Как защитить насос от сухого хода

Проблемы с работой реле сухого хода глубинного насоса

Возможные погрешности в работе реле глубинных установок:

• снижен порог минимальной настройки — даже небольшое отклонение препятствует своевременному срабатыванию приспособления. А значит, насос продолжит работу;
• аналогичная погрешность завышенного предела создаст защиту. Это отключит помпу без причины;
• слишком низкое давление увеличивает время, необходимое на запуск системы. Единственный выход — слить жидкость из гидроаккумулятора;
• даже небольшая погрешность способна запустить механизм отката давления. В результате на фоне высокого потребления давление начинает резко падать. Чтобы исключить холостые отключения, уменьшите силу давления.

Как показывает практика, нередко даже при наличии защиты, прибор не срабатывает, а оборудование продолжает работать. Причины неполадки:

• залипание контактов — еще хуже — их оплавление. Контакты прерывателя под воздействием пускового тока повреждаются. Если контакты сохранили целостность и просто залипли, проблема устраняется легко. Зачистите места накаливания мелкой наждачкой или обычной пилкой для полировки ногтей. Если они сильно повреждены, придётся менять их на новые;
• интервал между порогами срабатывания устройства выше нормы — выполните настройки, которые рекомендует производитель реле, и проблема решится.

Читайте еще: Насос центробежный погружной: устройство и принцип работы, плюсы и минусы использования для скважины

Автоматика для скважины своими руками или с помощью профессионалов

Общий принцип действия автоматики ↑

Несмотря на разницу в цене и функционале, современные автоматические блоки работают по одной и той же схеме – различные датчики отслеживают уровень давления и корректируют его по мере необходимости.

Наглядным примером может послужить принцип действия простейшего реле давления:

• Прибор устанавливается на две позиции – максимальное и минимальное давление в системе – и подключается к гидроаккумулятору.
• Мембрана гидроаккумулятора реагирует на количество воды, то есть на уровень давления.
• При достижении минимально допустимого уровня включается реле, которое запускает насос.
• Насос прекращает работу, когда срабатывает верхний датчик.

Более продвинутые системы, функционирующие без гидроаккумулятора, могут быть оснащены дополнительными опциями, но главный принцип работы автоматики для скважинного насоса остается неизменным.

Виды автоматики для скважинных насосов ↑

Первое поколение ↑

К первому (простейшему) поколению автоматики относят следующие приборы:

• Реле давления;
• Гидроаккумулятор;
• Датчики-блокираторы сухого хода;
• Выключатели-поплавки.

О реле давления было сказано выше. Поплавковые выключатели реагируют на критическое понижение уровня жидкости, отключая насос. Датчики сухого хода предотвращают перегрев насоса – если в камере отсутствует вода, система перестает функционировать. Как правило, подобная схема используется в поверхностных моделях.

Простейшую автоматику для скважинного насоса можно легко установить своими руками. Система подойдет также для дренажного оборудования.

Второе поколение ↑

Блоки-автоматы второго поколения представляют собой более серьезные механизмы. Здесь используется электронный контролирующий блок и несколько чувствительных датчиков, закрепленных в разных местах трубопровода и насосной станции. Сигналы с датчиков поступают на микросхему, которая ведет полный контроль за работой системы водоснабжения.

Электронный «сторож» в режиме реального времени реагирует на любые отхождения от нормы. Кроме того, он может быть оснащен дополнительными функциями:

• Температурный контроль;
• Аварийное отключение системы;
• Проверка уровня жидкости;
• Блокиратор сухого хода.

Важно! Большим минусом такой схемы автоматики для скважинных насосов является необходимость тонкой настройки, склонность к поломкам и довольно высокая цена

Третье поколение ↑

Важно! Если у вас нет опыта в водоснабжении, своими руками автоматику для скважины установить не получится. Только специалист может определить, по какому алгоритму лучше программировать систему

Автоматический блок своими руками ↑

Изготовленная своими руками автоматика для скважинного насоса зачастую обходится дешевле заводского комплекта оборудования. При покупке узлов по отдельности всегда можно подобрать оптимальный вариант для приобретенной модели насоса, не переплачивая за ненужные дополнительные опции.

Важно! Такая самодеятельность требует определенного уровня знаний. Если вы не можете назвать себя специалистом, лучше приобрести насосное оборудование с предустановленной автоматикой

Основные схемы сборки ↑

Среди схем автоматики для скважинных насосов хорошо зарекомендовали себя следующие виды:

Все узлы автоматики собираются в одном месте. При этом гидроаккумулятор может находиться на поверхности, а вода для него подводится по трубе или гибкой подводке. Схема подходит как для поверхностных, так и для глубинных насосов.

Контролирующий блок на гидроаккумуляторе

При таком размещении рекомендуется соединять коллектор системы с подающей трубой насоса. Получается распределенная станция – агрегат находится в скважине, а блок управления с гидроаккумулятором установлен в доме или подсобном помещении.

Распределенная насосная станция

Блок автоматики находится возле коллектора холодной воды, поддерживая в нем постоянный уровень давления. Напорный трубопровод отходит от самого насоса. При такой схеме лучше использовать поверхностные модели.

Советы по установке ↑

Чтобы автоматическое оборудование служило вам верой и правдой, необходимо заранее позаботиться о правильном месте его установки:

• Помещение должно круглогодично отапливаться.
• Чем ближе к скважине находится выносной блок, тем лучше. Идеальный вариант – оборудовать небольшую бойлерную возле кессона.
• Чтобы избежать потерь давления, устанавливайте насосную станцию в непосредственной близости от коллектора.
• Если оборудование будет находиться в доме, проведите качественную звукоизоляцию помещения.

Причины сухого хода и его вред для насоса

Итак, сухой ход — это наиболее частая причина поломки насоса. Причем, в этом случае невозможно будет даже выполнить гарантийный ремонт, если экспертиза докажет данную причину поломки. Случиться такая неприятность может в следующих ситуациях:

1. Неправильный выбор высоты подвешивания насоса в колодце или в скважине. Это может случиться, если глубина водной емкости заранее не была промеряна. Когда помпа выкачает воду до уровня своего расположения, она начнет захватывать воздух, в результате чего произойдет перегрев электродвигателя.
2. В источнике естественным путем уменьшилось количество воды. Например, колодец (скважина) заилился или вода просто не успела набраться в колодец после последней выкачки. После полной выкачки воды из колодца необходимо выждать определенное время для заполнения колодца.
3. Если применяется поверхностная помпа, которая находится на водной поверхности, то причина ее поломки может быть другой. Часты случаи, когда всасывающий патрубок насоса теряет свою герметичность. Вода всасывается вместе с воздухом, в результате чего двигатель насоса не получает достаточного охлаждения.

При выборе насоса важно соизмерить его производительность с дебетом водоисточника

Итак, если защита скважинного насоса от сухого хода отсутствует, то помпа перегревается и сгорает. Это касается не только электродвигателя. Современные насосы имеют большое количество пластиковых деталей. Пластик, при отсутствии охлаждения и смазки, также может деформироваться. Это вначале приведет к уменьшению производительности устройства, а затем вызовет его перегрев, заклинивание вала и отказ двигателя. Мастерам знаком такой вид отказа, возникающий в результате перегрева. Разобрав агрегат, можно легко обнаружить те его части, которые подверглись перегреву.

Принцип работы реле защиты от сухого хода

Речь идет о контролирующем приборе, следящим за уровнем давление внутри водопровода. При его слишком низком падении происходит мгновенная остановка насоса путем размыкания питающей цепи.

Устройство реле сухого хода

В конструкцию защитного прибора входит:

Мембрана. Эту роль выполняет стенка внутренней камеры реле.

Контакты. Они замыкают или размыкают сеть питания насосного двигателя.

Пружина. Уровень ее сжатия указывает границу срабатывания предохранителя (фабричные настройки находятся в пределах 0,1-0,6 атм.).

Чаще всего местом подключения реле является поверхность земли (место должно быть сухим). Однако в продаже встречаются также приборы в герметичном корпусе, которые устанавливаются вместе с насосом в скважину.

Реле защиты от сухого хода функционирует на следующих принципах:

1. При нормальном давлении в системе происходит выгибание мембраны, и она замыкает контакты. Это позволяет электричеству беспрепятственно двигаться по цепи, обеспечивая нормальный режим работы насоса.

1. В случае ослабления напора воды, или полного прекращения ее подачи, мембрана выпрямляется, размыкая при этом электрическую цепь. Как результат, насосная установка мгновенно останавливается: возобновление работы возможно только в ручном режиме, прежде заполнив аппарат водой.

Датчики давления характеризуются более широким диапазоном работы. Они способны реагировать на понижение давления от 1-го бара. Обычно таким образом комплектуются бытовые насосные установки центральных трубопроводов (конкретнее – системы тушения пожаров и подачи воды).

Датчик давления воды: манометр и реле давления

Чтобы защититься от холостой работы насоса, были разработаны также некоторые другие устройства:

«Поплавок». Хороший вариант предохранения от холостого хода, когда вода перекачивается с другой емкости или колодца. Здесь отслеживается не давление, а уровень воды внутри контура. Одна из разновидностей поплавков реагирует только на уровень заполнения: размыкание контактов и остановка насоса происходит только после достижения назначенной границы заполнения. Откровенно говоря, такое приспособление скорее защищает от перелива, а не от сухого хода. Более подходящим вариантом являются поплавки, фиксирующие уровень опорожнения. В этом случае размыкание контакта происходит после опускания воды в емкости или колодце ниже определенного уровня, который ориентируется по месту монтажа поплавка. Недостатком такого решения является то, что скважина или трубопровод не всегда умещает такой датчик.

Поплавковый датчик уровня воды

Реле уровня. Более современной модификацией устройств, реагирующих на изменение уровня воды, являются электронные датчики. Ими оснащают ствол скважины или колодца в нескольких точках: когда вода опускается ниже контрольного устройства, находящегося сразу над точкой монтажа насоса, посылается команда на его остановку. После восстановления уровня воды происходит автоматический запуск оборудования. Такие приборы контроля сухого хода отличаются высокой надежностью: их нередко используют при откачивании воды из емкости. При этом установка самого реле уровня осуществляется внутри помещения.

Реле контроля уровня воды размещают на нескольких точках глубины колодца

Датчик протока. Основной работы этого устройства является измерение потока воды через насос. В состав прибора входит клапан и переключатель. Клапан оснащен пружиной и магнитом на одной стороне. Водный напор приводит в движение лепестки клапана, что провоцирует сокращение спирали и активизацию магнита. Соединенные контакты обеспечивают приток электроэнергии, и насос запускается. Когда водный поток иссякает, происходит разжимание спирали и перемещение магнита в исходное положение. Как результат, контакты реле разъединяются, и двигатель останавливается.

Датчик протока воды

При этом обычно наблюдается некоторая задержка в реагировании после прекращения потока, однако работоспособность насоса от этого особо не страдает. Как правило, датчики протока используются для защиты от сухого хода повышающего оборудования небольшой мощности. Основным их преимуществом являются компактные размеры и небольшой вес. Диапазон фиксируемого давление здесь – от 1,5 до 2,5 бар.

Мини АКН. Ими оснащаются однофазные аппараты для обеспечения защиты от холостого хода и управления: на это влияют параметры тока и мощность устройства. Популярность мини АКН объясняется их эффективностью, простотой установки, малым потреблением электроэнергии и надежностью.

Мини АКН

Установка защитного реле в систему с гидроаккумулятором – стоит ли рисковать?

Защитное реле будет нормально функционировать с любым трубопроводом, в конструкции которого отсутствует гидроаккумулятор. С другой стороны можно ставить реле и в паре с гидроаккумулятором, однако такой монтаж не даст полноценной защиты от работы на сухом ходу.

Причина этому кроется в принципе работы и особенностях строения датчика: защитное реле следует монтировать перед гидравлическим аккумулятором и реле давления жидкости. При этом между защитным устройством и перекачивающим агрегатом устанавливается клапан сухого хода.

В таком случае мембрана реле будет находиться под воздействием постоянного давления, создаваемого гидроаккумулятором. Это довольно типичная схема, но в большинстве случаев она не способна помочь в защите насоса. Например, рассмотрим такой случай: при включенном насосе, который выкачивает жидкость из практически пустой емкости, остатки жидкости остались в гидроаккумуляторе. Так как нижний порог давления выставлен производителем в границах 0,1 атмосфер, то фактически давление есть, но насос будет работать вхолостую.

В результате этого мотор насоса прекратит свою работу лишь в тех случаях, когда гидроаккумулятор станет полностью пустым, или когда сам двигатель перегорит. Как вывод, можно сказать, что системы с гидроаккумуляторами лучше снабжать другими защитными устройствами.

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.

Принцип работы реле сухого хода

Сейчас давайте рассмотрим как работает реле сухого хода. Если разобрать реле, то под крышкой мы увидим: предохранительная кнопка, группа нормально разомкнутых контактов для отключения насоса и две пружины для регулирующую давления отключения.

Когда в водонапорной трубе исчезает вода, то в системе водоснабжения резко падает давление. В этот момент реле, под действием пружины, размыкает контактную группу, которая в свою очередь отключает подачу электрического тока на насос.

Повторное включение реле в работу осуществляется путем нажатия на предохранительную кнопку. Контакты замыкаются, тем самым собирается цепь включения насоса, который создает в системе необходимое давление, находится в пределах 1 — 1,5 атмосфер. При таком давлении в системе контакты реле сухого хода будут постоянно замкнуты.

Поплавковые модели

Наиболее габаритными принято считать поплавковые реле сухого хода для насоса. Регулировка устройства происходит при помощи подкручивания винта. Принцип работы модификаций построен на смене давления. У всех моделей в корпусе находится один штифт. При этом патрубок располагается с кольцом в нижней части конструкции.

У большинства реле используется ручная система настройки. Работают устройства данного типа от сети 220 В. Каркас, как правило, делается из пластика. Контактные пластины могут находиться в вертикальном положении. Большинство реле работают при низкой частоте. Модели подходят для насосов мощностью от 4 кВт. Рабочая частота в среднем составляет 55 Гц. В верхней части модификации располагается гайка. При этом зажимной винт находится на штифте.

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.

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».

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.

Схема подключения к глубинному насосу реле давления воды

Выбор прибора по защите 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.

Предлагаем ознакомиться Как подключить посудомоечную машину к водопроводу и канализации

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.

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.

Подключение реле сухого хода к насосной станции

В продаже имеются и варианты с гидроизоляцией, разработанные для установки внутри скважины. К ним относятся и поплавковые механизмы, отключающие насос в при критическом снижении уровня воды, ниже определённого уровня. Смонтировать датчик вполне возможно собственными руками, без привлечения дорогостоящих специалистов.

Вся работа состоит из нескольких этапов:

• Установка защитного реле производится только совместно с датчиком водяного давления. Схема подключения данных приборов должна неукоснительно соблюдаться в соответствии с прилагаемой инструкцией предприятия-производителя.
• Следующим шагом определяемся с местом установки прибора. Чаще всего реле устанавливают на труб, выходящую из насоса, и непосредственно после датчика давления.
• На участке трубы, где планируется установить реле, монтируется соответствующий по диаметру и резьбе фитинг-тройник.
• Далее нужно демонтировать крышку датчика холостого хода, и снять находящуюся под ней пластиковую прокладку. В результате откроется доступ к патрубку, который и следует присоединить к фитингу-тройнику. Стыковочную резьбу, во избежание протечек, следует уплотнить льняной подмоткой, или специальными нитями, типа «Тангит-унилок»
• В питающем электрокабеле насоса делается разрыв, куда вставляется реле защиты от холостого хода. При размыкании контакта датчика, разрывается течение электрического тока, и насос перестаёт работать.