Защита погружного насоса: от сухого хода, песка

Что такое сухой (холостой) ход?

Каждый природный источник воды имеет свой определенный ресурс, который зависит от таких параметров как глубина залегания, состав грунта, интенсивность перемещения грунтовых вод. При интенсивном пользовании, запас воды быстро исчерпывается, а в случае подключения к централизованным системам, бывают аварии и плановые отключения.

При отсутствии воды, работа насоса происходит на сухую. Это и есть сухой или холостой ход.

Если насос вовремя не отключить он перегреется, что приведет к поломке и дорогостоящему ремонту. К случившейся неприятности еще добавится отсутствие воды в доме на значительное время, если нет запасного (дублирующего) устройства.

Схема подключения реле сухого хода к насосу

Для того чтобы исключить такую ситуацию, производители выпускают модели с защитой от сухого хода насоса. Но они стоят дороже обычных, поэтому, в некоторых случаях, имеет смысл купить и установить автоматическую защиту отдельно.

Причины сухого хода и его вред для насоса

Итак, сухой ход — это наиболее частая причина поломки насоса. Причем, в этом случае невозможно будет даже выполнить гарантийный ремонт, если экспертиза докажет данную причину поломки. Случиться такая неприятность может в следующих ситуациях:

1. Неправильный выбор высоты подвешивания насоса в колодце или в скважине. Это может случиться, если глубина водной емкости заранее не была промеряна. Когда помпа выкачает воду до уровня своего расположения, она начнет захватывать воздух, в результате чего произойдет перегрев электродвигателя.
2. В источнике естественным путем уменьшилось количество воды. Например, колодец (скважина) заилился или вода просто не успела набраться в колодец после последней выкачки. После полной выкачки воды из колодца необходимо выждать определенное время для заполнения колодца.
3. Если применяется поверхностная помпа, которая находится на водной поверхности, то причина ее поломки может быть другой. Часты случаи, когда всасывающий патрубок насоса теряет свою герметичность. Вода всасывается вместе с воздухом, в результате чего двигатель насоса не получает достаточного охлаждения.

При выборе насоса важно соизмерить его производительность с дебетом водоисточника

Итак, если защита скважинного насоса от сухого хода отсутствует, то помпа перегревается и сгорает. Это касается не только электродвигателя. Современные насосы имеют большое количество пластиковых деталей. Пластик, при отсутствии охлаждения и смазки, также может деформироваться. Это вначале приведет к уменьшению производительности устройства, а затем вызовет его перегрев, заклинивание вала и отказ двигателя. Мастерам знаком такой вид отказа, возникающий в результате перегрева. Разобрав агрегат, можно легко обнаружить те его части, которые подверглись перегреву.

Как можно защитить насос от сухого хода

Есть несколько разных устройств, которые отключат насос при отсутствии воды:

• реле защиты от сухого хода;
• устройства контроля потока воды;
• датчики уровня воды (поплавковый выключатель и реле контроля урвня).

Все эти устройства предназначена для одного — отключить насос при отсутствии воды. Только работают они по-разному, имеют разную область применения. Дальше разберемся в особенностях их работы и том, когда они наиболее эффективны.

Способы защиты

Для того чтобы работающий насос автоматически отключался при недостаточном количестве воды в источнике, следует воспользоваться следующими устройствами:

• автоматическим реле;
• устройством контроля водяного потока;
• датчиком водного уровня.

Каждое из этих приспособлений способно остановить подачу воды (при ее недостаточном количестве), для защиты насосного агрегата от перегрева и поломки.

Реле защиты

Несложный электромеханический элемент, который реагирует на изменение давления в системе водоснабжения. При падении давления ниже определенного значения, автоматически происходит разрыв силовой электрической цепи. Питание к насосу не подается и он прекращает работать.

Конструктивно, реле имеет прогибающуюся мембрану, которая при падении давления изменяет свое положение и замыкает цепь на контактной группе, что приводит к отключению электропитания.

В зависимости от настроек производителя, срабатывание реле происходит при падении давления от 0,6 до 0,1 атмосферы, в случае отсутствия воды, недостаточном ее уровне или засорении фильтра на всасывающем патрубке.

В системах, в которых присутствует гидроаккумулятор, работа реле будет не эффективна. Это обусловлено тем, что обычно, между защитой и насосом, устанавливается обратный клапан, который удерживает давление за счет наличия воды в гидроаккумуляторе. А так как минимальное значение давления для такой системы равно 1,4-1,6 атмосфер, защита не сработает даже при полном отсутствии воды в источнике, из-за того, что она есть в накопителе.

Контроль протока воды

Использование насоса с защитой от сухого хода предусматривает включение в систему устройств, контролирующих проток воды:

• реле (датчик);
• контроллер.

Первые относятся к группе электромеханических устройств, вторые являются электронными.

Контроллеры

Устройства, обеспечивающие надежную защиту электродвигателя насоса от перегрева, которые, в некоторых моделях, имеют дополнительно встроенный обратный клапан и манометр. Фактически такие устройства являются электронными реле, реагирующими на изменение давления в водопроводной системе.

Основные функции – защита от сухого хода и контроль давления жидкости. Использование в работе нескольких параметров приводит к своевременному отключению оборудования при недостатке воды и поддержанию в системе стабильного рабочего давления.

Водопроводная система, в которую включено это устройство, устойчиво работает при  любом появлении расхода водных ресурсов – когда открываются краны или срабатывает автоматическая бытовая техника.

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.

Такие 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.

Датчики уровня воды

Эти датчики устанавливаются в колодце, скважине, емкости. Целесообразно их использовать с насосами погружного типа, хотя и с поверхностными они совместимы. Есть датчики двух типов — поплавковые и электронные.

Поплавковые

Есть два типа датчиков уровня воды — на заполнение емкости (защита от переливов) и на опорожнение — как раз защита от сухого хода. Второй вариант — наш, первый нужен при заполнении бассейна. Есть еще модели, которые могут работать и так, и так, а принцип работы зависит от схемы подключения (идет в инструкции).

Принцип работы поплавкового выключателя

Принцип работы при использовании для защиты от сухого хода прост: пока есть вода, датчик-поплавок задран вверх, насос может работать, как только уровень воды упал настолько, что датчик опустился, контактор размыкает цепь питания насоса, он не может включиться до тех пор, пока уровень воды не поднимется. Для защиты насоса от холостого хода кабель поплавка подключается в разрыв фазного провода.

Реле контроля уровня

Эти устройства могут использоваться не только для контроля минимального уровня воды и сухого хода в скважине, колодце или накопительной емкости. Они также могут контролировать перелив (переполнение), что часто необходимо  при наличии в системе накопительной емкости, из которой затем вода перекачивается в дом или при организации водоснабжения бассейна.

В воду опускаются электроды. Их количество зависит от тех параметров, которые они отслеживают. Если надо следить только за наличием достаточного количества воды, датчиков достаточно два. Один — опускается на уровень минимально возможного уровня, второй — базовый — располагается чуть ниже. В работе используется электропроводность воды: пока оба датчика погружены в воду, между ними протекают небольшие токи. Это значит, что воды в колодце/скважине/емкости достаточно. Если тока нет, это значит, что вода опустилась ниже датчика минимального уровня. По этой команде размыкается цепь питания насоса и он прекращает работу.

Один и тот же прибор может контролировать разные уровни, в том числе, минимальный

Это основные способы, которыми организуется защита от сухого хода насоса в системах водоснабжения частного дома. Есть еще частотные преобразователи, но они стоят дорого, потому их целесообразно применять в больших системах с мощными насосами. Там они быстро окупаются за счет экономии электроэнергии.

Какую защиту выбрать?

Подобрать нужный вариант защитного устройства непросто. Необходимо учитывать одновременно несколько факторов:

• глубина водной емкости;
• диаметр скважины;
• особенности используемого насосного оборудования. Например, используется погружной насос или поверхностный;
• свои возможности в финансовом плане.

Например, наиболее простым и дешевым средством защиты насоса от сухого хода является поплавковый датчик. Однако необходимо учитывать, что его использование в скважине небольшого диаметра невозможно. А вот для колодца он подойдет идеально.

Если вода в рабочей емкости заведомо чистая, то наиболее оптимальным вариантом будет использование датчика уровня воды. Если же вы не уверены в качестве подаваемой в насос воды, лучше использовать реле протока или датчик давления воды.

На заметку: Если существует вероятность засорения фильтра насоса мусором или грязью, то датчик уровня использовать нецелесообразно. Он будет показывать нормальный уровень воды, хотя вода в насосный агрегат подаваться не будет. Результатом будет перегорание двигателя насоса.

Можно сделать небольшое заключение. Использовать насос без защиты от сухого хода можно лишь в том случае, если есть возможность постоянно контролировать поступление воды из колодца или скважины. В этом случае можно быстро отключить питание помпы, если вода прекратит поступать из источника. Во всех остальных случаях лучше перестраховаться, установив защитный датчик. Его цена вполне окупает себя, если учитывать стоимость покупки нового насоса взамен сгоревшего оборудования.

Защита от сухого хода

Рабочие колеса и диффузоры бытовых насосов чаще всего производят из термопласта. Этот износоустойчивый материал отлично справляется с высокими нагрузками, в ситуации же с «сухим ходом» (работа без воды) детали начинают перегреваться и деформироваться. Результат обычно предсказуем – в насосе заклинивает вал либо перегорает электродвигатель. Самое печальное, что гарантийного ремонта в этом случае быть не может (производители подчеркивают, что приборы нельзя использовать без воды).

Защита погружного насоса от сухого хода требуется в следующих случаях:

• Обустройство колодцев и скважин с низким дебитом (объем воды может меняться в зависимости от сезона).
• Перекачка жидкости из емкостей с невосполняемым объемом (например, бассейн).
• Высокая производительность самого насоса.

Чтобы прибор вовремя «понял», что вода закончилась, и не работал вхолостую, насос оборудуют различными видами защиты:

• Выключатель-поплавок. Недорогой вариант для колодцев (в скважине или трубопроводе для него недостаточно места). Датчик подключается в разрыв фазы, от которой запитан насос, и устанавливается на фиксированном уровне (при критическом понижении уровня воды жидкость должна покрывать донный клапан). При срабатывании датчика контакты размыкаются, «выключая» электропитание прибора. Поплавками оборудована подавляющая часть колодезных насосов.

Датчики реле давления устанавливают на нескольких уровнях

• Реле давления. Устройство контролирует перепады давления в системе и размыкает контакты при достижении критической точки (0,4 – 0,6 бар), при этом новый запуск насоса производится только вручную. Реле давления можно использовать только в комплексе с гидробаком, иначе установка датчика не будет иметь смысла.
• Прессконтроль (реле потока и давления). Защита погружных насосов от сухого хода осуществляется с помощью датчика, расположенного в реле протока. Если сквозь устройство не проходит жидкость, оно автоматически отключается.

Еще один эффективный, но довольно дорогой способ – установка реле уровня: три электрода подключают к электронной плате через обычный одножильный провод и опускают в скважину или шахту колодца. Датчики, закрепленные на разной глубине, подают сигналы об изменении уровня воды. Если он опускается ниже отметки контрольного датчика, мотор прекращает работу, если перекрывает электрод – система запускает насос.

Внимание! Даже если вы уверены в дебите скважины или обладаете большим опытом в эксплуатации насосов, лучше не рисковать и установить датчики защиты.

Гидравлический удар может вывести насос из строя

Защита от гидравлического удара

Гидроудар может произойти при сливе воды в скважину либо включении аппарата после «сухого хода». Находящаяся под высоким давлением жидкость сильно бьет по лопастям крыльчатки и может их повредить. Как защитить погружной насос от гидравлического удара? Как правило, производители предлагают комплексное решение:

• Встроенный обратный клапан, задача которого – компенсировать вес водяного столба.
• Гидроаккумулятор, оборудованный реле давления и датчиками.

В случае, когда давление превысит допустимые нормы, система автоматически отключит прибор. Если же этого не произойдет, то в защиту вступает обратный клапан.

Защита от замыкания

Большая часть поломок в той или иной степени сопряжена с электрической частью погружного насоса. Если напряжение в сети сильно понижается либо скачет, велика вероятность межвиткового замыкания обмоток стартера (следствие – выход агрегата из строя).

Чтобы избежать подобных нюансов, многие производители оборудуют электродвигатели встроенной защитой.  Система выключается при выходе показателей за допустимые пределы и включается при возврате напряжения в норму.

Важно! Если в вашем регионе часто случаются скачки напряжения, лучше приобрести насос с системой плавного пуска. Это устройство защитит двигатель во время запуска и отключения.

Автоматизированные системы управления

Электронные системы решают сразу две проблемы – с их помощью осуществляется защита и управление погружными насосами. Простейшая схема состоит из нескольких разноуровневых датчиков и центра управления электродвигателем, в более сложных устройствах используют профессиональные станции.

Пульт управления вынесен за пределы скважины

Автоматизированная система решает следующие задачи:

• поддерживает заданный уровень воды;
• защищает двигатель от «сухого хода» и скачков напряжения;
• отключает устройство в экстренных ситуациях;
• запускает прибор после восстановления показателей;
• плавно запускает и останавливает двигатель;
• блокирует включение при коротком замыкании.

Многие производители выпускают модели с удаленным управлением – вы сможете проконтролировать работу системы, даже находясь далеко от дома.

Важно! Какой бы эффективной не была электронная система управления, она не сможет защитить насос от замерзания либо заиливания воды. За природными факторами риска придется следить самостоятельно.

Подбирая погружной насос, необходимо учитывать не только его рабочие характеристики, но и параметры водозаборника (глубина, диаметр, дебит, статичный и динамичный уровень воды). Если вы не обладаете достаточным опытом в обустройстве скважин и колодцев, лучше проконсультироваться со специалистом (как минимум) либо обратиться в лицензированную компанию (как максимум). Не стоит экономить на покупке насоса: ремонт бюджетной модели может обойтись вам в разы дороже, чем приобретение качественного прибора.