Čerpací zařízení obsluhující potrubní systémy, kterými je dopravováno kapalné médium, potřebuje ochranu zejména v okamžiku, kdy tlak kapaliny klesne nebo úplně přestane proudit. Pro zajištění takové ochrany v situacích, kdy jím čerpaná kapalina není přiváděna do čerpadla, je vybaveno automatickými senzory – relé chodu nasucho. Pro čerpací stanici lze použít různé typy takových zařízení.
Řídicí systém čerpadla vrtu: vlevo relé chodu nasucho, vpravo senzor zapnutí/vypnutí čerpadla
Proč musí být čerpací zařízení chráněno před chodem na sucho
Z jakéhokoli zdroje elektrické čerpadlo čerpá vodu, toto zařízení se může nacházet v situaci, kdy do něj kapalina přestane proudit. Právě tyto situace vedou k tomu, že čerpací stanice začne běžet naprázdno (nebo, jak se často 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 přítomnost relé, které zajišťuje ochranu proti chodu vrtného čerpadla (nebo oběhového čerpadla) nasucho, téměř povinná. Většina moderních modelů čerpacích zařízení má vestavěná relé. Tato čerpadla jsou však velmi drahá. Z tohoto důvodu si uživatelé často kupují relé pro chod nasucho samostatně.
Čerpací stanice s automatickou ochranou proti chodu nasucho
Základní opravné prostředky
K ochraně čerpadla před suchem nebo volnoběhem 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 proti chodu nasucho;
- snímač průtoku vody;
- tlakový spínač s možností ochrany proti chodu nasucho;
- senzory, které řídí hladinu kapaliny ve zdroji vody, které lze použít jako plovákové spínače nebo relé kontroly hladiny.
Rozdíly mezi všemi výše uvedenými zařízeními jsou jak v jejich konstrukci a principu činnosti, tak 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 se týká zařízení elektromechanického typu, která kontrolují, zda je v systému, kterým je voda dopravována, tlak. Pokud je úroveň tlaku pod regulačním prahem, takové relé automaticky zastaví provoz čerpacího zařízení a otevře okruh jeho elektrické energie.
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 “suchého běhu”.
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. Elektrický proud je v tomto případě přiváděn do motoru čerpadla a ten pracuje normálně.
- Pokud není dostatečný tlak vody nebo se do systému vůbec nedostane, 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 potřebuje ochranu před chodem nasucho), jsou způsobeny různými důvody. Mezi takové důvody patří vyčerpání přírodního zdroje vody, ucpané filtry, příliš vysoko umístěná samonasávací část systému atd.
Ochranná relé čerpadla nasucho se obvykle instalují na zemský povrch na suchém místě, ačkoli existují modely vyrobené v krytu odolném proti vlhkosti, který lze namontovat s čerpacím zařízením do studny.
Příklad automatického zásobování vodou pro obytný dům
Relé zabraňující chodu čerpadla nasucho pracují efektivněji, když jsou instalovány v systémech, které nejsou vybaveny hydraulickým akumulátorem a které jsou obsluhovány povrchovým oběhovým čerpadlem. Samozřejmě je možné instalovat takové relé do systému s hydraulickým akumulátorem, ale v tomto případě nebude schopno zajistit stoprocentní ochranu čerpací jednotky před chodem nasucho. V tomto případě schéma zapojení relé vypadá takto: 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 akumulátorem. To může vést k tomu, že čerpadlo, které nebude přijímat vodu ze zdroje, se prostě nevypne.
Účinná ochrana čerpadla proti chodu 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 takovému nežádoucímu jevu, jako je chod nasucho, má proud tekutiny, který vstupuje do čerpadla, buď nedostatečný tlak, nebo vůbec chybí. Pro kontrolu 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 nebo snímače průtoku vody
Existují dva typy elektromechanických snímačů průtoku vody:
- okvětní lístek;
- turbína.
Hlavním pracovním prvkem snímačů prvního typu je pružná deska instalovaná v jejich vnitřní dutině, která má válcový průřez. V případě, že proudění tekutiny v systému je přítomno a má dostatečný tlak, je taková deska vybavená magnetickým prvkem co nejblíže jazýčkovému spínači a její kontakty jsou v sepnutém stavu. Pokud se tlak průtoku kapaliny sníží nebo úplně zmizí, pružná deska se oddálí od spínače, její kontakty se otevřou, což vede k odstavení čerpací jednotky.
Zařízení pro snímač průtoku okvětních lístků
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. Rozhodnutí, zda zapnout nebo vypnout čerpací zařízení obsluhující systém, přijímá senzor v závislosti na tom, kolik impulsů za jednotku času do něj turbína vyšle.
Senzor automatického ovládání čerpadla “Turby”
Ještě složitější design se vyznačuje elektronickými regulátory průtoku vody, které kombinují funkce tlakového spínače a zařízení, které chrání čerpací zařízení před chodem nasucho. Takové regulátory, nazývané také elektronické tlakové spínače, i když nejsou levné, nahrazují několik ovládacích a ovládacích 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 nesplňují standardní hodnoty, elektronický snímač automaticky vypne čerpací zařízení.
Elektronický regulátor tlaku EPS-II-12, kombinující funkce tlakového spínače a průtokového spínače
Pokud se čerpadlo s malou světlou výškou používá k údržbě vodních systémů, pak mohou být vybaveny pouze elektronickým relé. Když systém používá čerpadlo s velkou rezervou na tlak, který vytváří, je zapotřebí hydraulický akumulátor a samostatný tlakový senzor, 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 kontrolují hladinu vody v systému
Aby nedocházelo k situacím, kdy čerpadlo vodovodního systému běží naprázdno, jsou schopny i snímače hladiny vody, které se instalují především do zdroje zásobování vodou – studna, studna nebo nádrž. Tak je pomocí takových zařízení chráněno studniční čerpadlo před chodem na sucho (nebo čerpací jednotka, která čerpá vodu ze studny). Konstrukčně mohou být snímače kontroly hladiny plovoucí a elektronické.
Existují dva hlavní typy plovákových senzorů. Některé z nich řídí plnění vodních nádrží, zabraňují případům přetečení, a druhé, které chrání čerpadlo před chodem nasucho, regulují vyprazdňování vodních nádrží, studní a studní. Kromě toho existují kombinované modely, které v závislosti na schématu připojení k systému mohou provádět obě funkce.
Plovákový snímač PDU-V241-50 a schéma jeho zapojení
Princip činnosti plovákového spínače pro sledování hladiny vody je poměrně jednoduchý. Zatímco je v přívodu vody kapalina, plovák připojený ke skupině kontaktů je vytažen nahoru. 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.
Nutno podotknout, že ochrana čerpadla-čerpadla před chodem nasucho pomocí plovákového čidla pro řízení hladiny vody je cenově nejdostupnější a nejběžnější způsob.
Elektronické snímače hladiny vody jsou schopny současně řešit dva problémy: chránit čerpací zařízení před chodem nasucho (naprázdno) při poklesu hladiny vody ve vodním zdroji a zabránit 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 voda nesmí 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 , který okamžitě vypne čerpací stanici.
Elektronické relé se připojuje k čidlu typu trubka nebo vrt
Existuje tedy mnoho způsobů, jak využít suchoběžná čerpadla k vybavení vodovodních systémů. Mezitím použití pouze relé ne vždy umožňuje neutralizovat vliv negativních faktorů. V tomto ohledu by při navrhování a vytváření takových systémů měly být použity další monitorovací, řídicí a ochranná zařízení k jejich vybavení, včetně zpětného ventilu, snímače tlaku a hydraulického akumulátoru.
Relé chodu nasucho pro čerpadlo je nejdůležitější zařízení, které automaticky vypne systém, pokud v něm není žádná kapalina. Pochopíme princip fungování, konstrukční vlastnosti této jednotky. Zvážíme také pravidla pro instalaci a konfiguraci hlavních parametrů relé, doporučení pro výběr tohoto zařízení a další důležité nuance.
Proč je nutné čerpadlo chránit
Během provozu elektrického čerpadla se stává, že kapalina přestane proudit do potrubí. To se může stát, když zařízení čerpá vodu z jakéhokoli zdroje – studny, nádrže, nádrže, drenážního systému. V důsledku toho bude čerpací stanice běžet naprázdno.
Nedostatek tekutin není jen bezdůvodně zbytečné plýtvání elektřinou. To je velmi nebezpečné kvůli přehřátí a deformaci pracovních prvků čerpadla. Ve většině případů je poškození kritické a poškozené díly je nutné vyměnit.
Teplo nepříznivě ovlivňuje i elektromotor čerpadla. Při silném přehřátí může vyhořet, což způsobí úplnou nefunkčnost vodovodního systému. Nákup nového čerpadla s sebou nese další finanční náklady, což není zrovna příjemné.
Proto kapalina, která je čerpána systémem zásobování vodou, plní důležité funkce. Chladí třením zahřáté povrchy a maže je, čímž snižuje sílu, kterou je třeba překonat.
Příčiny volnoběhu:
- Instalované čerpadlo je příliš výkonné. Čerpá velké množství vody, v důsledku čehož se zdroj nestihne regenerovat a poskytnout potřebný objem kapaliny.
- Sací prvky systému jsou znečištěny bahnem, pískem nebo jinými předměty.
- Voda ve zdroji je pod úrovní instalace čerpadla.
- Těsnost potrubí je ohrožena nesprávnou instalací.
- Čerpadlo pracuje při nízkém tlaku v systému.
- Odběr se provádí ze zdroje, kde dochází k periodickým přerušením dodávky vody (centralizované systémy, akumulační nádrže).
Konstrukce a vlastnosti fungování ochrany
Moderní čerpací stanice se prodávají s vestavěnými relé chodu na sucho. Ale rozpočtovým modelům taková ochrana často chybí. Proto jsou navíc vybaveny zařízeními, která se skládají z následujících částí:
- membrána (umístěná uvnitř pouzdra);
- přerušte kontakty (regulujte zapnutí a vypnutí zařízení, když se změní tlak v systému);
- ovládací pružina (nastavují se parametry pro automatický ochranný provoz).
Relé pro chod nasucho pro čerpadlo, jehož princip činnosti je poměrně jednoduchý, funguje díky deformaci membrány. Při normálním tlaku v systému a optimálním průtoku vody se ohýbá, což vede k uzavření kontaktů. V důsledku toho se elektřina pohybuje po okruhu a zajišťuje hladký provoz systému.
S poklesem průtoku vody nebo při její nepřítomnosti se membrána narovná. To vede k otevření kontaktů a nedostatku elektřiny. Senzor chodu nasucho pro čerpadlo jej okamžitě zastaví. Obnovení provozu nastává v manuálním režimu uživatelem po naplnění zdroje kapalinou v požadovaném objemu.
Doporučení pro výběr relé
Ochrana proti chodu nasucho pro čerpací stanici je vybrána s ohledem na její technické vlastnosti, vlastnosti vodního zdroje. Na trhu jsou reléové modely pro instalaci v konkrétním místě vodovodního systému. Vyrábí se také modifikace zařízení pro čerpadla s různými výkony a instalační hloubkou.
Při výběru čidla chodu nasucho pro vrtné čerpadlo se berou v úvahu i jeho provozní vlastnosti. Ochranné vypnutí se spouští na základě hlavních parametrů systému:
- hladina vody;
- indikátory tlaku;
- síla pohybu tekutiny v potrubí.
Při nákupu relé musíte také věnovat pozornost tlaku vyvinutému čerpadlem. To pomůže vyhnout se falešnému spuštění senzoru a vypnutí zařízení. Tato situace je typická, když spotřebitelé po čerpání vody spotřebují její významnou část, což vede ke kritickému poklesu tlaku. V tomto okamžiku čerpadlo nemá čas dodat dostatečné množství kapaliny, což způsobuje přerušení provozu systému.
Při výběru volnoběhu pro čerpadlo je důležité vědět, jaké problémy mohou nastat při jejich použití:
- Ochrana proti tlaku. Taková zařízení nemusí správně fungovat, když se do systému dostane stlačený vzduch. Vytváří vysoký tlak, v důsledku čehož čerpadlo bude i nadále fungovat při nečinnosti.
- Stanovení kontaktu s vodou. Problém se objeví, pokud zavřete ventil podél potrubí čerpadla. V důsledku toho bude běžet naprázdno, protože systém je naplněn vodou. Proto se při použití takových relé doporučuje neinstalovat jeřáby.
- Podle aktuální spotřeby. Když čerpadlo běží naprázdno, spotřebovává více elektrické energie. K tomu slouží obrana. Taková zařízení jsou účinná, ale drahá a poměrně obtížně nastavitelná.
- spínač průtoku. Nedoporučuje se používat, pokud je tlak v systému tvořen pouze pomocí čerpadla.
Relé jakéhokoli typu bude pracovat efektivněji, pokud je do vodovodní sítě zapojen hydraulický akumulátor (objem není důležitý). Je také možné, že při provozu čerpadla v hluboké studni s dobrým průtokem není žádné relé.
Metodika provádění montážních prací
Senzor chodu nasucho se instaluje následovně:
- Ochrana naprázdno musí být namontována společně se snímačem, který měří indikátory tlaku. Schéma zapojení zařízení se vybírá v souladu s doporučeními uvedenými v pokynech výrobce.
- Vyberte část systému, kde bude zařízení nainstalováno. Odborníci doporučují provést to na potrubí opouštějícím čerpadlo. Relé musí být umístěno za snímačem tlaku.
- Na místě, kde se plánuje instalace ochranného zařízení, je nainstalováno T-tvarovka.
- Voda je odváděna z potrubí, na kterém probíhá instalace. Sejměte kryt a vložku ze zařízení a připevněte je k armatuře. Závit musí být utěsněn pomocí klempířské pásky.
- Dojde k přerušení kabelu, který napájí čerpadlo. Do této sekce je vloženo ochranné relé. Když se kontakty senzoru otevřou, elektrický proud se přeruší a čerpadlo se vypne.
Popis videa
Kroky instalace ochranného relé jsou podrobně popsány v následujícím videu:
Nastavení automatizace
Ochrana proti chodu nasucho čerpadla se aktivuje v závislosti na tlaku uvnitř systému nastaveném uživatelem. Pro nastavení parametrů fungování zařízení je k dispozici speciální seřizovací šroub. Je spojena s pružinou, která při otáčení v určitém směru mění napínací sílu. Pomocí šroubu uživatel nastavuje indikátory tlaku, při kterých se rozepnou elektrické kontakty a čerpadlo přestane fungovat.
Většina modelů má standardní nastavení. Spodní limit je 1,42 bar, horní limit je 2,84 bar. V případě potřeby však může uživatel tyto parametry změnit. Pro zvýšení prahu pro spuštění zařízení se šroub otáčí proti směru hodinových ručiček, pro snížení – ve směru hodinových ručiček.
Při ručním nastavování je důležité nastavit parametry, které nepřekračují tlak vytvořený při normální činnosti čerpadla. V opačném případě existuje možnost, že zařízení nebude vůbec reagovat na změny vlastností systému, což povede k jeho poruše.
Popis videa
Vlastnosti nastavení relé jsou popsány v následujícím videu:
Při změně výchozího nastavení relé je důležité pochopit, že mezi indikátory je vždy udržován rozdíl 1,4 atm. Pro změnu je nutné dotáhnout další matici umístěnou na ovládacím panelu zařízení. Tímto způsobem lze zvýšit rozdíl mezi spouštěcími limity zařízení na 2,03 bar. Chcete-li jej snížit, udělejte opak – odšroubujte seřizovací matici.
Při nastavování ochrany proti chodu nasucho je důležité vzít v úvahu další doporučení:
- Nenastavujte příliš nízkou spodní mez pro vypnutí čerpadla. Přítomnost chyby 0,3 baru v zařízení povede k tomu, že relé nebude schopno včas zastavit napájení.
- Není lepší nastavit hodnoty, které jsou příliš vysoké, aby ochrana fungovala. V takové situaci může být systém bez zjevného důvodu bez napětí.
- Minimální tlak nastavený pro provoz ochrany vede k potížím při spouštění čerpací stanice. Chcete-li zařízení zapnout, budete muset vypustit vodu z akumulátoru.
- Při značném objemu spotřeby vody dochází k „zpětnému“ poklesu tlaku, když prudce klesne na kritickou úroveň. Aby se předešlo zbytečnému vypínání systému, doporučuje se snížit nižší hodnotu pro aktivaci relé.
Nejdůležitější znaky
Relé, které zabraňuje chodu čerpadla nasucho, je extrémně důležité zařízení. Neumožňuje volnoběh, který je nebezpečný kvůli poruše hlavních součástí vodovodního systému.
Při výběru relé se berou v úvahu vlastnosti čerpadla, úroveň tlaku, kterou vytváří. Zohledňuje se umístění instalace ochrany, které ovlivňuje požadavky na její provozní parametry.
Schéma zapojení relé a souvisejících jednotek je vybráno s ohledem na doporučení výrobců. Zařízení je také připojeno k elektrické síti a jsou nastaveny provozní limity ochrany. Relé se nastavuje pomocí šroubů (otočením v jednom nebo druhém směru).
