Оборудование, установленное в системе водозабора, стоит недешево и требует профессиональных навыков при монтаже. Обязательное условие бесперебойной работы – грамотно организованная защита скважинного насоса от сухого хода. Опасность работы в сухом режиме заключается в сложности диагностики: устройство перестанет работать только после выхода из строя. Стоимость восстановления сопоставима с ценой нового прибора, а в случае неисправности из-за неправильной эксплуатации, оборудование не подлежит гарантийному ремонту, производитель обязательно указывает в инструкции рабочую среду. По этой причине рекомендуется установка специальных защитных электроприборов на все виды скважинных насосов.

Защита скважины должна быть комплексной. Необходимо учесть все основные факторы, которые могут привести в негодность устройства для перекачки воды:

• Гидроудар: резкое повышение давления на входе. В результате резких колебаний давления возникают механические повреждения элементов корпуса, крыльчатки.
• Взвеси твердых частиц. Плохая фильтрация – причина попадания внутрь устройства мелких нерастворимых включений.
• Сухой ход. Устройство работает, перекачивая воду. Если вместо воды внутри появляется воздух – ситуация чревата перегревом, деформацией деталей, падением мощности.

Последствия сухого хода: поврежденная крыльчатка

Причины поломок скважинных насосов

Ситуации, когда скважинное оборудование начинает работать в нештатном режиме, могут быть вызваны:

1. Некорректным расчетом мощности. Самая распространенная ошибка – установка мощного погружного устройства в скважину с низким дебитом. Прибор быстро выкачивает большой объем жидкости, и вода не успевает наполнять емкость.
2. Неправильной установкой. Если насос установлен на недостаточной глубине, при малейшем понижении уровня возникает опасность сухого хода. При чрезмерном опускании устройства может возникнуть ситуация, когда оборудование засасывает вместе с заиленной жидкостью песок, отверстие на входе забивается грязью.
3. Сезонным изменением дебита. Защита насосов для скважин обеспечит корректную работу в жаркую погоду, когда уровень воды падает и возникает необходимость регулировки мощности оборудования.

Сухой ход: чем опасен и как справиться с проблемой

Чем опасен сухой ход для оборудования? Конструкция моделей погружных насосов предусматривает использование воды в качестве средства защиты. Холодная жидкость охлаждает внутренние поверхности механизма, обеспечивает рабочее давление. Кроме того, для оборудования, используемого на глубине, нет возможности организовать классическую систему смазки трущихся деталей: эту функцию также выполняет вода. Результат даже кратковременной работы в сухом режиме – перегрев, деформация деталей, сгорание двигателя. Для защиты оборудования необходимо установить устройства, моментально отключающие насос при прекращении поступления воды.

Как правильно выбрать механизм для защиты от сухого хода

Защита скважинного насоса от сухого хода должна быть подобрана с учетом типа оборудования и характеристик скважины. Производители предлагают системы для колодцев, общих централизованных трубопроводов, скважин разной глубины. Также специалисты рекомендуют учитывать производительность источника, мощность насоса. Существенно ограничить выбор может специфика устройства скважины: диаметр трубы, место расположения и тип насосного оборудования. Однозначно стоит получить консультацию опытного специалиста перед покупкой и установкой.

Готовые решения с датчиками давления

Типы устройств и особенности их применения

Все электронные системы защиты работают по общему принципу: отключают насос, если возникает опасность сухого хода или регистрируется отсутствие воды внутри устройства. После нормализации уровня воды оборудование запускается в обычном режиме.

Виды устройств:

Самостоятельный монтаж или профессиональный: можно ли сэкономить

Лучше, если защита скважины будет продумана и организована до первого запуска оборудования. В этом случае можно не только предупредить неисправности оборудования, но и вовремя выявить просчеты при обустройстве скважины и монтаже оборудования.

Выбор системы, которая надежно защитит дорогой прибор, стоит доверить специалисту. Самостоятельно учесть все критерии сложно. Мастер поможет определить тип системы, который оптимален для конкретных условий.

Не удастся сэкономить на самостоятельной установке: процесс требует проведения предварительных расчетов. Некоторые системы предусматривают вмешательство в конструкцию и систему питания устройства, поэтому лучше, если монтажом займется квалифицированный специалист.

Видео: как защитить насос от сухого хода

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.

На мой взгляд самым оптимальным способом является установка реле контроля коэффициента мощности.

Рабочий процесс водяных насосов сопряжен с многочисленными угрозами для конструкции. К ним можно отнести загрязнения, перегревы двигателя, поломки из-за нарушений в подключениях и т.д. Но даже правильная организация эксплуатационного процесса в соответствии с инструкцией не гарантирует исключения косвенных угроз. Понижение уровня перекачиваемой воды ниже минимального значения может привести к не менее серьезным поломкам. Чтобы этого не произошло, производители рекомендуют использовать для насоса датчик сухого хода, который фиксирует критический уровень рабочей среды и принимает решение об отключении оборудования.

Общий принцип работы устройства

Большинство защитных устройств такого типа сопряжены с управляющей автоматикой. Контроллер фиксирует рабочие параметры для последующей коррекции объемов подачи, включения или отключения агрегата. В этом плане датчики сухого или холостого хода выступают лишь одним из сигнализаторов о состоянии рабочей среды. Определение нехватки воды может производиться разными способами в зависимости от используемого типа датчика сухого хода для насоса. Принцип работы устройств типа манометров, к примеру, базируется на фиксации уровня давления. При достижении порогового уровня детектор посылает сигнал контроллеру, который, в свою очередь, автоматически отключает перекачивающее оборудование. Причем датчик может продолжать свою работу в качестве манометра. И при восстановлении достаточного уровня давления он также через управляющий контроллер возобновляет функцию насоса. Опять же, признаки нехватки воды могут быть разными.

Мультифункциональные реле подключаются к нескольким типами детекторов, что повышает точность определения уровня обслуживаемой среды.

Классификации датчиков сухого хода

Простейшие системы такого вида обеспечивают защиту, руководствуясь показаниями механических сигнализаторов. Это модели поплавкового и проточного типа, которые напрямую конструкционно могут быть связаны с целевым оборудованием. Для эффективной работы подобных устройств не обязательно даже введение автоматики. Чаще всего механическая защита используется для скважинного насоса. Датчик сухого хода в этом случае должен определять даже не критический уровень нехватки перекачиваемой среды, а его приближение к месту забора. Например, оптимальная высота водного столба у насосов скважинного типа в среднем составляет 150-200 см, и понижение до 100 см будет критической точкой. Автоматические системы, как уже отмечалось выше, предполагают контроль посредством автоматики. Реле управления прекращает энергоснабжение, и оборудование останавливается. Но в обоих случаях принципы определения параметров водоснабжения могут быть разными.

Поплавковые датчики

Такие модели широко используются в оборудовании, которое перекачивает воду из колодцев, накопительных резервуаров или дренажных систем. Когда в месте забора уровень воды понижается, происходит замыкание, и датчик отключает питание. Это происходит параллельно с опусканием поплавкового детектора, соединенного с контактами в фазах системы энергоснабжения. Если речь идет о погружных системах, то датчик защиты насоса от сухого хода размещается над защитной решеткой патрубка или донным клапаном. Устройство может интегрироваться опционально, или же в базовом конструкционном исполнении входить в состав насоса.

Проточные реле с датчиками давления

В данном случае реализуется пресс-контроль. Штатный режим работы системы управления фиксирует температурный режим и показатели давления. Второй параметр рассматривается как целевое значение для определения рисков холостого хода. По умолчанию пресс-контроль устанавливается на нормативный показатель 1,5-2 атм. Это пороговый уровень, достижение которого включает или отключает систему в зависимости от динамики к повышению или понижению. Разумеется, пользователь может настраивать датчик сухого хода для насоса на другие пиковые значения, учитывая характеристики оборудования и условия водоснабжения в целом. Некоторые модели скважинных агрегатов с подобными контроллерами не предусматривают автоматическое включение. После остановки в рабочий режим их вводят только вручную, если уровень воды поднялся до приемлемой отметки.

Датчики уровня

Принцип работы электротехнических измерителей уровня жидкости наиболее распространен в промышленности. Подобные устройства применяют для точного контроля уровня технических сред в производственных емкостях, а в последнее время их стали использоваться и в сантехнике.

Как работает датчик сухого хода для насоса этого типа? В контрольное реле входит электронная плата и несколько электродов. Чувствительные элементы устанавливаются в разных точках резервуара, в котором происходит откачивание воды, и в процессе работы обмениваются друг с другом сигналами. Проводником для токов низкой частоты выступает жидкость, поэтому прекращение связи будет означать, что вода отсутствует на достаточном уровне. В момент прерывания сигнала происходит размыкание цепи, и электропитание отключается.

Что учесть в выборе датчика?

Кроме определения подходящего принципа действия устройства, важно учитывать условия, в которых оно будет использоваться. Сам управляющий блок может быть установлен в техническом помещении. Его не обязательно погружать в рабочую среду. Но датчик следует выбирать с акцентом на температурный диапазон и риски физического повреждения. Что касается первого параметра, то оптимальным считается спектр от -1 до 40 ºС. В случае с циркуляционными насосами может обслуживаться и горячая вода, поэтому верхняя температурная планка увеличивается до 70-90 ºС. С точки зрения рабочего процесса важен будет диапазон давлений, которые в принципе сможет контролировать датчик сухого хода для насоса в конкретной системе. Этот показатель в среднем варьируется от 0,5 до 3 атм, а некоторые версии достигают максимума и на уровне 10 атм. Также учитывается и класс защиты. Оптимальным решением для домашнего использования станет модель с маркировкой IP44.

Подключение реле сухого хода

Установка контрольной арматуры выполняется на этапе сборки насосной конструкции. В первую очередь, на всасывающую линию монтируется обратный клапан с фильтром, после чего можно приступать к интеграции защитного реле. Опять же, контроллер и датчики располагаются в разных точках. Главное - чтобы физически момент регистрации критического уровня опережал начало холостого хода.

Электротехническое подключение датчика сухого хода для насоса выполняется в следующей последовательности с питанием от 200 В: розетка - реле - манометр - двигатель. Контуры электропроводки обычно работают с силой тока порядка 10 А, при этом не стоит забывать о заземлении и установке стабилизирующего предохранителя.

Настройка контроллера

Электрическая цепь после установки будет представлять собой разомкнутое двухконтактное реле. В этом состоянии запускать работу насоса нельзя, поскольку он начнет функционировать на том же холостом ходу. Первоначально следует наполнить водой гидроаккумулятор, пока давление не достигнет оптимального уровня. На этот технологический период следует активировать датчик сухого хода для насоса. Принцип его действия на данном этапе настраивается на сервисный режим, при котором допускается холостой ход, но без аварийного сигнала с последующим отключением оборудования. Когда гидроаккумулятор будет способен поддерживать достаточное давление, реле с датчиком переводится в штатный режим эксплуатации. Но перед этим следует установить и пороговое значение давления, при котором электрическая цепь вновь разомкнется.

Производители насосных контроллеров

Высокотехнологичные реле с автоматикой и возможностью предотвращения сухого хода выпускают компании Sturm, Elitech, Metabo и т.д. Наиболее успешные разработки предлагают непосредственные изготовители насосов. К примеру, фирма Grundfos работает над совмещением централизованных панелей управления, в которые входит водоснабжающая арматура и многофункциональный пакет защитной автоматики. Преуспели в этом направлении и отечественные разработчики контроллеров. Датчик сухого хода насоса «Вихрь 68/4/4», к примеру, отличается поддержкой коммутирующего тока 12 А и максимальным давлением на 10 атм. К его особенностям можно отнести и высокий класс защиты - IP65. Достойные по цене и качеству предложения также выпускают компании «Беламос», «Джилекс» и «Зубр».

В каких случаях не стоит использовать защиту от сухого хода?

Далеко не всегда дополнительная нагрузка в виде датчиков себя оправдывает. Очевидно, что перекачивание воды из озера, водоема или пруда не предполагает рисков сухого хода. Другое дело, что к смещению уровня водозабора может привести изменение положения самого оборудования, но подобные проблемы должны решаться более надежной установкой. В скважинах с высоким дебитом также не рекомендуется использовать контроллер насоса. Датчик сухого хода в данном случае просто не будет срабатывать, напрасно расходуя энергию. По крайней мере, для скважин и колодцев можно установить сезонный график, когда риски резкого изменения уровня воды повышаются и понижаются. Соответственно, на эти периоды нужно настраивать и режим работы управляющего оборудования.

В заключение

Недооценивать последствия от холостого хода для насосного оборудования тоже не стоит. У некоторых моделей длительная работа в таком режиме даст о себе знать в виде поломок отдельных расходников, которые можно будет заменить с минимальными затратами. Но есть также целые группы агрегатов, напрямую зависящих от водоснабжения. В модификациях с роторными установками перекачиваемая жидкость может использоваться в качестве технической смазки или охлаждающей среды. Поэтому датчик сухого хода для насоса может предотвратить весьма существенную поломку двигателя. По этой же причине и сами производители в базовых комплектациях все чаще предусматривают наличие контролирующей аппаратуры. Более того, отказ от использования защитных устройств является условием потери гарантии, так как нарушается инструкция по эксплуатации оборудования. Эти нюансы следует учитывать еще при разработке схемы водозабора, оценивая возможности подключения наиболее эффективных средств контроля.

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

Современные насосные станции довольно часто комплектуют либо полноценной защитной от сухого хода, либо как минимум защитой от перегрева двигателя. Выгода от наличия таких элементов в конструкции очевидна: там, где это необходимо, защита способна предотвратить выход насоса из строя.

Но наличие защитных модулей приводит к удорожанию конструкции. Именно поэтому стоит заранее продумать, насколько важна для вас защита от «сухого хода», и стоит ли тратить деньги на более дорогую станцию – такую как .

Наличие устройства, которое будет отключать насос при прекращении поступления воды в систему, весьма желательно в таких случаях:

• Насос используется для повышения давления путем врезки насосной станции в сетевой водопровод. Так делают довольно часто, и чтобы застраховать оборудование на случай отключения водоснабжения, устанавливают защиту.
• Станция используется для забора воды из резервуара. Здесь актуальность защиты от «сухого хода» очевидна: как только емкость будет опорожнена, насос начнёт «хватать» воздух, и если его не отключить заблаговременно – быстро выйдет из строя.
• В качестве источника автономного водоснабжения используется колодец либо скважина с низким дебетом. Здесь тоже есть риск, что шланг, с помощью которого осуществляется забор, окажется выше уровня воды, и это приведет к поломке.

Последний случай актуален практически для всех частных домовладений. В летнее время уровень воды и так падает, но дополнительно он понижается за счет интенсивного отбора для полива. Так что насосную станцию, выкачивающую воду из колодца или неглубокой скважины, обязательно нудно защитить.

Способы реализации защиты

Защита от «сухого хода» может быть реализована по-разному. Вот самые распространённые схемы.

Поплавковые выключатели

Поплавок – самое простое приспособление, которое используют при оборудовании систем автономного водоснабжения на базе резервуаров или колодцев:

• Поплавок фиксируется таким образом, чтобы система срабатывала, когда вода будет чуть выше уровня заборного патрубка.
• При снижении уровня воды поплавок размыкает контакты.
• При размыкании контактов фаза, питающая насос разрывается, и помпа прекращает работу.

Реле давления/потока

Еще одно устройство (пример - ), которым комплектуются многие насосные станции. Работает оно довольно просто:

• Производителем задается определенный уровень давления, при котором срабатывает рее. Обычно это значение не превышает 0,5 –0,6 бар и не может быть изменено владельцем насоса.
• Как только давление в системе падает ниже этого уровня (а это не случается даже при интенсивном одновременном отборе воды), реле регистрирует «сухой ход» и насос обесточивается.

Обратите внимание! Повторный запуск должен проводиться в ручном режиме, после устранения причины срабатывания реле и заполнения системы водой.

Обязательным условием для эффективной работы реле давления является наличие гидроаккумулятора. Впрочем, автоматические наносные станции комплектуются изначально.

Если же гидроаккумулятора нет, то вместо реле давления можно использовать компактное реле потока. Но работает по аналогичному принципу, но отключает систему тогда, когда через устройство переступает проходить вода. Время срабатывания у таких устройств невелик, потому насос получает эффективную защиту.

Реле уровня

Если источником воды является скважина, то для защиты насоса от «сухого хода» может использоваться реле уровня:

• Реле представляет собой плату, к которой подключаются электроды (обычно два рабочих и один контрольный).
• Электроды опускают в скважину и фиксируют таким образом, чтобы контрольный находился чуть выше уровня установки скважинного насоса.
• Как только уровень воды в скважине падает, срабатывает контрольный датчик и насос отключается. После подъема уровня воды система автоматически запускается по сигналу реле.