Защита дренажного насоса от сухого хода

Система водоснабжения частного дома невозможна без насоса. Но его надо каким-то образом включать и выключать, следить за тем, чтобы он не работал при отсутствии воды. За включение-отключение насоса отвечает реле давления воды, а следить за наличием воды должна защита от сухого хода насоса. Как реализовать эту защиту в разных ситуация и рассмотртим дальше.

Что такое сухой ход насоса

Откуда бы не качал насос воду, временами создается ситуация, что вода закончилась — при небольшом дебите колодца или скважины воду можно просто всю выкачать. В случае если вода качается из централизованного водопровода, ее подачу могут просто прекратить. Работа насоса при отсутствии воды и называется сухим ходом. Иногда используется термин «холостой ход», хоть это и не совсем правильно.

Чтобы водоснабжение дома работало нормально, нужен не только насос, но и система защиты от сухого жода, автоматика включения-выключения

Что плохого в сухом ходе, кроме того, что электричество тратиться впустую? Если при отсутствии воды насос будет работать, он перегреется и сгорит — перекачиваемая вода используется для его охлаждения. Нет воды — нет охлаждения. Двигатель перегреется и сгорит. Потому, защита от сухого хода насоса — одна из составляющих автоматики, которую придется докупать. Есть, правда, модели со встроенной защитой, но они стоят дорого. Дешевле докупить автоматику.

Как можно защитить насос от сухого хода

Есть несколько разных устройств, которые отключат насос при отсутствии воды:

реле защиты от сухого хода;
устройства контроля потока воды;
датчики уровня воды (поплавковый выключатель и реле контроля урвня).

Все эти устройства предназначена для одного — отключить насос при отсутствии воды. Только работают они по-разному, имеют разную область применения. Дальше разберемся в особенностях их работы и том, когда они наиболее эффективны.

Реле защиты от сухого хода

Несложное электромеханическое устройство контролирует наличие давления в системе. Как только давление опускается ниже порога, цепь питания разрывается, помпа перестает работать.

Состоит реле из мембраны, которая реагирует на давление и контактной группы, которая в нормальном состоянии разомкнута. При понижении давления мембрана давит на контакты, они замыкаются, отключая питание.

Так выглядит защита от сухого хода насоса

Когда оно эффективно

Давление, на которое реагирует устройство — от 0,1 атм до 0,6 атм (в зависимости от заводских настроек). Такая ситуация возможна когда воды мало или ее нет совсем, засорился фильтр, самовсасывающая часть оказалась слишком высоко. В любом случае, это — состояние сухого хода и насос надо отключать, что и происходит.

Схема электрического подключения реле сухого хода в системе с гидроаккумулятором

Устанавливается реле защиты от холостого хода на поверхности, хотя есть модели и в герметичном корпусе. Нормально оно работает в схеме полива или любой системе без гидроаккумулятора. Более эффективно работает с поверхностными насосами, когда обратный клапан установлен после насоса.

Когда оно не гарантирует отключение при отсутствии воды

В системе с ГА его поставить можно, но 100% защиту от сухого хода насоса вы не получите. Все дело в особенности строения и работы такой системы. Ставят защитное реле перед реле давления воды и гидроаккумялятором. При этом между насосом и защитой стоит обычно обратный клапан, то есть мембрана находится под давлением, создаваемым гидроаккумулятором. Это обычная схема. Но при таком способе включения возможна ситуация, когда работающая помпа при отсутствии воды не отключится и перегорит.

Боле подробная схема подключения реле давления в схеме подачи воды с глубинным насосом

Например, создана ситуация сухого хода: насос включился, воды в колодце/скважине/емкости нет, в гидроаккумуляторе некоторое количество есть. Так как нижний порог давления выставляется обычно порядка 1,4-1,6 атм, мембрана защитного реле не сработает. Ведь давление в системе есть. В таком положении мембрана отжата, насос всухую будет работать.

Остановится он или тогда когда перегорит или тогда, когда из гидроаккумулятора израсходуют большую часть запаса воды. Только тогда давление упадет до критического и реле сможет сработать. Если такая ситуация возникла во время активного использования воды, ничего страшного в принципе не случится — несколько десятков литров иссякнут быстро и все будет в норме. Но если это произошло ночью — спустили воду в бачке, помыли руки и ушли спать. Насос включился, сигнала на отключение нет. К утру, когда начнется разбор воды, он будет в нерабочем состоянии. Вот потому в системах с гидроаккумулчторами или насосными станциями лучше использовать другие устройства защиты от сухого хода водяного насоса.

Устройства контроля протока воды

В любой ситуации, которая приводит к сухому ходу насоса, поток воды недостаточен или отсутствует совсем. Есть устройства, которые отслеживают такую ситуацию — реле и контроллеры протока воды. Реле или датчики протока — электромеханические устройства, контроллеры — электронные.

Реле (датчики) протока

Датчики протока бывает двух типов — лепестковые и турбинные. Лепестковые имеет гибкую пластину, которая находится в трубопроводе. При отсутствии тока воды пластина отклоняется от нормального состояния, срабатывают контакты, отключающие питание насоса.

Турбинные датчики потока устроены несколько сложнее. Основа устройства — небольшая турбина с электромагнитом в роторе. При наличии потока воды или газа турбина вращается, создается электромагнитное поле, которое преобразуется в электромагнитные импульсы, считываемые датчиком. Этот датчик, в зависимости от количества импульсов, включает/отключает питание насоса.

Контролеры протока

В основном это устройства, которые совмещают две функции: защиту от сухого хода и реле давления воды. Некоторые модели плюс к этим функциям могут иметь встроенный манометр и обратный клапан. Эти устройства еще называют электронными реле давления. Устройства эти дешевыми не назовешь, но они обеспечивают качественную защиту, отслуживая сразу несколько параметров, обеспечивая требуемое в системе давление, отключая оборудование при недостаточном потоке воды.

Название	Функции	Параметры срабатывания защиты от сухого хода	Подсоединительные размеры	Страна/производитель	Цена
BRIO 2000M Italtecnica	Реле давления + датчик протока	7-15 сек	1" (25 мм)	Италия	45$
АКВАРОБОТ ТУРБИПРЕСС	Реле давления + реле протока	0,5 л/мин	1" (25 мм)	75$
AL-KO	Реле давления + обратный клапан + защита от сухого хода	45 сек	1" (25 мм)	Германия	68$
блок автоматики Джилекс	Реле давления + защита от холостого хода + манометр	1" (25 мм)	Россия	38$
блок автоматики Aquario	Реле давления + защита от холостого хода + манометр + обратный клапан	1" (25 мм)	Италия	50$

В случае использования блока автоматики гидроаккумулятор — лишнее устройство. Система отлично работает по появлению расхода — открытию крана, срабатыванию бытовой техники и т.п. Но это если запас по напору небольшой. Если же разрыв большой, необходим и ГА, и еще реле давления. Дело в том, что предел отключения насоса в блоке автоматики не регулируется. Насос отключится только тогда, когда создаст максимальное давление. Если он взят с большим запасом по напору, то может создать избыточное давление (оптимальное — не больше 3-4 атм, все что выше ведет к преждевременному износу системы). Потому после блока автоматики ставят реле давления и гидроаккумулятор. Такая схема дает возможность регулировать давление, при котором отключается насос.

Датчики уровня воды

Эти датчики устанавливаются в колодце, скважине, емкости. Целесообразно их использовать с насосами погружного типа, хотя и с поверхностными они совместимы. Есть датчики двух типов — поплавковые и электронные.

Поплавковые

Есть два типа датчиков уровня воды — на заполнение емкости (защита от переливов) и на опорожнение — как раз защита от сухого хода. Второй вариант — наш, первый нужен при заполнении бассейна. Есть еще модели, которые могут работать и так, и так, а принцип работы зависит от схемы подключения (идет в инструкции).

Принцип работы поплавкового выключателя

Принцип работы при использовании для защиты от сухого хода прост: пока есть вода, датчик-поплавок задран вверх, насос может работать, как только уровень воды упал настолько, что датчик опустился, контактор размыкает цепь питания насоса, он не может включиться до тех пор, пока уровень воды не поднимется. Для защиты насоса от холостого хода кабель поплавка подключается в разрыв фазного провода.

Реле контроля уровня

Эти устройства могут использоваться не только для контроля минимального уровня воды и сухого хода в скважине, колодце или накопительной емкости. Они также могут контролировать перелив (переполнение), что часто необходимо при наличии в системе накопительной емкости, из которой затем вода перекачивается в дом или при организации водоснабжения бассейна.

В воду опускаются электроды. Их количество зависит от тех параметров, которые они отслеживают. Если надо следить только за наличием достаточного количества воды, датчиков достаточно два. Один — опускается на уровень минимально возможного уровня, второй — базовый — располагается чуть ниже. В работе используется электропроводность воды: пока оба датчика погружены в воду, между ними протекают небольшие токи. Это значит, что воды в колодце/скважине/емкости достаточно. Если тока нет, это значит, что вода опустилась ниже датчика минимального уровня. По этой команде размыкается цепь питания насоса и он прекращает работу.

Один и тот же прибор может контролировать разные уровни, в том числе, минимальный

Это основные способы, которыми организуется защита от сухого хода насоса в системах водоснабжения частного дома. Есть еще частотные преобразователи, но они стоят дорого, потому их целесообразно применять в больших системах с мощными насосами. Там они быстро окупаются за счет экономии электроэнергии.

Реле сухого хода – электромеханический прибор для отключения насосной станции, поверхностного, дренажного, скважинного насоса в случае прекращения подачи перекачиваемой жидкости. При достижении в трубопроводе установленных параметров устройство размыкает электрическую цепь, останавливает подачу тока на помпу.

Почему насосное оборудование надо защищать от сухого хода

Работу насоса без жидкости считают аварийным режимом и называют сухим ходом. Вода, антифриз и т. п. выполняют роль смазки, предупреждают перегрев. При их отсутствии детали помпы начинают нагреваться, деформироваться. После эксплуатации насоса на холостом ходу даже в течение небольшого времени прибор выходит из строя либо снижается его производительность.

Основные средства защиты

Предупредить работу помпы или насосной станции без жидкости помогает подсоединение к системе датчиков (реле):

сухого хода;
давления с дополнительной функцией защиты;
уровня;
протока.

Для этой же цели пригодны поплавковые переключатели (выключатели). Можно найти насосы с защитой, входящей в сам агрегат.

Датчики защиты от сухого хода, контролирующие давление

Датчик защиты от сухого хода.

Самый распространенный прибор для защиты насосов от сухого хода – двухконтактное реле коммутации электрической цепи, оно реагирует на понижение давления в трубопроводе.

Внутри корпуса прибора находятся:

нормально разомкнутая контактная группа – управляется мембраной;
кнопка принудительного запуска;
винт регулировки давления выключения – расположен на большой пружине.

В рабочем режиме системы жидкость воздействует на мембрану. Она замыкает контактную группу – происходит подача электрического тока на помпу. Если давление снижается до минимального значения, на которое настроено реле защиты, контактная группа размыкается. На заводе по умолчанию устанавливают нижний порог давления от 0,15 до 1 бар, настройки можно менять. У некоторых моделей реле давления, предназначенных для включения насоса только при необходимости, имеется функция защиты.

Характеристики реле защиты насоса от сухого хода

Параметры для выбора датчика сухого хода:

максимальная рабочая температура – от 55 до 120 °С, если прибор нужен для системы горячего водоснабжения или отопления, то лучше выбирать модели, работающие с температурой от 110 °С, для трубопровода с холодной водой этот показатель значения не имеет;
рабочая среда – есть приборы, работающие только с водой и непригодные для систем отопления, заполненных антифризом;
максимальная температура окружающей среды – до +40 °С, нужно подбирать защиту с учетом особенностей помещения, в котором находится помпа;
размер присоединения – 1” или ¼”;
максимальный коммутируемый ток – от 10 до 16 А;
диапазон регулировки давления – пределы давления, на которые будет реагировать датчик после настройки пользователем.

класс защиты корпуса от проникновения инородных тел и жидкостей – у приборов, установленных во влажных помещениях, значение должно быть не ниже IP 42 (чем больше цифры, тем лучше прибор защищен от воздействия);
максимальный проток воды – должен соответствовать производительности насоса;
напряжение – от 220 до 250 В (средства защиты от холостого хода пригодны для работы только от бытовой электросети);
максимальное рабочее давление – от 6 до 10 бар;
наличие кабеля с розеткой и вилкой – они не всегда входят в комплект.

Защитные реле, контролирующие давление, имеют только резьбовое соединение, резьба может быть наружная или внутренняя.

Установка датчика защиты

Правильно установить и запустить реле для насосной станции или помпы может только специалист. При самостоятельном монтаже легко допустить ошибки, из-за которых изготовитель прибора может отказать в гарантийном ремонте.

Сечение электрокабеля должно соответствовать мощности насоса. Обязательно наличие заземления и автоматического устройства предохранения от утечки тока более 30 мА. По стандартной схеме подключения датчика к трубопроводу прибор рекомендуется ставить перед насосным выходом на напорной ветке после реле давления.

Если есть необходимость в изменении заводских настроек, то перед регулировкой нижнего порога давления отключения с прибора снимают кожух. Настройка производится гайкой, закрепляющей большую пружину. Включать датчик со снятой или приоткрытой крышкой запрещено.

Датчики, обеспечивающие контроль потока воды

Реле протока – приборы контроля потока неагрессивных жидкостей через трубопровод.

Различают 2 вида:

Лепестковые. В рабочем режиме лепесток отклоняется потоком в сторону и замыкает контакты, при отсутствии жидкости приходит в исходное положение и размыкает цепь. Две разновидности лепестковых датчиков по способу подключения: врезные и устанавливаемые в тройник трубопровода.
Поршневые. Внутри них находится магнитный поршень. В рабочем состоянии поток смещает его, замыкается электрическая цепь. Если воды в системе нет, то поршень под воздействием силы тяжести опускается, контакты размыкаются.

Некоторые модели реле, реагирующих на поток, имеют встроенный обратный клапан.

Датчики, контролирующие уровень воды в системе

Приборы защиты, реагирующие на уровень жидкости:

Поплавковые выключатели (переключатели). Это устройства защиты дренажных, погружных, скважинных насосов. Их помещают в яму, резервуар, водоем, емкость, имеющие достаточную глубину для передвижения поплавка по вертикали. Это хороший вариант для дачи с водопроводом из колодца. Принцип действия: при падении уровня воды приспособление опускается, размыкается электрическая цепь.
Датчики уровня. Это приборы, предназначенные для скважинных насосов. Немного выше агрегата, перекачивающего воду, размещают контрольное устройство. Когда уровень жидкости опускается ниже него, насос отключается.

Заключение

Для насоса средство защиты от сухого хода – необходимость. Оптимальное решение для трубопроводов – реле, контролирующие давление. Для скважин, резервуаров, колодцев подходят приборы, реагирующие на изменение уровня жидкости. Установку защитного устройства лучше поручить специалисту.

Погружные скважинные насосы в силу своей конструкции и герметичного исполнения, в отличие от своих «наземных» собратьев, для охлаждения электродвигателя насоса и подшипников используют среду, в которую они погружены и перекачивают.

Именно такая особенность чаще всего делает нереалистичными попытки управлять производительностью насоса с помощью набирающих популярность на производстве и в быту однофазных преобразователей частоты. Вторым фактором является конденсаторный пуск в бытовых низко производительных погружных насосах.

Уменьшение производительности самого насоса сказывается на скорости поступления охлаждающей среды. Если для насосов с электродвигателями, снабженными воздушным охлаждением, эта проблема решается применением принудительного охлаждения – независимой вентиляцией, производительность которой всегда постоянна, то в случае жидкостного охлаждения это приводит к заклиниванию подшипников или перегреву обмоток статора и, как следствие, выходу из строя скважинного насоса.

Еще хуже обстоят дела, если погружной скважинный насос остается включенным при отсутствии воды («сухой» ход) – потеря насоса практически неизбежна при снижении уровня воды в скважине. Для защиты погружного насоса от «сухого хода» установленного, например, в приямке применяют поплавковые датчики уровня воды для насоса.

Для насоса, установленного в скважине, такое решение неприемлемо, так как он установлен в ограниченном пространстве, и место между обсадной и напорной трубой минимально, что не позволяет применить недорогие поплавковые кабельные датчики уровня.

Поэтому для защиты скважинного насоса применяют погружные датчики уровня.

Емкостные погружные датчики уровня предназначены для скважин с высотой водяного столба до 100 метров. Корпус датчика имеет небольшие габариты и оснащен защитной корзиной из нержавеющей стали для большей механической прочности и защиты от твёрдых механических частиц, которые могут присутствовать в жидкости.

Погружной емкостной датчик уровня для скважины CLS-23S очень прост в установке, требуется только опустить его на необходимую глубину и зафиксировать. Также данные датчики не нужно настраивать, достаточно лишь подключить их к электрической цепи с реле или входу контроллера.

Например, к контроллеру датчиков РА-12, который прекрасно справится не только с управлением пускателя, но и сможет управлять насосом небольшой – до 750 Ватт – мощности.

Существуют «продвинутые» решения для защиты погружного скважинного насоса от «сухого хода» , которые можно применять в малых пространствах или, например, контролировать температуру около насоса.

Это погружные гидростатические уровнемеры с аналоговым выходом, применяемые совместно со вторичными приборами.

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.

Прибор включен в Российский реестр средств измерений и может быть укомплектован выходными замыкающими или перекидными контактами реле с нагрузочной способностью до 750 Ватт.

Применение гидростатических погружных уровнемеров помимо решения задач защиты скважинных насосов от «сухого хода» позволяет организовать и мониторинг уровня воды в скважине. Более подробно об этом можно прочитать в статье "Мониторинг уровня подземных вод в скважине".

Регистрировать показания уровнемера для целей соблюдения Закона Российской Федерации "О недрах", Водным кодексом Российской Федерации, СНиП 2.04.02.-84 "Водоснабжение. Наружные сети и сооружения", Инструкции по применению "Положения о порядке лицензирования пользования недрами", можно с помощью безбумажных регистраторов-самописцев.

Подробнее с возможностями безбумажных регистраторов Вы сможете познакомиться, посмотрев короткий видеоролик продолжительностью 90 секунд: "Какие возможности есть у безбумажного регистратора данных".

Техотдел компании РусАвтоматизация
Дата публикации статьи: 2019-05-20