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.
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:
- лепестковые;
- турбинные.
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»
Электронные контроллеры потока воды
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.
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.
Сухой ход насоса – это работа агрегата при отсутствии требуемого количества перекачиваемой жидкости. Если вода или другая жидкость заканчивается, то срабатывает защита насоса от сухого хода. Она может быть представлена в виде нескольких разных устройств, самым распространенным из которых считается реле сухого хода для насоса.
Датчик сухого хода для насоса – принцип работы и устройство
Существует несколько наиболее распространенных устройств, главная задача которых заключается в защите насосов от работы на сухом ходу. К ним относится:
- Реле защиты сухого хода;
- Датчик контроля объема перекачиваемой жидкости;
- Датчик количества воды – поплавок.
Каждый из перечисленных приборов применяется в различных насосах с разными задачами и функциями. Наиболее часто используемым при производстве насосов является реле защиты сухого хода. Оно обладает достаточно простой конструкцией, однако показывает высокую эффективность при работе центробежных, вихревых и других типов оборудования.
Реле представляет собой простой электромеханический прибор, призванный контролировать давление внутри трубопровода. Как только давление становится меньше минимально допустимых пределов, электрическая цепь мгновенно разомкнется и агрегат выключиться.
В устройство реле входит реагирующая на колебания давления чувствительная мембрана и группа контактов, которая в нормальном состоянии находится в разомкнутом положении. С палением давления мембрана начинает давить на контакты, что приводит к их замыканию и прекращению подачи электроэнергии к мотору насоса.
Каждый датчик сухого хода для насоса рассчитан на работу в среде с определенным давлением. В зависимости от установок завода-изготовителя, оборудование может работать в границах от 0,1 до 0,6 атмосфер. Как правило, реле устанавливается на поверхности вне корпуса насоса, однако есть устройства, вмонтированные внутрь прибора.
Установка защитного реле в систему с гидроаккумулятором – стоит ли рисковать?
Защитное реле будет нормально функционировать с любым трубопроводом, в конструкции которого отсутствует гидроаккумулятор. С другой стороны можно ставить реле и в паре с гидроаккумулятором, однако такой монтаж не даст полноценной защиты от работы на сухом ходу.
Причина этому кроется в принципе работы и особенностях строения датчика: защитное реле следует монтировать перед гидравлическим аккумулятором и реле давления жидкости. При этом между защитным устройством и перекачивающим агрегатом устанавливается клапан сухого хода.
В таком случае мембрана реле будет находиться под воздействием постоянного давления, создаваемого гидроаккумулятором. Это довольно типичная схема, но в большинстве случаев она не способна помочь в защите насоса. Например, рассмотрим такой случай: при включенном насосе, который выкачивает жидкость из практически пустой емкости, остатки жидкости остались в гидроаккумуляторе. Так как нижний порог давления выставлен производителем в границах 0,1 атмосфер, то фактически давление есть, но насос будет работать вхолостую.
В результате этого мотор насоса прекратит свою работу лишь в тех случаях, когда гидроаккумулятор станет полностью пустым, или когда сам двигатель перегорит. Как вывод, можно сказать, что системы с гидроаккумуляторами лучше снабжать другими защитными устройствами.
Как подключить датчик сухого хода – правильный порядок действий
Подключение реле сможет выполнить каждый, кто имеет малейшее понятие в работе электрических приборов. В первую очередь потребуется снять защитную крышку устройства. Под ней находятся 4 контакта – два на вход и два на выход. Схема подключения на вход «L1» и «L2» и на выход «M» непосредственно насоса представлена на изображении ниже:
Следует помнить, что сечение проводов, питающих насос, должно соответствовать мощности агрегата. Розетка обязательно должна иметь заземление.
Настройка подключенного защитного реле
Реле сухого хода для насосной станции или бытового насоса нужно не только подключить, но и правильно настроить. Под этим следует понимать регулировку зависимости и жесткости между включенными контактами и площадкой, которая поддается воздействию рабочего давления. Отрегулировать эти характеристики можно за счет изменения жесткости пружины, которую нужно ослабить или сжать путем поворачивания гаек. Ниже в качестве примера представлено расположение этих гаек в реле РДМ-5. Большинство других современных защитных устройств обладают схожей конструкцией, и регулировочные гайки на них расположены таким же образом.
По заводским настройкам минимальное давление для срабатывания реле составляет 1,4 атм. Максимальное давление, при этом, равно 2,8 атмосферы. Если требуется изменить порог минимального давления, то для этого гайку «2» нужно закрутить по часовой стрелке. При этом будет увеличиваться и верхний порог давления. Разница между ними всегда будет составлять 1,4 атмосфер.
Если требуется настроить разницу между нижним и верхним порогом давления, то для этого необходимо покрутить гайку «1». При вращении ее по часовой стрелке это значение будет увеличиваться, а против часовой стрелки – уменьшаться.
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.
