С помощью каких устройств можно эффективно защитить скважинный насос от сухого хода

Защита скважинного насоса от сухого хода

Этот прибор состоит из герметичного корпуса, в который помещён свободно перемещающийся стальной шарик и контакты-размыкатели тока. Датчик-поплавок подключается к разрыву питающей электроцепи, точно также, как и поверхностные модификации. Поплавок опускается в воду вместе с погружным насосом, с которым он соединён тросом.

Поскольку такой прибор легче воды, что можно уже понять из названия «поплавок», он всегда стремится всплыть, но тросик не даёт ему это сделать. Поэтому датчик пребывает под таким наклоном, что шарик давит на рычажок замыкателя электроконтактов.

В этом положении оборудование спокойно включается и функционирует. Но когда уровень воды опускается ниже расположения насоса, прибор свободно повисает на крепёжном тросике, и шарик перекатывается на другую сторону корпуса, освобождая подпружиненный рычажок. Контакт размыкается, и подача электричества к двигателю блокируется.

Кроме поплавковых реле, для скважинных модификаций насосов используются и обычные, поверхностные реле. Сравнительно недавно на рынке появились также электронные приборы, отслеживающие изменение уровня воды внутри скважины, и автоматически отключающие подачу электричества насосу.

Устройства защиты от «сухого хода»: разновидности, принцип действия

Для предотвращения возможности «сухого хода» было создано несколько приспособлений, различающихся между собой по устройству и схеме работы:

Реле уровня воды и поплавок. Данные элементы считаются одними из самых эффективных и при этом дорогостоящих. Главное преимущество данного устройства – отключение насоса до начала «сухого хода». Реле представлено следующими элементами: плата, несколько датчиков (один из которых – контрольный) и провода. Устройство работает по простой схеме: при снижении уровня воды датчики, установленные в скважине, подают об этом сигнал. Когда вода опустится до контрольного, закачка воды прекращается. Когда же вода снова поднимется – насос запустится автоматически. Поплавковый датчик (поплавок) – идеальный вариант для закрытых источников воды. Устанавливается выше насоса. Настраивается самостоятельно: нужно лишь отрегулировать длину поплавкового кабеля и расположение датчика в емкости. Кабель подключается к источнику электропитания. Если вода доходит до поплавка, подача электроэнергии останавливается, и происходит отключение насоса.
Реле и датчик давления. Реле подойдет в качестве защиты лишь для насосов с гидроаккумулятором. «Критический» уровень давления в реле невозможно отрегулировать вручную (стандартно он фиксируется на отметке в 0,5 бар). Принцип действия устройства прост: при опускании давления до уровня, отмеченного «критическим», реле размыкает контакт и насос останавливается. На практике же преимущественная часть бытовых насосов способна работать в нормальном режиме при давлении от 1 бар. Поэтому можно с уверенностью говорить о том, что реле сработает лишь тогда, когда подача воды будет полностью прекращена. Датчики действует более эффективно: они подают сигнал об опасном уровне воды при падении давления до 1 бар.
Датчик протока воды. Представляет собой пружинный клапан со встроенным магнитом (с одной стороны) и микропереключатель. Датчик измеряет поток воды, пропускаемый насосом. При сильном водном потоке происходит сдвигание клапана, и он замыкается с переключателем. Насос приводится в действие. Если давление воды снижается, клапанная пружина разжимается и тот разъединяется с переключателем. Данное устройство применяется для защиты повысительных насосов небольшой мощности.
Мини АКН. Используется для защиты однофазных насосов и регулирует их работу в зависимости от показателей тока и мощности устройства. Мини АКН пользуется большой популярностью ввиду таких достоинств как: малое количество потребляемой энергии, эффективная защита насоса, надежность, простота монтажа и эксплуатации.

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.

Всего существуют 3 категории датчиков: реле защиты, датчики уровня, датчики потока воды и ее давления.

Датчики уровня воды

Данная категория оборудования предназначена для измерения фактического уровня воды в колодце или водной скважине. Могут использоваться датчики двух типов:

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.

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.

Датчик уровня для насоса

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.

Установка реле защиты насоса от сухого хода при использовании гидроаккумулятора

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 потокаТакие 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.

Виды автоматики для насоса без гидроаккумулятора

Организовать качественное водоснабжение из скважины или колодца можно также без наличия в системе мембранного бака. Основное условие – высококачественный насос, технические характеристики которого будут соответствовать условиям функционирования агрегата

Важно также подобрать автоматику для глубинного насоса, которая позволит поддерживать в системе постоянное давление воды: реле давления и защиту от перепадов напряжения

Действие водоснабжения без аккумулятора можно описать следующим образом:

при открывании крана датчики и реле реагируют на изменение давления и автоматически включают насос, который подает воду непосредственно из скважины или колодца;
закрытый кран способствует стабилизации давления, которое фиксируется контролирующей автоматикой, и насос выключается.

При каждом пользовании системой водоснабжения, даже если необходим минимальный объем жидкости, включается насос. Именно этот момент более всего влияет на фактор износа – насос быстрее выходит из строя, чем агрегат, имеющий в системе гидроаккумулятор.

Правильно подобранная автоматика способна организовать качественное водоснабжение и без гидроаккумулятора

К положительным характеристикам водоснабжения без мембранного бака стоит отнести следующее:

простоту схемы подключения насосов. Основные элементы – насос и автоматика;
небольшие размеры устройств;
доступную цену системы в целом;
возможность подавать воду под большим (в сравнении с системой, оснащенной мембранным баком) напором.

Защитная и регулирующая автоматические защиты насоса без гидроаккумулятора обеспечат длительную его работу без поломок в том случае, если система будет использоваться со средним или низким уровнем интенсивности, например, семьей из 2 человек.

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

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.
Измерить воздушное давление в системе. Его снижение также влияет на полноценное функционирование станции.
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

Специфика эксплуатации

Перекачиваемая вода в домашних системах подразумевает несколько параллельных процессов:

транспортировка жидкости к потребителю;
охлаждение перекачивающего оборудования;
смазка эластичных элементов насоса

Особенно заметны негативные последствия неправильной эксплуатации у вибрационного оборудования, которое является наиболее популярным в бытовых схемах водоснабжения. Также недопустимым считается явление для погружных, поверхностных и дренажных аппаратов.

Для того, чтобы сгорел погружной насос, достаточно 5 минут работы без воды

Если не предусмотрена защита от сухого хода скважинного насоса, то в результате происходят следующее:

подвижные элементы разогреваются и повышают температуру смежных узлов;
большинство деталей подвергается деформации;
в определенной ситуации случается заклинивание, что приводит к выходу из строя электрической части.

При проверке состояния вышедшего из строя оборудования специалисту не составит труда определить причину данного состояния. О ней свидетельствуют характерные деформационные признаки элементов конструкции. В инструкциях к оборудованию производитель четко обозначает недопустимость эксплуатации насосов в отсутствии залитой в рабочие полости жидкости.

Один из примеров сгоревшей обмотки — первый явный признак для мастера

Предположительные «виновники» поломки

Существует несколько наиболее часто встречающихся причин, которые приводят к экстремальному режиму работы помп:

Несбалансированная мощность насоса. В такой ситуации происходит быстрая откачка жидкости по причине недостаточного дебета скважины или для насосов, у которых заборная часть располагается выше динамического уровня.
Схема подключения имеет участок заборной трубы, в которой имеется разгерметизация. Через отверстие станет внутрь проходить воздух.
Засорилась труба откачивания, что нередко бывает у поверхностных моделей насосов.
Работа гидравлики ведется при пониженном давлении.
Во время откачки жидкости из любой емкости необходимо не допускать захвата воздуха.

Без установленных автоматических систем справится с недопущением «сухого хода» достаточно проблематично.

Какая бывает защита от сухого хода для насосной станции

Одним из главных факторов получения надежной схемы является монтаж автоматики. К подобному оборудованию относят следующие компоненты:

датчик сухого хода для насоса;
реле сухого хода для станций или насосов;
реле давления;
поплавковый выключатель.

Датчик потока воды

В схемах задействуют специальные датчики сухого хода, которые фиксируют скорость воды, пропускаемой насосом. В конструкции датчика предусмотрен клапан (лепесток), расположенный на участке протока, и герконовый микропереключатель. На одной из сторон подпружиненного клапана имеется магнит.

Схема подключения датчика потока воды

Алгоритм, по которому работает данный датчик, следующий:

вода проталкивает клапан;
за счет толчка пружина сжимается;
контакты замыкаются и оборудование начинает работать.

Как только поток ослабевает или полностью заканчивается, давление на клапан прекращается, соответственно, пружина ослабевает, магнит отходит от переключателя и контакт разрывается. Работа помпы останавливается. При появлении воды весь цикл повторяется в автоматическом режиме.

Данный датчик встраивается в гидравлическое оборудование небольшой мощности. Его работа заключается в балансе между двумя величинами: потоке и уровне давления. Позитивными качествами являются такие характеристики:

компактные габариты;
простота монтажа;
быстрота реакции на отключение.

Мини АКН

При необходимости установки универсальной защиты специалисты рекомендуют воспользоваться прибором для аварийных режимов мини АКН. В основе его лежит электронная защита самовсасывающего оборудования, которая реагирует на заданные параметры.

Преимуществами прибора являются:

минимальное энергопотребление;
небольшие параметры;
комплексная защита от экстремальных режимов;
высокая степень надежности;
простота установки.

Работа без установленной защиты

В определенных случаях можно обойтись без монтажа дополнительных защитных узлов. Это возможно в следующих ситуациях:

отбор жидкости осуществляется из источника, в котором постоянно есть вода;
проводится непосредственный визуальный контроль за уровнем жидкости;
высокий показатель дебета в скважине.

Если слышно, что агрегат начинает останавливаться, точнее «захлебывать», его необходимо самостоятельно отключить от сети. Запускать гидравлику повторно без проверки не рекомендуется.

Опасность сухого хода

Конструктивно оборудование для забойного давления предполагает использование воды в качестве защитного агента. Холодная жидкость не допускает нагрева деталей напорного устройства и обеспечивает необходимое давление. Кроме того, для скважинного оборудования невозможно организовать традиционную систему смазки трущихся элементов: сила трения также снижается водой.

Если нет рабочей среды:

Детали нагреваются, увеличиваются в размерах и через металлические соединения передают тепловое расширение ближайшим узлам.
Постепенно элементы внутри насоса деформируются.
Агрегат «расклинивается» из-за трансформации внутренних деталей, что вызывает повышение напряжения.
В электродвигателе перегорают обмотки, что в конечном итоге выводит из строя насос.

Дренаж погружного насосного оборудования происходит при невысокой производительности глубокого источника. Если водозабор большой, колодец быстро стечет. Резервуар снова наполнится через некоторое время. Причина сухого хода поверхностного насоса – засорение трубы, по которой проходит перекачка. Если подача воды осуществляется от городской сети, то вода может закончиться из-за обрыва магистральной линии или технических работ на ответвлениях водоснабжения.

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.

Всего существуют 3 категории датчиков: реле защиты, датчики уровня, датчики потока воды и ее давления.