Реле сухого хода для насоса и станции: установка и настройка

Защита скважинного насоса от сухого хода

Этот прибор состоит из герметичного корпуса, в который помещён свободно перемещающийся стальной шарик и контакты-размыкатели тока. Датчик-поплавок подключается к разрыву питающей электроцепи, точно также, как и поверхностные модификации. Поплавок опускается в воду вместе с погружным насосом, с которым он соединён тросом.

Поскольку такой прибор легче воды, что можно уже понять из названия «поплавок», он всегда стремится всплыть, но тросик не даёт ему это сделать. Поэтому датчик пребывает под таким наклоном, что шарик давит на рычажок замыкателя электроконтактов.

В этом положении оборудование спокойно включается и функционирует. Но когда уровень воды опускается ниже расположения насоса, прибор свободно повисает на крепёжном тросике, и шарик перекатывается на другую сторону корпуса, освобождая подпружиненный рычажок. Контакт размыкается, и подача электричества к двигателю блокируется.

Кроме поплавковых реле, для скважинных модификаций насосов используются и обычные, поверхностные реле. Сравнительно недавно на рынке появились также электронные приборы, отслеживающие изменение уровня воды внутри скважины, и автоматически отключающие подачу электричества насосу.

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.

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.

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.

Предлагаем ознакомиться Виды насосов для канализации

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.

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.

Электрическая схема подключения

В зависимости от нужд пользователя и его финансовых возможностей можно выбрать один из методов подсоединения глубинной помпы к электрической сети.

Без автоматики

Без вспомогательных управляющих приборов подключение помпы идет с помощью заблаговременно смонтированной электророзетки с контактом заземления. Насос также заземляется. Для этого применяется основная шина дома, соединяющаяся с уже имеющимся заземляющим контуром здания.

Для подведения электричества к розетке применяется трехжильный кабель. Напряжение электропитания погружного насоса – 220В. Нельзя использовать розетки на 380 или 150 вольт.

Через реле давления

Чтобы уменьшить стоимость комплекта напорного оборудования, можно применить схему подключения скважинного насоса только с реле давления без управляющего блока. Устройство отключает помпу, когда напор достигнет максимума, и запускает ее при уменьшении показателей до минимума.

С помощью блока управления

При подборе модели автоматики сначала нужно выяснить, какая защитная система уже поставлена изготовителем в насосе. Современные аппараты уже защищены от перегрева и работы вхолостую. Иногда оборудование комплектуется поплавковым механизмом. С учетом этих данных можно подобрать один из трех вариантов автоматики – простой, с электроблоком управления второго или третьего поколения.

Простейшая защита наиболее часто применяется для автоматической водоподачи. Управляющий блок здесь собран из трех приборов:

• Блокиратор сухого хода. Он выключит аппарат, который работает без воды, предотвратив перегрев. Иногда допускается дополнительная установка поплавкового выключателя. Он выполняет те же функции, отключает насосное оборудование при понижении уровня воды, предотвращая его перегревание. Может показаться, что приборы примитивные, но они обеспечивают эффективную защиту электродвигателя.
• Гидравлический аккумулятор. Без него не выйдет обеспечить автоматическую водоподачу. Работает гидробак как накопитель воды. Внутри расположен рабочий механизм – диафрагма.
• Реле давления, укомплектованное манометром. Этот прибор позволяет проводить настройку работы релейных контактов.

Оснастить простой автоматикой напорное оборудование своими руками несложно. Принцип действия системы прост: при расходе воды давление в гидробаке понижается. При достижении минимального показателя реле запускает напорное оборудование, которое нагнетает воду в накопитель. Когда давление в гидравлическом аккумуляторе достигнет максимума, релейное устройство выключает установку. В процессе потребления воды цикл повторяется.

Регулировка пределов давления в накопителе осуществляется посредством реле. В приборе с помощью манометра устанавливают минимальные и максимальные параметры срабатывания.

В автоматике второго поколения подключение идет через электроблок с набором датчиков. Они монтируются непосредственно на напорном оборудовании, а так же внутри водопроводной сети, и позволяют системе функционировать без гидробака. Импульс от датчиков поступает на электронный блок, который и управляет системой.

Работа напорного оборудования при такой схеме подключения погружного скважинного насоса к автоматике:

1. Жидкость накапливается лишь в водопроводе, где поставлен один из датчиков.
2. При падении давления датчик шлет импульс управляющему блоку, а тот запускает помпу.
3. После достижения нужного давления водяного потока в водопроводе насос отключается по аналогичной схеме.

Чтобы поставить подобную автоматику, понадобятся базовые познания в электротехнике. Работают эта и предыдущая защиты почти одинаково – по давлению воды. Однако электроблок с датчиками по стоимости более дорогой, из-за чего он не так популярен среди потребителей. Еще при применении автоматики можно не использовать гидробак, хотя при перебоях в электросети с ним вы не останетесь без воды. В накопителе всегда остается резерв.

Автоматика третьего поколения надежная, качественная и дорогая. Ее установка позволяет значительно экономить на электричестве благодаря сверхточной настройке работы электродвигателя. Схема подключения усовершенствованной автоматики к глубинному насосу для скважины очень сложная, поэтому для ее подсоединения следует обратиться к профессионалу. Зато она обеспечивает полную защиту мотора от разнообразных поломок, например, перегрева при сухом ходе или сгорания обмоток при скачках напряжения в сети.

Блок работает от датчиков без гидробака. Эффективность достигается благодаря тонким настройкам.

Какими бывают реле защиты

Изделия защиты бывают трех видов:

стрелочные;

электромеханические;

электронные.

По принципу действия и функциональному предназначению датчики классифицируют по нескольким типам устройств. Рассмотрим их более детально.

Протоковые устройства

Прибор представляет собой клапан лепесткового типа, который смонтирован в проточной части помпы. Его предназначение состоит в реагировании на водные потоки различной силы.

Пружинящий лепесток реле под давлением проходящих потоков воды приводит пружину в сжатое состояние. Магнит который установлен у изделия наверху, контактирует с герконовым реле. Происходит соединение контактов, от которых запитана помпа. При мощном напоре лепесток постоянно лежит в отклоненном положении, а двигатель помпы функционирует.

Если в трубопроводе нет воды или ее поток ослаблен, лепесток и магнит занимают первоначальное положение. Контакты размыкаются, насос останавливается.

Преимущества протоковых реле — маленький вес и компактный размер.

Поплавковые модели

Датчики контроля порога воды поплавковой модели рассчитаны как на заполнение бака, так и на его опорожнение.

Принцип функционирования следующий. Поплавок устройства смотрит вверх — помпа может безопасно работать. Когда уровень наполнения жидкости уменьшается, поплавок опускается. Благодаря этому размыкается контактор. Пока порог наполнения не станет нормальным, станция не запустится.

Однокамерные модели

Их изготавливают с 1-4 штифтами. Практически все модели работают при минимальном давлении. В простых модификациях применяют проводной контактор, запитанный от обычной сети.

Первую гайку размещают на штифте. Чтобы поднять давление, винт вращают в направлении часовой стрелки.

Схема:

Двухкамерные устройства

Двухкамерные модификации комплектуются контактами пониженной проводимости. Их оснащают 3-5 штифтами. Гайки располагают вверху прибора — на корпусе. Величина выходного патрубка — не менее 44 мм. Такие версии идеальны для защиты мощного оборудования.

Установка датчика защиты

Алгоритм работ:

• монтируйте прибор вместе с устройством, измеряющим уровень давления. Правила подсоединения — согласно инструкции производителя;
• найдите фрагмент, где будет располагаться изделие. Профессионалы советуют крепить реле на трубопроводе — в месте выхода из помпы. Сначала монтируют датчик давления, потом — контроля;
• в зоне установки прибора поставьте тройниковый фитинг;
• слейте остатки жидкости. Отсоедините вкладыш, зафиксируйте его на фитинге. Фиксацию укрепите сантехническим скотчем;
• в точке питания помпы сделайте разрыв. Сюда нужно монтировать реле. При размыкании контактов питание к насосу не поступает и оборудование отключается самопроизвольно.

Схема монтажа:

Защита от перелива:

Подключение сразу нескольких датчиков:

Как выбрать прибор?

При покупке оборудования обращают внимание на конструкцию, материал изготовления, технические параметры. Контроллер выбирают по таким характеристикам:

• мощность;
• давление;
• класс защиты IP;
• диаметр входного/выходного отверстия;
• производитель товара;
• наличие расширительного бака;
• функция перезапуска;
• цена.

Класс IP в электронном регуляторе обозначает защиту от пыли и влаги.

Пример расшифровки IP 65 на приборе:

• IP — Ingress Protection (защита от проникновения);
• 6 — от пыли;
• 5 — от влаги.

IP 65 — высокий класс защиты.

Регулятор давления выбирают в зависимости от функционала насоса.

Учитывают такие параметры гидравлической машины:

• принцип действия;
• потребляемую мощность;
• производительность;
• напор воды.

При выборе автоматики учитывают сантехническое оборудование в доме. Бытовые приборы рассчитаны на давление до 3 атм. Если напор больше, техника подвергается нагрузке и выходит из строя.

Справка! Насосные станции продают в комплекте с регуляторами давления. В продаже большой ассортимент автоматических реле воды.

Подключение реле давления воды

Пошаговая установка реле давления в систему водопровода

Одновременно присоединяется к электроснабжению и водопотреблению, предназначается на постоянное подключение. Перед тем, как начать подключать реле давления — разберитесь в деталях.

Электрическая часть

Отдельная электропроводка желательна — дает больше шансов повысить срок эксплуатации. Понадобится одножильный медный кабель сечением 2,5 квадратных мм. Рекомендуется устанавливать в комплексе автомат и УЗО. Основные характеристики выбираются по потребляемому насосом току, ведь само реле много электроэнергии не требует.

Устройство реле давления для насосной станции оборудовано:

• разъемами фазы и нуля от источника питания;
• такими же контактами от качающей станции;
• заземление соединяется с такой же разводкой от источника питания и станцией задающей напор.

Все провода прочно фиксируются согласно требованиям стандартного подключения. Спустя час, контакты следует проверить и подтянуть при

необходимости.

Подключение к водопроводу своими руками

Существуют различные схемы подключения реле к водопроводу:

• для удобства используется специальное устройство со штуцером на пять выводов;
• применяются различные фитинги;
• рекомендуется комплектовать водопровод фильтрами, обеспечивающими продолжительность эксплуатации.

В результате, получается качественное водоснабжение с одинаковым напором. Оно позволяет использовать различную сантехнику.

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.