Датчик сухого хода для насоса: виды и принцип работы

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.