При проектировании систем транспортировки жидкостей особое внимание необходимо уделять защите насоса от «сухого хода». Решать данную проблему можно различными способами. В одних случаях нужно устанавливать дополнительные датчики, в других — электрические приборы.
Что такое «сухой ход»?
«Сухой ход» — это такой режим работы насоса, при котором через насос не прокачивается жидкость (чаще всего вода). Это может произойти, если в емкости закончилась вода, произошла протечка емкости, из скважины выкачали всю воду и т.п. «Сухой ход» очень опасен для насоса, т.к. жидкость выполняет ряд полезных функций для насоса, одна из них это охлаждение. При «сухом ходе» насос может перегреться и выйти из строя.
Чтобы не произошла поломка дорогостоящего насоса нужно предусматривать защиту от такого явления как «сухой ход».
Все способы защиты условно можно разделить на две группы.
1 Защита от «сухого хода» путем контроля физических параметров жидкости в трубопроводе:
- контроль уровня воды;
- контроль давления в трубопроводе;
- контроль потока воды в трубопроводе.
Суть всех этих способов заключается в том, что датчики фиксируют понижение уровня, падение давления, снижение потока и выдают сигнал на отключение питания насоса.
Недостаток: требуют установку датчиков на трубопровод (в емкость).
Достоинство: высокая надежность защиты.
2 Защита от «сухого хода» путем контроля электрических параметров питающей сети насоса.
При «сухом ходе» происходит изменение электрических параметров насоса. Контролируя нужные параметры можно выполнить защиту от «сухого хода».
Электродвигатель, приводящий насос в движение можно рассматривать сам по себе как датчик «сухого хода».
В нормальном режиме коэффициент мощности (cos) насоса 0,7-0,8, но при появлении «сухого хода» cos падает до 0,3-0,4. Таким образом, чтобы отследить «сухой ход» можно воспользоваться реле контроля коэффициента мощности. Например, G2CU400V10AL10 производства австрийской компании TELE.
Реле контроля коэффициента мощности анализирует напряжение и ток, который потребляет электродвигатель, и на основе этой информации вычисляет коэффициент мощности (cos). Вход измерения силы тока рассчитан на прямое измерение тока до 10А, поэтому, если номинальный ток двигателя больше 10А, то реле G2CU400V10AL10 необходимо подключать через трансформатор тока.
Более подробно о режимах работы и схемах подключения реле контроля коэффициента мощности G2CU400V10AL10 можно посмотреть в технической документации, которая доступна по ссылке ниже:
Вот что ответил производитель таких реле на некоторые из моих вопросов:
Косинус фи падает мгновенно при отсутствии воды, но реле отключит насос через установленное Вами время: поставите секунду — выключит через секунду, поставите 30 секунд — выключит через 30 секунд.
Вчера ездил на производство, был насос с двигателем 7,5кВт, выставили уставку 0,7 — насос с водой работал, устроили сухой ход... при уставке 0,7 реле обнаружило сухой ход.
Реле устанавливается в силовой щит и не требует дополнительно предусматривать датчики.
Используя реле контроля коэффициента мощности, можно получить достаточно хорошую защиту от «сухого хода».
В одном из проектов я применял реле тока для защиты насоса. Насколько это надежная защита — мне судить трудно, вопросов не задавали, видимо все работает Суть этого метода защиты от «сухого хода» заключается в том, что при сухом ходе изменяется и потребляемый ток. На реле тока устанавливаем нужный диапазон токов и таким образом отключим насос при выходе тока за установленные пределы.
Сухой ход насоса (работа без воды) – одна из наиболее распространенных причин его поломки. Кроме того, на подобную неисправность не распространяется гарантия от производителя. То есть сервисная служба вам откажет в гарантийном ремонте, если экспертиза покажет признаки длительной холостой работы прибора. Чтобы избежать подобных проблем, в системе автономного водоснабжения должна быть предусмотрена защита от сухого хода скважинного насоса, которая отключает электропитание в случае недостаточного количества воды в скважине.
В современных приборах в качестве материала для рабочих элементов чаще всего используется износостойкий пластик. Его преимуществом является высокая прочность и сравнительно низкая цена. Данный материал отлично справляется со своей задачей при условии соблюдения эксплуатационных требований. Одно из таких условий – постоянное наличие смазки и охлаждения, функцию которых выполняет рабочая среда, то есть вода.
При отсутствии охлаждающей жидкости пластиковые детали сильно перегреваются, пластик постепенно деформируется. Последствия для электронасоса могут быть самые печальные: от снижения производительности до заклинившего вала и сгоревшего двигателя.
Важно знать! В паспорте на оборудование любой производитель подчеркивает, что сухой ход является недопустимым режимом работы скважинного насоса.
Деформация деталей отчетливо видна во время разборки прибора, поэтому скрыть причину поломки от сервисной службы не получится. В этом случае гарантия на оборудование недействительна.
Средства защиты от сухого хода: принцип действия
Основная задача защиты скважинного насоса от сухого хода – блокировка работы прибора в случае малого уровня или полного отсутствия воды в скважине. Наиболее распространенными средствами подобной защиты являются:
- поплавковый выключатель;
- реле давления;
- реле уровня.
Поплавковый выключатель
Принцип действия такого устройства достаточно прост. Контакты поплавкового выключателя (поплавка) подключаются в разрыв цепи питания двигателя. Сам же поплавок отслеживает уровень воды в скважине или колодце. Когда вода опускается ниже нормы, контакты размыкаются, тем самым прекращая подачу напряжения к электронасосу. Правильный уровень срабатывания определяется местом установки поплавка. Очень важно, чтобы в момент отключения питания корпус прибора еще находился в воде.
Реле давления
При нормальной эксплуатации скважины давление в автономной системе водоснабжения не может опуститься ниже 1 бара. Для контроля данного параметра используется реле (датчик) давления, контакты которого разрывают цепь электродвигателя. Обычно порог срабатывания датчика устанавливается в пределах 0,4-0,6 бар.
Разновидностью датчика давления является реле протока. В этом случае контроль осуществляется за потоком воды в системе. Как только интенсивность потока падает ниже установленного значения, насос прекращает свою работу. Подобные устройства, как правило, используются в автоматизированной системе водоснабжения.
Контроль протока на водопроводной трубе
Реле уровня
Как и в случае с поплавковым выключателем, принцип работы данного устройства основан на контроле уровня воды в скважине, с тем лишь отличием, что такое реле является более технологичным и сложным устройством. Один или несколько датчиков опускаются в воду на контрольную глубину. Как только уровень падает ниже нормы и появляется риск холостой работы, сигнал с датчика поступает в электронное устройство, которое дает команду на отключение электронасоса. Такой способ контроля очень надежен, хотя и более дорогой по сравнению с другими видами защиты.
Система водоснабжения на основе электронного датчика уровня
Какой тип защиты выбрать для насоса
Выбор типа защиты насоса от сухого хода зависит от размера скважины, вида насосного оборудования и финансовых возможностей хозяев. Самый простой и дешевый способ защитить прибор от холостой работы – поплавковый выключатель. Однако у него есть один существенный изъян. Поплавок нельзя применить в скважинах малого диаметра. Он просто не сможет выполнять свою функцию в узкой водоподъемной трубе. Хотя для колодцев такой вариант, пожалуй, будет оптимальным.
Для погружного оборудования наиболее подходящим средством является реле уровня. За такое устройство придется заплатить больше, однако вы будете уверены, что насос надежно защищен от снижения уровня воды в скважине. А вот для насосных станций такая защита не слишком подходит, поскольку шланг в водоподъемной трубе может забиться, и вода не будет поступать в прибор, хотя уровень в скважине будет соответствовать норме. В этом случае лучше использовать датчик давления или реле протока.
Важно! Без контроля сухого хода насос просто не поймет, что ему нужно выключиться при опустошении скважины. Поэтому лучше предупредить его поломку, чем приобретать новый прибор.
Если у вас возникли трудности с выбором оптимальной защиты скважинного насоса от сухого хода, всегда можно проконсультироваться у специалистов, которые помогут подобрать наиболее подходящий вариант для вашей системы водоснабжения.
Видео: как защитить насос от сухого хода
Для начала давайте пробежимся по теории, ответим на вопрос: “зачем нужно реле защиты от сухого хода для скважинного насоса?”, а потом уже рассмотрим, принцип работы и как подключается данное реле.
Сухой ход насоса - это такое состояние, при котором насос работает вхолостую, без воды. В таком состоянии насос быстро перегревается и в считанные минуты может выйти из строя. Для обеспечения безопасной работы насоса было придумано реле защиты от сухого хода.
Давайте вкратце рассмотрим, чем может быть вызван, сухой ход насоса:
- Когда неправильно выбрана мощность насоса - например, выбран насос с большой производительностью, который выкачивает всю воду из скважины.
- Когда в скважине естественным образом понизился уровень воды.
- Негерметичность водонапорной трубы.
Принцип работы реле сухого хода
Сейчас давайте рассмотрим как работает реле сухого хода. Если разобрать реле, то под крышкой мы увидим: предохранительная кнопка, группа нормально разомкнутых контактов для отключения насоса и две пружины для регулирующую давления отключения.
Когда в водонапорной трубе исчезает вода, то в системе водоснабжения резко падает давление. В этот момент реле, под действием пружины, размыкает контактную группу, которая в свою очередь отключает подачу электрического тока на насос.
Повторное включение реле в работу осуществляется путем нажатия на предохранительную кнопку. Контакты замыкаются, тем самым собирается цепь включения насоса, который создает в системе необходимое давление, находится в пределах 1 - 1,5 атмосфер. При таком давлении в системе контакты реле сухого хода будут постоянно замкнуты.
Регулировка работы реле
В заводских условиях реле сухого хода настраивается на давление 0,5 - 0,8 атм. При этом давлении контакты разомкнуться и отключат насос.
Рассмотрим процесс регулировка давления отключения на примере реле LP/3. Для этого необходимо проделать ряд операций:
- Отключить питание насоса от электросети.
- Откройте защитную крышку реле.
- На маленькое пружине заверните гайку по часовой стрелке, тем самым будет увеличиваться давление первоначального включения.
- На большой пружине, Зажимая гайку по часовой стрелке, мы поднимем давление выключения насоса.
- После регулировки реле нам надо определить давление отключения: для этого необходимо произвести разбор воды системе, например открыть кран в раковине, по мере опустошения системы водоснабжение, давление воды будет уменьшаться. По манометру отследить при каком давлении разомкнуться контакты реле. Должен произойти щелчок и предохранительная кнопка выйдет из корпуса.
Путем таких нехитрых манипуляций мы можем установить нужно нам давление отключения.
Как подключить реле сухого хода
Реле защиты от сухого хода монтируется в систему водоснабжения через, так называемый пяти вывод, это такой штуцер, который иметь пять выводов подключения:
- Подвод воды в систему
- Выход на гидроаккумулятор
- Выход для манометра
- Выход для подключения реле сухого хода
- Выход воды в систему.
Наглядно это можно увидеть на следующем рисунке:
Распространенной причиной выхода насосного оборудования погружного и поверхностного вида из строя является холостой ход. Вне зависимости от материала изготовления, при отсутствии воды в агрегате происходит деформация деталей, перегрев двигателя.
Поломка вследствие сухого хода не устраняется за счет гарантийного срока, поскольку в паспорте на насос всегда указана недопустимость эксплуатации в холостую. Ремонт таких случаев влечет за собой дополнительные финансовые затраты.
1 Что такое сухой ход?
Сухой ход-процесс эксплуатации нагнетательного оборудования в условиях отсутствия или недостаточного протока воды, служащего смазывающим и охлаждающим материалом для деталей.
При отсутствии воды происходит деформация и перегрев деталей и как следствие, сгорание двигателя. Вследствие сгорания двигателя, оборудование выходит из строя.
1.1 В каких ситуациях возникает холостой ход?
При эксплуатации не всегда удается отследить работу насоса. Поэтому следует знать о наиболее распространенных случаях возникновения проблемы:
- при перекачивании воды из емкости. Когда резервуар опустошен, агрегат продолжает работать всухую. При выполнении таких работ необходимо контролировать процесс и аппарат выключать не дожидаясь, пока емкость будет пустой;
- транспортировка воды из скважин. При использовании насоса с завышенной производительностью в летний период. В летний период при отсутствии дождей в скважинах уровень воды падает, поэтому возникает недостаток воды. При низком уровне воды, насос будет работать в сухую;
- эксплуатация аппаратов для повышения давления в трубопроводе. В городской магистрали многоэтажных зданий недостаток давления становится причиной холостого хода помп.
Предотвратить сухой ход можно специальными устройствами.
2 Устройства для защиты насосных агрегатов
Существует несколько приборов для защиты от холостого хода:
2.1 В каких случаях можно отказаться от использования датчиков?
Не использовать насосы с защитой от сухого хода можно в таких случаях:
- осуществлять постоянный контроль оборудования для быстрого отключения при отсутствии потока воды;
- контролирующий работу насоса человек знает нюансы, конструктивные особенности и принцип работы помп;
- наличие большого количества воды в скважине или колодце;
- неиссякаемый источник воды в откачиваемой емкости.
В зависимости от условий эксплуатации и от типа оборудования устанавливают соответствующий параметрам эксплуатации вид защиты.
2.2 Как подключить к насосу реле сухого хода (видео)
В списке причин, приводящих к поломке насоса, так называемый сухой ход занимает первое место. Речь идёт о том временном промежутке, когда по разным причинам вода перестаёт поступать в насос, и при этом устройство продолжает работать. Понимая серьёзность проблемы, инженеры выдумали целый ряд технических уловок, чтобы обезопасить агрегат от неприятной ситуации.
Как выполняется защита насоса от сухого хода?
Действенным способом защиты насоса от сухого хода может стать подключение к системе ЛПЗ, то есть реле давления, похожего на то, которое используется в насосных станциях, но работающего с минимальным давлением. Устройство контролирует давление в системе и, как только оно падает ниже уровня в 0,3 атмосферы, это является сигналом для отключения насоса. Насос в данном случае не возобновит работу самостоятельно. Включить его должен будет оператор, нажав на кнопку или потянув рычаг на установленной защите.
Защитить насос от сухого хода можно также путём контроля протока. Основана эта система на принципе: есть проток – насос работает, нет протока, значит нет воды, соответственно насос отключится. В продаже можно найти различные устройства для автоматического контроля протока, но наиболее используемым является устройство российских разработчиков – контролер Пампэла. Примечательно то, что автомат способен определённое время справляться с поставленными задачами без участия человека. Пампэла будет автоматически запускаться, чтобы определить, не появилась ли вода в системе. Обнаружив воду, автомат запустит насос. Если же в течение заданного производителем временного промежутка это не произойдёт, то тогда без помощи оператора не обойтись.
Наиболее эффективной защитой для скважинных моделей является защита от сухого хода при помощи электродов. Их опускают в скважину вместе с насосом, располагая на определённом расстоянии друг от друга. Принцип действия прост: есть вода в скважине, значит есть контакт между электродами и система исправно работает. Разрыв цепи послужит сигналом об отсутствии воды, что приведёт к незамедлительному отключению насоса, который включится сразу же, как только вода появится и снова замкнёт цепь. Этот способ отлично себя зарекомендовал, но есть один минус – высокая стоимость необходимой автоматики, специальных электродов и сертифицированного под питьевую воду кабеля.
Не стоит, конечно же, пренебрегать и самым простым средством защиты насоса от сухого хода. Речь идёт о поплавковом выключателе. Насос с «поплавком» погружается в воду и как только вода переходит заданное в настройках ограничение, насос отключается. В продаже можно найти поплавковые выключатели, срабатывающие на осушение или на наполнение, а также модели с универсальным подключением.
