Для чего нужна защита от сухого хода для насосной станции

Установка защиты от сухого хода насоса своими руками. Пошаговая инструкция

Схему подключения реле давления и защиты от падения сухого хода вы можете увидеть на рисунке:

Порядок монтажа таков:

1. Реле подключают к магистрали подачи воды в нужном месте, тщательно герметизируют соединения, проверяют на герметичность.
2. Снимаем защитный кожух устройства.
3. Подключаем насос к клеммам, как показано на рисунке:
4. Подключаем заземление.
5. Подстраиваем чувствительность реле, подтягивая или ослабляя гайки подпружиненных контактов:

После этого остается только провести испытания системы, убедиться, что реле не мешает нормальной работе насоса и исправно отключает его после выхода на сухой ход.

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.

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.

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.

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

Установка защитного реле в систему с гидроаккумулятором – стоит ли рисковать?

Защитное реле будет нормально функционировать с любым трубопроводом, в конструкции которого отсутствует гидроаккумулятор. С другой стороны можно ставить реле и в паре с гидроаккумулятором, однако такой монтаж не даст полноценной защиты от работы на сухом ходу.

Причина этому кроется в принципе работы и особенностях строения датчика: защитное реле следует монтировать перед гидравлическим аккумулятором и реле давления жидкости. При этом между защитным устройством и перекачивающим агрегатом устанавливается клапан сухого хода.

В таком случае мембрана реле будет находиться под воздействием постоянного давления, создаваемого гидроаккумулятором. Это довольно типичная схема, но в большинстве случаев она не способна помочь в защите насоса. Например, рассмотрим такой случай: при включенном насосе, который выкачивает жидкость из практически пустой емкости, остатки жидкости остались в гидроаккумуляторе. Так как нижний порог давления выставлен производителем в границах 0,1 атмосфер, то фактически давление есть, но насос будет работать вхолостую.

В результате этого мотор насоса прекратит свою работу лишь в тех случаях, когда гидроаккумулятор станет полностью пустым, или когда сам двигатель перегорит. Как вывод, можно сказать, что системы с гидроаккумуляторами лучше снабжать другими защитными устройствами.

Автоматика для скважины своими руками или с помощью профессионалов

Общий принцип действия автоматики ↑

Несмотря на разницу в цене и функционале, современные автоматические блоки работают по одной и той же схеме – различные датчики отслеживают уровень давления и корректируют его по мере необходимости.

Наглядным примером может послужить принцип действия простейшего реле давления:

• Прибор устанавливается на две позиции – максимальное и минимальное давление в системе – и подключается к гидроаккумулятору.
• Мембрана гидроаккумулятора реагирует на количество воды, то есть на уровень давления.
• При достижении минимально допустимого уровня включается реле, которое запускает насос.
• Насос прекращает работу, когда срабатывает верхний датчик.

Более продвинутые системы, функционирующие без гидроаккумулятора, могут быть оснащены дополнительными опциями, но главный принцип работы автоматики для скважинного насоса остается неизменным.

Виды автоматики для скважинных насосов ↑

Первое поколение ↑

К первому (простейшему) поколению автоматики относят следующие приборы:

• Реле давления;
• Гидроаккумулятор;
• Датчики-блокираторы сухого хода;
• Выключатели-поплавки.

О реле давления было сказано выше. Поплавковые выключатели реагируют на критическое понижение уровня жидкости, отключая насос. Датчики сухого хода предотвращают перегрев насоса – если в камере отсутствует вода, система перестает функционировать. Как правило, подобная схема используется в поверхностных моделях.

Простейшую автоматику для скважинного насоса можно легко установить своими руками. Система подойдет также для дренажного оборудования.

Второе поколение ↑

Блоки-автоматы второго поколения представляют собой более серьезные механизмы. Здесь используется электронный контролирующий блок и несколько чувствительных датчиков, закрепленных в разных местах трубопровода и насосной станции. Сигналы с датчиков поступают на микросхему, которая ведет полный контроль за работой системы водоснабжения.

Электронный «сторож» в режиме реального времени реагирует на любые отхождения от нормы. Кроме того, он может быть оснащен дополнительными функциями:

• Температурный контроль;
• Аварийное отключение системы;
• Проверка уровня жидкости;
• Блокиратор сухого хода.

Важно! Большим минусом такой схемы автоматики для скважинных насосов является необходимость тонкой настройки, склонность к поломкам и довольно высокая цена

Третье поколение ↑

Важно! Если у вас нет опыта в водоснабжении, своими руками автоматику для скважины установить не получится. Только специалист может определить, по какому алгоритму лучше программировать систему

Автоматический блок своими руками ↑

Изготовленная своими руками автоматика для скважинного насоса зачастую обходится дешевле заводского комплекта оборудования. При покупке узлов по отдельности всегда можно подобрать оптимальный вариант для приобретенной модели насоса, не переплачивая за ненужные дополнительные опции.

Важно! Такая самодеятельность требует определенного уровня знаний. Если вы не можете назвать себя специалистом, лучше приобрести насосное оборудование с предустановленной автоматикой

Основные схемы сборки ↑

Среди схем автоматики для скважинных насосов хорошо зарекомендовали себя следующие виды:

Все узлы автоматики собираются в одном месте. При этом гидроаккумулятор может находиться на поверхности, а вода для него подводится по трубе или гибкой подводке. Схема подходит как для поверхностных, так и для глубинных насосов.

Контролирующий блок на гидроаккумуляторе

При таком размещении рекомендуется соединять коллектор системы с подающей трубой насоса. Получается распределенная станция – агрегат находится в скважине, а блок управления с гидроаккумулятором установлен в доме или подсобном помещении.

Распределенная насосная станция

Блок автоматики находится возле коллектора холодной воды, поддерживая в нем постоянный уровень давления. Напорный трубопровод отходит от самого насоса. При такой схеме лучше использовать поверхностные модели.

Советы по установке ↑

Чтобы автоматическое оборудование служило вам верой и правдой, необходимо заранее позаботиться о правильном месте его установки:

• Помещение должно круглогодично отапливаться.
• Чем ближе к скважине находится выносной блок, тем лучше. Идеальный вариант – оборудовать небольшую бойлерную возле кессона.
• Чтобы избежать потерь давления, устанавливайте насосную станцию в непосредственной близости от коллектора.
• Если оборудование будет находиться в доме, проведите качественную звукоизоляцию помещения.

Защитные реле LP 3 – описание и характеристики

Устройство этой модели типа hydrostop используются в системах водоснабжения, и предназначается для отключения скважинных и поверхностных насосов в автоматическом режиме. Отключение приборов осуществляется открыто сразу же после падения уровня жидкости ниже допустимых пределов. К основным техническим характеристикам реле относится:

• Максимальный уровень коммутируемого тока – 16 А;
• Диапазон температур перекачиваемой воды – от 1 до 40 °C;
• Диапазон давлений при работе – от 0,5 до 2,8 атмосфер;
• Электрическая защита класса IP44.

На эту модель реле типа производитель предоставляет гарантию сроком на 1 год. Устройство показывает надежность и эффективную защиту насосов при эксплуатации.

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.

Что такое сухой ход

Большинство моделей не рассчитано на работу насоса в условиях отсутствия воды. Такая работа называется сухим (иногда холостым, что не совсем корректно) ходом.

Разберемся в чем причины этого явления и почему его нельзя допускать.

Откуда бы ни поступала вода, периодически возникает ситуация, когда вода заканчивается. Например:

• Если дебит скважины невелик, при большом разборе ее можно просто опустошить. Понадобится некоторое время, чтобы колодец наполнился снова.
• Если помпа расположена на поверхности, может засориться труба, по которой происходит откачка воды из колодца.
• Если вода поступает централизованно, она может иссякнуть в магистрали из-за прорыва труб или проведения технических работ на линии, сопряженных с временным прекращением подачи.

Почему же сухой ход недопустим в работе насоса? Дело в том, что в большинстве моделей вода, выкачиваемая из скважины, играет роль охлаждающей жидкости. В отсутствии воды детали начинают интенсивнее тереться друг о друга, как следствие нагреваются. Дальше процесс развивается следующим образом:

• Нагревающиеся детали расширяются, увеличиваются в размерах. Тепло проводится металлом и на соседние узлы.
• Детали начинают деформироваться.
• Механизм заклинивает из-за изменения форм и размеров деталей.
• В электрической части из-за резкого скачка напряжения при остановке механической части перегорают обмотки двигателей.

При обращении в сервис мастера легко диагностируют сухой ход в качестве причины поломки – из-за этого в механизме возникает целый ряд характерных искажений деталей.

Какую защиту выбрать

Прежде чем выбирать подходящий датчик, защищающий от сухого хода, учитывают следующие факторы:

• глубина колодца или любой другой емкости;
• диаметр;
• какой устанавливается насос: погружная или поверхностная модель.

Наиболее простое и доступное решение, защищающее насос от холостого хода — сигнализатор-поплавок. Но для скважин с небольшим диаметром он не подойдет, поэтому чаще всего ставится в колодцы.

Если известно, что в водном источнике чистая вода, то оптимальный выбор — датчик уровня воды. Если качество жидкости сомнительно, то лучше присмотреться к реле потока или датчику давления.

Датчик уровня точно не подойдет в том случае, если есть вероятность засорения фильтра насосного агрегата мусором. Даже если он будет сигнализировать о нормальном уровне воды, жидкость все равно не будет подаваться. В итоге перегорит мотор.

Можно и вовсе эксплуатировать скважину или колодец без установки датчиков или реле. Но для этого придется постоянно визуально контролировать, как поступает водный ресурс. Тогда, например, если жидкость не поступает к насосу, то пользователь вручную его выключит. Если такой возможности нет, то, чтобы защитить оборудование от перегрева и поломки, стоит все же приобрести защитный датчик, который окупит себя. Тем более, в Москве отыскать подходящее устройство — не проблема.

Что такое сухой ход и как он возникает

Сухой ход — это ситуация, когда рабочая жидкость, которую перекачивает насосная станция, заканчивается, и насос работает в пустоте. Такая ситуация является опасной для насоса и может привести к его поломке.

Сухой ход возникает в следующих случаях:

• отсутствие жидкости в исходном резервуаре, из которого насос должен забирать жидкость;
• засорение фильтра, который препятствует проникновению твердых частиц в насос и его повреждению;
• неправильная настройка насоса, когда его мощность не соответствует необходимому объему жидкости, что также может привести к сухому ходу.

Во избежание сухого хода необходимо установить насосную защиту, которая будет контролировать уровень жидкости в резервуаре и автоматически остановит насос при необходимости. Это поможет избежать поломок и продлит срок службы насосной станции.

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.

Встроенные средства защиты погружного насоса ↑

Рабочие колеса и диффузоры бытовых насосов чаще всего производят из термопласта. Этот износоустойчивый материал отлично справляется с высокими нагрузками, в ситуации же с «сухим ходом» (работа без воды) детали начинают перегреваться и деформироваться. Результат обычно предсказуем – в насосе заклинивает вал либо перегорает электродвигатель. Самое печальное, что гарантийного ремонта в этом случае быть не может (производители подчеркивают, что приборы нельзя использовать без воды).

Защита погружного насоса от сухого хода требуется в следующих случаях:

• Обустройство колодцев и скважин с низким дебитом (объем воды может меняться в зависимости от сезона).
• Перекачка жидкости из емкостей с невосполняемым объемом (например, бассейн).
• Высокая производительность самого насоса.

Чтобы прибор вовремя «понял», что вода закончилась, и не работал вхолостую, насос оборудуют различными видами защиты:

Выключатель-поплавок. Недорогой вариант для колодцев (в скважине или трубопроводе для него недостаточно места). Датчик подключается в разрыв фазы, от которой запитан насос, и устанавливается на фиксированном уровне (при критическом понижении уровня воды жидкость должна покрывать донный клапан). При срабатывании датчика контакты размыкаются, «выключая» электропитание прибора. Поплавками оборудована подавляющая часть колодезных насосов.

Датчики реле давления устанавливают на нескольких уровнях

• Реле давления. Устройство контролирует перепады давления в системе и размыкает контакты при достижении критической точки (0,4 – 0,6 бар), при этом новый запуск насоса производится только вручную. Реле давления можно использовать только в комплексе с гидробаком, иначе установка датчика не будет иметь смысла.
• Прессконтроль (реле потока и давления). Защита погружных насосов от сухого хода осуществляется с помощью датчика, расположенного в реле протока. Если сквозь устройство не проходит жидкость, оно автоматически отключается.

Еще один эффективный, но довольно дорогой способ – установка реле уровня: три электрода подключают к электронной плате через обычный одножильный провод и опускают в скважину или шахту колодца. Датчики, закрепленные на разной глубине, подают сигналы об изменении уровня воды. Если он опускается ниже отметки контрольного датчика, мотор прекращает работу, если перекрывает электрод – система запускает насос.

Гидравлический удар может вывести насос из строя

Гидроудар может произойти при сливе воды в скважину либо включении аппарата после «сухого хода». Находящаяся под высоким давлением жидкость сильно бьет по лопастям крыльчатки и может их повредить. Как защитить погружной насос от гидравлического удара? Как правило, производители предлагают комплексное решение:

• Встроенный обратный клапан, задача которого – компенсировать вес водяного столба.
• Гидроаккумулятор, оборудованный реле давления и датчиками.

В случае, когда давление превысит допустимые нормы, система автоматически отключит прибор. Если же этого не произойдет, то в защиту вступает обратный клапан.

Большая часть поломок в той или иной степени сопряжена с электрической частью погружного насоса. Если напряжение в сети сильно понижается либо скачет, велика вероятность межвиткового замыкания обмоток стартера (следствие – выход агрегата из строя).

Чтобы избежать подобных нюансов, многие производители оборудуют электродвигатели встроенной защитой.  Система выключается при выходе показателей за допустимые пределы и включается при возврате напряжения в норму.