Датчик сухого хода для защиты насоса

Для того чтобы система водоснабжения частного дома функционировала стабильно и надежно в ней необходимо предусмотреть защиту, в том числе и от сухого хода. Сайт «Дачный ремонт» подготовил для Вас цикл статей, посвященный различным опасным факторам, угрожающим работе систем водоснабжения и способам защиты от них. В данной статье мы постараемся подробно разобрать такой аварийный режим, как «Сухой ход насоса» и оптимальные способы защиты от него.

В данной статье мы рассмотрим:

«Сухой ход насоса». Что это такое и чем оно так опасно?
Способы защиты насоса от сухого хода
Виды современных реле давления
Электронно-механическое реле защиты насоса от сухого хода
Монтаж и регулировка датчиков защиты от сухого хода
Датчики контроля потока воды
Датчики контроля уровня воды в системе
Выводы и полезные советы

«Сухой ход насоса». Что это такое и чем оно так опасно?

Сухим ходом или работой в холостую, называют аварийный режим работы насоса, при котором мотор работает без воды. Если сказать иначе — приемный элемент электронасоса, по той или иной причине, не может принять воду и начать нагнетать ее в систему. Такой режим является губительным для используемых в настоящее время бытовых агрегатов, так как они не рассчитаны на работу вхолостую. Причем не имеет значения погружной это насос или циркуляционный. В процессе транспортировки вода является не только грузом, она так же выполняет функцию смазки, уменьшающей трение и охладителя, снижающего температуру насосного оборудования.
Если вода внезапно кончается, а насос продолжает работать, то нормально функционировать в таком режиме долго он не сможет. Первым делом при отсутствии воды повышается температура, далее начинается деформация движущихся частей, таких как вал или крыльчатки. Если деформации слишком сильные, прибор может заклинить. Следующим, и возможно финальным, для него последствием станет перегорание обмотки электродвигателя. Для бытовых моделей критической является работа при t ≥ 60ºC. При этом время работы в таком режиме до поломки в различных ситуациях может быть совершенно разное. Иногда для выхода насоса из строя достаточно и пары минут, а иногда он может до получаса работать без воды, без каких либо последствий.

Причин, по которым насос может остаться без воды, может быть много:

в летнее время уровень воды в колодце или скважине падает и не успевает восстановиться до уровня установки насоса;
в скважине установлен слишком мощный насос, производительность которого гораздо выше естественного притока воды в скважину;
приемный патрубок или сетка засоряется песком, илом, и т.д.
нарушениями герметичности приемных элементов насоса

Способы защиты насоса от сухого хода

И так, мы уже определили, что допускать работу насоса вхолостую нельзя ни в коем случае. Однако в процессе эксплуатации не всегда есть возможность самостоятельно следить за уровнем воды в колодце, а в скважине и подавно. Что же тогда делать?

Для того чтобы исключить риск работы в режиме «сухого хода» было разработано несколько методов, основанных на следующих способах контроля состояния воды в системе:

контроль давления воды в системе
контроль уровня воды в источнике
контроль потока воды в системе

Для контроля давления в системе используют датчики различного исполнения и видов. Существуют механические реле защиты от сухого хода и электронные реле давления, в комплекс функций которых входит защита системы от сухого хода.
Для контроля уровня воды в источнике применяют поплавковые выключатели и электронные контактные выключатели. Они позволяют защитить насос заблаговременно, не доводя до работы в режиме «сухого хода»
Для контроля потока воды используют магнитно-механические лепестковые датчики, электронно-механические турбинные датчики и электронные проточные датчики. Все виды таких датчиков устанавливаются на трубы и работают только при наличии постоянного движения воды в системе.

Электронное реле
контроля давления воды

Датчик контроля
уровня воды

Датчик контроля
потока воды

Электронно-механическое реле защиты насоса от сухого хода

Электронно-механическое реле – простой и надежный вариант защиты для любых автоматических систем водоснабжения. Простая конструкция прибора обеспечивает возможность ручной настройки. При своей низкой цене механика отлично справляется со своей единственной задачей и работает практически в любых условиях. Датчики контроля давления воды в системе прекрасно работает в системах водоснабжения. Так как для автономной работы системы в любом случае необходимо обеспечить постоянное давление, тогда получается, что она уже готова к установке реле сухого хода. Достаточно только правильно его установить. Датчик анализируют давление в системе и при его снижении до предела в 0,2-0,7 бар отключают питание насоса. Считается, что при таком давлении насос уже работает «вхолостую». На приборе этот предел можно регулировать при помощи винта удерживающего рабочую пружину, а контролировать правильность настройки можно при помощи контрольного манометра установленного в системе

Конструкция механического датчика сухого хода

Как было указано ранее, конструкция механики весьма проста и они легко поддаются регулировке и ремонту. По сути, ломаться то в данном приборе и нечему. Слабыми местами в реле являются контакты, которые имеют свойство окисляться и подгорать; и мембрана, которая может засориться мусором. Сам же прибор выполнен в корпусе неправильной обтекаемой формы из прочного пластика, имеет легкоразъемную конструкцию. Реле различных моделей и производителей могут отличаться по форме, цвету и иметь свои особенности, но основные элементы остаются неизменными.

Снаружи реле сухого хода имеет следующие элементы:

Муфта для ввода кабеля
Резьбовое соединение для подключения в систему (резьба может быть как наружной, так и внутренней, либо иметь фланец, диаметр резьбы измеряется в дюймах и бывает: ¼, ½, 1 дюйм
Кнопка принудительного включения

Под крышкой корпуса находятся следующие элементы:

Основание
Пружина с регулировочной гайкой
Контакты для подключения сети 220 V
Питающий кабель 220 V
Контакты для кабеля, питающего насос
Контакты для подключения заземления
Мембрана
Пластина

Примечание

Принцип действия и функции рабочих элементов в реле сухого хода остаются неизменными, независимо от модели прибора.

Принцип действия датчиков защиты от сухого хода

Механическое реле сухого хода выполняет всего одну функцию – отключает насос в том случае, если давление в системе опускается ниже определённого порога. Чтобы установить этот порог используют специальную пружину. Для бытовых агрегатов считается, что если давление в системе ниже 0,2-0,7 бара, то насос уже работает вхолостую и может перегреться. Такой придел и устанавливают на реле.
В штатном режиме система находится под постоянным давлением, которое давит на мембрану внутри прибора. Мембрана, в свою очередь давит на пружину. В этом положение контакты на реле замкнуты. При этом колебания давления при работе системы никак не влияют на работу реле сухого хода, так как они находятся в диапазоне 1,8-3 бар, что гораздо выше давления его срабатывания.
В случае, когда в источнике кончается вода, давление в системе резко падает, пружина давит на мембрану с большей силой, чем вода и контакты на реле размыкаются. Питание, подаваемое на насос, отключается.
Чтобы включить систему после срабатывания защиты, ее придётся запускать принудительно. Для этого в реле сухого хода предусмотрена кнопка принудительного включения, при нажатии которой контакты замыкаются, даже при отсутствии давления в системе. Как только давление в системе поднимется выше установленного порога, мембрана снова начнет давить на пружину и контакты замкнутся. Система вновь перейдет в штатный режим работы.

Монтаж и регулировка датчиков защиты от сухого хода

Датчик сухого хода монтируют вместе с датчиком давления. Если Вы знакомы со схемой монтажа реле давления, то легко подключите и реле сухого хода. Устанавливают его обычно непосредственно перед гидроаккумулятором, подключают к системе через фитинг-тройник.
В процессе монтаже необходимо следить за уплотнением стыковых соединений. Их уплотняют при помощи льняной подмотки или ленты «ФУМ». С лентой работать проще, главное наматывать ее по резьбе, чтобы во время накручивания лента не задиралась, количество мотков ленты зависит от ее толщины и диаметра резьбы (обычно от 4 до 10 мотков). Желательно монтировать реле в систему с наименьшим количеством стыков и поворотов.
Подключение электрической части так же не отличается сложностью. После того, как Вы вскроете крышку, у Вас перед глазами будут простые и удобные клеммы для подключения. В самом низу - клеммы заземления, выше - клеммы для подключения к сети 220 V, в самом верху - клеммы для подключения насоса. Если реле подключается вместе с реле давления, то сначала питание попадает на реле сухого хода, потом на реле давления и только потом - на насос.
Регулировка датчика сухого хода идентична регулировке механического датчика давления. Он имеет такую же пружину с регулировочным винтом, который необходимо закручивать или откручивать для регулировки предела давления. Регулировка производится при отключенной от напряжения системе с возможностью в любой момент запустить ее и проверить в аварийном режиме сухого хода.

Шаг 1.Подготовка

Вскрываем прибор. Для этого на крышке есть пластиковая гайка с пазом для отвертки.

Шаг 2.Проверка

Находим регулировочный винт на пружинах

Шаг 3.Регулировка

При помощи винта регулируем параметры давления системы. Обратите внимание, что регулировку производят при отключенном питании! Пружина достаточно чувствительна, поэтому крутить винты нужно аккуратно, понемногу изменяя их положение.

Шаг 4.Предварительный пуск системы

После предварительной регулировки необходимо запустить систему и проверить порог отключения при работе в режиме сухого хода. Давление засекают при помощи контрольного манометра.

Шаг 5.Корректировка настройки

Далее необходимо обесточить систему и провести корректировку, если это необходимо. Если предел отключения слишком низкий и насос отключается слишком поздно или не отключается вовсе, его необходимо повысить, для этого нужно закрутить гайку на пружине (крутить по часовой стрелке). Если же предел отключения слишком высокий, нужно наоборот ослабить пружину.

Шаг 6.Проверка работы системы

После того как предел срабатывания защиты удовлетворяет требованиям системы (давление на уровне 0,2-0,8 бар) можно несколько раз проверить систему и, если значения не меняются, установить наружную крышку на место и пользоваться системой.

Для монтажа реле сухого хода своими руками Вам понадобится:

Датчик сухого хода
Лента ФУМ или другой уплотнитель
5-ти вводный штуцер
Пара ключей (лучше разводных)
Отвертки (фигурная и прямая)

В общем на установку и регулировку реле сухого хода можно потратить до 150 минут чистого времени.

Датчики контроля потока воды

Датчик контроля потока воды, как и реле давления, способен защитить насос от опасного режима сухого хода, однако, в отличие от него, для работы не нужно наличие постоянного давления в системе. Они также бывают электронно-механическими или электронными, а в своей работе определяют наличие в системе потока воды, его силу и равномерность. Все типы реле потока устанавливают в систему в любом месте, где есть поток воды, обычно на трубу сразу после насоса или возле потребителя.
В отличие от реле, определяющих давление в системе, датчики потока срабатывают гораздо быстрее и более надежно защищают насос от работы вхолостую.

Лепестковые реле потока воды

Турбинные реле потока воды

В лепестковых реле роль рабочего элемента выполняет гибкая пластина, которая расположена во внутренней полости прибора. Поток воды в системе постоянно отклоняет рабочую пластину, направляя ее параллельно потоку. На ней расположен магнитный элемент, который воздействует на герконовый выключатель и замыкает контакты. Благодаря такому типу выключателя неравномерность потока воды частично нивелируется и реле не отключает насос при малейших колебаниях потока. Однако, если поток в системе недостаточной силы, то пружина отклоняет пластину и та стремится вернуться в положение перпендикулярное потоку и выключатель размыкает контакты в момент, когда магнит выходит из диапазона действия геркона. Таким образом, агрегат отключается практически мгновенно.
В датчиках турбинного типа рабочий элемент – это небольшая турбина. Такой датчик более сложный и работает благодаря электромагниту, расположенному в роторной части датчика. Во время работы системы поток жидкости вращает турбину, в роторе создается электромагнитное поле, которые впоследствии преобразуются в электромагнитные импульсы. Оборудование считывает эти импульсы и анализирует их. Если импульсов достаточно, то реле позволяет насосу продолжить работу. Если же импульсы отсутствуют или их слишком мало, это означает, что агрегат работает вхолостую и реле отключает его.
Электронные датчики потока не только защищают насос от холостого хода, но и производят подсчет расхода воды. Это гораздо более сложный агрегат, имеющий широкий спектр функций. Их редко применяют только как защиту от сухого хода, поскольку стоят они достаточно дорого и защита от сухого хода является лишь дополнительной функцией.

Датчики контроля уровня воды в системе

Один из способов защиты насосного агрегата от сухого хода – это контроль уровня воды в источнике. Так как не всегда возможно и удобно контролировать всю систему в целом, то имеет смысл осуществить контроль уровня воды непосредственно в источнике. Для этого используют:

Поплавковые датчики

Контактные реле уровня

Поплавковые реле очень распространены, и на рынке можно найти огромное количество их видов и конструкций. Принцип действия у них весьма простой, а главное надежный. Во время откачивания воды из источника в ее толще или на поверхности находится поплавок. Когда уровень воды падает, поплавок опускается вместе с ним. Как только он опускается до нижней отметки, контакт на выключателе размыкается, и датчик отключает насос и не позволяет включить его до того, как вода вновь не наполнится до нужной отметки. Поплавковые датчики позволяют настроить насос не только на отключение, но и на включение при превышении определённого уровня. Благодаря такой защите можно избежать даже малейшего перегрева насоса из-за сухого хода. Однако оборудование имеет достаточно большие габариты и требует место для своей установки, поэтому смонтировать его, например, в скважине или другом узком месте не представляется возможным.
Контактные реле уровня работают благодаря свойству воды проводить электрический ток. Они состоят из управляющей платы и трех электродов. Все электроды размещают в толще воды в источнике на разном уровне недалеко друг от друга. Пока они находятся в воде, между ними существует связь посредством низкочастотного тока. Как только уровень воды падает, и электроды остаются выше, связь прерывается и датчик отключает насос. Если система настроена на автоматическое откачивание, то при повышении уровня воды до верхнего электрода датчик автоматически подаст напряжение на насос и включит его, либо позволит автоматике сделать это в нужный момент.

Выводы и полезные советы

Поломка насоса из-за работы в режиме «сухого хода» не является гарантийным случаем и не подлежит гарантийному обслуживанию.
Электронные системы автоматики в большинстве своем предусматривают защиту насосного оборудования от работы в режиме сухого хода, однако не используются только для этой цели. Почти все электронные реле давления и датчики контроля потока помимо основных функций обеспечивают защиту от сухого хода насоса.
Электронные датчики гораздо проще настраивать, а в большинстве своем они вообще не требуют настройки.
Механические реле сухого хода неприхотливы к качеству воды.
В условиях работы во влажной среде механические реле могут быстро выйти из строя, если они не выполнены во влагозащищённом корпусе.
Слабым местом механики является контактная группа. Они часто подгорают и окисляются, что приводит выхода реле из строя.
В процессе работы механического реле рабочая пружина теряет свою упругость, что приводит к искажению изначальных пределов давления. Периодически реле необходимо настраивать.
Механическое реле нужно чистить от скопившейся мелкой взвеси под резиновой мембраной.
Для первичной настройки механического реле сухого хода лучше привлечь мастера, а вот периодическую регулировку можно вполне производить самостоятельно.
В системах с использованием гидроаккумулятора и обратного клапана нельзя гарантировать 100% защиту при использовании реле анализирующего давление в системе. В этом случае реле контроля уровня воды работают лучше. Иногда лучше использовать оба вида защиты для гарантированной защиты.