Как защитить насос от сухого хода
Система водоснабжения частного дома невозможна без насоса. Но его надо каким-то образом включать и выключать, следить за тем, чтобы он не работал при отсутствии воды. За включение-отключение насоса отвечает реле давления воды, а следить за наличием воды должна защита от сухого хода насоса. Как реализовать эту защиту в разных ситуация и рассмотртим дальше.
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.
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.
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
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.
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.
Электрическая схема включения реле защиты насоса от сухого хода
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.
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 — 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.
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
Реле 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.
Параметры срабатывания защиты от сухого хода
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.
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.
Видео: 100% Защита насоса от сухого хода
Существует 3 или 4 типа защит от сухого хода: По давлению, по току потребления, по датчику воды, по датчику протока. Если использовать только два способа, то можно добиться 100% защиты насоса от сухого хода. Ниже это рассмотрим. Но также можно использовать только один способ, который защитит насос от сухого хода со 100% гарантией.
Чтобы защитить насос от сухого хода нужно, чтобы насос работал на воде или качал воду, а не воздух. И работал без закрытых кранов на линии насоса.
Так или иначе, все способы защит по отдельности несут в себе определение воды только по косвенным признакам.
Чтобы определить существует ли вода в системе, где находится насос, используют косвенные признаки того, что насос работает в воде:
1. Присутствие давления. В основном определяется с помощью недорогого устройства (реле сухого хода)
Давление системы постоянно поддерживается выше атмосферного примерно от 1 Bar. И если это давление падает, то реле сухого хода отключает насос. А реле сухого хода в свою очередь регистрирует более низкое давления 0,5 Bar и выше. Как работает реле сухого хода описано здесь: Как сделать автоматическое водоснабжение в частном доме
Настройка реле сухого хода:
2. Непосредственный контакт с водой.
В таком способе используют: Поплавковый датчик воды, электродные датчики, емкостные и другие.
Поплавковый датчик работает по принципу механики (поплавок легче воды и меняет свое положения, изменяя за собой переключающий контакт).
Существует другой способ поплавкового датчика
В таком способе в поплавке используется магнит. С помощью магнитов на поплавке и контактном механизме осуществляется передача силы на контакт. Внутри трубки спрятан переключающий контакт с магнитом. Поплавок передвигается по штоку трубки. В зависимости от положения поплавка меняется положение магнита на контактах. По этим средствам и осуществляется замыкание и размыкание контактов.
Электродный принцип основан на токопроводящем эффекте воды (То есть если два электрода опустить на воду, то между электродами можно пустить ток, который будет проходить через воду. Если вода отсутствует, то ток проходить не будет. А специальное устройство определит ток прохождения и выполнит необходимые команды на замыкание и размыкание контактов).
Емкостной датчик уровня
Емкостной датчик работает по принципу прикосновения воды на специальную поверхность и опять же специальное устройство определяет это прикосновение. При соприкосновение воды меняется емкость, а специальное устройство выполняет команды на замыкание и размыкание контактов.
3. Ток потребления. В таком случае специальное устройство отслеживает ток потребления насоса и если ток уходит за установленные пороги, то насос отключается на некоторое время. К сожалению, такое устройство или дорогое или сложное в обращение. Поэтому спрос на такое устройство не велик. Также внятное объяснение такого устройство отсутствует.
4. Датчик протока. Движущаяся вода давит на специальную лопатку и лопатка угловой силой меняет положения контактов. Или другим способом. Принцип основан на определение расхода в трубопроводе. Если расхода нет, то и питание насоса будет отключено.
Недостатки по косвенным признакам:
1. Когда определяется вода по присутствию давления. В системе водоснабжения может возникнуть ситуация, когда в системе существует давление, но вот расход отсутствует и как на зло: Вода закончилась. В этот момент насос продолжает работать и не прекратит свою работу пока давление не достигнет установленного порога. Подробнее обсуждалось на форуме: http://santeh-baza.ru/viewtopic.php?f=4&t=69 также рассказано как эффективно настроить реле сухого хода.
2. Непосредственный контакт с водой. Такой способ только определяет присутствие воды там, где находится насос. Но вот беда возникает тогда, когда по каким либо причинам закрыт кран на линии насоса и насос работает в холостую с водой. В такой ситуации нужно защищаться от дурака и не ставить краны на линии насоса. Но вот иногда технические требования требуют ставить краны для ремонта и замены насоса. Выход есть — ставить реле протока, но без задержки времени такой «гаджет» бесполезен. Ниже будет схема.
3. Ток потребления. Казалось бы, тут защита очень хороша и похожа как на защиту по датчику протока. В холостом ходе с водой насос потребляет большой ток. Без воды потребляет очень маленький ток. И устройство отключит насос на некоторое время. Все равно, что сделать датчик протока в комбинации с реле задержкой времени, о котором расскажу ниже. Также посмотрите видео. Недостаток в том, что такое устройство дорого стоит и не пользуется популярностью. Знают об этом только единицы людей, которые хорошо разбираются в системах автоматики. К тому же нет внятного объяснения работы и настройки такого устройства. Необходимо разбираться в электрике как инженер с опытом и понимать, как настроить пороги токов или мощности.
4. Датчик протока. Есть одна очень простая схема, где используется датчик протока. Но просто датчик протока является пустышкой в защите насоса от сухого хода, если давление в системе создается этим же насосом. Если рассмотреть такую схему, то она используется только для повышения расхода там где уже существует давление и расход. Например, для повышения давления.
Электрическая схема работы реле протока с задержкой времени на защиту насоса от холостого хода.
Скачать с хорошим разрешением
Скачать с хорошим разрешением
Скачать паспорт (инструкцию) реле задержки времени: Скачать PCU-511.pdf
В этой схеме добавлен контактор, который служит для того, чтобы нагрузку насоса исключить на контакты реле протока и задержки времени. Подробнее я рассказываю на видео, которое было вверху: 100% Защита насоса от сухого хода. Видео в начале страницы (вверху!)
Защита насоса от сухого хода: зачем нужна и как работает?
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.
Схема подключения реле сухого хода к насосу
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.
к меню ↑
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.
к меню ↑
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.
к меню ↑
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:
Первые относятся к группе электромеханических устройств, вторые являются электронными.
к меню ↑
2.4 Реле (датчики)
Изготавливаются в двух вариантах:
Электрическая схема подключения реле сухого хода
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.
к меню ↑
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.
к меню ↑
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.
Виды датчиков уровня воды
По принципу работы, разделяются на два вида:
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.
к меню ↑
3.2 Электронные
Такие устройства выполняют те же функции что и поплавковые, но принцип работы у них другой.
Принцип работы датчика уровня воды поплавкового типа
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.
Источники: http://stroychik.ru/vodosnabzhenie/zashhita-nasosa-ot-suhogo-hoda, http://infobos.ru/str/930.html, http://nasosovnet.ru/avto/zashhita-nasosa-ot-suhogo-hoda.html
