В данной статье будут рассмотрены устройства, использующиеся для защиты от сухого хода. Вы узнаете их виды, особенности конструкции и принцип работы, а также все существенные преимущества и недостатки.

Именно с их помощью удается избежать основных и самых известных проблем, что связаны с поломкой насосного оборудования или его чрезмерно быстрым износом.

1 Общая информация о реле протока воды

Как показывает практика, основной причиной выхода большинства водяных насосов из строя является перегрев, который выступает следствием холостой работы агрегата, так называемой работы «на сухую», когда насос включен, но не перекачивает воду.

Это объясняется тем, что устройство любого погружного требует постоянного охлаждения силового агрегата рабочей средой, а в случае поверхностных устройств – перекачиваемой жидкостью. Причем для глубинного образца этот параметр чрезвычайно важен, так как он по сути состоит из большого количества деталей, что постоянно взаимодействуют друг с другом.

Например, центробежный глубинный насос после включения запускает в работу несколько ступеней рабочих колес, что вращаются одновременно. Запускать их без жидкости – значит просто изнашивать устройство без причины. Аналогичным образом дела обстоят с поверхностными моделями.

1.1 Зачем использовать реле протока?

Сухой ход погружного насоса возможен в следующих ситуациях:

• Когда агрегат неправильно подобран – его производительность превышает дебит скважины, и динамический уровень воды скважины опускается ниже глубины его установки;
• Если откачка выполняется из небольшого иссекаемого источника без стороннего присмотра;
• Для холостая работа возможна вследствие внутреннего засорения рукава, либо его механических повреждений, которые вызывают потерю герметичности шланга, что встречается достаточно часто;
• Для циркуляционного насоса работа «на сухую» вероятна в момент низкого давления подачи воды в трубопровод, к которому он подключен.

Как бы там ни было, осуществлять постоянный контроль, постоянно присутствуя при работе насоса, не всегда представляется возможным, поэтому необходимо позаботится о дополнительных механизмах, которые будут контролировать наличие потока воды, и выполнять включение и выключение насоса, когда это необходимо.

Именно таким устройством является реле протока воды, оно же « ». Реле протока нет необходимости устанавливать в следующих случаях:

• Если забор воды выполняется маломощным насосом с высокодебитной скважины;
• Если вы постоянно присутствуете при работе насоса, и можете собственноручно выключить его, когда уровень воды опустится ниже допустимой нормы.

Во всех же остальных случаях требуется установка реле протока воды, так как оно не только продлевает срок эксплуатации насоса, но и значительно повышает удобство его эксплуатации. Как минимум, автоматизируя его работу в плане защиты от возможных неполадок.

2 Особенности конструкции и принцип действия

Существует несколько видов реле протока воды и подобным им предохранительных устройств, каждый из которых оборудован разной автоматикой, которая выполняет включение и выключение насоса, реагируя на определенные показатели.

Наиболее распространенные триггеры:

• Уровень жидкости (реле уровня воды);
• Уровень давления жидкости на выходном патрубке (прессконтроль);
• Наличие потока воды (реле протока);
• Температура рабочей среды (тепловое реле.

Разберем детальнее каждое из этих устройств.

2.1

Такое устройство состоит из двух основных конструкционных элементов: герконового переключателя и лепестка (клапана), на котором смонтирован магнит. Герконовый переключатель, который выступает контактом, реагирующим на изменение положения магнита, расположен вне потока воды и надежно заизолирован.

На противоположной части конструкции расположен второй магнит, который создает обратную силу, которая необходима для возврата лепестка в исходное положение в момент ослабления потока жидкости.

Когда насос заполняется водой, она воздействует на лепесток, в результате чего он вращается вокруг своей оси. Движение лепестка приближает магнит к герконовому микропереключателю, который приводится в действие возникшим магнитным полем.

Герконовый переключатель соединяет контакты насоса и электрической сети, вследствие чего происходит включение устройства. Как только поступление жидкости прекратилось, лепесток, который больше не получает дополнительного давления, под воздействием силы дополнительного магнита возвращается в начальное положение и контакты размыкаются.

Преимущества лепесткового реле протока:

• Не уменьшает давление подачи воды;
• Срабатывает мгновенно;
• Не задержки между повторными срабатываниями;
• Использование наиболее точного циркуляционного триггера для включения насоса;
• Простота и неприхотливость конструкции.

Также существуют реле протока, конструкция клапана которых выполнена без возвратных магнитов, где второй магнит заменяется обычными пружинами. Однако такие реле на практике показывают меньшую стабильность, так как они чрезмерно подвержены влиянию мелких скачков давления потока воды.

2.2 Прессконтроль – реле протока воды совмещенное с реле давления

Прессконтроль дает команду на включение насоса только тогда, когда уровень давления воды в нём повысится до определенного уровня (этот показатель настраиваемый, чаще всего он составляет от 1 до 2 Бар), отключение насоса, вследствие размыкания контактов, происходит в течении 5-10 секунд после полной остановки потока откачиваемой из скважины воды.

Такие устройства могут использоваться как в паре с гидроаккумулятором, выполняя функцию управления насосной станцией, так и устанавливаться непосредственно на выходной патрубок насоса, защищая его от холостого хода.

Прессконтроль в сравнении с обычным реле, реагирующим на изменения уровня потока воды, имеет один существенный недостаток – если оно установлено на насос поверхностного типа, то каждый раз перед включением необходимо собственноручно заполнять агрегат водой. Проблема решается установкой дополнительных обратных клапанов, но это не далеко не панацея.

2.3 Тепловое реле протока воды

Среди всех вышеперечисленных видов предохранительных устройств, именно термореле обладает наиболее сложной конструкцией. Технология его функционирования базируется на термодинамическом принципе, согласно которому сопоставляется тепловое различие температурой потока воды в насосе и температурой, на которую настроены датчики реле.

Когда тепловое реле подключено к насосу, который находится внутри , к нему постоянно подается определенное количество электроэнергии, которая тратится на подогрев датчиков до температуры, на несколько градусов превышающей температуру измеряемой жидкости.

При наличии потока воды происходит охлаждение датчиков, которое фиксируется микропереключателем. Тепловое изменение является сигналом, после которого выполняется соединение контактов насоса и электросети. Как только поступление потока воды из скважины прекращается, микропереключатель разъединяет контакты и насос выключается.

Помимо скважинных агрегатов тепловое реле протока является идеальным вариантом защиты от сухого хода для циркуляционного насоса.

Тепловое реле позволяет не только увеличить срок полезной эксплуатации циркуляционного устройства, но и сэкономить немалое количество электроэнергии, так как тепловое реле автоматически отключает насос, когда нагнетание давления потока воды в тепловой магистрали не требуется.

Когда отопительный прибор выключен, и вода в системе холодная — работа не нужна, и тепловое реле держит контакты замкнутыми. Когда вы включаете котел, по мере достижения водой в трубах заданной температуры, тепловое реле включает циркуляционник, и он начинает нагнетать давление до необходимого уровня.

Стоит заметить, что большинство ведущих производителей циркуляционных насосов самостоятельно устанавливают на свои устройства тепловые реле протока. В основном это характерно для насосов премиум класса. Это объясняется их дороговизной и сложностью конструкции.

2.4 Реле уровня воды

Наиболее простым и утилитарным вариантом предохранительного устройства для водяного насоса является реле уровня воды, в обиходе больше известное как поплавковый выключатель.

«Поплавок», который необходимо смонтировать внутри источника на 20-25 сантиметров выше уровня расположения насоса, отслеживает количество воды в источнике, и как только вода опускается ниже поплавкового датчика, выполняется автоматическое отключение насоса.

Само реле подключается к фазе, которая подведена для питания насоса. Настройка выполняется изменением длины регулировочного кабеля. Более качественные поплавки можно настраивать дополнительными функциями, но это уже касается дорогих моделей оборудования, что в бытовом применении встречаются довольно редко.

Поплавковый выключатель является проверенным средством защиты для любых колодезных и дренажных устройств, однако реле уровня воды невозможно использовать в глубоких скважинах, так как возникают серьезные трудности с его точной настройкой.

Также поплавки не всегда хорошо работают в стесненных условиях, когда разница между диаметром скважины и насоса равняется всего нескольким десяткам миллиметров. В таком случае его использовать просто нету смысла, так как работа поплавка станет слишком нестабильной.

Используют поплавковые выключатели как на обычных скважинных насосах, так и на дренажных образцах. Причем там они даже более востребованы, ведь в отличие от стандартных скважин, рабочая среда имеет тенденцию к постоянному уменьшению. Сухой же ход дренажным моделям вредит не меньше, чем скважинным или колодезным насосам.

2.5 Нюансы монтажа реле протока воды

Лепестковые переключатели монтируются либо на входе в насос, либо на входе в клапан. Их задача зафиксировать первичное попадание жидкости в рабочую камеру, а потому и контакт с ней должен быть обнаружен в первую очередь на самом реле.

Установки контроля давления монтируют только с помощью специалистов, так как они нуждаются в настройке. Устанавливают их так же, как и лепестки, путем подключения на входе к насосному устройству. Однако, в отличие от обычных лепестков, реле давления практически всегда используют в паре с .

Термореле отдельно используют редко, так как вещь это слишком дорогостоящая. Его скорее подключат на стадии сборки самого насоса. Впрочем, хороший мастер наверняка сможет совладать с установкой этого устройства. Сложности установки заключаются в необходимости монтирования нескольких чувствительных термических датчиков, а затем сведения их воедино.

2.6 Пример функционирования реле протока воды (видео)

Реле протока воды – простой и эффективный способ защиты насоса от работы на «сухом ходу», что ведет к его перегреву, деформации внутренних элементов и выходу из строя. Его назначение - постоянный контроль подачи воды к рабочим органам насосов и автоматическое отключение питания.

Когда необходимо реле протока?

Установить подобную степень защиты необходимо в следующих случаях:

• откачивание идет из небольшого по объему резервуара без постоянного присмотра;
• возможность появления «сухого хода» из-за засорения рукава, механических повреждений;
• малый дебит скважины по сравнению с производительностью;
• небольшое давление «на входе» циркуляционного насоса.

Конструктивные особенности

Классический вариант реле протока включает в себя лепесток с установленным на нем магнитом и герконовый переключатель. Последний располагается вне потока воды и надежно изолируется. С противоположной стороны конструкции устанавливают второй магнит. Он создает силу для возврата лепестка в первоначальное положение при снижении интенсивности потока жидкости (вместо подобного магнита могут использоваться обычные пружины, но такие системы менее стабильный из-за сильного влияния небольших по значению скачков потока).

При заполнении насоса водой лепесток начинает отклоняться под действием потока жидкости. В результате происходит приближение магнита к герконовому переключателю, который запускает в работу насос. Если подача воды прекращается, то лепесток возвращается в первоначальное положение и питание привода насоса прекращается.

Альтернативой лепестковым конструкциям станут реле давления, уровня воды и тепловое реле. Все они имеют ограниченную сферу применения из-за более высокой стоимости, определенных нюансов при монтаже и настройке. Например, поплавковый датчик уровня воды имеет достаточно большие габариты, что ограничивает сферу применения и не позволяет использовать в скважинах.

Преимущества реле протока лепесткового типа:

• отсутствие гидравлического сопротивления;
• мгновенное срабатывание;
• простота конструкции;
• надежность системы;
• возможность включения реле в систему автоматического управления или защиты.

Особенности монтажа реле протока

Задача лепесткового переключателя в необходимости зафиксировать попадание перекачиваемой жидкости в рабочую камеру насоса. Для этого его устанавливают на выходе в клапан или насос.

Основной задачей любой системы водоснабжения является не только обеспечение водой потребителя, но и реализация ее бесперебойной работы в автоматическом режиме без поломок. Для этой цели предназначены повсеместно применяемые реле давления и сухого хода, поплавковые устройства для контроля уровня жидкости. Данные приборы помимо автоматизации работы системы обеспечивают защиту насоса от сухого хода и как следствие от его перегрева и выхода из строя. Реле протока воды для насоса менее известны и распространены, но также призваны автоматизировать работу водопроводной системы и защитить ее основное оборудование от выхода из строя.

Реле потока предназначено для отслеживания потока жидкости в системах холодного и горячего водоснабжения, отопления, очистных и охлаждающих установках.

Его основное назначение — защита электронасосов, двигателей и других устройств от работы в условиях отсутствия или малого количества воды в системе, приводящего к перегреву и выходу из строя оборудования.

Рис.1 Внешний вид реле протока

Реле рассчитаны на установку в трубопровод и позволяет автоматизировать процесс управления подачи жидкостей в системах бытового и промышленного назначения.

Датчик протока воды для насоса находит применение в следующих случаях.

• Если в системе отсутствует гидроаккумулятор. Это не позволяет установить датчик давления, предназначенный для работы в паре с расширительным баком, для защиты электронасоса лучше использовать датчик потока.
• В системах с низким давлением. Минимальный порог срабатывания типовых моделей датчиков давления составляет 1 бар., то есть при более низком давлении в системе насос всегда будет отключен. Проточные устройства имеют более широкий спектр действия, который может быть расширен с помощью регулировок. Это позволяет использовать устройства для защиты оборудования в системах с пониженным давлением.

Для настройки на работу с широким диапазоном давлений в некоторых лепестковых моделях предусмотрена комплектация лепестками разной площади, оказывающих различное сопротивление водному потоку. Иногда на лопасть наносятся насечки с указанием длины. При установке она обрезается для получения необходимого давления срабатывания согласно таблице с различным сочетанием длины лепестка и внутреннего диаметра трубопровода.

Рис 2. Проточное реле с регулируемой длиной лепестка

• Подавляющее большинство проточных реле рассчитано на работу в отопительных системах, поэтому температура их рабочего тела может составлять 100 С и более.

Устройство и принцип работы

Принцип работы реле протока основан на механическом воздействии потока воды в трубопроводе на датчик, управляющий электронной схемой включения — отключения электронасоса. Реле имеют разный принцип работы и в зависимости от конструктивного исполнения датчика подразделяются на несколько видов.

Лепестковые реле

Одни из наиболее распространенных видов, основными элементами являются лепестковый датчик с магнитом, располагающийся в потоке воды и геркон, помещенный в корпус устройства и надежно изолированный.

Рис.3 Лепестковое механическое реле

При прохождении потока воды по трубопроводу вертикально расположенный лепестковый датчик поворачивается вдоль своей оси и отклоняется от вертикального положения, приближая встроенный магнит к геркону. Его контакты внутри баллона замыкаются и через симистор (сдвоенный симметричный тиристор) происходит подключение насоса к источнику электроэнергии.

При отсутствии воды в трубопроводе лепесток возвращается в первоначальное положение, отдаляя магнит от геркона и тем самым размыкая его контакты.

Это приводит к прекращению подачи напряжения питания на насос через семистор, в результате чего тот отключается.

Рис.4 Внешний вид реле с герконом и семистором

Роторные реле и датчики проточного типа

Роторные датчики в основном используются для измерения и контроля потока жидкости. Конструктивно выполнены в виде лопастного колеса, вращающегося в потоке жидкости, его скорость вращения регистрируется сенсорными датчиками. Электронная схема позволяет осуществлять аналоговое, частотное или дискретное управление работой оборудования.

Рис.5 Роторные датчики

Поршневые устройства

Поршень размещается в седле клапана и под воздействием напора воды перемещается в вертикальном направлении на высоту, пропорциональную силе потока. Постоянный магнит, установленный на поршне, приближается к герконовому переключателю и в нем происходит замыкание контактов. Поршневые устройства могут устанавливаться на горизонтальные и вертикальные трубопроводы благодаря встроенной возвратной пружине, возвращающей поршень в исходное положение при отсутствии потока.

Рис. 6 Принцип работы и внешний вид поршневых реле

Реле протока воды в отличие от реле давления и сухого хода, поплавковых выключателей, не столь широко применяются для автоматического управления водными электронасосами в системах бытового водоснабжения. Связано это с тем, что они не могут самостоятельно работать в системе водозабора — для их включения необходимо создание потока воды и включение насоса другими устройствами. Реле рассчитаны на отключение электронасосов и часто встраивается в электронные блоки управления водоснабжением совместно с другой автоматикой.

Датчик протока — устройство, формирующее выходной сигнал при наличии потока жидкости или газа. Устанавливаются в трубопроводах и воздуховодах, где наличие потока рабочего тела является критичным параметром.

Такой датчик еще называют реле протока, т.к. его принцип действия похож на с той лишь разницей, что его сработку вызывает не появление управляющего напряжения на катушке, а наличие потока жидкости или газа. А вот результатом срабатывания датчика протока, так же как и обычного реле, является смена состояния выходных контактов на противоположные.

Как правило датчик имеет нормально-закрытый (НЗ) и нормально-открытый контакт (НО). При появлении потока рабочей среды НЗ-контакт размыкается, а НО — замыкается.

Существует несколько видов датчиков протока:

Лепестковое реле протока

На рисунке приведена схема датчика протока лепесткового типа.

Как видно из названия, основной рабочий элемент этого типа датчика протока — гибкий лепесток, который контактирует с рабочей средой и отклоняется от вертикального положения в случае наличия потока. Лепесток механически связан с выходными контактами и меняет их состояние, когда сам отгибается.

Лепестковые реле протока Caleffi (слева) и Danfoss (справа)

Датчик протока турбинного типа

На рисунке приведена схема датчика протока турбинного типа.

Такие датчики представляют из себя небольшую турбину, ротор которой оснащён магнитом. При прохождении потока рабочего вещества через устройство турбина начинает вращаться, в результате чего возникает магнитное поле, которое преобразуется в электрические импульсы, поступающие на электронную схему датчика. Электроника вызывает изменение состояния выходных контактов при наличии потока, так же как и в лепестковом датчике.

Таким образом,такие датчики протока имеют два типа выходов: выходные контакты (НО и НЗ) и импульсный выход. Последний используется для определения скорости потока: чем больше частота следования импульсов — тем больше скорость потока.

Датчик протока (турбинка) для котла Ariston

В качестве примера датчика такого типа можно назвать реле протока газового котла Ariston. При появлении потока (когда пользователь открывает кран горячей воды), датчик формирует выходной сигнал и переводит котёл в режим нагрева ГВС.

Использование датчиков протока

Датчики протока чаще всего выполняют защитную, информационную или управляющую функции.

Защитная функция связана с обнаружением наличия потока в системах, где его отсутствие может привести к возникновению аварийных ситуаций или поломкам оборудования. Так, например, защищают насосы, т.к. при работе в отсутствии потока воды происходит их перегрев и выход из строя. Так же можно определить отсутствие потока воздуха в системах вентиляции при засорении фильтра, закрытии заслонки или поломках вентилятора. С помощью реле протока можно выявить утечки в системах водоснабжения, определить отсутствие воды в накопительном баке и т.д.

О информационной функции реле протока говорят тогда, когда наличие или отсутствие протока не связано с аварийной ситуацией, но является значимым событием в системе, о котором необходимо знать пользователю. В таких случаях срабатывание датчика используют для включении световой или звуковой индикации, или формирования сообщения на панель оператора.

Управляющую функцию реле протока выполняет, когда по его сигналу включается или отключается другое оборудование. Например, в системах ГВС, когда пользователь открывает кран с горячей водой, газовый котёл должен включить насос и перейти в режим нагрева ГВС. Это происходит как раз при срабатывании датчика протока после открытия крана.

Схема подключения реле протока

На следующем рисунке приведена типовая схема включения датчика протока для насоса.

При отсутствии протока НО-контакт 1-2 разомкнут, а НЗ-контакт 1-3 замкнут, цепь питания при этом разомкнута, насос остановлен. При появлении потока воды через реле его контакты меняют своё состояние, цепь питания насоса замыкается и он включается.

Датчик протока воды для насоса – это неотъемлемая деталь оборудования, призванная защищать устройство от работы на «сухом ходу». Датчик обладает небольшим размером и имеет простую конструкцию, что позволяет установить его даже новичку.

Функции и преимущества датчика протока воды

Нередко возникают ситуации, при которых насос запускается в момент полного отсутствия жидкости в трубопроводе. Это провоцирует нагревания мотора агрегата и его дальнейшую поломку. Чтобы исключить возникновение таких ситуаций, следует использовать датчик потока жидкости. Это устройство работает автоматически и контролирует проток воды внутри трубопровода. Если количество проходящей сквозь датчик жидкости меньше нормы, прибор автоматически отключает насос. Таким образом, реле потока воды не только препятствует работе насоса на «сухом ходу», но и поддерживает нормальные для работы агрегата условия.

К преимуществам использования датчика относится:

• Снижение потребляемой насосом электроэнергии и экономия денежных средств;
• Защита оборудования от поломок;
• Увеличение периода эксплуатации насоса.

Помимо всего прочего, реле протока воды для насоса отличается скромными габаритами, невысокой стоимостью и простотой в монтаже.

Реле протока воды – принцип работы и конструкция

Основная функция датчика заключается в отключении насосного оборудования в случае понижения уровня воды или повышения давления в трубопроводе. Если количество воды увеличивается или падает давление, индикатор потока жидкости снова запускает оборудование. За стабильное выполнение возложенных на реле задач отвечают его конструктивные элементы.

Устройство прибора состоит из таких деталей:

• Патрубок, сквозь который внутрь устройства попадает жидкость;
• Мембрана, играющая роль одной из стенок внутренней камеры прибора;
• Герконовый включатель, который отвечает за размыкание и смыкания цепи в электрической схеме насоса;
• Две разные по диаметру пружины – посредством их сжатия контролируется давление воды, при котором будет срабатывать датчик протока жидкости.

Принцип действия реле заключается в следующем:

1. При попадании во внутреннюю камеру прибора, вода оказывает давление на мембрану, тем самым смещая ее в сторону;
2. Расположенный с обратной стороны мембраны магнит становится ближе к герконовому переключателю, из-за чего его контакты замыкаются и насос включается;
3. Если уровень воды падает, то мембрана с магнитом отдаляется от переключателя, что приводит к размыканию его контактов и отключению насоса.

Установить сигнализатор потока жидкости в трубопровод достаточно просто. Для этого необходимо изучить особенности подключения прибора и его правильную настройку.

Схема подключения устройства

Эффективность эксплуатации реле сильно зависит от его правильного монтажа. Необходимо помнить, что устанавливать прибор можно только на тех участках трубопровода, которые расположены горизонтально. При этом потребуется проследить, чтобы мембрана датчика находилась в вертикальном положении. Правильная схема подключения реле выглядит следующим образом:

В процессе монтажа датчик нужно соединить со сливной частью трубы посредством резьбового соединения. Дистанция, на которой реле должно быть расположено от трубы, должна составлять более 5,5 см.

На корпусе прибора находится стрелка, указывающая направление циркуляции жидкости. При установке устройства нужно проследить, чтобы эта стрелка совпала с направлением протока воды в системе. Если для бытовых целей используется грязная вода, то перед датчиком следует установить очистные фильтры.