Реле давления воды для насоса: устройство, регулировка, схемы подключения

Автоматизация работы независимого водопровода невозможна без использования датчика давления. Чуткое устройство практически моментально отреагирует на падение или повышение давления в сети, запустит и остановит насосное оборудование без участия хозяев.

Пользоваться автономным водопроводом, оснащенным устройствами автоматики, очень удобно, как городской системой.

В этой статье расскажем, как действует реле давления воды, какой вид прибора лучше выбрать для установки в независимую систему, технологические нюансы различных типов датчиков.

Назначение

Реле давления воды предназначено для контроля количества жидкости в системе. Для этого используется система с насосом и гидроаккумулятором, которая может дополняться датчиком наличия воды.

Рис. 1. Назначение реле давления воды

Насос в системе водоснабжения может непрерывно подавать напор воды в основную магистраль, наполняя расширительный бак. Чем больше жидкости накопится в емкости, тем выше величина давления. В виду того, что количество накопленной воды в расширительном баке периодически расходуется по мере бытовых нужд, необходимость повторного включения компрессорной установки привязывается к давлению в системе. Поэтому основным назначением реле давления воды является подача и отключение питания насоса, в зависимости от достижения граничных значений измеряемого параметра.

Процесс измерения будет отличаться в зависимости от конструктивных особенностей конкретного типа реле. Для понимания принципа действия рассмотрим более детально устройство наиболее распространенного вида логического элемента для бытовых насосов.

Проверка давления в системе водоснабжения с помощью манометра

Сразу же после покупки насосной станции необходимо проверить показатели, которые заданы в гидробаке производителем. Обычно этот показатель равен 1,5 атмосферы. Однако в процессе хранения и транспортировки утечка из бака части воздуха — явление совершенно обычное.

Для проверки рекомендуется использовать автомобильный манометр с как можно менее градуированной шкалой, чтобы обеспечить точность измерения. Некоторые модели насосных станций комплектуются пластиковыми манометрами, но практика показала, что они ненадежны и точных показателей давления в гидробаке не дают. Ещё один вариант — электронные манометры, показания которых во многом зависят от уровня заряда батареи и окружающей температуры. Учитывая высокую стоимость электронных манометров и крайнюю ненадежность китайских пластиковых изделий, специалисты рекомендуют выбрать обычный механический автомобильный манометр, заключенный в металлический корпус.

Для настройки реле давления насоса лучше всего использовать механический манометр

Чтобы проверить давление в гидроаккумуляторе, необходимо снять декоративный колпачок, под которым срыт ниппель, подсоединить к нему манометр и снять показания. Чем меньше давление, тем больше запас воды можно в нем создать. Для создания достаточно большого напора воды приемлемым показателем считается давление в 1,5 атм. Но и одной атмосферы вполне хватит для того, чтобы обеспечить бытовые нужны небольшого дома.

При высоком давлении насос включается чаще, а значит, изнашивается быстрее, однако напор воды в системе создается примерно такой же, как в городской водопроводной системе. Это позволяет, например, использовать душ с гидромассажем. При низком давлении насос изнашивается меньше, но максимальный комфорт, который можно себе позволить — обычная ванна, наполненная горячей водой, но никак не прелести джакузи.

Обратите внимание, что специалисты не советуют чрезмерно перекачивать гидробак или снижать давление до показателя менее одной атмосферы. Это может привести к недостаточному запасу воды в гидроаккумуляторе, либо к повреждению резиновой «груши».

После того, как выяснены эти нюансы, воздух в гидробак либо подкачивают, либо стравливают его, пока не будет достигнут необходимый показатель.

Устройство

Конструктивно реле давления воды может иметь электронное или механическое исполнение. Первый вариант более компактный и все процессы в нем осуществляются за счет электронной схемы. Второй тип оборудования имеет более широкое распространение в быту за счет простоты и доступности. Как правило, механические модели мало чем уступают электронным при установке в домашнюю систему водоснабжения, поэтому в качестве примера мы рассмотрим именно такой вариант.

Все устройство состоит из трех составных блоков – гидравлического, механического и электронного, как показано на рисунке ниже:

Рис. 2. Устройство реле давления воды

Все блоки сообщаются в единую систему, где изменения параметров измеряемой среды отображается на каждом из них. Однако рассмотрение конструкции удобнее произвести отдельно для каждого блока.

Гидравлический блок представлен подвижным чувствительным элементом, закрепляемым в фланце и сильфоне. В соответствии с п.4.1. ГОСТ Р 55023-2012 в качестве такого элемента может выступать мембрана, поршень или другое подвижное устройство.

Рис. 3. Составляющие электрического и механического блока реле давления воды

Электронный и механический блок представлены такими составляющими:

Клеммы для подключения жил питающих проводов – в данном случае имеется две группы клемм, одна из которых позволяет закрепить фазный, нейтральный и защитный проводник от распределительной сети. Вторая группа клемм используется для отходящей линии электроснабжения насоса.
Муфты – используются для ввода кабеля в реле давления. Одна из муфт предназначена для ввода кабеля от распределительной сети, а вторая для подачи питания на насос.
Контактная группа – приводится в движение за счет механического усилия рычагов и пружинного механизма. Включается и отключается в зависимости от состояния чувствительного элемента.
Пружинный привод – реагирует на физическую деформацию чувствительного элемента. В результате достижения порогового значения он перемещает шток, который и производит переключение контактов.
Регуляторы – в большинстве моделей позволяют отрегулировать максимальный и минимальный предел отключения. Предназначены для корректировки параметров давления воды в контуре.
Основание – служит базой для закрепления всех элементов реле. В зависимости от модели изготавливается из металла или полимера. Обеспечивает прочность и надежность конструкции.

Вся конструкция помещается в защитный корпус, который предотвращает попадание внутрь устройства мусора, влаги. В зависимости от климатического исполнения, имеет различное исполнение и состав компонентов.

Контроль за водопроводом

Регулярное использование личной трубопроводной сети в закрытом пространстве может сопровождаться явлением, когда насосная станция будет часто включаться и выключаться. В данном случае реле давления не влияет на эксплуатации водоносного оборудования.

В случае повышение давления и быстрого подключения помпы, рекомендуется проверить состояние гидроаккумулятора. Внутри его конструкции будет сильно деформирована поверхность пропускной мембраны. Именно эта деталь предназначена для контроля за повышением давления.

Опытные специалисты рекомендует ввести наблюдения за процессом работоспособности водопроводного оборудования. Если реле постоянно выходит из строя, то для сохранения эксплуатационных качеств необходимо обратиться за специализированной помощью.

Принцип работы

Чтобы рассмотреть работу реле давления воды для насоса, определимся к схеме, в которой он выполняет свои непосредственные функции. Если рассматривать действующий водопровод в частном доме, то его устройство будет выглядеть следующим образом:

Рис. 4. Принцип действия реле давления воды

Как видите на рисунке выше, погружной насос через обратный клапан и водопровод наполняет гидроаккумулятор и подает воду в систему водоснабжения. Электроснабжение самого насоса осуществляется через реле давления, подключаемого в разрыв цепи. Чувствительный элемент реле выводится в трубопровод через тройник (в некоторых ситуациях вместо тройника может применяться пятивыводной штуцер). Логика работы организованна следующим образом:

При включении насоса в сеть давление в рубах находится на нулевой отметке. Мембрана реле находится в минимальной отметке, поэтому его контакты замкнуты. Через контактную группу напряжение подается на обмотки насоса, и вода поступает в трубопровод.
По мере наполнения системы водоснабжения и расширительного бака давление воды пропорционально увеличивается. Мембрана в тройнике постепенно будет воспринимать все большее давление жидкости.
При наполнении гидроаккумулятора и достижении максимального предела давления в системе чувствительный элемент реле деформируется под воздействием воды. За счет чего шток переместится посредством пружинно-рычажного механизма и сместит контактную группу в противоположенное положение. Питание насоса прекратится, в системе установится максимальный уровень давления.
Как только в доме откроют кран или душ вода начнет вытекать из системы и гидроаккумулятора, в результате чего давление начнет линейно снижаться. Как только уровень воды достигнет минимальной отметки, при которой давление снизится менее установленного предела, мембрана снова деформируется. В результате деформации чувствительного элемента шток переведет контактную группу в противоположное положение. Контакты снова замкнут цепь питания насоса, который начнет подкачку воды в систему.

Цикл переключения контактов реле давления воды повторяется по мере достижения установленных границ давления для транспортируемого ресурса. Однако следует отметить, что в случае отсутствия воды в колодце или при обрыве трубы реле давления не отреагирует на повреждение, и питание будет непрерывно подаваться на насос. Такая ситуация может стать аварийной, поэтому для предупреждения преждевременного изнашивания элементов и выхода насоса со строя дополнительно устанавливается реле сухого хода.

Регулировка реле давления воды

Рассмотрим процесс регулировки наиболее популярного экземпляра — РДМ-5. Его выпускают разные заводы. Пределы регулировок изменяются, так как в разных по размеру водопроводах требуется разное давление. С завода этот прибор выходит с базовой настройкой. Обычно это 1,4-1,5 атм — нижний порог и 2,8-2,9 атм — верхний порог. Если вас какой-то параметр не устраивает, можно его перенастроить так, как требуется. Такая процедура обычно необходима при установке джакузи: стандартного давления в 2,5-2,9 атм для необходимого эффекта недостаточно. В большинстве остальных случаев перенастройка не требуется.

В паспорте есть полное описание

В реле давления воды РДМ-5 есть две пружины, которыми и регулируется порог отключения/включения насоса. Пружины эти отличаются по размеру и назначению:

большая регулирует пределы (сразу верхний и нижний);
маленькая изменяет дельту — разрыв между верхней и нижней границей.

Изменение параметров происходит при закручивании или откручивании гаек на пружинах. Если гайки закручивать, давление возрастает, если ослаблять — падает. Сильно крутить гайки нет необходимости один оборот — это изменение примерно на 0,6-0,8 атм, а это обычно очень много.

Как определить пороги срабатывания реле

Порог включения насоса (и нижний порог давления на реле давления воды) связаны с давлением в воздушной части гидроаккумулятора — минимальное давление в системе должно быть на 0,1-0,2 атм выше. Например, если в емкости давление 1,4 атм, порог отключения желателен 1,6 атм. При таких параметрах мембрана бака будет служить дольше. Но чтобы и насос работал в нормальных условиях, посмотрите и не его характеристики. У него тоже есть нижний порог давления. Так вот, он не должен быть выше выбранного значения (ниже или равен). Исходя из этих трех параметров и подбираете порог включения.

Кстати, давление в гидроаккумуляторе перед настройкой надо проверить — бывают существенные отклонения от заявленных параметров. Под съемной крышкой (в разных моделях выглядит и располагается она в разных местах) скрыт ниппель. Через него можно подключить манометр (можно автомобильный или тот, который у вас имеется) и посмотреть фактическое давление. Его, кстати, через тот же ниппель можно корректировать — повышать или понижать при необходимости.

Пороги отключения зависит от составляющих системы

Верхний порог — отключения насоса — при регулировке выставляется автоматически. Реле в исходном состоянии настроено на какую-то разность давлений (дельту). Эта разница обычно 1,4-1,6 атм. Так что если вы выставили включение, например, на 1,6 атм, автоматически выставится порог отключения в 3,0-3,2 атм (зависит от настроек реле). Если вам необходимо более высокое давление (поднять воду на второй этаж, например, или система имеет много точек водоразбора), можно порог отключения увеличить. Но при этом существуют ограничения:

Параметры самого реле. Верхняя граница фиксирована и в бытовых моделях обычно не превышает 4 атм. Больше выставить просто не получится.
Верхней граница давления насоса. Этот параметр тоже фиксирован и отключаться насос должен не менее чем за 0,2-0,4 атм до заявленной характеристики. Например, верхний порог давления насоса 3,8 атм, порог отключения на реле давления воды должен быть не выше чем 3,6 атм. Но, чтобы насос работал долго и без перегрузок разницу лучше сделать больше — перегрузки слишком плохо сказываются на сроке работы.

Вот и все по выбору настроек реле давления воды. На практике, при настройке системы приходится выбранные параметры корректировать в ту или другую сторону, ведь надо подобрать все так, чтобы нормально работали все точки водоразбора, включая бытовую технику. Потому, часто говорят, что параметры выбирают методом «научного тыка».

Настройка реле давления воды для насоса или насосной станции

Для настройки системы потребуется надежный манометр, показаниям которого можно верить. Он подключается в систему недалеко от реле давления.

Процесс регулировки состоит в подкручивании двух пружин: большой и маленькой. Если вам надо поднять или опустить нижний порог (включения насоса), крутим гайку на большой пружине. Если крутить по часовой стрелке, давление поднимается, против — опускается. Поворачивают на совсем небольшое значение — пол-оборота или около того.

Регулировка реле давления воды происходит при помощи пружин

Последовательность действий такая:

Запускают систему, по манометру отслеживают при каком давлении включился и отключился насос.
Поджимают или отпускают большую пружину.
Включают и проверяют параметры (на каком давлении включился, при каком отключился). Обе величины смещаются на одинаковое значение.
При необходимости вносят корректировки (снова регулируют большую пружину).
После того как нижний порог выставлен таким, как вы его хотите видеть, приступают к регулировке порога отключения насоса. Для этого поджимают или опускают маленькую пружину. Гайку на ней тоже не особо крутите — пол-оборота обычно достаточно.
Снова включают систему и смотрят на результаты. Если все устраивает, на этом останавливаются.

Что еще надо знать о регулировке реле давления воды? Что не во всех моделях есть возможность изменять дельту, так что при покупке смотрите внимательнее. Есть реле давления для насоса во влаго- и пыле- защищенном корпусе. Их можно ставить в приямке, некоторые модели можно устанавливать прямо на корпус насоса, если в нем есть такой выход.

В некоторых реле давления воды есть еще реле холостого (сухого) хода, вообще это устройство есть в отдельном корпусе, но есть и комбинированные. Защита от холостого хода необходима чтобы насос не сломался если вдруг воды в колодце или скважине не окажется. Некоторые насосы имеют встроенную защиту такого типа, для других отдельно покупают и устанавливают реле отдельно.

Схемы подключения

Так как принцип подсоединения реле давления воды к системе водоснабжения мы рассмотрели, теперь разберем основные принципы электрического подключения.

Рис. 5. Схема подключения реле давления воды

Питание реле осуществляется от сети 230 В, от счетчика электрической энергии фазный и нейтральный проводник подается на ввод логического элемента. От шины защитного заземления также подводится провод на ввод. От реле к насосу также выводится три провода: защитный, нулевой и фазный для подачи питания на компрессорную установку. Если рассматривать само устройство, то принцип подключения следующий:

Рис. 6. Схема распиновки реле давления для подключения

Для защиты человека от поражения электротоком и для предотвращения возгорания от коротких замыканий в цепь электроснабжения насоса устанавливается диффавтомат. Но его можно заменить УДТ и обычным автоматическим выключателем. Помимо этого в схеме может устанавливаться реле сухого хода, тогда подключение будет производится следующим образом:

Рис. 7. Схема подключения через реле сухого хода

Первичная настройка с нуля

Если на вашем реле пружины полностью ослаблены, придётся произвести настройку с нуля. В этом случае работу проводят в такой последовательности:

Производят запуск насосного оборудования и нагнетают давление в системе до того уровня, когда напор воды из самого удалённого от насоса крана не станет более-менее приемлемым для вас. Допустим, что измерительный прибор показал в этот момент значение 1,5 бар. Производим выключение насоса.
Теперь необходимо отключить насосную станцию от питания, открыть крышку на реле и начать подтягивать гайку на большой пружине, пока не раздастся характерный щелчок, указывающий на замыкание контактов.
Крышку реле устанавливают на место и производят запуск насосного оборудования. При этом давление нужно довести до 2,9 бар.
Теперь агрегат нужно снова отключить от питания, крышку на реле опять открываем и поджимаем гайку малой пружины, пока не прозвучит щелчок размыкания контактов.
После произведённых настроек реле будет срабатывать при нижнем показателе в 1,5 бар и выключать насос при верхнем давлении в 2,9 бар. Крышку на реле возвращаем на место, а станцию подключаем к электросети.

Видео инструкция по регулировке реле давления агрегата водоснабжения своими руками:

Настройка и регулировка

Настойка реле давления воды осуществляется посредством двух гаек, расположенных поверх пружин внутри корпуса устройства. Первая гайка отвечает за регулировку нижнего предела давления. Вторая гайка позволяет установить разницу пределов по давлению для коммутации оборудования.

Рис. 8. Настройка и регулировка реле давления воды

Регулировка производится при отключенном питании. На этапе холостого хода без воды устанавливается предел включения. Нижний предел необходимо выбрать таким образом, чтобы давление было хотя бы на 10% большее, чем при холостом ходе. Верхний предел также не рекомендуется подбирать не более 80 % от номинального.

Настройка реле

Производитель обеспечивает настройку насосных станций на средние показатели:

нижний уровень – 1,5-1,8 бар;
верхний уровень – 2,4-3 бар.

Нижний порог давления

Если потребителя не устраивают такие значения, то зная, как отрегулировать давление в насосной станции, их можно изменить. Разобравшись с установкой правильного напора в накопительном баке, приступают к корректировке настроек датчика:

Насос и реле отключается от питания. Из системы спускается вся жидкость. Манометр в этот момент на нулевой отметке.
Пластиковая крышка датчика снимается с помощью отвертки.
Включить насос и записать показания манометра в момент отключения оборудования. Этот показатель – верхнее давление системы.
Открывается кран, находящийся дальше всего от агрегата. Вода постепенно сливается, насос снова включается. В этот момент по манометру определяется нижнее давление. Разницу давлений, на которую в данный момент настроено оборудование, вычисляют математическим способом – отняв полученные результаты.

Внимание. Для получения корректной настройки необходим надежный манометр, показаниям которого можно доверять.

Имея возможность оценить напор из крана, выбирают необходимую настройку. Регулировка на увеличение давления насосной станции выполняется путем закручивания гайки на большой пружине. Если напор нужно уменьшить – гайка ослабляется. Не забывайте, что работы по корректировке проводятся после отключения устройства от питания.

Внимание. Настройка проводится осторожно, реле – чувствительное устройство. Один поворот гайки изменяет давление на 0,6-0,8 атмосферы.

Верхний порог давления

Для настройки оптимальной частоты включения насоса необходимо отрегулировать разность давлений. За этот параметр отвечает маленькая пружина. Оптимальное значение разности верхнего и нижнего порога давления составляет 1,4 атм. Если необходимо увеличить верхний предел, при котором отключается агрегат, то гайку на маленькой пружине крутят по часовой стрелке. При уменьшении – в противоположную сторону.

Схема настройки

Какое действие на оборудование оказывает такая регулировка? Показатель ниже среднего (1,4 атм.) обеспечит равномерную подачу воды, но агрегат будет часто включаться и быстро сломается. Превышение оптимального значения способствует щадящему режиму использования насоса, но водоснабжение пострадает из-за заметных скачков напора. Регулировка разницы давления насосной станции осуществляется плавно и осторожно. Результат воздействия требует проверки. Повторяется схема действий, выполняемых при настройке нижнего уровня давления:

Все приборы отключаются от электрической сети.
Вода сливается из системы.
Включается насосное оборудование и оценивается результат настройки. При неудовлетворительных показателях процедура повторяется.

При выполнении настроек разницы давлений существуют ограничения, которые следует учитывать:

Параметры реле. Нельзя устанавливать верхний порог давления равный 80% от максимального показателя устройства. Данные о давлении, на которое рассчитан контроллер, присутствуют в документах. Бытовые модели обычно выдерживают до 5 атм. Если в системе необходимо поднять напор выше этого уровня, стоит купить более мощное реле.
Характеристики насоса. Перед выбором регулировки необходимо свериться с характеристикой оборудования. Агрегат должен отключаться при давлении, которое на 0,2 атм. ниже его верхнего предела. В этом случае он будет функционировать без перегрузок.

Частые неисправности

Осведомленность об основных неисправностях, которые могут произойти с реле напора воды, помогут избежать длительных остановок и не менее продолжительных ремонтов.

К наиболее частым неисправностям можно отнести:

Обрыв питающего провода – требует отыскание места нарушения цепи и последующего устранения.
Заклинивание контактов реле – устраняется при проведении ревизии оборудования;
Окисление контактов или нагар – также производится путем разборки и чистки прибора;
Выход со строя чувствительного элемента реле – потребует либо замены лишь одной мембраны, или всего приспособления.

Электрическое подключение датчика давления

3.1.Электрические схемы подключения датчика.

Рис.3.1-1

На схеме использованы следующие обозначения: «Д»- датчик, «+Un» – 1-й контакт датчика, «-Un» – 2-й контакт датчика, которые являются одновременно цепями питания и сигнала, «Rн»- сопротивление нагрузки, «ИП»- источник питания.

В качестве сопротивления нагрузки (Rн) в данной схеме может выступать прецизионный измерительный резистор, сопротивление стрелочного, цифрового измерителя тока или входное сопротивление контроллера. Сопротивление нагрузки может ставиться как в плюсовую, так и в минусовую цепь датчика. При работе с системой сбора данных чаще схемотехнически оправдано включать нагрузку в минусовую цепь питания датчика. Величина Rн выбирается а пределах от 0 до 1 кОм. При этом напряжение питания должно иметь следующую величину:

Up ³ 0,02 ·(Rн + Rл) + 12, (1)

где Rн- сопротивление нагрузки (Ом), Rл – сопротивление проводов соединительной линии (Ом), Up- напряжение питания датчика (В).

Для предотвращения поражения током обслуживающего персонала рекомендуется заземлять корпус датчика и источника питания (если он имеет металлические части, которые могут оказаться под напряжением).

Двухпроводная схема является самой простой и надёжной для работы датчика. Датчик не выходит из строя при неправильном включении, если перепутана полярность питания, при коротких замыканиях, менее чувствителен к помехам (особенно при малых сопротивлении нагрузки). При двухпроводном включении проще реализовать меры по снижению влияния электромагнитных помех (индустриальные помехи, радиопомехи).

Снизить влияние электромагнитных помех на линию связи можно, прокладывая ее витой парой, экранированным кабелем, экранированной витой парой (рис 3.1-2).

Рис.3.1-2 (Схема подключения двухпроводного датчика с выходным сигналом 4‑20 мА с элементами защиты)

Соединение экрана с общим проводом системы, либо с шиной заземления должно выполнятся только с одного конца. Экран кабеля линии связи должен быть надежно изолирован на всем его протяжении. Недопустимо использовать в качестве точки заземления экрана корпус электротехнического устройства (шкафа). Заземление должно выполнятся только на шину заземления, кратчайшим путем соединенную с заземляющим устройством.

На рис. 3.1-2 в цепь питания датчика дополнительно включен резистор Rогр, который защищает сопротивление нагрузки (вход измерительного или регистрирующего прибора) от возможных перегрузок при случайных замыканиях линии связи, если источник питания не имеет защиты от перегрузки, либо ток срабатывания защиты чрезмерно велик. Резистор Rогр не должен быть точным, но при этом его максимально возможное значение должно быть учтено при расчете по формуле (1).

На рис. 3.1-3 показана схема подключения группы двухпроводных датчиков с выходным сигналом 4‑20 мА. Как и в предыдущих схемах, Rн – это либо измерительные резисторы, либо эквиваленты входного сопротивления приборов контроля и регулирования.

Рис.3.1-3. (Схема подключения группы двухпроводных датчиков)

Чтобы исключить появление дополнительной погрешности от протекания суммы выходных токов датчиков, объединение нагрузок должно быть выполнено в одной точке. Для минимизации обратной связи по проводам питания объединение проводов питания датчиков должно быть выполнено непосредственно на положительном зажиме источника питания, либо на колодке, расположенной в непосредственной близости от источника питания, а провод, соединяющий отрицательный зажим источника питания с общей точкой системы, должен быть минимальной длины.

3.1.2. Четырёхпроводная схема включения

На рис. 3.1-4 показана схема подключения четырехпроводных датчиков с унифицированным сигналами постоянного тока с токовым (0-5мА) или потенциальным выходом (0-5В).

Рис.3.1-4. (Схема подключения четырехпроводного датчика)

На схеме обозначены: «Д»- датчик, «+» – 1-й контакт датчика, «» – 2-й контакт датчика, которые являются цепями питания, «Rн+», «Rн-«- контакты 3, 4, которые являются сигнальными цепями, «Rн»- сопротивление нагрузки, «ИП»- источник питания.

Для датчиков с токовым выходом сопротивлением нагрузки (Rн) может быть прецизионный измерительный резистор, сопротивление стрелочного, цифрового измерителя тока или входное сопротивление контроллера.

Питание датчиков осуществляется от источника питания с напряжением 20÷36В. Сопротивление нагрузки берётся в пределах от 0 до 2,5 кОм для датчиков с выходом 0-5 мА, 10 кОм и выше для датчиков с выходом 0-5 В. Датчики давления с потенциальным выходом в большей степени подвержены воздействию помех на линию связи, чем датчики с токовым выходом.

Датчики давления с четырёхпроводной схемой не допускают неправильного включения; в этом случае они выходят из строя. Кроме того, заземление приборов (датчика, источника питания, системы сбора) в этом случае должно выполняться с особой осторожностью, чтобы не допускать появления напряжений и токов, которые могут вывести из строя подключенные приборы.

Рис.3.1-5. (Схема подключения группы четырехпроводных датчиков)

На рис. 3.1-5 показана схема подключения группы четырехпроводных датчиков с объединением одного из полюсов нагрузок. В данном включении каждый датчик должен питаться от отдельного источника питания, либо от многоканального блока питания с гальваническим разделением каналов.

Возможно включение группы четырехпроводных датчиков с одним источником питания, как показано на рис.3.1-6.

Рис.3.1-6. (Схема подключения группы четырехпроводных датчиков с одним источником питания)

Включение датчиков по этой схеме оправдано, если в качестве нагрузок используются гальванически развязанные измерительные или регистрирующие приборы. В схеме подключения с коммутацией сигналов с нагрузочных резисторов на общий вход системы сбора данных необходимо выполнить следующие условия: коммутация должна выполнятся электромеханическими переключателями, и переключение с одного резистора нагрузки на другой должно выполнятся с паузой. Применение электронных коммутаторов затруднено, поскольку выводы нагрузочных резисторов находятся под значительным потенциалом относительно полюсов источника питания, величина которого, кроме того, зависит от построения схемы конкретного типа датчика. Одновременное замыкание ключей хотя бы в двух каналах неминуемо приведет к отказу датчиков.

3.2. Место прокладки линии связи

Провода, соединяющие датчик с остальными приборами, составляют линию связи, которая не должна прокладываться вблизи сильноточных электрических цепей. Сильноточные электрические цепи являются не только источником помехи, но и источником эдс, напряжение которой, складываясь с напряжением источника питания, приводит к появлению высокого напряжения и пробою датчиков. Источником высоковольтных импульсов напряжения (из-за наводок в линии связи) могут стать грозовые разряды. Поэтому в местах, где возможно воздействие грозовых разрядов, необходимо применять специальные меры защиты (например, использовать блоки грозозащиты или датчики со встроенными блоками грозозащиты, которые выпускаются нашим предприятием).

3.3. Подключение датчика к линии связи

Правильное подключение датчика к линии связи особенно важно в случаях, когда датчик необходимо защитить от попадания воды и влаги. В этом случае датчик должен быть выбран с сальниковым вводом (прямой, угловой), а линия связи в месте ввода в датчик должна быть выполнена кабелем круглого сечения с требуемым количеством жил. Подключение кабеля к контактной колодке производится в соответствии с рисунком 3.3-1 в следующей последовательности.

Рис.3.3-1

Разделывается кабель 6, снимается крышка 1, закрепленная двумя невыпадающими винтами, выворачивается гайка 5 сальника и извлекается металлическая шайба 4 и резиновая прокладка 3. В прокладке 3 строго посередине пробивается отверстие по внешнему диаметру кабеля или на 0,5 мм больше. На разделанный кабель одеваются гайка 5, шайба 4 и прокладка 3. Кабель с элементами уплотнения вставляется в отверстие сальника в соответствии с рис. 3.3-1. Ослабляются винты 7 контактной колодки 2. Оголенный проводник жилы вставляется между пластинкой 8 и контактом, заворачивается винт 7. Крышка 1 устанавливается на место и закрепляется винтами. Герметизация кабельного ввода производится закручиванием гайки 5 таким образом, чтобы прокладка туго обжимала кабель.

Необходимо помнить, что крышка имеет три места, через которые может проникнуть вода и влага:

ввод кабеля,
отверстие для винтов крепления крышки,
соединение крышка- кожух датчика.
Ввод кабеля герметизируется сальниковым уплотнением, винты — резиновыми кольцами, которые на них одеты, сама крышка – резиновым кольцом в основании крышки. Нарушение герметичности в любом из указанных мест может привести к отказу датчика из-за попадания в него воды. Поэтому необходимо следить, чтобы резиновые уплотнители были в наличии, а оба винта крышки и гайка сальника достаточно хорошо затянуты.
Очень часто в местах прохождения кабеля имеются зоны, где образуется конденсат (например, трубы с холодной водой). Капли конденсата, попадая на кабель, стекают по нему на крышку датчика и при недостаточно хорошем уплотнении попадают под крышку и далее в датчик. В таких случаях желательно, чтобы до ввода в датчик кабель имел ниспадающую петлю, которая предотвратит стекание воды в датчик по кабелю.
ВНИМАНИЕ: Если при монтаже датчика по какой-либо причине допущено нарушение в уплотнении сальника, необходимо принять дополнительные меры по защите кабельного ввода от попадания воды и влаги. Однако, в этом случае предприятие не несёт ответственности за отказ датчика, вызванный попаданием в него воды.
3.4. Включение датчика и проверка его работоспособности.
Перед включением датчика необходимо проверить:
правильность выбора место установки датчика (климатические условия (1.1), температура измеряемой среды (1.2), состояние и свойства измеряемой среды (1.3), механические воздействия (1.4) на датчик),
правильность подключения датчика к магистрали с измеряемой средой (герметизации места соединения датчика с магистралью с использованием требуемого посадочного места (2.1) и правильного монтажа датчика (2.2)на рабочее место),
правильность электрического подключения датчика (схема включения датчика (3.1), место прокладки линии связи (3.2), герметичность кабельного ввода (3.3)),
напряжение питания датчика, которое не должно превышать 36 В,
наличие постоянных, переменных, импульсных напряжений между корпусом и питающими, сигнальными шинами (наводки, паразитные ёмкости в оборудовании, подключаемому к датчику и т.п.).
Невыполнение любого из указанных условий может привести к отказу датчика.
Напряжение между корпусом и питающими, сигнальными шинами может явиться источником помех, а при большой величине, если оно превышает напряжение пробоя изоляции датчика, приводит к его отказу.
Если все указанные требования выполнены, то производится включение датчика, т.е. подача питающего напряжения на него. О работоспособности датчика можно судить по его выходному сигналу при нулевом избыточном давлении (штуцер датчика соединён с атмосферой). Выходной сигнал зависит от типа применяемого датчика (ДИ, ДА, ДВ, ДИВ), от вида унифицированного сигнала датчика (4-20 мА, 0-5 мА, 0-5 В), от диапазонов измеряемых давлений.
Датчики избыточного давления (ДИ), имеющие нижний предел измеряемого избыточного давления равный нулю, так же как и датчики разрежения (ДВ), должны иметь выходной сигнал, соответствующий нижней границе его выходного сигнала (4 мА, 0 мА, 0 В). Если нижний предел измеряемого избыточного давления датчиков ДИ не равен нулю, то выходной сигнал будет всегда иметь меньшую величину. Отсутствие выходного сигнала у датчиков с выходом 4-20 мА, как правило, свидетельствует об обрыве в соединительных цепях, плохом контакте в местах соединений, в том числе и в контактной колодке датчика (не зажат провод, окисная плёнки на контактах из-за долгого хранения) и т.п.
Датчики абсолютного давления (ДА), так же как и датчики избыточного давления- разрежения (ДИВ), всегда имеют выходной сигнал больше, чем нижняя граница выходного сигнала.. «Добавку» (Д) к выходному сигналу датчика ДА можно ориентировочно рассчитать, зная верхний предел измеряемого давления датчика (Рн) в МПа и диапазон (В) выходного сигнала (16 мА для датчика с выходом 4-20 мА, 5 мА для датчика с выходом 0-5 мА, 5 В для датчика с выходом 0-5 В).
Д= В*0,1/Рн
Особый класс составляют высокотемпературные датчики давления, нижний предел выходного сигнала которых устанавливается только при достижении рабочей температуры измеряемой среды (равной середине диапазона температурной компенсации). Проконтролировать работоспособность датчика в этом случае можно по данным из паспорта, в котором указывается значение начального выходного сигнала при комнатной температуре.
Если выходной сигнал не соответствует паспортным данным, необходимо дополнительно проверить напряжение питания непосредственно на клеммах датчика. Для датчика с выходом 4-20 мА оно должно лежать в пределах 12В…36В, для остальных датчиков 24В…36В.
Если выходной сигнал датчика нестабилен, то, как правило, это связано с наличием сильных электромагнитных помех или помех между корпусом и питающими, сигнальными шинами. Во многих случаях избавиться от этого можно с помощью установки конденсатора между корпусом датчика и контактом питания на контактной колодке датчика. Соединение должно иметь минимальную длину, индуктивность и выполнено с учётом требований, предъявляемым к высокочастотному монтажу. Для подавления высокочастотных помех достаточно высокочастотного конденсатора емкостью 300-500 пф., дли подавления низкочастотной помехи — конденсатора типа К73-17 емкостью 1,0-2,0 мкф. Существуют другие более эффективные, но более трудоёмкие способы защиты от помех, которые описаны в технической литературе.
Из сказанного следует, что перед установкой датчика на рабочее место желательно проверить его работоспособность в лабораторных условиях. В этом случае неработоспособность датчика, выявленная после установки его на рабочее место, укажет на то, что отказ произошёл во время установки из-за нарушений правил эксплуатации обслуживающим персоналом.
Если после установки или во время эксплуатации датчик оказался неработоспособным, его необходимо снять, автономно проверить в лабораторных условиях, составить акт об отказе датчика, оформить рекламацию (4.2), выслать датчик вместе с рекламацией изготовителю.
Если выходной сигнал находится в допуске, то датчик готов к работе. При правильной установке датчика и его эксплуатации датчик работает надёжно и не требует регулировок. Необходимо помнить, что датчик является высокоточным прибором и требует соответствующего обращения. Обслуживающий персонал должен быть обучен для работы с ним.