Реле сухого хода для насоса и станции: установка и настройка

Как защитить насосную станцию от работы «на сухую»

Сегодня разработано несколько решений, которые защитят насос от сухого хода, выключив его при прекращении подачи воды. Каждое из этих решений имеет свои сильные и слабые стороны, поэтому оптимальный эффект дают несколько систем защиты, скомбинированных вместе.

Но чтобы определить, как создать для вашей помпы эффективную защиту от сухого хода, нужно сначала выяснить, какие особенности характерны для отдельных компонентов.

Реле защиты

Это достаточно просто по конструкции механизм. Он реагирует на давление воды в системе. Как только давление падает ниже допустимой нормы (это – сигнал о том, что вода перестала поступать в насос), устройство замыкает электрический контакт, и цепь питания насоса разрывается. При восстановлении давления цепь снова замыкается.

В зависимости от модели и настроек, которые выставил производитель, реле способно сработать от падения давления от 0,6 (наибольшая чувствительность) до 0,1 (наименьшая чувствительность) атмосферы.  Обычно такой чувствительности вполне достаточно для того, чтобы определить возникновение ситуации холостого хода и выключить насос.

Наиболее распространен такой механизм для насосов располагаемых на поверхности. Но некоторые модели имеют корпус, защищенный от попадания внутрь воды, и могут монтироваться на глубинные помпы.

Такое устройство не рекомендуется устанавливать, если в системе предусмотрен гидроаккумулятор (ГА). Дело в том, что обычно в этом случае монтаж устройства защиты выглядит так: «насос – обратный клапан – защитное реле – реле давления воды — ГА». Такая схема не дает 100% уверенности, что насос выключится при сухом ходе, поскольку вода, содержащаяся в гидроаккумуляторе, может создать давление в 1,4 – 1,6 атмосферы, что будет восприниматься как норма.

И тогда, если например, ночью кто-то спустил воду в бачке и помыл руки, это включит насос, но не опустошит ГА. И если вода из скважины по каким-то причинам не поступает, то к утру насос уже сгорит из-за сухого хода. Поэтому для систем с гидроаккумулятором лучше искать другие решения для обеспечения защиты.

Как правильно выбрать насос для скважины читайте в статье: здесь

Контроль протока воды

Для определения, есть ли проток воды через систему, используется два типа датчиков:

• Наиболее просты по конструкции лепестковые реле. В них течение воды отгибает пластинку, которая при отсутствии давления разогнется и перемкнет контакты реле. Тогда произойдет отключение цепи, снабжающей электричеством насос.
• Турбинное реле более совершенно, но сложнее по конструкции. Его главный элемент – маленькая турбинка, установленная на валу. Течение заставляет ее враться, а датчик считывает импульсы, создаваемые электромагнитом, закрепленным на оси турбинки. Если количество импульсов падает ниже эталонного значения, цепь отключается.

Существуют также комбинированные контролеры потока воды. В них может включаться дополнительно манометр, обратный клапан, мембранное реле для защиты от падения давления воды и другие узлы.

Такие блоки наиболее надежны, но из-за технической сложности стоимость такого блока может быть весьма существенной.

Датчики уровня воды

Датчик уровня воды помещается в шахту. Он наиболее часто устанавливается в комплекте с погружаемой помпой, но есть модели, предназначенные и для использования с наземными насосными станциями.

По конструкции выделяют два типа:

• Поплавковые. Могут быть двух типов. Первые отключают насос после поднятия воды до определенного уровня. Они предназначены для того, чтобы предотвратить перелив бассейна при заполнении. Второй вариант срабатывает, если уровень воды падает ниже эталонного. Он как раз и применяется для предотвращения сухого хода.
• Электронные реле контроля обладают более широким функционалом. Они представляют собой систему электродов, размещаемых на разной глубине. В зависимости от того, какие электроды находятся ниже уреза воды, а какие выше, реле включает или отключает присоединенное оборудование. Одно реле может контролировать работу нескольких насосов

Помимо описанных механизмов есть немало других систем для предотвращения сухого хода, например, частотные преобразователи. Но эти решения не применяются на домашнем водопроводе потому, что слишком дороги, громоздки или потребляют слишком много электроэнергии.

Насос для откачки канализации читайте в статье: тут

Датчик сухого хода для насоса – принцип работы и устройство

Существует несколько наиболее распространенных устройств, главная задача которых заключается в защите насосов от работы на сухом ходу. К ним относится:

• Реле защиты сухого хода;
• Датчик контроля объема перекачиваемой жидкости;
• Датчик количества воды – поплавок.

Каждый из перечисленных приборов применяется в различных насосах с разными задачами и функциями. Наиболее часто используемым при производстве насосов является реле защиты сухого хода. Оно обладает достаточно простой конструкцией, однако показывает высокую эффективность при работе центробежных, вихревых и других типов оборудования.

Реле представляет собой простой электромеханический прибор, призванный контролировать давление внутри трубопровода. Как только давление становится меньше минимально допустимых пределов, электрическая цепь мгновенно разомкнется и агрегат выключиться.

В устройство реле входит реагирующая на колебания давления чувствительная мембрана и группа контактов, которая в нормальном состоянии находится в разомкнутом положении. С палением давления мембрана начинает давить на контакты, что приводит к их замыканию и прекращению подачи электроэнергии к мотору насоса.

Каждый датчик сухого хода для насоса рассчитан на работу в среде с определенным давлением. В зависимости от установок завода-изготовителя, оборудование может работать в границах от 0,1 до 0,6 атмосфер. Как правило, реле устанавливается на поверхности вне корпуса насоса, однако есть устройства, вмонтированные внутрь прибора.

Виды датчиков сухого хода и особенности их работы

Дорогостоящие модели насосов уже имеют встроенные датчики защиты от сухого хода. В частности, все насосы от производителя Grundfos уже изначально укомплектованы подобными датчиками. При эксплуатации более дешевых агрегатов датчик сухого хода для погружного насоса приходится устанавливать дополнительно. Попробуем разобраться в тонкостях устройства и работы датчиков сухого хода различных типов.

Всего существуют 3 категории датчиков: реле защиты, датчики уровня, датчики потока воды и ее давления.

Датчики уровня воды

Данная категория оборудования предназначена для измерения фактического уровня воды в колодце или водной скважине. Могут использоваться датчики двух типов:

1. Поплавковый выключатель. Схема подключения датчика сухого хода для насоса должна быть выстроена так, чтобы его контакты были включены в цепь питания двигателя помпы. Поплавок находится на плаву. Когда уровень воды падает, поплавок изменяет свое местоположение, его контакты автоматически размыкаются, в результате чего питание насоса отключается. Это наиболее простой вид защиты, отличающийся надежностью и простотой работы.

2. Датчик контроля уровня воды. Рассмотрим более подробно такой датчик сухого хода для насоса и его принцип работы. Это реле, состоящее из двух отдельных датчиков, опущенных на разную глубину. Один из них погружается до минимально возможного уровня функционирования насоса. Второй датчик размещается немного ниже. Когда оба датчика находятся под водой, между ними течет небольшой ток. Если водный уровень уменьшается ниже минимального значения, ток течь перестает, срабатывает датчик и размыкает цепь питания.

Датчик уровня для насоса

Датчики, осуществляющие контроль за уровнем воды, хороши тем, что позволяют отключать насос еще до того, как корпус агрегата окажется над поверхностью воды. Следовательно, оборудование надежно защищено от повреждения.

Реле защиты

Это электромеханическое приспособление, контролирующее давление воды, протекающей через насос. При падении давления цепь питания насоса размыкается. Реле защиты от сухого хода насоса состоит из мембраны, контактной группы и нескольких проводов.

Мембрана следит за давлением воды. В рабочем положении она разомкнута. Когда давление падает, мембрана сдавливает контакты реле. При замыкании контактов насос отключается. Мембрана срабатывает при давлении 0,1-0,6 атмосфер. Точное значение зависит от выставленных настроек. Падение давления до такого уровня свидетельствует о наличии таких проблем:

• давление воды упало до минимального значения. Это может произойти по нескольким причинам. В том числе, потеря производительности самим насосом по причине выработки ресурса;
• засорился насосный фильтр;
• насос оказался выше уровня воды, в результате чего давление упало до нуля.

Реле защиты может быть вмонтировано в корпус насоса или устанавливаться на поверхности как отдельный элемент. Если система прокачки воды включает в себя гидроаккумулятор, то защитное реле устанавливается совместно с реле давления, перед гидроаккумулятором.

Установка реле защиты насоса от сухого хода при использовании гидроаккумулятора

Датчики потока и давления воды

Существует 2 вида датчиков, контролирующих прохождение рабочей среды через насосный агрегат и обеспечивающие защиту от сухого хода насоса. Это реле протока и контроллеры протока, которые и будут рассмотрены ниже.

1. Реле протока — это устройство электромеханического типа. Они бывают турбинные и лепестковые. Принцип их работы также различается:

• В роторе турбинных реле имеется электромагнит, который вырабатывает электромагнитное поле при прохождении воды через турбину. Специальные датчики считывают вырабатываемые турбиной электрические импульсы. Когда импульсы пропадают, датчик отключает помпу от питания;
• В лепестковых реле имеется гибкая пластина. Если вода в насос не поступает, пластина отклоняется от своего первоначального положения, в результате чего механические контакты реле размыкаются. При этом питание насоса прерывается. Этот вариант реле отличается простотой конструкции и доступной стоимостью.

Пример датчика потокаТакие блоки выключают насосное оборудование, если отсутствует поток воды и включают его, если давление в системе упало ниже заданного уровня

2. Контроллеры протока (блок автоматики, прессконтроль). Это электронные устройства, отслеживающие одновременно несколько важных параметров водного потока. Они контролируют давление воды, сигнализируют о прекращении ее поступления, автоматически включают и отключают насос. Многие устройства оборудованы обратными клапанами. Высокая надежность обусловила и высокую стоимость данных приборов.

Устройства защиты от «сухого хода»: разновидности, принцип действия

Для предотвращения возможности «сухого хода» было создано несколько приспособлений, различающихся между собой по устройству и схеме работы:

1. Реле уровня воды и поплавок. Данные элементы считаются одними из самых эффективных и при этом дорогостоящих. Главное преимущество данного устройства – отключение насоса до начала «сухого хода». Реле представлено следующими элементами: плата, несколько датчиков (один из которых – контрольный) и провода. Устройство работает по простой схеме: при снижении уровня воды датчики, установленные в скважине, подают об этом сигнал. Когда вода опустится до контрольного, закачка воды прекращается. Когда же вода снова поднимется – насос запустится автоматически. Поплавковый датчик (поплавок) – идеальный вариант для закрытых источников воды. Устанавливается выше насоса. Настраивается самостоятельно: нужно лишь отрегулировать длину поплавкового кабеля и расположение датчика в емкости. Кабель подключается к источнику электропитания. Если вода доходит до поплавка, подача электроэнергии останавливается, и происходит отключение насоса.
2. Реле и датчик давления. Реле подойдет в качестве защиты лишь для насосов с гидроаккумулятором. «Критический» уровень давления в реле невозможно отрегулировать вручную (стандартно он фиксируется на отметке в 0,5 бар). Принцип действия устройства прост: при опускании давления до уровня, отмеченного «критическим», реле размыкает контакт и насос останавливается. На практике же преимущественная часть бытовых насосов способна работать в нормальном режиме при давлении от 1 бар. Поэтому можно с уверенностью говорить о том, что реле сработает лишь тогда, когда подача воды будет полностью прекращена. Датчики действует более эффективно: они подают сигнал об опасном уровне воды при падении давления до 1 бар.
3. Датчик протока воды. Представляет собой пружинный клапан со встроенным магнитом (с одной стороны) и микропереключатель. Датчик измеряет поток воды, пропускаемый насосом. При сильном водном потоке происходит сдвигание клапана, и он замыкается с переключателем. Насос приводится в действие. Если давление воды снижается, клапанная пружина разжимается и тот разъединяется с переключателем. Данное устройство применяется для защиты повысительных насосов небольшой мощности.
4. Мини АКН. Используется для защиты однофазных насосов и регулирует их работу в зависимости от показателей тока и мощности устройства. Мини АКН пользуется большой популярностью ввиду таких достоинств как: малое количество потребляемой энергии, эффективная защита насоса, надежность, простота монтажа и эксплуатации.

Как работает автоматика и защитные механизмы

Автоматика регулирует функционирование поверхностного и погружного электрического насоса. При его включении происходит отключение цепи питания в приборах, которые реагируют на любые изменения в подаче жидкости. Размыкание осуществляется при помощи контактов или усиленных радиодеталей для этой воды под большим напором.

Насосная станция в скважине.

Управление насосом по давлению

Реле для погружного насоса монтируют на водоподающую магистраль. Она крепится на штуцер, который располагается на гидравлическом аккумуляторе. Реле — это главный управляющий элемент. Его устанавливают во все системы подачи воды.

Оно помогает остановить поступление электричества, если повышается показатель давления в системе до верхней отметки. Мембрана смещается, потому что на нее давит жидкость. Механизм размыкает внутренние контакты. В корпусе предусмотрены регулировочные винты, которые можно настроить, выставить предельное значение давления внутри системы.

Реле давления с защитой от работы на сухую

Принцип подключения реле давления с защитой от работы на сухую.

Помпа защищается от поломок при помощи реле, который отвечает за работу холостого хода. Этот автоматический элемент устанавливается рядом с другими узлами. Электрический прибор разрывает цепь подачи энергии в момент снижения напора внутри системы до максимального значения.

Задать границы срабатывания автоматики можно при помощи регулировочных винтов. Они находятся под крышкой. Для подключения проводов используют разъемы.

Разновидности поплавковых механизмов

Поплавковые механизмы применяются в качестве отдельных деталей или встроенных в систему водоснабжения. Они замыкают или размыкают контакты во время изменения положения поплавковой головки.

Внутри есть шар, который давит на рычаг и контакты. Когда жидкость поступает в емкость, то отключается подача электричества, если достигнута верхняя граница. Поплавок не защищает насос, а предотвращает затопление дома.

Контролирование работы по уровню воды

Поплавок выключатель для насоса.

Когда в скважине снижается уровень воды, то помпа выходит из строя. Водяное охлаждение обмотки в двигателе отсутствует, если не предусмотрены датчики. Производители изготавливают погружные насосы, которые отключаются при отсутствии воды в скважине.

Электрические насосы с поплавковыми выключателями применяют исключительно в колодцах. В скважинном канале нет свободного места. Поплавок — это просто устройство, которое включает в себя металлический шар и рычаг.

Он замыкает контакты при отсутствии воды в системе прерывает поступление напряжения на обмотку электрического двигателя.

Пресс контроль

Это устройство управляет насосом. На его работу влияет уровень жидкости в трубопроводе. Пресс-контроль — намагниченный лепесток, который находится в воде. Когда жидкая среда проходит свободно, он располагается в приподнятом состоянии. При понижении уровня воды шторка опускается и происходит размыкание контактов геркона.

Характеристики реле давления

Главной характеристикой реле давления является его номинальное рабочее давление. Да, в предыдущей фразе есть некая тавтология, но именно она в полной мере является точной для описания главной характеристики реле, так как размеры, масса, присоединительные резьбы это уже дополнительные параметры. Итак, рабочее номинальное давление реле давления является показателем выбираемым из возможного ряда. Так на сегодняшний день согласно ГОСТ 26005-83 существует следующий рабочий ряд (контролируемое давление мПа (кгс/см)) для реле давлений: — 6,3 (63), — 10 (100), — 20, (200), — 32 (320).

На самом деле, исходя из потребностей рынка и других стандартов, вы вполне можете встретить реле давления и с другими характеристиками по рабочему (контрольному) давлению. Также к характеристикам реле давления стоит отнести:

— присоединительную резьбу; — размеры; — массу; — класс влаго- и пыле – защиты (IP); — номинальный ток и напряжение для коммутируемых контактов; — требования к рабочей среде (вода, хладагенты и т.д.); — температура рабочей среды; — исполнение реле давления (встроенный датчик либо выносной)

Все это надо учитывать, при подборе реле давления, для каждого конкретного случая.

Причины сухого хода и его вред для скважинного насоса

Два из трех скважинных насосов выходят из строя по одной причине — сухой ход. Гарантийный ремонт на такую поломку не распространяется. Возникает подобная проблема в следующих случаях:

• высота, на которой висит насос в скважине, выбрана неправильно. Чтобы этого не произошло, заблаговременно выясните глубину бака — после того как насос качает жидкость до высоты своего расположения, в помпу попадет воздух. В итоге двигатель перегреется;
• в емкости стало меньше воды. Такое нередко происходит самопроизвольно;
• нарушена герметичность всасывающего патрубка. Это характерно для поверхностных агрегатов. Поскольку вода всасывается вместе с воздухом, двигатель не успевает остыть до нужной температуры.

Из перечисленные причин можно сделать вывод, что если предохранительные мероприятия отсутствуют или их действие нарушено, насос сначала перегревается, после чего — сгорает.

Устройство и принцип работы типового датчика

Чаще всего владельцами используются датчики механического типа. Их основное преимущество – независимость от электричества. Они не требуют выделения специальной розетки для включения устройства в работу. Эти приборы предназначены для включения и отключения насоса при достижении заданных показателей давления. Поэтому насос подключается к сети через датчик.

Строение прибора зависит от модели и производителя. Чаще дачники используют самое простое российское реле (+)

Самый простой и популярный механический датчик РДМ-5. Он состоит из таких элементов:

• металлическая платформа;
• мембрана;
• поршень;
• пружины;
• регулировочные болты с гайками;
• пластиковый корпус;
• электрические контакты.

Более дорогие модели иностранных производителей могут иметь шкалу для регулировки, встроенный манометр и другие составляющие, которые позволяют выполнять самые разнообразные функции.

С датчиком давления воды значительно удобнее организовать полив грядок, клумбы, кустарников и газона

По количеству возможностей и стоимости можно выделить такие группы датчиков давления:

• простое реле давления;
• дополнительный датчик для защиты от сухого хода. Он идет в паре с простым реле, например, у фирмы Aquatica;
• контроллер давления воды – сложный прибор с датчиком, манометром, многими другими функциями и достаточно высокой ценой.

Устройство электронных контроллеров со встроенным реле давления и манометром сложнее, чем у механических. Такие приборы, в зависимости от модели, имеют дополнительный регулятор, предотвращающий перепады давления воды в системе. Это обеспечивает всегда равномерный напор, вне зависимости от того, работает ли в конкретный момент насос.

Датчик, контролирующий работу насоса, устанавливается, как правило, в системах водоснабжения с гидроаккумулятором. Прибор всегда монтируется перед накопительным баком. Его функция заключается в постоянном измерении давления воды в системе. Эти показания датчик сравнивает с заданным показателями.

Если домовладение расположено в местности с частым отключением электроэнергии, то есть смысл установить накопительный бак большого объема на чердаке

Как только давление становится ниже, чем предусмотрено настройками, контакты замыкаются и насос включается, начиная забор воды. Она заполняет гидроаккумулятор, который помогает создавать требуемое давление. В момент фиксации датчиком верхнего предела давления, заданного владельцем дома, происходит размыкание электрических контактов – насос прекращает работу.

Частота включения/выключения зависит от объема гидроаккумулятора, давления в системе и количества потребителей воды. Например, если хозяйка коттеджа принимает ванну, ее муж наслаждается гидромассажем в душевой кабинке, а на кухне работает посудомоечная машина, то датчик в определенный момент включит насос.

Сначала при включении кранов и душевых леек вода будет поступать из накопительного бака. Как только ее количество уменьшится, мембрана емкости тоже уменьшит сопротивление. Соответственно, давление в системе станет меньше. Мембрана гидробака сразу же отреагирует на это изменение и, как только показания достигнут нижнего предела давления, установленного пользователем, контакты реле давления замкнутся.

В этот момент включится насос и начнет закачивать воду в систему, заодно заполняя освободившееся пространство в гидроаккумуляторе. Если краны еще открыты, то вода из скважины будет поступать до тех пор, пока давление в системе не достигнет верхнего предела диапазона, заданного владельцем.

Объем гидроаккумулятора зависит от потребностей конкретного домовладения и его жителей. Чем больше людей проживает и чем больше установлено сантехнических приборов, тем большая вместительность бака потребуется

Если же в доме в качестве датчика используется электронный контроллер с дополнительными функциями, то в момент, когда давление падает, напор воды не становится слабее. Встроенный регулятор помогает поддерживать нужное давление, и пользователь ничего не заметит, в отличие от ситуации с использованием простого датчика давления.

Устройство и принцип работы механизма

По своему устройству, реле давления могут быть механическими или электронными. Приборы механического типа более распространены, за счет своей надежности, износоустойчивости и простоты. Механическое реле требует минимума усилий при настройке и выполняется при подключении на месте.

Реле представляет собой небольших размеров коробку с пружинными механизмами, отвечающими за допустимые колебания давления. В корпусе устройства расположены контакты электродвигателя и регулировочные элементы (Рис 1). К ним относятся: большого размера гайка со шпилькой, которая отвечает за удерживание большой пружины и маленькая гайка со шпилькой для небольшой пружины. Силой натяжения большой пружины устанавливается минимальное допустимое давление. При помощи небольшой пружины, регулируется разница.

Фактическое давление воды передается в устройство при помощи специальной мембраны. При минимально допустимом значении, она ослабляет натяжение пружины. Впоследствии замыкается электрическая цепь и включается двигатель насоса. Он работает вплоть до достижения максимально допустимого значения, после чего цепь размыкается, а двигатель автоматически отключается.

Электронное реле, является полноценным устройством управления работой насоса. Прибор включает в себя элемент плавного запуска, защиту срабатывания сухого хода, а также настройку верхнего и нижнего порога включения насоса в режиме эксплуатации. Из преимуществ перед механическим реле, можно выделить лишь меньшие габариты электронного прибора, а также принцип регулировки. Регулировочные болты расположены на корпусе электронного реле и имеют маркировку величины показателей.

Рис 1. Устройство прибора реле давления