Датчик уровня воды для включения насоса

Бесперебойное водоснабжение, так же, как и своевременная откачка сточных вод, важны не только для производственных и сельскохозяйственных предприятий, но и для домохозяйств. Поэтому неожиданная поломка или несвоевременное включение/отключение электронасоса могут привести к тяжким последствиям.

Датчик уровня воды для насоса погружного или дренажного типа отключает насос при отсутствии воды, защищая насос от «сухого хода». Сигнализатор уровня воды для насоса управляет электронасосом при достижении заданного уровня.

Отключение при отсутствии воды позволяет предотвратить перегрев обмоток двигателя погружного или дренажного насоса, так как прокачиваемая вода выполняет также функции охлаждения и, как следствие, сохраняет его работоспособность.

Управление включением или отключением насоса по достижению заданного уровня воды реализует функцию автоматизации откачки или наполнения.

При выборе датчика воды для насоса следует определить тип насоса и назначение датчика уровня

Возможные варианты насосного оборудования:

• Погружной насос для скважины (например ЭЦВ)
• Дренажный насос для приямка
• Нагнетающий насос для наполнения резервуара.

Назначение датчика уровня жидкости:

• Защита насоса от «сухого хода»
• Своевременное включение насоса для откачки
• Управление насосом для автоматизации наполнения

Защита погружного дренажного насоса в приямке от «сухого хода»

Датчик уровня воды для приямка должен соответствовать требованиям:

• Датчик должен функционировать без источников питания;
• Не должен требовать регулярного обслуживания;
• Сохранять работоспособность в грязной воде, содержащей как различные твердые частицы, так и различный плавающий мусор;
• Быть компактным для установки в труднодоступных местах;
• Обладать гистерезисом переключения для предотвращения ложных срабатываний при незначительных уровнях затопления;
• Не срабатывать на случайные воздействия (например, от грызунов).

Как правило, стоимость таких датчиков укладывается в цену от 1 500 до 10 000 руб., что сопоставимо или ниже стоимости насоса, а с учетом многократности применения дренажного электронасоса, окупается за первую неделю.

К тому же, нет необходимости наблюдать за процессом для своевременного отключения насоса вручную, а ведь время – это самое ценное, его не вернёшь …

Для этих целей мы рекомендуем поплавковые датчики уровня воды:

• Поплавковые кабельные датчики уровня, например, Nivofloat NL 100 для чистой воды или Nivofloat NW 100 для сточных вод и КНС;
• Специализированные поплавковые датчики FDMR.

	Поплавковые кабельные	Для грязной воды, сточных вод и канализационных стоков. Требую свободного пространства не менее 0,5 метра.
	Специализированные поплавковые	Для относительно чистой воды. Применяются в условиях ограниченного пространства в приямках.

Защита погружного скважинного насоса от «сухого хода»

Применение датчика уровня воды непосредственно в скважине имеет ряд особенностей:

1. Датчик уровня жидкости должен быть абсолютно герметичным, как со стороны чувствительного элемента, так и со стороны кабеля;
2. Иметь малые габариты, так как пространство между обсадной трубой и напорной ограничено;
3. Не допускается наличие подвижных частей и соединений, так в них попадут твердые частицы, присутствующие в скважине.

Защитив скважинный насос от сухого хода, что предотвратит его перегрев и замыкание обмотки двигателя электронасоса, вы экономите хорошие деньги!

Справка: Цена насоса ЭЦВ 10-65-125 в среднем 100 000 руб., что более, чем в 5 раз больше чем стоимость бюджетного датчика уровня для погружного скважинного насоса.

Кроме того, применение датчика уровня воды для скважинного насоса позволит Вам организовать контроль за дебетом скважины, рациональное недропользование и доступ к информации о состоянии скважины из любой точки мира, где есть интернет. Подробнее об этом в коротком видео.

В качестве реле уровня для защиты скважинного насоса рекомендуется использовать погружные гидростатические уровнемеры с аналоговым выходом, применяемые совместно со вторичными приборами*.

Мы рекомендуем выбирать:

MPM489W	Бюджетная серия. Наличие на складе.
NivoPress N	Для ответственных применений. Опция – датчик температуры.
LMK 306	Для случаев, когда пространство между напорной и обсадной трубой ограничено, диаметр датчика 17 мм.

* — для подбора вторичных приборов обращайтесь к нашим инженерам-консультантам. В комплект поставки входит схема соединений датчика с прибором и инструкция по быстрому пуску.

Включение дренажного насоса для откачки воды из приямка

Данная задача схожа по своему техническому наполнению с предыдущей задачей защиты дренажного насоса от сухого хода, датчик уровня воды также устанавливается в приямок, отличие в том, что управление насосом происходит не по нижнему, а по верхнему уровню.

Т.е. при заполнении приямка водой на определенный уровень включается насос. С учетом особенностей применения ( см. выше ), рекомендуем применять поплавковые кабельные датчики уровня.

Например, Nivofloat NL 100 для чистой воды или Nivofloat NW 100 для сточных вод и КНС.

В этом случае Вы получите двойную выгоду:

• Автоматизируете управление включением насоса при заполнении приямка
• Защитите дренажный насос от «сухого хода»

Управление насосом для автоматизации наполнения или опустошения

Для реализации данного функционала датчик уровня для насоса, независимо от его типа, необходимо устанавливать непосредственно в емкость или резервуар.

Вариантов решения огромное множество, но если вы решили купить датчик уровня воды для насоса с целью автоматизации наполнения/опустошения, необходимо учесть как минимум следующие вопросы:

• температуру воды
• наличие избыточного давления
• возможность сделать отверстия в боковой стенке или крышке
• температуру окружающей среды
• мощность насоса
• наличие или отсутствие резервного насоса

Если Вы решите самостоятельно выбирать из нескольких сотен вариантов, перейдите в раздел Датчики уровня воды и жидкости.

Если Вам требуется помощь наших специалистов воспользуйтесь кнопкой ниже:

Если Вы не нашли на данной странице конкретного решения вашей задачи или проблемы, значит она нестандартная. И прежде чем датчик уровня воды для управления насосом выбрать и купить, надо погрузиться в проблематику, а это невозможно без диалога с нашими инженерами. Мы всегда готовы помочь Вам!

Большую емкость для воды на даче или приусадебном участке можно использовать для полива или водоснабжения дома. При ее наполнении нет необходимости постоянно забираться вверх по лестнице и целый день следить за уровнем — это вполне могут сделать электронные датчики.

Область применения датчиков уровня воды

• Продвинутые дачные и фермерские хозяйства, занимающиеся выращиванием плодоовощной продукции, в своей работе используют системы полива наподобие капельной. Для обеспечения автоматической работы поливочного оборудования конструкция требует наличия большой емкости для сбора и хранения воды. Ее заполнение обычно производят погружными водяными насосами в скважине, при этом требуется отслеживать уровень давления воды для насоса и ее количество в водосборном баке. В этом случае необходимо управлять работой насоса, то есть включать его при достижении определенного уровня воды в накопительной емкости и отключать в случае полного заполнения водяного бака. Эти функции можно реализовать с помощью поплавковых датчиков.

Рис. 1 Принцип действия поплавкового датчика уровня (ПДУ)

• Большой накопительный бак для воды может потребоваться и для водоснабжения дома, если дебит водозаборной емкости очень мал или производительность самого насоса не может обеспечить потребление воды, соответствующее необходимому уровню. В этом случае устройства контроля уровня жидкости для автоматической работы системы водоснабжения также необходимы.
• Систему контроля за уровнем жидкости можно использовать и при работе с устройствами, в которых отсутствует защита от сухого хода скважинного насоса, датчик давления воды или поплавковый выключатель при откачивании грунтовых вод из подвалов и помещений с уровнем ниже поверхности земли.

Виды датчиков уровня воды

Все датчики уровня воды для управления насосом можно разделить на две большие группы: контактные и бесконтактные. Бесконтактные способы в основном используются в промышленном производстве и делятся на оптические, магнитные, емкостные, ультразвуковые и т.п. виды. Датчики устанавливаются на стенки водяных баков или непосредственно погружаются в контролируемые жидкости, электронные компоненты помещены в шкаф управления.

Рис. 3 Вертикальные и горизонтальные герконовые датчики

Устройство герконового переключателя

Основной исполнительный элемент герконового датчика — герконовый выключатель. Устройство представляет собой маленький стеклянный баллон, наполненный инертным газом или с откачанным воздухом. Газ или вакуум препятствуют образованию искр и окислению контактной группы. Внутри колбы находятся замкнутые контакты из ферромагнитного сплава прямоугольного сечения (пермаллоевая проволока) с золотым или серебряным напылением. При попадании в магнитный поток контакты герконового переключателя намагничиваются и отталкиваются друг от друга — происходит размыкание цепи, по которой течет электрический ток.

Схема подключения герконового датчика уровня воды

Герконовые переключатели являются маломощными устройствами и неспособны коммутировать большие токи, поэтому они не могут быть использованы непосредственно для отключения и включения насоса. Обычно они задействованы в низковольтной схеме коммутации работы мощного реле насоса, помещенной в шкаф управления.

На рисунке представлена простейшая схема с датчиком, реализующая управление дренажным насосом в зависимости от водного уровня при откачке, состоящая из двух герконов SV1 и SV2.

При достижении жидкостью верхнего уровня магнит с поплавком включает верхний геркон SV1 и на катушку реле P1 подается напряжение. Ее контакты замыкаются, происходит параллельное подключение к геркону и реле самозахватывается.

Функция самозахватывания не дает возможность отключиться питанию катушки реле при размыкании контактов включающей кнопки (в нашем случае это геркон SV1). Это происходит в том случае, если нагрузка реле и его катушка подключены в одну цепь.

Напряжение поступает на катушку мощного реле в цепи электропитания насоса, его контакты замыкаются и электронасос начинает работать. При падении уровня воды и достижении поплавка с магнитом нижнего геркона SV2 он включается и на катушку реле P1 с другой стороны также подается положительный потенциал, ток перестает течь и реле P1 отключается. Это вызывает отсутствие тока в катушке силового реле P2 и как следствие прекращение подачи напряжения питания на электронасос.

Рис. 6 Поплавковые вертикальные датчики уровня воды

Аналогичная схема управления насосом, помещенная в шкаф управления, может быть использована при отслеживании уровня в емкости с жидкостью, если герконы поменять местами, то есть SV2 будет находиться вверху и отключать насос, а SV1 в глубине бака с водой его включать.

Датчики уровня могут быть использованы в быту для автоматизации процесса при заполнении больших емкостей водой при помощи водяных электронасосов. Наиболее просты в установке и эксплуатации герконовые виды, выпускаемые промышленностью в виде вертикальных поплавков на штангах и горизонтальных конструкций.

Для автоматизации многих производственных процессов необходимо контролировать уровень воды в резервуаре, измерение проводится при помощи специального датчика, подающего сигнал, когда технологическая среда достигнет определенного уровня. Без уровнемеров невозможно обойтись и в быту, яркий пример этому – запорная арматура бачка унитаза или автоматика для отключения насоса скважины. Давайте рассмотрим различные виды датчиков уровня, их конструкцию и принцип работы. Эта информация будет полезной при выборе устройства под определенную задачу или изготовлении датчика своими руками.

Конструкция и принцип действия

Конструктивное исполнение измерительных устройств данного типа определяется следующими параметрами:

• Функциональностью, в зависимости от этого устройства принято делить на сигнализаторы и уровнемеры. Первые отслеживают конкретную точку заполнения резервуара (минимальную или максимальную), вторые осуществляют беспрерывный мониторинг уровня.
• Принципом действия, в его основу может быть положены: гидростатика, электропроводность, магнетизм, оптика, акустика и т.д. Собственно, это основной параметр, определяющий сферу применения.
• Методом измерения (контактный или бесконтактный).

Помимо этого, особенности конструкции определяет характер технологической среды. Одно дело — измерять высоту питьевой воды в баке, другое — проверять наполнение резервуаров для промышленных стоков. В последнем случае необходима соответствующая защита.

Виды датчиков уровня

В зависимости от принципа действия, сигнализаторы принято делить на следующие виды:

• поплавочного типа;
• использующие ультразвуковые волны;
• устройства с емкостным принципом определения уровня;
• электродные;
• радарного типа;
• работающие по гидростатическому принципу.

Поскольку эти типы наиболее распространены, рассмотрим каждый из них в отдельности.

Поплавковый

Это наиболее простой, но, тем не менее, действенный и надежный способ измерения жидкости в баке или другой емкости. С примером реализации можно ознакомиться на рисунке 2.

Рис. 2. Поплавковый датчик для управления насосом

Конструкция состоит из поплавка с магнитом и двух герконов, установленных в контрольных точках. Кратко опишем принцип действия:

• Емкость опустошается до критического минимума (А на рис. 2), при этом поплавок опускается до уровня, где расположен геркон 2, он включает реле, подающее питание на насос, закачивающий воду из скважины.
• Вода доходит до максимальной отметки, поплавок поднимается до места расположения геркона 1, он срабатывает и реле отключается, соответственно, двигатель насоса прекращает работать.

Такой герконовый сигнализатор сделать самостоятельно довольно просто, а его настройка сводится к установке уровней включения-выключения.

Заметим, что если правильно выбрать материал для поплавка, датчик уровня воды будет работать, даже при наличии слоя пены в резервуаре.

Ультразвуковой

Этот тип измерителей может использоваться как для жидкой, так и сухой среды, при этом у него может быть аналоговый или дискретный выход. То есть, датчик может ограничивать заполнение по достижению определенной точки или отслеживать его постоянно. Устройство включает в себя ультразвуковой излучатель, приемник и контроллер обработки сигнала. Принцип работы сигнализатора продемонстрирован на рисунке 3.

Рис. 3. Принцип работы ультразвукового датчика уровня

Работает система следующим образом:

• излучается ультразвуковой импульс;
• принимается отраженный сигнал;
• анализируется длительность затухания сигнала. Если бак полный, она будет короткой (А рис. 3), а по мере опустошения начнет увеличиваться (В рис. 3).

Ультразвуковой сигнализатор бесконтактный и беспроводной, поэтому он может использоваться даже в агрессивных и взрывоопасных средах. После первичной настройки, такой датчик не требует никакого специализированного обслуживания, а отсутствие подвижных частей существенно продлевает срок эксплуатации.

Электродный

Электродные (кондуктометрические) сигнализаторы позволяют контролировать один или несколько уровней электропроводящей среды (то есть, для измерения наполнения бака дистиллированной водой они не подходят). Пример использования устройства приведен на рисунке 4.

Емкостной

При помощи этих сигнализаторов можно определять максимальное заполнение емкости, причем, в качестве технологической среды могут выступать как жидкость, так и сыпучие вещества смешанного состава (см. рис. 5).

Рис. 5. Емкостной датчик уровня

Принцип работы сигнализатора такой же, как у конденсатора: проводится измерение емкости между пластинами чувствительного элемента. Когда она достигнет порогового значения, подается сигнал на контроллер. В некоторых случаях задействовано исполнение «сухой контакт», то есть уровнемер работает через стенку бака в изоляции от технологической среды.

Данные устройства могут функционировать в широком температурном диапазоне, на них не влияют электромагнитные поля, а срабатывание возможно на большом расстоянии. Такие характеристики существенно расширяют сферу применения вплоть до тяжелых условий эксплуатации.

Радарный

Этот вид сигнализаторов можно действительно назвать универсальным, поскольку он может работать с любой технологической средой, включая агрессивную и взрывоопасную, причем, давление и температура не будут влиять на показания. Пример работы устройства приведен на рисунке ниже.

Измерение уровня радарным датчиком

Устройство излучает радиоволны в узком диапазоне (несколько гигагерц), приемник ловит отраженный сигнал и по времени его задержки определяет наполняемость емкости. На измеряющий датчик не влияет давление, температура или характер технологической среды. Запыленность также не отражается на показаниях, чего не скажешь о лазерных сигнализаторах. Также необходимо отметить высокую точность приборов данного типа, их погрешность составляет не более одного миллиметра.

Гидростатический

Эти сигнализаторы могут измерять как предельное, так и текущее заполнение резервуаров. Их принцип действия продемонстрирован на рисунке 7.

Рисунок 7. Измерение заполнения гиростатическим датчиком

Устройство построено по принципу измерения уровня давления, произведенного столбом жидкости. Приемлемая точность и небольшая стоимость сделали данный вид довольно популярным.

В рамках статьи мы не можем осмотреть все типы сигнализаторов, например, ротационно-флажковых, для определения сыпучих веществ (идет сигнал, когда лепесток вентилятора застрянет в сыпучей среде, предварительно вырыв приямок). Так же нет смысла рассматривать принцип действия радиоизотопных измерителей, тем более рекомендовать их для проверки уровня питьевой воды.

Как выбрать?

Выбор датчика уровня воды в резервуаре зависит от многих факторов, основные из них:

• Состав жидкости. В зависимости от содержания в воде посторонних примесей может меняться плотность и электропроводность раствора, что с большой вероятностью отразится на показаниях.
• Объем резервуара и материал, из которого он изготовлен.
• Функциональное назначение емкости для накопления жидкости.
• Необходимость контролировать минимальный и максимальный уровень, или требуется мониторинг текущего состояния.
• Допустимость интеграции в систему автоматизированного управления.
• Коммутационные возможности устройства.

Это далеко не полный список для выбора измерительных приборов данного типа. Естественно, что для бытового назначения можно существенно сократить критерии отбора, ограничив их объемом резервуара, типом срабатывания и схемой управления. Существенное сокращение требований делает возможным самостоятельное изготовление подобного устройства.

Делаем датчик уровня воды в резервуаре своими руками

Допустим, есть задача автоматизировать работу погружного насоса для водоснабжения дачи. Как правило, вода поступает в накопительную емкость, следовательно, нам необходимо сделать так, чтобы насос автоматически выключался при ее заполнении. Совсем не обязательно для этой цели покупать лазерный или радиолокационный сигнализатор уровня, собственно, никакой приобретать не нужно. Несложная задача требует простого решения, оно показано на рисунке 8.

Схема управления водозабоным насосом

Для решения задачи понадобится магнитный пускатель с катушкой на 220 вольт и два геркона: минимального уровня — на замыкание, максимального — на размыкание. Схема подключения насоса проста и, что немаловажно, безопасна. Принцип работы был описан выше, но повторим его:

• По мере набора воды поплавок с магнитом постепенно поднимается, пока не дойдет до геркона максимального уровня.
• Магнитное поле размыкает геркон, отключая катушку пускателя, что приводит к обесточиванию двигателя.
• По мере расхода воды, поплавок опускается, пока не достигнет минимальной отметки напротив нижнего геркона, его контакты замыкаются, и поступает напряжение на катушку пускателя, подающего напряжение на насос. Такой датчик уровня воды в резервуаре может работать десятилетиями, в отличие от электронной системы управления.