Защита погружных и поверхностных насосов от сухого хода


Одной из нештатных ситуаций при работе погружного скважинного насоса или насосной станции является так называемый сухой ход. При этом система продолжает работать, но перекачка воды не происходит вообще или ее проток критически мал. В подобном оборудовании в качестве средства охлаждения и смазки служит именно вода. При ее полном отсутствии или недостаточном давлении начинается интенсивный износ элементов насоса, которые больше не охлаждаются. В любой момент он может выйти из строя. Поэтому для насосной станции так важна защита от сухого хода. Благодаря ей будут исключены следующие поломки оборудования:


  • нагрев, изменение геометрии и механическое стирание поверхностей (например, рабочего колеса и диффузора, в большинстве случаев изготовленных из высокопрочного термопласта), которые при полном заполнении системы должны были смазываться жидкостью;
  • разрушение механического уплотнения вала, его заклинивание;
  •  выход из строя рабочей помпы;
  • сгорание двигателя насоса.


На эти случаи гарантийные обязательства производителя не распространяются, так как связаны они не с техническими характеристиками насоса, а с ненадлежащими условиями эксплуатации. Определение причин, по которым оборудование вышло из строя, в сервисном центре происходит очень быстро.


Надежная защита скважинного насоса от сухого хода не позволит допустить такой ситуации и снижения рабочих характеристик оборудования (напора к потребителям), что является настоящим неудобством для пользователя. Причины, по которым возникает явление сухого хода:


  • критически низкий уровень воды;
  • отсутствие герметичности всасывающего патрубка;
  • засорение;
  • деградация функционирования скважины;
  • падение дебита источника;
  • выход за ограничения минимального давления.


Выявление сухого хода для соответствующего реагирования на него и защиты дорогостоящего оборудования производится по анализу трех факторов:


  • уровня наполненности скважины;
  • силы давления на наружном патрубке механизма подкачки;
  • напора, создаваемого установкой.

Для контроля этих показателей предлагаются различные технические средства защиты.


Рекомендации для погружных и поверхностных насосов


Основные видами защиты, которые используются для своевременного выявления сухого хода и прекращения работы насоса, являются:


  • Реле давления для защиты от сухого хода. Это обычный переключатель, предназначенный для ручной регулировки давления воды в системе винтовым подпружиненным механизмом. В схему такого реле заводом-изготовителем добавляется нерегулируемая пользователем мембрана, которая при наличии давления более 0,5 бар изгибается, замыкая контакты. Если показания манометра упали ниже порогового уровня (для нормальной работы нужен показатель более 1 бар), срабатывает защита – мембрана выпрямляется, контакты электрической схемы размыкаются и насос останавливается. Повторный пуск производится вручную после устранения причин появления сухого хода и заполнения всасывающего патрубка и насоса водой. Работоспособность такой автоматики будет зависеть от того, как подключить реле сухого хода к насосной станции. Это нельзя делать до насоса – на всасывающем патрубке. В нем при закачке возникает разрежение, в результате чего реле будет срабатывать, блокируя нормальную работу установки, хотя сухого хода нет. Возможные места для монтажа – сразу после поверхностного, скважинного или колодезного насоса или перед гидроаккумулятором, то есть на подающей магистрали, в которой при нормальной работе системы поддерживается давление 1 бар и более. Прибор используется только в системах с гидроаккумулятором или для защиты автоматической насосной станции. Реле холостого хода не сигнализирует о падении давления, а просто отключает питание оборудования, защищая его от поломки.
  • Датчики протока воды. Принцип действия этих приспособлений основан на работе подпружиненного «лепестка» с магнитом и герконового микропереключателя. При наличии напора, воздействующего на лепестковый клапан, происходит сжатие пружины, и магнит «лепестка» замыкает контакты герконового реле. При отсутствии потока пружина возвращается в исходное положение, и контакты реле размыкаются, отключая питание.
  • Выключатель-поплавок и реле уровня. Работа поплавка происходит по принципу аналогичного изделия в сливных бачках унитазов. Только здесь перекрывается не поток воды, а отключается электропитание насосного оборудования при падении уровня в скважине или колодце ниже заданной величины. Она регулируется местом установки плавающего выключателя. При этом в зависимости от глубины погружения, необходимо правильно рассчитать порог срабатывания защиты. Поплавок в накопительных емкостях, баках, резервуарах, ямах и колодцах располагают так, чтобы при отключении питания корпус насоса еще находился в воде. Поплавковый выключатель является одним из самых дешевых и чаще всего применяемых способов для управления бытовыми и промышленными насосами при водоснабжении, водоотведении и организации работы канализации. Он отличается простотой подключения к электрической схеме.


Реле уровня предоставляет расширенные функции защиты насоса. В таком случае вместо поплавка используют один или несколько датчиков, размещенных выше минимально допустимого уровня, при достижении которого использовать насос нельзя. Сигналы с датчиков поступают на панель управления, отображающей состояние системы и управляющей работой насоса (отключающей/включающей его) в зависимости от текущего уровня воды.


Таким образом, лучшие защитные устройства используют разные способы определения фактического протока воды через насос:


  • посредством поплавка;
  • электромеханическим «лепестком» или крыльчаткой;
  • в зависимости от перепада давления, оказываемого на мембрану.

Подводим итоги


Надежная защита от снижения уровня в скважине (и как следствие сухого хода) непосредственно влияет на безопасность функционирования дорогостоящего насосного оборудования. Поэтому без такой автоматики не обойтись. При нормальных условиях эксплуатации автоматизированной системы водоснабжения гарантирована эффективность ее применения. Этим достигается:


  • минимализация эксплуатационных затрат вследствие отсутствия серьезных поломок из-за сухого хода;
  • получение паспортных показателей по напору;
  • экономичность расходования электроэнергии.

Цена вопроса – выбор оптимального решения для регулировки работы своего оборудования среди существующих датчиков и реле контроля уровня, протока и давления воды в системе.