Настройка давления в насосной станции с гидроаккумулятором

Назначение реле давления

      Во время подачи воды в дом всасывающим устройством в системе создается большое гидравлическое давление. Особенно опасен гидроудар в начальный момент запуска двигателя агрегата или при резком открывании водяных кранов/задвижек при большом напоре воды.

     На долю ударной волны приходится 60% всех прорывов водопровода, она же выводит из строя клапаны, штуцеры, вентили, в основном страдает запорная арматура автономной сети. Чтобы предотвратить пагубные последствия такого воздействия, последовательно с насосом подключается расширительный мембранный бак на 20–100 л воды. Он называется гидроаккумулятором (ГА), его назначение:

• поддержание резервного объема воды для сглаживания пиков потребления.

• принимать выплески воды после гидроудара.

     Однако назначение пневматического гидроаккумулятора состоит не только в этом. Гидроаккумулятор является пневматической водонапорной установкой системы, которая обеспечивает накопление и подачу воды к водоразборным точкам потребителей.

     Назначение реле давления состоит в размыкании или замыкании контактов питания электропривода при достижении определенных пороговых значений давления. Тем самым реле чередует работу насоса и гидроаккумулятора. Оборудованный таким реле гидроаккумулятор дает электрическому мотору «передышки» от повторно-кратковременных включений, ограничивая их количество 12–15 раз в час. Это позволяет не только увеличить рабочий ресурс насосного оборудования, но и более чем на 50% снизить потребление агрегатом электроэнергии.

     Дополнительную экономию затрат может дать оснащение системы мотором в 1,5–2 раза меньшей мощности. Замена маломощным двигателем возможна при достаточном объеме гидробака и правильной настройке реле давления.

Электрическая схема подключения

В зависимости от нужд пользователя и его финансовых возможностей можно выбрать один из методов подсоединения глубинной помпы к электрической сети.

Без автоматики

Без вспомогательных управляющих приборов подключение помпы идет с помощью заблаговременно смонтированной электророзетки с контактом заземления. Насос также заземляется. Для этого применяется основная шина дома, соединяющаяся с уже имеющимся заземляющим контуром здания.

Для подведения электричества к розетке применяется трехжильный кабель. Напряжение электропитания погружного насоса – 220В. Нельзя использовать розетки на 380 или 150 вольт.

Через реле давления

Чтобы уменьшить стоимость комплекта напорного оборудования, можно применить схему подключения скважинного насоса только с реле давления без управляющего блока. Устройство отключает помпу, когда напор достигнет максимума, и запускает ее при уменьшении показателей до минимума.

С помощью блока управления

При подборе модели автоматики сначала нужно выяснить, какая защитная система уже поставлена изготовителем в насосе. Современные аппараты уже защищены от перегрева и работы вхолостую. Иногда оборудование комплектуется поплавковым механизмом. С учетом этих данных можно подобрать один из трех вариантов автоматики – простой, с электроблоком управления второго или третьего поколения.

Простейшая защита наиболее часто применяется для автоматической водоподачи. Управляющий блок здесь собран из трех приборов:

• Блокиратор сухого хода. Он выключит аппарат, который работает без воды, предотвратив перегрев. Иногда допускается дополнительная установка поплавкового выключателя. Он выполняет те же функции, отключает насосное оборудование при понижении уровня воды, предотвращая его перегревание. Может показаться, что приборы примитивные, но они обеспечивают эффективную защиту электродвигателя.
• Гидравлический аккумулятор. Без него не выйдет обеспечить автоматическую водоподачу. Работает гидробак как накопитель воды. Внутри расположен рабочий механизм – диафрагма.
• Реле давления, укомплектованное манометром. Этот прибор позволяет проводить настройку работы релейных контактов.

Оснастить простой автоматикой напорное оборудование своими руками несложно. Принцип действия системы прост: при расходе воды давление в гидробаке понижается. При достижении минимального показателя реле запускает напорное оборудование, которое нагнетает воду в накопитель. Когда давление в гидравлическом аккумуляторе достигнет максимума, релейное устройство выключает установку. В процессе потребления воды цикл повторяется.

Регулировка пределов давления в накопителе осуществляется посредством реле. В приборе с помощью манометра устанавливают минимальные и максимальные параметры срабатывания.

В автоматике второго поколения подключение идет через электроблок с набором датчиков. Они монтируются непосредственно на напорном оборудовании, а так же внутри водопроводной сети, и позволяют системе функционировать без гидробака. Импульс от датчиков поступает на электронный блок, который и управляет системой.

Работа напорного оборудования при такой схеме подключения погружного скважинного насоса к автоматике:

1. Жидкость накапливается лишь в водопроводе, где поставлен один из датчиков.
2. При падении давления датчик шлет импульс управляющему блоку, а тот запускает помпу.
3. После достижения нужного давления водяного потока в водопроводе насос отключается по аналогичной схеме.

Чтобы поставить подобную автоматику, понадобятся базовые познания в электротехнике. Работают эта и предыдущая защиты почти одинаково – по давлению воды. Однако электроблок с датчиками по стоимости более дорогой, из-за чего он не так популярен среди потребителей. Еще при применении автоматики можно не использовать гидробак, хотя при перебоях в электросети с ним вы не останетесь без воды. В накопителе всегда остается резерв.

Автоматика третьего поколения надежная, качественная и дорогая. Ее установка позволяет значительно экономить на электричестве благодаря сверхточной настройке работы электродвигателя. Схема подключения усовершенствованной автоматики к глубинному насосу для скважины очень сложная, поэтому для ее подсоединения следует обратиться к профессионалу. Зато она обеспечивает полную защиту мотора от разнообразных поломок, например, перегрева при сухом ходе или сгорания обмоток при скачках напряжения в сети.

Блок работает от датчиков без гидробака. Эффективность достигается благодаря тонким настройкам.

Как отрегулировать уровни давления в реле

Удобство пользования насосной станцией и срок службы отдельных ее составляющих напрямую зависят от правильности настройки работы реле давления и гидроаккумулятора.

Реле, прежде чем включить или выключить систему подачи воды диагностирует состояние гидронакопителя на предмет:

• минимальное давление в нем;
• максимальное давление;
• разница между ними;
• и технически допустимое давление накопителя.

Минимальный уровень давления в баке составляет 1,5 атмосферы и это означает, что реле активирует подачу воды, если давление упадет ниже этой отметки. Максимальный уровень находится в пределах 5 атмосфер. Если давление превысит этот показатель, реле отключит насос. Разница между этими величина примерно составляет 2,5 атмосфер.

Следует знать, что завод-изготовитель первоначально устанавливает технически рассчитанные пределы давления в реле. Это как раз вышеуказанные величины. И прежде чем запускать собранную насосную станцию, необходимо сверить эти показатели, так как в процессе хранения до покупки могло произойти ослабление давления в гидроаккумуляторе.

Датчики сухого хода. Схема подключения реле сухого хода.

Датчик сухого хода необходим в системах водоснабжения для защиты насоса от работы без воды. Сухой ход насоса возникает, когда его всасывающий патрубок оказывается выше уровня воды. Такое может случиться при опустошении ёмкости, из которой происходит откачка, или при понижении уровня воды в скважине или колодце. Датчики обнаруживают сухой ход и выключают насос прежде, чем он выйдет из строя.

В электрическую цепь датчики включаются последовательно с насосом и при обнаружении сухого хода размыкают цепь, отключая питание. Принципиальная электрическая схема подключения показана на рисунке.

Электрическая схема подключения датчика сухого хода.

Чтобы обнаружить сухой ход, датчики измеряют одну из трёх величин:

1. Уровень воды там, откуда происходит откачка

2. Давление воды на выходном патрубке насоса

3. Поток воды из выходного патрубка насоса

Поплавковый датчик сухого хода

Датчики сухого хода, измеряющие уровень воды, чаще всего являются поплавковыми датчиками. Их размещают так, чтобы при критически низком уровне воды поплавок оказывался в нижнем положении и тем самым размыкал электрическую цепь.

Поплавковые датчики для защиты от сухого хода.

Реле сухого хода

Датчик сухого хода может использовать реле давления для контроля давления воды на выходном патрубке насоса. Такой датчик может устанавливаться как непосредственно после насоса (как правило в 1 м от его выходного патрубка), так и перед гидроаккумулятором в начале водопроводной системы дома. При использовании скважинных насосов разместить такой датчик сухого хода внутри скважины нельзя, поэтому его ставят уже на поверхности. Суть работы датчика на основе реле давления заключается в том, что при сухом ходе насоса подача воды прекращается, и давление падает. Падение давления воды ниже критического (обычно ниже 0,5 бар) может означать только одно – воды нет. Срабатывает реле сухого хода и насос выключается, едва начав работать всухую.

Реле сухого хода

Подключение реле давления перед насосом – то есть на его всасывающий патрубок – не даст нужного результата, потому что при всасывании насос создаёт разряжение, и давление там будет нулевое, что приведёт к срабатыванию реле сухого хода.

Действие реле сухого хода основано на гибкой мембране, которая под давлением воды искажается, и, благодаря этому, замыкаются контакты. Если давление падает настолько, что мембрана выпрямляется, то контакты размыкаются.

Реле потока

Датчик сухого хода на основе реле потока измеряет поток воды на выходном патрубке, так же как и реле давления. Если при работающем насосе подача воды прекращается, это означает, что насос начал работать вхолостую, и реле потока отключает питание.

«Сухой ход» – это режим работы насоса, во время которого через насос не прокачивается вода. Такой режим – крайне нежелательный и аварийный, он сокращает срок службы насоса. Вода, которую перекачивает насос, является одновременно и смазывающей и охлаждающей жидкостью. Без неё насос перегревается и выходит из строя.

Поплавковый выключатель – это устройство для автоматизации работы насосов в системах водоснабжения и канализации частных домов, суть работы которого заключается в том, что оно включает или выключает насос при определённом уровне воды.

В этой статье будет рассмотрена типичная схема подключения гидроаккумулятора к погружному насосу и системе водоснабжения частного загородного дома. В качестве источника воды может быть скважина или колодец, гидроаккумулятор используется, чтобы обеспечить приемлемый режим включения/выключения насоса.

Диагностика системы

Сбой в работе насоса — еще не повод для поспешного вывода о неисправном реле давления, и не надо спешить пытаться сразу провести ремонт или регулировать его.

необходимо предварительно принять простые меры:

Внимательно осмотреть на герметичность систему водоснабжения.
Провести ревизию и, при необходимости, почистить фильтры.
Обратить внимание на давление в гидроаккумуляторе станции.

Поводами для периодических отключений, а в последующем и полной его остановки могут быть:

• Воздушная пробка в заборной магистрали и нагнетательном отделе насоса.
• Обмельчание источника.
• Поломка либо засорение обратного клапана насоса.
• Неисправность мембраны гидроаккумулятора.
• Снижение давления в гидроаккумуляторе.

О завоздушивании системы водоснабжения можно понять по пузырькам и прерыванию водяного потока.Для решения проблемы часто бывает достаточно проверить герметичность соединений и заменить изношенный сальник.

В остальных случаях, требуется чистка фильтров, обслуживание или замена вышедшего из строя оборудования.

Технические характеристики

Эксплуатационные характеристики насосной станции водоснабжения для частного дома (цена за оборудование):

• напор (максимальный) – 35 м;
• расход (предельный) – 60 л/мин;
• максимальная манометрическая глубина всасывания – 9 м;
• диаметр отверстия для присоединения входного патрубка – 1”;
• диаметр выходного отверстия – 1”;
• во всасываемой воде (через пластиковый обратный клапан — как установить, написано в этой статье) допускается присутствие механических твердых примесей с линейными размерами до 0.8 мм и в концентрации, не превышающей 150 г/куб.м;
• максимально допустимая температура перекачиваемой жидкости — +50 градусов;
• диапазон допустимых температур окружающей среды — +1..+35градусов.

Приводной электромотор

• мощность – 0.6 кВт;
• потребляемый ток – 2.7 А;
• синхронная частота вращения – 3000 об/мин;
• частота питающей сети – 50 Гц;
• напряжение питающей сети – 220В;
• допускаются отклонения параметров питающей сети по частоте – не более 5%, по напряжению – не более 10%;
• режим эксплуатации – кратковременный, повторно-кратковременный, повторно-кратковременный с частыми пусками (S2-S4 по классификации ГОСТ 183);
• максимальная частота включений в час – 20 циклов (почему насосная станция включается очень часто, написано здесь);
• степень защиты двигателя – IP54.

Гидроаккумулятор

Для гашения гидроударов, оптимизации циклов включения и выключения насоса, подачи потребителю воды под давлением, непосредственно, после включения водоразборной арматуры, в состав насосной станции Джамбо 60/35 П-24 включен гидроаккумулятор общим объемом 24 л с горизонтальной установкой.

Корпус накопителя выполнен из углеродистой стали, окрашен в голубой цвет (краска предохраняет внешнюю поверхность от коррозии).

Давление воздуха внутри диафрагмы при незаполненном накопителе составляет 1,5 атм.

Материал диафрагмы (пищевой полимеризованный каучук) позволяет использовать насосную станцию для перекачки питьевой воды.

Эксплуатация гидроаккумулятора с жидкостями, нагретыми до температур более 50 градусов, не допускается.

Блок автоматического управления

Контроль циклов включения/выключения насоса-автомата Джамбо 60/35 П-24 осуществляет реле давления.

При заполненной системе и отсутствии водоразбора давление в гидроаккумуляторе растет до верхнего предела, после чего реле давления срабатывает, отключая насос (почему насосная станция не набирает давление — причины описаны в этой статье).

При включении водоразборной арматуры жидкость, накопленная в из гидроаккумуляторе, под давлением поступает к точкам водоразбора.

Давление в гидроаккумуляторе уменьшается, и при достижении порога, реле давления (нижнего) подает сигнал на запуск насоса.

Вода с выхода насоса питает потребителей и заполняет гидроаккумулятор.

При достижении верхнего порога срабатывания реле давления насосной станции (регулировка своими руками), выключается, и процессы повторяются.

Насосы Джамбо могут комплектоваться блоками автоматики с датчиком наличия потока.

В этом случае включение насоса осуществляется при снижении давления в системе до минимального уровня, а выключение – при отсутствии потока.

Установка гидроаккумуляторов в такой системе — не обязательна.

Важно!
Насосная станция не допускает эксплуатацию без воды. В случае опасности появления такого режима автоматику с реле давления рекомендуется заменять блоком с датчиком потока

В случае опасности появления такого режима автоматику с реле давления рекомендуется заменять блоком с датчиком потока.

В этом блоке предусмотрено защитное отключение насоса в случае «сухого» хода.

Наличие гидроаккумулятора для эксплуатации системы с датчиком потока препятствием не является.

Конструкция и принцип действия реле давления насосной станции

Перед тем как приступить к регулировке реле давления неплохо будет ознакомиться с его конструкцией и принципом действия.

Конструктивно реле насосной станции, чаще всего, представляет собой металлическое основание к которому снизу крепится крышка мембраны (под ней находится мембрана и металлический поршень) с быстросъемной гайкой для крепления к переходнику насосной станции, а сверху — контактная группа, клеммная колодка (для подключения сети, насоса и заземления) и два пружинных регулятора разных размеров.

Все это сверху накрывается пластиковой крышкой, которая крепится к винту большого регулятора и которую, в зависимости от модели, можно легко снять с помощью отвертки или гаечного ключа.

В зависимости от производителя и модели реле могут отличаться размерами, формой, расположением составляющих элементов, но большинстве своем они имеют вышеописанную конструкцию. Иногда в неё включают дополнительные элементы, например, рычаг защиты от «сухого хода» или др.

Принцип действия

Принцип действия этого реле основан на том, что под действием давления воды, которая подается от насоса, мембрана давит на поршень, который приводит в движение контактную группу, смонтированную на металлической платформе, имеющей два шарнира.

Пружина большого регулятора действует на платформу контактной группы, уравновешивая давление поршня. Как только давление ослабевает, под действием пружины платформа опускается и контакты замыкаются (насос включается).

Пружина малого регулятора также действует против давления воды, но она расположена дальше от шарнира платформы и вступает в работу не сразу, а когда платформа с контактами поднимется на определенную высоту.

За срабатывание электрической части реле (замыкание и размыкание контактов) отвечает небольшой шарнир с пружиной. Конструктивно устроено так, что платформа и это шарнир не могут быть в одной плоскости.

Как только она поднимается выше шарнира, контакты скачком опускаются вниз, а как только она опускается ниже его плоскости – они тут же перещелкиваются вверх.

Плоскость этого шарнира находится немного выше основания пружины малого регулятора, что позволяет платформе подниматься до этого уровня без размыкания контактов, а как только она его достигнет – под действием пружин обеих регуляторов контакты размыкаются и насос выключается.

Таким образом, большой пружинный регулятор отвечает за момент включения насоса или так называемое «нижнее» давление (P), а меньший – за разность давлений включения и выключения (∆P).

При сжимании пружины большого регулятора (закручивании гайки по часовой стрелке) , она с большей силой действует на платформу контактной группы и «нижнее» давление возрастает.

Если при этом не изменять степень сжатия пружины малого регулятора, то также возрастет и «верхнее» давление (отключения), ровно на такую же величину ( так как ∆P будет в этом случае неизменным).

При сжимании пружины меньшего регулятора, будет увеличиваться «верхнее» давление при неизменном «нижнем», то есть будет увеличиваться ∆P. При ослаблении пружин, соответственно, вышеуказанные показатели будут уменьшаться. На этом и основана регулировка реле давления насосной станции.

Принцип работы и составные части приспособления

По своей конструкции устройство представляет небольшой блок, содержащий особые пружины. Одна из них настраивается на максимальное давление, а другая – на минимальное. Их регулировка может осуществляться посредством специальных гаек, расположенных сверху.

Можно ознакомиться со строением реле наглядно

Непосредственно к пружинам прикреплена мембрана, реагирующая на изменение давления определенным образом. При минимальном значении происходит растяжение металлической спирали, а при максимальном – сжатие. Таким образом, контакты смыкаются и размыкаются.

Состав системы контроля давления в системе

Порядок работы приспособления примерно следующий.

• На начальном этапе тратится вода из расширительного бака, что приводит к снижению давления в контуре. Когда оно опускается до нижнего порога, происходит включение насоса.
• Вода закачивается в основной бак до тех пор, пока он не заполнится до определенного уровня. В результате давление повышается. После того как оно достигает верхнего порога, подающее оборудование отключается.

Манометр необходим для снятия показаний давления

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.