Датчик протока в системах бытовой автоматики

Любой электрический насос, перекачивающий воду из колодца или скважины, нормально функционирует только при наличии рабочей среды. Вода для данного механизма является одновременно смазкой и охлаждением. Если помпанасосный агрегат будет работать вхолостую, то уже спустя несколько минут может прийти в негодность. Следить за наличием воды, протекающей через насос, призван датчик сухого хода для насоса. По его команде подаваемое на насос питание должно отключаться при отсутствии воды.

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.

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.

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.

Датчики уровня воды

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.

Совет: Чтобы поплавок сработал вовремя, необходимо его правильно отрегулировать. Важно, чтобы в момент срабатывания датчика корпус помпы еще был погружен в воду.

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.

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.

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.

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?

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.

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 - это устройство, которое регулирует давление внутри системы водоснабжения. Оно подключается к насосам через патрубки. К основным параметрам приспособлений следует относить не только предельное давление, но и выходное напряжение. Также производители указывают в обязательном порядке пропускную способность. На сегодняшний день имеется множество типов модификаций. Чтобы более детально разобраться в вопросе, стоит в первую очередь изучить устройство датчика протока воды.

Устройство модели

Стандартная схема датчика протока воды включает в себя реле и набор пластин. Внутри модификации имеется широкая камера. Колба всегда находится в неподвижном состоянии. Внутри нее располагается небольшой поплавок. На выходе имеется канал подпитки. Многие модификации изготавливаются с регулировочным краником, который устанавливается на выходе. Модели с клапанами оснащаются штуцерами подвижного типа. Для их работы задействована магнитная сила.

Датчик: делаем своими руками

Сделать датчик протока воды своими руками довольно просто. В первую очередь рекомендуется заняться установкой камеры. Для этого подойдет небольшая пластиковая емкость. Затем придется вырезать три пластины, которые устанавливаются в горизонтальном положении. Колба в итоге не должна с ними соприкасаться. Если рассматривать простую модель, то хватит одного поплавка. Штуцер целесообразнее устанавливать на два переходника. Клапан должен выдерживать давление не менее 5 Па.

Типы модификаций

По конструкции выделяют только релейные и штуцерные устройства. Дополнительно разделение модификаций осуществляется по уровню давления. В отдельную подкатегорию выделены устройства под циркуляционные насосы.

Релейные модели

Релейный датчик протока воды для газового котла подходит для насосов небольшой мощности. Как правило, модели производятся с одной камерой. Многие эксперты говорят о том, что у них низкая проводимость. Однако стоит отметить, что существуют устройства с вертикальным расположением пластин. Предельное давление у них равняется не менее 5 Па. Системы защиты довольно часто используются серии Р48. Все это говорит о том, что протечки воды редко наблюдаются. Модификации характеризуются отличной стабильностью работы. Сила всасывания у них равняется не менее 3 Н. Очень редко у моделей встречаются краники.

Штуцерные устройства

Наиболее распространенными устройствами для насосов считаются штуцерные модификации, которые производятся с одной камерой. Пластины у них, как правило, располагаются в горизонтальном положении. Некоторые модификации оснащаются двумя клапанами. И параметр предельного давления у них равняется примерно 5 Па. Системы защиты довольно часто используются класса Р58. При этом проводимость зависит от размеров штуцера. Некоторые модификации способны похвастаться высокой скоростью откачки. Соединения у них довольно часто встречаются резьбового типа. Также на рынке представлены датчики на зажимах, которые не пользуются большой популярностью.

Устройства низкого давления

Модификации низкого давления хорошо подходят для центробежных насосов мощностью до 4 кВт. Проводимость у них зависит от размеров камеры. Наиболее часто на рынке встречается датчик протока воды для насоса на два поплавка. При этом сила откачки в среднем составляет 5 Н. Системы защиты применяются разных классов. Многие датчики устанавливаются через подкладки. Выходные контакты рассчитаны под проводные переходники. Также стоит отметить, что на рынке есть много недорогих моделей.

Модификации высокого давления

Модели высокого давления, как правило, производятся с одним продолговатым штуцером. Пластины на датчик протока воды для насоса чаще всего устанавливаются в горизонтальном положении. Если верить отзывам экспертов, то модели замечательно подходят для центробежных насосов. При выборе модификации важно обращать внимание на пропускную способность устройств. Также учитываются габариты приборов. Многие модели производятся с двумя камерами. Однако клапан у них используется только один. Если рассматривать стандартную модель, то предельное давление в среднем составляет не более 6 Па. Система защиты в устройствах применяется класса Р70. Очень редко можно встретить модели с краном. В основном устанавливаются обычные переключатели.

Устройства для циркуляционных насосов

Датчики для циркуляционных насосов являются очень востребованными. Отличительной чертой модификаций считается низкая приводимость. Предельное давление в среднем равняется 3,3 Па. Системы защиты применяются самых различных классов. Очень редко встречаются устройства на две камеры. При выборе модели важно обращать внимание на форму штуцера. У него должна быть широкая головка и узенький канал. В противном случае будут часто происходить протечки. Дополнительно стоит отметить, что на рынке представлены устройства на поплавках. Контакты у них рассчитаны под переходники.

Особенности моделей на две камеры

Датчики на две камеры, как правило, выделяются большими габаритами и высоким параметром давления. На рынке есть много моделей на два клапана. У них сила всасывания равняется 4 Н. Системы защиты применяются серии Р88. Пластины у датчиков всегда устанавливаются в горизонтальном положении. Если говорить о недостатках устройств, то важно отметить, что у них используются сильно большие каналы на выходе. Для насосов с мощностью до 8 кВт модели не подходят однозначно. На рынке есть устройства с кранами и без них. Дополнительно существуют модификации на базе контакторных переключателей.

Устройства на три камеры

Датчики на три камеры подключают для насосов центробежного типа. Предельная сила сжатия у них очень высокая. Также стоит отметить, что модели производятся с короткими каналами. Клапаны у них применяются поворотного типа. Они защищены специальной мембраной. Если верить экспертам, то проводимость зависит от размеров камеры. Если говорить про конструкции, то стоит отметить, что на рынке есть модели с продолговатыми штуцерами. У них крайне низкая сила всасывания. Однако они способны долго прослужить. В магазинах очень редко встречаются устройства с переключателями. Как правило, модели на три камеры производятся с небольшими кранами.

Модели для маломощных насосов

Датчик протока воды для насосов невысокой мощности следует подбирать только среди штуцерных модификаций. Показатель предельного давления у него должен составлять около 5 Па. Система защиты приветствуется класса Р48. Многие эксперты хвалят устройства на базе двух камер. Сила всасывания у них составляет примерно 4 Н. Релейные модификации для насосов небольшой мощности подходят не лучшим образом.

Модификации с вертикальным расположением пластин

Устройства данного типа хорошо показывают себя на центробежных насосах. У них неплохая проводимость и нет проблем с повышенным давлением. Однако не стоит забывать про недостатки модификаций. В первую очередь у них часто забивается канал. Если рассматривать недорогой датчик протока воды, то у него могут наблюдаться проблемы с клапаном. Для нормальной работы системы целесообразнее подбирать устройства с выходными контактами на 12 В. Система защиты должна быть установлена класса Р55. Еще эксперты говорят о том, что датчик протока воды должен быть с контакторным переключателем.

Устройства с горизонтальным расположением пластин

Датчик протока воды для котла данного типа подходит под самые разнообразные насосы. Проводимость у моделей зависит от габаритов непосредственно камеры, а также канала. Дополнительно учитывается диаметр штуцера. Многие эксперты рекомендуют устанавливать двухкамерные модификации. Сила откачки у них, как правило, не опускается ниже отметки 5 Н. Систему защиты довольно часто применяют серии Р50. Все это говорит о том, что производителем гарантируется высокая степень герметизации и общей надежности.

При выборе устройства важно оценить параметры клапана. Если он изготовлен и обычного пластика, то он не способен долго прослужить. Медные аналоги хорошо себя показывают, но дорого стоят. Основная колба у датчиков изготовлена из пластика. Очень редко встречаются модификации с переходными контактами. Релейные модификации способны похвастаться высокой проводимостью. Они не боятся перегрузок. И в них используются качественные системы защиты.

В домашних системах водоснабжения нередко используется . Но для того чтобы она могла полноценно и, главное, бесперебойно функционировать, важно максимально обезопасить устройство от возможного перегрева и пр. Добиться этого можно, используя определенные защитные элементы (датчики), предотвращающие работу насоса на «сухом ходу». Важно понимать принцип работы этих элементов, а также схемы их подключения. Об этом и пойдет речь далее (для наглядности прилагается видео инструкция).

«Сухой ход»: что это такое, причины его возникновения

«Сухим ходом» обычно называют режим работы насоса без воды. Его считают аварийным и, соответственно, очень опасным для устройства, выкачивающего воду. Дело в том, что отсутствие воды – это угроза для функциональных элементов насоса, ведь она является своего рода охладителем и осуществляет смазочную функцию. Даже непродолжительной работы насоса на «сухом ходу» (вне зависимости от его вида) достаточно для его выхода из строя раньше положенного срока.

Совет. Некоторые владельцы водяных насосов не торопятся монтировать защитные элементы, предотвращающие работу устройства вхолостую (без воды), а стоило бы, ведь поломки, возникшие вследствие работы на «сухом ходу», не входят в число гарантийных случаев. А значит, ремонт вам придется делать за свой счет.

Для начала стоит разобраться в том, почему может происходить недостаточное поступление воды:

• Неудачный выбор насоса. Типичная проблема при эксплуатации устройства в скважине. Отсутствие воды возможно в том случае, если производительность насоса «перебивает» дебит скважины или же уровень монтажа устройства расположен выше динамического уровня воды.
• Засор в трубе откачивания.

Реле сухого хода

• Нарушение герметичности водяной трубы.
• Малое давление воды. Если возникает данная проблема, а насос не оборудован системой защиты от «сухого хода», он будет работать до того момента, пока не выйдет из строя или не будет отключен вручную.
• Отсутствие контроля за уровнем воды в иссякаемом источнике.

Устройства защиты от «сухого хода»: разновидности, принцип действия

Для предотвращения возможности «сухого хода» было создано несколько приспособлений, различающихся между собой по устройству и схеме работы:

Датчик «сухого хода»: схема подключения

Подключение датчика осуществляется двухэтапно: механически и подключением к электросети. Сначала датчик крепится на насос физически. Обычно на устройстве есть специальное гнездо.

Совет. На некоторых насосах отсутствует такое гнездо. В качестве его замены можно использовать латунный тройничок, к которому, кстати, можно подключить манометр и даже гидроаккумулятор.

Перед тем как вкручивать реле на тройник или на гнездо, необходимо уплотнить резьбу. Сделать это можно либо при помощи специальной (и довольно недешевой) нити, либо льна.

Совет. Для надежной фиксации нити ее наматывание осуществляется по направлению к торцу по часовой стрелке.

После намотки нити можно приступать к закручиванию реле. Делать это нужно очень аккуратно. Когда пойдет туго, нужно подтянуть реле гаечным ключом.