Защита помпы от сухого хода. Способы защиты насосов от «сухого хода. Ситуации, когда можно не использовать защиту
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.
Работа водяного насоса, являющегося частью гидравлической системы водоснабжения, должна проходить в условиях, которые предусмотрены производителем оборудования. К нежелательным экстремальным режимам принято относить эксплуатацию без жидкости. Подобное явление принято называть «сухим ходом».
Специфика эксплуатации
Перекачиваемая вода в домашних системах подразумевает несколько параллельных процессов:
- транспортировка жидкости к потребителю;
- охлаждение перекачивающего оборудования;
- смазка эластичных элементов насоса
Особенно заметны негативные последствия неправильной эксплуатации у вибрационного оборудования, которое является наиболее популярным в бытовых схемах водоснабжения. Также недопустимым считается явление для погружных, поверхностных и дренажных аппаратов.
Если не предусмотрена защита от сухого хода скважинного насоса, то в результате происходят следующее:
- подвижные элементы разогреваются и повышают температуру смежных узлов;
- большинство деталей подвергается деформации;
- в определенной ситуации случается заклинивание, что приводит к выходу из строя электрической части.
В конструкции насосной станции нужно своевременно провести монтаж защиты, так как последствия «сухого хода» не ремонтируются по гарантии, работы придется проводить за свой счет.
При проверке состояния вышедшего из строя оборудования специалисту не составит труда определить причину данного состояния. О ней свидетельствуют характерные деформационные признаки элементов конструкции. В инструкциях к оборудованию производитель четко обозначает недопустимость эксплуатации насосов в отсутствии залитой в рабочие полости жидкости.
Предположительные «виновники» поломки
Существует несколько наиболее часто встречающихся причин, которые приводят к экстремальному режиму работы помп:
- Несбалансированная мощность насоса. В такой ситуации происходит быстрая откачка жидкости по причине недостаточного дебета скважины или для насосов, у которых заборная часть располагается выше динамического уровня.
- Схема подключения имеет участок заборной трубы, в которой имеется разгерметизация. Через отверстие станет внутрь проходить воздух.
- Засорилась труба откачивания, что нередко бывает у поверхностных моделей насосов.
- Работа гидравлики ведется при пониженном давлении.
- Во время откачки жидкости из любой емкости необходимо не допускать захвата воздуха.
Без установленных автоматических систем справится с недопущением «сухого хода» достаточно проблематично.
ВИДЕО: Разборка, ревизия и чистка глубинного насоса «Водолей»
Какая бывает защита от сухого хода для насосной станции
Одним из главных факторов получения надежной схемы является монтаж автоматики. К подобному оборудованию относят следующие компоненты:
- датчик сухого хода для насоса;
- реле сухого хода для станций или насосов;
- реле давления;
- поплавковый выключатель.
Выключение поплавком
Одним из универсальных блокираторов является поплавковый датчик сухого хода для погружного насоса. Этот элемент цепи - относительно недорогой помощник для защиты гидравлического оборудования. Благодаря простате установки данный датчик сухого хода для насоса используется во многих схемах, например, когда проводится откачка из классических колодцев либо каких-то емкостей.
Подключается датчик сухого хода для погружного насоса в электроцепь для одной из фаз питания. Спецконтакт внутри аппарата разорвет соединение при определенном положении корпуса поплавка. Таким образом откачка своевременно остановится. Высота срабатывания задается при настройке местом установки поплавка. Кабель, которым соединен датчик сухого хода для насоса, устанавливается на определенном уровне, чтобы во время понижения поплавка не происходил абсолютно полный отбор жидкости. Должно оставаться определенное количество жидкости в момент размыкания контактов.
Во время отбора воды поверхностным либо погружным агрегатов крепление датчика осуществляется так, чтобы даже после разрыва контакта уровень жидкости был все же выше заборной решетки или клапана.
Недостатком поплавка является нулевая универсальность - в узкой шахте его не установишь.
В подобной ситуации приходится искать иные методы, которыми будет осуществлена защита от сухого хода скважинного насоса.
Реле давления воды
Используемое реле защиты от сухого хода конструктивно является электрическим, который дает возможность разорвать контакт в цепи при критическом понижении давления и, соответственно, уровня воды в источнике. Исходное минимальное значение задает производитель. Обычно оно варьируется в интервале 0,5-0,7 атмосферы.
Реле давления от работы "всухую"
Подавляющее большинство моделей реле сухого хода для бытовых нужд самостоятельную регулировку порогового значения не предусматривает.
В нормальных условиях работы насосной станции давление в системе всегда превышает одной атмосферы. Занижение показателя свидетельствует лишь об одном - в заборный патрубок проник воздух. Автоматика сразу разрывает контакт, запитывающий насос, не давая току идти по кабелю. Старт после разрыва осуществляется исключительно в ручном режиме, что является дополнительной защитой.
Применение подобного реле имеет смысл при соблюдении определенных условий:
- наличие замкнутой водопроводной схемы;
- смонтированный гидробак;
- использование насосной станции с поверхностным или погружным насосом.
Принцип работы данного реле актуальный для систем с глубинными помпами.
Датчик потока воды
В схемах задействуют специальные датчики сухого хода, которые фиксируют скорость воды, пропускаемой насосом. В конструкции датчика предусмотрен клапан (лепесток), расположенный на участке протока, и герконовый микропереключатель. На одной из сторон подпружиненного клапана имеется магнит.
Алгоритм, по которому работает данный датчик, следующий:
- вода проталкивает клапан;
- за счет толчка пружина сжимается;
- контакты замыкаются и оборудование начинает работать.
Как только поток ослабевает или полностью заканчивается, давление на клапан прекращается, соответственно, пружина ослабевает, магнит отходит от переключателя и контакт разрывается. Работа помпы останавливается. При появлении воды весь цикл повторяется в автоматическом режиме.
Данный датчик встраивается в гидравлическое оборудование небольшой мощности. Его работа заключается в балансе между двумя величинами: потоке и уровне давления. Позитивными качествами являются такие характеристики:
- компактные габариты;
- простота монтажа;
- быстрота реакции на отключение.
Благодаря высокой скорости срабатывания удается своевременно отключить питание, что уменьшает риск безводной работы.
ВИДЕО: Какой тип автоматики выбрать для насоса?
При необходимости установки универсальной защиты специалисты рекомендуют воспользоваться прибором для аварийных режимов мини АКН. В основе его лежит электронная защита самовсасывающего оборудования, которая реагирует на заданные параметры.
Преимуществами прибора являются:
- минимальное энергопотребление;
- небольшие параметры;
- комплексная защита от экстремальных режимов;
- высокая степень надежности;
- простота установки.
Работа без установленной защиты
В определенных случаях можно обойтись без монтажа дополнительных защитных узлов. Это возможно в следующих ситуациях:
- отбор жидкости осуществляется из источника, в котором постоянно есть вода;
- проводится непосредственный визуальный контроль за уровнем жидкости;
- высокий показатель дебета в скважине.
Если слышно, что агрегат начинает останавливаться, точнее «захлебывать», его необходимо самостоятельно отключить от сети. Запускать гидравлику повторно без проверки не рекомендуется.
ВИДЕО: Электрическая схема подключения автоматики глубинного насоса
На чтение 5 мин.
Насосное оборудование работает корректно только в том случае, когда проток жидкости через него осуществляется постоянно. Если же подача жидкости прекращается, возникает сухой ход, и, как следствие, поломка помпы.
Для предотвращения работы насоса в режиме сухого хода на водопроводе устанавливают специальные приборы.
Реле «сухого хода»: о назначении и устройстве
Существует несколько видов устройств, которые отключат технику без подачи воды:
- реле сухого хода для насоса;
- датчик контроля потока жидкости;
- датчик уровня воды.
Каждый из этих приборов имеет разную область применения и принцип работы.
Реле защиты от сухого хода представляет собой простое электромеханическое устройство, контролирующее наличие давления в водопроводе: стоит давлению снизиться ниже допустимого уровня, электрическая цепь разомкнется и насос выключится.
В устройстве реле присутствует чувствительная мембрана, реагирующая на давление и контактная группа, разомкнутая в нормальном состоянии. Как только давление падает, мембрана давит на контакты, они замыкаются, и подача электроэнергии отключается.
Падение давления возможно в том случае, когда прекращается подача воды в трубопроводе, забивается мусором фильтр или же всасывающий патрубок оказывается выше уровня жидкости. В каждом из этих случаев возникает «сухой ход» насоса, который необходимо остановить, что и делает защитный элемент.
Рабочее давление среды, на которое реагирует реле сухого хода, установлено заводом-изготовителем, и находится в диапазоне от 0,1 атмосферы до 0,6 атмосфер. Реле холостого хода устанавливают на поверхности, но есть и модели для внутреннего размещения в герметичном корпусе.
Установка
Устройство работает нормально в любой конструкции трубопровода, не предусматривающей наличие гидроаккумулятора. Можно устанавливать и в комплексе с гидроаккумулятором, но такая схема не будет полноценной защитой от сухого хода насоса.
Причина в особенности строения и принципа работы: защитный элемент устанавливают перед реле давления жидкости и гидравлическим аккумулятором, а между перекачивающим агрегатом и защитным прибором монтируется обратный клапан.
При этом мембрана устройства находится постоянно под давлением, которое создает гидроаккумулятор. Это стандартная схема, но иногда возникают ситуации, когда работающий насос не отключается при прекращении потока воды и выходит из строя.
К примеру, возникла ситуация сухого хода: помпа включена, емкость или скважина почти пуста, но в аккумуляторе в малом количестве есть жидкость. Поскольку нижний порог давления выставлен на работу в 1,4-1,6 атмосфер – оно есть, но мембрана будет отжата, а насос будет продолжать работу в холостом ходу.
Прекратит он свою работу тогда, когда большая часть воды из гидроаккумулятора будет откачана или когда двигатель его перегорит. Это значит, что давление в трубопроводе упало до критически низкого уровня и сработало защитное реле. Исходя из этого, в системах с гидроаккумуляторами целесообразно устанавливать другие устройства защиты от сухого хода насоса.
Наиболее эффективно подключение реле сухого хода в паре с поверхностным перекачивающим агрегатом, когда обратный клапан устанавливают после насосного оборудования.
Поплавковый выключатель
Поплавковый выключатель – это наиболее простой и дешевый способ защитить циркуляционный насос от перегрева и поломки при работе «всухую». Преимущество устройства заключается в том, что его можно использовать в качестве датчика уровня рабочей среды и как исполнительный элемент.
Устанавливают выключатели в емкости, скважины, резервуары и используют в управлении бытовых и промышленных насосов в водопроводных, канализационных магистралях. Нужный уровень срабатывания выключателя устанавливается длиной троса.
В одну емкость можно поместить несколько поплавковых выключателей, каждый из которых будет выполнять отдельную функцию по управлению основным или резервным помповым оборудованием.
Поплавковые датчики сухого хода бывают легкими и тяжелыми. Первые используются для подачи и отвода воды, вторые – в канализации и дренажных трубопроводах.
Для корректной работы устройства необходим минимальный диаметр колодца – 40 см. Эта особенность не позволяет считать поплавковые выключатели универсальным средством защиты помпы от работы «всухую».
Защитное реле давления
Устройство представляет собой обычное реле давления, оснащенное дополнительной защитой от холостого хода при снижении давления ниже заводских установок.
Это реле давления управляет включением и отключением поверхностного или скважинного насоса, если схема трубопровода включает гидроаккумулятор или предусмотрено подключение к насосной станции автоматической. Реле срабатывает при 0,4-0,6 атмосфер. Этот параметр выставляется на заводе-изготовителе, и изменить его нельзя.
Если колебания давления внутри трубопроводной магистрали находятся в заданных пределах, то реле давления не срабатывает и помпа работает в штатном режиме. При падении давления до установленных величин, что случается при отсутствии воды, срабатывает датчик сухого хода, размыкаются контакты, питающие цепь, и устройство для напорного перемещения жидкости выключается.
Процесс запуска помпы осуществляется только вручную посредством нажатия рычага. Перед этим определяют и устраняют причину остановки двигателя. Обязательное условие во время запуска – наполнение насоса водой.
Какое защитное устройство выбрать?
Выбор насоса от сухого хода обусловлен моделью самой помпы и задачами, с которыми ему нужно справиться. Оптимальным считается вариант, когда используют датчик сухого хода для насоса в виде поплавка и реле давления. Подсоединение к трубопроводу этих устройств позволит в полной мере сократить риски по поломке помпового оборудования.
Использование защитных элементов необязательно, если:
- глубина скважины или емкости достаточно велика;
- обслуживание перекачивающего агрегата осуществляется опытным мастером;
- уровень воды в системе не меняется – подключаться с приборами защиты нет смысла.
Работа насоса требует повышенного внимания: как только пропадает вода или же срабатывает теплореле и отключается двигатель, следует немедленно выяснить причину и устранить ее, и только после этого возобновлять работу помпового агрегата.
Описание подключения насосной станции (видео)
Способы защиты насосов
В рубрике «Общее» рассмотрим способы защиты насосов от «сухого хода». «Сухой ход» – это работа насоса без протока жидкости, наиболее частая причина выхода из строя центробежных насосов. Проблема, работа насоса без протока жидкости, актуальна к любому типу центробежных насосов: поверхностных, циркуляционных, колодезных скважинных, фекальных или дренажных. В процессе работы насосного оборудования перекачиваемая жидкость выполняет функции «смазки» рабочих поверхностей насоса и их охлаждения. При отсутствии протока, даже если насос заполнен водой, за счет трения при оборотах асинхронного двигателя составляющих 2850 – 2900 мин -1 происходит быстрый нагрев и закипание жидкости. Рабочие элементы насоса (диффузоры, колеса) начинают нагреваться и деформируются. Это в первую очередь относится к насосам, у которых рабочие элементы изготовлены из термостойкого пластика – норила. Первыми признаками того, что насос работал в режиме «сухой ход» является снижение его рабочих характеристик напора и расхода. Более тяжелые последствия приводят к заклиниванию вала насоса и перегреву обмоток статора (сгорел двигатель). Заводы производители насосного оборудования в инструкциях по монтажу и эксплуатации указывают на недопустимый режим использования насосов без протока жидкости. Какой из способов защиты насосного оборудования от работы в режиме «сухой ход» выбрать, покупатель определяет самостоятельно. Для облегчения его выбора рассмотрим наиболее часто применяемые и используемые способы. И так, к ним относятся следующие способы защиты: поплавковый выключатель, реле давления с функцией защиты от «сухого хода», реле давления и реле защиты от сухого хода, реле протока, реле уровня. Краткий обзор способов защиты центробежных насосов.
Поплавковый выключатель
Защита насосного оборудования от «сухого хода» с помощью является одним из самых дешевых и наиболее часто применяемых способов. Основным преимуществом такого способа защиты и управления насосами является то, что поплавковые выключатели одновременно могут использоваться и как датчик уровня воды, и как исполнительный элемент. Они монтируются в накопительные емкости, резервуары, баки, ямы, колодцы и используются для управления бытовыми и промышленными насосами в системах водоснабжения, канализации и водоотведения. Необходимый уровень срабатывания поплавкового выключателя задается длиной кабеля и местом его установки. Изменяя длину плеча, можно изменить уровень наполнения или опорожнения бака. В одну емкость можно установить несколько поплавковых выключателей, и выполнять они могут различные функции управление основным или резервным насосом, управление автоматической насосной станцией или использоваться как датчик уровня или перелива. Некоторые типы колодезных, дренажных и фекальных насосов выпускаются уже со встроенными поплавковыми выключателями. В насосах также есть возможность изменять длину поплавка и тем самым регулировать уровень включения и отключения насоса. Поплавковые выключатели бывают двух видов легкие и тяжелые. Легкие преимущественно используются в системах водоснабжения и водоотведения, а тяжелые для дренажных, фекальных (канализационных) стоков. Поплавковые выключатели поступают в продажу с различной длиной кабеля 2 – 5 – 10 метров в зависимости от модели. Максимальный коммутируемый ток для реактивной нагрузки (насосы, вентиляторы, компрессоры и т. п.) составляет 8А: Для нормальной работы поплавкового выключателя необходимо чтобы минимальный диаметр колодца составлял минимум 40 см. Уже по этой причине поплавки не могут применяться, как универсальное средство для защиты насосов от «сухого хода».
Реле давления с защитой по «сухому ходу»
Это обычное реле давления с дополнительной функцией защиты от режима «сухого хода» при падении давления ниже уровня заданного заводом производителем. Реле давления с защитой по «сухому ходу» управляет по заданным значениям давления включением и выключением поверхностного, скважинного или колодезного насосов, когда они используются совместно с или работой автоматической насосной станции. Давление отключения реле по режиму «сухой ход» составляет обычно 0.4 — 0.6 бара это заводская настройка и изменить ее нельзя. Если давление в системе водоснабжения изменяется в пределах настроек выставленных на реле давления, насос работает без сбоев. При снижении давления на выходе из насоса до уровня 0.4 — 0.6 бар, а произойти это может тогда когда насос начинает работать при отсутствии воды. При таком давлении реле отключается по «сухому ходу». Для повторного запуска его в работу необходимо сначала устранить причину отключения насоса по режиму «сухой ход». Затем заполнить насос перекачиваемой жидкостью. После принудительно нажать на рычаг и включить насос.
Реле давления РМ – 5, РМ – 12 и реле «сухого хода» LP3
Реле давления и реле «сухого хода»
Еще один – это совместное применение с . Реле давления управляет по заданным значениям давления включением и выключением поверхностного, скважинного или колодезного насосов, когда они используются совместно с гидроаккумуляторами или работой автоматической насосной станции. С помощью реле давления настраивается автономная система водоснабжения дома или система полива под конкретные задачи. А реле «сухого хода» LP 3 в этом случае применяется для защиты насоса или автоматической насосной станции от работы в режиме «сухой ход». Управление режимом «сухого хода» происходит по предварительно выставленным значениям давления на реле. Реле LP3 отключает насос тогда, когда давление в системе становится ниже, чем предварительно заданное. Для запуска устройства в работу необходимо нажать и удерживать нажатой красную кнопку до тех пор, пока давление в системе водоснабжения не подымется выше, чем задано на реле. Реле LP3 может также применяются для защиты насосного оборудования от «сухого хода», при подключении их к сетевому трубопроводу напрямую. Включение реле сухого хода происходит, когда давление в системе водоснабжения становится выше, чем предварительно задано. При использовании реле «сухого хода» для управления насосным оборудованием максимальный ток коммутации составляет 10А.
Реле давления РМ – 5, РМ – 12 и реле «сухого хода» Spin
Следующий способ защиты насосов от «сухого хода» – это совместное применение реле давления РМ-5 и РМ-12 с . Включение и выключение поверхностных, скважинных, колодезных насосов когда они используются совместно с гидроаккумуляторами, а также автоматических насосных станций происходит по заданным значениям давления. предварительно выставленными на реле, При достижении в системе водоснабжения максимального заданного значения давления реле отключается, а при снижении давления до минимального заданного значения реле включается в работу. С помощью реле давления настраивается автономная система водоснабжения дома или система полива под конкретные задачи. Для защиты насосного оборудования от работы без протока жидкости или, проще говоря, от «сухого хода» используется Spin. Устройство, отключает насосное оборудование, в случае, когда заканчивается вода в баке, скважине или колодце, а также после закрытия всех кранов. При подаче питания реле Spin запускает насос в работу и поддерживает его в рабочем состоянии. Когда проток воды полностью прекращается, в устройстве включается таймер, который обеспечивает задержку отключения насоса на определенный интервал времени, предварительно заданной при настройке прибора. По истечении этого времени насос отключается. В процессе запуска оборудования в эксплуатацию необходимо выставить время задержки на отключение реле по отсутствию протока жидкости. Время задержки на отключение зависит от объема гидроаккумулятора и типа используемого насоса. Насос включается в работу, когда обратный клапан с магнитом внутри устройства перемещается под действием протока воды (при открытии крана разбора воды), магнит замыкает контакты геркона и автоматика дает команду на включения насоса. Электрическое подключение должно быть выполнено в следующей последовательности: Розетка → Реле давления → Spin → Насос. В реле Spin имеется функция автоматического перезапуска (несколько попыток), которая включает насос через равные промежутки времени после перехода в режим «сухого хода» из-за отсутствия протока жидкости. После осуществления этих попыток устройство окончательно уходит в аварию. Для перевода его в рабочий режим необходимо нажать на кнопку перезапуска. Максимальный ток коммутации составляет 12А.
Регуляторы давления и протока
В отличии от реле давления в различных его комбинациях, где необходимо совместно с насосным оборудованием в обязательном порядке устанавливать гидроаккумулятор, если использовать регуляторы давления и протока , гидроаккумулятор не нужен. При включении регулятор запускает насосное оборудование в работу и поддерживает это состояние до тех пор, пока есть потребление воды. Когда потребление воды полностью прекращается, происходит отключение насосного оборудования по отсутствию протока жидкости с задержкой времени. В схеме управления регуляторов давления и протока присутствует: магнитное реле (геркон). В проточной части регулятора установлен либо подпружиненный обратный клапан, либо поплавок с постоянным магнитом, Поток воды смещает обратный клапан с магнитом, и контакты геркона под действием магнита замыкаются, тем самым электроника определяет, что насос качает воду к потребителям. Как только по каким-то причинам насос перестал подавать воду, под действием пружины обратный клапан возвращается в исходное состояние, а поплавок опускается вниз, контакты геркона размыкаются, и через время задержки происходит отключение насоса. Задержка времени необходима для уменьшения количества включений – выключений насоса, если очень низкий расход воды. В регуляторах давления и протока нет ограничения по верхнему пределу давления отключения. Давление в системе равняется максимальному напору насоса, а отключение происходит только по отсутствию протока. При уменьшении давления в системе водоснабжения до значения 1,5 бара (в Brio и Flusstronic серии 3 есть возможность изменить нижнее значение включения) происходит включение насосного оборудования в работу. Основное преимущество реле – малые габариты и вес. При временном отключении электроэнергии, устройства запускают в работу насосное оборудование автоматически после её подачи. Благодаря наличию буферной емкости исключается возможность гидравлических ударов при включении и выключении насоса.
Реле «сухого хода» с датчиками уровня
Реле «сухого хода»
Реле «сухого хода» позволяет контролировать уровень жидкости в скважине и управляет питанием скважинного насоса для исключения его работы без жидкости. Контроль необходимого уровня жидкости осуществляется электрической микро токовой цепью «датчик уровня – корпус насоса». На передней панели реле расположены элементы управления и индикации:
– светодиод «СЕТЬ» – сигнализирует о наличии питающего напряжения на реле;
– светодиод «УРОВЕНЬ» — сигнализирует о наличии воды в контролируемом трубопроводе (резервуаре, емкости скважине);
– потенциометр для изменения величины задержки на выключение реле при отсутствии воды (0,5…12 сек.).
Принцип работы реле следующий. При монтаже насоса в скважину или в емкость дополнительно монтируется датчик уровня, который соединяется с реле при помощи одножильного кабеля сечением не более 2,5 мм 2 . Сигнальный кабель крепится к кабелю или трубопроводу идущему к насосу. В качестве второго электрода используется корпус насоса. Если датчик уровня находится в погруженном состоянии, то между ним и корпусом насоса протекает микроток. При этом контакты управления работой насоса замкнуты, и насос перекачивает воду. В случае, когда датчик уровня выходит из воды, (насос откачал воду) микротоковая цепь разрывается и включается таймер на отсчет времени задержки заданной при настройке. Время задержки отключения устанавливается при помощи потенциометра, выведенного на переднюю панель реле сухого хода. В крайнем левом положении – задержка будет минимальной, в крайнем правом – максимальной. По истечении этого времени контакты реле управляющего работой насоса отключаются. Включение насоса происходит, когда датчик уровня снова оказывается в воде. Реле сухого хода можно использовать с однофазными скважинными насосами малой мощности (до 1,5 кВт, 11 А). При необходимости подключения более мощного однофазного насоса, либо трехфазного насоса, необходимо использовать магнитный пускатель или контактор соответствующей мощности.
Существует огромное количество разновидностей реле «сухого хода» с датчиками уровня. Мы рассмотрели самый простой вариант, когда используется один датчик уровня и корпус насоса. Существуют схемы с двумя и тремя датчиками уровня. Принцип их работы аналогичен рассмотренному выше варианту.
Это не полный перечень устройств защиты насосного оборудования от режима «сухой ход», да и мы не ставили перед собой задачу рассмотреть все существующие способы и методы защиты центробежных насосов.
Спасибо.
Самая распространенная аварийная ситуация, связанная с выходом из строя насоса бытового или насосной станции для домашнего водопровода, это работа агрегата вхолостую, то есть, без перекачки воды или с перекачкой со слабым давлением. Такая ситуация называется «сухим ходом». Необходимо отметить, что данный вид аварийной ситуации не является гарантийным. Потому что вины производителя в этом нет, и он не отвечает за это. Во всем виновата неправильная эксплуатация насосной станции.
Чем опасен сухой ход
При холостом режиме работы возникают так называемые зону устойчивой кавитации. То есть под действием возникающих повышенных температур происходит изменения конструкции некоторых узлов и деталей именно насоса. Вот почему все чаще звучит такой термин, как защита от сухого хода для насосной станции.
Деформированное рабочее колесо насоса
Все дело в том, что перекачиваемая вода является охлаждающей средой для таких деталей насосного оборудования, как рабочее колесо (крыльчатка), уплотнительные манжеты и направляющие аппараты (сопло, входной патрубок). Кстати, необходимо отметить, что рабочее колесо – это достаточно дорогая деталь, и заменить ее не так просто. Очень важно понимать, что само рабочее колесо располагается в отдельном отсеке. И зазор между его краями и корпусом отсека не очень большой. При термической нагрузке крыльчатка расширяется и начинает соприкасаться с корпусом. Это и есть аварийная ситуация. Кстати, именно она может вывести из строя электродвигатель, что гораздо хуже и дороже.
Поэтому вне зависимости от устройства локального водопровода, приобретенной целиком или , рекомендуется установка реле сухого хода. Исключение может быть в некоторых случаях: при непостоянной работе насоса, например на даче, при осуществлении постоянного контроля за устройством, забор воды производится из неиссякаемого источника, потребитель имеет большой опыт эксплуатации устройства. Но даже в этих случаях многие специалисты все же рекомендуют установить предохранительное реле, чтобы полностью исключить вероятность поломки.
Причины
Если говорить о внешних причинах появления сухого хода, то можно сказать, что их достаточно много. Но все они сконцентрированы на одном – это полное или частичное отсутствие воды в рабочем отсеке насоса. Что касается частичного отсутствия, то вследствие этого внутри рабочей камеры появляются воздушные пузыри. Именно в них и образуются зоны повышенной температуры. Специалисты отмечают, что критическая производительность насосной станции, при которой можно говорить о сухом ходе, это 5 л/мин. Что на это может повлиять.
- Отсутствие воды в гидротехническом сооружении.
- Разгерметизация подающего шланга или трубопровода, за счет чего внутри системы насос начинает подсасывать воздух.
- Забился обратный клапан.
- Упало напряжение в питающей сети электроэнергии.
Детали насоса после работы в режиме сухого хода
Кстати, необходимо отметить, что трение вращающихся деталей приводит к повышению температуры. Это из курса школьной программы по физике. Недостаточное количество воды, которая протекает внутри рабочей камеры насоса, становится причиной ее закипания. Хорошо, если крыльчатка изготовлена из металла, но сегодня многие производители перешли на пластик, который уменьшает стоимость изделия. Но именно полимерный материал негативно реагирует на насыщенный пар, который деформирует пластиковую крыльчатку.
Назначение реле сухого хода
Как видите, аварийная ситуация может привести к невосполнимым потерям. Насосная станция не только перестает работать, но после длительной эксплуатации ее в режиме сухого хода она просто выходит из строя. После чего придется делать или дорогостоящий ремонт, или производить полную замену агрегата. Чтобы этого не случилось, производители стали устанавливать в конструкцию прибора реле сухого хода для насосной станции. Его основная задача – отключать питание электродвигателя насоса, если в подающем трубопроводе водопровода давление воды упало ниже критического. Именно поэтому устройство монтируют на трубопроводе после насосной станции.
Внимание! Отдельно реле сухого хода от реле давления не устанавливается. Оба устройства дополняют друг друга, работая в паре.
Место установки реле сухого хода
Правда, необходимо отметить, что реле сухого хода – это всего лишь прибор, который реагирует на определенный сигнал, поступающий от какого-либо датчика, реагирующего на изменение параметров воды внутри локальной водопроводной сети. К примеру, защита от сухого хода скважинного насоса состоит из реле и поплавкового выключателя. Последний отслеживает уровень воды в гидротехническом сооружении, подает сигнал на реле сухого хода, который прерывает подачу электроэнергии на электродвигатель насоса. Вместо поплавкового выключателя можно использовать датчик потока жидкости, который будет контролировать скорость воды в трубопроводе. То есть, всегда можно найти определенный вариант, который бы отслеживал определенный параметр воды и реагировал ни его изменение.
Принцип работы реле
В настоящее время производители предлагают различные модели реле сухого хода. Но все они работают по одному и тому же принципу. В принципе, этот прибор работает, как обычное двухконтактное реле. То есть, оно является промежуточным устройством между питающей сетью и прибором, потребляющим электричество. Последним в данном случае выступает насос насосной станции. Поэтому само реле устанавливается в сеть последовательно.
Устройство LP-3
Вот так работает итальянская модель Italtecnica LP3.
- В первоначальном состоянии контакты реле всегда разомкнуты.
- Чтобы включить насос, необходимо нажать на красную кнопку на корпусе реле и немного удерживать ее в этом состоянии.
- То есть, происходит замыкание контактов, через которые начинает подаваться на электродвигатель электрический ток.
- Как только давление в водопроводной сети падает до 0,5 бар, контакты просто размыкаются.
Внимание! Присутствие воды в системе водопровода создает условия ее разбрызгивания. Поэтому все реле сухого хода в независимости от марки производителя изготавливаются с требованиями электробезопасности. Поэтому их класс электрической защиты – IP44.
Чтобы реагировать на давление в водопроводе, внутри реле установлена пружина, которая настраивается на определенные низкие и высокие критические значения данного параметра воды. Именно с ее помощью производится размыкание и замыкание контактов внутри прибора.
Способ установки
Как правильно провести установку
Как уже было сказано выше, датчик сухого хода для насосной станции устанавливается в купе с реле давления и монтируется на подающем трубопроводе.
- В первую очередь необходимо отметить, что весь монтажный процесс производится при пустом трубопроводе и насосной станции.
- Само реле сухого хода надо включить в водопроводную трассу через фитинг, обычно это тройник. Монтаж необходимо провести по всем канонам сантехники, то есть, с полной герметизацией стыков.
- Очень важно правильно провести электрическое соединение приборов. Как уже говорилось, в данной системе подключение должно быть последовательным. Кстати, на фото ниже это хорошо видно.
- Остается только соединить через клеммную коробку (контактную группу) провода, которые обязательно проводятся через гермовводы. Понятно, что работать с электрической разводкой надо только при выключенном питании агрегата.
Схема электрического подключения реле сухого хода
Необходимо отметить, что показанная сверху схема не является стандартной. То есть, необязательно реле сухого хода устанавливать до реле давления. Эти приборы можно поменять местами. Главное условие – это последовательная установка обоих в электрической питающей цепи. Тем более, многие модели насосных станций уже на заводе комплектуются реле давления, которое устанавливают прямо на выходном подающем патрубке насосной установки.
Реле нового поколения
В настоящее время производители стали предлагать новые устройства, в комплектацию которых входит обратный клапан и электронное плато. Но управление прибором зациклено на микро выключателе и магнитном реле. Последний – это контакты, запаянные в стеклянную трубку, о они хорошо реагируют на изменяющееся магнитное поле.
На обратном клапане, который подпружинен, установлен постоянный магнит. При увеличении давления, клапан смещается в сторону стеклянной колбы, где под действием магнитного поля происходит замыкание контактов. То есть, цепь замыкается, и ток подается на электродвигатель насоса. Как только давление в трубе падает, под действием пружины клапан смещается обратно, таща за собой магнит. То есть, внутри колбы происходит размыкание контактов. Так происходит размыкание питания мотора, который тут же останавливается, прерывая сухой ход насосной станции.
Реле нового поколения серии Brio
Есть в этой модели реле сухого хода несколько полезных опций.
- Чтобы обратный клапан с магнитом мог подключить само реле, необходимо внутри трубопровода создать давление. Поэтому пуск электродвигателя происходит без реле, время действия 7-8 секунд. Именно за это время он может закачать воду в водопроводную сеть, чтобы создать давление.
- После прекращения подачи воды, то есть, образования сухого хода, реле отключается. Но через определенное время оно включится автоматически. И если давления нет, то оно отключится снова. И так может повторяться несколько раз. Если после всех попыток давление воды в водопроводной системе не повысилось, реле отключиться совсем. Перезапустить его можно будет только вручную.
Вот так работает реле сухого хода, которое является защитой насосных станций от аварийных ситуаций, связанных с отсутствием воды в водопроводной системе. Небольшой прибор, который увеличивает продолжительность беспроблемной эксплуатации насосных установок.
