Зачем нужно реле защиты от сухого хода для скважинного насоса, принцип работы, схема подключения

2 Устройства защиты от сухого хода

К основным устройствам, которые исключают возможность работы насосного оборудования без воды в автоматическом режиме, относятся:

датчик сухого хода для насоса;
реле сухого хода для насоса;
реле давления;
выключатель поплавкового типа.

При определенных условиях датчики и реле прерывают подачу электропитания к двигателю насоса, что приводит к его остановке. Срабатывание защиты определяется по следующим параметрам:

уровню воды;
давлению на выпускном патрубке;
по силе потока воды.

Возможен комбинированный контроль по нескольким параметрам одновременно.

2.1 Поплавковый датчик

Датчики сухого хода поплавкового типа эффективно работают при их установке в колодцах, дренажных системах и накопительных емкостях. Процесс срабатывания (отключения электропитания) происходит при падении уровня воды в источнике до минимального значения. Когда вместе с убывающей водой поплавок опускается до нижнего рабочего уровня, размыкаются контакты на фазе электропитания насоса, что приводит к его остановке.

Подключение насоса с автоматикой

Поплавковый датчик может подключаться к погружным или поверхностным насосам. В этом случае, его расположение должно быть над донным клапаном или защитной решеткой всасывающего патрубка с фиксацией срабатывания по недостаточному уровню воды.

Установка такого датчика невозможна при заборе воды из скважин и централизованных систем водоснабжения.

2.2 Реле уровня

С помощью этого устройства отслеживается уровень воды в источнике (емкости). При падении уровня до критического значения, включается реле контроля для регулировки работы клапанов потока или отключения насоса.

Основным преимуществом такой защиты является отключение электропитания насоса до возникновения его работы в холостом режиме.

Реле уровня состоит из электронной платы и трех электродов (датчиков), которые устанавливаются на разной высоте в непосредственной близости друг от друга. Электроды, находясь в погруженном состоянии, обмениваются токами низкой частоты, так как вода — хороший проводник электричества. При снижении уровня воды до самого нижнего контрольного датчика электрическая связь между электродами прерывается, что приводит к срабатыванию реле на остановку качающего устройства. При восстановлении рабочего водного уровня насос снова включается.

2.3 Реле давления

Принцип работы реле давления построен на определении достаточного давления (от 1 бара) на выходном патрубке качающего воду устройства. В случае падения давления ниже 0,5 бара, происходит размыкание контактов с помощью реле давления.

При восстановлении напора, с достаточным для безопасной работы насоса давлением, следует вручную заполнить сухой насос водой и самостоятельно его включить.

Устройство реле сухого хода LP-3

Реле давления используются при установке бытовых насосов подключенных к централизованным сетям поставки воды, станциях водоснабжения и пожаротушения. Рекомендуется установка на насосных станциях, которые работают с гидроаккумулятором (накопительной емкостью).

2.4 Датчик протока

Устройство представляет собой лепестковый клапан, который устанавливается в проточной части насоса. Принцип его работы заключается в реагировании на силу потока (прохождение определенного объема воды в трубе за единицу времени).

Подпружиненный лепесток датчика, под действием проходящей воды, сжимает пружину и через магнит, который на нем закреплен, взаимодействует с герконовым реле. При этом происходит соединение контактов, включенных в цепь электропитания насоса. При наличии сильного потока лепестковый датчик постоянно отклонен и электродвигатель насоса работает.

Без жидкости в трубопроводе или слабом ее движении пружина отклоняет лепесток с магнитом в исходное положение, что приводит к размыканию контактов и остановке качающего устройства.

Поплавковый выключатель MS-1

Датчик протока имеет компактные габариты и небольшой вес, что позволяет использовать его не только в промышленных, но и в бытовых устройствах.

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

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 собранной своими руками насосной станции, 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.

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.

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.

Виды датчиков сухого хода и особенности их работы

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

Датчики уровня воды

Совет: Чтобы поплавок сработал вовремя, необходимо его правильно отрегулировать

Важно, чтобы в момент срабатывания датчика корпус помпы еще был погружен в воду

Реле защиты

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.

Датчики потока и давления воды

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.

Виды датчиков сухого хода и особенности их работы

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

Датчики уровня воды

Датчик уровня для насоса

Реле защиты

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.

Установка реле защиты насоса от сухого хода при использовании гидроаккумулятора

Датчики потока и давления воды

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.

Датчики сухого хода. Схема подключения реле сухого хода.

Датчик сухого хода необходим в системах водоснабжения для защиты насоса от работы без воды. Сухой ход насоса возникает, когда его всасывающий патрубок оказывается выше уровня воды. Такое может случиться при опустошении ёмкости, из которой происходит откачка, или при понижении уровня воды в скважине или колодце. Датчики обнаруживают сухой ход и выключают насос прежде, чем он выйдет из строя.

В электрическую цепь датчики включаются последовательно с насосом и при обнаружении сухого хода размыкают цепь, отключая питание. Принципиальная электрическая схема подключения показана на рисунке.

Электрическая схема подключения датчика сухого хода.

Чтобы обнаружить сухой ход, датчики измеряют одну из трёх величин:

1. Уровень воды там, откуда происходит откачка

2. Давление воды на выходном патрубке насоса

3. Поток воды из выходного патрубка насоса

Поплавковый датчик сухого хода

Датчики сухого хода, измеряющие уровень воды, чаще всего являются поплавковыми датчиками. Их размещают так, чтобы при критически низком уровне воды поплавок оказывался в нижнем положении и тем самым размыкал электрическую цепь.

Поплавковые датчики для защиты от сухого хода.

Реле сухого хода

Датчик сухого хода может использовать реле давления для контроля давления воды на выходном патрубке насоса. Такой датчик может устанавливаться как непосредственно после насоса (как правило в 1 м от его выходного патрубка), так и перед гидроаккумулятором в начале водопроводной системы дома. При использовании скважинных насосов разместить такой датчик сухого хода внутри скважины нельзя, поэтому его ставят уже на поверхности. Суть работы датчика на основе реле давления заключается в том, что при сухом ходе насоса подача воды прекращается, и давление падает. Падение давления воды ниже критического (обычно ниже 0,5 бар) может означать только одно – воды нет. Срабатывает реле сухого хода и насос выключается, едва начав работать всухую.

Реле сухого хода

Подключение реле давления перед насосом – то есть на его всасывающий патрубок – не даст нужного результата, потому что при всасывании насос создаёт разряжение, и давление там будет нулевое, что приведёт к срабатыванию реле сухого хода.

Действие реле сухого хода основано на гибкой мембране, которая под давлением воды искажается, и, благодаря этому, замыкаются контакты. Если давление падает настолько, что мембрана выпрямляется, то контакты размыкаются.

Реле потока

Датчик сухого хода на основе реле потока измеряет поток воды на выходном патрубке, так же как и реле давления. Если при работающем насосе подача воды прекращается, это означает, что насос начал работать вхолостую, и реле потока отключает питание.

«Сухой ход» – это режим работы насоса, во время которого через насос не прокачивается вода. Такой режим – крайне нежелательный и аварийный, он сокращает срок службы насоса. Вода, которую перекачивает насос, является одновременно и смазывающей и охлаждающей жидкостью. Без неё насос перегревается и выходит из строя.

Поплавковый выключатель – это устройство для автоматизации работы насосов в системах водоснабжения и канализации частных домов, суть работы которого заключается в том, что оно включает или выключает насос при определённом уровне воды.

В этой статье будет рассмотрена типичная схема подключения гидроаккумулятора к погружному насосу и системе водоснабжения частного загородного дома. В качестве источника воды может быть скважина или колодец, гидроаккумулятор используется, чтобы обеспечить приемлемый режим включения/выключения насоса.

Коротко о главном

Реле, которое предупреждает сухой ход насоса, крайне важное устройство. Оно не допускает холостой ход, который опасен из-за выхода из строя основных составляющих системы водоснабжения

При выборе реле учитываются характеристики насоса, уровень создаваемого им давления

Принимается во внимание место установки защиты, что влияет на требования к её рабочим параметрам.. Схема подключения реле и сопутствующих агрегатов выбирается с учётом рекомендаций производителей. Также выполняется присоединение устройства к электрической сети и настройка границ срабатывания защиты

Регулировка реле осуществляется при помощи винтов (путём их поворота в одну или другую сторону)

Также выполняется присоединение устройства к электрической сети и настройка границ срабатывания защиты. Регулировка реле осуществляется при помощи винтов (путём их поворота в одну или другую сторону).

Схема подключения реле и сопутствующих агрегатов выбирается с учётом рекомендаций производителей. Также выполняется присоединение устройства к электрической сети и настройка границ срабатывания защиты. Регулировка реле осуществляется при помощи винтов (путём их поворота в одну или другую сторону).