Реле для насоса: классификация, принцип действия, схемы управления и подбор

Реле для насоса — это ключевой элемент системы автоматического управления насосным оборудованием, обеспечивающий его включение и отключение в зависимости от изменения контролируемого параметра (давления, уровня, потока). Основная задача — защита насоса от работы в нештатных режимах (сухой ход, перегрузка, частые пуски) и поддержание стабильной работы гидравлической системы.

Классификация реле для насосов по типу управляющего сигнала

Выбор реле определяется технологической задачей и параметром, который необходимо контролировать в системе.

Реле давления (прессостаты)

Наиболее распространенный тип для систем автономного водоснабжения и повышения давления. Контролируют давление в гидроаккумуляторе или напорной магистрали. Содержат чувствительный элемент (мембрану или сильфон), механически связанный с группой электрических контактов. При достижении давления нижнего порога (давление включения, P_вкл) контакты замыкаются, запуская насос. При достижении верхнего порога (давление отключения, P_выкл) контакты размыкаются, останавливая насос. Основные настраиваемые параметры: диапазон давления и разница между P_вкл и P_выкл (ΔP).

Типовые настройки реле давления для систем водоснабжения

Тип системы	Pвкл, бар	Pвыкл, бар	ΔP, бар	Примечание
Стандартная бытовая	1.5 – 1.8	2.8 – 3.0	1.2 – 1.5	Для насосов малой и средней мощности
Система с большим потреблением	2.0 – 2.5	3.5 – 4.0	1.5 – 2.0	Требует насоса с большим напором
Системы повышения давления	2.5 – 3.0	4.0 – 5.0	1.5 – 2.0	Для насосных станций и усилительных насосов

Реле уровня (поплавковые и электродные)

Применяются для управления дренажными, фекальными и скважинными насосами в зависимости от уровня жидкости в резервуаре, колодце или емкости.

• Поплавковые выключатели: Механические устройства с герметичным корпусом, внутри которого расположен перекидной контакт и стальной шарик. Изменение положения поплавка при изменении уровня приводит к переворачиванию корпуса и замыканию/размыканию цепи. Бывают двух типов: для чистых вод (легкие) и для загрязненных сред (тяжелые, часто с кабельным подвесом).
• Электродные реле уровня: Используют проводимость жидкости. В резервуар опускаются два или три электрода разной длины. При достижении жидкостью уровня верхнего электрода замыкается цепь управления, подающая сигнал на отключение насоса. При падении уровня ниже нижнего электрода насос включается. Третий электрод — контрольный или для защиты от «сухого хода».

Реле потока (реле протока, датчики потока)

Контролируют наличие движения жидкости в трубопроводе. Применяются для защиты насоса от работы «на сухую» и для автоматического включения насоса при открытии водоразборной точки. Основные типы:

• Лопастные (лепестковые): Поток жидкости отклоняет лопасть, которая механически воздействует на микровыключатель.
• Турбинные: Поток вращает турбинку, генерирующую электрические импульсы, которые обрабатываются электронным блоком.
• Тепловые: Измеряют разницу температур между двумя терморезисторами, один из которых подогревается. Наличие потока вызывает охлаждение, что фиксируется схемой.

Реле времени (таймеры)

Обеспечивают периодическое включение насоса по заданной программе (полив, орошение, системы водоподготовки). Могут быть электромеханическими (с часовым механизмом) или электронными (программируемыми).

Конструктивное исполнение и схемы подключения

Механические и электронные реле

Механические реле (например, прессостаты серии РДМ-5, Grundfos PM/PA) отличаются простотой, надежностью и ремонтопригодностью. Чувствительный элемент напрямую воздействует на контактную группу. Недостатки: зависимость от качества среды (залипание контактов), необходимость периодической регулировки, более низкая точность по сравнению с электронными аналогами.

Электронные реле и контроллеры (например, Grundfos PM/PC, Italtecnica PM/PS, блоки автоматики для насосов) лишены механических контактов в силовой цепи. Давление измеряется пьезорезистивным датчиком, сигнал с которого обрабатывается микропроцессором. Управление насосом осуществляется через встроенное электромеханическое реле или полупроводниковый ключ (симистор). Преимущества: высокая точность, возможность тонкой настройки, дополнительные функции (защита от сухого хода, контроль работы по току, плавный пуск, диагностика).

Типовые схемы управления

Схема подключения реле давления в однофазной сети 220В с поверхностным насосом и гидроаккумулятором является базовой. Реле устанавливается на пятивыводной штуцер. Его контакты (обычно обозначаемые как L1, L2 — линия; M1, M2 — мотор) разрывают фазный провод цепи управления насосом. Обязательным элементом такой схемы является магнитный пускатель или контактор для насосов мощностью свыше 1.5-2.2 кВт, так как коммутационная способность контактов самого реле давления ограничена (обычно 10-16А). Реле в этом случае управляет катушкой пускателя.

Для трехфазных насосов (380В) реле давления всегда работает в паре с трехполюсным магнитным пускателем, так как должно разрывать все три фазы для защиты от перекоса. Дополнительно в схему встраиваются тепловые реле (например, РТТ, РТИ) или модульные защитные автоматы с функцией защиты от перегрузки по току, которые обеспечивают защиту электродвигателя от перегрева.

Схемы с реле уровня часто используют промежуточные реле, особенно при управлении мощными насосами или при реализации сложных алгоритмов (например, попеременная работа двух насосов). Поплавковый выключатель с малым коммутируемым током (обычно до 8-10А) управляет катушкой промежуточного реле, контакты которого, в свою очередь, управляют силовым контактором насоса.

Критерии выбора и особенности монтажа

• Тип насоса и мощность: Для погружных, поверхностных, дренажных или циркуляционных насосов применяются разные типы реле. Номинальный ток реле (или управляемого им контактора) должен превышать рабочий ток насоса минимум на 20%.
• Рабочая среда и давление: Материал мембраны прессостата (EPDM, NBR) должен быть совместим с перекачиваемой средой (вода, масло, агрессивные жидкости). Максимальное давление реле должно превышать максимальное давление в системе.
• Степень защиты (IP): Для установки в сухих щитах управления достаточно IP20. Для монтажа непосредственно на трубопровод или в местах с возможным попаданием брызг требуется IP44 или выше.
• Диапазон настройки: Должен перекрывать требуемые рабочие давления системы. У механических реле есть фиксированный диапазон (например, 1.0 – 5.0 бар).
• Дополнительные функции: Защита от «сухого хода» (разрыв потока), встроенный манометр, возможность работы с частотным преобразователем, гистерезис (разница между точками включения/отключения).

Монтаж реле давления осуществляется на резьбовом соединении (обычно 1/4″ или 3/8″). Рекомендуется установка через отсечной клапан для обслуживания. Для предотвращения ложных срабатываний из-за гидроударов и пульсаций реле должно устанавливаться как можно ближе к гидроаккумулятору, а трубопровод на этом участке должен быть прямолинейным и жестким. Электромонтаж производится при полностью обесточенной сети с соблюдением требований ПУЭ.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Почему насос часто включается и выключается («трещит» реле)?

Наиболее вероятная причина — потеря воздуха в мембранном баке (гидроаккумуляторе). При падении давления воздуха ниже расчетного, водяная камера заполняется полностью, давление в системе становится крайне чувствительным к малому водоразбору, что приводит к мгновенному падению давления и повторному пуску насоса. Необходимо проверить давление воздуха в баке (при пустом баке) и при необходимости накачать его через ниппель (обычно 1.5-1.8 бар, что на 10% ниже давления P_вкл). Другие причины: неверная настройка ΔP (слишком малая), утечка в системе, засорение или неисправность обратного клапана.

Как правильно настроить реле давления?

1. Отключите питание насоса. Слейте воду из системы и проверьте давление воздуха в гидробаке.
2. Включите питание. Насос начнет работать на заполнение системы. Дождитесь его отключения по верхнему порогу.
3. Зафиксируйте давление отключения по манометру.
4. Для увеличения P_выкл вращайте гайку на большой пружине по часовой стрелке. Для уменьшения — против.
5. Откройте кран, чтобы сбросить давление. Насос включится. Зафиксируйте P_вкл.
6. Разница ΔP регулируется малой пружиной. Сжатие увеличивает ΔP (повышает P_выкл при неизменном P_вкл).
Важно: P_вкл должно быть всегда выше давления воздуха в баке на 0.2-0.3 бар. Максимальное давление отключения не должно превышать паспортных значений насоса.

Чем электронное реле давления лучше механического?

Электронные реле обеспечивают более высокую точность (±0.1-0.2 бар против ±0.3-0.5 бар у механических), имеют расширенный функционал (защита от сухого хода, контроль тока, индикация параметров), не подвержены износу механических контактов. Они обеспечивают более стабильную работу без необходимости периодической подстройки. Основной недостаток — более высокая стоимость и, как правило, невозможность ремонта в полевых условиях.

Как организовать защиту насоса от «сухого хода»?

Существует несколько методов, часто комбинируемых:

1. Реле давления с функцией защиты: Отключает насос, если давление не поднимается до нижнего порога в течение заданного времени (обычно 5-15 сек).
2. Реле потока: Устанавливается на выходе насоса и разрывает цепь при отсутствии потока.
3. Электродные реле уровня: Для погружных насосов в скважине или емкости.
4. Контроль по току: Электронные блоки автоматики анализируют ток двигателя. При работе «на сухую» ток падает, и блок отключает питание.

Наиболее надежной считается защита по уровню, если это позволяет конструкция источника.

Почему реле давления не отключает насос?

Если давление в системе продолжает расти, а реле не размыкает цепь, возможны следующие причины:

• Залипание или подгорание контактов реле (требуется замена или очистка).
• Неправильная настройка (слишком высокое давление отключения).
• Неисправность мембраны реле — она не воздействует на контактную группу.
• Засорение подводящего штуцера реле, из-за чего давление не передается на мембрану.
• Выход из строя двигателя насоса или его механической части (например, износ рабочего колеса), в результате чего насос не может создать давление, достаточное для срабатывания реле.

В первую очередь необходимо проверить настройки и состояние контактов, а также работу насоса по манометру.

Заключение

Правильный выбор, настройка и монтаж реле для насоса являются критически важными для создания надежной, энергоэффективной и долговечной системы водоснабжения или водоотведения. Механические реле давления и уровня остаются востребованными благодаря своей простоте и низкой стоимости, однако в ответственных системах и для оборудования высокой мощности предпочтение следует отдавать электронным контроллерам с расширенным набором защитных функций. Независимо от типа, реле управления должно подбираться в комплексе с другими элементами системы (насос, гидроаккумулятор, защитная арматура) и соответствовать ее гидравлическим и электрическим параметрам. Регулярная проверка настроек и состояния реле — обязательная часть технического обслуживания насосной установки.