Тайны сухого хода бытовых насосов
Насосы.
Здравствуйте, уважаемые читатели «Сан Самыча». В последнее время появилось много вопросов о причинах и следствиях, так называемого, сухого хода насосов. Причем, наблюдалось явное не понимание самого процесса возникновения сухого хода.
Заглянув в топ «Яндекса» по запросу «сухой ход насоса», я с удивлением обнаружил, что 9 из 10 предложенных определений, мягко говоря, не совсем верны. А если называть вещи своими именами, то совсем не верны. А именно, в определении: «сухой ход – эта работа насоса без воды», — не хватает, по крайней мере, одного очень важного слова. Но обо всем по порядку.
Боятся ли насосы сухого хода?
Не знаю, будет ли для вас открытием, но на самом деле «сухой ход насоса» — это «болезнь» исключительно бытовых насосов. Ни один промышленный насос не «боится» сухого хода. Совсем. Почему? Интересный вопрос.
Потому что ни один промышленный насос не рассчитан на эксплуатацию с рабочей средой исключительно ниже 50-60 градусов Цельсия. Просто производственникам не выгодно экономить на качестве материалов, рискуя в любой момент потерять дорогостоящее оборудование, только из-за повышения температуры воды в насосе.
При чем здесь температура воды? А вы почитайте инструкцию к любому бытовому насосу. Практически везде указано, допустимая температура перекачиваемой воды не должна превышать 60, 40, 37, 35 градусов. Потому что материалы, из которых изготовлены некоторые детали насосов, начинают деформироваться при повышении температуры воды до 50-60 градусов. Производители, как обычно немного перестраховываются, указывая в допусках температуру пониже.
А вот повышение температуры воды в насосе – это прямое следствие сухого хода насоса, когда взбитый коктейль воздуха с водой из-за трения о стенки корпуса насоса и рабочего колеса может нагреться до приличных температур.
Получается, что были бы материалы, из которых сделаны детали насосов получше, то такой проблемы, как сухой ход, просто не существовало бы. Вот только, сколько бы весили эти насосы, и сколько бы они стоили – это уже другой вопрос.
Такой ли он сухой – этот «сухой ход»
Встроенный эжектор. Последствия сухого хода.
Вернемся к определению, вытащенному мною из интернета: «Сухой ход насоса – это работа насоса без воды».
Выше мы говорили о том, что детали насосов боятся не самого сухого хода, а высокой температуры, вызванной им. Однако из курса школьной физики мы знаем, что воздух прекрасный теплоизолятор, и нагреть кастрюлю с воздухом, елозя ею по холодной металлической плите, весьма и весьма проблематично. Да, в принципе, даже если и по горячей плите – нагреется кастрюля, но никак не воздух в ней.
Как же тогда могут нагреться детали, расположенные внутри насоса, от вращения рабочего колеса, которое с ними не соприкасается, если «насос работает без воды»? Так как там исключительно прекрасный теплоизолятор – воздух, который нагреть внутренние детали никак не может.
Другое дело если вместе с воздухом в насосе присутствует вода, которая прекрасно аккумулирует и передает энергию тепла, возникающего при трении деталей насоса о те же капельки воды в воздушно-капельной взвеси, взбиваемой молотящим вхолостую рабочим колесом.
Так что, не такой уж он и сухой – этот «сухой ход». По крайней мере, совсем без воды – он насосу не страшен. Но экспериментировать не советую, можно спалить сальник, который охлаждается как раз водой.
Что такое «сухой ход»?
Так что же это за процесс, происходящий в насосе и приводящий к катастрофическим последствиям для самого насоса? Пришла пора сказать именно то слово, которого, по-моему, очень не хватает в определении сухого хода.
Итак:
Сухой ход – это работа насоса без протока воды или с малым протоком, не обеспечивающим охлаждение деталей насоса.
Именно это определение, мне кажется, будет правильным и отражающим суть, происходящего в насосе.
Таким образом, даже если в насосе есть вода, даже если насос создает давление, даже если вы пользуетесь водой, в случае неправильно подобранного насоса или характеристик системы вы рискуете сжечь насос сухим ходом из-за перегрева внутренних деталей. Кстати, такие случаи описаны в комментариях.
Поэтому очень важно делать хотя бы приблизительный гидравлический расчет и подбирать насос, исходя из необходимых параметров – ни больше, ни меньше.
Защита от сухого хода
Начну с того, что не всякий даже бытовой насос боится сухого хода. Если детали насоса сделаны из металла достаточной толщины (а эта толщина не такая уж и большая, около 1 мм), а не из технического полипропилена, то такому насосу сухой ход не страшен. К таким насосам относятся – практически все вихревые насосы (зависит от материала рабочего колеса – крыльчатки) и все моноблочные.
Все остальные насосы, применяемые в водоснабжении, в той или иной мере нуждаются в защите или контроле по сухому ходу. И таких защит придумано и выпускается промышленно великое множество. Они различаются и по качеству, и по цене, и, что самое важное, по принципам определения наличия сухого хода.
Самые простые и дешевые защиты определяют сухой ход просто как падение давления на выходе из насоса ниже заданного уровня. Это не совсем правильно, но в некоторых случаях спасает. В этом случае, очень важно правильно рассчитать порог срабатывания защиты, который, как правило, можно подстроить.
Более продвинутые – имеют задержку по времени срабатывания защиты, измеряя или время набора давления, или время потери давления.
Лучшие устройства действительно определяют наличие протока воды через насос различными способами: с помощью поплавка, электромеханическим способом (маленькая крыльчатка) или по перепаду давления на специальной мембране. Тем не менее, все они имеют свои достоинства и недостатки. Все они имеют свои особенности в применении и настройке.
Какое именно устройство ставить для защиты вашего насоса от сухого хода и ставить ли его вообще – зависит от конкретных условий эксплуатации насоса и параметров вашей системы водоснабжения. Потому что сухой ход, как мы определили по ходу нашего разговора, — это, по сути, нарушение режима работы насоса, а не отсутствие воды в нем или на выходе из него. И чтобы уловить это нарушение и отключить насос, защита по сухому ходу обязательно должна быть соответственно настроена.
Какую именно защиту подбирать в зависимости от тех или иных условий, как разобраться с не адекватной работой защиты от сухого хода в электронных блоках управления насосных станций и, как настроить защиту, а в некоторых случаях и «обмануть», в зависимости от принципа определения защитой сухого хода, — об этом мы поговорим как-нибудь в следующий раз.
Ну, а на сегодня, пожалуй, все. До новых встреч, уважаемые читатели, на страницах блога «Сан Самыч».
Здравствуйте Вадим! Ответьте пожалуйста на мой вопрос в вашем форуме: http://sansamuch.ru/forum/index.php/topic,464.msg853.html#msg853
Приветствую, Гарик. Ответил: http://sansamuch.ru/forum/index.php/topic,464.msg854.html#msg854
Здравствуйте. Помогите разобраться. Год назад установил на скважину следующее оборудование: скважинный насос (наполняет ёмкость установленную в кессоне), насосную станцию Джилекс ДОМ 70/50 с автоматикой Данфос (воду из ёмкости в кессоне подаёт на дом и ёмкость установленную на участке). Пока не было полива, станция работала отлично. С наступлением лета стал наполнять ёмкость в огороде через станцию и начались проблемы в работе автоматики а именно постоянное срабатывание по «сухому ходу». Недавно заменил трубку Вентури (сопло) которая деформировалась явно от работы на сухом ходу. Спецы предлагают выкинуть автоматику а мне обидно — станция обошлась 15000. Срабатывает даже с минимальным расходом а вот при закрытом кране на всасе — спокойно работает. Лечится ли эта болезнь?
Здравствуйте, Роман.
Не нашел я указанную Вами автоматику, поэтому даже не берусь предполагать причину этой «болезни». При штатной, немного навороченной автоматике от Джилекса, сухой ход определяется по двум признакам: 1. Давление меньше 1 атм; и 2. Ток на двигатель меньше 3,5 Ампер. Если у Вас именно эта автоматика, то это информация к размышлению.
Из элементарного… можно попробовать промыть-прочистить датчик, с помощью которого автоматика следит за давлением. Но гарантии — нет. Из кардинального — заменить автоматику или добавить в схему обычное реле давления, соответственно его настроив. Чтобы оно выключало насос по повышению давления, если уж штатная электроника не может определить прекращение протока воды.
Здравствуйте.
Я на нагрузку не обращал внимания, а тут пять дней дома был и заметил что в часы пиковых нагрузок напряжение в сети падает и довольно значительно. Как раз в это время станция и капризничает. Ночью, когда четко 220 В, не отключается даже с полной нагрузкой. Вывод — нужен стабилизатор.
Спасибо за участие. Ваши познания и энтузиазм внушают уважение!
Ув. Вадим!
Не сочтите за труд ответить на возникшие вопросы по организации защиты по «сухому» ходу насосной станции.
В данный момент нахожусь на этапе проектирования (красиво звучит 🙂
Организую водоснабжение дома. Источник — абиссинский колодец. Привод — поверхностный центробежный насос со встроенным эжектором, напорно-расходная характеристика вписывается в расчетные величины для планируемой конфигурации системы водоснабжения.
Неизвестной величиной является дебет колодца, поскольку его нет (ни дебета, ни колодца 🙂
Насосная станция защитой по «сухому» ходу не оснащена, только реле давления.
Ознакомился с теорией, изучил доступные в нашем регионе устройства.
Т.к. «кашу маслом не испортишь», опять же — интересно — хочу использовать защиту по снижению давления и снижению потока. Выбираю бюджетные (читай — дешевые) устройства, доступные на нашем рынке типа LP3 для контроля давления и Sprut 3/4 для контроля протока.
Станция куплена в форм-факторе «насос на бочонке», однако скомпоновать иначе проблемы не составляет.
По моим представлениям первый пуск производится без устройств защиты, до «постановки системы под давление», в ручном режиме. Да еще с использованием какой-либо дополнительной схемы, поскольку в абиссинском колодце ОК расположен вверху всасывающей трубы, перед насосом. После первого запуска производится электрическое подключение устройств защиты.
Работа защиты по давлению мне понятна — система под давлением, реле LP замкнуто, питание на РМ5 подается, оно (РМ) работает как ему положено, пока не снизится давление в районе LP.
А вот как «работает» датчик потока? Контактная группа разомкнута, поскольку потока нет. Питание на РМ не подается, запуск двигателя насоса не происходит. Где «выгодное» место для датчика потока, в котором он (датчик) «почувствует» поток, возникший при расходе воды, а с другой стороны, где он будет «чувствовать» неадекватность потока потребностям насоса в охлаждении?
Вариантов больше одного, но может быть «все уже придумано»?
Заранее спасибо за подсказку. Если удобнее перебраться на форум — скажите.
С ув.
Андрей.
Здравствуйте, Андрей.
Первое. К сожалению, стараниями зарубежных и своих спамеров, форум «привалившись к березе, дал дуба». Он еще «висит» в сети, потому что у меня нет времени скинуть наработанный материал на основной сайт, но не работает.
Второе. Если я правильно понял, то пока все рассуждения чисто теоретические.
Третье. Как я ни старался, поисковики не выдают мне ни характеристик, ни даже картинки по запросу «защита от сухого хода Sprut 3/4». Я примерно догадываюсь, о каком устройстве идет речь (поплавковый контактный датчик протока с чувствительностью 0,2 л/минуту), но могу ошибаться. К слову, такие устройства крайне не надежны.
По существу.
Ради интереса и в качестве эксперимента, конечно, можно поставить и LP3, и означенный Sprut 3/4 на напорную линию после РДМ-5, где им самое место (для датчика протока еще важно расположение ГА), однако из-за простоты этих устройств, после каждого отключения насоса, Вам придется гадать или проверять, какое из двух устройств отключило насос, и по какой причине. А учитывая большую вероятность того, что после отключения насоса, например, РДМ-5 тот же Sprut 3/4 тоже разомкнет цепь, пользование системой будет представлять сплошной и непрекращающийся кошмар.
Чисто логически, Sprut 3/4 нужно ставить сразу на напор насоса, до РДМ-5, если в системе есть ГА. Потом РДМ-5 на коллекторе, а после него LP3, на напоре всей системы. Только по этой схеме ложные срабатывания «Спрута» будут сведены к минимуму, но не исключены.
Сразу скажу, обычно, так не делают. Датчики протока более-менее адекватно работают в составе ЭБУ автоматики насосных станций, потому что их показания заведены в алгоритм управления и защиты автоматики. Установка же отдельного датчика протока, тем более такого простого, по этой же причине просто лишена смысла. И если ставить реле сухого хода по протоку, то ставить усеченную версию ЭБУ, а они простыми и дешевыми не бывают.
По этим причинам ставят либо полноценное ЭБУ, либо РДМ-5 с отдельным LP3, либо РДМ-5 со встроенным LP3 (таких тоже полно). Датчики типа Sprut 3/4 (опять же, если я не ошибаюсь в своем представлении об этом устройстве) ставят на системы повышения давления или на циркуляционные системы, где прекращение протока — это редкий криминал, способный вызвать аварию оборудования и системы. При этом штатно, поток в таких системах не должен прекращаться никогда.
Обычно, автоматика с датчиком протока отключает насос по сигналу этого датчика с задержкой по времени (от 3 до 15 секунд), чтобы исключить ложное срабатывание, и чтобы в случае ложного (или верного) сигнала датчика, автоматика могла (успела) отключить насос по штатным установкам (повышение давления или полное прекращение протока). «Спрут» же просто вырубит насос при снижении протока меньше настроенного, даже если насос все еще качает воду в ГА и просто не набрал нужного для отключения давления. К слову, включается он, обычно, вместе с включением насоса вручную (принудительно) или с возникновением протока по этой же причине.
Поэтому, я бы не экспериментировал. Возможная неприятность с абиссинскими скважинами с ОК вверху, это срыв насоса из-за проникнувшего в верхнюю часть трубы воздуха, из-за негерметичности соединений ниже ОК. Срыв насоса — это резкое падение давления. Небольшой проток при этом может быть. А потому, для решения Вашей задачи, лучше всего подходит РДМ-5 со встроенным или отдельным LP3.
Здравствуйте, Вадим.
Благодарю Вас за высказанные комментарии.
Ваши опасения по поводу ненадежности датчика протока приму к сведению, есть над чем подумать.
По описанию это подпружиненный клапан, замыкающий герм. контакт. Заявленная чувствительность 1.5 л. в мин. Кстати, макс. рабочий ток в 3 амп. может быть недостаточным, для эл. двигателя 1.1кВт, не так ли? А заводиться с контакторами… да, думать есть над чем 🙂
С LP3 и его положением вроде все понятно, большое спасибо.
Позвольте при возникающих вопросах общаться здесь в дальнейшем?
С ув.
Андрей
Приветствую, Андрей.
Да, указанные Вами характеристики соответствуют моим представлениям об этом устройстве. Только чувствительность намного хуже.
Ток в 3,0 Ампера соответствуют мощности двигателя всего в 650-700 Ватт при напряжении переменного тока в 220 Вольт. Что также подтверждает мои слова об основном предназначении такого устройства в системах циркуляции и проточных системах повышения давления, где максимальные мощности двигателей не превышают 200-300 Ватт. Так что я по прежнему не рекомендую его использовать в системе автономного водоснабжения, оно не для этого.
P.S. Обращайтесь конечно. Только маленькая просьба, смените почту, с которой Вы будете это делать. Все Ваши комментарии я вытаскивал из спама. Почему антиспам сайта занес Вас в «черный» список для меня загадка, но разбираться не буду. Проще завести другую почту. Иначе, я могу просто не увидеть Ваши вопросы. Эти-то я заметил случайно…
Получается, что защита от перегрева защищает от того же?
Нет, Максим. Защита от перегрева защищает двигатель, вернее его обмотки, а еще вернее лак, которыми покрыты провода обмоток, чтобы не было межвиткового короткого замыкания. Соответственно, там совершенно другие температуры, никак не связанные с температурами внутри насоса. Кроме того, когда насос срывает и он уходит на «сухой» ход, нагрузка на двигатель минимальна, потому что он работает в холостую. Токи минимальны и двигатель не греется, а в это время внутри насоса все пластиковые детали начинают сворачиваться в трубочку. И вот по мере их сворачивания, двигатель начинает нагружаться пока не заклинит вал в насосе. И только после этого или незадолго до этого сработает защита двигателя от перегрева. Но будет поздно…