Построим вместе дом своей мечты

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.

Какую защиту выбрать

Прежде чем выбирать подходящий датчик, защищающий от сухого хода, учитывают следующие факторы:

• глубина колодца или любой другой емкости;
• диаметр;
• какой устанавливается насос: погружная или поверхностная модель.

Наиболее простое и доступное решение, защищающее насос от холостого хода — сигнализатор-поплавок. Но для скважин с небольшим диаметром он не подойдет, поэтому чаще всего ставится в колодцы.

Если известно, что в водном источнике чистая вода, то оптимальный выбор — датчик уровня воды. Если качество жидкости сомнительно, то лучше присмотреться к реле потока или датчику давления.

Датчик уровня точно не подойдет в том случае, если есть вероятность засорения фильтра насосного агрегата мусором. Даже если он будет сигнализировать о нормальном уровне воды, жидкость все равно не будет подаваться. В итоге перегорит мотор.

Можно и вовсе эксплуатировать скважину или колодец без установки датчиков или реле. Но для этого придется постоянно визуально контролировать, как поступает водный ресурс. Тогда, например, если жидкость не поступает к насосу, то пользователь вручную его выключит. Если такой возможности нет, то, чтобы защитить оборудование от перегрева и поломки, стоит все же приобрести защитный датчик, который окупит себя. Тем более, в Москве отыскать подходящее устройство — не проблема.

Разновидности датчиков сухого хода

Дорогостоящие модификации насосных агрегатов уже оборудованы встроенными датчиками защиты от сухого хода. Например, все помпы марки Grundfos, а также некоторые модели от производителя Sterwin, Watt, Вихрь и Wilo также комплектуются такими устройствами.

При эксплуатации бюджетных приборов датчики необходимо самостоятельно подключать к погружному насосу. Остановимся подробнее на различных видах данных устройств и принципах их работы.

Выделяют три категории датчиков сухого хода:

• реле защиты;
• датчики уровня;
• датчики потока воды и ее давления.

Реле защиты

Представляет собой электромеханическое устройство, которое осуществляет контроль давления воды, текущей сквозь насосный агрегат. При снижении напора цепь питания размыкается.

Реле защиты насоса от сухого хода состоит из мембраны, контактной группы и нескольких проводов. Мембрана контролирует давление жидкости. В рабочем состоянии она разомкнута. Когда напор снижается до 0,1-0,6 атмосфер, мембрана сжимает контакты реле и насос выключается. Опускание давления до данного значения свидетельствует о возникновении следующих нарушений:

• давление жидкости снизилось до минимального уровня по причине выработки источника;
• засорение насосного фильтра;
• помпа находится выше уровня воды, поэтому давление упало до нулевой отметки.

Реле защиты может быть встроено в корпус прибора или монтироваться на поверхности как отдельная деталь.

Если конструкция водопровода содержит гидроаккумулятор, то защитных механизм устанавливают вместе с реле давления, перед гидроаккумулятором.

Датчики уровня воды

Эта разновидность снаряжения используется для установления фактического уровня жидкости в скважине или колодце. Могут применяться датчики двух видов:

1. Поплавковый выключатель. Схема подсоединения анализатора сухого хода должна быть собрана таким образом, чтобы его контакты были включены в цепь питания двигателя насоса. Поплавок располагается на плаву. Когда уровень рабочей среды снижается, то поплавок меняет свое положение, его контакты размыкаются, насос выключается. Это самый простой способ защиты, который отличается долговечностью и простотой функционирования.

Совет! Чтобы поплавок срабатывал своевременно, нужно его удачно настроить

Важно, чтобы во время срабатывания датчика корпус насоса еще был погружен в жидкую среду

1. Датчик контроля уровня воды. Это реле, которое состоит из двух отдельных устройств, спущенных на разный уровень глубины. Одно приспособление окунается до минимально возможного уровня работы помпы. Второй датчик располагается несколько ниже. Когда оба учстройства располагаются непосредственно под водой, между ними протекает небольшой ток. Если уровень рабочей среды уменьшается до минимального значения, то ток перестает течь, срабатывает датчик, размыкая цепь питания.
2. Датчики, которые контролируют уровень жидкости, дают возможность отключить насосное оборудование до того, как корпус аппарата очутится над поверхностью водной глади. Значит, оснащение основательно защищено от поломки.

Датчики потока и давления воды

Существует две разновидности датчиков потока воды для насоса, которые контролируют прохождение рабочей среды через насос и обеспечивают его защиту от сухого хода. Это реле протока и контроллеры протока.

1. Реле протока — это изделие электромеханического типа. Различают турбинные и лепестковые. Принцип их функционирования тоже разнится:

• в роторе турбинных реле находится электромагнит, вырабатывающий электромагнитное поле при прохождении жидкости через турбину. Специализированные датчики считывают электрические импульсы, которые вырабатываются турбиной. Когда импульсы исчезают, датчик выключает насосный прибор от электрического питания;
• в лепестковых приспособлениях находится гибкая пластина. Если вода в помпу не проникает, пластина отходит своего первоначального размещения, в результате чего механические контакты реле размыкаются. При этом питание перекачивающего устройства прерывается. Этот вариант характеризуется простотой конструкции и доступной ценой.

Данные блочные модули отключают насос, если водный поток отсутствует и включают прибор, если давление в системе упало ниже заданного уровня.

1. Контроллеры протока (блок автоматики, прессконтроль). Это электронные изделия, которые отслеживают одновременно несколько важных характеристик потока. Они проверяют напор, сигнализируют о прекращении всасывания воды, автоматически включают и отключают насосное оборудование. Многие механизмы снабжены обратными клапанами. Высокая надежность оправдывает и высокую стоимость.

Видео описание

Особенности настройки реле описаны в следующем видео:

При изменении стандартных настроек реле важно понимать, что между показателями всегда сохраняется разница в 1,4 атм. Чтобы изменить это, необходимо закручивать другую гайку, находящуюся на панели управления прибора. Таким способом разницу между границами срабатывания устройства можно увеличить до 2,03 бар

Чтобы её уменьшить, делают противоположное – отвинчивают регулировочную гайку

Таким способом разницу между границами срабатывания устройства можно увеличить до 2,03 бар. Чтобы её уменьшить, делают противоположное – отвинчивают регулировочную гайку.

Конструкция защитного релеИсточник 2proraba.com

При настройке защиты от сухого хода важно учитывать и другие рекомендации:

• Не стоит выставлять слишком низкую нижнюю границу отключения насоса. Наличие в устройстве погрешности в 0,3 бар приведёт к тому, что реле не сможет вовремя прекратить подачу напряжения. 
• Не лучше выставлять слишком большие значения для срабатывания защиты. В такой ситуации система может обесточиваться без видимой на это причины. 
• Минимальное давление, заданное для срабатывания защиты, приводит к трудностям в запуске насосной станции. Чтобы включить оборудование, придётся сливать воду из гидроаккумулятора. 
• При значительном объёме потребления воды происходит «откат» давления, когда оно резко снижается до критических показателей. Чтобы избежать неоправданного отключения системы, рекомендуется понизить нижнее значение для срабатывания реле.  

Какими бывают реле защиты

Изделия защиты бывают трех видов:

стрелочные;

электромеханические;

электронные.

По принципу действия и функциональному предназначению датчики классифицируют по нескольким типам устройств. Рассмотрим их более детально.

Протоковые устройства

Прибор представляет собой клапан лепесткового типа, который смонтирован в проточной части помпы. Его предназначение состоит в реагировании на водные потоки различной силы.

Пружинящий лепесток реле под давлением проходящих потоков воды приводит пружину в сжатое состояние. Магнит который установлен у изделия наверху, контактирует с герконовым реле. Происходит соединение контактов, от которых запитана помпа. При мощном напоре лепесток постоянно лежит в отклоненном положении, а двигатель помпы функционирует.

Если в трубопроводе нет воды или ее поток ослаблен, лепесток и магнит занимают первоначальное положение. Контакты размыкаются, насос останавливается.

Преимущества протоковых реле — маленький вес и компактный размер.

Поплавковые модели

Датчики контроля порога воды поплавковой модели рассчитаны как на заполнение бака, так и на его опорожнение.

Принцип функционирования следующий. Поплавок устройства смотрит вверх — помпа может безопасно работать. Когда уровень наполнения жидкости уменьшается, поплавок опускается. Благодаря этому размыкается контактор. Пока порог наполнения не станет нормальным, станция не запустится. 

Однокамерные модели

Их изготавливают с 1-4 штифтами. Практически все модели работают при минимальном давлении. В простых модификациях применяют проводной контактор, запитанный от обычной сети.

Первую гайку размещают на штифте. Чтобы поднять давление, винт вращают в направлении часовой стрелки.

Схема:

Двухкамерные устройства

Двухкамерные модификации комплектуются контактами пониженной проводимости. Их оснащают 3-5 штифтами. Гайки располагают вверху прибора — на корпусе. Величина выходного патрубка — не менее 44 мм. Такие версии идеальны для защиты мощного оборудования.

Читайте еще: Устройство и виды фекальных канализационных погружных насосов, критерии выбора

Имея проводные контакты, двухкамерные устройства включаются от модуля. Каркас делают из металла. Давление в системе повышается вращением винта. Зажимная пластина локализуется ниже контактора. У основания реле есть уплотнитель. У многих моделей имеются специальные крышки — чтобы смазывать штифт.

Модели на три камеры

Приборы на три камеры — самые точные. Они идеально регулируют внутреннее давление оборудования. Пуск осуществляется от модуля. Подключают реле с использованием кольцевых переходников. Такие версии целесообразно монтировать на насосы мощностью более 4 квт. 

Отдавайте предпочтение модификациям, сделанным на приводах. Хорошо, если есть две зажимные пластинки. Отводящий провод идет от контактора. Питание — от стандартной электрической сети.

Подключение реле сухого хода к насосной станции

В продаже имеются и варианты с гидроизоляцией, разработанные для установки внутри скважины. К ним относятся и поплавковые механизмы, отключающие насос в при критическом снижении уровня воды, ниже определённого уровня. Смонтировать датчик вполне возможно собственными руками, без привлечения дорогостоящих специалистов.

Вся работа состоит из нескольких этапов:

• Установка защитного реле производится только совместно с датчиком водяного давления. Схема подключения данных приборов должна неукоснительно соблюдаться в соответствии с прилагаемой инструкцией предприятия-производителя.
• Следующим шагом определяемся с местом установки прибора. Чаще всего реле устанавливают на труб, выходящую из насоса, и непосредственно после датчика давления.
• На участке трубы, где планируется установить реле, монтируется соответствующий по диаметру и резьбе фитинг-тройник.
• Далее нужно демонтировать крышку датчика холостого хода, и снять находящуюся под ней пластиковую прокладку. В результате откроется доступ к патрубку, который и следует присоединить к фитингу-тройнику. Стыковочную резьбу, во избежание протечек, следует уплотнить льняной подмоткой, или специальными нитями, типа «Тангит-унилок»
• В питающем электрокабеле насоса делается разрыв, куда вставляется реле защиты от холостого хода. При размыкании контакта датчика, разрывается течение электрического тока, и насос перестаёт работать.

Предназначение датчика протока воды

Никого не обрадует выход из строя главной «движущей силы» любой автономной системы, в которой «работает» вода. Для обеспечения эффективной, беспроблемной работы насосного оборудования используют несколько дополнительных приборов, которые выполняют контроль, предотвращают возможные сбои и выход из строя насоса.

Среди них — термодатчик, реле давления и датчик протока воды. Герой этой статьи — последний из «трио» приборов. В первую очередь, он, как и другие вспомогательные устройства, — надежная защита от поломок. Датчик протока воды имеет и другие названия — датчик сухого хода (защиты), реле потока, контроллер насоса или блок управления.

Самая нежелательная ситуация для систем автономного отопления и водоснабжения — запуск насосного оборудования в тот момент, когда вода в трубопроводе отсутствует. Такую некорректную работу называют холостой работой, или «сухим ходом». Поскольку жидкость способствует охлаждению агрегата, и служит своего рода смазкой устройству, без нее неминуема авария.

Например, даже непродолжительное время в режиме сухого хода способно привести к снижению производительности

Если на проблему не обратить внимание вовремя, то в дальнейшем хозяева столкнутся с деформацией деталей конструкции, перегревом насоса и его последующей поломкой — с заклиниванием и выходом из строя двигателя

Когда реле протока необходимо?

Такие серьезные последствия существования без воды ожидают любой агрегат, они не зависят от типа работающих приборов. Перегрев и выход из строя одинаково грозит как поверхностному, так и глубинному оборудованию. Причин сухого хода есть несколько. К «провокаторам» относится:

• низкое давление в системе при отсутствии контролирующих устройств (реле давления);
• нарушение целостности какого-либо участка трубопровода (всасывающего патрубка);
• мусор, который скопился в трубе для откачивания воды;
• уменьшение количества воды в источнике;
• некорректный выбор мощности прибора;
• неправильно проведенный монтаж.

Автоматический датчик протока воды предназначен для того, чтобы не допустить таких ситуаций, обезопасить насосное оборудование от недостаточного количества жидкости. Эта простая конструкция измеряет параметры потока, контролирует их, поддерживает на одном уровне. Реле протока воды имеют небольшие габариты, такую же приемлемую цену. Они отличаются простотой монтажа, но позволяют защитить оборудование от поломок, от преждевременного износа, увеличить срок его эксплуатации, а также снизить потребление электроэнергии.

Польза прибора неоспорима, а есть ли у таких реле минусы? К сожалению, недостатки легко находятся у любой конструкции. В категорию слабых мест датчиков протока воды входит ослабление пружин со временем, оно потребует покупки нового прибора. Как говорят, такие устройства вообще довольно часто ломаются, а ремонт сложных моделей может обойтись дорого.

Всегда ли датчик нужен?

Когда можно обойтись без реле протока? Есть два варианта, когда этот прибор не является обязательным. Необходимости в монтаже нет, если:

• в системе используется маломощный насос, а скважина отличается высоким дебитом;
• во время работы насоса мастер находится рядом с оборудованием, поэтому сможет выключить агрегат, если уровень воды вдруг опустится ниже нормы.

Во всех остальных случаях установка прибора, держащего под «неусыпным» контролем поток жидкости, обязательна.

Датчики, контролирующие уровень воды в системе

Приборы защиты, реагирующие на уровень жидкости:

1. Поплавковые выключатели (переключатели). Это устройства защиты дренажных, погружных, скважинных насосов. Их помещают в яму, резервуар, водоем, емкость, имеющие достаточную глубину для передвижения поплавка по вертикали. Это хороший вариант для дачи с водопроводом из колодца. Принцип действия: при падении уровня воды приспособление опускается, размыкается электрическая цепь.
2. Датчики уровня. Это приборы, предназначенные для скважинных насосов. Немного выше агрегата, перекачивающего воду, размещают контрольное устройство. Когда уровень жидкости опускается ниже него, насос отключается.

Настройка подключенного защитного реле

Устройство сконструировано так, что реле предполагает регулирование уровня связи между срабатывающей контактной группой и поверхностью, которая реагирует на силу давления. Эту функцию выполняют специальные винты — они ослабляют и натягивают пружину. Изготовитель настраивает нижний и верхний порог срабатывания. Чаще всего это показатели:

• 1,4 атмосферы — минимум;
• 2,8 — максимум.

Пользователю доступна самостоятельная регулировка границ — винт поворачивают в направление влево или вправо.

Обратите внимание! Обязательным требованием правильной настройки защиты является фиксация порога отключения прибора ниже давления насоса. Если это правило игнорировать, помпа не среагирует — оборудование быстро сломается

Второй винт регулировки предназначен для определения разницы пограничными показателями чувствительности прибора. В процессе настройки учитывайте, что верхний порог отключения тоже меняется. Ваша задача — не допустить превышения показателя максимального давления, которое выдает непосредственно оборудование.

Снижайте нижний уровень и разбег границ откручиванием гаек.

Устройство и принцип работы типового датчика

Чаще всего владельцами используются датчики механического типа. Их основное преимущество – независимость от электричества. Они не требуют выделения специальной розетки для включения устройства в работу. Эти приборы предназначены для включения и отключения насоса при достижении заданных показателей давления. Поэтому насос подключается к сети через датчик.

Строение прибора зависит от модели и производителя. Чаще дачники используют самое простое российское реле (+)

Самый простой и популярный механический датчик РДМ-5. Он состоит из таких элементов:

• металлическая платформа;
• мембрана;
• поршень;
• пружины;
• регулировочные болты с гайками;
• пластиковый корпус;
• электрические контакты.

Более дорогие модели иностранных производителей могут иметь шкалу для регулировки, встроенный манометр и другие составляющие, которые позволяют выполнять самые разнообразные функции.

С датчиком давления воды значительно удобнее организовать полив грядок, клумбы, кустарников и газона

По количеству возможностей и стоимости можно выделить такие группы датчиков давления:

• простое реле давления;
• дополнительный датчик для защиты от сухого хода. Он идет в паре с простым реле, например, у фирмы Aquatica;
• контроллер давления воды – сложный прибор с датчиком, манометром, многими другими функциями и достаточно высокой ценой.

Устройство электронных контроллеров со встроенным реле давления и манометром сложнее, чем у механических. Такие приборы, в зависимости от модели, имеют дополнительный регулятор, предотвращающий перепады давления воды в системе. Это обеспечивает всегда равномерный напор, вне зависимости от того, работает ли в конкретный момент насос.

Датчик, контролирующий работу насоса, устанавливается, как правило, в системах водоснабжения с гидроаккумулятором. Прибор всегда монтируется перед накопительным баком. Его функция заключается в постоянном измерении давления воды в системе. Эти показания датчик сравнивает с заданным показателями.

Если домовладение расположено в местности с частым отключением электроэнергии, то есть смысл установить накопительный бак большого объема на чердаке

Как только давление становится ниже, чем предусмотрено настройками, контакты замыкаются и насос включается, начиная забор воды. Она заполняет гидроаккумулятор, который помогает создавать требуемое давление. В момент фиксации датчиком верхнего предела давления, заданного владельцем дома, происходит размыкание электрических контактов – насос прекращает работу.

Частота включения/выключения зависит от объема гидроаккумулятора, давления в системе и количества потребителей воды. Например, если хозяйка коттеджа принимает ванну, ее муж наслаждается гидромассажем в душевой кабинке, а на кухне работает посудомоечная машина, то датчик в определенный момент включит насос.

Сначала при включении кранов и душевых леек вода будет поступать из накопительного бака. Как только ее количество уменьшится, мембрана емкости тоже уменьшит сопротивление. Соответственно, давление в системе станет меньше. Мембрана гидробака сразу же отреагирует на это изменение и, как только показания достигнут нижнего предела давления, установленного пользователем, контакты реле давления замкнутся.

В этот момент включится насос и начнет закачивать воду в систему, заодно заполняя освободившееся пространство в гидроаккумуляторе. Если краны еще открыты, то вода из скважины будет поступать до тех пор, пока давление в системе не достигнет верхнего предела диапазона, заданного владельцем.

Объем гидроаккумулятора зависит от потребностей конкретного домовладения и его жителей. Чем больше людей проживает и чем больше установлено сантехнических приборов, тем большая вместительность бака потребуется

Если же в доме в качестве датчика используется электронный контроллер с дополнительными функциями, то в момент, когда давление падает, напор воды не становится слабее. Встроенный регулятор помогает поддерживать нужное давление, и пользователь ничего не заметит, в отличие от ситуации с использованием простого датчика давления.