Датчик протока воды: принцип работы, устройство и монтаж прибора

Любые приборы или системы, работающие с водой, будет функционировать без проблем, если они оснащены электронными либо электрическими устройствами, предотвращающими сбои и поломки оборудования. Главная задача для систем водоснабжения и отопления — обеспечение их бесперебойной работы. Помощь в этом случае оказывает насосное оборудование, которое особенно чувствительно к отсутствию жидкости в водопроводе. Чтобы предотвратить возможные нештатные ситуации, хозяева автономных систем используют датчик протока воды, второе его название — реле протока. Этот небольшой прибор выполняет важную роль, поэтому он необходим практически для любой системы, в которой функционирует насос. О том, что такое датчик протока, о принципе работы прибора нужно узнать заранее. «Близкое знакомство» с устройствами даст возможность выбрать и правильно настроить прибор.

Предназначение датчика протока воды

Никого не обрадует выход из строя главной «движущей силы» любой автономной системы, в которой «работает» вода. Для обеспечения эффективной, беспроблемной работы насосного оборудования используют несколько дополнительных приборов, которые выполняют контроль, предотвращают возможные сбои и выход из строя насоса.

Среди них — термодатчик, реле давления и датчик протока воды. Герой этой статьи — последний из «трио» приборов. В первую очередь, он, как и другие вспомогательные устройства, — надежная защита от поломок. Датчик протока воды имеет и другие названия — датчик сухого хода (защиты), реле потока, контроллер насоса или блок управления.

Самая нежелательная ситуация для систем автономного отопления и водоснабжения — запуск насосного оборудования в тот момент, когда вода в трубопроводе отсутствует. Такую некорректную работу называют холостой работой, или «сухим ходом». Поскольку жидкость способствует охлаждению агрегата, и служит своего рода смазкой устройству, без нее неминуема авария.

Например, даже непродолжительное время в режиме сухого хода способно привести к снижению производительности. Если на проблему не обратить внимание вовремя, то в дальнейшем хозяева столкнутся с деформацией деталей конструкции, перегревом насоса и его последующей поломкой — с заклиниванием и выходом из строя двигателя.

Когда реле протока необходимо?

Такие серьезные последствия существования без воды ожидают любой агрегат, они не зависят от типа работающих приборов. Перегрев и выход из строя одинаково грозит как поверхностному, так и глубинному оборудованию. Причин сухого хода есть несколько. К «провокаторам» относится:

низкое давление в системе при отсутствии контролирующих устройств (реле давления);
нарушение целостности какого-либо участка трубопровода (всасывающего патрубка);
мусор, который скопился в трубе для откачивания воды;
уменьшение количества воды в источнике;
некорректный выбор мощности прибора;
неправильно проведенный монтаж.

Автоматический датчик протока воды предназначен для того, чтобы не допустить таких ситуаций, обезопасить насосное оборудование от недостаточного количества жидкости. Эта простая конструкция измеряет параметры потока, контролирует их, поддерживает на одном уровне. Реле протока воды имеют небольшие габариты, такую же приемлемую цену. Они отличаются простотой монтажа, но позволяют защитить оборудование от поломок, от преждевременного износа, увеличить срок его эксплуатации, а также снизить потребление электроэнергии.

Польза прибора неоспорима, а есть ли у таких реле минусы? К сожалению, недостатки легко находятся у любой конструкции. В категорию слабых мест датчиков протока воды входит ослабление пружин со временем, оно потребует покупки нового прибора. Как говорят, такие устройства вообще довольно часто ломаются, а ремонт сложных моделей может обойтись дорого.

Всегда ли датчик нужен?

Когда можно обойтись без реле протока? Есть два варианта, когда этот прибор не является обязательным. Необходимости в монтаже нет, если:

в системе используется маломощный насос, а скважина отличается высоким дебитом;
во время работы насоса мастер находится рядом с оборудованием, поэтому сможет выключить агрегат, если уровень воды вдруг опустится ниже нормы.

Во всех остальных случаях установка прибора, держащего под «неусыпным» контролем поток жидкости, обязательна.

Где применяются

Винтовой насос: принцип действия, область применения и конструктивные особенности

Датчики протока используют в приборах, где необходим контроль за системой подачи воды в квартиру или частный дом. Устанавливая подобный тип оборудования на газовый котёл, можно значительно уменьшить ежемесячную оплату, а также теплогенератор станет намного безопаснее в использовании.

Для газовых котлов

Регулятор протока воды есть во всех котлах (Buderus и иных моделях). Благодаря устройству тепловой генератор может работать как аппарат для обогрева жилища и нагрева воды.

Датчик давления воды газового котла монтируют на трубопровод. После установки он начинает реагировать на поток сразу же, как открывают горячий кран.

Через регулятор передаётся сигнал на специальную плату, которая установлена внутри котла. После этого автоматически запускается циркуляционный насос и снижается напор в газовых форсунках. В результате клапан циркуляции воды перекрывается. После этого включаются форсунки подогрева воды, и жидкость начинает прогреваться в теплообменнике. После закрытия вентиля, смонтированный датчик для газового котла фиксирует это действие и передает соответствующий сигнал на плату.

Для насосов

Во многих частных домах устанавливают систему автономной подачи воды. Это необходимо, если на участке часто наблюдается слабый напор и собственник хочет, чтобы его двор был независим от централизованного водопровода. Оборудование монтируют, чтобы напор воды в доме всегда оставался на высоком уровне.

В систему входит:

специальный насос;
бак, куда наливается вода;
система управления.

К насосу можно подключать различные бытовые приборы, к примеру, посудомоечные или стиральные машины. Регулятор в таком случае необходим для своевременной активации насоса, обеспечивая стабильную подачу воды.

И не имеет значение, началась ли стирка, на кухне открыт кран или вода спускается из бачка унитаза — регулятор выполняет одинаковые функции для любого типа подключенного к системе бытового оборудования.

Также рассматриваемый датчик собственники жилплощади часто соединяют с автоматическим поливом на даче или в частном доме. Здесь устройство не только выполняет функцию открытия, оно регулирует количество воды, которое должно расходоваться за раз.

Такая функция очень полезна, если используется дозированный полив, чтобы не переувлажнять почву. Для стабильной работы регулятор протока монтируют к центральному трубопроводу, а всю информацию он передаёт на пульт управления системы.

Реле протока: устройство и принцип работы

Основная работа датчика протока воды заключается в постоянном контроле и отключении насосной станции в том случае, если прибором обнаруживается, что мощность потока снизилась. Когда показатели снова возвращаются к нормальным значениям, он включает оборудование. Если говорить о самых востребованных конструкциях, то ими являются лепестковые реле, однако есть и другие разновидности приборов.

Лепестковые датчики протока воды

Это классические «защитники». Конструкция лепесткового датчика относительно проста. В состав таких устройств входит несколько важных элементов:

входной, выходной патрубок;

пружины, имеющие разную степень сжатия;

клапан-лепесток с магнитом, он располагается на стенке внутри камеры;

второй магнит: он создает обратную силу, возвращающую лепесток в исходную позицию, когда поток воды ослабевает;

герконовый микропереключатель, или герконовое реле, чьи задачи — размыкание и замыкание электрической цепи.

После наполнения камеры жидкостью поток, вернее его сила, начинает воздействовать на клапан, смещающийся относительно оси. Лепесток сдавливает пружину. Благодаря магниту, находящемуся с другой стороны клапана, контакты переключателя замыкаются, включая насосное оборудование в работу.

Когда сила потока падает до нулевого значения, происходит обратный процесс: пружина клапана разжимается, лепесток с магнитом возвращаются в исходное положение. Переключатель также возвращается на прежнюю позицию, насос останавливается.

Некоторые устройства не имеют второго, возвратного магнита. Его заменяют обычные пружины. Главный недостаток таких датчиков протока — меньшая стабильность, потому что на них в большей степени влияют даже небольшие скачки давления.

Главное достоинство лепесткового реле — простота, неприхотливость конструкции, которая гарантирует ее бесперебойную работу. Другие плюсы — практически мгновенные срабатывания устройства, отсутствие между ними задержек, отсутствие уменьшения давления подачи жидкости.

Другие виды реле протока

Есть и другие разновидности, но эти конструкции используются значительно реже, причем по разным причинам.

Пресс-контроль

Так называют датчик протока воды, который совмещен с реле давления. Этот прибор включит оборудование только в том случае, если уровень жидкости в камере достигнет определенного уровня. Его можно настроить, чаще используют значения, находящиеся в пределах 1-2 бар. Остановка оборудования происходит в течение 5-10 секунд.

Данные модели используют для защиты насосных станций. В этом случае их устанавливают на выходной патрубок насоса. Минус у совмещенных приборов есть, он касается насосов поверхностного типа. Если пресс-контроль установить на такое оборудование, то перед каждым пуском его придется вручную заполнять водой. Решить задачу помогут дополнительные обратные клапаны, но и они не самый лучший выход.

Термореле протока

Этот датчик протока воды имеет самую сложную конструкцию, а потому и такую же высокую цену. Принцип работы устройства основан на сравнении температур потока жидкости и значения, на которое настроены датчики прибора. Температура сенсоров чуть выше, чем у жидкости, это условие выполняется благодаря постоянному их подогреву за счет электричества.

Когда поток более холодной воды датчики охлаждает, это изменение сразу же фиксирует микропереключатель. Разница температур становится сигналом, запускающим насосное оборудование. Если поток воды прекращается, то температура сенсоров повышается до нормального уровня, поэтому контакты электросети и прибора размыкаются. Как правило, тепловыми реле протока оснащают модели насосов высокой ценовой категории.

Поплавковый выключатель, или реле уровня воды

Эти конструкции с полным правом можно отнести к категории «проще не бывает». Это простейший, утилитарный вариант, который знаком всем, кто когда-то наблюдал за работой поплавкового механизма, например, в бачке унитаза. Такой выключатель-«поплавок» устанавливают внутри источника, примерно на 200-250 мм выше, чем располагается насос.

Его принцип работы заключается не в контроле работы оборудования. Реле отслеживает уровень воды. Как только она опускается ниже того места, где расположен поплавковый выключатель, тот тоже опускается и выключает насос. Минус моделей — невозможность использования в узких, глубоких скважинах. Причина — трудность регулировки, которая состоит в изменении длины кабеля, к которому подвешено устройство. Для колодца, наоборот, этот «поплавок» подойдет идеально.

Конструктивные особенности

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

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

Основные компоненты промышленного датчика потока

Работает устройство вышеописанной конструкции следующим образом:

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

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

В трубопроводные системы различного назначения датчики, контролирующие проток воды, устанавливаются достаточно просто. Главное – правильно подобрать такое устройство, обращая внимание на его рабочие параметры и характеристики насосного оборудования.

Как выбрать датчик протока воды?

При выборе любого устройства сначала знакомятся с его техническими характеристиками. Такие реле не исключение. Перед покупкой данных приборов нужно обратить внимание на несколько параметров. Это:

диапазон давления и рабочих температур;

диаметр посадочных отверстий и резьбы;

класс защиты, особенности эксплуатации;

глубина источника воды, его диаметр.

Еще один важный фактор — материал, из которого изготовлен прибор. Оптимальными вариантами будут конструкции, сделанные из нержавеющей стали, алюминия или латуни. Приобретая такое реле протока воды, можно будет не беспокоиться о частых форс-мажорах в водопроводных системах — о гидравлических ударах. Второй момент, который необходимо рассматривать отдельно, — соответствие рабочего давления датчика мощности насосного оборудования. От этого показателя зависят параметры потока воды, циркулирующей в системе.

Если решено использовать термореле протока, то необходимо выбирать прибор, ориентируясь на рабочие температуры. Например, для систем отопления и горячего водоснабжения этот параметр должен быть достаточно высоким. Для ХВС будет достаточно прибора, температурный диапазон которого заканчивается 60°.

Основные характеристики

При выборе датчиков протока воды для оснащения трубопроводной системы надо учитывать следующие их параметры:

материал изготовления корпуса и внутренних элементов;
рабочее давление, на которое рассчитан датчик;
диапазон температур жидкости, для контроля потока которой будет использоваться устройство;
класс защиты и требования к условиям эксплуатации;
диаметр посадочных отверстий и параметры резьбы в них.

Каждый из вышеперечисленных параметров оказывает влияние на эксплуатационные особенности датчиков протока воды, поэтому стоит рассмотреть их более подробно.

От того, из какого материала изготовлен корпус датчика и его внутренние детали, зависят надежность такого устройства, его способность переносить возникающие в процессе работы нагрузки, а также его долговечность. Выбирая датчик протока жидкости, лучше отдавать предпочтение моделям, для изготовления которых были использованы различные металлы – нержавеющая сталь, латунь или алюминий. В процессе эксплуатации как корпус датчика протока, так и его внутренние элементы испытывают значительное давление со стороны проходящей через него жидкости. Выдерживать такую нагрузку длительное время в состоянии только прочные материалы. Кроме того, в трубопроводах нередки такие явления, как гидравлические удары, последствия которых могут быстро вывести датчик из строя, если для его изготовления были использованы несоответствующие материалы.

Датчик потока с латунным корпусом

Значение рабочего давления, при котором может функционировать датчик протока жидкости, коррелирует с мощностью используемого насоса, поэтому на данный параметр следует обращать особое внимание. Кроме того, от данного параметра зависит и то, какими характеристиками будет обладать поток жидкости, транспортируемой по трубопроводу. Те модели датчиков протока воды, в конструкции которых предусмотрены две пружины, могут управлять работой насоса по нижнему и по верхнему уровням давления. Устройствам именно данного типа лучше отдавать предпочтение.

Температура жидкости, на которую рассчитан датчик, оказывает непосредственное влияние на то, в системах какого назначения он может быть использован. Естественно, выбирая такой датчик для оснащения системы отопления или горячего водоснабжения, следует обращать внимание только на те модели, которые могут работать с водой, нагретой до высокой температуры. Для трубопроводов, по которым транспортируется холодная вода, используют датчики протока, рассчитанные на работу с жидкостями, имеющими температуру 60–80°.

Повышающий насос с датчиком потока

Как монтируют и настраивают датчик протока воды?

Нередко реле протока уже входит в состав оборудования, но иногда возникает необходимость в установке отдельного прибора. Его монтируют на горизонтальных участках водопровода. Необходимо тщательно следить за тем, чтобы ось клапана располагалась строго вертикально.

Установка реле протока воды

К водопроводу устройство монтируют, используя резьбовую муфту. Как правило, для него предназначается специальное гнездо. Если отверстие не предусмотрено, то его создают. На участке устанавливают латунный тройник, к которому можно дополнительно подключить еще один важнейший прибор — реле давления. Резьбу уплотняют ФУМ-лентой либо льном, Дополнительно соединение советуют обрабатывать герметиком.

При монтаже реле протока ориентируются на стрелку, которая изображена на корпусе прибора. Это направление, указывающее на поток жидкости, должно совпадать с реальным. Если жидкость в системе не отличается качеством, то необходимо еще одно дополнение — фильтры для очистки воды. Их устанавливают до датчика протока. Минимальное расстояние между реле протока и трубопроводом составляет 55 мм.

Последняя операция на завершающей стадии монтажа — присоединение прибора к электросети. Операция состоит из нескольких простых этапов:

к концам контактов подсоединяют проводники;

к самому датчику (к винту) — провод заземления;

затем устройство подключают к насосу, в этом случае самая важная задача — присоединение друг к другу жил одинакового цвета.

После завершения этого этапа работу реле проверяют. Если показатели манометра изменяются, а насос останавливается, когда пройдено граничное значение, то можно считать, что задача выполнена.

Регулировка прибора

Для настройки на устройстве предусмотрены специальные болты. Их затягивание или ослабление дает возможность изменить (увеличить, уменьшить) силу сжатия пружин. С помощью этой операции можно установить необходимый уровень давления, при достижении которого прибор будет включать либо отключать насосное оборудование.

Как правило, датчики не требуют дополнительных действий от владельцев: они уже идеально отрегулированы на заводе. Однако в исключительных случаях такая процедура все же может потребоваться. Настройка происходит так:

Сначала из системы сливают жидкость до тех пор, пока давление не упадет до нулевого значения. Затем насосную установку снова включают, но воду запускают медленно.
Ждут, пока датчик не отключит насос. В этот же момент запоминают показатели давления. Потом снова начинают сливать жидкость до тех пор, пока не запустится насос. И эти показатели напора тоже запоминают.
После этого датчик открывают и с помощью регулировочных болтов по очереди настраивают границы максимального и минимального давления, изменяя силу сжатия пружин. Для большой детали устанавливают минимальный уровень сжатия, для маленькой — максимальный.

После завершения регулировки работу оборудования снова проверяют. Сначала трубопровод заполняют водой, потом ее сливают. Если значения требуют корректировки, то настройку повторяют. При эксплуатации оборудования проверку датчиков протока воды проводят ежегодно. Если необходимо, то параметры изменяют.