Автоматическая насосная станция: реализация защиты от «сухого хода. Реле сухого хода – устройство, принцип работы, особенности установки и подключения Защита от сухого хода в насосах
Надежная эксплуатация любых приборов возможна только при соблюдении условий, выдвинутых производителем. Особенно важно придерживаться данного правила тем, кто работает с приборами, использующими механические узлы, например, с насосами. Работу большинства из них нежелательно проводить «на сухую». В таком дорогостоящем промышленном и бытовом оборудовании обязательно должна стоять защита от сухого хода.
Датчики сухого хода
Причины установки защиты
Когда происходит правильная эксплуатация насоса, то по его полости непрерывным потоком проходит вода. Она выполняет одновременно несколько важных функций:
- происходит смазка трущихся поверхностей, при этом снижается преодолеваемое усилие;
- во время трения возникает нагрев, тепло подхватывается потоками воды и уносится от области трения.
Чрезмерный перегрев без реле защиты от сухого хода насоса приводит к быстрой выработке, истиранию сопрягающихся поверхностей. Возникающее тепло при длительной работе способно деформировать рабочие детали, иногда безвозвратно. Электродвигатель также получает излишек тепла, и при значительном перегреве или отсутствии реле защиты насоса от сухого хода способен перегореть.
Нельзя допускать к эксплуатации гидравлическое оборудование с неисправными датчиками защиты от сухого хода.
Конструкционные особенности
Рассмотрим подробнее датчик сухого хода для насоса, принцип работы его работы. Реле защиты от сухого хода представляет собой блочок с несколькими пружинами. Он лимитирует работу всего аппарата.
Регулируется все несколькими гайками. Усилие давления от воды замеряется при помощи мембраны. Она либо ослабляет пружину на малом усилии, либо противостоит ее сопротивлению на большой нагрузке. Принцип работы реле сухого хода сводится к силовой нагрузке на пружинку, которая способна размыкать контакты, подающие напряжение на насос.
Такая защита от сухого хода насоса во время снижения давления до обозначенного встроенным алгоритмом минимума замыкает электроцепь. Напряжение при этом действии на электромотор снижается, и он автоматом отключается сам. Насос остается чувствительным к повышению давления. Как только это сработает, то реле сухого хода по принципу работы своей цепь разомкнет и вновь подаст напряжение на мотор.
Нужно знать, что в большинстве случаев интервал включения/выключения реле составляет от одного до девяти атмосфер.
Реле уровня воды
Часто насосы поступают с заводской регулировкой на минимум в 1,2 амт и максимум в 2,9 атм, когда происходит полное их выключение, не дожидаясь падения до 1 атм.
Проведение регулировок
Выведено прямое взаимное влияние между такими величинами:
- настройка давления на реле;
- объем гидроаккумулятора;
- водопроводное давление.
Начиная настроечные работы, необходимо проконтролировать уровень давления в гидравлическом аккумуляторе.
Установка должна быть отключена от электросети, также необходимо подождать несколько минут для полной разрядки конденсаторов. Вода с полости гидроаккумулятора обязательно удаляется. На нем также демонтируем крышку и замеряем показания по манометру, которые должны быть около 1,4-1,6 атм. При необходимости наращиваем давление воздуха.
ВИДЕО: Автоматика для защиты насосов от сухого хода
Проведение настройки
Реле сухого хода для насоса должно настраиваться под давлением в работающей системе. Предварительно стоит запустить насос, чтобы нагнетать уровень до нужного значения. Система самостоятельно произведет отключение электропитания, так как произойдет сработка реле.
Регулировочные работы осуществляются парой винтов, расположенной под крышкой автомата. Для уточнения пределов сработки необходимо выполнить следующие действия:
- провести фиксацию давления включения;
- откинуть кабель насоса от электропитания;
- убрать крышку датчика и слегка отпустить прижимную гайку меньшей пружинки;
- настройка нужного параметра давления выполняется подтягиванием/ослаблением пружины с маркировкой «Р»;
- затем открываем краник, сбрасывая давления мониторим запуск электродвигателя;
- зафиксируем показания на манометре, повторяем операцию несколько раз и выводим наиболее оптимальные значения давления эмпирическим путем.
Во время регулировочных работ потребуется учесть физические возможности насоса. При паспортном значении со всеми потерями может стоять ограничение производителя в 3,5 бар, поэтому мы обязаны выйти на 3,0 бар, чтобы насос не сгорел от перегрузок.
Качественная защита от сухого хода
Работа насоса без воды является наиболее частой причиной поломки данного оборудования с нормальным энергообеспечением. Популярным материалом для изготовления насосов является термопласт, выдерживающий длительную эксплуатацию и имеющий доступную стоимость.
Во время нагрузки без воды трущиеся поверхности прогреваются. Это происходит тем сильнее, чем больше прибор работает без жидкости. Закономерным последствием нагрева является пластическая деформация, а за ней практически стразу мотор заклинивает и сгорает от перенагрузки.
Существуют определенные зоны риска, для которых повышается вероятность работы в сухом режиме:
- скважины либо колодцы, имеющие слабый приток воды. Также причиной может служить чрезмерная мощность аппарата, несоответствующая дебету жидкости. Во время засушливых периодов также снижается приток в единицу времени у большинства источников;
- крупные емкости, служащие запасными резервуарами для сбора технической воды. Необходимо внимательно следить за тем, чтобы насос не работал в опустевшей полости без жидкости;
- сетевой трубопровод, имеющий врезанный насос, чтобы выравнивать давление в системе. В засушливый сезон могут быть перебои с водоснабжением, приводящие к падению давления.
Внешние элементы для защиты
В качестве защиты от сухого хода используются такие внешние элементы:
- Поплавковый выключатель
Элемент относится к бюджетным решениям. Он используется для откачки воды из доступных емкостей. Он лишь защищает от переливов.
- Реле давления
Многие приборы имеют контактное размыкание при достижении пороговых значений давления. Большинство из них имеет низкий уровень выключения и корректировка во многих моделях недоступна.
- Реле потока с функциями
При отсутствии прокачки воды по реле происходит автоматическое отключение электропитания. Небольшая задержка не оказывает существенного влияния на результат.
Перед приобретением дополнительных защит стоит внимательно ознакомиться с их пороговыми значениями.
ВИДЕО: Как защитить насос от сухого хода
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.
На чтение 6 мин.
Большинство частных домов имеют автономное водоснабжение, которое обеспечивается насосом. При различных компоновках систем, которые поставляют воду, всегда существует необходимость постоянного контроля и управления работой.
Автоматическое включение и выключение происходит при помощи реле, которое срабатывает при изменениях в давлении воды. Если же водный источник пересыхает (не успевает восстанавливаться из-за интенсивного забора) автоматически срабатывает защита насоса от холостого хода и насос отключается.
Что такое сухой (холостой) ход?
Каждый природный источник воды имеет свой определенный ресурс, который зависит от таких параметров как глубина залегания, состав грунта, интенсивность перемещения грунтовых вод. При интенсивном пользовании, запас воды быстро исчерпывается, а в случае подключения к централизованным системам, бывают аварии и плановые отключения.
При отсутствии воды, работа насоса происходит на сухую. Это и есть сухой или холостой ход.
Если насос вовремя не отключить он перегреется, что приведет к поломке и дорогостоящему . К случившейся неприятности еще добавится отсутствие воды в доме на значительное время, если нет запасного (дублирующего) устройства.
Для того чтобы исключить такую ситуацию, производители выпускают модели с защитой от сухого хода насоса. Но они стоят дороже обычных, поэтому, в некоторых случаях, имеет смысл купить и установить автоматическую защиту отдельно.
Способы защиты
Для того чтобы работающий насос автоматически отключался при недостаточном количестве воды в источнике, следует воспользоваться следующими устройствами:
- автоматическим реле;
- устройством контроля водяного потока;
- датчиком водного уровня.
Каждое из этих приспособлений способно остановить подачу воды (при ее недостаточном количестве), для защиты насосного агрегата от перегрева и поломки.
Реле защиты
Несложный электромеханический элемент, который реагирует на изменение давления в системе водоснабжения. При падении давления ниже определенного значения, автоматически происходит разрыв силовой электрической цепи. Питание к насосу не подается и он прекращает работать.
Конструктивно, реле имеет прогибающуюся мембрану, которая при падении давления изменяет свое положение и замыкает цепь на контактной группе, что приводит к отключению электропитания.
В зависимости от настроек производителя, срабатывание реле происходит при падении давления от 0,6 до 0,1 атмосферы, в случае отсутствия воды, недостаточном ее уровне или засорении фильтра на всасывающем патрубке.
В системах, в которых присутствует гидроаккумулятор, работа реле будет не эффективна. Это обусловлено тем, что обычно, между защитой и насосом, устанавливается обратный клапан, который удерживает давление за счет наличия воды в гидроаккумуляторе. А так как минимальное значение давления для такой системы равно 1,4-1,6 атмосфер, защита не сработает даже при полном отсутствии воды в источнике, из-за того, что она есть в накопителе.
Как подключить к насосу реле сухого хода (видео)
Контроль протока воды
Использование насоса с защитой от сухого хода предусматривает включение в систему устройств, контролирующих проток воды:
- реле (датчик);
- контроллер.
Первые относятся к группе электромеханических устройств, вторые являются электронными.
Реле (датчики)
Изготавливаются в двух вариантах:
Первые выполнены в виде гибкой пластины, которая, находясь в трубе, отклоняется под давлением движущейся воды. В случае прекращения (отсутствия) перемещения воды, пластина выравнивается и замыкает контакты отключения питания электродвигателя.
Вторые работают по принципу создания электромагнитного поля вращающейся в потоке воды турбиной. При уменьшении количества электромагнитных импульсов, в случае ослабления потока или его отсутствии, питание насоса отключается, а при увеличении, возобновляется.
Некоторое неудобство в использовании этих устройств заключается в том, что они обязательно должны быть внутри трубопровода. При попадании внутрь системы твердых частиц (песка) возможны перебои в работе или полная их остановка, что требует частичного демонтажа системы водоснабжения.
Контроллеры
Устройства, обеспечивающие надежную защиту электродвигателя насоса от перегрева, которые, в некоторых моделях, имеют дополнительно встроенный обратный клапан и манометр. Фактически такие устройства являются электронными реле, реагирующими на изменение давления в водопроводной системе.
Основные функции – защита от сухого хода и контроль давления жидкости. Использование в работе нескольких параметров приводит к своевременному отключению оборудования при недостатке воды и поддержанию в системе стабильного рабочего давления.
Водопроводная система, в которую включено это устройство, устойчиво работает при любом появлении расхода водных ресурсов – когда открываются краны или срабатывает автоматическая бытовая техника.
Датчики уровня
Датчики уровня воды устанавливаются непосредственно в колодцах, скважинах, резервуарах. Используются как с погружными (находящимися под водой), так и с поверхностными (расположенными над уровнем воды) насосами.
По принципу работы, разделяются на два вида:
- поплавковые;
- электронные.
Поплавковые
Предназначены для контроля наполняемости (для избегания переливов емкостей) или осушения (защита от работы в сухую) источников воды.
Производятся модели поплавковых выключателей, которые работают в двух режимах, т.е. отключают насос и при падении уровня воды и при ее чрезмерном количестве в ограниченном пространстве.
Принцип работы заключается в следующем: датчик размещается так, чтобы поплавок находился на поверхности воды на установленной высоте. При падении уровня происходит опускание поплавка, который шарнирно связан через рычаг с контактной группой. При критическом опускании происходит размыкание контактов фазного провода, и электродвигатель насоса останавливается.
В случае контроля заполнения емкости – все происходит наоборот. С поднимающейся водой поднимается и , работа которого настроена не на опускание, а на подъем уровня.
Электронные
Такие устройства выполняют те же функции что и поплавковые, но принцип работы у них другой.
В воду источника или накопительного резервуара опускаются два электрода. Один на глубину до минимально допустимого уровня, другой на уровень рабочего заполнения (базовый). Так как вода является хорошим проводником электричества, электроды связаны между собой токами небольшой силы. Управляющее устройство получает сигнал и удерживает насос в работающем режиме. Как только токи исчезают (при падении уровня воды ниже критического), происходит отключение электропитания, так как проводящего ток материала (воды) между электродами нет.
Описанные выше устройства и методы их использования подходят для защиты насосного оборудования, контроля уровня и давления воды в небольших системах личного пользования. Для частного дома или дачи.
В больших хозяйствах или многоквартирных домах, при устройстве автономного водоснабжения, в целях защиты и контроля следует использовать . Стоимость их значительно выше, но при работе с мощными качающими устройствами без них не обойтись.
Насосное оборудование, обслуживающее трубопроводные системы, по которым транспортируется жидкая среда, особенно нуждается в защите в тот момент, когда падает давление жидкости или она вообще перестает поступать. Для обеспечения такой защиты в ситуациях, когда в насос не подается перекачиваемая им жидкость, его оснащают автоматическими датчиками – реле сухого хода. Для насосной станции могут использоваться различные типы таких устройств.
Почему насосное оборудование надо защищать от сухого хода
Из какого бы источника ни перекачивал воду электронасос, это оборудование может оказаться в ситуации, когда жидкость перестанет в него поступать. Именно такие ситуации приводят к тому, что насосная станция начинает работать на холостом (или, как чаще говорят, на сухом) ходу. Негативным последствием работы насоса в таком режиме является даже не бесполезная трата электроэнергии, а интенсивный нагрев оборудования, что в итоге приводит к деформации элементов его конструкции и быстрому выходу из строя. Вода одновременно выступает в роли смазывающей и охлаждающей жидкости, поэтому ее наличие внутри насоса просто необходимо.
По указанной причине наличие реле, обеспечивающего защиту от сухого хода скважинного насоса (или циркуляционного), является практически обязательным. Большинство современных моделей насосного оборудования имеет встроенные реле. Однако стоят подобные насосы очень дорого. По этой причине пользователи часто приобретают реле, защищающие от сухого хода, отдельно.
Основные средства защиты
Чтобы обеспечить защиту насоса от сухого или холостого хода, используют устройства различного типа, основная задача которых состоит в том, чтобы прекратить функционирование оборудования в тот момент, когда в него перестает поступать вода. Сюда, в частности, относятся:
- реле защиты насоса от сухого хода;
- датчик потока воды;
- реле давления с опцией защиты по сухому ходу;
- датчики, контролирующие уровень жидкости в источнике водоснабжения, в качестве которых могут применяться поплавковые выключатели или реле контроля уровня.
Различия между собой всех вышеперечисленных устройств заключаются как в их конструктивном исполнении и принципе действия, так и в сферах их применения. Чтобы понять, в каких ситуациях применение того или иного типа реле, защищающего насосное оборудование от сухого хода, наиболее целесообразно, следует познакомиться с каждым из них более подробно.
Характеристики реле защиты насоса от сухого хода
Датчик сухого хода для насоса относится к устройствам электромеханического типа, контролирующим, есть ли в системе, по которой транспортируется вода, давление. Если уровень давления оказывается ниже нормативного порога, такое реле автоматически останавливает работу насосного оборудования, размыкая цепь его электрического питания.
Реле сухого хода для насоса состоит из:
- мембраны, являющейся одной из стенок внутренней камеры датчика;
- контактной группы, обеспечивающей смыкание и размыкание цепи, по которой электрический ток поступает к двигателю насоса;
- пружины (степенью ее сжатия регулируется давление, при котором реле будет срабатывать).
Основные элементы реле «сухого хода»
Принцип, по которому работает такое реле защиты от сухого хода, заключается в следующем.
- Под давлением потока воды в системе, если его уровень соответствует нормативному значению, мембрана устройства выгибается, воздействует на контакты и замыкает их. Электрический ток в таком случае поступает на двигатель насоса, и последний работает в штатном режиме.
- Если напора воды недостаточно или она вообще не поступает в систему, мембрана возвращается в свое исходное состояние, размыкая цепь электрического питания насосной установки и, соответственно, отключая ее.
Ситуации, когда давление жидкости в системах водоснабжения резко снижается (а значит, насосу требуется защита от сухого хода), вызываются разными причинами. Среди таких причин можно назвать истощение естественного источника воды, засорение фильтров, слишком высокое расположение самовсасывающей части системы и др.
Реле защиты от сухого хода насоса обычно устанавливают на поверхности земли, в сухом месте, хотя есть модели, выполненные во влагозащитном корпусе, которые можно монтировать вместе с насосным оборудованием в скважине.
Более эффективно реле, предотвращающие сухой ход насоса, работают в тех случаях, когда их устанавливают в не оснащенных гидроаккумулятором системах, которые обслуживает поверхностный циркуляционный насос. Установить такое реле в системе с гидроаккумулятором, конечно, можно, но в этом случае оно не сможет обеспечить стопроцентную защиту насосной установки от сухого хода. Схема подключения реле при этом выглядит следующим образом: располагают его перед датчиком давления воды и гидроаккумулятором, а сразу после насосной станции устанавливают обратный клапан, не дающий воде двигаться в обратном направлении. При таком подключении мембрана реле сухого хода постоянно находится под давлением воды, создаваемым гидроаккумулятором. Это может привести к тому, что насос, в который не будет поступать вода из источника, просто не отключится.
Эффективная защита насоса от сухого хода в тех случаях, когда он обслуживает системы, в которых установлен гидроаккумулятор, также возможна, но для решения этой задачи применяются устройства других типов.
Датчики, обеспечивающие контроль потока воды
В ситуациях, когда возникает такое нежелательное явление, как сухой ход, поток жидкости, который поступает в насос, либо обладает недостаточным давлением, либо отсутствует вовсе. Для того чтобы контролировать наличие потока и его рабочие параметры, применяют специальные устройства, которые называются датчиками протока воды. По конструктивному исполнению и принципу работы они могут быть электромеханическими (датчики) либо электронными (контроллеры).
Реле или датчики протока водыВыделяют две разновидности электромеханических датчиков потока воды:
- лепестковые;
- турбинные.
Основным рабочим элементом датчиков первого типа является гибкая пластина, установленная в их внутренней полости, имеющей цилиндрическое поперечное сечение. В том случае, если поток жидкости в системе присутствует и обладает достаточным давлением, такая пластина, оснащенная магнитным элементом, максимально приближена к переключателю герконового типа, а его контакты находятся в сомкнутом состоянии. Если же давление потока жидкости снижается или он исчезает вообще, гибкая пластина отходит от переключателя, его контакты размыкаются, что приводит к выключению насосной установки.
Датчики протока турбинного типа отличаются более сложной конструкцией. Ее основой является небольшая турбина, в роторной части которой установлен электромагнит. Принцип работы такого датчика, который также способен обеспечить защиту насоса от холостого хода, заключается в следующем. Поток жидкости вращает турбину, в роторе которой создается электромагнитное поле, преобразуемое затем в электромагнитные импульсы, считываемые специальным датчиком. Решение о том, включить или выключить насосное оборудование, обслуживающее систему, датчик принимает в зависимости от того, какое количество импульсов в единицу времени ему посылает турбина.
Датчик автоматического управления насосом «Турби»
Электронные контроллеры потока водыЕще более сложной конструкцией отличаются электронные контроллеры протока воды, которые совмещают в себе функции и реле давления, и устройства, обеспечивающего защиту насосного оборудования от сухого хода. Такие контроллеры, называемые также электронными реле давления, хотя и стоят недешево, заменяют сразу несколько контрольных и управляющих устройств. Установленные в системах водоснабжения, электронные реле давления не только обеспечивают защиту насосной системы от сухого хода, но и позволяют контролировать давление и параметры потока жидкости. Когда такие параметры работы системы не соответствуют нормативным значениям, электронный датчик автоматически отключает насосное оборудование.
Если для обслуживания водопроводных систем применяется насос с небольшим запасом напора, то их можно оснащать только электронным реле. Когда же в системе используется насос с большим запасом по создаваемому им напору, необходимы гидроаккумулятор и отдельный датчик давления, так как электронное реле не регулируется по предельному давлению отключения насосной установки. Использование только электронного реле в таких случаях может привести к тому, что при создании избыточного давления в системе насосная станция просто не отключится.
Датчики, контролирующие уровень воды в системе
Не допустить возникновения ситуаций, когда насос водопроводной системы работает на холостом ходу, способны и датчики контроля уровня воды, которые устанавливаются преимущественно в источнике водоснабжения – скважине, колодце или емкости. Таким образом, посредством подобных устройств обеспечивается защита скважинного насоса от сухого хода (или насосной установки, перекачивающей воду из колодца). По конструкции датчики контроля уровня могут быть поплавковыми и электронными.
Поплавковые датчикиСреди поплавковых датчиков выделяют два основных вида. Одни из них контролируют заполнение емкостей водой, не допуская случаев ее перелива, а вторые, которые обеспечивают защиту помпы от сухого хода, регулируют опорожнение емкостей с водой, скважин и колодцев. Кроме того, есть комбинированные модели, которые в зависимости от схемы подключения к системе могут выполнять обе функции.
Принцип работы поплавкового реле контроля уровня воды достаточно прост. Пока в источнике водоснабжения есть жидкость, поплавок, соединенный с контактной группой, задран вверх. Процесс работы не будет прерываться, пока уровень воды в источнике не уменьшится до такой степени, что поплавок опустится и тем самым разомкнет контакты, через которые в фазный провод электродвигателя насоса поступает электрический ток.
Следует отметить, что защита насоса-помпы от сухого хода при помощи поплавкового датчика контроля уровня воды является наиболее доступным по стоимости и самым распространенным способом.Электронные реле
Электронные датчики контроля уровня воды способны одновременно решать две задачи: защищать насосное оборудование от сухого (холостого) хода при уменьшении уровня воды в источнике водоснабжения и не допускать случаи перелива жидкости при наполнении емкостей.
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)
