Защита от сухого хода: выбор, подключение, настройка, принцип работы

1 Описание датчика и насосной системы

Датчик давления воды – электрический прибор, обеспечивающий регулировку давления в гидроаккумуляторе для насосной станции. Также оно следит за напором жидкости в трубопроводе и включает, либо отключает подачу воды в бак гидроаккумулятора.

Происходит это благодаря замыканию проводов. Превышение допустимого порога размыкает контакты и реле отключает насос. Падение ниже установленного уровня замыкает контакт устройства, включая подачу воды. Вручную настроить можно как верхний, так и нижний пороги.

Основные понятия реле давления для системы с гидроаккумулятором:

• Рвкл – нижний порог давления, включение питания, в стандартных настройках равен 1.5 бар. Контакты соединяются, и подключаемый к реле насос начинает закачивать воду;
• Рвыкл – верхний порог давления, выключение питания реле, лучше устанавливать на 2.5-3 бара. Цепь разъединяется, и автоматический сигнал прекращает работу насосов;
• дельта Р (ДР) – показатель разницы давления между нижним и верхним порогами;
• максимальное давление – как правило, не превышает 5 бар. Это значение отображено в характеристиках устройства регулирования для систем водоснабжения и не изменяется. Превышение приводит к поломке оборудования или сокращению гарантийного эксплуатационного срока.

Главным элементом реле давления для гидроаккумулятора является мембрана, реагирующая на давление воды. Она изгибается в зависимости от напора и сообщает механизму о том, насколько поднимается или опускается давление воды в насосной станции. Изгиб переключает контакты внутри реле. Противодействует натиску воды специальная пружина (которая затягивается для регулировки). Пружина поменьше определяет дифференциал, то есть разницу между нижним и верхним порогом давления.

Гидроаккумулятор и реле давления образуют надёжную систему по обеспечению водоснабжения любых помещений, хозяйственных построек, полей и другого. Автоматика для насоса также необходимая часть – благодаря ей становится максимально просто контролировать сбор воды и быстро накачивать жидкость в бак и в трубы.

Всегда можно подсоединить дополнительный гидроаккумулятор, а также реле, автоматику, датчики и насосы.

1.1
Регулировка реле давления для гидроаккумулятора

Прежде чем присоединять оборудование к баку, следует проверить работоспособность реле и отрегулировать его. Снимать показания рекомендуется механическим манометром. Он более точек и менее подвержен внутренним поломкам, из-за которых его показания могут не соответствовать действительности.

Далее будет следовать инструкция, как правильно настроить реле давления. В первую очередь, необходимо ознакомиться с паспортом устройства, насоса и бака гидроаккумулятора, чтобы выяснить пределы давления для этих элементов насосной станции. Целесообразней всего при покупке заранее ознакомиться с данными параметрами и подстроить их друг под друга.

1. Открыть потребление воды (кран, шланг, вентиль), чтобы благодаря манометру увидеть давление, при котором срабатывает реле и включается насос. Обычно это 1.5-1 бар.
2. Потребление воды отключается, чтобы поднять давление в системе (в баке гидроаккумулятора). Манометром фиксируется предел, при котором реле отключает насос. Обычно это 2.5-3 бара.
3. Отрегулировать гайку, присоединённую к большой пружине. Она определяет значение, при котором включается насос. Чтобы увеличить порог включения надо затянуть гайку по часовой стрелке, чтобы уменьшить – ослабить (против часовой стрелки). Повторять предыдущие пункты до момента, когда давление включения не будет соответствовать желаемому.
4. Регулировка датчика выключения происходить гайкой на малой пружине. Она отвечает за разницу между двумя порогами и принцип настройки такой же: чтобы повысить разницу (и увеличить давление выключения) – затянуть гайку, чтобы уменьшить – ослабить.
5. Не рекомендуется за один раз делать поворот гайки более чем на 360 градусов, поскольку они очень чувствительные.

1.2
Как настроить реле давления на насосной станции? (видео)

Выбор места установки

Для корректной работы оборудования подключение реле давления к насосу должно выполняться таким образом, чтобы избежать влияния турбулентности и резких перепадов давления в моменты включения перекачивающего оборудования и в процессе его работы. Наилучшее место для этого — в непосредственной близости от гидроаккумулятора.

Перед установкой реле давления обратите внимание на рекомендованный производителем режим эксплуатации, в частности, на допустимые значения температуры и влажности. Некоторые модели могут работать только в отапливаемых помещениях

В классической схеме подключения реле давления к глубинному насосу автономного водоснабжения перед реле устанавливается следующее оборудование:

• перекачивающий агрегат,
• обратный клапан,
• трубопровод,
• перекрывающий поток вентиль,
• дренаж в канализацию,
• фильтр для предварительной (грубой) очистки.

При использовании многих современных моделей перекачивающих агрегатов поверхностного типа установка реле давления воды для насоса может быть намного проще: проводится блочный монтаж, когда реле устанавливается вместе с насосом. Перекачивающий агрегат имеет специальный штуцер, поэтому пользователю нет необходимости самостоятельно искать наиболее подходящее место монтажа. Обратный клапан и фильтры для очистки воды в таких моделях часто бывают встроенными.

Подключение реле давления к погружному насосу также может быть проведено, если разместить гидроаккумулятор в кессоне и даже в самом колодце, так как часто требуется влагозащищенное исполнения оборудования контроля и условия эксплуатации реле давления могут позволять его нахождение в таких местах.

Схема подключения реле давления и насосной станции с поверхностным насосом незначительно отличается от схемы с погружным агрегатом последовательностью расположения некоторых элементов

Очевидно, что выбор способа и места установки зависит от исполнения оборудования, обычно все рекомендации в этом отношении указываются производителем в сопроводительной документации.

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.

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

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

Рекомендации по монтажу и настройке

Реле потока жидкости устанавливают для приборов, нуждающихся в постоянном управлении и соблюдении определенного рабочего режима. Зачастую им комплектуют оборудование еще на этапе производства. Однако встречаются и такие обстоятельства, когда нужен отдельный монтаж датчика.

Правила установки реле в систему

Установка предохранительного приспособления, определяющего наличие или отсутствие потока воды в системе, — разумный шаг в случаях, когда нет возможности безотлучно присутствовать в период работы насосного оборудования.

Не потребуется она только в двух случаях:

1. Вода откачивается с большой скважины с неограниченными ресурсами насосом малой мощности.
2. Представляется возможным самостоятельно выключать установку при снижении уровня воды ниже обозначенной нормы.

Устройство устанавливается на горизонтальных участках трубопровода. При этом нужно следить, чтобы мембрана приняла устойчивое вертикальное положение.

Приспособление монтируют к сливному трубопроводу с помощью резьбовой муфты. Обычно для этого предусмотрено специальное гнездо.

Перед тем, как приступить к непосредственному прикручиванию прибора, желательно хорошо уплотнить резьбу льном или нитью, продающейся в специализированных отделах.

Наматывать ее лучше по направлению часовой стрелки к торцу. Такой способ крепления повышает надежность фиксации.

Устанавливая заводской датчик, необходимо ориентироваться на стрелку, изображенную на корпусе. Указанное на ней направление должно совпасть с направлением течения жидкости, проходящей через устройство.

Если по трубопроводу транспортируется загрязненная вода, рекомендуется выполнить монтаж очищающих фильтров, расположив их возле датчика. Подобный ход обеспечит корректность работы изделия.

На финальной стадии монтажных работ реле сухого хода подключается к электрической сети:

• к свободным концам двух групп контактов прикручивается жила провода;
• к винту датчика прикрепляется заземление;
• прибор подключается к насосу путем соединения двух устройств обычным проводом с соблюдением соответствия цветов жил.

После подключения к сети остается дело за малым – проверить работоспособность системы. О том, что приспособление готово к полноценной эксплуатации, будет говорить рост отметок давления на манометре и автоматическое отключение насоса в момент преодоления граничного значения.

Порядок самостоятельной регулировки

Для регулирования в датчике есть специальные болты. Ослабляя или затягивая их, можно уменьшить либо увеличить силу сжатия пружины.

Таким образом выставляется уровень давления, при котором будет происходить срабатывание прибора.

В большинстве случаев настройка автоматического оборудования не вызывает сложностей.

Желательно придерживаться следующего алгоритма:

• слить жидкость из системы пока отметка давления не примет нулевое значение;
• включить насосную установку и медленно запускать воду обратно;
• зафиксировать показатель давления потока при отключении насоса датчиком;
• снова начать слив и запомнить показатели, при которых насосное оборудование начнет работать;
• открыть реле и настроить регулировочным болтом минимальный уровень сжатия большей пружины, требуемый для срабатывания устройства и запуска насоса (более сильное сжатие увеличивает степень давления, менее – снижает);
• аналогичным способом отрегулировать силу сжатия меньшего пружинного механизма, установив границы максимального давления, при достижении которого реле, измеряющее водный проток, будет отключать насос.

Закончив все описанные манипуляции, следует убедиться в правильности выполненных регулировок. Для этого трубопровод заполняют жидкостью, а затем сливают ее, оценивая реакцию датчика во время достижения настроенных значений.

При неудовлетворительном результате проверки процедура повторяется.

Чтобы трубопровод, по которому проходит жидкость, работал исправно и стабильно, проводится регулярная ежегодная проверка датчиков протока. При необходимости настройка рабочих параметров корректируется.

Устройства с горизонтальным расположением пластин

Датчик протока воды для котла данного типа подходит под самые разнообразные насосы. Проводимость у моделей зависит от габаритов непосредственно камеры, а также канала. Дополнительно учитывается диаметр штуцера. Многие эксперты рекомендуют устанавливать двухкамерные модификации. Сила откачки у них, как правило, не опускается ниже отметки 5 Н. Систему защиты довольно часто применяют серии Р50. Все это говорит о том, что производителем гарантируется высокая степень герметизации и общей надежности.

При выборе устройства важно оценить параметры клапана. Если он изготовлен и обычного пластика, то он не способен долго прослужить. Медные аналоги хорошо себя показывают, но дорого стоят

Основная колба у датчиков изготовлена из пластика. Очень редко встречаются модификации с переходными контактами. Релейные модификации способны похвастаться высокой проводимостью. Они не боятся перегрузок. И в них используются качественные системы защиты

Медные аналоги хорошо себя показывают, но дорого стоят. Основная колба у датчиков изготовлена из пластика. Очень редко встречаются модификации с переходными контактами. Релейные модификации способны похвастаться высокой проводимостью. Они не боятся перегрузок. И в них используются качественные системы защиты.

Реле протока воды – простой и эффективный способ защиты насоса от работы на «сухом ходу», что ведет к его перегреву, деформации внутренних элементов и выходу из строя. Его назначение — постоянный контроль подачи воды к рабочим органам насосов и автоматическое отключение питания.

Когда необходимо реле протока?

Установить подобную степень защиты необходимо в следующих случаях:

• откачивание идет из небольшого по объему резервуара без постоянного присмотра;
• возможность появления «сухого хода» из-за засорения рукава, механических повреждений;
• малый дебит скважины по сравнению с производительностью;
• небольшое давление «на входе» циркуляционного насоса.

Конструктивные особенности

Классический вариант реле протока включает в себя лепесток с установленным на нем магнитом и герконовый переключатель. Последний располагается вне потока воды и надежно изолируется. С противоположной стороны конструкции устанавливают второй магнит. Он создает силу для возврата лепестка в первоначальное положение при снижении интенсивности потока жидкости (вместо подобного магнита могут использоваться обычные пружины, но такие системы менее стабильный из-за сильного влияния небольших по значению скачков потока).

При заполнении насоса водой лепесток начинает отклоняться под действием потока жидкости. В результате происходит приближение магнита к герконовому переключателю, который запускает в работу насос. Если подача воды прекращается, то лепесток возвращается в первоначальное положение и питание привода насоса прекращается.

Альтернативой лепестковым конструкциям станут реле давления, уровня воды и тепловое реле. Все они имеют ограниченную сферу применения из-за более высокой стоимости, определенных нюансов при монтаже и настройке. Например, поплавковый датчик уровня воды имеет достаточно большие габариты, что ограничивает сферу применения и не позволяет использовать в скважинах.

Преимущества реле протока лепесткового типа:

• отсутствие гидравлического сопротивления;
• мгновенное срабатывание;
• простота конструкции;
• надежность системы;
• возможность включения реле в систему автоматического управления или защиты.

Особенности монтажа реле протока

Задача лепесткового переключателя в необходимости зафиксировать попадание перекачиваемой жидкости в рабочую камеру насоса. Для этого его устанавливают на выходе в клапан или насос.