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.
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.
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.
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.
Питающее напряжение и перегрузки должны контролироваться
Электродвигатель является наиболее важной конструктивной составляющей насоса для скважин. Соответствующие заводским требованиям параметры его электропитания будут способствовать длительной и беспроблемной эксплуатации всех узлов агрегата. От влияния негативных факторов электросети (скачков тока, напряжения) можно надежно произвести защиту погружного насоса, а именно его двигатель при помощи стабилизаторов напряжения или реле (автоматов) защиты двигателей
В настоящее время на рынке доступны модели таких защитных устройств как зарубежных, так и отечественных производителей
От влияния негативных факторов электросети (скачков тока, напряжения) можно надежно произвести защиту погружного насоса, а именно его двигатель при помощи стабилизаторов напряжения или реле (автоматов) защиты двигателей. В настоящее время на рынке доступны модели таких защитных устройств как зарубежных, так и отечественных производителей.
Перегрузку двигателя насоса предотвращают недорогие, но важные детали системы – тепловые токовые реле.
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.
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.
- Открыть потребление воды (кран, шланг, вентиль), чтобы благодаря манометру увидеть давление, при котором срабатывает реле и включается насос. Обычно это 1.5-1 бар.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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)
Лучшие производители
Для того, чтобы приобрести стоящий товар, покупайте его у лучших производителей. С некоторыми из них стоит познакомиться поближе.
Condor
Немецкая компания, основанная в конце XIX века. Начинала с производства центрифуг и доильных аппаратов. Позднее наладила производство насосного оборудования.
Сегодня это ведущий мировой производитель приборов электронного управления насосным и компрессорным оборудованием в системах обеспечения водой и сжатым воздухом. Популярность моделей РД, датчиков и блоков управления Condor Werce не нуждается в доказательствах. Среди ее постоянных заказчиков такие известные производители, как Atlas Copco, Ingersoll Rand и др.
Italtecnica
Итальянская корпорация, известна с 1982 года. Повышенным спросом пользуются ее популярные модели РД, защиты от сухого хода, поплавковых выключателей, частотных преобразователей и прочих элементов автоматики и управления для инженерных сетей.
Grundfos
Знаменитый и один из крупнейших мировых производителей насосного оборудования. Компания образована в 1945 году. Страна бренда – Дания. Представительства и дочерние предприятия в более чем 50 странах. Среди новинок – насосная станция CMBE. Ее «изюминка» – встроенный частотный преобразователь. Устройство стабильно поддерживает заданный параметр независимо от количества точек разбора воды и без гидроаккумулятора.
WWQ
Aquario
Итальянский производитель качественного насосного оборудования средней ценовой категории и элементов автоматики для бытовой эксплуатации. Производство в России.
Danfoss
Международная компания – лидер в производстве и продажах автоматических компонентов для управления системами водоснабжения, теплового оборудования. Образована в 1932 году. Дочерние предприятия в сотне стран по всему миру. Головной офис в Дании. Устройства Danfoss отличаются высочайшим качеством и стоят недешево. Чаще всего используются при строительстве промышленных предприятий и офисных зданий крупных компаний.
Джилекс
Российский производитель насосного оборудования и компонентов автоматики. Компания образована в конце прошлого века. Выпускает недорогие изделия приемлемого качества. Производство в Подольске (Московская область).
Unipamp
Российский производитель насосного оборудования и блоков управления. Популярностью пользуются аппараты с микропроцессорным управлением. Одним из основных поставщиков компании является концерн Italtecnica. Предприятие имеет собственную производственную базу. Цели компании – производства оборудования высокого качества по доступным ценам.
Вихрь
Российский производитель насосного оборудования с производством в Китае. Продукция известна еще со времен СССР. Помпы производились в Самаре (бывший Куйбышев). В настоящее время производство перенесено в Китай, однако компания постоянно контролирует качество продукции.
Какой фирмы аппарат лучше купить, решать вам. В любом случае стоит спросить совета у опытных пользователей.
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.
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.
Выводы и полезное видео по теме
Строение, составляющие и принципы работы:
Процесс подключения устройства по этапам:
Подробнее о том, как отрегулировать уровень срабатывания в реле:
Реле, контролирующее поток воды в трубопроводе, значительно повысит удобство применения насосов и надолго продлит срок их эксплуатации. Пренебрегать установкой предохранительного устройства крайне нежелательно, так как оно не только автоматизирует работу оборудования, но и по максимуму защищает его от возможных неполадок, случающихся из-за холостого хода.
А может вы успешно справились с установкой и настройкой прибора и хотите дать полезные рекомендации другим новичкам? Пишите свои комментарии в блоке ниже, добавляйте фото процесса монтажа или настройки – ваш опыт будет полезен многим домашним мастерам.
Реле протока воды – это специальный прибор, устанавливаемый для защиты водопроводных насосов. Защитное устройство при исчезновением воды в системе, срабатывает и отключает аппаратуру водоснабжения. Также прибор сможет автоматически выключить насос, когда давление в системе превысит установленный предел, и снова запустить его после стабилизации напора в сети.
