Датчик давления воды в системе водоснабжения: специфика использования и регулировки устройства

Какие модели датчиков бывают

Различают механические и электронные модификации датчиков, для бытового водоснабжения c использованием погружных электронасосов и насосных станций бюджетной и средней ценовой категории в основном применяют механические модели этого прибора. Они отличаются высокой надежностью, простотой конструктивного исполнения, удобством монтажа и регулировки.

Использование дорогих электронных датчиков давления в обычных водозаборных системах только для размыкания контактов не имеет смысла, электроника рассчитана для плавного регулирования режимов работы насосного оборудования.

Рис. 6 Приборы автоматического управления со встроенными датчиками

Электронные датчики воды

Электронные датчики гидравлического давления применяется в автоматике управления насосным оборудованием 3-го поколения с частотным преобразователем, они входят в состав электронных контроллеров, состоящих из одного малогабаритного блока.

Электронное устройство заменяет все дискретные элементы системы автоматики – реле сухого хода и давления, манометр, гидроаккумулятор большого объема, обеспечивает плавный запуск электродвигателя и электронную регулировку скорости вращения вала насосного электродвигателя. В данном устройстве с электронного датчика снимается аналоговый сигнал, величина напряжения которого зависит от напора, далее он преобразуется в электронной управляющей схеме в широтно-импульсное модулированное напряжение, подаваемое на обмотку электродвигателя насоса.

В быту широко известны и используются специальные блоки частотного управления SU 301 от Grundfos, работающие в паре с погружными электронасосами серии SQ, другие известные модели и производители – Active Driver (DAB), Sirio Entry (Italtecnica).

Рис. 7 Подключение датчика к водопроводу и электрической сети

Устройство и принцип работы

По принципу действия различают контроллеры, управляющие насосом по давлению или по потоку:

1. Механический датчик состоит из диафрагмы, системы механизмов и рычагов, которые включают или выключают насос при отклонении мембраны за верхнюю или нижнюю границы установленного диапазона. По тому же принципу работают электронные, стрелочные датчики и блоки управления, различаются типом сигнала, который формирует устройство.

2. Датчики, управляющие насосным оборудованием по потоку, поддерживают примерно постоянное давление при равномерном заборе воды. Когда все краны закрыты, насос качает воду до максимальной точки давления и отключается. Гидроаккумулятор часто входит в комплект блока управления водозабором по потоку, в этом случае он имеет небольшой объем (0,2-0,6 л) для гашения гидроудара без накопления. Для датчика с управлением по потоку внимательно рассчитывают мощность водозаборного оборудования, чтобы не создавать избыточного давления в баке или ставят редуктор, чтобы уберечь систему от предельного напора.
3. При прекращении подачи воды для сохранения работоспособности водозаборного оборудования удобно иметь датчик сухого хода с противоположным принципом действия. Устройство выключит насос, как только напор воды в системе упадет ниже заданного давления. Имеет кнопку или рычажок сброса для принудительного запуска.

Подключение высокочастотного преобразователя намного улучшает управляемость.

Инвертор изменяет:

• частоту тока, подаваемого на двигатель насоса,
• балансирует вращение,
• качает тот объем воды, который потребляется в данный момент.

Датчик следит за показателями системы. Автоматика постоянно поддерживает заданный уровень давления, который можно регулировать.

Как подключить датчик давления к водопроводу и электропитанию

Приспособление (РД, РМ) вкручивается в переходник при помощи накидной гайки (резьбовое соединение типа американка) – это позволяет при подсоединении оставлять корпус в неподвижном положении, не вращая его вокруг своей оси. В таком приборе резиновая прокладка под накидной гайкой обеспечивает герметичность соединения, но бывают и другие разновидности приборов с неподвижным штуцером, имеющем наружную или внутреннюю резьбу без прокладок. В этом случае для герметизации используют льняное волокно или специальную нить для гидроизоляции фитингов сантехнической арматуры, вариант установки уплотнителя из популярной ФУМ ленты не слишком эффективен – она часто прорезается острой резьбой.

Подключение прибора к электрическому напряжению переменного тока в 220 вольт не вызывает особых трудностей – два конца одного из проводов питания электронасоса подключаются к клеммам М1 и М2 и фиксируются винтами, если в электропитании присутствует заземляющая жила, она присоединяется к колодке, расположенный в нижней части корпуса, с помощью прижимной пластины и винта.

Рис. 8 Реле в автоматике погружного насоса – схема подключения через пятивходовой фитинг

Конструкция прибора и его виды

В зависимости от цикличности работы водопровода редукторы давления используются различного типа действия, так при постоянной работе системы водоснабжения используются регуляторы динамического действия, обеспечивающие постоянство давления при непрерывном потоке протекающей воды.

При неравномерном водопотреблении используются регуляторы, работа которых основана на статическом принципе, то есть прибор постоянно поддерживает заданное значение давления в системе.

Основными элементами, входящими в конструкцию устройства, являются:

1. Корпус – основа прибора, на котором крепятся все прочие элементы. Корпус оснащен соединительными элементами (фланцами или резьбовым соединением), служащими для установки регулятора в водопроводную сеть.
2. Поршень или диафрагма – элементы конструкции, обеспечивающие регулировку давления в требуемых параметрах.
3. Пружина и прижимной болт – служат для создания требуемого прижима элементов устройства в соответствии с заданными параметрами.
4. Сетчатый фильтр – обеспечивает чистоту поступающей в регулятор водопроводной воды.
5. Регулятор – устройство, посредством которого задается требуемое значение давления.
6. Манометр – показывает давление в сети после его регулировки.
7. Клапан понижения давления – обеспечивает нормальный режим работы прибора вне зависимости от перепадов внешнего давления.
8. Уплотнители – обеспечивают герметичность конструкции.

Виды регуляторов давления

1. Проточные регуляторы давления воды используются в системах водоснабжения промышленных и сельскохозяйственных объектов. Снижение и регулировка внешнего давления осуществляется путем устройства в конструкции прибора каналов различной конфигурации и формы. Наиболее дешевый вариант изделия.
2. Поршневого типа – основой конструкции является поршень, прижим которого осуществляет прижимная пружина. Для данного типа регуляторов требуется наличие грубого фильтра очистки, исключающего попадание посторонних веществ в рабочее пространство поршня.
3. Мембранного типа – в данном типе устройств основным элементом является мембрана, расположенная в герметичной камере. Плотность ее прилегания и создание требуемого давления также регулирует прижимная пружина.

Какие виды существуют?

Контроллеры различают по сложности конструкции и набору команд, которые они способны отправлять системе:

1. Механические датчики состоят из корпуса с одним выходом для присоединения к ответвлению трубы. Это самые дешевые модели, без индикации давления. Регулировка диапазона производится на глаз, поворотом прижимных гаек на пружинах.

2. Стрелочные имеют экран с двумя стрелками, которые показывают верхнюю и нижнюю границы и выставляются винтами. Имеют в комплекте вилку для подключения к электросети и розетку для соединения с насосом.
3. Электронные отличаются друг от друга набором функций:
   • все они управляют насосом, включают или выключают при выходе давления из заданного диапазона;
4. показывают текущее значение давления на экране, дают возможность тонкой настройки;
5. защищают от сухого хода с автоматическим многократным перезапуском;
6. предупреждают о протечках или разрывах трубопровода, выводят код ошибки на дисплей для диагностики неполадок;
7. в самых продвинутых моделях добавлена индикация неисправности гидроаккумулятора, которая высвечивается в случае повреждения мембраны или стравливания воздуха из бака.

Для чего необходим регулятор в системе водоснабжения?

Снижение давления в трубах приводит к уменьшению потребления воды в единицу времени.

При излишне высокой напоре в канализацию утекает лишняя H2O, что приводит к ее перерасходу и, соответственно, к повышенным затратам денежных средств.

При завышенном давлении вода своей тяжестью продавливает прокладки, сальники, что приводит к протечкам. А это, с одной стороны, вероятность затопления соседей, а с другой – опять же перерасход воды и денег.

Таким образом, основное назначение регулятора – это защита водопроводной системы от повреждений и экономия воды.

В многоэтажном доме

В высотных зданиях редуктор нужен на нижних этажах для поддержания нормативного напора.

Дело в том, что согласно СНиП 2.04.01-85, устанавливающих нормативы для внутреннего водопровода и канализации, давление в трубопроводах ГВС не должно превышать 4,5 Атм., для ХВС – 6 Атм. И чтобы вода поднималась на последние этажи, устанавливается завышенное давление для всей системы.

На средних этажах высоток тоже желательно устанавливать регулирующую арматуру, работающую на ослабление напора.

В частном доме

В городских частных домах вода поступает от городских систем водоснабжения.

И регулятор необходим, если частные малоэтажные постройки окружены высотками, для которых в системе устанавливается повышенное давление.

В этом случае редуктор следует монтировать в месте соединения домашнего трубопровода с центральной магистралью. Если редуктор не оснащен фильтром грубой очистки, желательно его установить перед регулирующим устройством. Перед фильтром и редуктором устанавливается запорная арматура.

В сельских и поселковых домах водоснабжение автономное, обеспечиваемое из собственных колодцев насосами. При отсутствии регуляции давления происходит перерасход воды, ведущий к перерасходу электроэнергии и износу насосного оборудования.

В комплектацию некоторых моделей насосного оборудования входят редукторы. А когда их нет, необходимо приобретать дополнительно, поскольку при каждом включении насоса появляется вероятность гидроудара в водопроводе.

Важно знать, что при установке бойлерного котла в трубопровод обязательно врезается устройство, регулирующее давление воды, чтобы избежать гидроудара и выхода котла из строя. Эта обязательно прописывается в инструкциях к обогревателям.. Замечено, что если в системе водонагрева врезан РВД, стабилизирующий напор воды, бойлерное оборудование служит дольше, а его детали и узлы не столь быстро вырабатывают свой ресурс

Замечено, что если в системе водонагрева врезан РВД, стабилизирующий напор воды, бойлерное оборудование служит дольше, а его детали и узлы не столь быстро вырабатывают свой ресурс.

Кроме того, действие резких скачков напора на бойлер провоцирует сброс горячей воды в канализацию, что влияет на расход воды и электроэнергии и, в конечном счете, на финансовые затраты.

Топ-3 моделей

Несколько моделей механических, стрелочных, электронных пользователи приобретают чаще других.

Для квартиры

Популярны:

1. Регулятор РМ 5-3W, изготовитель UNI-FITT, Италия. Устройство объединяет механический детектор, манометр и пятивыводной штуцер. Максимальная коммутируемая мощность — 1.5 кВт. Пределы регулировки — от 1 до 4.5 бар.
2. Стрелочное реле РДС-М, изготовитель Акваконтроль, Россия. Выполняет защиту от сухого (холостого) хода. Присоединительный размер —1/2″. Максимальное давление — до 10 бар.
3. Электронное реле РДЭ-10 Универсал-1,5 G1/2″, изготовитель Акваконтроль, Россия. Защищает от сухого хода. Автоматически включает насос после остановки. Присоединительный размер —1/2″. Максимальное давление — до 6 бар. Номинальный коммутируемый ток — 6.9 A.

Для частного дома

Часто покупают:

1. Механическое реле Aqu6352, изготовитель Aquario, Китай. Присоединительный размер —1/4″. Номинальный коммутируемый ток — 16 A. Пределы регулировки — от 1 до 5 бар.
2. Реле давления механическое MDR 21. Изготовитель Condor, Германия. Присоединительный размер —1/2″. Максимальная коммутируемая мощность — 2.2 кВт.
3. Стрелочное реле РДС-30, изготовитель Акваконтроль, Россия. Присоединительный размер —1/2″. Коммутируемая мощность — 1.5 кВт. Выполняет защиту от холостого хода.

Рекомендации по установке

При размещении датчика давления в магистрали необходимо соблюдать следующие рекомендации:

• Чтобы прибор работал правильно, диапазон температур, в котором он эксплуатируется, не должен превышать -4 – +40 С.
• Автоматику размещают не только в помещении дома, но и кессоном колодце, после насоса в линию следует установить фильтры тонкой и глубокой очистки воды – это предотвратит забивание грязью штуцера с мембраной, которое может привести к некорректной работе прибора.
• Многие устройства рассчитаны на работу только с холодной водой, при эксплуатации ее температура не должна превышать допустимые пределы, к примеру, не более +55 С. для моделей РД.
• Мощность подключаемого через прибор электронасоса не должна превышать значений, указанных в паспортных данных – нарушение этого правила может привести к залипанию контактов и выходу реле из строя.

Рис. 11 Пример размещения гидрореле с глубинным электронасосом

Датчик или реле давления является основным прибором для обеспечения автоматической работы водозаборного оборудования, он входит в состав любой электронасосной станции или системы водоснабжения с глубинным электронасосом. Его установка и подстройка не представляет особых трудностей даже для неподготовленного домовладельца, а соблюдение основных правил размещения и монтажа обеспечит бесперебойную работу прибора в течение десятка лет.

https://youtube.com/watch?v=Z0nB49FdgB8

Устройство и принцип работы типового датчика

Чаще всего владельцами используются датчики механического типа. Их основное преимущество – независимость от электричества. Они не требуют выделения специальной розетки для включения устройства в работу.

Эти приборы предназначены для включения и отключения насоса при достижении заданных показателей давления. Поэтому насос подключается к сети через датчик.

Строение прибора зависит от модели и производителя. Чаще дачники используют самое простое российское реле (+)

Самый простой и популярный механический датчик РДМ-5. Он состоит из таких элементов:

• металлическая платформа;
• мембрана;
• поршень;
• пружины;
• регулировочные болты с гайками;
• пластиковый корпус;
• электрические контакты.

Более дорогие модели иностранных производителей могут иметь шкалу для регулировки, встроенный манометр и другие составляющие, которые позволяют выполнять самые разнообразные функции.

С датчиком давления воды значительно удобнее организовать полив грядок, клумбы, кустарников и газона

По количеству возможностей и стоимости можно выделить такие группы датчиков давления:

• простое реле давления;
• дополнительный датчик для защиты от сухого хода. Он идет в паре с простым реле, например, у фирмы Aquatica;
• контроллер давления воды – сложный прибор с датчиком, манометром, многими другими функциями и достаточно высокой ценой.

Устройство электронных контроллеров со встроенным реле давления и манометром сложнее, чем у механических. Такие приборы, в зависимости от модели, имеют дополнительный регулятор, предотвращающий перепады давления воды в системе. Это обеспечивает всегда равномерный напор, вне зависимости от того, работает ли в конкретный момент насос.

Датчик, контролирующий работу насоса, устанавливается, как правило, в системах водоснабжения с гидроаккумулятором. Прибор всегда монтируется перед накопительным баком. Его функция заключается в постоянном измерении давления воды в системе. Эти показания датчик сравнивает с заданным показателями.

Если домовладение расположено в местности с частым отключением электроэнергии, то есть смысл установить накопительный бак большого объема на чердаке

Как только давление становится ниже, чем предусмотрено настройками, контакты замыкаются и насос включается, начиная забор воды. Она заполняет гидроаккумулятор, который помогает создавать требуемое давление.

В момент фиксации датчиком верхнего предела давления, заданного владельцем дома, происходит размыкание электрических контактов – насос прекращает работу.

Частота включения/выключения зависит от объема гидроаккумулятора, давления в системе и количества потребителей воды. Например, если хозяйка коттеджа принимает ванну, ее муж наслаждается гидромассажем в душевой кабинке, а на кухне работает посудомоечная машина, то датчик в определенный момент включит насос.

Сначала при включении кранов и душевых леек вода будет поступать из накопительного бака. Как только ее количество уменьшится, мембрана емкости тоже уменьшит сопротивление.

Соответственно, давление в системе станет меньше. Мембрана гидробака сразу же отреагирует на это изменение и, как только показания достигнут нижнего предела давления, установленного пользователем, контакты реле давления замкнутся.

В этот момент включится насос и начнет закачивать воду в систему, заодно заполняя освободившееся пространство в гидроаккумуляторе. Если краны еще открыты, то вода из скважины будет поступать до тех пор, пока давление в системе не достигнет верхнего предела диапазона, заданного владельцем.

Объем гидроаккумулятора зависит от потребностей конкретного домовладения и его жителей. Чем больше людей проживает и чем больше установлено сантехнических приборов, тем большая вместительность бака потребуется

Если же в доме в качестве датчика используется электронный контроллер с дополнительными функциями, то в момент, когда давление падает, напор воды не становится слабее. Встроенный регулятор помогает поддерживать нужное давление, и пользователь ничего не заметит, в отличие от ситуации с использованием простого датчика давления.

Порядок регулировки реле давления воды для насоса

Как и любое другое, это устройство позволяет осуществить подачу воды в домашний водопровод с одинаковым давлением. Срабатывает этот прибор после достижения предусмотренного настройкой показателя давления. На заводе, конечно, устанавливают основные показатели, но их чаще всего бывает недостаточно для обеспечения комфортного давления, поэтому уже после покупки придется выставлять собственные параметры

Специалисты, конечно, сделают все качественно и хорошо, но иногда лучше разобраться в важном вопросе самостоятельно

Готовый к монтажу узел

Регулировка реле давления РДМ-5: краткая инструкция

Чтобы правильно произвести регулировку реле давления воды для насоса следует выполнять несложный алгоритм:

1. Наполнять бак водой, пока на манометре не появится требуемое максимальное значение.
2. Отключить на время насосную станцию.
3. Открыть корпус, и получить доступ к пружинам регулировки. Придется аккуратно вращать небольшую гайку. В какой-то момент сработает механизм. При вращении против часовой стрелки уровень давления уменьшается. При вращении по часовой – увеличивается.
4. Нижняя граница устанавливается путем открытия крана и медленного слива воды из бака.
5. При нужных показателях манометра процесс останавливают.
6. В регулировке нижних параметров участвует большая гайка. При ее вращении тоже придется дождаться срабатывания контактов.

Принцип настройки пороговых значений

Совершать это действие следует раз в месяц, но это в идеале. Желательно проводить ее хотя бы один раз за квартал. Маленькая разница между границами давления обязывает насосную станцию работать с большой частотой включения и выключения насосов. Такой режим эксплуатации позволяет обеспечить бесперебойную подаче воды в кран и при этом ее напор остается всегда примерно на одном уровне, но это скажется на долговечности работы насосной станции. Большой диапазон создает некоторые перепады напора воды, но насосная станция подвергается меньшим нагрузкам из-за постоянного включения и выключения и, соответственно,  долго не потребует ремонта или замены.

Важно! Стоит отметить, что разность минимального и максимального давления должна быть больше одной атмосферы.

Как устроены регуляторы различного типа?

Устройство и принцип действия регуляторов разнится в зависимости от вида конструкции, которая бывает проточной, мембранной и поршневой.

Проточный регулятор

Принцип работы данного устройства заключается в регулировке давления при помощи сложного лабиринта с множеством тупиков и поворотов внутри. Благодаря простой конструкции и доступного материала изготовления, имеет довольно низкую стоимость. Как правило, в квартирах их не устанавливают, а чаще всего применяют в системах орошения.

Проточный регулятор давления, используемый при поливе посевов

Редуктор мембранного типа

Это устройство работает за счет пружины, которая находится в герметичном корпусе. Мембранный регулятор отличается большой надежностью, неприхотливостью и легкостью регулировки напора. Рабочий расход находится, как правило, в диапазоне от 0,5 до 3 м3/ч.

Мембранный редуктор надежен, но имеет довольно высокую стоимость

Поршневой редуктор

Основной элемент данной конструкции – поршень на пружине, который в зависимости от напора либо перекрывает, либо открывает проход. Стандартный диапазон регулирования – 1-5 атм.

Единственный недостаток в устройстве поршневого редуктора – это подвижные элементы, которые подвержены довольно быстрому износу

Регулировка реле давления воды

Разберем регулировку реле давления на примере РДМ-5, являющимся одним из самых распространенных приборов. Оно производится с настройкой меньшего барьера 1,4-1,5 атмосфер и большего — 2,8-2,9 атмосфер. При установке, данные показателей необходимо регулировать в зависимости от длины трубопровода и используемой сантехники. Можно поменять один или оба предела в любом направлении.

В нашем приборе есть 2 пружины различных размеров, которыми можно настроить пределы начала работы и ее прекращения насосным устройством. Большая пружина одновременно меняет оба барьера. Меньшая — ширину в указанном диапазоне. На каждой из них стоит гайка. Если ее проворачивать и закручивать — оно увеличивается, если откручивать — оно падает. Каждый оборот гайки соответствует разнице 0,6-0,8 атмосферы.

Как определить пороги срабатывания реле

Меньший барьер привязан к объему воздушной среды в аккумулирующей емкости, рекомендуется больше 0,1-0,2 атмосферы. Итак, когда в гидроаккумуляторе 1,4 атмосферы — то порог отключения должен составлять 1,6 атмосферы. В таком режиме на мембрану оказывается меньшая нагрузка, что повышает эксплуатацию.

Важно обратить внимание на номинальные условия работоспособности насосного устройства, узнав их в эксплуатационных характеристиках. Нижний барьер насосного устройства — не менее выбранного показателя в реле

Прежде чем устанавливать реле давления — измерьте его в аккумулирующей емкости, зачастую оно не соответствует заявленным характеристикам. Для этого к контрольному штуцеру присоединяется манометр. Таким же образом контролируется давление при регулировании.

Высший барьер устанавливается автоматически. Реле рассчитывается с запасом 1,4-1,6 атм. Если меньший барьер 1,6 атм. — больший будет 3,0-3,2 атм. Для увеличения напора в системе нужно добавить нижний порог. Однако, бывают ограничения:

• Верхний предел бытовых реле не более 4 атмосфер, его повысить невозможно.
• При ее значении в 3,8 атмосферы — он отключится еще на показателе 3,6 атмосферы, так как это делается с запасом для сбережения насоса и системы от повреждения.
• Перегрузки негативно сказываются на общей эксплуатации водопровода.

По существу все. В каждом случае эти показатели выставляются индивидуально, они зависят от источника водозабора, длины трубопровода, высоты подъема воды, перечня и технических особенностей сантехники.

Настройка реле давления для насоса или насосной станции

Для качественной подстройки работоспособности водопровода необходим проверенный манометр, подключающийся возле реле.

Регулировка насосной станции заключается в поворачивании гаек, подпирающих пружины реле. Для регулировки нижнего предела крутится гайка большей пружины. При ее закручивании — давление повышается, откручивании — понижается. Регулировка происходит на половину оборота или меньше. Настройка насосной станции состоит из следующих действий:

• Включается водопровод и при помощи манометра фиксируется барьер запуска и остановки насоса. Зажимается либо отпускается большая пружина. Заново запускают систему и проверяют показатели обоих пределов давления. Оба значения смещаются на одинаковую разницу.
• Таким образом корректировка продолжается до ее завершения. После установления нижнего предела происходит регулировка верхнего показателя. Для этого регулируется гайка на меньшей пружине. Она такая же чувствительная, как и предыдущая регулировка. Все действия аналогичны.

При настройке реле важно знать, что не во всех моделях есть техническая возможность регулировать разницу между нижним и верхним пределом. Кроме этого, есть модели в герметичном корпусе, которые можно устанавливать непосредственно на корпус насоса

Так же их можно погружать в воду.

Есть экземпляры, которые совмещены с реле холостого хода, способные отключить насос при отсутствии воды. Они оберегают двигатель от перегревания. Так происходит регулирование давления воды для насоса, что обеспечивает щадящий режим для водопровода.