Датчик включения насоса в скважине. Защита насоса от сухого хода. Видео

В списке причин, приводящих к поломке насоса, так называемый сухой ход занимает первое место. Речь идёт о том временном промежутке, когда по разным причинам вода перестаёт поступать в насос, и при этом устройство продолжает работать. Понимая серьёзность проблемы, инженеры выдумали целый ряд технических уловок, чтобы обезопасить агрегат от неприятной ситуации.

Как выполняется защита насоса от сухого хода?

Действенным способом защиты насоса от сухого хода может стать подключение к системе ЛПЗ, то есть реле давления, похожего на то, которое используется в насосных станциях, но работающего с минимальным давлением. Устройство контролирует давление в системе и, как только оно падает ниже уровня в 0,3 атмосферы, это является сигналом для отключения насоса. Насос в данном случае не возобновит работу самостоятельно. Включить его должен будет оператор, нажав на кнопку или потянув рычаг на установленной защите.

Защитить насос от сухого хода можно также путём контроля протока. Основана эта система на принципе: есть проток – насос работает, нет протока, значит нет воды, соответственно насос отключится. В продаже можно найти различные устройства для автоматического контроля протока, но наиболее используемым является устройство российских разработчиков – контролер Пампэла. Примечательно то, что автомат способен определённое время справляться с поставленными задачами без участия человека. Пампэла будет автоматически запускаться, чтобы определить, не появилась ли вода в системе. Обнаружив воду, автомат запустит насос. Если же в течение заданного производителем временного промежутка это не произойдёт, то тогда без помощи оператора не обойтись.

Наиболее эффективной защитой для скважинных моделей является защита от сухого хода при помощи электродов. Их опускают в скважину вместе с насосом, располагая на определённом расстоянии друг от друга. Принцип действия прост: есть вода в скважине, значит есть контакт между электродами и система исправно работает. Разрыв цепи послужит сигналом об отсутствии воды, что приведёт к незамедлительному отключению насоса, который включится сразу же, как только вода появится и снова замкнёт цепь. Этот способ отлично себя зарекомендовал, но есть один минус – высокая стоимость необходимой автоматики, специальных электродов и сертифицированного под питьевую воду кабеля.

Не стоит, конечно же, пренебрегать и самым простым средством защиты насоса от сухого хода. Речь идёт о поплавковом выключателе. Насос с «поплавком» погружается в воду и как только вода переходит заданное в настройках ограничение, насос отключается. В продаже можно найти поплавковые выключатели, срабатывающие на осушение или на наполнение, а также модели с универсальным подключением.

«Сухой ход» - это режим работы насоса, во время которого через насос не прокачивается вода. Такой режим - крайне нежелательный и аварийный, он сокращает срок службы насоса. Вода, которую перекачивает насос, является одновременно и смазывающей и охлаждающей жидкостью. Без неё насос перегревается, при длительной работе в режиме «сухого хода» рабочие элементы насоса могут деформироваться, а двигатель сгореть. Чтобы обеспечивать долгую и надёжную работу насоса и все системы подачи воды в целом, этого нельзя допускать. Для защиты насоса от сухого хода используется автоматика: датчики сухого хода, реле сухого хода, поплавковые датчики и т.п. Они отключат насос при сухом ходе

Причины сухого хода

Самая первая и очевидная причина – это отсутствие воды. Не важно, откуда производится откачка воды – бак, водоём, колодец, вода может закончиться, или её уровень окажется ниже положения погружного насоса (или всасывающего патрубка поверхностного). В случае со скважиной, такая ситуация может означать, что неправильно подобран сам насос, и его производительность больше , либо неверно выбрано его расположение – он находится выше .

Другие случаи возникновения сухого хода характерны для поверхностных насосов: труба для всасывания воды может засориться, и вода перестанет поступать в нужном количестве, либо герметичность этой трубы может быть нарушена, произойдет подсос воздуха и он попадёт в насос.

Для насосов, которые подключатся к водопроводной сети (например, в садах или посёлках) для повышения давления воды в домашней водопроводной сети, сухой ход может возникнуть не только при полном отсутствии воды в централизованном водопроводе, но и при низком давлении в нём.

Таким образом, сухой ход имеет во всех случаях схожие причины и связан с полным или частичным отсутствием воды и попаданием воздуха в насос. В самом простом случае, когда насос используется только для подачи воды из скважины или колодца и при его работе рядом присутствует человек, в защите от сухого хода нет нужны. Так же нет необходимости в ней, если откачка происходит из заведомо неиссякаемого источника, например из озера. Но при наличии автоматизированной водопроводной системы, такая защита необходима.

Защита насоса от сухого хода

Для защиты от сухого хода используются датчики и реле, которые отключают питание либо сразу после проявления сухого хода, либо заранее. Обнаружение сухого хода происходит за счет определения одной из трёх величин:

1. уровень воды
2. давление на выходном патрубке насоса
3. поток воды через насос

За счёт отслеживания уровня воды работают поплавковые датчики и реле уровня. располагается выше погружного насоса (или выше всасывающего патрубка поверхностного насоса) и при падении уровня воды ниже него размыкает электрическую цепь, отключая насос. Повторное включение насоса после восстановления уровня воды происходит чаще всего вручную. Реле давления – более продвинутое средство, которое имеет два датчика, которые расположены на минимальном и максимальном уровнях воды. Когда уровень воды падает ниже минимального, насос отключается, а когда восстанавливается до максимального, насос снова включается (если это необходимо). Преимущество таких устройств в том, что они отключают насос ещё до сухого хода.

Второй подход заключается в измерении давления на выходном патрубке насоса. Логично, что если давление там упало ниже критического (обычно считается 0,5 бар и меньше), значит насос перестал качать воду, и его нужно отключить.

И, наконец, третий вариант – это измерение потока воды через насос, с помощью датчика потока. Как только интенсивность потока падает ниже критической отметки, питание насоса выключается.

Последние два способа предполагают кратковременную работу насоса в режиме сухого хода: сначала возникает сухой ход, затем датчик это фиксирует и отключает насос. Это можно считать недостатком, хотя для повреждения насоса и выхода его из строя в режиме сухого хода он должен проработать несколько минут (а то и десятков минут).

Защита насоса от сухого хода необходима в системах водоснабжения загородных домов, но чаще всего она применяется не сама по себе, а в комбинации с другими устройствами автоматизации, способы установки которых зависят от схемы водопровода, наличия

Большинство частных домов имеют автономное водоснабжение, которое обеспечивается насосом. При различных компоновках систем, которые поставляют воду, всегда существует необходимость постоянного контроля и управления работой.

Автоматическое включение и выключение происходит при помощи реле, которое срабатывает при изменениях в давлении воды. Если же водный источник пересыхает (не успевает восстанавливаться из-за интенсивного забора) автоматически срабатывает защита насоса от холостого хода и насос отключается.

1 Что такое сухой (холостой) ход?

Каждый природный источник воды имеет свой определенный ресурс, который зависит от таких параметров как глубина залегания, состав грунта, интенсивность перемещения грунтовых вод. При интенсивном пользовании, запас воды быстро исчерпывается, а в случае подключения к централизованным системам, бывают аварии и плановые отключения.

При отсутствии воды, работа насоса происходит на сухую. Это и есть сухой или холостой ход.

Если насос вовремя не отключить он перегреется, что приведет к поломке и дорогостоящему ремонту . К случившейся неприятности еще добавится отсутствие воды в доме на значительное время, если нет запасного (дублирующего) устройства.

Для того чтобы исключить такую ситуацию, производители выпускают модели с защитой от сухого хода насоса. Но они стоят дороже обычных, поэтому, в некоторых случаях, имеет смысл купить и установить автоматическую защиту отдельно.

2 Способы защиты

Для того чтобы работающий насос автоматически отключался при недостаточном количестве воды в источнике, следует воспользоваться следующими устройствами:

• автоматическим реле;
• устройством контроля водяного потока;
• датчиком водного уровня.

Каждое из этих приспособлений способно остановить подачу воды (при ее недостаточном количестве), для защиты насосного агрегата от перегрева и поломки.

2.1 Реле защиты

Несложный электромеханический элемент, который реагирует на изменение давления в системе водоснабжения. При падении давления ниже определенного значения, автоматически происходит разрыв силовой электрической цепи. Питание к насосу не подается и он прекращает работать.

Конструктивно, реле имеет прогибающуюся мембрану, которая при падении давления изменяет свое положение и замыкает цепь на контактной группе, что приводит к отключению электропитания.

В зависимости от настроек производителя, срабатывание реле происходит при падении давления от 0,6 до 0,1 атмосферы, в случае отсутствия воды, недостаточном ее уровне или засорении фильтра на всасывающем патрубке.

В системах, в которых присутствует гидроаккумулятор, работа реле будет не эффективна. Это обусловлено тем, что обычно, между защитой и насосом, устанавливается обратный клапан, который удерживает давление за счет наличия воды в гидроаккумуляторе. А так как минимальное значение давления для такой системы равно 1,4-1,6 атмосфер, защита не сработает даже при полном отсутствии воды в источнике, из-за того, что она есть в накопителе.

2.2 Как подключить к насосу реле сухого хода (видео)

2.3 Контроль протока воды

Использование насоса с защитой от сухого хода предусматривает включение в систему устройств, контролирующих проток воды:

• реле (датчик);
• контроллер.

Первые относятся к группе электромеханических устройств, вторые являются электронными.

2.4 Реле (датчики)

Изготавливаются в двух вариантах:

Первые выполнены в виде гибкой пластины, которая, находясь в трубе, отклоняется под давлением движущейся воды. В случае прекращения (отсутствия) перемещения воды, пластина выравнивается и замыкает контакты отключения питания электродвигателя.

Вторые работают по принципу создания электромагнитного поля вращающейся в потоке воды турбиной. При уменьшении количества электромагнитных импульсов, в случае ослабления потока или его отсутствии, питание насоса отключается, а при увеличении, возобновляется.

Некоторое неудобство в использовании этих устройств заключается в том, что они обязательно должны быть внутри трубопровода. При попадании внутрь системы твердых частиц (песка) возможны перебои в работе или полная их остановка, что требует частичного демонтажа системы водоснабжения.

2.5 Контроллеры

Устройства, обеспечивающие надежную защиту электродвигателя насоса от перегрева, которые, в некоторых моделях, имеют дополнительно встроенный обратный клапан и манометр. Фактически такие устройства являются электронными реле, реагирующими на изменение давления в водопроводной системе.

Основные функции — защита от сухого хода и контроль давления жидкости. Использование в работе нескольких параметров приводит к своевременному отключению оборудования при недостатке воды и поддержанию в системе стабильного рабочего давления.

Водопроводная система, в которую включено это устройство, устойчиво работает при любом появлении расхода водных ресурсов — когда открываются краны или срабатывает автоматическая бытовая техника.

3 Датчики уровня

Датчики уровня воды устанавливаются непосредственно в колодцах, скважинах, резервуарах. Используются как с погружными (находящимися под водой), так и с поверхностными (расположенными над уровнем воды) насосами.

По принципу работы, разделяются на два вида:

• поплавковые;
• электронные.

3.1 Поплавковые

Предназначены для контроля наполняемости (для избегания переливов емкостей) или осушения (защита от работы в сухую) источников воды.

Производятся модели поплавковых выключателей, которые работают в двух режимах, т.е. отключают насос и при падении уровня воды и при ее чрезмерном количестве в ограниченном пространстве.

Принцип работы заключается в следующем: датчик размещается так, чтобы поплавок находился на поверхности воды на установленной высоте. При падении уровня происходит опускание поплавка, который шарнирно связан через рычаг с контактной группой. При критическом опускании происходит размыкание контактов фазного провода, и электродвигатель насоса останавливается.

В случае контроля заполнения емкости — все происходит наоборот. С поднимающейся водой поднимается и поплавок , работа которого настроена не на опускание, а на подъем уровня.

3.2 Электронные

Такие устройства выполняют те же функции что и поплавковые, но принцип работы у них другой.

В воду источника или накопительного резервуара опускаются два электрода. Один на глубину до минимально допустимого уровня, другой на уровень рабочего заполнения (базовый). Так как вода является хорошим проводником электричества, электроды связаны между собой токами небольшой силы. Управляющее устройство получает сигнал и удерживает насос в работающем режиме. Как только токи исчезают (при падении уровня воды ниже критического), происходит отключение электропитания, так как проводящего ток материала (воды) между электродами нет.

Описанные выше устройства и методы их использования подходят для защиты насосного оборудования, контроля уровня и давления воды в небольших системах личного пользования. Для частного дома или дачи.

В больших хозяйствах или многоквартирных домах, при устройстве автономного водоснабжения, в целях защиты и контроля следует использовать частотные преобразователи . Стоимость их значительно выше, но при работе с мощными качающими устройствами без них не обойтись.

Работа водяного насоса, являющегося частью гидравлической системы водоснабжения, должна проходить в условиях, которые предусмотрены производителем оборудования. К нежелательным экстремальным режимам принято относить эксплуатацию без жидкости. Подобное явление принято называть «сухим ходом».

Специфика эксплуатации

Перекачиваемая вода в домашних системах подразумевает несколько параллельных процессов:

• транспортировка жидкости к потребителю;
• охлаждение перекачивающего оборудования;
• смазка эластичных элементов насоса

Особенно заметны негативные последствия неправильной эксплуатации у вибрационного оборудования, которое является наиболее популярным в бытовых схемах водоснабжения. Также недопустимым считается явление для погружных, поверхностных и дренажных аппаратов.

Если не предусмотрена защита от сухого хода скважинного насоса, то в результате происходят следующее:

• подвижные элементы разогреваются и повышают температуру смежных узлов;
• большинство деталей подвергается деформации;
• в определенной ситуации случается заклинивание, что приводит к выходу из строя электрической части.

В конструкции насосной станции нужно своевременно провести монтаж защиты, так как последствия «сухого хода» не ремонтируются по гарантии, работы придется проводить за свой счет.

При проверке состояния вышедшего из строя оборудования специалисту не составит труда определить причину данного состояния. О ней свидетельствуют характерные деформационные признаки элементов конструкции. В инструкциях к оборудованию производитель четко обозначает недопустимость эксплуатации насосов в отсутствии залитой в рабочие полости жидкости.

Предположительные «виновники» поломки

Существует несколько наиболее часто встречающихся причин, которые приводят к экстремальному режиму работы помп:

• Несбалансированная мощность насоса. В такой ситуации происходит быстрая откачка жидкости по причине недостаточного дебета скважины или для насосов, у которых заборная часть располагается выше динамического уровня.
• Схема подключения имеет участок заборной трубы, в которой имеется разгерметизация. Через отверстие станет внутрь проходить воздух.
• Засорилась труба откачивания, что нередко бывает у поверхностных моделей насосов.
• Работа гидравлики ведется при пониженном давлении.
• Во время откачки жидкости из любой емкости необходимо не допускать захвата воздуха.

Без установленных автоматических систем справится с недопущением «сухого хода» достаточно проблематично.

ВИДЕО: Разборка, ревизия и чистка глубинного насоса «Водолей»

Разновидности защиты гидравлической системы

Одним из главных факторов получения надежной схемы является монтаж автоматики. К подобному оборудованию относят следующие компоненты:

• датчик сухого хода для насоса;
• реле сухого хода для станций или насосов;
• реле давления;
• поплавковый выключатель.

Выключение поплавком

Одним из универсальных блокираторов является поплавковый датчик сухого хода для погружного насоса. Этот элемент цепи - относительно недорогой помощник для защиты гидравлического оборудования. Благодаря простате установки данный датчик сухого хода для насоса используется во многих схемах, например, когда проводится откачка из классических колодцев либо каких-то емкостей.

Подключается датчик сухого хода для погружного насоса в электроцепь для одной из фаз питания. Спецконтакт внутри аппарата разорвет соединение при определенном положении корпуса поплавка. Таким образом откачка своевременно остановится. Высота срабатывания задается при настройке местом установки поплавка. Кабель, которым соединен датчик сухого хода для насоса, устанавливается на определенном уровне, чтобы во время понижения поплавка не происходил абсолютно полный отбор жидкости. Должно оставаться определенное количество жидкости в момент размыкания контактов.

Во время отбора воды поверхностным либо погружным агрегатов крепление датчика осуществляется так, чтобы даже после разрыва контакта уровень жидкости был все же выше заборной решетки или клапана.

Недостатком поплавка является нулевая универсальность - в узкой шахте его не установишь.

В подобной ситуации приходится искать иные методы, которыми будет осуществлена защита от сухого хода скважинного насоса.

Реле давления воды

Используемое реле защиты от сухого хода конструктивно является электрическим, который дает возможность разорвать контакт в цепи при критическом понижении давления и, соответственно, уровня воды в источнике. Исходное минимальное значение задает производитель. Обычно оно варьируется в интервале 0,5-0,7 атмосферы.

Реле давления от работы "всухую"

Подавляющее большинство моделей реле сухого хода для бытовых нужд самостоятельную регулировку порогового значения не предусматривает.

В нормальных условиях работы насосной станции давление в системе всегда превышает одной атмосферы. Занижение показателя свидетельствует лишь об одном - в заборный патрубок проник воздух. Автоматика сразу разрывает контакт, запитывающий насос, не давая току идти по кабелю. Старт после разрыва осуществляется исключительно в ручном режиме, что является дополнительной защитой.

Применение подобного реле имеет смысл при соблюдении определенных условий:

• наличие замкнутой водопроводной схемы;
• смонтированный гидробак;
• использование насосной станции с поверхностным или погружным насосом.

Принцип работы данного реле актуальный для систем с глубинными помпами.

Датчик потока воды

В схемах задействуют специальные датчики сухого хода, которые фиксируют скорость воды, пропускаемой насосом. В конструкции датчика предусмотрен клапан (лепесток), расположенный на участке протока, и герконовый микропереключатель. На одной из сторон подпружиненного клапана имеется магнит.

Алгоритм, по которому работает данный датчик, следующий:

• вода проталкивает клапан;
• за счет толчка пружина сжимается;
• контакты замыкаются и оборудование начинает работать.

Как только поток ослабевает или полностью заканчивается, давление на клапан прекращается, соответственно, пружина ослабевает, магнит отходит от переключателя и контакт разрывается. Работа помпы останавливается. При появлении воды весь цикл повторяется в автоматическом режиме.

Данный датчик встраивается в гидравлическое оборудование небольшой мощности. Его работа заключается в балансе между двумя величинами: потоке и уровне давления. Позитивными качествами являются такие характеристики:

• компактные габариты;
• простота монтажа;
• быстрота реакции на отключение.

Благодаря высокой скорости срабатывания удается своевременно отключить питание, что уменьшает риск безводной работы.

ВИДЕО: Какой тип автоматики выбрать для насоса?

При необходимости установки универсальной защиты специалисты рекомендуют воспользоваться прибором для аварийных режимов мини АКН. В основе его лежит электронная защита самовсасывающего оборудования, которая реагирует на заданные параметры.

Преимуществами прибора являются:

• минимальное энергопотребление;
• небольшие параметры;
• комплексная защита от экстремальных режимов;
• высокая степень надежности;
• простота установки.

Работа без установленной защиты

В определенных случаях можно обойтись без монтажа дополнительных защитных узлов. Это возможно в следующих ситуациях:

• отбор жидкости осуществляется из источника, в котором постоянно есть вода;
• проводится непосредственный визуальный контроль за уровнем жидкости;
• высокий показатель дебета в скважине.

Если слышно, что агрегат начинает останавливаться, точнее «захлебывать», его необходимо самостоятельно отключить от сети. Запускать гидравлику повторно без проверки не рекомендуется.

ВИДЕО: Электрическая схема подключения автоматики глубинного насоса

Существует несколько систем управления скважинным насосом подробнее обо всех вы можете прочитать в статье автоматика для скважины . Здесь мы разберём самый бюджетный вариант, который можно приобрести в любом магазине торгующим сантехникой.

Речь идёт о механическом реле давления, оно на фотке справа. Так как работать без защиты от сухого хода опасно для насоса, то я приобрёл и его (на фото слева). С виду они идентичны, но последний имеет кнопку для принудительного запуска насоса.

Как работает защита от сухого хода

Оба этих устройства работают в зависимости от давления в магистрали. Защита от сухого хода без напора имеет разомкнутые контакты, а датчик давления сомкнутые вот и вся разница. Дальше дело в настройках. «Сухой ход» в моем устройстве настроен заводом изготовителем на давление примерно 0,5 атмосферы. Соответственно, когда весь узел собран и пришло время подать питание на насос, то ничего не произойдет. В защите от сухого хода меньше 0,5 атм., поэтому контакт разомкнут. Чтобы его замкнуть и существует та самая кнопка на корпусе.

Чтобы собрать узел управления насосом датчики необходимо установить последовательно.

Соединяем датчики кабелем. Контакты LINE на защите от сухого хода с контактами MOTOR на реле давления. Кстати, обратите внимание, что у защиты сухого хода (справа на этой фоторграфии) на резьбе нанесена краска. Скорее всего, это сделано для того, чтобы никому в голову не приходило его настраивать. Остаётся теперь прикрутить манометр и соединить все это хозяйство с магистралью холодной воды. К оставшимся вводам LINE и MOTOR соответственно подключаем питание и насос.

Запускаем систему кнопкой на защите от сухого хода. Насос бодро набирает давление 4 атм. Тут стоит отметить, что собирал я это без гидроаккумулятора, поэтому и давление набиралось очень быстро, но после набора реле давления начало щёлкать с интервалом 2 раза в секунду, подавая напяжение на насос, и также импульсивно, рывками, заставляя его вращаться. Отключил... Давление держит, утечек нет. Значит, нужно его настроить.

Регулировка реле

Настройка механического реле давления это отдельная песня! Я просто расскажу свои ощущения ибо действия непонятно как объяснить вообще. Это тонкий баланс между натяжением двух пружин. На 1/6 оборота перекрутил гайку насос совсем не выключается, не докрутил, начинает щёлкать как сумасшедший. В общем, ужас. Но с матюками и переживаниями за насос я каким-то чудом настроил это реле. Ура! Открываем воду. Щёлк! Работает. Закрываем. Щёлк! Не работает. Отлично! Я даже успел расслабиться и думал на этом квест закончен. Не тут-то было! Через полчаса, видимо, пружина ослабла, и опять при открытии крана начали раздаваться частые щелчки. Опыт уже подсказывал где надо чуть крутануть. Настроил, опять стало нормально. Ещё через полчаса новая вводная. Открываем кран. Насос включается. Закрываем кран, а реле не срабатывает... Насос как работал, так и работает. Защита от сухого хода, естественно, не срабатывает, так как давление гораздо больше 0,5 атм, а проток воды по магистрали это устройство учитывать не умеет. Так я убил полдня, то добиваясь от этой «парочки» нужного результата, то, через определённое время, осознавая, что настройки опять сбились и что-то идёт не так.

Итог. Снял всю эту конструкцию, так как она не блещет надёжностью и, однозначно, своей дешевизной не покроет расходы на ремонт или замену насоса при неудачном стечении обстоятельств. Так что не подойдёт даже в качестве временного варианта.

P.S. В моей ситуации наличие или отсутствие гидроаккумулятора никак не влияло на на реле давления, так как кран я открывал всегода на полную и давление падало ощутимо ниже давление включения насоса и все равно реле давления щелкало. И да... Мне же удавалось его настроить так как мне нужно, просто настройки сбиваются сами по себе.