Защита скважины: почему так важно не допустить работы скважинного насоса на сухом ходу. Как защитить насос от сухого хода Защита насоса малыш от сухого хода схема
Любой электрический насос, перекачивающий воду из колодца или скважины, нормально функционирует только при наличии рабочей среды. Вода для данного механизма является одновременно смазкой и охлаждением. Если помпанасосный агрегат будет работать вхолостую, то уже спустя несколько минут может прийти в негодность. Следить за наличием воды, протекающей через насос, призван датчик сухого хода для насоса. По его команде подаваемое на насос питание должно отключаться при отсутствии воды.
Итак, сухой ход — это наиболее частая причина поломки насоса. Причем, в этом случае невозможно будет даже выполнить гарантийный ремонт, если экспертиза докажет данную причину поломки. Случиться такая неприятность может в следующих ситуациях:
- Неправильный выбор высоты подвешивания насоса в колодце или в скважине. Это может случиться, если глубина водной емкости заранее не была промеряна. Когда помпа выкачает воду до уровня своего расположения, она начнет захватывать воздух, в результате чего произойдет перегрев электродвигателя.
- В источнике естественным путем уменьшилось количество воды. Например, колодец (скважина) заилился или вода просто не успела набраться в колодец после последней выкачки. После полной выкачки воды из колодца необходимо выждать определенное время для заполнения колодца.
- Если применяется поверхностная помпа, которая находится на водной поверхности, то причина ее поломки может быть другой. Часты случаи, когда всасывающий патрубок насоса теряет свою герметичность. Вода всасывается вместе с воздухом, в результате чего двигатель насоса не получает достаточного охлаждения.
Итак, если защита скважинного насоса от сухого хода отсутствует, то помпа перегревается и сгорает. Это касается не только электродвигателя. Современные насосы имеют большое количество пластиковых деталей. Пластик, при отсутствии охлаждения и смазки, также может деформироваться. Это вначале приведет к уменьшению производительности устройства, а затем вызовет его перегрев, заклинивание вала и отказ двигателя. Мастерам знаком такой вид отказа, возникающий в результате перегрева. Разобрав агрегат, можно легко обнаружить те его части, которые подверглись перегреву.
Виды датчиков сухого хода и особенности их работы
Дорогостоящие модели насосов уже имеют встроенные датчики защиты от сухого хода. В частности, все насосы от производителя Grundfos уже изначально укомплектованы подобными датчиками. При эксплуатации более дешевых агрегатов датчик сухого хода для погружного насоса приходится устанавливать дополнительно. Попробуем разобраться в тонкостях устройства и работы датчиков сухого хода различных типов.
Датчики уровня воды
1. Поплавковый выключатель. Схема подключения датчика сухого хода для насоса должна быть выстроена так, чтобы его контакты были включены в цепь питания двигателя помпы. Поплавок находится на плаву. Когда уровень воды падает, поплавок изменяет свое местоположение, его контакты автоматически размыкаются, в результате чего питание насоса отключается. Это наиболее простой вид защиты, отличающийся надежностью и простотой работы.
Совет: Чтобы поплавок сработал вовремя, необходимо его правильно отрегулировать. Важно, чтобы в момент срабатывания датчика корпус помпы еще был погружен в воду.
2. Датчик контроля уровня воды. Рассмотрим более подробно такой датчик сухого хода для насоса и его принцип работы. Это реле, состоящее из двух отдельных датчиков, опущенных на разную глубину. Один из них погружается до минимально возможного уровня функционирования насоса. Второй датчик размещается немного ниже. Когда оба датчика находятся под водой, между ними течет небольшой ток. Если водный уровень уменьшается ниже минимального значения, ток течь перестает, срабатывает датчик и размыкает цепь питания.
Датчики, осуществляющие контроль за уровнем воды, хороши тем, что позволяют отключать насос еще до того, как корпус агрегата окажется над поверхностью воды. Следовательно, оборудование надежно защищено от повреждения.
Реле защиты
Это электромеханическое приспособление, контролирующее давление воды, протекающей через насос. При падении давления цепь питания насоса размыкается. Реле защиты от сухого хода насоса состоит из мембраны, контактной группы и нескольких проводов.
Мембрана следит за давлением воды. В рабочем положении она разомкнута. Когда давление падает, мембрана сдавливает контакты реле. При замыкании контактов насос отключается. Мембрана срабатывает при давлении 0,1-0,6 атмосфер. Точное значение зависит от выставленных настроек. Падение давления до такого уровня свидетельствует о наличии таких проблем:
- давление воды упало до минимального значения. Это может произойти по нескольким причинам. В том числе, потеря производительности самим насосом по причине выработки ресурса;
- засорился насосный фильтр;
- насос оказался выше уровня воды, в результате чего давление упало до нуля.
Реле защиты может быть вмонтировано в корпус насоса или устанавливаться на поверхности как отдельный элемент. Если система прокачки воды включает в себя гидроаккумулятор, то защитное реле устанавливается совместно с реле давления, перед гидроаккумулятором.
Датчики потока и давления воды
Существует 2 вида датчиков, контролирующих прохождение рабочей среды через насосный агрегат и обеспечивающие защиту от сухого хода насоса. Это реле протока и контроллеры протока, которые и будут рассмотрены ниже.
1. Реле протока — это устройство электромеханического типа. Они бывают турбинные и лепестковые. Принцип их работы также различается:
- В роторе турбинных реле имеется электромагнит, который вырабатывает электромагнитное поле при прохождении воды через турбину. Специальные датчики считывают вырабатываемые турбиной электрические импульсы. Когда импульсы пропадают, датчик отключает помпу от питания;
- В лепестковых реле имеется гибкая пластина. Если вода в насос не поступает, пластина отклоняется от своего первоначального положения, в результате чего механические контакты реле размыкаются. При этом питание насоса прерывается. Этот вариант реле отличается простотой конструкции и доступной стоимостью.
Пример датчика потока
Такие блоки выключают насосное оборудование, если отсутствует поток воды и включают его, если давление в системе упало ниже заданного уровня
2. Контроллеры протока (блок автоматики, прессконтроль). Это электронные устройства, отслеживающие одновременно несколько важных параметров водного потока. Они контролируют давление воды, сигнализируют о прекращении ее поступления, автоматически включают и отключают насос. Многие устройства оборудованы . Высокая надежность обусловила и высокую стоимость данных приборов.
Какую защиту выбрать?
Подобрать нужный вариант защитного устройства непросто. Необходимо учитывать одновременно несколько факторов:
- глубина водной емкости;
- диаметр скважины;
- особенности используемого насосного оборудования. Например, используется погружной насос или поверхностный;
- свои возможности в финансовом плане.
Например, наиболее простым и дешевым средством защиты насоса от сухого хода является поплавковый датчик. Однако необходимо учитывать, что его использование в скважине небольшого диаметра невозможно. А вот для колодца он подойдет идеально.
Если вода в рабочей емкости заведомо чистая, то наиболее оптимальным вариантом будет использование датчика уровня воды. Если же вы не уверены в качестве подаваемой в насос воды, лучше использовать реле протока или датчик давления воды.
На заметку: Если существует вероятность засорения фильтра насоса мусором или грязью, то датчик уровня использовать нецелесообразно. Он будет показывать нормальный уровень воды, хотя вода в насосный агрегат подаваться не будет. Результатом будет перегорание двигателя насоса.
Можно сделать небольшое заключение. Использовать насос без защиты от сухого хода можно лишь в том случае, если есть возможность постоянно контролировать поступление воды из колодца или скважины. В этом случае можно быстро отключить питание помпы, если вода прекратит поступать из источника. Во всех остальных случаях лучше перестраховаться, установив защитный датчик. Его цена вполне окупает себя, если учитывать стоимость покупки нового насоса взамен сгоревшего оборудования.
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.
Сухой ход — это эксплуатация насоса без жидкости. Для большинства моделей такой режим является крайне нежелательным и может привести к выходу из строя. Разбираемся, как защитить насос от сухого хода.
Насос – необходимая часть системы снабжения водой частного дома. Но для того, чтобы помпа работала долго, ее необходимо периодически включать и выключать, не допуская работы без воды. Чтобы защитить насос от сухой работы, придумано несколько технических решений. Познакомимся с их преимуществами и недостатками и выберем лучший способ защиты от сухого хода.
Что такое сухой ход
Большинство моделей не рассчитано на работу насоса в условиях отсутствия воды. Такая работа называется сухим (иногда холостым, что не совсем корректно) ходом.
Большинство производителей прямо указывают в руководствах по эксплуатации о недопустимости сухого хода.
Разберемся в чем причины этого явления и почему его нельзя допускать.
Откуда бы ни поступала вода, периодически возникает ситуация, когда вода заканчивается. Например:
- Если дебит скважины невелик, при большом разборе ее можно просто опустошить. Понадобится некоторое время, чтобы колодец наполнился снова.
- Если помпа расположена на поверхности, может засориться труба, по которой происходит откачка воды из колодца.
- Если вода поступает централизованно, она может иссякнуть в магистрали из-за прорыва труб или проведения технических работ на линии, сопряженных с временным прекращением подачи.
Почему же сухой ход недопустим в работе насоса? Дело в том, что в большинстве моделей вода, выкачиваемая из скважины, играет роль охлаждающей жидкости. В отсутствии воды детали начинают интенсивнее тереться друг о друга, как следствие нагреваются. Дальше процесс развивается следующим образом:
- Нагревающиеся детали расширяются, увеличиваются в размерах. Тепло проводится металлом и на соседние узлы.
- Детали начинают деформироваться.
- Механизм заклинивает из-за изменения форм и размеров деталей.
- В электрической части из-за резкого скачка напряжения при остановке механической части перегорают обмотки двигателей.
Для того, чтобы насос сломался необратимо, достаточно пяти минут работы «на сухую». Поэтому защита от сухого хода – необходимый компонент любой насосной станции.
При обращении в сервис мастера легко диагностируют сухой ход в качестве причины поломки – из-за этого в механизме возникает целый ряд характерных искажений деталей.
Работа на сухом ходу в большинстве случаев является основание для отказа в обслуживании по гарантии.
Как защитить насосную станцию от работы «на сухую»
Сегодня разработано несколько решений, которые защитят насос от сухого хода, выключив его при прекращении подачи воды. Каждое из этих решений имеет свои сильные и слабые стороны, поэтому оптимальный эффект дают несколько систем защиты, скомбинированных вместе.
Но чтобы определить, как создать для вашей помпы эффективную защиту от сухого хода, нужно сначала выяснить, какие особенности характерны для отдельных компонентов.
Реле защиты
Это достаточно просто по конструкции механизм. Он реагирует на давление воды в системе. Как только давление падает ниже допустимой нормы (это – сигнал о том, что вода перестала поступать в насос), устройство замыкает электрический контакт, и цепь питания насоса разрывается. При восстановлении давления цепь снова замыкается.
В зависимости от модели и настроек, которые выставил производитель, реле способно сработать от падения давления от 0,6 (наибольшая чувствительность) до 0,1 (наименьшая чувствительность) атмосферы. Обычно такой чувствительности вполне достаточно для того, чтобы определить возникновение ситуации холостого хода и выключить насос.
Наиболее распространен такой механизм для насосов располагаемых на поверхности. Но некоторые модели имеют корпус, защищенный от попадания внутрь воды, и могут монтироваться на глубинные помпы.
Такое устройство не рекомендуется устанавливать, если в системе предусмотрен гидроаккумулятор (ГА). Дело в том, что обычно в этом случае монтаж устройства защиты выглядит так: «насос – обратный клапан – защитное реле – реле давления воды — ГА». Такая схема не дает 100% уверенности, что насос выключится при сухом ходе, поскольку вода, содержащаяся в гидроаккумуляторе, может создать давление в 1,4 – 1,6 атмосферы, что будет восприниматься как норма.
И тогда, если например, ночью кто-то спустил воду в бачке и помыл руки, это включит насос, но не опустошит ГА. И если вода из скважины по каким-то причинам не поступает, то к утру насос уже сгорит из-за сухого хода. Поэтому для систем с гидроаккумулятором лучше искать другие решения для обеспечения защиты.
Контроль протока воды
Для определения, есть ли проток воды через систему, используется два типа датчиков:
- Наиболее просты по конструкции лепестковые реле. В них течение воды отгибает пластинку, которая при отсутствии давления разогнется и перемкнет контакты реле. Тогда произойдет отключение цепи, снабжающей электричеством насос.
- Турбинное реле более совершенно, но сложнее по конструкции. Его главный элемент – маленькая турбинка, установленная на валу. Течение заставляет ее враться, а датчик считывает импульсы, создаваемые электромагнитом, закрепленным на оси турбинки. Если количество импульсов падает ниже эталонного значения, цепь отключается.
Существуют также комбинированные контролеры потока воды. В них может включаться дополнительно манометр, обратный клапан, мембранное реле для защиты от падения давления воды и другие узлы.
Такие блоки наиболее надежны, но из-за технической сложности стоимость такого блока может быть весьма существенной.
Датчики уровня воды
Датчик уровня воды помещается в шахту. Он наиболее часто устанавливается в комплекте с погружаемой помпой, но есть модели, предназначенные и для использования с наземными насосными станциями.
По конструкции выделяют два типа:
Помимо описанных механизмов есть немало других систем для предотвращения сухого хода, например, частотные преобразователи. Но эти решения не применяются на домашнем водопроводе потому, что слишком дороги, громоздки или потребляют слишком много электроэнергии.
Необходимые инструменты и материалы
Для подключения реле давления и реле защиты по сухому ходу будет нужно подготовить:
- Сами реле.
- Инструмент для работы с электрическими проводами: нож для зачистки контактов, отвертки.
- Провода для создания электрической цепи.
- Ключи для монтажа реле на магистралях.
- Средства герметизации соединений: герметики, резиновые прокладки (обычно идут в комплекте с реле).
Подготовив все необходимое, можно приступать к работе.
Установка защиты от сухого хода насоса своими руками. Пошаговая инструкция
Схему подключения реле давления и защиты от падения сухого хода вы можете увидеть на рисунке:
Порядок монтажа таков:
После этого остается только провести испытания системы, убедиться, что реле не мешает нормальной работе насоса и исправно отключает его после выхода на сухой ход.
Несмотря на то, что подключение любого реле защиты от сухого хода не отличается особой сложностью, есть некоторые нюансы, понимание которых приходит с накоплением практического опыта. Поэтому особенно важно прислушиваться к рекомендациям специалистов в каждом деле. Вот что советуют профессионалы насчет выбора, монтажа и настройки защитных механизмов от сухой работы:
- Перед покупкой внимательно изучите паспорт выбранного реле и убедитесь, что его чувствительность и другие характеристики находятся на должном уровне для вашей скважины и насоса. Изучить паспорт можно непосредственно в магазине или отыскать его на странице производителя защитного устройства и скачать в формате pdf.
- Убедитесь, что все провода и элементы создаваемых цепей достаточны для используемой мощности. В противном случае возникает риск, что перегорит проводник или реле.
- Самая совершенная система защиты может оказаться бессильной при неумелом пользовании. Если любой из компонентов сработал, не включайте насос повторно, пока не выясните причину неисправности и не убедитесь, что она полностью устранена.
- Помните, что каждое реле требует периодической поверки и замены. Своевременно заменяйте компоненты защитной системы с истекшим сроком годности.
Кроме того, мы предлагаем несколько видео, чтобы вы могли увидеть собственными лазами порядок подключения реле:
Защита от сухого хода – предосторожность, которой не следует пренебрегать при подключении насоса.
Хотя покупка и монтаж нужных устройств и требует некоторых затрат времени и денежных средств, но эти затраты гораздо ниже потерь, которые придется нести, если сгорит насос.
Поэтому отказываться от установки защиты в большинстве случаев просто неразумно.
Для продолжительной и безаварийной работы насоса (насосной станции) обязательным условием эксплуатации является наличие достаточного количества воды. Не зависимо от того, откуда происходит забор (скважина, колодец, открытый водоем, централизованные или дренажные системы), насосное оборудование должно оснащаться защитой от холостого хода. Это обусловлено тем, что вода, при прохождении через насос, обеспечивает его смазку и охлаждение. При отсутствии воды или недостаточном ее количестве работающий насос перегревается и выходит из строя.
Для того чтобы исключить поломку, которая не попадает под гарантийные обязательства производителя, следует установить реле защиты от сухого хода насоса.
1 Причины возникновения сухого хода
Подключать реле сухого хода для защиты насосного оборудования необходимо в следующих случаях:
- когда производительность (мощность) скважинного насоса значительно превышает ресурсные возможности самовосстановления достаточного объема воды в скважине;
- естественный уровень воды в источнике находится значительно ниже монтажного уровня насоса;
- присутствует постоянное засорение песком, илом, посторонними предметами заборного патрубка или фильтрационной сетки;
- нарушается герметичность труб и их соединений от физических воздействий почвы или из-за неправильного монтажа;
- циркуляционный насос работает при низком давлении воды или недостаточном ее количестве в обогревательных (охлаждающих) системах;
- забор воды происходит из наполняемого источника — медленно восстанавливающей водный уровень скважины (колодца), накопительного резервуара, нестабильно работающего водопровода.
Подсоединение реле холостого к насосной станции — обязательное условие, так как она работает в автоматическом режиме без стороннего контроля.
2 Устройства защиты от сухого хода
К основным устройствам, которые исключают возможность работы насосного оборудования без воды в автоматическом режиме, относятся:
- датчик сухого хода для насоса;
- реле сухого хода для насоса;
- реле давления;
- выключатель поплавкового типа.
При определенных условиях датчики и реле прерывают подачу электропитания к двигателю насоса, что приводит к его остановке. Срабатывание защиты определяется по следующим параметрам:
- уровню воды;
- давлению на выпускном патрубке;
- по силе потока воды.
Возможен комбинированный контроль по нескольким параметрам одновременно.
2.1 Поплавковый датчик
Датчики сухого хода поплавкового типа эффективно работают при их установке в колодцах, дренажных системах и накопительных емкостях. Процесс срабатывания (отключения электропитания) происходит при падении уровня воды в источнике до минимального значения. Когда вместе с убывающей водой поплавок опускается до нижнего рабочего уровня, размыкаются контакты на фазе электропитания насоса, что приводит к его остановке.
Поплавковый датчик может подключаться к погружным или поверхностным насосам. В этом случае, его расположение должно быть над донным клапаном или защитной решеткой всасывающего патрубка с фиксацией срабатывания по недостаточному уровню воды.
Установка такого датчика невозможна при заборе воды из скважин и централизованных систем водоснабжения.
2.2 Реле уровня
С помощью этого устройства отслеживается уровень воды в источнике (емкости). При падении уровня до критического значения, включается реле контроля для регулировки работы клапанов потока или отключения насоса.
Основным преимуществом такой защиты является отключение электропитания насоса до возникновения его работы в холостом режиме.
Реле уровня состоит из электронной платы и трех электродов (датчиков), которые устанавливаются на разной высоте в непосредственной близости друг от друга. Электроды, находясь в погруженном состоянии, обмениваются токами низкой частоты, так как вода — хороший проводник электричества. При снижении уровня воды до самого нижнего контрольного датчика электрическая связь между электродами прерывается, что приводит к срабатыванию реле на остановку качающего устройства. При восстановлении рабочего водного уровня насос снова включается.
2.3 Реле давления
Принцип работы реле давления построен на определении достаточного давления (от 1 бара) на выходном патрубке качающего воду устройства. В случае падения давления ниже 0,5 бара, происходит размыкание контактов с помощью реле давления.
При восстановлении напора, с достаточным для безопасной работы насоса давлением, следует вручную заполнить сухой насос водой и самостоятельно его включить.
Реле давления используются при установке бытовых насосов подключенных к централизованным сетям поставки воды, станциях водоснабжения и пожаротушения. Рекомендуется установка на насосных станциях, которые работают с гидроаккумулятором (накопительной емкостью).
2.4 Датчик протока
Устройство представляет собой лепестковый клапан, который устанавливается в проточной части насоса. Принцип его работы заключается в реагировании на силу потока (прохождение определенного объема воды в трубе за единицу времени).
Подпружиненный лепесток датчика, под действием проходящей воды, сжимает пружину и через магнит, который на нем закреплен, взаимодействует с герконовым реле. При этом происходит соединение контактов, включенных в цепь электропитания насоса. При наличии сильного потока лепестковый датчик постоянно отклонен и электродвигатель насоса работает.
Без жидкости в трубопроводе или слабом ее движении пружина отклоняет лепесток с магнитом в исходное положение, что приводит к размыканию контактов и остановке качающего устройства.
Датчик протока имеет компактные габариты и небольшой вес, что позволяет использовать его не только в промышленных, но и в бытовых устройствах.
3 Можно ли обойтись без защиты от сухого хода?
В некоторых случаях это допустимо при условии что:
- насос работает не часто и непродолжительное время (сезонная подача воды на даче);
- осуществляется постоянный контроль (наблюдение) за работой качающего устройства;
- забор воды происходит из гарантированно неиссякаемого источника;
- пользователь имеет достаточный опыт эксплуатации, знаком с конструкцией и техническими характеристиками устройства подающего воду.
3.1 Как подключить к насосу реле сухого хода? (видео)
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.
