Реле протока воды: устройство, принцип работы + инструктаж по подключению

Классификация систем защиты от протечек

Сигнализацию данного типа группируют по ряду признаков:

• числу кранов;
• форме обмена информации между определителями и контроллером;
• методу оповещения о протечке.

Согласно стандарту, в комплект входит 2 шаровых клапана, которые устанавливают на стояки, при желании клиента количество устройств может быть добавлено. Приобрести всевозможные системы защиты от затопления можно в интернет магазине .

Схема системы протечки воды.

Типы моделей по способу оповещения

Схема передачи информации о протечке может включать:

• индикацию на экране управляющего устройства;
• цветовой и шумовой сигналы;
• звуковую сигнализацию в сочетании с импульсами индикатора и отправкой сообщения.

Для этого аппарат должен быть оснащен передатчиком GSM. Информация поступает в виде СМС-сообщения на номер абонента, введенный в память прибора. Если система «антипротечка» подключена к интернету, появляется возможность рассылать сообщения с помощью технологии GRPS.

Проводные и беспроводные датчики

Сигнал от определителей утечки к контроллеру поступает по электрическим кабелям или посредством радиоканалов.

Исходя из этого различают 2 типа защитных комплексов:

1. В первом случае для моделей установлен минимальный уровень напряжения до 5 Вт, что вызвано необходимостью защитить систему безопасности дома от ошибок при включении. Под воздействием влажности напряжение в цепи понижается, а сила тока возрастает.
2. В беспроводном датчике установлен передатчик, который фиксирует изменения электромагнитного поля в цепи. При превышении допустимого уровня он создает сигнал, ретранслируемый приемником контроллера. Каждый производитель разрабатывает свою схему модуляции сигнала, поэтому такие детекторы нельзя использовать в иных устройствах «антипротечки».

Структура комбинированной системы защиты от протечки воды.

Реле защиты от сухого хода

Несложное электромеханическое устройство контролирует наличие давления в системе. Как только давление опускается ниже порога, цепь питания разрывается, помпа перестает работать.

Состоит реле из мембраны, которая реагирует на давление и контактной группы, которая в нормальном состоянии разомкнута. При понижении давления мембрана давит на контакты, они замыкаются, отключая питание.

Так выглядит защита от сухого хода насоса

Когда оно эффективно

Давление, на которое реагирует устройство — от 0,1 атм до 0,6 атм (в зависимости от заводских настроек). Такая ситуация возможна когда воды мало или ее нет совсем, засорился фильтр, самовсасывающая часть оказалась слишком высоко. В любом случае, это — состояние сухого хода и насос надо отключать, что и происходит.

Схема электрического подключения реле сухого хода в системе с гидроаккумулятором

Устанавливается реле защиты от холостого хода на поверхности, хотя есть модели и в герметичном корпусе. Нормально оно работает в схеме полива или любой системе без гидроаккумулятора. Более эффективно работает с поверхностными насосами, когда обратный клапан установлен после насоса.

Когда оно не гарантирует отключение при отсутствии воды

В системе с ГА его поставить можно, но 100% защиту от сухого хода насоса вы не получите. Все дело в особенности строения и работы такой системы. Ставят защитное реле перед реле давления воды и гидроаккумялятором. При этом между насосом и защитой стоит обычно обратный клапан, то есть мембрана находится под давлением, создаваемым гидроаккумулятором. Это обычная схема. Но при таком способе включения возможна ситуация, когда работающая помпа при отсутствии воды не отключится и перегорит.

Боле подробная схема подключения реле давления в схеме подачи воды с глубинным насосом

Например, создана ситуация сухого хода: насос включился, воды в колодце/скважине/емкости нет, в гидроаккумуляторе некоторое количество есть. Так как нижний порог давления выставляется обычно порядка 1,4-1,6 атм, мембрана защитного реле не сработает. Ведь давление в системе есть. В таком положении мембрана отжата, насос всухую будет работать.

Остановится он или тогда когда перегорит или тогда, когда из гидроаккумулятора израсходуют большую часть запаса воды. Только тогда давление упадет до критического и реле сможет сработать. Если такая ситуация возникла во время активного использования воды, ничего страшного в принципе не случится — несколько десятков литров иссякнут быстро и все будет в норме. Но если это произошло ночью — спустили воду в бачке, помыли руки и ушли спать. Насос включился, сигнала на отключение нет. К утру, когда начнется разбор воды, он будет в нерабочем состоянии. Вот потому в системах с гидроаккумулчторами или насосными станциями лучше использовать другие устройства защиты от сухого хода водяного насоса.

Назначение и преимущества

При эксплуатации водопроводов бытового назначения нередки ситуации, когда насос включается в момент отсутствия жидкости в трубах. Такие ситуации, если они происходят часто и продолжаются в течение длительного времени, становятся причиной перегрева двигателя насоса и деформации его деталей, что в конечном итоге приводит к выходу из строя всего устройства. Вода, которую перекачивает насосное оборудование, одновременно выполняет смазывающую и охлаждающую функции, поэтому «сухой ход», как его еще называют, негативным образом сказывается на техническом состоянии как циркуляционных, так и погружных насосов.

Для того чтобы не допустить возникновения описанных ситуаций, как раз и используют датчик протока воды для насоса, работающий в автоматическом режиме. Датчики, контролирующие проток воды, успешно применяются для управления работой насосных станций, обслуживающих системы горячего и холодного водоснабжения, а также системы отопления.

Схема расположения датчика в системе водоснабжения

Рассматриваемое автоматическое устройство контролирует параметры потока воды, которая через него проходит, и в тех случаях, когда они отличаются от нормативных, автоматически включает или отключает насосное оборудование. Работая по данному принципу, датчик не только защищает насосное оборудование от «сухого хода», но и обеспечивает постоянство параметров потока воды.

Среди преимуществ эксплуатации насосного оборудования, на котором установлен датчик потока жидкости, можно назвать:

• снижение расхода электроэнергии и, соответственно, уменьшение затрат на ее оплату;
• минимизацию риска выхода из строя насосного оборудования;
• увеличение срока службы насосного оборудования.

Датчики, обеспечивающие контроль потока воды

В ситуациях, когда возникает такое нежелательное явление, как сухой ход, поток жидкости, который поступает в насос, либо обладает недостаточным давлением, либо отсутствует вовсе. Для того чтобы контролировать наличие потока и его рабочие параметры, применяют специальные устройства, которые называются датчиками протока воды. По конструктивному исполнению и принципу работы они могут быть электромеханическими (датчики) либо электронными (контроллеры).

Реле или датчики протока воды

Выделяют две разновидности электромеханических датчиков потока воды:

• лепестковые;
• турбинные.

Основным рабочим элементом датчиков первого типа является гибкая пластина, установленная в их внутренней полости, имеющей цилиндрическое поперечное сечение. В том случае, если поток жидкости в системе присутствует и обладает достаточным давлением, такая пластина, оснащенная магнитным элементом, максимально приближена к переключателю герконового типа, а его контакты находятся в сомкнутом состоянии. Если же давление потока жидкости снижается или он исчезает вообще, гибкая пластина отходит от переключателя, его контакты размыкаются, что приводит к выключению насосной установки.

Устройство датчика потока лепесткового типа

Датчики протока турбинного типа отличаются более сложной конструкцией. Ее основой является небольшая турбина, в роторной части которой установлен электромагнит. Принцип работы такого датчика, который также способен обеспечить защиту насоса от холостого хода, заключается в следующем. Поток жидкости вращает турбину, в роторе которой создается электромагнитное поле, преобразуемое затем в электромагнитные импульсы, считываемые специальным датчиком. Решение о том, включить или выключить насосное оборудование, обслуживающее систему, датчик принимает в зависимости от того, какое количество импульсов в единицу времени ему посылает турбина.

Датчик автоматического управления насосом «Турби»

Электронные контроллеры потока воды

Еще более сложной конструкцией отличаются электронные контроллеры протока воды, которые совмещают в себе функции и реле давления, и устройства, обеспечивающего защиту насосного оборудования от сухого хода. Такие контроллеры, называемые также электронными реле давления, хотя и стоят недешево, заменяют сразу несколько контрольных и управляющих устройств. Установленные в системах водоснабжения, электронные реле давления не только обеспечивают защиту насосной системы от сухого хода, но и позволяют контролировать давление и параметры потока жидкости. Когда такие параметры работы системы не соответствуют нормативным значениям, электронный датчик автоматически отключает насосное оборудование.

Электронный контроллер давления EPS-II-12, совмещающий в себе функции реле давления и реле протока

Если для обслуживания водопроводных систем применяется насос с небольшим запасом напора, то их можно оснащать только электронным реле. Когда же в системе используется насос с большим запасом по создаваемому им напору, необходимы гидроаккумулятор и отдельный датчик давления, так как электронное реле не регулируется по предельному давлению отключения насосной установки. Использование только электронного реле в таких случаях может привести к тому, что при создании избыточного давления в системе насосная станция просто не отключится.

Обзор моделей и цены

Датчик протока воды для насоса Grundfos UPA 120

Основное применение – автоматическое управление насосом системы водоснабжения. Датчик предназначен для обеспечения водоснабжения индивидуального дома, квартиры, оснащенной индивидуальной системой водоснабжения. Включение автоматики датчика происходит при устойчивом потоке жидкости в диапазоне 90-120 литров в час.

Основное предназначение – защита насоса от холостого хода. Датчик используется с насосами повышения давления GRUNDFOS серии UPA. Данные агрегаты имеют небольшие линейные размеры, что позволяет производить монтаж непосредственно в линию водопровода.

Использование датчика позволяет работать насосу в нескольких режимах работы, позволяющих как автоматическое включение, так и включение при необходимости. Автоматика датчика отключает насос в случае повышения давления в водопроводе до нормального показателя.

Характеристики:

• запуск насоса производится при расходе воды 1,5 литра в минуту;
• рабочее напряжение датчика – 220-240 В;
• частота потребляемого тока – 50-60 Гц;
• максимальный потребляемый ток – 8А;
• потребляемая мощность – до 2,2 кВт;
• диапазон рабочих температур – 5-60 градусов Цельсия;
• степень защиты – IP 65;
• производитель – GRUNDFOS;
• страна производитель – Румыния, Китай;

Цена – 30 долларов.

Датчик протока воды серии GENYO – LOWARA GENYO 8A

Продукция компании специализирующейся на производстве различных электронных устройств для систем управления. Модель предназначена для управления насосом бытовой системы водоснабжения на основе фактического расхода воды. Основной особенностью датчика является контроль за давления в водопроводе в процессе работы. Датчик LOWARA GENYO 8A предназначен для пуска насоса при достижении расхода воды в 1,5- 1,6 литра в минуту.

Характеристики:

• запуск насоса производится при расходе воды 1,5 литра в минуту;
• рабочее напряжение датчика – 220-240 В;
• частота потребляемого тока – 50-60 Гц;
• максимальный потребляемый ток – 8А;
• потребляемая мощность – до 2,4 кВт;
• диапазон рабочих температур – 5-60 градусов Цельсия;
• степень защиты – IP 65;
• производитель – LOWARA;
• страна производитель – Польша;

Цена – 32 доллара.

Датчик протока 1.028570

Предназначен для установки в газовых двухконтурных котлах торговой марки Immergas. Совместим с моделями: Mini 24 3 Е, Victrix 26, Major Eolo 24 4E | 28 4E. Датчик протока на горячее водоснабжение предназначен для установки в газовых котлах торговой марки Immergas дымоходных и турбированных версий. Датчик протока выполнен в пластмассовом корпусе с резьбовым подключением. Датчик Холла 1.028570 позволяет получать на выходе из контура горячего водоснабжения воду со стабильной температуры,

Внедрение датчика протока воды для котла в систему отопления и подачи горячего водоснабжения позволяет обезопасить коммуникации от такого явления, как «сухой ход». Так специалисты называют аварийную активацию насоса в условиях, когда в схеме отсутствует вода, здесь велика вероятность перегрева двигателя и выхода из строя связующих компонентов.

Датчики уровня воды

Эти датчики устанавливаются в колодце, скважине, емкости. Целесообразно их использовать с насосами погружного типа, хотя и с поверхностными они совместимы. Есть датчики двух типов — поплавковые и электронные.

Поплавковые

Есть два типа датчиков уровня воды — на заполнение емкости (защита от переливов) и на опорожнение — как раз защита от сухого хода. Второй вариант — наш, первый нужен при заполнении бассейна. Есть еще модели, которые могут работать и так, и так, а принцип работы зависит от схемы подключения (идет в инструкции).

Принцип работы поплавкового выключателя

Принцип работы при использовании для защиты от сухого хода прост: пока есть вода, датчик-поплавок задран вверх, насос может работать, как только уровень воды упал настолько, что датчик опустился, контактор размыкает цепь питания насоса, он не может включиться до тех пор, пока уровень воды не поднимется. Для защиты насоса от холостого хода кабель поплавка подключается в разрыв фазного провода.

Реле контроля уровня

Эти устройства могут использоваться не только для контроля минимального уровня воды и сухого хода в скважине, колодце или накопительной емкости. Они также могут контролировать перелив (переполнение), что часто необходимо при наличии в системе накопительной емкости, из которой затем вода перекачивается в дом или при организации водоснабжения бассейна.

В воду опускаются электроды. Их количество зависит от тех параметров, которые они отслеживают. Если надо следить только за наличием достаточного количества воды, датчиков достаточно два. Один — опускается на уровень минимально возможного уровня, второй — базовый — располагается чуть ниже. В работе используется электропроводность воды: пока оба датчика погружены в воду, между ними протекают небольшие токи. Это значит, что воды в колодце/скважине/емкости достаточно. Если тока нет, это значит, что вода опустилась ниже датчика минимального уровня. По этой команде размыкается цепь питания насоса и он прекращает работу.

Один и тот же прибор может контролировать разные уровни, в том числе, минимальный

Это основные способы, которыми организуется защита от сухого хода насоса в системах водоснабжения частного дома. Есть еще частотные преобразователи, но они стоят дорого, потому их целесообразно применять в больших системах с мощными насосами. Там они быстро окупаются за счет экономии электроэнергии.

Гидроаккумулятор

Резерва в гидроаккумуляторе (он же мембранный, расширительный бак) хватит для умывания и некоторых других небольших потребностей (питье, готовка малого объема пищи), при этом нет необходимости включать нагнетатель.

ГА представляет собой герметичную металлическую емкость (баллон) внутри с резиновой мембраной или грушей, разделяющей сосуд на 2 части: одна со сжатым воздухом, вторая — для воды. Первый в емкости создает давление, оно сжимает шар с жидкостью, выталкивая ее в водопровод. А при наполнении резиновой части водой сжимается уже воздух, увеличивающий свой натиск на грушу для последующего выдавливания.

При постепенном расходе натиск внутри ГА снижается, пока не достигает порога запуска помпы. Затем, после расхода, бак наполняется, соответственно, число мПа плавно повышается — достигается значение отключения насоса. Процесс обеспечивает именно ровный стабильный напор, какие бы скачки ни были на входе в бак.

Роль гидроаккумулятора

Регулировка давления тесно связанная с ГА (в среднем его объем 20…100 л), реле без него будет работать, но полноценной схема будет только с ним.

В чем важность устройства:

• именно мембранный бак создает нужное давление, затребованные для эффективного функционирования рамки регулировки, широкий диапазон пороговых значений вкл./откл.;
• обеспечивает ровный напор, исключает гидроудары, одних из самых губительных явлений для труб и всего оборудования;
• создает резерв, затребованный при сглаживании напора и при перерасходе.

Цель и задача подсоединения реле давления к насосу — чередование включений его и гидробака. Главная функция прибора как у всех реле — сцепление/расцепление контактов электропривода, когда достигаются выставленные пользователем пороговые значения, в нашем случае давления.

Место расширительного бачка в схеме с глубинной помпой:

Расположение гидроаккумулятора в схеме с насосной станцией:

Расчет гидробака

Исчисление объема и давления для гидроаккумулятора (расширительной емкости) — отдельная тема, поэтому укажем только основы.

Иногда допускают ошибку думая, что чем больший объем, тем значительнее резерв, реже включается помпа и это лучше, но это только отчасти верно по таким причинам:

• нагрузки возрастают, ГА выходит из строя быстрее, а стоимость ремонта, замены мембраны более габаритных приборов намного выше;
• большая разница между мин. и макс. давлением приведет к понижению комфорта, например, душ принимается при 3.5 атм., которые будут понижаться в процессе до 1.5 атм. Такое снижение напора заметно, что может нервировать пользователя;
• высокий напор любит не вся сантехника, повышается риск протечек;
• слишком большой запас чреват застойными явлениями в баке.

Задача резервирования для ГА второстепенная, главная цель — сглаживание гидроударов и сокращение числа включений помпы. А для повышенного запаса ставят отдельно накопительные емкости.

Надо помнить следующий нюанс и осуществлять подбор с его учетом: вода в расширительном сосуде занимает в среднем около 1/3 общего объема бака, место для жидкости меняется с изменением давления в сосуде, что видно в приведенных нами таблицах.

Перед тем как отрегулировать реле давления воды, надо также помнить, что оптимальная разница между точками запуска/остановки ΔР 1.5–1.8 атм. На некоторых реле даже не предусмотрена регулировка этого значения — они изначально собраны именно под указанную цифру. Среднестатистически минимальный показатель в трубопроводе для водоснабжения частного дома — 1.5–1.8 атм., максимальный — 3 атм., при этом, как мы уже указали выше, запас воды в ГА — 1/3 от его общего объема. Это соотношение отлично видно по таблице.

Внутри резервного бака значение должно быть меньшим на 0.1–0.5 бар, чем для включения насоса (порога реле для запуска). Пример: для помпы с минимумом для активации автоматики в 1.6 бар нормальная величина в ГА — 1.3–1.5 бар. Это наименьшее значение для напора воздуха. Производители прописывают в инструкции и максимально возможное значение, оно у разных моделей колеблется, как правило, от 5 до 10 бар.

Крайне желательно настроить и подключить реле с учетом частоты вкл./выкл. насоса в час, указанной в его техдокументации. Есть общая рекомендация: при беспрерывной работе системы на максимальном расходе желательно, чтобы аппарат запускался не чаще 1 раза в 4–5 мин., то есть 12–15 раз/1 час.

Для точных исчислений в интернете есть множество калькуляторов, а также формулы, но это отдельная тема, тут мы укажем усредненные нормы подбора ГА:

• исходя из количества точек водоразбора:
  • 1–2 — объем от 20 до 50 л;
  • 3–4 — 80…100 л;
  • 4–5 — 150…200 л;
• исходя из мощности наоса:
  • 0.5 кВт — 24 л;
  • 1 кВт — 50 л;
  • 1.5 кВт — 100 л.

Классификация устройств

• По количеству вторичных защитных устройств на объекте (запорных аварийных кранов с электромагнитным приводом). Датчики протечки не должны перекрывать все водоснабжение, если запорные системы разнесены по потребителям. Локализуется только линия, на которой обнаружена протечка.
• По способу подачи информации об аварии водопровода (системы отопления). Местная сигнализация предполагает нахождение людей на объекте. Дистанционно передаваемая информация организуется с учетом оперативного прибытия владельца или ремонтной группы. В противном случае, она бесполезна.
• Способ оповещения: локальная звуковая или световая сигнализация (на каждом датчике), или вывод информации на единый пульт.
• Защита от ложных срабатываний. Как правило, точно настраиваемые датчики работают эффективнее.
• Механическая или электрическая защита. Пример механики — системы «Аква стоп» на подающих шлангах стиральных машин. Сигнализация на таких устройствах отсутствует, сфера применения ограничена. Самостоятельное изготовление невозможно.

Конструктивные особенности

Основные задачи, которые решают датчики контроля протока воды, устанавливаемые в трубопроводах бытового назначения, состоят в том, чтобы отключать насосное оборудование в тот момент, когда в системе нет жидкости или давление ее потока превышает нормативное значение, и снова включать его, когда давление падает. Эффективное решение этих важных задач обеспечивается конструкцией датчика, которую образуют следующие элементы:

• патрубок, через который в датчик поступает вода;
• мембрана, составляющая одну из стенок внутренней камеры датчика;
• герконовый выключатель, обеспечивающий смыкание и размыкание цепи электропитания насоса;
• две пружины разного диаметра (степенью их сжатия регулируется давление потока жидкости, при котором реле протока воды для насоса будет срабатывать).

Основные компоненты промышленного датчика потока

Работает устройство вышеописанной конструкции следующим образом:

• Поступая во внутреннюю камеру датчика, поток воды оказывает давление на мембрану, смещая ее.
• Магнитный элемент, зафиксированный с обратной стороны мембраны, при ее смещении приближается к герконовому переключателю, что приводит к замыканию его контактов и включению насоса.
• Если давление потока воды, проходящей через датчик, падает, то мембрана возвращается в свое исходное положение, магнит отдаляется от переключателя, его контакты размыкаются, соответственно, насосная установка отключается.

Принцип работы датчика протока, построенного на основе постоянного магнита и геркона

В трубопроводные системы различного назначения датчики, контролирующие проток воды, устанавливаются достаточно просто

Главное – правильно подобрать такое устройство, обращая внимание на его рабочие параметры и характеристики насосного оборудования

Типовая комплектация защитной системы

В состав стандартного контура входят:

1. Краны шарового типа с электроприводом, предназначенные для блокировки линий трубопровода при угрозе аварии. В комплектации таких востребованных систем, как Нептун или Аквасторож, используются шаровые элементы с клапаном, размер которого может составлять ½, ¾ и 1″. Аппараты, установленные после вводных вентилей, не только их перекрывают, но и сообщают об аварийной ситуации. Недостатком является необходимость их монтажа как на холодную, так и на горячую воду.
2. Контроллер — управляющий модуль, который перекрывает шаровые краны после получения и преобразования импульса датчика, а также сообщает владельцам о наличии протечек. На панели устройства отражаются сведения о состоянии измерителей и уровне заряда их аккумуляторов. Монтируется блок в любом доступном месте.
3. Автономные и энергозависимые датчики. Устанавливают их там, где существует риск утечки воды.

Элементы, входящие в структуру системы защиты от протечки воды.

Устройства для насосов на 2 кВт

Реле для насосов делаются, как правило, с одним штифтом. Большинство модификаций оснащаются накладками. Если рассматривать устройства с проводными контакторами, то у них имеется два выхода. Также стоит отметить, что существуют модели с опорными стойками. Корпуса чаще всего делаются из нержавейки. Кабель у реле отходит от контактора. Работают устройства от сети 220 В. Подключение к насосам происходит через патрубок.

Система водоснабжения частного дома невозможна без насоса. Но его надо каким-то образом включать и выключать, следить за тем, чтобы он не работал при отсутствии воды. За включение-отключение насоса отвечает реле давления воды, а следить за наличием воды должна защита от сухого хода насоса. Как реализовать эту защиту в разных ситуация и рассмотртим дальше.