Что собой представляет датчик давления воды и для чего он нужен?

При отсутствии централизованного водоснабжения организуют автономную систему подачи воды. Для этого подсчитывают расход воды, разрабатывают схему, определяются с точкой водозабора, приобретают подходящее оборудование, автоматику.

Датчик давления воды является необходимым элементом индивидуального водопровода, который управляет работой насоса.

Что это такое?

Датчик — это устройство, которое реагирует на изменение давления, преобразует полученные показания в сигнал для водозаборного оборудования.

Прибор размещают между насосом и гидроаккумулятором. Настройками выставляют допустимый диапазон давления.

Устройство обеспечивает беспрерывную работу домашнего водопровода:

• по достижении верхней границы размыкает цепь, останавливает забор воды,
• при падении давления до нижнего уровня возобновляет работу насоса.

Зачем устанавливается?

Контроллер – необходимое звено в системе автономного водопровода, обеспечивает нужный напор воды для нормальной работы сантехнических приборов и продлевает срок их службы. Но при повышенном расходе давление в системе падает, насос работает на предельном режиме.

Преимущества установки инвертора:

• постоянное давление в системе водоснабжения;
• нужный объем воды без предельной загрузки насоса;
• предотвращение температурных скачков в нагревательном баке из-за изменений давления;
• плавный запуск и остановка насоса, что увеличивает срок службы оборудования и предотвращает гидроудары.

Напор снижается только при значительном расходе, когда не хватает мощности насоса. Но и в этом случае показатели системы будут стабильными на уровне, на который способно водозаборное оборудование.

Устройство и принцип работы

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

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.
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.

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.

Какие виды существуют?

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

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.

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.

Электронные отличаются друг от друга набором функций:

• все они управляют насосом, включают или выключают при выходе давления из заданного диапазона;
• показывают текущее значение давления на экране, дают возможность тонкой настройки;
• защищают от сухого хода с автоматическим многократным перезапуском;
• предупреждают о протечках или разрывах трубопровода, выводят код ошибки на дисплей для диагностики неполадок;
• в самых продвинутых моделях добавлена индикация неисправности гидроаккумулятора, которая высвечивается в случае повреждения мембраны или стравливания воздуха из бака.

Чем отличается от манометра?

Стрелочные или электронные имеют встроенный манометр, но это только часть конструкции датчика. Индикационное устройство замеряет и показывает значение давления на циферблате или электронном табло.

В недорогих моделях точность показаний невелика. В схему с датчиком нижнего ценового сегмента даже при наличии индикатора часто включают отдельный манометр высокой чувствительности.

Критерии выбора

Выбор зависит от целей, для которых устраивается индивидуальная система водоснабжения. Для небольшого дачного домика, где 1-2 человека проводят сезон, не имеет смысла дорогое мощное оборудование.

В семейном коттедже надежная и сложная автоматика с инвертором сбережет дорогую сантехнику и избавит от перепадов температуры во время купания ребенка.

При подключении контроллера к высокочастотному преобразователю нужно убедиться в совместимости датчика и инвертора.

Цена датчика зависит от производителя и набора функций. Дороже всего импортные комбинированные электронные устройства, совмещающие управление насосом, датчик сухого хода, диагностику всей системы.

Но не менее популярны устройства российского производства с ценой в несколько сотен рублей, которые надежно управляют автономной системой.

Где и примерно в какую цену продаются?

Датчики продаются в специализированных магазинах сантехнического оборудования, электротоваров, инструментов, строительных гипермаркетах. Цены составляют от 300 руб. до 10 тысяч и выше за автоматику с богатыми возможностями.

Самая совершенная модель управления насосной станцией с подключением высокочастотного преобразователя, но минусом установки инвертора является высокая цена, которая начинается от 3000 руб.

Пошаговая инструкция, как подключить

Подробная схема монтажа датчика давления есть в инструкции, с которой продается устройство. В общем случае последовательность шагов одинакова.

Подключение к частотному преобразователю

Датчик подключают к инвертору в следующем порядке:

• монтируют датчик на трубопровод, соединяют устройство с высокочастотным преобразователем сигнальным кабелем;
• в соответствии со схемой, приведенной в документации, подключают провода к соответствующим клеммам;
• настраивают программную часть преобразователя и проверяют работу связки.

Для предотвращения помех и корректной работы инвертора для прокладки применяют экранированный сигнальный кабель.

К системе водоснабжения

Обычному датчику для монтажа на трубопровод требуется штуцер с пятью выводами:

• вход и выход воды;
• выход на расширительный бак;
• под реле давления, как правило, с наружной резьбой;
• ответвление под манометр.

К датчику подводят шнур от насоса для управления включением или выключением. Электропитание обеспечивается кабелем, который прокладывают к щитку.

Как настроить?

Заводские настройки датчика часто оставляют без изменения, но в случае необходимости верхнюю или нижнюю границы диапазона регулируют под свои потребности. Сначала тестируют систему, фиксируют существующие параметры и вносят корректировки.

В системе водоснабжения

Изменение значения давления производится подтягиванием или ослаблением пружин:

• большая отвечает за нижнюю точку, включающую насос;
• устанавливают нужное давление на манометре и подтягивают пружину до тех пор, пока мотор водозаборника не начнет работать;
• верхнюю границу меняют маленькой пружиной, потом тестируют систему, проверяют фактические значения.

В простых датчиках для доступа к регуляторам снимают крышку корпуса, в продвинутых модификациях для регулировки есть внешние винты или кнопки.

В частотном преобразователе

При подключении через частотник изменение настроек приводит к уменьшению или увеличению сигнала, поступающего к преобразователю.

Когда придет время принять душ, насосная станция включится, и будет поддерживать постоянное давление без заметного перепада.

Как регулировать датчик давления на насосной станции, подскажет видео:

Возможные поломки и пути их решения

При сбоях в работе насосной станции проводят общую диагностику, чтобы исключить поломку насоса или повреждение мембраны бака.

Автоматика может стать причиной неисправности в следующих случаях:

1. Слабый или избыточный напор происходит при некорректной настройке, проводят повторную регулировку.
2. Ослабление винтов, держащих контактную группу, приводит к самопроизвольному включению или отключению устройства, нагреванию и даже обгоранию контактов, для устранения заменяют блок.
3. При засорении трубопровода или штуцера прибор реагирует с задержкой, исправляют прочисткой системы, а для предотвращения предусматривают установку надежных фильтров между насосом и датчиком.

Перед проведением работ по техническому обслуживанию отключают электропитание и не проводят действий при работающем насосе.

Устройство будет неправильно работать, если размещено на большом расстоянии от гидроаккумулятора или имеет зауженную подводку к баку. В этом случае проще переделать схему подключения оборудования.

Как почистить датчик давления воды, подскажет видео:

Заключение

Датчик давления отвечает за оптимальный режим работы оборудования, подающего воду в частный дом. Для сложных и дорогих сантехнических приборов лучше установить высокочастотный преобразователь, который поддерживает постоянное давление в системе.

Но и обычное устройство самой простой конструкции обеспечит автоматическое включение или выключение насоса, удобное управление системой водоснабжения.

Датчик давления воды в системе водоснабжения: назначение, принцип работы, регулировка

Трудно представить работу индивидуальной системы водоснабжения без элементов автоматики — при их отсутствии насос непрерывно качал бы воду, и пришлось включать и отключать его вручную при наполнении магистрали. Автоматические приборы управления режимами работы электронасосного оборудования реагируют на физические параметры находящийся в магистрали жидкости или ее отсутствие, наиболее используемым из них является датчик давления воды в системе водоснабжения.

Прибор, реагирующий на давление, устанавливают в индивидуальную водоподающую систему с погружным электронасосом или поверхностной насосной станцией, в сложных блоках автоматического управления устройство вмонтировано в модуль вместе другими приборами. При установке реле давления своими руками в водопроводную магистраль важно знать правила его подключения и настройки, позволяющие задавать пороги срабатывания и отключения электронасосов при водоподаче.

Рис. 1 Реле давления для систем водоснабжения — разновидности

Что такое датчик давления

Датчик в основном размещают в насосной станции или в трубопроводе при использовании погружного электронасоса, устройство представляет собой небольшую деталь прямоугольной формы с выходным резьбовым штуцером для подключения к переходным фитингам и клеммами для подсоединения электрических проводов. Под пластмассовой крышкой размещаются элементы управления, контактная группа и регулировочные винты, с помощью которых производится настройка прибора.

Назначение

Электрические насосы в системе водоснабжения подают воду потребителю с определенным объемом и напором, при этом часть давления уходит на преодоление гидравлического сопротивления линии при перемещени потока на заданную высоту и расстояние, а остаток обеспечивает комфортный напор во внутридомовой магистрали.

Давление во внутренней системе необходимо для нормального функционирования санитарно-технических приборов, бытовой техники (стиральных и посудомоечных машин), смесительной арматуры на кухнях, в душевых кабинах и ванных комнатах. Чем больше протяженность внутридомовой линии и выше этажность дома, тем более высокий напор требуется на ее входе.

Рис. 2 Внешний вид и подключение насосной станции с реле давления к водозаборной системе

Чтобы получить необходимое значение, электронасос должен работать такой период времени, чтобы наполнить гидробак и магистраль с необходимым давлением, после чего отключиться. Именно реле давления управляет порогами срабатывания насоса за счет замыкания и размыкания цепи его питания, данная функция реализуется последовательным подключением одного из проводов питающего электрического кабеля к входным и выходным клеммам на корпусе датчика.

Многие схемы отопления имеют в своем составе циркуляционные насосы, повышающие давление и направляющие теплоноситель по контурам теплых полов и радиаторов отопления. При возникновении экстренных случаев, связанных с засором или забиванием трубопровода, электронасос будет работать в непрерывном режиме, повышая давление в системе – в результате может произойти повреждение трубопровода и оборудования. Избежать подобных ситуаций можно установкой реле, размыкающим цепь электропитания циркуляционной помпы при повышенных гидравлических нагрузках на магистраль.

Использование реле эффективно и в коммунальной сфере, где его устанавливают в трубопроводы водопроводных, отопительных и канализационных магистралей для автоматизации работы оборудования.

Рис. 3 Датчик давления воды в системе водоснабжения, манометр и гидроаккумулятор в составе водозаборной станции

Принцип работы

Рассмотрим датчик напора РМ, установленный в индивидуальный водопровод, он функционирует следующим образом:

Создаваемое насосом колодца или скважины давление способствует наполнению магистрали водой, которая давит на резиновую мембрану, расположенную за штуцером реле давления.

Внутри устройства на эластичной мембране размещена тарелка с заостренными конусными выступами по краям, при перемещении мембраны под давлением вглубь прибора происходит одновременный сдвиг тарелки и ее наконечники давят на пластину, размыкающую электрические контакты внутри корпуса.

Так как к контактам подключен один или два провода кабеля питания электронасоса, происходит размыкание цепи, и подача питания на электродвигатель прекращается, прибор останавливает свою работу.

Максимальный порог срабатывания, при котором включается и выключается насос, устанавливается внутренними пружинами, давящими на замыкающую электрические контакты пластину в направлении движения мембраны. Таким образом, гайкой большой пружины регулируется усилие, с которым должна переместиться эластичная мембрана для разъединения электрических контактов, и соответственно давление для разрыва цепи питания.

При бытовом использовании воды давление в трубопроводе падает, мембрана реле возвращается в исходное положение, ослабляя нажим на пластину, и контакты внутри прибора замыкаются — электронасос начинает функционировать и закачивать воду в магистраль.

Рис. 4 датчик давления воды в системе водоснабжения РМ в разобранном виде

Устройство и конструктивные особенности

Датчик давления устанавливается как отдельный прибор в большинстве систем автоматического регулирования, также он входит в состав блоков управления насосным оборудованием 2 и 3 поколений, в которых в одном корпусе размещается вся автоматика.

Простой недорогой механический прибор содержит следующие элементы:

1. Корпус с расположенным в основании штуцером стандартным диаметром 1/4 дюйма или 8 мм. для подсоединения к водопроводу, и съемной крышкой, предохраняющей его механические детали, электрические клеммы и подстроечные винты от повреждений и проникновения влаги.
2. Диафрагму с внутренними пластинами и пружинящими контактами, коммутирующими электрическую цепь.
3. Регулировочные большой и малый винты с пружинами, определяющими верхнюю границу напора, размыкающего контакты, и разницу (дельту) между порогами включения и отключения прибора.
4. Клеммные колодки для подсоединения контактов насоса (обозначаются M1, M2), электрических (L1 и L2) и заземляющих проводов с винтовыми фиксаторами.

Рис. 5 Схема реле на примере модели РД 2

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 зависимости от частоты модуляции изменяется скорость вращения вала и соответственно рабочего колеса электронасоса — это поддерживает в трубах постоянный напор в любой ситуации, то есть при водопотреблении электронасос всасывает воду со скоростью, компенсирующей расход.

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

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

Датчик давления воды в системе водоснабжения — схема подключения

Для автоматического включения или отключения водозаборной станции реле обычно устанавливают на входе гидроаккумулятора, применяя пятивходовой штуцер, к которому также подключаются манометр, линия от электронасоса и внутренний домашний трубопровод.

В отличие от поверхностной насосной станции, при использовании погружного электронасоса необходима установка реле сухого хода, для которого нет места на стандартном пятивходовом фитинге. Для подключения прибора используют дополнительный трехвходовой или четырехвходовой переходник, подключаемый в линию последовательно с другими приборами.

Регулировка и настройка

В бытовом использовании потребитель часто отдает предпочтение недорогим и надежным моделям отечественного производства — датчикам серии РД-5, РМ-5, и их различным модификациям, чтобы выбранный прибор работал корректно, необходима его правильная настройка к параметрам линии. Заводские установки значений включения-отключения реле и соответственно порогов срабатывания насоса указанных устройств составляют 1,4 — 2,8 бар.

Рис. 9 Датчик давления воды в системе водоснабжения — технические характеристики

Если внутренняя магистраль имеет большую протяженность или трубопровод расположен в здании высокой этажности, нужно настроить заново верхнюю и нижнюю границы срабатывания реле. При необходимости проведения регулировочных операций контрольно-измерительным прибором служит встроенный манометр, по которому фиксируют показания, операции по настройке проводят в следующей последовательности:

• Отключают электронасос от электрической сети, снимают верхнюю крышку прибора для получения доступа к двум регулировочным подпружиненным винтам, наибольшая пружина отвечает за верхний порог срабатывания, а маленькой можно отрегулировать разницу между пределами. Вращением гайки над большой пружиной добиваются изменения верхнего порога давления — поворотом по часовой стрелке повышают верхний предел срабатывания, вращением в обратном направлении при ослаблении пружины снижают предел.
• При регулировке с помощью большой пружины делают несколько оборотов гайки на большом винте в нужную сторону, после чего включают электронасос и фиксируют на манометре момент его отключения.
• Если показания не соответствуют требуемым, спускают воду из внутреннего водопровода и дожидаются повторного включения электронасоса — он при достижении минимального напорного порога запускается реле.
• Операцию периодически повторяют, пока давление отключения электронасоса не примет нужное значение по показаниям стрелки манометра.
• После настройки верхнего порога приступают к регулированию минимально допустимого нижнего предела, при этом следует иметь ввиду, что разница между пограничными уровнями срабатывания должна составлять не менее 1,5 бар.
• Вращением гайки на малом винте в ту или иную сторону можно установить дельту, после подстройки из наполненной магистрали сливают воду и по показаниям манометра фиксируют момент, когда реле включит насос. Если требуемая нижняя граница не достигнута, подстройку и слив воды повторяют несколько раз, пока не будет достигнута искомая разница не менее, чем 1,5 бар.

Следует отметить, что чем больше разница между порогами, тем реже происходит включение насоса, а когда насос работает в таком режиме, срок его эксплуатации и другого автоматического оборудования возрастает.

Рис. 10 Настройка и регулировка датчика давления воды

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.