Реле насосной станции: установка и регулировка датчика перепада давления воды

Назначение реле давления и принцип работы

Насосные станции обычно оснащаются автоматикой для контроля и управления работой, так как включение и отключение перекачивающего оборудования в автономном режиме крайне необходимо. Выполнение этих операций вручную потребует постоянного внимания к системе и не даст обитателям дома заниматься своими делами, работать и отдыхать.

Достаточный уровень контроля обеспечивает реле давления. Оно представляет собой блок с пластиковым кожухом. Внутри корпуса находятся две пружины, каждая из которых «отвечает» за настройку значения крайнего положения (параметров включения и отключения насоса).

Реле функционально соединено с гидроаккумулятором, в котором в находятся вода и сжатый воздух, среды соприкасаются через гибкую эластичную мембрану. В рабочем положении находящаяся в резервуаре вода через разделяющую перегородку давит на воздух, создавая определенное давление. Когда вода расходуется, ее объем уменьшается, снижается давление. При достижении определенного (выставленного на реле) значения, включается насос и вода закачивается в резервуар до достижения выставленного на второй пружине значения.

Схема подключения реле давления воды для насоса предусматривает соединение оборудования с водопроводом, насосом и сетью электрического питания.

Какие бывают реле

Различают следующие виды:

• электромеханические;
• электроконтактные (стрелочные);
• электронные.

Рассмотрим их устройство и принцип действия.

Электромеханические

Для настройки параметров отключения и включения насоса здесь предусмотрены пружины, которые можно поджать или отпустить, затягивая или ослабляя подстрочные гайки. Пружины механически связаны с металлическими пластинами – контактами. Основным элементом является мембрана, воспринимающая напор и так же механически связанная с контактными пластинами. Прогибаясь под воздействием воды, мембрана воздействует на контактные пластины заставляя из размыкаться или соединяться, размыкая или замыкая цепь управления.

Достоинствами таких устройств являются:

• Простота конструкции;
• Надежность;
• Доступная цена.

К недостаткам относятся:

• Довольно относительная точность аппарата, ввиду зависимости его работы от температуры контактных пластин, которая значительно меняется в зависимости от продолжительности цикла срабатывания;
• Трудности с точной настройкой.

Стрелочные

В сущности, это аналог электроконтактного манометра, т.е. манометр с встроенными электрическими контактами. Показывающая стрелка манометра достигая встроенного электрического контакта вступает во взаимодействие с ним, размыкая или замыкая цепь управления. Достоинствами устройств этого типа являются:

• Простая настройка;
• Визуальное наблюдение значений параметров;
• Точность выше, чем у электромеханических РД.

Недостатками являются:

• Стоимость выше, чем у электромеханического аппарата;
• Сложность электрического подключения (ЭКМ подключается через дополнительное реле).

Электронные

Самые продвинутые РД, с довольно широким функционалом: высокой точностью, наличием ЖК дисплея с цифровой индикацией значений, легкость настройки в сочетании с широким диапазоном настраиваемых значений и параметров. Изделие наделено функциями РД и защиты от сухого хода, контроля утечек и разгерметизации трубопровода.

Его назначение – остановить насос при снижении значений контролируемого параметра до минимального заданного значения, исключая возможность его работы без воды, сохранив тем самым его технически исправное состояние.

Кроме того, изделие подаст сигнал о неисправности гидроаккумулятора–накопительной емкости специального исполнения, присутствие которой обязательно для любой схемы водоснабжения. Внутри стального бака расположен резиновый мешок для воды. Между ним и внутренней поверхностью стальной оболочки имеется воздушный зазор. Давление воздуха в зазоре можно увеличить или уменьшить, соответственно уменьшая или увеличивая количество воды в резиновом «мешке».

И наконец, с помощью кнопки на корпусе электронного реле можно принудительно остановить помпу, в случае необходимости.

Среди прочих достоинств нужно отметить следующие:

• Отсутствие ложных срабатываний при резких скачках значений контролируемого параметра в системе;
• Возможность дополнительной функции полива.

Однако есть и недостатки:

• Высокая стоимость;
• Зависимость от качества воды, требующая обязательной установки сетчатых фильтров.

От правильного выбора РД зависит работоспособность и безаварийная работа системы водоснабжения.

Настройка давления

Перед тем, как настроить реле давления насосной станции, вспоминаем устройство этого приспособления. Открыв крышку, можно увидеть две пружины разного размера. Та, которая больше, «отвечает» за выставление значения нижнего давления (параметра включения перекачивающего агрегата).

Своими руками настройка реле давления воды для насоса выполняется последовательно:

1. Гидроаккумулятор, в котором получено требуемое значение давления воздуха, подключается к системе.
2. Устанавливается автомобильный манометр для точного контроля.
3. Насос включается и работает до того момента, когда манометр покажет требуемое предельное значение (более редкий, но вероятный вариант – давление перестает расти, тогда насос нужно отключить вручную).
4. Постепенно сливают воду из системы до момента включения насоса, тем самым определяя нижний уровень давления.
5. Вращают большую гайку для выставления нужного нижнего уровня (рекомендуемое значение – на 10% больше, чем давление воздуха в резервуаре).
6. При включенном насосе отслеживают давление его отключения и при необходимости регулируют эту величину малой гайкой.

Цикл повторяют для проверки параметров срабатывания и подстраивают пружины при необходимости.

Основными средствами регулировки давления в реле являются две пружины с гайками

На самом деле, понять, как отрегулировать реле давления воды, не сложно, однако, процесс требует определенного времени и внимания для достижения поставленной цели.

Регулировка реле давления водяного насоса показана на видео.

Устройство и принцип действия

Для обеспечения водоснабжения частного дома подключение реле осуществляется одновременно к двум системам: водопроводу, электросети. Подключение прибора желательно провести по отдельной линии, тогда будет гарантирована более длительная и бесперебойная эксплуатация оборудования. Основные элементы электромеханического устройства давления воды для насоса:

• пластмассовый корпус;
• муфты для подключения кабеля;
• клеммы для подсоединения провода заземления;
• контакты подключения силовых проводов;
• кнопка ручного выключателя;
• гайка и пружина регулировки давления;
• основание;
• штуцер для подсоединения к системе.

Все управление осуществляется посредством мембраны, которая контактирует с водопроводом и представляет собой тонкую пластинку. Если давление в системе достигает максимального значения, то мембрана мгновенно реагирует и происходит отключение водяного насоса.

Низкий показатель давления не помешает пружине выгнуть пластину в обратную сторону, и произойдет включение помпы. Пружинный блок-реле давления для насоса состоит из двух деталей. В первую входит пружина, которая управляет минимальным значением давления и сдерживает основной напор воды.

Регулировочной гайкой проводится настройка минимального давления. Другой узел представляет собой пружину, которая контролирует максимальное значение, а регулировка осуществляется специальной гайкой. Принцип работы гидрореле заключается в том, что мембрана под действием потока воды проводит смыкание и размыкание контактов, которые включают или выключают помпу.

Происходит это благодаря тому, что реле находится в схеме с гидроаккумулятором, в котором мембрана разделяет воду и сжатый воздух. Когда насос работает, вода через мембрану давит на воздух, создавая некоторое давление, которое уменьшается по мере расхода жидкости. Регулировку проводят, ориентируясь на показания манометра:

• верхний порог давления — 2,8 кг/см²;
• нижнее значение — 1,4 кг/см².

Разновидности

Современный рынок может предложить покупателю приборы двух типов — механические и электронные.

Механические реле

Типичный представитель первой категории — реле давления РДМ-5 для водоснабжения, поставляемое российской компанией «Джилекс». Схема его работы проста и понятна: контакты цепи питания замыкаются при сжатии пружины, отделенной от водопровода эластичной резиновой мембраной.

Так выглядит разобранное механическое реле

Электронные реле

В устройствах второго типа электромеханическим реле управляет электронный датчик давления воды в системе водоснабжения, использующий для измерения напора пьезорезистивный  эффект (изменение электрического сопротивления пьезокристалла при его сжатии).

Знакомьтесь — электронное реле

Знакомьтесь: пьезорезистивный датчик

Электронное управление позволяет реализовать ряд весьма полезных дополнительных функций:

• Защиту от разрушения водопровода (насос не запускается, если напор воды падает ниже уровня его включения);
• Защиту от утечек (насос отключается, если при его работе напор долгое время не достигает верхнего заданного порога);
• Защиту от чрезмерно частых включений (их причиной может стать, к примеру, разрыв эластичной мембраны в гидроаккумуляторе);

Лопнувшая мембрана гидроаккумулятора

Режим полива (отключение защиты от утечек).

Кнопки и дисплей находятся на лицевой поверхности реле

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.

Устройство манометра для измерения давления воды

Устройство манометра

Манометр имеет простую конструкцию. В приборе различают корпус и шкалу, на которой отмечены измеряемые величины. В корпусе находится трубчатая пружина. Она может быть заменена двухпластинчатой мембраной. Манометр имеет держатель, чувствительный элемент и трибко-секторный механизм.

Стрелка прибора является индикатором. Она может совершать один оборот вокруг своей оси. Для передачи вращения стрелке используются шестеренки. В конструкции прибора находится зубчатый сектор и поводок. Между шестеренками и зубьями устройства находится специальная пружина, исключающая вероятность мертвого хода.

Список частых поломок

К характерным причинам неполадок в автоматике относятся:

• подгоревшие контакты;
• солевые отложения на спиралях;
• засор и ржавчина гидравлического входа;
• попадание в мембранный отсек песка, других инородных частиц и образование отложений;
• неправильные механические настройки автоматики.

Еще одной причиной сбоя с прокачкой воды, не связанной напрямую с неисправностью самого реле, могут быть скачки напряжения в электросети.

Почему не работает и что с этим делать?

Если диагностика показала, что сама насосная станция исправна, то тогда следует обратить внимание непосредственно на реле давления. Алгоритм действий будет зависеть от того, как проявляется неисправность этого блока

Часто срабатывает

При стабильном давлении в гидробаке, главная причина самопроизвольных частых включений насоса — сбой настроек автоматики. Для регулировок к системе должен быть подключен манометр.

Наиболее востребовано в местном водоснабжении реле РДМ-5, с предустановленными настройками порогов срабатывания:

• нижнее давление — 1,4 атм.,
• верхнее — 2,8 атм.

Пошагово, это стандартное реле регулируется так:

1. Снять крышку блока.
2. Правым вращением гайки пружины большего размера поднять до нужного, например 3,8 атм., давление отключения. При этом поднимется и нижняя граница запуска.
3. Левым вращением регулятора меньшей спирали установить нужную дельту давлений.

Спирали, особенно меньшая, очень восприимчивы к регулировкам, поэтому настраивать их следует очень аккуратно, с постепенным, по 45о оборотами закручиванием гаек.

Не отключает насос

К самым распространенным причинам несрабатывания реле на отключение насоса относятся:

• Залипание и в, тяжелых случаях при мощных пусковых токах, оплавление контактов прерывателя. Если контакты не повреждены, то дефект устраняется их зачисткой тонкозернистой наждачкой, мелким надфилем или пилкой для ногтей.
• Завышен перепад между порогами срабатывания реле. Следует выставить рекомендованные производителем или оптимальные для конкретного насоса настройки.

Желательно поддерживать дельту давлений в интервале от 1,2 до 1,6 атм.

Щелкает и часто отключается

На практике можно встретиться с еще одной неисправностью блока автоматики, отвечающего за давление воды, — периодическое щелкание.

Если причина не связана, как описывалось выше, с поломкой в самой системе водоснабжения, (чаще – завоздушивание) или отсутствие давления в гидробаке (порвана мембрана), значит дело в автоматике.

Обобщив многочисленные мнения по этой проблеме на форумах инженерной тематики, можно сделать вывод, что имеется только один возможный вариант ее решения — попытаться устранить частое срабатывание автоматики (щелкание) увеличением разницы порогов срабатывания реле.

Если проблема этим не решается, то — только замена блока.

Просто не срабатывает

Реле может не замыкается на включение по следующим причинам:

1. Недостаточное напряжение в сети — автоматика требовательна к этому параметру.
2. Окисление контактной группы — необходимо разобрать устройство и почистить контакты.
3. Установлен завышенный предел давления отключения автоматики.
4. Известковые и прочие отложения в пятивыводном штуцере с манометром, подключающем реле к насосу (пятернике), или забито отверстие мембранного отсека — необходимо снять реле и почистить деталь.
5. Попадание песка в мембранную часть блока, что мешает воздействию диафрагмы на поршень. Последнее часто наблюдается, если насос закачал песок. Необходимо разобрать реле, аккуратно все вычистить и промыть.

Параметры выбора

При выборе датчика давления, предназначенного для воды, помимо вида устройства требуется учитывать:

1. рабочее давление оборудования. Большинство современных производителей, например, компания Navien (Навьен), выпускают изделия с номинальным давлением 1,5 – 6 бар;
2. рабочая сила тока устройства. Стандартные датчики предназначаются для тока 4-20 мА;
3. размер и вес устройства: параметр определяется в зависимости от выбранного места установки и иного оборудования, входящего в состав системы;
4. уровень защиты устройства от пыли и влаги;
5. допустимая температура рабочей среды;
6. тип и размер присоединения устройства;
7. производитель.

Большей популярностью среди специалистов пользуются реле, изготовленные следующими компаниями:

корейская корпорация «Kyung Dong», производящая оборудование под брендом Navien. Вся изготавливаемая продукция полностью адаптирована к условиям России, имеет все сертификаты и лицензии;

Оборудование корейского производства

• Vaillant (Германия);
• Ferroli (Ферроли) – Италия.

Среди российских компаний можно выделить:

• ЗАО “Промышленная группа “Метран”, г. Челябинск;
• завод “Манометр”, г. Москва;
• ОАО “Ульяновское конструкторское бюро приборостроения” (УКБП), г. Ульяновск.

Процесс монтажа

Процесс монтажа простейшей автоматизированной системы, в которой будет присутствовать реле давления не требует особых знаний и больших усилий. Первым делом производится сборка насосного узла и его установка в скважину. Параллельно с ним опускается кабель питания, который привязывается к подающей трубе. На поверхности труба, которая идет от насоса подключается к гидроаккумулятору. Чтобы сделать это правильно, необходимо подготовить гидроаккумулятор. Чтобы последний мог выполнять свою функцию, в нем должен присутствовать воздух под давлением. Значение давления должно быть несколько выше нижнего порога отключения. Этот зазор составляет 10%.

Чтобы накачать требуемое количества воздуха, необходимо открутить в задней части специальную крышку, которая прикрывает золотник. Для работы понадобится автомобильный насос с манометром или обычный ручной без него. Если давление не поднимается, тогда проблема может быть с резиновой грушей, которая находится внутри бака. После подготовки бака на него устанавливается латунный пятерной переходник. В одно из его отверстий вкручивается автоматика, а во второе – манометр. Эти отверстия меньше по диаметру, чем другие. К одному из больших отверстий осуществляется подвод трубы, которая идет от насоса, а к другому – трубы которая будет уходить к потребителям.

Далее следует подключение электрической части автоматики. Клеммы обозначаются тремя латинскими буквами, которые указывают какой провод куда подключается. В отверстие с буквой N подводится нулевой провод, в отверстие L – фазный, третье отверстие может быть обозначено значком с тремя полосками или буквой E, к нему необходимо подключить провод заземления. Питающий кабель не подключается напрямую к общему автомату счетчика. Для него должен быть установлен отдельный автомат. Желательно, если он будет дифференциальным, чтобы улавливать малейшие утечки вследствие попадания влаги внутрь автоматики.

После подключения кабелей не стоит спешить закрывать крышку автоматики, потребуется настройка рабочих давлений. Большая пружина, которая находится внутри автоматики для насоса предназначена для регулировки сразу двух значений. Разброс между этими значениями регулируется меньшей пружиной, ее еще называют дельтой. Потребуется осуществить тестовый запуск насоса. Как только давление достигнет критической точки, и он отключится, необходимо следить за манометром и засечь точку, в которой произойдет включение двигателя. Стандартным значением, которое многие выбирают для себя составляет от 1,5 до 2 атмосфер.

Если по манометру видно, что показания превышают, тогда на автоматике для насоса необходимо покрутить гайку большой пружины по часовой стрелке. Не стоит слишком усердствовать, т. к. один поворот может изменить значение на 0,8 атмосферы. Когда будет достигнуто желаемое значение для давления воды от насоса, тогда можно похожим образом задать верхнюю точку, но вращать уже следует не большую, а маленькую пружину. Видео настройке автоматики для насоса можно посмотреть ниже.

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.