Ochrana proti chodu nasucho: výběr, připojení, nastavení, princip činnosti | – Články o výstavbě, opravách, dokončování domů a bytů

„Suchý“ chod čerpadla je, když běží naprázdno, když k němu z toho či onoho důvodu přestane proudit voda. Skutečnost, že v tomto případě dochází k plýtvání energií, není hlavním problémem: přehřátí a rychlé opotřebení zařízení jsou mnohem nebezpečnější, protože voda hraje roli maziva a chladicí kapaliny.

Obsah:

• Princip činnosti ochranného relé chodu nasucho
• Jak vybrat správné relé ochrany proti chodu nasucho
• Připojení relé ochrany proti chodu nasucho
• Nastavení relé ochrany chodu nasucho

Důvody prudkého poklesu tlaku vody v okruhu mohou být různé:

• Špatně zvolené zařízení. Často se stává, že pro vybavení studny byl vybrán příliš výkonný model čerpadla. Dalším možným problémem je, že zařízení bylo namontováno výše, než je dynamická úroveň vrtu.

• Čerpací potrubí je ucpané.

• Potrubí ztratilo těsnost.

• Snížený tlak vody. Pokud není běžící čerpadlo chráněno před chodem nasucho, může rychle selhat v důsledku přehřátí.

• Voda se čerpá z nádrže. Když dojde voda v nádrži, zařízení přejde na volnoběh.

Princip činnosti ochranného relé chodu nasucho

Hovoříme o monitorovacím zařízení, které hlídá úroveň tlaku uvnitř vodovodu. Pokud klesne příliš nízko, čerpadlo se okamžitě zastaví otevřením napájecího okruhu.

Konstrukce ochranného zařízení zahrnuje:

• Membrána. Tuto roli plní stěna vnitřní komory relé.

• Kontakty. Zavírají nebo otevírají napájení motoru čerpadla.

• Jaro. Jeho úroveň komprese udává mez provozu pojistky (tovární nastavení je v rozmezí 0,1-0,6 atm.).

Nejčastěji je spojovacím bodem relé povrch země (místo by mělo být suché). V prodeji jsou však také zařízení v utěsněném pouzdře, která se instalují společně s čerpadlem do studny.

Ochranné relé proti chodu nasucho funguje na následujících principech:

1. Při normálním tlaku v systému se membrána ohne a sepne kontakty. To umožňuje, aby se elektřina volně pohybovala obvodem, což zajišťuje normální provoz čerpadla.

1. Pokud tlak vody zeslábne, nebo se její přívod úplně zastaví, membrána se narovná, čímž dojde k přerušení elektrického obvodu. V důsledku toho se čerpací jednotka okamžitě zastaví: obnovení provozu je možné pouze v ručním režimu po prvním naplnění zařízení vodou.

Snímače tlaku se vyznačují širším provozním rozsahem. Jsou schopny reagovat na pokles tlaku od 1 baru. Obvykle jsou tímto způsobem vybaveny domácí čerpací zařízení pro centrální potrubí (konkrétněji hasicí systémy a systémy zásobování vodou).

K ochraně před volnoběhem čerpadla byla vyvinuta také některá další zařízení:

• „Plovák“. Dobrá volba pro ochranu před volnoběhem při čerpání vody z jiné nádoby nebo studny. Zde se nesleduje tlak, ale hladina vody v okruhu. Jeden typ plováku reaguje pouze na hladinu naplnění: kontakty se otevřou a čerpadlo se zastaví až po dosažení určeného limitu naplnění. Upřímně řečeno, takové zařízení spíše chrání před přetečením než před chodem nasucho. Vhodnější možností jsou plováky, které zaznamenávají hladinu vyprázdnění. V tomto případě se kontakt otevře poté, co voda v nádobě nebo studni klesne pod určitou úroveň, která je orientována v místě instalace plováku. Nevýhodou tohoto řešení je, že studna nebo potrubí ne vždy takové čidlo pojme.

• Hladinové relé. Modernější modifikací zařízení, která reagují na změny hladiny vody, jsou elektronické senzory. Jsou vybaveny vrtem nebo studnou na několika místech: když voda klesne pod ovládací zařízení umístěné bezprostředně nad místem instalace čerpadla, je vyslán příkaz k jeho zastavení. Po obnovení hladiny vody se zařízení automaticky spustí. Taková monitorovací zařízení na sucho jsou vysoce spolehlivá: často se používají při čerpání vody z nádoby. V tomto případě se instalace samotného hladinového relé provádí uvnitř.

• Průtokový senzor. Hlavním úkolem tohoto zařízení je měřit průtok vody čerpadlem. Zařízení obsahuje ventil a spínač. Ventil je na jedné straně vybaven pružinou a magnetem. Tlak vody pohne plátky ventilu, což způsobí stažení spirály a aktivaci magnetu. Připojené kontakty zajišťují tok elektřiny a čerpadlo se spustí. Když proud vody vyschne, spirála se otevře a magnet se přesune do původní polohy. V důsledku toho jsou kontakty relé odpojeny a motor se zastaví.

V tomto případě obvykle dochází k určitému zpoždění odezvy po zastavení průtoku, ale výkon čerpadla tím není nijak zvlášť ovlivněn. Snímače průtoku se zpravidla používají k ochraně nízkovýkonových posilovacích zařízení před chodem na sucho. Jejich hlavní výhodou jsou kompaktní rozměry a nízká hmotnost. Rozsah pevného tlaku je zde od 1,5 do 2,5 baru.

• Mini AKN. Jsou vybaveny jednofázovými zařízeními pro ochranu proti chodu naprázdno a ovládání: to je ovlivněno aktuálními parametry a výkonem zařízení. Popularita mini AKN je vysvětlena jejich účinností, snadnou instalací, nízkou spotřebou energie a spolehlivostí.

Jak vybrat relé ochrany proti chodu nasucho

Výběr optimálního typu ochrany proti chodu nasucho závisí na vlastnostech zařízení a vlastnostech studny nebo vrtu. V prodeji jsou systémy určené pro konkrétní místo instalace čerpadla – studna, centralizované potrubí, studny s různými hloubkami. Hodně také záleží na výkonu zdroje a výkonu čerpadla. Volbu jištění výrazně ovlivňují konkrétní provozní podmínky – průměr hřídele, místo instalace a technické parametry použitého čerpadla.

Pro řízení provozu čerpadla mohou být různé modely relé pro chod nasucho řízeny různými parametry – silou pohybu vody do potrubí, její hladinou nebo tlakem. Pokud je přítomen vhodný tlak, zařízení se zapne. Po jejím zmizení nebo poklesu pod hraniční čáru se stanice vypne. Je důležité pochopit, že pokud je spojení provedeno s tlakem, pak Mohou nastat situace falešného poplachu: tehdy je voda po čerpání okamžitě spotřebována spotřebitelem, proto tlak nebude schopen dosáhnout požadované úrovně. V tomto případě relé vypne zařízení, i když nejsou žádné problémy s příjmem vody. Při nákupu senzoru je proto důležité vzít v úvahu maximální tlak vyvinutý čerpadlem.

Výběr vhodné možnosti ochrany usnadní poznání nevýhod některých z výše uvedených modelů:

• Tlakem. Existují situace, kdy tlak v okruhu nevytváří voda, ale stlačený vzduch. Za takových podmínek čerpadlo pokračuje v chodu naprázdno, dokud tlak nedosáhne nastavené prahové hodnoty.

• Kontakt s vodou. Tyto modely jsou navrženy tak, aby určily, zda je v systému voda. Pokud je však ventil na potrubí čerpadla zavřený, poběží naprázdno, přestože je naplněn vodou. Proto je lepší, když na potrubí čerpadla nejsou žádné ventily: pokud jsou nutné pro údržbu čerpadla, doporučuje se použít průtokový spínač.

• Podle aktuální spotřeby. Princip odezvy je zde založen na větší spotřebě energie čerpadlem, když běží naprázdno. Tyto typy zařízení jsou však drahé a někdy ani profesionální instalatéři nemohou přijít na jejich nastavení.

• Průtokový spínač. Není efektivní při vytváření tlaku v systému samotným čerpadlem.

Aby relé chodu nasucho fungovalo normálně, doporučuje se zařadit do vodovodní sítě hydraulický akumulátor (objem není důležitý). Pokud je čerpadlo instalováno v hluboké studni, která má dobrý průtok s konstantní hladinou vody, nebo jeho obsluhu provádí zkušený uživatel, pak není nutné relé chodu na sucho používat.

Připojení relé ochrany proti chodu nasucho

Proces instalace relé pro chod nasucho se skládá z následujících kroků:

1. Snímač lze instalovat pouze na síť s tlakovým spínačem, díky kterému může elektrické čerpadlo pracovat v automatickém režimu. Tlakový spínač je instalován přesně v souladu s přiloženými pokyny.

1. Dále se musíte rozhodnout, kam přesně nainstalovat relé chodu nasucho. Obvykle se montuje na tlakové potrubí, v blízkosti výstupu čerpadla, bezprostředně za tlakový spínač.

1. Úsek vodovodního potrubí, kde bude instalace probíhat, je zbaven vody. Před připojením sejměte kryt z přístroje a odšroubujte plastovou vložku. Dále se pomocí otevřené trubky připojí k požadované armatuře. Závity jsou utěsněny pomocí klempířských pásek z fluoroplastu nebo lnu impregnovaných speciálními pastami.

1. Zařízení se spíná sekvenčně v místě, kde je přerušen napájecí obvod (lze jej připojit kdekoli ve vztahu k tlakovému snímači (před nebo po). K dispozici jsou speciální svorky pro vstup síťového vodiče a ovládacího vodiče. Před zahájením instalačních prací , musí být síťový kabel vytažen ze zásuvky.

Můžete se také podívat na video, jak připojit relé ochrany proti chodu nasucho k čerpadlu:

Nastavení relé ochrany chodu nasucho

Zařízení je navrženo tak, že jeho nastavení umožňuje změny úrovně komunikace mezi povrchem reagujícím na pracovní tlak a kontaktní skupinou, která má být spuštěna. Pro tyto účely má relé šrouby, které buď stlačují nebo uvolňují pružiny. Téměř u všech modelů je v továrním nastavení nastavena spodní hranice odezvy na 1,4 atm, horní hranice na 2,8 atm. Uživatel má možnost zvolit si vlastní indikátory. Pro zvýšení dolní meze odezvy otáčejte seřizovacím šroubem zprava doleva, pro snížení naopak.

Je důležité pochopit, že jak se spodní hranice zvyšuje, dochází k přirozenému nárůstu horní hranice (zůstává rozdíl 1,4 atm). Předpokladem pro nastavení je nastavení limitu vypnutí relé nižší než je tlak čerpadla. Pokud tento bod nebude zohledněn, čerpadlo nebude vůbec reagovat na chod nasucho, což způsobí jeho rychlé selhání.

Další seřizovací matice umožňuje změnit rozdíl mezi krajními mezemi odezvy zařízení. Jak již bylo zmíněno, tovární nastavení je obvykle 1,4 atm. Utažením matice lze rozdíl zvýšit až na 2 atm. V tomto případě se také mění horní hranice vypnutí, která má také stejný osud při konfiguraci. Je velmi důležité, aby nejvyšší úroveň vypínacího tlaku nepřekročila hodnotu, kterou může vyrobit samotné čerpadlo. Snížení spodní úrovně a rozdílu hranic nastává v přímém kontrastu – odšroubováním seřizovacích matic.

Můžete se také podívat na video, jak nakonfigurovat relé ochrany proti chodu nasucho:

Upozornění:

• Je-li minimální mez nastavení nastavena příliš nízko, může se stát, že chyba 0,3 bar nedovolí relé včas vypnout napětí.

• Pokud je limit příliš vysoký, stejná chyba může spustit aktivaci ochrany proti chodu nasucho a čerpadlo se bez důvodu vypne.

• Při minimálním tlaku chodu nasucho bude spuštění čerpadla trvat déle (budete muset vypustit vodu z akumulátoru).

• Chyba 0,2-0,3 bar může vyvolat tzv. „zpětný“ tlak. Díky tomu lze při velkém objemu spotřeby pozorovat prudký pokles tlaku až o 0,4 baru. Chcete-li se vyhnout odstávkám při nečinnosti, musíte snížit úroveň tlaku při nečinnosti.

Masivní přechod na autonomní zásobování vodou zahrnuje povinné používání čerpacích jednotek. Pro plný a nepřerušovaný provoz musí být maximálně chráněny před přehřátím. Jedním z účinných způsobů, jak toho dosáhnout, je použití senzorů chodu nasucho, které vám umožní okamžitě vypnout zařízení po ztrátě vody. Chcete-li nainstalovat relé sami, musíte pochopit principy jeho fungování a znát schéma připojení.

Čerpací zařízení obsluhující potrubní systémy, kterými jsou dopravována kapalná média, potřebuje ochranu zejména v okamžiku, kdy dojde k poklesu tlaku kapaliny nebo k jejímu úplnému zastavení. Pro zajištění takové ochrany v situacích, kdy čerpadlo není zásobováno čerpanou kapalinou, je vybaveno automatickými senzory – relé chodu nasucho. Pro čerpací stanici lze použít různé typy takových zařízení.

Řídicí systém čerpadla studny: vlevo relé chodu nasucho, vpravo senzor zapnutí/vypnutí čerpadla

Proč musí být čerpací zařízení chráněno před chodem na sucho

Ať už elektrické čerpadlo čerpá vodu z jakéhokoli zdroje, toto zařízení se může dostat do situace, kdy do něj přestane proudit kapalina. Právě takové situace vedou k tomu, že čerpací stanice začne pracovat na volnoběh (nebo, jak se častěji říká, na sucho). Negativním důsledkem provozu čerpadla v tomto režimu není ani plýtvání elektrickou energií, ale intenzivní zahřívání zařízení, které v konečném důsledku vede k deformaci jeho konstrukčních prvků a rychlému selhání. Voda současně působí jako mazivo a chladivo, takže její přítomnost uvnitř čerpadla je prostě nezbytná.

Z tohoto důvodu je téměř povinná přítomnost relé, které zajišťuje ochranu před suchým chodem čerpadla studny (nebo oběhového čerpadla). Většina moderních modelů čerpacích zařízení má vestavěná relé. Taková čerpadla jsou však velmi drahá. Z tohoto důvodu si uživatelé často kupují ochranná relé proti chodu nasucho samostatně.

Čerpací stanice s automatickou ochranou proti chodu nasucho

Základní ochrana

K ochraně čerpadla před suchem nebo chodem naprázdno se používají různé typy zařízení, jejichž hlavním úkolem je zastavit provoz zařízení v okamžiku, kdy do něj přestane proudit voda. Patří mezi ně zejména:

• relé ochrany čerpadla běžícího nasucho;
• snímač průtoku vody;
• tlakový spínač s možností ochrany proti chodu nasucho;
• senzory, které monitorují hladinu kapaliny ve zdroji vody, což mohou být plovákové spínače nebo relé kontroly hladiny.

Rozdíly mezi všemi výše uvedenými zařízeními spočívají jak v jejich konstrukci a principu činnosti, tak i v oblastech jejich použití. Abyste pochopili, v jakých situacích je nejvhodnější použití jednoho nebo jiného typu relé, které chrání čerpací zařízení před chodem nasucho, měli byste se s každým z nich podrobněji seznámit.

Charakteristika ochranného relé čerpadla proti chodu nasucho

Senzor chodu nasucho pro čerpadlo je zařízení elektromechanického typu, které sleduje, zda je v systému, kterým je voda dopravována, tlak. Pokud je úroveň tlaku pod standardní prahovou hodnotou, takové relé automaticky zastaví provoz čerpacího zařízení a otevře jeho elektrický napájecí obvod.

Relé chodu nasucho pro čerpadlo se skládá z:

• membrána, která je jednou ze stěn vnitřní komory snímače;
• kontaktní skupina, která zajišťuje uzavření a otevření obvodu, kterým proudí elektrický proud do motoru čerpadla;
• pružiny (stupeň jeho stlačení reguluje tlak, při kterém bude relé pracovat).

Hlavní prvky relé chodu nasucho

Princip, podle kterého takové relé ochrany proti chodu nasucho funguje, je následující.

• Pod tlakem průtoku vody v systému, pokud jeho hladina odpovídá standardní hodnotě, se membrána zařízení ohne, působí na kontakty a uzavře je. V tomto případě je elektrický proud přiváděn do motoru čerpadla a ten pracuje normálně.
• Pokud je tlak vody nedostatečný nebo do systému vůbec nevstoupí, membrána se vrátí do původního stavu, otevře elektrický napájecí obvod čerpací jednotky a tím ji vypne.

Situace, kdy tlak kapaliny ve vodovodních systémech prudce klesá (což znamená, že čerpadlo vyžaduje ochranu před chodem nasucho), jsou způsobeny různými příčinami. Mezi takové důvody patří vyčerpání přírodního zdroje vody, ucpané filtry, příliš vysoké umístění samonasávací části systému atd.

Relé ochrany proti chodu čerpadla nasucho je obvykle instalováno na povrchu země na suchém místě, ačkoli existují modely vyrobené v krytu odolném proti vlhkosti, který lze namontovat společně s čerpacím zařízením do studny.

Příklad automatického zásobování vodou pro obytný dům

Relé, která brání chodu čerpadla nasucho, pracují efektivněji, když jsou instalována v systémech, které nejsou vybaveny hydraulickým akumulátorem a jsou obsluhovány povrchovým oběhovým čerpadlem. Je samozřejmě možné instalovat takové relé do systému s hydraulickým akumulátorem, ale v tomto případě nebude schopno zajistit stoprocentní ochranu čerpací jednotky před chodem nasucho. Schéma zapojení relé je následující: je umístěno před snímačem tlaku vody a hydraulickým akumulátorem a bezprostředně za čerpací stanicí je instalován zpětný ventil, který zabraňuje pohybu vody v opačném směru. S tímto spojením je membrána relé pro chod nasucho neustále pod tlakem vody vytvářeným hydraulickým akumulátorem. To může vést k tomu, že čerpadlo, které nebude přijímat vodu ze zdroje, se prostě nevypne.

Účinná ochrana čerpadla před chodem nasucho v případech, kdy obsluhuje systémy, ve kterých je instalován hydraulický akumulátor, je také možná, ale k řešení tohoto problému se používají jiné typy zařízení.

Senzory, které řídí průtok vody

V situacích, kdy dochází k nežádoucímu jevu, jako je chod nasucho, má proud tekutiny, který vstupuje do čerpadla, buď nedostatečný tlak, nebo vůbec chybí. Pro sledování přítomnosti průtoku a jeho provozních parametrů se používají speciální zařízení, která se nazývají snímače průtoku vody. Podle konstrukce a principu činnosti mohou být elektromechanické (snímače) nebo elektronické (řadiče).

Relé průtoku vody nebo čidla

Existují dva typy elektromechanických snímačů průtoku vody:

• okvětní lístek;
• turbína

Hlavním pracovním prvkem prvního typu snímačů je pružná deska instalovaná v jejich vnitřní dutině, která má válcový průřez. Pokud v systému proudí tekutina a má dostatečný tlak, je taková deska vybavená magnetickým prvkem co nejblíže typu jazýčkového spínače a její kontakty jsou v sepnutém stavu. Pokud se tlak průtoku kapaliny sníží nebo úplně zmizí, pružná deska se od spínače oddálí, její kontakty se rozpojí, což vede k vypnutí čerpací jednotky.

Zařízení snímače průtoku listového typu

Snímače průtoku turbínového typu mají složitější konstrukci. Jeho základem je malá turbína, v jejíž rotorové části je instalován elektromagnet. Princip činnosti takového snímače, který je také schopen chránit čerpadlo před volnoběhem, je následující. Proud tekutiny roztáčí turbínu, v jejímž rotoru se vytváří elektromagnetické pole, které se následně přeměňuje na elektromagnetické impulsy snímané speciálním senzorem. Senzor se rozhoduje, zda zapnout nebo vypnout čerpací zařízení obsluhující systém v závislosti na tom, kolik impulsů do něj turbína vyšle za jednotku času.

Senzor pro automatické řízení čerpadla „Turbi“

Elektronické regulátory průtoku vody

Ještě složitější konstrukci mají elektronické regulátory průtoku vody, které kombinují funkce jak tlakového spínače, tak zařízení, které chrání čerpací zařízení před chodem nasucho. Takové regulátory, nazývané také elektronické tlakové spínače, i když nejsou levné, nahrazují několik monitorovacích a řídicích zařízení najednou. Elektronické tlakové spínače instalované ve vodovodních systémech nejen chrání čerpací systém před chodem nasucho, ale také umožňují řídit parametry tlaku a průtoku kapaliny. Pokud takové provozní parametry systému neodpovídají standardním hodnotám, elektronický senzor automaticky vypne čerpací zařízení.

Elektronický regulátor tlaku EPS-II-12, kombinující funkce tlakového spínače a průtokového spínače

Pokud se k údržbě vodovodních systémů používá čerpadlo s malou tlakovou rezervou, pak mohou být vybaveny pouze elektronickým relé. Když systém používá čerpadlo s velkou rezervou tlaku, který vytváří, je zapotřebí hydraulický akumulátor a samostatné tlakové čidlo, protože elektronické relé není regulováno maximálním vypínacím tlakem čerpací jednotky. Použití pouze elektronického relé v takových případech může vést k tomu, že když se v systému vytvoří přetlak, čerpací stanice se jednoduše nevypne.

Senzory, které monitorují hladinu vody v systému

Situacím, kdy čerpadlo vodovodního řádu běží naprázdno, dokážou předejít i čidla kontroly hladiny vody, která se instalují především do zdroje vody – studny, studny nebo nádoby. Prostřednictvím takových zařízení je tedy studniční čerpadlo chráněno před chodem na sucho (nebo čerpací jednotka čerpající vodu ze studny). Podle návrhu mohou být snímače pro kontrolu hladiny plovoucí nebo elektronické.

Mezi plovákovými senzory existují dva hlavní typy. Některé z nich řídí plnění nádob vodou, zabraňují případům přetečení, a druhé, které chrání čerpadlo před chodem nasucho, regulují vyprazdňování nádob na vodu, studny a studny. Kromě toho existují kombinované modely, které v závislosti na schématu připojení k systému mohou plnit obě funkce.

Plovákový snímač PDU-V241-50 a schéma jeho zapojení

Princip činnosti plovákového relé pro regulaci hladiny vody je poměrně jednoduchý. Dokud je ve zdroji vody kapalina, plovák připojený ke skupině kontaktů se zvedne. Pracovní proces nebude přerušen, dokud hladina vody ve zdroji neklesne natolik, že plovák klesne a tím se otevře kontakty, kterými proudí elektrický proud do fázového vodiče motoru čerpadla.

Je třeba poznamenat, že ochrana čerpadla před chodem nasucho pomocí plovákového snímače pro regulaci hladiny vody je cenově nejdostupnější a nejběžnější metoda.

Elektronické snímače hladiny vody jsou schopny současně řešit dva problémy: ochranu čerpacího zařízení před chodem nasucho (naprázdno) při poklesu hladiny vody ve zdroji vody a zabránění případům přetečení kapaliny při plnění nádob.

Ochranné relé čerpadla proti chodu nasucho typu PCX a snímače hladiny vody

Při použití senzorů tohoto typu se do vody nespouští samotné zařízení, ale pouze elektrody spojené s relé dráty, kterými je do nich přiváděn malý elektrický proud. Elektrody jsou umístěny ve zdroji vody v úrovních, pod které by voda neměla klesnout. Když jsou elektrody ve vodě, tvoří uzavřený elektrický obvod, což se vysvětluje elektrickou vodivostí vody, a pokud je alespoň jedna z elektrod mimo kapalinu, což se stane, když její hladina klesne, obvod se otevře , což okamžitě povede k odstavení čerpací stanice.

Elektronické relé je připojeno k čidlu typu trubka nebo vrt

Existuje tedy mnoho způsobů, jak použít čerpadla s ochranou proti chodu nasucho pro vybavení vodovodních systémů. Mezitím použití pouze relé ne vždy pomáhá neutralizovat vliv negativních faktorů. V tomto ohledu by při navrhování a vytváření takových systémů měla být k jejich vybavení použita další monitorovací, řídicí a ochranná zařízení, která zahrnují zpětný ventil, snímač tlaku a hydraulický akumulátor.