Устройства защиты скважинных насосов от сухого хода. Как правильно обустроить защиту от сухого хода для насосной станции. Когда оно не гарантирует отключение при отсутствии воды
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.
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.
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.
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)
«Сухой ход» , а именно работа насоса без воды, наравне с проблемой стабильного и качественного энергоснабжения, относится к наиболее частым причинам выхода из строя как насосной части, так и всего насоса в целом. Это, в равной степени, относится как к поверхностным, так и к погружным скважинным насосам.
В насосах для бытовых нужд в качестве основного материала рабочих колес и диффузоров чаще всего используется термопласт (высокопрочный износостойкий пластик), который, отличаясь высокой технологичностью и невысокой ценой, отлично справляется со свое задачей многие годы. Но при работе без воды, которая в нормальных условиях работает и как смазка и как источник отвода тепла, внутренние детали насоса начинают соприкасаться, нагреваться и деформироваться. В крайних случаях может заклинить вал насоса и сгореть электродвигатель. Как правило, после такого испытания, насос либо совсем перестает подавать воду, либо подает её не выдавая своих паспортных характеристик.
«Сухой ход» довольно просто идентифицируется специалистом при разборке насоса и к гарантийным случаям не относится!
Любой производитель насосов указывает, что эксплуатация насоса без воды недопустима. Поэтому так важно предусмотреть защиту от сухого хода, особенно в потенциально опасных с этой точки зрения местах.
Как правило, это следующее:
- Перекачивание воды из скважин или колодцев с низким дебитом. Виной тому может быть неправильно подобранный насос (с очень высокой производительностью) либо природные явления (в засушливое лето уровень воды во многих колодцах или скважинах падает и дебит колодца/скважины, а проще говоря, количество воды, питающее из подземных источников колодец/скважину в единицу времени, ниже производительности самого насоса).
- Перекачивание воды из емкостей. Нужно обязательно следить, чтобы насос не выкачал всю воду из емкости и заблаговременно выключать его.
- Перекачивание воды из сетевых трубопроводов. В этом случае насос врезается непосредственно в сетевой трубопровод и служит для повышения давления в системе. Поскольку давление в сетевом трубопроводе, особенно летом, часто бывает недостаточным, это довольно распространенная схема использования насосных станций. Отследить же, когда в сети пропадет вода, очень часто не представляется возможным.
Без защиты от «сухого хода» насос „не понимает“, что ему надо выключиться при отсутствии воды во всасывающем трубопроводе. Он будет продолжать работать дальше, до тех пор пока не сломается, либо пока его не выключат забывчивые хозяева.
Основные виды защиты от «сухого хода»:
(поплавок) — достаточно недорогой и надежный помощник в защите от «сухого хода» при перекачивании воды из емкостей или колодцев. Существуют поплавки, которые работают только на заполнение емкости. Т.е контакты внутри поплавка разомкнутся и насос остановится, когда емкость заполнится до определенного уровня. Такой вид поплавков скорее нужен для защиты от перелива, а не от «сухого хода». Второй тип поплавков, который работает на опорожнение, как раз наш случай. Кабель поплавка подключается в разрыв одной фазы питающей насос. Контакты внутри поплавка разомкнутся, когда уровень жидкости в емкости / колодце опустится ниже определенного уровня, тем самым останавливая насос. Необходимый уровень срабатывания задается местом установки поплавка. Кабель поплавка необходимо закрепить на фиксированном уровне так, чтобы при опускании поплавка вместе с общим уровнем воды в момент размыкания контактов в емкости еще оставалась вода. В случае же откачивания воды из колодца погружным/поверхностным (самовсасывающим) насосом, закрепить нужно так, чтобы при размыкании контактов вода находилась над всасывающей решеткой / донным клапаном насоса. Стоит отметить, что этот принцип защиты от «сухого хода» реализован практически во всех колодезных насосах различных производителей (у DAB это насосы серии PULSAR).
К сожалению, поплавок не универсален. В скважине или сетевом трубопроводе ему просто не хватит места. Надо искать другие виды защиты.
Реле давления с защитой по «сухому ходу». Это устройство представляет собой обычное реле давления с дополнительной функцией размыкания контактов при падении давления ниже порогового уровня. Обычно этот уровень задается заводом-изготовителем на уровне 0,4-0,6 бар и регулировке не поддается. При нормальных условиях эксплуатации, давление в системе не может упасть ниже этих значений, поскольку все насосы, используемые для частных нужд, работают при значительно большем давлении (от 1 бар и выше). Упасть же до 0,4-0,6 бар давление может практически только в одном случае — если в насосе отсутствует вода. Нет воды — нет давления, и реле регистрируя «сухой ход» размыкает контакты питающие насос. Заново запустить насос можно будет только вручную, предварительно установив и устранив причину возникновения «сухого хода». Насос же перед новым запуском опять придется заполнять водой.
Стоит отметить, что применение реле давления с защитой по «сухому ходу» возможно только в случае автоматической работы насоса (совместно с гидробаком), иначе применение этого реле теряет смысл. Применяется, в основном, вместе со скважинным погружным (глубинным) насосом, однако может также использоваться с поверхностными насосами (или насосными станциями).
Реле потока с функциями реле давления (прессконтроль). Многие производители предлагают использовать вместо гидробака и реле давления компактное устройство — так называемое «реле потока» (либо прессконтроль). Данное реле подает команду на включение насоса при падении давления в системе до 1,5-2,5 бар, в зависимости от настройки. Отключается же насос после прекращения водоразбора, ввиду отсутствия протока жидкости через реле. Защита по «сухому ходу» и осуществляется благодаря встроенному в реле датчику протока, который регистрирует фактический расход жидкости через реле. Отключение насоса происходит с короткой задержкой по времени, после регистрации сухого хода, что не влияет на работоспособность насоса. Кроме этого, прессконтроль выполняет и другие защитные функции, как то защита по току и напряжению. Основное преимущество прессконтроля — очень малые габариты и вес. К сожалению, сейчас на рынке появилось большое количество прессконтролей произведенных непонятно где. Средний срок службы таких устройств не превышает 1-1,5 года, и то, если повезет. Сертифицированный и качественный прессконтроль (как у насосных установок ACTIVE) стоит около 100 USD.
Представляет собой электронную плату, к которой подключается несколько датчиков (электродов). Обычно их три, один контрольный и два рабочих. Датчики подключаются к реле обычным одножильным электрическим проводом, и служат только лишь для подачи сигнала. Принцип следующий: датчики опускаются в скважину на разных уровнях и при опускании уровня воды ниже контрольного датчика, который должен располагаться немного выше уровня установки самого насоса, сигнал от него передается в реле уровня и подается команда на остановку насоса. После того, как вода поднимется выше контрольного датчика, насос автоматически запустится. Этот способ защиты является очень надежным, однако и немного более дорогим чем остальные. Также его возможно применять и в случае откачивания воды из емкостей. Само же реле уровня располагается в доме или другом, защищенном от влаги, месте.
Какой способ защиты выбрать зависит от конкретной задачи и предпочтений. По опыту же можно сказать следующее: при откачивании воды из емкостей / баков / колодцев насосной станцией почти 100% гарантией защиты будет использование одновременно и реле давления с защитой по «сухому ходу», и установленного в емкости поплавка. Они будут просто дублировать друг друга. По цене этот вариант выйдет не дороже установки одного реле потока. При защите скважинного насоса чаще всего используют реле давления с защитой по «сухому ходу». Но лучше использовать чуть более дорогой, но и более надежный способ защиты, с помощью реле уровня.
Заметим, что если у вас пробурена глубокая скважина с хорошим дебитом (подтвержденным паспортом скважины) или если вы имеете значительный опыт эксплуатации насосов в своем колодце / скважине и знаете, что уровень воды при продолжительной работе насоса практически не снижается, можно защиту от «сухого хода» и не использовать. Самое главное быть внимательным — как только вы увидите, что пропала вода в напорном патрубке или сработало тепловое реле и насос отключился, не нужно сразу же пытаться запустить его снова, сперва попытайтесь установить причину неисправности, а уже потом снова запускать насос.
2007 сайт Настройка реле давления и регулировка давления воздуха в гидроаккумуляторе.
