Датчик сухого хода для насоса: принцип работы и конструкция

Насосное оборудование, обслуживающее трубопроводные системы, по которым транспортируется жидкая среда, особенно нуждается в защите в тот момент, когда падает давление жидкости или она вообще перестает поступать. Для обеспечения такой защиты в ситуациях, когда в насос не подается перекачиваемая им жидкость, его оснащают автоматическими датчиками – реле сухого хода. Для насосной станции могут использоваться различные типы таких устройств.

Система управления скважинным насосом: слева реле сухого хода, справа датчик включения/отключения насоса

Почему насосное оборудование надо защищать от сухого хода

Из какого бы источника ни перекачивал воду электронасос, это оборудование может оказаться в ситуации, когда жидкость перестанет в него поступать. Именно такие ситуации приводят к тому, что насосная станция начинает работать на холостом (или, как чаще говорят, на сухом) ходу. Негативным последствием работы насоса в таком режиме является даже не бесполезная трата электроэнергии, а интенсивный нагрев оборудования, что в итоге приводит к деформации элементов его конструкции и быстрому выходу из строя. Вода одновременно выступает в роли смазывающей и охлаждающей жидкости, поэтому ее наличие внутри насоса просто необходимо.

По указанной причине наличие реле, обеспечивающего защиту от сухого хода скважинного насоса (или циркуляционного), является практически обязательным. Большинство современных моделей насосного оборудования имеет встроенные реле. Однако стоят подобные насосы очень дорого. По этой причине пользователи часто приобретают реле, защищающие от сухого хода, отдельно.

Насосная станция с автоматической защитой от сухого хода

Основные средства защиты

Чтобы обеспечить защиту насоса от сухого или холостого хода, используют устройства различного типа, основная задача которых состоит в том, чтобы прекратить функционирование оборудования в тот момент, когда в него перестает поступать вода. Сюда, в частности, относятся:

• реле защиты насоса от сухого хода;
• датчик потока воды;
• реле давления с опцией защиты по сухому ходу;
• датчики, контролирующие уровень жидкости в источнике водоснабжения, в качестве которых могут применяться поплавковые выключатели или реле контроля уровня.

Различия между собой всех вышеперечисленных устройств заключаются как в их конструктивном исполнении и принципе действия, так и в сферах их применения. Чтобы понять, в каких ситуациях применение того или иного типа реле, защищающего насосное оборудование от сухого хода, наиболее целесообразно, следует познакомиться с каждым из них более подробно.

Характеристики реле защиты насоса от сухого хода

Датчик сухого хода для насоса относится к устройствам электромеханического типа, контролирующим, есть ли в системе, по которой транспортируется вода, давление. Если уровень давления оказывается ниже нормативного порога, такое реле автоматически останавливает работу насосного оборудования, размыкая цепь его электрического питания.

Реле сухого хода для насоса состоит из:

• мембраны, являющейся одной из стенок внутренней камеры датчика;
• контактной группы, обеспечивающей смыкание и размыкание цепи, по которой электрический ток поступает к двигателю насоса;
• пружины (степенью ее сжатия регулируется давление, при котором реле будет срабатывать).

Основные элементы реле «сухого хода»

Принцип, по которому работает такое реле защиты от сухого хода, заключается в следующем.

• Под давлением потока воды в системе, если его уровень соответствует нормативному значению, мембрана устройства выгибается, воздействует на контакты и замыкает их. Электрический ток в таком случае поступает на двигатель насоса, и последний работает в штатном режиме.
• Если напора воды недостаточно или она вообще не поступает в систему, мембрана возвращается в свое исходное состояние, размыкая цепь электрического питания насосной установки и, соответственно, отключая ее.

Ситуации, когда давление жидкости в системах водоснабжения резко снижается (а значит, насосу требуется защита от сухого хода), вызываются разными причинами. Среди таких причин можно назвать истощение естественного источника воды, засорение фильтров, слишком высокое расположение самовсасывающей части системы и др.

Реле защиты от сухого хода насоса обычно устанавливают на поверхности земли, в сухом месте, хотя есть модели, выполненные во влагозащитном корпусе, которые можно монтировать вместе с насосным оборудованием в скважине.

Пример автоматического водоснабжения жилого дома

Более эффективно реле, предотвращающие сухой ход насоса, работают в тех случаях, когда их устанавливают в не оснащенных гидроаккумулятором системах, которые обслуживает поверхностный циркуляционный насос. Установить такое реле в системе с гидроаккумулятором, конечно, можно, но в этом случае оно не сможет обеспечить стопроцентную защиту насосной установки от сухого хода. Схема подключения реле при этом выглядит следующим образом: располагают его перед датчиком давления воды и гидроаккумулятором, а сразу после насосной станции устанавливают обратный клапан, не дающий воде двигаться в обратном направлении. При таком подключении мембрана реле сухого хода постоянно находится под давлением воды, создаваемым гидроаккумулятором. Это может привести к тому, что насос, в который не будет поступать вода из источника, просто не отключится.

Эффективная защита насоса от сухого хода в тех случаях, когда он обслуживает системы, в которых установлен гидроаккумулятор, также возможна, но для решения этой задачи применяются устройства других типов.

Датчики, обеспечивающие контроль потока воды

В ситуациях, когда возникает такое нежелательное явление, как сухой ход, поток жидкости, который поступает в насос, либо обладает недостаточным давлением, либо отсутствует вовсе. Для того чтобы контролировать наличие потока и его рабочие параметры, применяют специальные устройства, которые называются датчиками протока воды. По конструктивному исполнению и принципу работы они могут быть электромеханическими (датчики) либо электронными (контроллеры).

Реле или датчики протока воды

Выделяют две разновидности электромеханических датчиков потока воды:

Основным рабочим элементом датчиков первого типа является гибкая пластина, установленная в их внутренней полости, имеющей цилиндрическое поперечное сечение. В том случае, если поток жидкости в системе присутствует и обладает достаточным давлением, такая пластина, оснащенная магнитным элементом, максимально приближена к переключателю герконового типа, а его контакты находятся в сомкнутом состоянии. Если же давление потока жидкости снижается или он исчезает вообще, гибкая пластина отходит от переключателя, его контакты размыкаются, что приводит к выключению насосной установки.

Устройство датчика потока лепесткового типа

Датчики протока турбинного типа отличаются более сложной конструкцией. Ее основой является небольшая турбина, в роторной части которой установлен электромагнит. Принцип работы такого датчика, который также способен обеспечить защиту насоса от холостого хода, заключается в следующем. Поток жидкости вращает турбину, в роторе которой создается электромагнитное поле, преобразуемое затем в электромагнитные импульсы, считываемые специальным датчиком. Решение о том, включить или выключить насосное оборудование, обслуживающее систему, датчик принимает в зависимости от того, какое количество импульсов в единицу времени ему посылает турбина.

Датчик автоматического управления насосом «Турби»

Еще более сложной конструкцией отличаются электронные контроллеры протока воды, которые совмещают в себе функции и реле давления, и устройства, обеспечивающего защиту насосного оборудования от сухого хода. Такие контроллеры, называемые также электронными реле давления, хотя и стоят недешево, заменяют сразу несколько контрольных и управляющих устройств. Установленные в системах водоснабжения, электронные реле давления не только обеспечивают защиту насосной системы от сухого хода, но и позволяют контролировать давление и параметры потока жидкости. Когда такие параметры работы системы не соответствуют нормативным значениям, электронный датчик автоматически отключает насосное оборудование.

Электронный контроллер давления EPS-II-12, совмещающий в себе функции реле давления и реле протока

Если для обслуживания водопроводных систем применяется насос с небольшим запасом напора, то их можно оснащать только электронным реле. Когда же в системе используется насос с большим запасом по создаваемому им напору, необходимы гидроаккумулятор и отдельный датчик давления, так как электронное реле не регулируется по предельному давлению отключения насосной установки. Использование только электронного реле в таких случаях может привести к тому, что при создании избыточного давления в системе насосная станция просто не отключится.

Датчики, контролирующие уровень воды в системе

Не допустить возникновения ситуаций, когда насос водопроводной системы работает на холостом ходу, способны и датчики контроля уровня воды, которые устанавливаются преимущественно в источнике водоснабжения – скважине, колодце или емкости. Таким образом, посредством подобных устройств обеспечивается защита скважинного насоса от сухого хода (или насосной установки, перекачивающей воду из колодца). По конструкции датчики контроля уровня могут быть поплавковыми и электронными.

Среди поплавковых датчиков выделяют два основных вида. Одни из них контролируют заполнение емкостей водой, не допуская случаев ее перелива, а вторые, которые обеспечивают защиту помпы от сухого хода, регулируют опорожнение емкостей с водой, скважин и колодцев. Кроме того, есть комбинированные модели, которые в зависимости от схемы подключения к системе могут выполнять обе функции.

Поплавковый датчик ПДУ-В241-50 и схема его подключения

Принцип работы поплавкового реле контроля уровня воды достаточно прост. Пока в источнике водоснабжения есть жидкость, поплавок, соединенный с контактной группой, задран вверх. Процесс работы не будет прерываться, пока уровень воды в источнике не уменьшится до такой степени, что поплавок опустится и тем самым разомкнет контакты, через которые в фазный провод электродвигателя насоса поступает электрический ток.

Следует отметить, что защита насоса-помпы от сухого хода при помощи поплавкового датчика контроля уровня воды является наиболее доступным по стоимости и самым распространенным способом.

Электронные датчики контроля уровня воды способны одновременно решать две задачи: защищать насосное оборудование от сухого (холостого) хода при уменьшении уровня воды в источнике водоснабжения и не допускать случаи перелива жидкости при наполнении емкостей.

Реле защиты насоса от сухого хода тип РСХ и датчики уровня воды

При использовании датчиков данного типа в воду опускается не само устройство, а только электроды, соединенные с реле проводами, по которым к ним подается электрический ток небольшой величины. Электроды размещаются в источнике с водой на уровнях, ниже которых вода не должна опускаться. Пока электроды находятся в воде, они формируют замкнутую электрическую цепь, что объясняется электропроводностью воды, а если хотя бы один из электродов окажется вне жидкости, что происходит при снижении ее уровня, цепь разомкнется, что сразу приведет к отключению насосной станции.

Электронное реле подключается к датчику трубного или скважинного типа

Таким образом, существует множество способов использовать для оснащения водопроводных систем насосы с защитой от сухого хода. Между тем применение только реле не всегда позволяет нейтрализовать влияние негативных факторов. В связи с этим, проектируя и создавая такие системы, следует использовать для их оснащения и другие контролирующие, управляющие и защитные устройства, к числу которых относятся обратный клапан, датчик давления и гидроаккумулятор.

Датчик сухого хода для водяного насоса: разновидности, принцип действия, схема подключения

В домашних системах водоснабжения нередко используется насосная установка. Но для того чтобы она могла полноценно и, главное, бесперебойно функционировать, важно максимально обезопасить устройство от возможного перегрева и пр. Добиться этого можно, используя определенные защитные элементы (датчики), предотвращающие работу насоса на «сухом ходу». Важно понимать принцип работы этих элементов, а также схемы их подключения. Об этом и пойдет речь далее (для наглядности прилагается видео инструкция).

«Сухой ход»: что это такое, причины его возникновения

«Сухим ходом» обычно называют режим работы насоса без воды. Его считают аварийным и, соответственно, очень опасным для устройства, выкачивающего воду. Дело в том, что отсутствие воды – это угроза для функциональных элементов насоса, ведь она является своего рода охладителем и осуществляет смазочную функцию. Даже непродолжительной работы насоса на «сухом ходу» (вне зависимости от его вида) достаточно для его выхода из строя раньше положенного срока.

Совет. Некоторые владельцы водяных насосов не торопятся монтировать защитные элементы, предотвращающие работу устройства вхолостую (без воды), а стоило бы, ведь поломки, возникшие вследствие работы на «сухом ходу», не входят в число гарантийных случаев. А значит, ремонт вам придется делать за свой счет.

Для начала стоит разобраться в том, почему может происходить недостаточное поступление воды:

• Неудачный выбор насоса. Типичная проблема при эксплуатации устройства в скважине. Отсутствие воды возможно в том случае, если производительность насоса «перебивает» дебит скважины или же уровень монтажа устройства расположен выше динамического уровня воды.
• Засор в трубе откачивания.

Реле сухого хода

• Нарушение герметичности водяной трубы.
• Малое давление воды. Если возникает данная проблема, а насос не оборудован системой защиты от «сухого хода», он будет работать до того момента, пока не выйдет из строя или не будет отключен вручную.
• Отсутствие контроля за уровнем воды в иссякаемом источнике.

Устройства защиты от «сухого хода»: разновидности, принцип действия

Для предотвращения возможности «сухого хода» было создано несколько приспособлений, различающихся между собой по устройству и схеме работы:

Реле уровня воды и поплавок. Данные элементы считаются одними из самых эффективных и при этом дорогостоящих. Главное преимущество данного устройства – отключение насоса до начала «сухого хода». Реле представлено следующими элементами: плата, несколько датчиков (один из которых – контрольный) и провода. Устройство работает по простой схеме: при снижении уровня воды датчики, установленные в скважине, подают об этом сигнал. Когда вода опустится до контрольного, закачка воды прекращается. Когда же вода снова поднимется – насос запустится автоматически. Поплавковый датчик (поплавок) – идеальный вариант для закрытых источников воды. Устанавливается выше насоса. Настраивается самостоятельно: нужно лишь отрегулировать длину поплавкового кабеля и расположение датчика в емкости. Кабель подключается к источнику электропитания. Если вода доходит до поплавка, подача электроэнергии останавливается, и происходит отключение насоса.

Поплавковый датчик уровня воды

Реле и датчик давления. Реле подойдет в качестве защиты лишь для насосов с гидроаккумулятором. «Критический» уровень давления в реле невозможно отрегулировать вручную (стандартно он фиксируется на отметке в 0,5 бар). Принцип действия устройства прост: при опускании давления до уровня, отмеченного «критическим», реле размыкает контакт и насос останавливается. На практике же преимущественная часть бытовых насосов способна работать в нормальном режиме при давлении от 1 бар. Поэтому можно с уверенностью говорить о том, что реле сработает лишь тогда, когда подача воды будет полностью прекращена. Датчики действует более эффективно: они подают сигнал об опасном уровне воды при падении давления до 1 бар.

Датчик протока воды. Представляет собой пружинный клапан со встроенным магнитом (с одной стороны) и микропереключатель. Датчик измеряет поток воды, пропускаемый насосом. При сильном водном потоке происходит сдвигание клапана, и он замыкается с переключателем. Насос приводится в действие. Если давление воды снижается, клапанная пружина разжимается и тот разъединяется с переключателем. Данное устройство применяется для защиты повысительных насосов небольшой мощности.

Реле протока воды для насоса

Мини АКН. Используется для защиты однофазных насосов и регулирует их работу в зависимости от показателей тока и мощности устройства. Мини АКН пользуется большой популярностью ввиду таких достоинств как: малое количество потребляемой энергии, эффективная защита насоса, надежность, простота монтажа и эксплуатации.

Датчик «сухого хода»: схема подключения

Подключение датчика осуществляется двухэтапно: механически и подключением к электросети. Сначала датчик крепится на насос физически. Обычно на устройстве есть специальное гнездо.

Перед тем как вкручивать реле на тройник или на гнездо, необходимо уплотнить резьбу. Сделать это можно либо при помощи специальной (и довольно недешевой) нити, либо льна.

Совет. Для надежной фиксации нити ее наматывание осуществляется по направлению к торцу по часовой стрелке.

После намотки нити можно приступать к закручиванию реле. Делать это нужно очень аккуратно. Когда пойдет туго, нужно подтянуть реле гаечным ключом.

Теперь можно подключать датчик к электросети. Первым делом найдите на датчике две группы контактов. В каждой группе проводов найдите свободные концы и прикрутите к ним жилу провода. Заземление соединяем отдельно, прикрепляя его к винту на реле.

Подключенный датчик сухого хода

Теперь можно подсоединять реле непосредственно к насосу. Подойдет обычный провод. Один его конец подсоединяем к свободным проводам реле, другой – к насосным проводам. Не забывайте о том, что цвета соединяемых жил должны соответствовать друг другу.

Остается лишь проверить работу системы в действии. Подключаем насос к электросети и наблюдаем. Если в процессе работы насоса происходит рост показателя на манометре, а при достижении максимально допустимого показателя на датчике насос отключается – монтаж был осуществлен грамотно. Устройство можно эксплуатировать в реальных условиях.

На этом мы заканчиваем рассмотрение существующих разновидностей защитных устройств для водяного насоса, а также схемы их подключения. Будьте внимательны во время монтажа устройства. Удачи!

Как подключить датчик сухого хода: видео