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

Что такое сухой ход насоса

Откуда бы не качал насос воду, временами создается ситуация, что вода закончилась — при небольшом дебите колодца или скважины воду можно просто всю выкачать. В случае если вода качается из централизованного водопровода, ее подачу могут просто прекратить. Работа насоса при отсутствии воды и называется сухим ходом. Иногда используется термин «холостой ход», хоть это и не совсем правильно.

Чтобы водоснабжение дома работало нормально, нужен не только насос, но и система защиты от сухого жода, автоматика включения-выключения

Что плохого в сухом ходе, кроме того, что электричество тратиться впустую? Если при отсутствии воды насос будет работать, он перегреется и сгорит — перекачиваемая вода используется для его охлаждения. Нет воды — нет охлаждения. Двигатель перегреется и сгорит. Потому, защита от сухого хода насоса — одна из составляющих автоматики, которую придется докупать. Есть, правда, модели со встроенной защитой, но они стоят дорого. Дешевле докупить автоматику.

Питающее напряжение и перегрузки должны контролироваться

Электродвигатель является наиболее важной конструктивной составляющей насоса для скважин. Соответствующие заводским требованиям параметры его электропитания будут способствовать длительной и беспроблемной эксплуатации всех узлов агрегата

От влияния негативных факторов электросети (скачков тока, напряжения) можно надежно произвести защиту погружного насоса, а именно его двигатель при помощи стабилизаторов напряжения или реле (автоматов) защиты двигателей. В настоящее время на рынке доступны модели таких защитных устройств как зарубежных, так и отечественных производителей.

Перегрузку двигателя насоса предотвращают недорогие, но важные детали системы – тепловые токовые реле.

Как можно защитить насос от сухого хода

Есть несколько разных устройств, которые отключат насос при отсутствии воды:

• реле защиты от сухого хода;
• устройства контроля потока воды;
• датчики уровня воды (поплавковый выключатель и реле контроля урвня).

Все эти устройства предназначена для одного — отключить насос при отсутствии воды. Только работают они по-разному, имеют разную область применения. Дальше разберемся в особенностях их работы и том, когда они наиболее эффективны.

Установка своими руками

Реле давления, по мнению покупателей, лучше всего устанавливать непосредственно у отвода (на гидроаккумулятор). На этом участке наблюдается существенное нивелирование турбулентности потоков и скачков давления в процессе нормального функционирования насоса и при его запуске. Также среди распространенных ошибок при выборе устройства отмечается отсутствие должного внимания к рекомендациям самого производителя, касательно эксплуатационных качеств фирменного оборудования.

Основные ограничения связаны с микроклиматом. Большинство популярных моделей нормально функционируют при температуре +4° и выше, а также влажности в 65% и менее. Подобное оборудование необходимо монтировать в хорошо отапливаемых помещениях. Перед монтажом датчиков управления насосным оборудованием самостоятельно следует установить такие элементы (большинство из них монтируются еще на этапе строительства):

Новинки в области реле, оснащаются специальными штуцерами, которые облегчают процесс подключения конструкции к другим элементам системы. Некоторые бюджетные модели могут быть установлены в блоке с насосом. Агрегаты, которые имеют соответствующую защиту от воды, могут монтироваться в колодце, кессоне или с насосом. Описание и комплектация будут зависеть от выбранной модели.

Рекомендуется помимо основных критериев выбора, обращать внимание на оптимальный для работы конструкции коэффициент влажности и температуры, который имеет огромное влияние на устройство, его эксплуатационный срок и работоспособность.

Реле защиты от сухого хода

Несложное электромеханическое устройство контролирует наличие давления в системе. Как только давление опускается ниже порога, цепь питания разрывается, помпа перестает работать.

Состоит реле из мембраны, которая реагирует на давление и контактной группы, которая в нормальном состоянии разомкнута. При понижении давления мембрана давит на контакты, они замыкаются, отключая питание.

Так выглядит защита от сухого хода насоса

Когда оно эффективно

Давление, на которое реагирует устройство — от 0,1 атм до 0,6 атм (в зависимости от заводских настроек). Такая ситуация возможна когда воды мало или ее нет совсем, засорился фильтр, самовсасывающая часть оказалась слишком высоко. В любом случае, это — состояние сухого хода и насос надо отключать, что и происходит.

Схема электрического подключения реле сухого хода в системе с гидроаккумулятором

Устанавливается реле защиты от холостого хода на поверхности, хотя есть модели и в герметичном корпусе. Нормально оно работает в схеме полива или любой системе без гидроаккумулятора. Более эффективно работает с поверхностными насосами, когда обратный клапан установлен после насоса.

Когда оно не гарантирует отключение при отсутствии воды

В системе с ГА его поставить можно, но 100% защиту от сухого хода насоса вы не получите. Все дело в особенности строения и работы такой системы. Ставят защитное реле перед реле давления воды и гидроаккумялятором. При этом между насосом и защитой стоит обычно обратный клапан, то есть мембрана находится под давлением, создаваемым гидроаккумулятором. Это обычная схема. Но при таком способе включения возможна ситуация, когда работающая помпа при отсутствии воды не отключится и перегорит.

Боле подробная схема подключения реле давления в схеме подачи воды с глубинным насосом

Например, создана ситуация сухого хода: насос включился, воды в колодце/скважине/емкости нет, в гидроаккумуляторе некоторое количество есть. Так как нижний порог давления выставляется обычно порядка 1,4-1,6 атм, мембрана защитного реле не сработает. Ведь давление в системе есть. В таком положении мембрана отжата, насос всухую будет работать.

Остановится он или тогда когда перегорит или тогда, когда из гидроаккумулятора израсходуют большую часть запаса воды. Только тогда давление упадет до критического и реле сможет сработать. Если такая ситуация возникла во время активного использования воды, ничего страшного в принципе не случится — несколько десятков литров иссякнут быстро и все будет в норме. Но если это произошло ночью — спустили воду в бачке, помыли руки и ушли спать. Насос включился, сигнала на отключение нет. К утру, когда начнется разбор воды, он будет в нерабочем состоянии. Вот потому в системах с гидроаккумулчторами или насосными станциями лучше использовать другие устройства защиты от сухого хода водяного насоса.

Поплавковый выключатель

Поплавковый выключатель – это наиболее простой и дешевый способ защитить циркуляционный насос от перегрева и поломки при работе «всухую». Преимущество устройства заключается в том, что его можно использовать в качестве датчика уровня рабочей среды и как исполнительный элемент.

Устанавливают выключатели в емкости, скважины, резервуары и используют в управлении бытовых и промышленных насосов в водопроводных, канализационных магистралях. Нужный уровень срабатывания выключателя устанавливается длиной троса.

В одну емкость можно поместить несколько поплавковых выключателей, каждый из которых будет выполнять отдельную функцию по управлению основным или резервным помповым оборудованием.

Поплавковые датчики сухого хода бывают легкими и тяжелыми. Первые используются для подачи и отвода воды, вторые – в канализации и дренажных трубопроводах.

Поплавковый выключатель MS-1

Для корректной работы устройства необходим минимальный диаметр колодца – 40 см. Эта особенность не позволяет считать поплавковые выключатели универсальным средством защиты помпы от работы «всухую».

Защитное реле давления

Устройство представляет собой обычное реле давления, оснащенное дополнительной защитой от холостого хода при снижении давления ниже заводских установок.

Это реле давления управляет включением и отключением поверхностного или скважинного насоса, если схема трубопровода включает гидроаккумулятор или предусмотрено подключение к насосной станции автоматической. Реле срабатывает при 0,4-0,6 атмосфер. Этот параметр выставляется на заводе-изготовителе, и изменить его нельзя.

Если колебания давления внутри трубопроводной магистрали находятся в заданных пределах, то реле давления не срабатывает и помпа работает в штатном режиме. При падении давления до установленных величин, что случается при отсутствии воды, срабатывает датчик сухого хода, размыкаются контакты, питающие цепь, и устройство для напорного перемещения жидкости выключается.

Схема подключения к глубинному насосу реле давления воды

Процесс запуска помпы осуществляется только вручную посредством нажатия рычага. Перед этим определяют и устраняют причину остановки двигателя. Обязательное условие во время запуска – наполнение насоса водой.

Какое защитное устройство выбрать?

Выбор прибора по защите насоса от сухого хода обусловлен моделью самой помпы и задачами, с которыми ему нужно справиться. Оптимальным считается вариант, когда используют датчик сухого хода для насоса в виде поплавка и реле давления. Подсоединение к трубопроводу этих устройств позволит в полной мере сократить риски по поломке помпового оборудования.

Использование защитных элементов необязательно, если:

• глубина скважины или емкости достаточно велика;
• обслуживание перекачивающего агрегата осуществляется опытным мастером;
• уровень воды в системе не меняется – подключаться с приборами защиты нет смысла.

Работа насоса требует повышенного внимания: как только пропадает вода или же срабатывает теплореле и отключается двигатель, следует немедленно выяснить причину и устранить ее, и только после этого возобновлять работу помпового агрегата.

Устройства контроля протока воды

В любой ситуации, которая приводит к сухому ходу насоса, поток воды недостаточен или отсутствует совсем. Есть устройства, которые отслеживают такую ситуацию — реле и контроллеры протока воды. Реле или датчики протока — электромеханические устройства, контроллеры — электронные.

Реле (датчики) протока

Датчики протока бывает двух типов — лепестковые и турбинные. Лепестковые имеет гибкую пластину, которая находится в трубопроводе. При отсутствии тока воды пластина отклоняется от нормального состояния, срабатывают контакты, отключающие питание насоса.

Так выглядя лепестковые датчики протока

Устройство лепесткового датчика

Устройство турбинного датчика протока воды

Датчик протока воды для водопровода

Виды и параметры датчиков протока воды для насоса

Турбинные датчики потока устроены несколько сложнее. Основа устройства — небольшая турбина с электромагнитом в роторе. При наличии потока воды или газа турбина вращается, создается электромагнитное поле, которое преобразуется в электромагнитные импульсы, считываемые датчиком. Этот датчик, в зависимости от количества импульсов, включает/отключает питание насоса.

Контролеры протока

В основном это устройства, которые совмещают две функции: защиту от сухого хода и реле давления воды. Некоторые модели плюс к этим функциям могут иметь встроенный манометр и обратный клапан. Эти устройства еще называют электронными реле давления. Устройства эти дешевыми не назовешь, но они обеспечивают качественную защиту, отслуживая сразу несколько параметров, обеспечивая требуемое в системе давление, отключая оборудование при недостаточном потоке воды.

В случае использования блока автоматики гидроаккумулятор — лишнее устройство. Система отлично работает по появлению расхода — открытию крана, срабатыванию бытовой техники и т.п. Но это если запас по напору небольшой. Если же разрыв большой, необходим и ГА, и еще реле давления. Дело в том, что предел отключения насоса в блоке автоматики не регулируется. Насос отключится только тогда, когда создаст максимальное давление. Если он взят с большим запасом по напору, то может создать избыточное давление (оптимальное — не больше 3-4 атм, все что выше ведет к преждевременному износу системы). Потому после блока автоматики ставят реле давления и гидроаккумулятор. Такая схема дает возможность регулировать давление, при котором отключается насос.

Рейтинг лучших реле давления для насоса на 2022 год

Децентрализованные или автономные системы водоснабжения устанавливаются строго по схемам. К ним приводится перечень требований и расчетов, которые обязательны к исполнению. Однако, для обеспечения надежности и эффективности работы водопровода одной лишь установки качественного источника и прокладки труб окажется недостаточно. Без продуманной схемы подключения и автоматики, которая бы отвечала за управление насоса, не обойтись. В основе конструкции лежит использование реле давления воды, которое устанавливается в насосы

Самое простое и бюджетное решение – покупка реле давления, которое можно включать и выключать по необходимости. Компактное и продуманное устройство отвечает за поддержание давления внутри конструкции, делая напор оптимальным. Однако, в трубных системах установка подобного агрегата нежелательна из-за сложности коммуникаций, в которых необходимо осуществление постоянного контроля за основными параметрами работы оборудования. В этом случае следует отметить предпочтение более совершенной автоматики блочного типа, в комплект которой входят самые разные датчики.

Датчики уровня воды

Эти датчики устанавливаются в колодце, скважине, емкости. Целесообразно их использовать с насосами погружного типа, хотя и с поверхностными они совместимы. Есть датчики двух типов — поплавковые и электронные.

Поплавковые

Есть два типа датчиков уровня воды — на заполнение емкости (защита от переливов) и на опорожнение — как раз защита от сухого хода. Второй вариант — наш, первый нужен при заполнении бассейна. Есть еще модели, которые могут работать и так, и так, а принцип работы зависит от схемы подключения (идет в инструкции).

Принцип работы поплавкового выключателя

Принцип работы при использовании для защиты от сухого хода прост: пока есть вода, датчик-поплавок задран вверх, насос может работать, как только уровень воды упал настолько, что датчик опустился, контактор размыкает цепь питания насоса, он не может включиться до тех пор, пока уровень воды не поднимется. Для защиты насоса от холостого хода кабель поплавка подключается в разрыв фазного провода.

Реле контроля уровня

Эти устройства могут использоваться не только для контроля минимального уровня воды и сухого хода в скважине, колодце или накопительной емкости. Они также могут контролировать перелив (переполнение), что часто необходимо при наличии в системе накопительной емкости, из которой затем вода перекачивается в дом или при организации водоснабжения бассейна.

В воду опускаются электроды. Их количество зависит от тех параметров, которые они отслеживают. Если надо следить только за наличием достаточного количества воды, датчиков достаточно два. Один — опускается на уровень минимально возможного уровня, второй — базовый — располагается чуть ниже. В работе используется электропроводность воды: пока оба датчика погружены в воду, между ними протекают небольшие токи. Это значит, что воды в колодце/скважине/емкости достаточно. Если тока нет, это значит, что вода опустилась ниже датчика минимального уровня. По этой команде размыкается цепь питания насоса и он прекращает работу.

Один и тот же прибор может контролировать разные уровни, в том числе, минимальный

Это основные способы, которыми организуется защита от сухого хода насоса в системах водоснабжения частного дома. Есть еще частотные преобразователи, но они стоят дорого, потому их целесообразно применять в больших системах с мощными насосами. Там они быстро окупаются за счет экономии электроэнергии.

Принцип работы

Для фиксации агрегата используется пружинная группа давления в конструкции. Замыкание контакта происходит при достижении минимального показателя давления. После этого происходит включение в автоматическом режиме. В момент, когда будет достигнут максимальный коэффициент (установленный пользователем), насосная установка выключится, так как контакты разомкнутся. Конструкция оснащена специальными регулировочными механизмами, которые позволяют вручную отрегулировать значение.

Следует отметить, что лучшие производители оснащают свою продукцию кнопкой принудительного или сухого пуска. Также конструкция может иметь вспомогательные разъемы (вместо привычных клемм) необходимые для осуществления подключения, клавишу плавного пуска и индикатор работы.

Параметры функционирования

Критерии выбора подобного устройства разносторонние. Совершать подобный выбор следует только после покупки самой насосной станции, а также гидроаккумулятора. В процессе покупки следует ориентироваться на параметры используемой рабочей сети:

Следует отметить, что в камере (воздушной) гидроаккумулятора должно быть на 0,2 атм меньше, чем в конструкции водоснабжения (зафиксированное датчиком). В противном случае эластичная пластина вскоре придет в негодность.

Встречается такие типы конструкций:

На что следует обратить внимание при покупке продукта в интернет-магазине

Следует обратить внимание на то, что чем больше будет разница между максимальным и минимальным коэффициентом, тем больший объем жидкости будет находиться в гидроаккумуляторе. В этом случае прибегать к включению насоса практически не нужно.

Сколько стоит комплект

При выборе качественного электротехнического оборудования, необходимо ориентироваться одновременно по нескольким критериям. Немаловажным аспектом принято считать стоимость. В строительных маркетах предлагаемая продукция обойдется современному покупателю в 5-150$, в зависимости от наименования бренда и базовых характеристик. Перед походом в магазин, не лишним будет посмотреть, какие бывают виды реле, и ознакомиться с их предназначением.

Специалисты рекомендуют совершать подобные покупки онлайн, через многочисленные интернет магазины. Это позволит существенно сэкономить и потратить на выбор продукта столько времени, сколько потребуется.

Какой фирмы лучше купить

Принцип устройств, приведенный ниже, не имеет видимых отличий. Применяется самый простой алгоритм их функционирования:

Одна из самых хороших и популярных моделей – «PM-5». Конструкция от китайского производителя, которую часто путают с изделием сухого хода. При обзоре предоставленных характеристик и схемы можно прийти к выводу, что они разнятся. К достоинствам можно отнести цену комплекта. Подобная стоимость имеет и темную сторону. К основным недостаткам относят:

Грундфос

Надежные конструкции от проверенного временем датского концерна. Репутация у него чистая.

Исходя из многочисленных отзывов, можно прийти к выводу, что стоимость конструкций, как и узнаваемость продукции, основана на популярности бренда. Аналогичные по характеристикам изделия отечественного производителя ничем не уступают заграничным, к тому же их средняя цена гораздо ниже.

Italtecnica

Продукция от итальянского концерна. Именно такой комплект лучше купить для частного дома. Наряду с насосным оборудованием, используется модификация, именуемая –PM/5. Покоряет рынки за счет высоких показателей надежности, качества и приемлемой стоимостью. Монтаж происходит в контур ХВС. Пределы регулирования измеряются в барах и имеют значение – 1 (для нижнего) и 5 (для верхнего). Гарантийный срок – один год.

При условии, что общая система подключена к станции, а не к насосу, то комплектация будет осуществляться с модификацией G. Основные отличия заключаются в пределах настройки, которая составит 1,4-2,8.

Condor

Прекрасный образец от немецкого концерна, который завоевал множество положительных отзывов от пользователей. Особенностью моделей считается то, что в работе они показывают полную безотказность.

Юнипамп

Отечественный производитель, продукция которого ориентирована на европейский рынок. Помимо приемлемой стоимости, характеризуются выпуском высококачественных изделий. Высокий рейтинг приобрели во многом благодаря различным модификациям.

Danfoss

Самой популярной серией этого датского производителя принято считать KP-1. Стоимость комплекта высокая, однако, более чем оправдана.