в этом устройстве дополнен расширительным баком и функцией изменения давления на выходе в пределах от 1 до 5 бар. Помимо этого, на дисплее устройства отображается вся необходимая информация о работе насосной системы.
Заключение
Применение своих знаний и навыков при реализации схемы защиты насосной системы не так уж и сложно. Любая механическая конфигурация отличается простотой.
Обладая не только теоретической базой, но и знанием нескольких вариантов решения этой проблемы, вы сможете обеспечить бесперебойное функционирование вашей насосной системы.
Рабочий процесс водяных насосов сопряжен с многочисленными угрозами для конструкции. К ним можно отнести загрязнения, перегревы двигателя, поломки из-за нарушений в подключениях и т.д. Но даже правильная организация эксплуатационного процесса в соответствии с инструкцией не гарантирует исключения косвенных угроз. Понижение уровня перекачиваемой воды ниже минимального значения может привести к не менее серьезным поломкам. Чтобы этого не произошло, производители рекомендуют использовать для насоса датчик сухого хода, который фиксирует критический уровень рабочей среды и принимает решение об отключении оборудования.
Общий принцип работы устройства
Большинство защитных устройств такого типа сопряжены с управляющей автоматикой. Контроллер фиксирует рабочие параметры для последующей коррекции объемов подачи, включения или отключения агрегата. В этом плане датчики сухого или холостого хода выступают лишь одним из сигнализаторов о состоянии рабочей среды. Определение нехватки воды может производиться разными способами в зависимости от используемого типа датчика сухого хода для насоса. Принцип работы устройств типа манометров, к примеру, базируется на фиксации уровня давления. При достижении порогового уровня детектор посылает сигнал контроллеру, который, в свою очередь, автоматически отключает перекачивающее оборудование. Причем датчик может продолжать свою работу в качестве манометра. И при восстановлении достаточного уровня давления он также через управляющий контроллер возобновляет функцию насоса. Опять же, признаки нехватки воды могут быть разными.
Мультифункциональные реле подключаются к нескольким типами детекторов, что повышает точность определения уровня обслуживаемой среды.
Классификации датчиков сухого хода
Простейшие системы такого вида обеспечивают защиту, руководствуясь показаниями механических сигнализаторов. Это модели поплавкового и проточного типа, которые напрямую конструкционно могут быть связаны с целевым оборудованием. Для эффективной работы подобных устройств не обязательно даже введение автоматики. Чаще всего механическая защита используется для скважинного насоса. Датчик сухого хода в этом случае должен определять даже не критический уровень нехватки перекачиваемой среды, а его приближение к месту забора. Например, оптимальная высота водного столба у насосов скважинного типа в среднем составляет 150-200 см, и понижение до 100 см будет критической точкой. Автоматические системы, как уже отмечалось выше, предполагают контроль посредством автоматики. Реле управления прекращает энергоснабжение, и оборудование останавливается. Но в обоих случаях принципы определения параметров водоснабжения могут быть разными.
Поплавковые датчики
Такие модели широко используются в оборудовании, которое перекачивает воду из колодцев, накопительных резервуаров или дренажных систем. Когда в месте забора уровень воды понижается, происходит замыкание, и датчик отключает питание. Это происходит параллельно с опусканием поплавкового детектора, соединенного с контактами в фазах системы энергоснабжения. Если речь идет о погружных системах, то датчик защиты насоса от сухого хода размещается над защитной решеткой патрубка или донным клапаном. Устройство может интегрироваться опционально, или же в базовом конструкционном исполнении входить в состав насоса.
Проточные реле с датчиками давления
В данном случае реализуется пресс-контроль. Штатный режим работы системы управления фиксирует температурный режим и показатели давления. Второй параметр рассматривается как целевое значение для определения рисков холостого хода. По умолчанию пресс-контроль устанавливается на нормативный показатель 1,5-2 атм. Это пороговый уровень, достижение которого включает или отключает систему в зависимости от динамики к повышению или понижению. Разумеется, пользователь может настраивать датчик сухого хода для насоса на другие пиковые значения, учитывая характеристики оборудования и условия водоснабжения в целом. Некоторые модели скважинных агрегатов с подобными контроллерами не предусматривают автоматическое включение. После остановки в рабочий режим их вводят только вручную, если уровень воды поднялся до приемлемой отметки.
Датчики уровня
Принцип работы электротехнических измерителей уровня жидкости наиболее распространен в промышленности. Подобные устройства применяют для точного контроля уровня технических сред в производственных емкостях, а в последнее время их стали использоваться и в сантехнике.
Как работает датчик сухого хода для насоса этого типа? В контрольное реле входит электронная плата и несколько электродов. Чувствительные элементы устанавливаются в разных точках резервуара, в котором происходит откачивание воды, и в процессе работы обмениваются друг с другом сигналами. Проводником для токов низкой частоты выступает жидкость, поэтому прекращение связи будет означать, что вода отсутствует на достаточном уровне. В момент прерывания сигнала происходит размыкание цепи, и электропитание отключается.
Что учесть в выборе датчика?
Кроме определения подходящего принципа действия устройства, важно учитывать условия, в которых оно будет использоваться. Сам управляющий блок может быть установлен в техническом помещении. Его не обязательно погружать в рабочую среду. Но датчик следует выбирать с акцентом на температурный диапазон и риски физического повреждения. Что касается первого параметра, то оптимальным считается спектр от -1 до 40 ºС. В случае с циркуляционными насосами может обслуживаться и горячая вода, поэтому верхняя температурная планка увеличивается до 70-90 ºС. С точки зрения рабочего процесса важен будет диапазон давлений, которые в принципе сможет контролировать датчик сухого хода для насоса в конкретной системе. Этот показатель в среднем варьируется от 0,5 до 3 атм, а некоторые версии достигают максимума и на уровне 10 атм. Также учитывается и класс защиты. Оптимальным решением для домашнего использования станет модель с маркировкой IP44.
Подключение реле сухого хода
Установка контрольной арматуры выполняется на этапе сборки насосной конструкции. В первую очередь, на всасывающую линию монтируется обратный клапан с фильтром, после чего можно приступать к интеграции защитного реле. Опять же, контроллер и датчики располагаются в разных точках. Главное - чтобы физически момент регистрации критического уровня опережал начало холостого хода.
Электротехническое подключение датчика сухого хода для насоса выполняется в следующей последовательности с питанием от 200 В: розетка - реле - манометр - двигатель. Контуры электропроводки обычно работают с силой тока порядка 10 А, при этом не стоит забывать о заземлении и установке стабилизирующего предохранителя.
Настройка контроллера
Электрическая цепь после установки будет представлять собой разомкнутое двухконтактное реле. В этом состоянии запускать работу насоса нельзя, поскольку он начнет функционировать на том же холостом ходу. Первоначально следует наполнить водой гидроаккумулятор, пока давление не достигнет оптимального уровня. На этот технологический период следует активировать датчик сухого хода для насоса. Принцип его действия на данном этапе настраивается на сервисный режим, при котором допускается холостой ход, но без аварийного сигнала с последующим отключением оборудования. Когда гидроаккумулятор будет способен поддерживать достаточное давление, реле с датчиком переводится в штатный режим эксплуатации. Но перед этим следует установить и пороговое значение давления, при котором электрическая цепь вновь разомкнется.
Производители насосных контроллеров
Высокотехнологичные реле с автоматикой и возможностью предотвращения сухого хода выпускают компании Sturm, Elitech, Metabo и т.д. Наиболее успешные разработки предлагают непосредственные изготовители насосов. К примеру, фирма Grundfos работает над совмещением централизованных панелей управления, в которые входит водоснабжающая арматура и многофункциональный пакет защитной автоматики. Преуспели в этом направлении и отечественные разработчики контроллеров. Датчик сухого хода насоса «Вихрь 68/4/4», к примеру, отличается поддержкой коммутирующего тока 12 А и максимальным давлением на 10 атм. К его особенностям можно отнести и высокий класс защиты - IP65. Достойные по цене и качеству предложения также выпускают компании «Беламос», «Джилекс» и «Зубр».
В каких случаях не стоит использовать защиту от сухого хода?
Далеко не всегда дополнительная нагрузка в виде датчиков себя оправдывает. Очевидно, что перекачивание воды из озера, водоема или пруда не предполагает рисков сухого хода. Другое дело, что к смещению уровня водозабора может привести изменение положения самого оборудования, но подобные проблемы должны решаться более надежной установкой. В скважинах с высоким дебитом также не рекомендуется использовать контроллер насоса. Датчик сухого хода в данном случае просто не будет срабатывать, напрасно расходуя энергию. По крайней мере, для скважин и колодцев можно установить сезонный график, когда риски резкого изменения уровня воды повышаются и понижаются. Соответственно, на эти периоды нужно настраивать и режим работы управляющего оборудования.
В заключение
Недооценивать последствия от холостого хода для насосного оборудования тоже не стоит. У некоторых моделей длительная работа в таком режиме даст о себе знать в виде поломок отдельных расходников, которые можно будет заменить с минимальными затратами. Но есть также целые группы агрегатов, напрямую зависящих от водоснабжения. В модификациях с роторными установками перекачиваемая жидкость может использоваться в качестве технической смазки или охлаждающей среды. Поэтому датчик сухого хода для насоса может предотвратить весьма существенную поломку двигателя. По этой же причине и сами производители в базовых комплектациях все чаще предусматривают наличие контролирующей аппаратуры. Более того, отказ от использования защитных устройств является условием потери гарантии, так как нарушается инструкция по эксплуатации оборудования. Эти нюансы следует учитывать еще при разработке схемы водозабора, оценивая возможности подключения наиболее эффективных средств контроля.
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.
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.
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.
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.
| Название | Функции | Параметры срабатывания защиты от сухого хода | Подсоединительные размеры | Страна/производитель | Цена |
|---|---|---|---|---|---|
| BRIO 2000M Italtecnica | Реле давления + датчик протока | 7-15 сек | 1" (25 мм) | Италия | 45$ |
| АКВАРОБОТ ТУРБИПРЕСС | Реле давления + реле протока | 0,5 л/мин | 1" (25 мм) | 75$ | |
| AL-KO | Реле давления + обратный клапан + защита от сухого хода | 45 сек | 1" (25 мм) | Германия | 68$ |
| блок автоматики Джилекс | Реле давления + защита от холостого хода + манометр | 1" (25 мм) | Россия | 38$ | |
| блок автоматики Aquario | Реле давления + защита от холостого хода + манометр + обратный клапан | 1" (25 мм) | Италия | 50$ |
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 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 . Есть еще модели, которые могут работать и так, и так, а принцип работы зависит от схемы подключения (идет в инструкции).
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.
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.
Что такое «сухой ход» насоса? Это - аварийный режим работы, при котором электродвигатель вращается, но вода в помпу не попадает либо поступает в недостаточном количестве. Конструкция насоса такова, что роль смазывающей и охлаждающей жидкости в нём играет перекачиваемая среда. Нет охлаждения и смазки - электрические компоненты двигателя перегреваются, движущиеся детали подвергаются повышенному износу. Без воды работающая помпа может выйти из строя уже через несколько минут, поломка будет весьма дорогостоящей в ремонте. Чтобы исключить возможность функционирования в аварийном режиме, нужна защита скважинного насоса от сухого хода.
Для погружных насосов сухой ход обусловлен отсутствием или недостаточным количеством воды на уровне водозаборных отверстий помпы в скважине или колодце. Перечислим причины, которые могут его вызвать:
- Падение уровня воды ниже критического в результате неправильного выбора высоты подвеса помпы в рабочей колонне. Не был проведен соответствующий расчёт динамического уровня либо неверно измерен дебит скважины. При активном водоразборе помпа начинает «подхватывать» воздух.
Погружной насос должен размещаться ниже динамического уровня воды
- Деградация ранее нормально функционировавшей скважины, вследствие чего снизилось количество воды, которое она может выдать (упал дебит источника).
Если источник не пересох полностью, уровень воды временно падает, потом восстанавливается и не всегда хозяева могут заметить, что оборудование периодически работает в аварийном режиме.
Если скважина или колодец неглубоки (до 10 м), для подачи воды может использоваться поверхностная помпа. В этом случае сухой ход может возникнуть не только из-за падения уровня воды. Причиной могут послужить негерметичность всасывающего патрубка либо его засор.
Защита оборудования и финансовые расходы
Немного про деньги:
- Скважинный вибрационный насос «Ручеёк» или его аналог стоит около 3000 рублей. Примерно в ту же сумму обойдётся его защита от сухого хода, если все работы по установке и подключению вы выполните самостоятельно. Есть ли смысл вкладываться в дополнительное оборудование при столь дешёвой помпе?
Отечественный «Ручеёк» дёшев, так что тратиться на его защиту едва ли стоит
- Дорогие скважинные насосы изначально оснащены защитой, причём зачастую многофункциональной. К примеру, на всех моделях Grundfos имеется защита не только от сухого хода, но и от перегрузки, перегрева, скачков напряжения в сети и реверса осевого смещения. В стоимость качественного оборудования от хорошего производителя входит необходимая автоматика для предупреждения его работы в аварийном режиме. Отдельно о защите беспокоиться нет необходимости, при монтаже на расчётную глубину дополнительные датчики не нужны - «всё включено».
Качественное оборудование уже укомплектовано необходимой автоматикой, в дополнительной защите не нуждается
- Оборудование средней ценовой категории также может быть защищено от работы без воды. Датчики сухого хода могут располагаться внутри корпуса или быть выносными. Для колодцев это не имеет значения, а для узкой скважины предпочтителен встроенный вариант, меньше опасность повреждения. Что касается нижней ценовой категории, здесь необходимо внимательно изучать комплектацию, читать паспорт изделия. Чем дешевле насос, тем выше шанс, что защита в нём будет отсутствовать. Для многих моделей она поставляется опционально. В любом случае перед покупкой необходимо точно выяснить у продавца, есть ли в конкретной модели защита от сухого хода. Если нет, добавьте к стоимости дешёвой помпы цену дополнительного оборудования и его монтажа - получите сумму реальных расходов.
- Большинство комплектных водопроводных станций, где используется поверхностный насос, имеет защитную автоматику. Однако и здесь следует интересоваться комплектацией конкретной модели.
Когда требуется защита скважинного насоса от сухого хода
Никаких нормативных требований для частных застройщиков по поводу защиты оборудования для индивидуального водоснабжения нет. Ваше личное дело, тратить ли на это деньги.
Тем, кто может это себе позволить, рекомендуем приобрести качественное оборудование, изначально оснащённое всей необходимой автоматикой. Поручить монтаж грамотным инсталляторам и в дальнейшем спать спокойно, не сталкиваясь ни с какими проблемами.
Тем же, кто вынужден экономить, предлагаем подойти к вопросу рационально. Всегда ли нужна дополнительная защита скважинного насоса, не оснащённого ей изначально?
На наш взгляд, на даче, где помпа используется для полива и умывания в ручном режиме и хозяева всегда имеют возможность заметить, что вода перестала поступать из трубы или шланга, защита скважинных насосов не является строго обязательной функцией. Электропитание можно отключить, выдернув вилку из розетки. Не очень удобно, зато бесплатно.
Иное дело, если водопровод функционирует в автоматическом режиме. Включается автополив сада, когда хозяев нет дома, наполняется большая ванна, работает стиральная или посудомоечная машина в то время, когда все члены семьи смотрят телевизор. Тем, кто хочет иметь комфортабельный жилой дом и не иметь проблем с водоснабжением, советуем не экономить и защиту установить.
Дорогостоящее инженерное оборудование полноценного индивидуального жилого дома необходимо защищать от работы в аварийных режимах
Автоматика для защиты от сухого хода
Возможно, кто-то из наших читателей решит заняться подбором и установкой оборудования для водоснабжения самостоятельно. Защита скважинного насоса от сухого хода своими руками может быть выполнена с применением различных технических решений. Защита обеспечивается датчиками (реле), отключающими электропитание до либо после возникновения аварийного режима. Давайте разберёмся, какие бывают датчики сухого хода, как они работают и каким образом устанавливаются:
Измерение уровня воды
Первая группа датчиков измеряет уровень воды в скважине или колодце:
- Реле давления, измеряющее динамику изменения уровня воды в скважине. В его состав входит два датчика, расположенных на разных уровнях. Один отслеживает минимально возможный для функционирования помпы уровень воды и отключает электропитание при его понижении. Другой расположен на уровне, гарантирующем стабильное поступление воды в водозаборное отверстие. Когда вода поднимается до этой отметки, помпа автоматически включается.
Электрическая схема работы реле защиты от сухого хода, сигналы поступают от двух датчиков, расположенных в рабочей колонне скважины
- Поплавковый датчик, измеряющий уровень воды в колодце. Датчик располагается в герметичном воздухонаполненном кожухе (поплавке), закреплён на корпусе погружного насоса. Он плавает в толще воды выше водозаборного отверстия. При снижении уровня воды опускается. Когда отметка преодолевает нижний допустимый предел, давление воды на поплавок исчезает, реле размыкает электрическую цепь. Если в состав оборудования не входит дополнительная автоматика, помпу с поплавковой защитой после её срабатывания приходится включать вручную.
На современных скважинных насосах поплавковые выключатели практически не встречаются: в узкой обсадной трубе просто нет места для поплавка. Зато погружные помпы для колодцев, где нет ограничения по габаритам, очень часто оснащаются поплавковыми датчиками
Датчики и реле, измеряющие уровень воды непосредственно в скважине и колодце, хороши тем, что отключение насоса происходит ещё до критического падения уровня воды. Таким образом, сухой ход полностью исключён и оборудование всегда работает в штатном режиме.
Датчики давления и потока
Датчики, реагирующие на характеристики потока, создаваемого помпой, уступают системе контроля по уровню воды в плане оперативности. Датчики потока и давления отключают насос уже после того, как прокачка воды остановилась. Правда, период работы в аварийном режиме недолог. Тем не менее это не лучшее решение. Зато такая защита насосов для скважин дешевле, к тому же их установка, ремонт и замена, если такая необходимость возникнет, происходит проще.
- Датчик давления, устанавливаемый на выходном патрубке (подающей трубе) после насоса. В общем случае датчик настраивается на значение в 0,5 бар, меньшее давление при работающем двигателе помпы считается критическим. Если значение давления опускается ниже - электрическая цепь размыкается. Для управления помпой (включения-выключения) в паре с гидроаккумулятором в любом случае необходимо устанавливать реле давления. Зачастую реле давления совмещается с датчиком защиты в одном устройстве, что удешевляет автоматику.
Датчики давления для включения насоса и защиты его от сухого хода подключаются к выходному патрубку и питающей электродвигатель цепи последовательно
Датчик давления имеет настраиваемую пружинную конструкцию
- Датчик потока, также размещается на выходном патрубке. Скорость потока воды при работающей помпе падает ниже допустимой - она отключается.
Датчик потока определяет скорость движения воды по изгибу мембраны (пластины)
Датчики давления и потока устанавливают не в скважине, а перед входом в гидроаккумулятор. Могут использоваться как с погружными, так и с поверхностыми насосами.
Защита от сухого хода по электрическим параметрам насоса
Перечисленные выше датчики и реле должны непосредственно контактировать с перекачиваемой средой. Существует техническое решение, при котором нет нужды монтировать измерительные приборы в рабочую колонну либо устанавливать их в трубопровод. Такая защита насосов для скважин основана на считывании электрических параметров двигателя помпы. Когда во всасывающее отверстие поступает жидкость, электродвигатель работает в штатном режиме и его коэффициент мощности cos φ стремится к номинальному значению 0,7…0,8. Вода перестаёт поступать, прокачка прекращается - cos φ падает до уровня 0,25…0,4.
График изменения cos φ в зависимости от режима работы помпы
Специальное реле контроля на основании параметров напряжения и силы тока вычисляет коэффициент мощности электродвигателя и производит его отключение в случае падения значения cos φ ниже критического. В зависимости от мощности двигателя помпы и модели реле, автоматику подключают напрямую либо через трансформатор. Надёжность этого способа защиты довольно высока, но не все специалисты считают её 100%-й.
Реле коэффициента мощности электродвигателя TELE G2CU400V10AL10 может использоваться как в однофазных, так и в трёхфазных сетях
Как правильно выбрать защиту от сухого хода, какой датчик или реле установить? Однозначного ответа на этот вопрос нет. Каждое из технических решений имеет свои плюсы и минусы. Следует учитывать глубину скважины, параметры насоса, наличие гидроаккумулятора, тип автоматики управления, совместимость оборудования. Возможно и даже желательно дублирование в одной системе функции защиты от сухого хода различными приборами при условии, что они построены на различных принципах измерения параметров.
Видео: 100% защита насоса от сухого хода
Видео будет полезно тем, кто планирует устанавливать оборудование для водоснабжения самостоятельно.
Если вы не готовы сами углублённо изучать особенности индивидуального водоснабжения, рекомендуем расчёт необходимых параметров оборудования, его подбор и монтаж доверить специалистам. В этом случае можно быть уверенным, что защита скважины и дорогостоящей техники выполнена на должном уровне.
