Датчик сухого хода для насоса принцип работы

Чтобы сделать идентичным уровень комфортности пользования централизованным водоснабжением и источником загородного дома в виде скважины или колодца, существует специальное устройство – автоматика для насоса. Она не только обеспечит стабильную подачу, но и позволит регулировать давление воды в системе, устанавливая необходимое, а также защитит насос от перепадов напряжения.

Основные факторы сухого хода

Главным фактором некорректной работы насоса является отсутствие жидкости. Нет разницы, какой именно источник используется при перекачивании воды. Искусственный водоем, большая емкость, пробуренная скважина, колодец – в каждом из перечисленных источников вода заканчивается и скважинное устройство оказывается выше уровня жидкости.

Схема устройства реле сухого хода.

Таким образом, насос начинает работать вхолостую, и в нем в скором времени возникают неполадки. Это может быть обусловлено тем, что оборудование для перекачки воды было неправильно подобрано или размещено внутри колодца. Для исключения возможности холостого функционирования монтаж скважинного насоса обычно производится на динамическом уровне колодца, то есть там, где вода не убывает никогда.

Второстепенные факторы холостой работы насосов обычно наблюдаются у оборудования, которое предназначено для работы с поверхности скважины. Нередки случаи, когда трубы для перекачки жидкости засоряются, в результате чего вода начинает плохо поступать. Иногда труба теряет герметичность в результате повреждений или деформации. В итоге воздух проникает в систему водоснабжения и попадает внутрь ее основных устройств, нарушая их работу.

Механизмы, подсоединенные к системе водоснабжения в загородных домах, чаще всего устанавливаются в качестве усилителя давления воды. В этом случае холостая работа устройства возникает не из-за отсутствия жидкости, а по причине пониженного давления в централизованной системе обеспечения дома водой.

Исходя из этого, можно с уверенностью утверждать, что сухой ход проявляется по похожим между собой факторам, то есть он связан с пропаданием необходимой жидкости или наличием воздуха в системе водоснабжения. Если устройство работает только при участии человека, ему не требуется защитный механизм. Его необходимость также отпадает в случае перекачивания воды из постоянного источника, которым может быть природный водоем. Но если применяется автоматизированная сеть подачи воды, устройства перекачки нуждается в постоянном контроле и защите.

Как самостоятельно создать красивый дизайн гостиной?

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.

Датчики уровня воды

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.

Совет: Чтобы поплавок сработал вовремя, необходимо его правильно отрегулировать. Важно, чтобы в момент срабатывания датчика корпус помпы еще был погружен в воду.

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.

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.

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 потока

Такие 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.

Автоматика для скважины: виды, принцип работы, схемы подключения

Для индивидуального водоснабжения используются скважинные и колодезные источники чистой воды, забор которой осуществляется с помощью погружных или поверхностных электронасосов. Они не могут работать непрерывно и должны отключаться по мере наполнения магистрали, управление циклами включения отключения электронасоса осуществляет автоматика для скважины или колодца.

При организации системы водоснабжения частного дома электронасос подбирают, исходя из дебита, после чего монтируют автоматическую систему управления его работой, включающую электронику и накопительную емкость. От правильного подбора и настройки электронных управляющих устройств зависит эффективность  водоподачи, срок службы электронасоса и удобство пользования водопроводом.

Рис.1 Пример обустройства водоснабжения

Что такое автоматика для скважины

Автоматические системы управления включают в себя электронику (реле давления, холостого хода, протока), манометр, гидроаккумулятор или модули, в которых эти элементы объединены – все они отвечают за оптимальное функционирование водопроводной магистрали.

В водоподающей линии автоматика выполняет следующую роль:

  1. Управляет электронасосом, отключая его по мере наполнения магистрали. В высокотехнологичных системах вместо отключения используется регулировка его скорости вращения электродвигателя.
  2. Защищает водопроводную магистраль от гидроударов и способствует созданию некоторого водного запаса при поломке оборудования или пропадании электричества.
  3. Включает в себя защитные устройства для насоса, которые прерывают поступление на него электрического тока в случае отсутствия воды в источнике.

Рис. 2 Пример устройства скважинного водозаборного источника

Принцип действия и разновидности

Принцип работы автоматики для скважинного электронасоса основан на изменении физических параметров воды в линии и водозаборном источнике. Насос для скважины с автоматикой отключается и включается при изменении давления, высоты водяного столба в источнике, скорости движения жидкости по трубопроводу или ее пропадании в линии.

При использовании погружных электронасосов в трубопровод устанавливают отдельные узлы управления и гидроаккумулятор, в более современных модульных моделях все приборы объединены в одном блоке.

При использовании поверхностных агрегатов все управляющие элементы монтируют на один каркас, модуль называют насосная станция – использовать ее намного удобнее, чем самостоятельно устанавливать все элементы в линию.

Как работает автоматика и защитные механизмы

Автоматика позволяет регулировать работу погружного или поверхностного электронасоса, отключая цепь его питания в электроприборах, реагирующих на поведение жидкости. Размыкание электрической цепи происходит непосредственно через контакты или с помощью мощных радиодеталей.

Автоматика для скважины: виды, принцип работы, схемы подключения

Рис. 3 Поверхностная станция в кессонной яме

Управление насосом по давлению

Монтаж реле давления производится в водоподающую магистраль на фитинги после фильтров, при использовании станции оно закрепляется на пятивходовой штуцер, размещенный на гидроаккумуляторе.

Гидравлическое реле является основным управляющим элементом во всех системах водоподачи, оно прерывает поступление электроэнергии при повышении давления в системе до определенного предела.

Принцип действия прибора основан на смещении мембраны, на которую давит жидкость, при этом закрепленный на ней толкатель механически размыкает внутренние контакты. Для настройки в корпусе установлены два регулировочных винта, вращением которых выставляется верхняя граница срабатывания и разница между порогом включения и отключения.

Реле давления с защитой от работы на сухую

Для защиты помпы от выхода из строя при отсутствии жидкости в скважинном канале, автоматическая система должна обязательно включать в себя реле с защитой от холостого хода, которое устанавливается в линию рядом с другими узлами.

Его принцип действия и конструкция полностью идентичны вышеописанному гидрореле с единственной разницей — электроприбор разрывает цепь подачи электричества на помпу при понижении напора в системе до определенного порога.

Читайте также:  Герметизация кровли и ее элементов герметиками серии Абрис

Границы срабатывания прибора задаются двумя подпружиненными регулировочными винтами, помещенными под крышкой, для подсоединения проводов на выходе имеются два клеммных разъема.

Рис. 4 Гидроаккумулятор и манометр — подключение

Разновидности поплавковых механизмов

Поплавковые механизмы могут использоваться как отдельные детали, закрепляемые на стенках водозаборной емкости, так и встроенные в оборудование систем водоснабжения.

Их принцип действия основан на замыкании или размыкании контактов при изменении положения поплавковой головки за счет движения помещенного внутрь предмета (шара), оказывающего давление на рычаг или контакты.

Область применения и устройство поверхностных насосов

Пример использования – полив огорода и сада водой из ближайшего водоема

Поверхностные насосы в отличие от погружных располагаются около источника воды. Их корпус не соприкасается с жидкостью, она поступает к точкам потребления через входной патрубок.

Приборы используются для доставки воды в дом, для осушения подвала после весеннего паводка, откачки жидкости из бассейна. Возможно применение для орошения земельного участка – в таком случае насос ставят возле водоема, а шланг опускают в воду. Практически все приборы работают от электричества, поэтому нужно, чтобы кабель электропитания был длинным.

Важный момент – глубина скважины не должна превышать отметку в 10 метров, так как у всех поверхностных насосов небольшая мощность. Чаще всего на этой глубине залегают грунтовые воды, которые накапливают в себе вредные вещества из соседских септиков. Минеральные удобрения также вымываются дождями в эти водохранилища, поэтому перед входом в дом ставят дополнительные фильтры.

Поверхностный насос не подойдет, если на участке обустроена артезианская скважина, глубина которой может превышать 30 метров. В такой ситуации нужно покупать погружное оборудование, которое имеет мощность больше и способно качать жидкость с такой глубины.

Регулятор давления

Отличие этого прибора от описанного выше в том, что при использовании регулятор давления не требуется использовать в системе водопровода гидроаккумулятор. При включении, регулятор давления запускает насосное оборудование в работу и поддерживает это состояние до тех пор, пока есть потребление воды. Когда потребление воды полностью прекращается (закрыли кран), происходит отключение насосного оборудования. Регулятор давления не имеет ограничения по верхнему пределу давления отключения.

Давление в системе равняется максимальному напору насоса, а отключение происходит только по отсутствию протока. При уменьшении давления в системе водоснабжения до значения 1,5 бара происходит включение насосного оборудования в работу. Основное преимущество регулятора давления – малые габариты и вес. Для того, чтобы в системе не было гидравлических ударов, необходимо использовать компенсирующие устройства.

Конечно же система водоснабжения может работать и без защиты. Но если вы хотите, чтобы она безотказно работала долгие годы, я рекомендую поставить датчик сухого хода и другие описанные в статье приборы. В следующей статье я расскажу о вентиляции в частном доме.

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

Настройка реле

Производитель обеспечивает настройку насосных станций на средние показатели:

  • нижний уровень – 1,5-1,8 бар;
  • верхний уровень – 2,4-3 бар.

Нижний порог давления

Если потребителя не устраивают такие значения, то зная, как отрегулировать давление в насосной станции, их можно изменить. Разобравшись с установкой правильного напора в накопительном баке, приступают к корректировке настроек датчика:

  1. Насос и реле отключается от питания. Из системы спускается вся жидкость. Манометр в этот момент на нулевой отметке.
  2. Пластиковая крышка датчика снимается с помощью отвертки.
  3. Включить насос и записать показания манометра в момент отключения оборудования. Этот показатель – верхнее давление системы.
  4. Открывается кран, находящийся дальше всего от агрегата. Вода постепенно сливается, насос снова включается. В этот момент по манометру определяется нижнее давление. Разницу давлений, на которую в данный момент настроено оборудование, вычисляют математическим способом – отняв полученные результаты.

Внимание. Для получения корректной настройки необходим надежный манометр, показаниям которого можно доверять.

Имея возможность оценить напор из крана, выбирают необходимую настройку. Регулировка на увеличение давления насосной станции выполняется путем закручивания гайки на большой пружине. Если напор нужно уменьшить – гайка ослабляется. Не забывайте, что работы по корректировке проводятся после отключения устройства от питания.

Внимание. Настройка проводится осторожно, реле – чувствительное устройство. Один поворот гайки изменяет давление на 0,6-0,8 атмосферы.

Верхний порог давления

Для настройки оптимальной частоты включения насоса необходимо отрегулировать разность давлений. За этот параметр отвечает маленькая пружина. Оптимальное значение разности верхнего и нижнего порога давления составляет 1,4 атм. Если необходимо увеличить верхний предел, при котором отключается агрегат, то гайку на маленькой пружине крутят по часовой стрелке. При уменьшении – в противоположную сторону.

Схема настройки

Какое действие на оборудование оказывает такая регулировка? Показатель ниже среднего (1,4 атм.) обеспечит равномерную подачу воды, но агрегат будет часто включаться и быстро сломается. Превышение оптимального значения способствует щадящему режиму использования насоса, но водоснабжение пострадает из-за заметных скачков напора. Регулировка разницы давления насосной станции осуществляется плавно и осторожно. Результат воздействия требует проверки. Повторяется схема действий, выполняемых при настройке нижнего уровня давления:

  1. Все приборы отключаются от электрической сети.
  2. Вода сливается из системы.
  3. Включается насосное оборудование и оценивается результат настройки. При неудовлетворительных показателях процедура повторяется.
Читайте также:  Типы естественной и механической вентиляции воздуха

Что учесть в выборе датчика?

Датчик следует выбирать с акцентом на температурный диапазон и риски физического повреждения. Что касается первого параметра, то оптимальным считается спектр от -1 до 40 ºС. В случае с циркуляционными насосами может обслуживаться и горячая вода, поэтому верхняя температурная планка увеличивается до 70-90 ºС. С точки зрения рабочего процесса важен будет диапазон давлений, которые в принципе сможет контролировать датчик сухого хода для насоса в конкретной системе. Этот показатель в среднем варьируется от 0,5 до 3 атм, а некоторые версии достигают максимума и на уровне 10 атм. Также учитывается и класс защиты. Оптимальным решением для домашнего использования станет модель с маркировкой IP44.

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.

Причины снижения давления в системе и как увеличить напор воды в насосной станции

Ситуации, когда напор воды в насосной станции не удовлетворяет требованиям, довольно частые. Не стоит торопиться регулировать работу автоматики водяного насоса. Для решения проблем прежде всего стоит провести следующую диагностику:

На напор воды влияет не только автоматика, но и состояние фильтров, воздушное давление в системе, герметичность всасывающего трубопровода

  1. Проверить состояние фильтров. Примеси песка, глины и другие элементы могут не только забивать фильтры, но и вызывать коррозию элементов системы, что обязательно скажется на эффективности работы насоса.
  2. Измерить воздушное давление в системе. Его снижение также влияет на полноценное функционирование станции.
  3. Убедиться в герметичности всасывающего трубопровода.

Если в результате вышеперечисленных действий проблемы не выявлены, необходимо вмешаться в работу автоматики: проверить состояние гидроаккумулятора и настроить реле давления для скважинного насоса. Довольно часто допускается ошибка, при которой выставляется высокий уровень нижнего давления. Станция в таком режиме практически не выключается, что, естественно, пагубно сказывается на ее функционировании.

Причиной слабого давления могут стать и повреждения мембраны, микротрещины бака. Иногда устранение дефектов невозможно, требуется полная замена гидроаккумулятора.

Давление воды в системе легко регулируется автоматикой

В каких случаях не стоит использовать защиту от сухого хода?

Далеко не всегда дополнительная нагрузка в виде датчиков себя оправдывает. Очевидно, что перекачивание воды из озера, водоема или пруда не предполагает рисков сухого хода. Другое дело, что к смещению уровня водозабора может привести изменение положения самого оборудования, но подобные проблемы должны решаться более надежной установкой. В скважинах с высоким дебитом также не рекомендуется использовать контроллер насоса. Датчик сухого хода в данном случае просто не будет срабатывать, напрасно расходуя энергию. По крайней мере, для скважин и колодцев можно установить сезонный график, когда риски резкого изменения уровня воды повышаются и понижаются. Соответственно, на эти периоды нужно настраивать и режим работы управляющего оборудования.