Датчик тиску теплоносія: як ним користуватися, вибір правильного обладнання та дії в аварійній ситуації
При роботі опалювального котла необхідно контролювати тиск: занадто велике може створити аварійну ситуацію, а занадто низьке призведе до зниження ефективності роботи опалення. Існують різні методи контролю. Вони включають різні види автоматики, регулювання надходження води в котел, контроль процесу нагрівання теплоносія. Власник будинку повинен розуміти, як працює опалювальна система, як правильно регулювати тиск і як працює датчик тиску в системі опалення.
Чому важливо контролювати тиск
Для правильної роботи системи опалення важливо, щоб тиск був у певних межах. В іншому випадку порушиться процес руху теплоносія трубами і не буде забезпечений необхідний прогрів приміщення.
В опалювальному котлі рівень тиску пов'язаний з тим, як здійснюється прогрів. Тому часто одночасно з датчиком використовується температурний. Якщо тиск надмірно зросте, це може призвести до аварійної ситуації. Коли воно знизиться, то порушиться процес передачі тепла через уповільнення руху теплоносія.
Використання автономної опалювальної системи допомагає громадянам не залежати від централізованої системи. Це корисно там, де приватна садиба не має такої можливості. Деякі власники обирають таке рішення задля того, щоб заощадити кошти.
В обох випадках важливо забезпечити економію витрат палива. Датчик тиску дозволяє заощадити, оскільки він може бути використаний для регулювання прогріву в залежності від температури та тиску котла. Він допомагає вмикати насоси лише тоді, коли це дійсно потрібно. При цьому економиться електроенергія для їх роботи та зменшується зношування обладнання.
Датчики, що розглядаються, впливають на якість роботи всієї опалювальної системи. Вважається, що функціональність опалювального котла, труб та радіаторів на 80% визначає ефективність роботи опалення.
Коли котел виконує функції гідроакумулятора в приватному будинку, в нього за допомогою насосів підкачують воду, яка потрібна для споживання всередині будинку: для роботи на кухні, миття та інших функцій. Якщо насоси для забезпечення надходження води працюватимуть безперервно, тиск у котлі збільшиться, що може призвести до його пошкодження або псування елементів домашньої водопровідної мережі. Якщо підкачування стане слабким, то вода з крана матиме незначний натиск.
Датчики тиску з'єднані з реле, які в потрібні моменти часу включають або відключають надходження води в залежності від рівня тиску. Своєчасність цих процесів забезпечують підтримку тиску в котлі у необхідних межах. Забезпечується організація оптимального режиму використання насосів.
Способи контролю
Стан системи опалення можна частково контролювати за допомогою датчиків температури. Їх застосовують для виконання різних функцій. Зокрема, від температури залежить тиск у газовому казані. За допомогою таких датчиків можна оцінити ефективність обігріву.
Однак його використання недостатньо для регулювання роботи опалювального котла. І тут основну роль грає датчик тиску. Відсутність контролю над підвищенням тиску може призвести до аварії. Тому встановлення такого датчика необхідне. Якщо він не входить до конструкції котла, то за наявності примусової циркуляції власник повинен встановити його додатково.
Для чого потрібні датчики тиску
На тиск впливають два фактори: надходження води в котел та його нагрівання. Максимально допустимий тиск не повинен перевищувати того, що може витримати опалювальний котел. Бажано, щоб воно було менше, ніж граничне значення на 0,5 атм або більшу величину.
Нижнє значення підбирають, виходячи з того, щоб забезпечити в будинку потрібний ступінь прогріву. При цьому потрібно, щоб обігрів включався не надто часто. Зазвичай у приватних будинках використовуються мінімальне значення 1,5 МПа, а максимальне - 2,5 МПа. Однак щоразу необхідно підбирати індивідуально. При цьому оптимальне значення може знаходитись у проміжку до 6 МПа.
Датчики можуть мати різні типи конструкції. Найпростіші є механічними чи електричними. Деякі призначені для керування реле, яке закриває чи відкриває труби.
Деякі різновиди оснащуються манометрами для того, щоб людина могла контролювати рівень тиску. Може бути передбачений механізм запобігання різким перепадам води.
Важливо, щоб частота спрацьовування реле була занадто великою. Вона залежить від обсягу гідроакумулятора, що використовується в системі тиску, та кількості пристроїв, що споживають воду в даний момент.
Наприклад, якщо в приватному будинку одночасно приймають ванну, прають і миють посуд, то реле частіше включатиме насос. Це пов'язано з вищою витратою води, ніж зазвичай. Через це почне падати тиск та спрацює реле. В результаті почнеться підкачування води. Через витрату води тиск знову впаде до нижньої межі і реле повинно буде ще раз увімкнути насос. Коли витрата зменшиться до нормальної величини, частота спрацьовування повернеться до звичайного значення.
Якщо пристрій оснащений манометром, власник може контролювати рівень тиску в системі. Якщо він відрізняється від нормативу, можна буде розібратися в причинах того, що відбувається, і вжити відповідних заходів.
Особливості контролю опалювальних котлів
При вимірюванні тиску в опалювальних котлах застосовуються два види датчиків:
- для пари;
- для води.
Такі пристрої прийнято називати прессостатами. Вони мають складнішу організацію порівняно із звичайними датчиками тиску. Показання датчиків визначають рівень підкачування теплоносія, роботу вентиляторів з охолодження котла, керують роботою пальників. Пресостати можуть бути розраховані на роботу з максимальним рівнем тиску, мінімальним або використовувати комбінований підхід.
Датчики, що контролюють тиск газу, призначені в першу чергу для управління інтенсивністю нагріву води. Якщо тиск надто високий, пальники повинні працювати менш інтенсивно. Якщо вона недостатня, потрібно краще прогрівати воду. При виборі реле для опалювальних котлів слід стежити, щоб вони відповідали особливостям конкретних моделей.
Під час роботи системи опалення тиск у системі має перебувати у певних межах. Воно має бути таким, щоб забезпечити нормальну циркуляцію теплоносія. Якщо величина вийде за межі, то в результаті рух теплоносія може припинитися.
Опалювальні системи можуть передбачати статичну або динамічну зміну тиску. У першому випадку рух теплоносія відбувається природним чином і без використання підкачування насосами. У другому, на вході має забезпечуватися більший тиск, ніж на виході.
Принцип роботи
Регулювання тиску води виконується відповідно до наступного алгоритму:
- Відчиняються крани. Після цього вода з котла потрапляє у систему опалення. У цьому рівень теплоносія знижується, і навіть зменшується тиск.
- Датчик відстежує величину тиску для того, щоб він не став надто слабким. У той час, коли тиск досягає порогового значення, відбувається замикання контактів реле.
- В результаті запускається насос, який підкачує воду із свердловини або іншого зовнішнього джерела.
- Через надходження води тиск збільшуватиметься. Датчик буде контролювати, коли воно досягне максимально допустимого максимального значення.
- У момент, коли це відбувається, реле спрацьовує, внаслідок чого контакти розмикаються. Тепер насоси припиняють свою роботу.
В результаті вдається зберігати тиск у заданих рамках. При цьому воно не падатиме надто сильно і не підвищиться настільки, щоб виник ризик виникнення аварійної ситуації. Датчики не тільки здійснюють регулювання тиску, а й передають його значення на зовнішній датчик для того, щоб потрібна інформація була доступна майстру. Періодичне відключення двигуна не дає йому працювати вхолосту.
Механізм дії
Основним елементом механічного датчика є еластична мембрана. З одного боку, на неї діє рідина в котлі. Вона вигинається, впливаючи на елементи конструкції, що дозволяють точно визначити величину тиску. Коли досягається граничне значення, реле виконує заплановану дію - замикання або розмикання контактів. Мінімальний та максимальний поріг встановлюють за допомогою двох пружин різного діаметру. Як тільки мембрана натискає на них, виконується відповідна дія.
Механічний датчик тиску в системі опалення може також мати таку схему роботи. Його монтують так, щоб у циліндричний отвір потрапляла вода.
Вона чинитиме тиск на еластичну мембрану, яка прогнеться під впливом тиску. За мембраною знаходиться струмопровідний металевий диск, який буде зміщений тим більшу величину, чим сильніше діє на мембрану рідина.
По краях диска є виступаючі частини. Під час просування диска вони замкнуть контакти. Це призведе до увімкнення реле. Якщо тиск зменшиться, то викривлення мембрани зменшиться і диск розімкне ланцюг. В результаті відключення реле.
Таким чином відбуватиметься увімкнення або вимкнення насосів залежно від наявності певного тиску в котлі. Диск може мати дві пари виступів різного розміру. Відповідно до ступеня впливу води підключення різних контактів відбуватиметься за різних значень тиску.
Електричний датчик застосовує інший принцип роботи. Тут основним елементом, як і раніше, є мембрана, проте її деформація перетворюється на електричний аналоговий сигнал. Далі відбувається його посилення до рівня. Потім відбувається його перетворення на дискретний вигляд. Його подають до блоку управління, який залежно від його значення, подає відповідний керуючий сигнал, призначений для замикання або розмикання контактів.
Існують також електромеханічні пристрої. До їх складу обов'язково входить манометр. Однак у ньому використовуються три стрілки. Дві з них вказують на мінімальне та максимальне значення тиску, а одна вказує на його поточне значення. Коли параметр досягає критичного значення, ланцюг замикається і в результаті за допомогою реле дається команда на увімкнення або вимкнення насосів.
Зазвичай мембрана знаходиться усередині трубки круглого чи еліптичного перерізу. Вона зміщується від тиску в котлі і впливає показання манометра і роботу реле. При виборі механічних датчиків слід враховувати такі вимоги:
- Важливо зважати на похибку вимірювань. Вона не має бути настільки великою, щоб спотворювати результати.
- При виборі побутового манометра клас точності не повинен бути нижчим за 2,5.
- Потрібно пам'ятати, що експлуатація датчика відбувається у інтенсивному режимі. Внаслідок тривалої експлуатації показання приладу можуть стати менш точними.
Перед початком кожного опалювального сезону рекомендується відкалібрувати датчик.
Перевагами датчиків механічного типу є доступна вартість та вища надійність. Електричні надають найкращу функціональність. Наприклад, тут можна організувати підключення після того, як було скоєно аварійне відключення. У деяких моделях передбачено надсилання сигналів власнику на мобільний телефон.
Потрібно враховувати, що існують і інші види датчиків, що розглядаються, але вони порівняно мало поширені. Як приклад можна навести рідинні пристрої. У такій схемі застосовується принцип сполучених судин. При цьому рідина, що знаходиться всередині котла, виводиться назовні у прозору вертикальну трубку.
Залежно від висоти, яку вона піднімається, можна будувати висновки про величині тиску. Такий спосіб має високу точність, але його зазвичай застосовують лише у лабораторних умовах.
Також використовуються пристрої диференціального типу. Тут для вимірювання використовуються дві камери, з'єднання між якими виконане у вигляді чутливого елемента. Зазвичай такі вимірювальні прилади використовуються як виносні.
Місце встановлення
При надходженні води в котел після крана розташовуються елементи, що фільтрують. Датчик тиску зазвичай монтують між ними. Це з тим, що у цьому місці рідше відбуваються стрибки тиску. Під час встановлення потрібно враховувати вимоги до експлуатації, зазначені в інструкції. Наприклад, деякі типи реле можуть експлуатуватися лише усередині приміщень. Для приєднання застосовуються трійники. Вони дозволяють підключити до котла не тільки датчик, але і манометр.
Місце підключення підбирається залежно від технічних особливостей пристрою. У деяких випадках доцільніше провести встановлення реле безпосередньо на водяному насосі в свердловині. У цьому випадку вони мають бути поміщені у вологозахисний корпус. Для встановлення датчика електричного типу потрібно підвести для живлення електричний кабель.
Його товщина має відповідати потужності насосного обладнання. Наприклад, якщо вона дорівнює 2 кВт, то перетин кабелю не повинен бути більшим за 2 кв. мм. Після завершення підключення необхідно перевірити працездатність конструкції. Для цього включають насос та перевіряють тиск. Якщо установку було проведено правильно, то воно має зростати.
Регулювання параметрів
При покупці датчика власник може вчинити по-різному. Він може залишити заводські значення параметрів. Це сенс робити в тих випадках, коли насос працює в стандартних умовах.
Якщо конструкція, що використовується, має свої особливості, то краще провести налаштування самостійно. Як це зробити – докладно розказано далі.
Після встановлення необхідно виконати налаштування мінімального та максимального значення тиску. Важливо, щоб різниця між ними була приблизно рівна 1 атм. Перед тим, як здійснювати регулювання, виконують такі дії:
- Усі елементи насоса відключають від мережі. Тепер потрібно повністю злити воду із насоса.
- Потрібно перевірити рівень тиску котла. Для цього можна скористатися будь-яким доступним манометром.
- Необхідно, щоб тиск дорівнював 1,5 атм. Якщо вона менша, потрібно підкачати воду.
- У тому випадку, коли вона перевищена, потрібно знизити, натиснувши на ніпель.
Після того, як котел був підготовлений, необхідно розпочати процедуру регулювання. Тут для прикладу розглянуто датчик механічного типу. Регулювання проводять наступним чином:
- Для того, щоб розпочати процедуру регулювання. Потрібно вимкнути насос. Потім повністю злити воду. Перевіряють показання манометра. Він має показувати нульове значення.
- Починають заповнення котла водою. Коли завершують процес, необхідно знов провести вимірювання тиску. Це значення слід зафіксувати.
- Тепер потрібно спустити воду, щоб отримати мінімальне значення тиску. Його також фіксують.
- За допомогою гайки приблизно встановлюють пружини так, щоб відповідали потрібним значенням. Послаблюють пружину меншого діаметра. За допомогою гайки регулюють стиск пружини більшого діаметра. Потрібно пам'ятати, що при закручуванні збільшує мінімальний тиск спрацьовування, а при відкручуванні зменшують його.
- Заповнюють систему водою, потім зливають її. Потрібно визначити момент, коли автоматичне включення насоса. Якщо він більший або менше потрібного, проводять додаткове регулювання пружини.
- Приступають до регулювання пружини меншого діаметра. Її підкручують, щоб встановити значення, у якому відбудеться відключення насоса. Стиснення призведе до зменшення різниці між максимальним та мінімальним значенням тиску, а послаблення – до збільшення цього параметра.
- Виконують перевірку встановлених значень. Для цього насос запускають і визначають, при якому значенні тиску відбудеться відключення.
- Якщо максимальне значення встановлено неточно, то, закручуючи або відкручуючи гайку, регулюють ступінь стиснення пружини невеликого діаметру, доки параметр не буде встановлений точно.
Коли граничні значення тиску будуть точно встановлені, процедуру регулювання буде завершено.
Вибір датчика при покупці
Важливо уточнити для якого робочого діапазону тиску він призначений. Ці дані можна дізнатись у технічному паспорті пристрою. Якщо діапазон недостатній для цього котла, краще пошукати іншу модель датчика.
У цьому необхідно передбачити наявність зазору в 0,5 атмосфер. На цю величину граничне значення, з яким може працювати датчик, повинно перевищувати максимально допустиме значення для гідроакумулятора.
Найчастіше для домашніх манометрів достатньо діапазону вимірювань від 0 до 4 бар. Якщо йдеться про використання в промисловості, то може йтися про більш високий тиск.
Потрібно враховувати діаметр штуцера для кріплення. Раніше більшість таких пристроїв мали діаметр, що дорівнює 0,25 дюйма. Наразі збільшився випуск пристроїв зі штуцерами в 0,5 дюйми.
Важливо, що манометр було встановлено у тому місці, щоб до нього був зручний доступ. Датчик тиску має відповідати умовам експлуатації. Наприклад, у деяких випадках можуть бути потрібні манометри, призначені для роботи в умовах високої або низької температури.
Для кожного вимірювального пристрою передбачено періодичність перевірки. Бажано вибрати таку модель, щоб контроль правильності роботи був потрібний рідше.
Залежно від принципу дії пристрою його характеристики будуть відрізнятися. Найбільш поширені датчики, які використовують пружини. Це з тим, що вони дають прийнятну точність, але відрізняються доступною ціною. Мембранні пристрої забезпечують більш високу точність, але й більше. Електричні пристрої забезпечують якісне керування, але коштують набагато дорожче, тому у приватних будинках їх застосовують рідко.
Потрібно враховувати, що кількість та розташування датчиків повинні визначатися схемою використання котла. У деяких випадках можна обмежитися встановленням одного екземпляра, а іноді може знадобитися більше. У простих випадках, якщо котел використовується як простий джерело води, піднятий до потрібної висоти, можна просто підкачувати воду, включаючи і вимикаючи насос вручну.
Якщо мова йде про опалювальний котел, то контроль тиску в котлі життєво необхідний. Неконтрольований підігрів теплоносія спричинить аварійну ситуацію. У таких випадках створюється автоматизована система керування підігрівом та роботою насосами. Це особливо важливо за наявності двох або трьох опалювальних контурів.
При визначенні параметрів використовуються різні одиниці виміру. Для того щоб добре орієнтуватися в них, потрібно знати, як визначати співвідношення між ними. 1 бар дорівнює 0,99 атмосфери. Коли наводяться цифри з використанням мегапаскалів, необхідно враховувати, що в 1 мегапаскалі є 10 бар.
Різке падіння тиску
У разі вимірювання тиску в системі опалення власник може зіткнутися з аварійними ситуаціями. Однією з найчастіших є різкі перепади тиску. У цих ситуаціях автоматичне регулювання буде недостатньо. Необхідно як дізнатися у тому, що стався перепад, а й визначити його причину. Найчастішими є такі:
- Наявна несправність використовуваних насосів. Автоматична система регулювання побудована з того, що вони працюють нормально, а в аварійній ситуації фактично виникне непередбачувана ситуація.
- Поява течі у гідроакумуляторі. Вона забезпечуватиме постійне зниження тиску, що призведе до постійної роботи насосів для підкачування води або нагрівання опалювального котла вище критичної позначки.
- Випадковий збій налаштувань, які використовуються датчиком тиску.
- Пошкодження оболонки казана. Наприклад, може статися утворення мікротріщин. Це різко знижує міцність обладнання та збільшує ризик виникнення аварійної ситуації.
- Якщо безпосереднє керування здійснюється за допомогою електронної плати, то можлива її відмова. У такому разі для ремонту потрібно звертатися до фахівців або зробити заміну на нову.
- Може відбутися раптове відключення підігріву або насосів, після якого включення протягом тривалого часу не відбувається. Зазвичай це з несправністю функціонування реле.
- Для правильного функціонування обладнання важливо, щоб електроживлення відповідало необхідним параметрам. При стрибках напруги або раптовому відключенні в електричних пристроях можуть виникнути несправності.
Ці чинники найімовірніші, але припустимо наявність та інших варіантів. При виявленні стрибків тиску щодо аналізу ситуації потрібно зробити таке:
- Спочатку необхідно переконатися у герметичності всіх місць з'єднань.
- Потрібно по черзі ретельно візуально обстежити всі елементи структури та переконатися у відсутності пошкоджень.
- Якщо по черзі робити перекриття клапанів і стежити за цим за показаннями манометра, можна буде визначити ймовірне місце несправності.
Якщо буде знайдено ненадійне з'єднання, його необхідно ущільнити, а потім піджати. Якщо ремонтувати не виходить, проблемні деталі необхідно замінити. При виявленні мікротріщин установка нового вузла обов'язкова.
Іноді проблеми регулювання тиску пов'язані з поломкою або неправильною роботою датчика. Часто в такій ситуації причина пов'язана із пошкодженням мембрани. Під час огляду необхідно перевірити підключення мережі електроживлення.
Сильне підвищення тиску
Невиправдано високий тиск підвищує ризик виникнення аварійної ситуації. Найбільш ймовірними причинами у такій ситуації є:
- Випадкове утворення повітряних пробок у трубах.
- У процесі експлуатації відбувається поступове забруднення труб та фільтрів. Їх потрібно регулярно чистити, а за необхідності замінювати. Якщо цього не зроблено вчасно, це призводить до підвищення тиску.
- У разі несправності регулятора тиску.
- Не вимикається насос незалежно від сигналів реле.
- У разі повного перекриття запірної арматури.
Якщо причиною виникнення проблеми є виникнення повітряної пробки, то в цьому випадку необхідно спочатку стравити воду, а потім розпочати нормальну експлуатацію системи.
У тому випадку, коли забруднені фільтри, потрібно зробити їх очищення. Труби нормально функціонуватимуть лише за умови, що їх очищення проводиться регулярно. Іноді забруднення у трубах прибрати неможливо. У такому випадку потрібно провести заміну відповідної ділянки системи.
Якщо після діагностики системи стало зрозуміло, що причиною виникнення проблеми є регулятор, потрібно перевірити правильність його налаштувань. За потреби потрібно повторно провести калібрування та встановлення параметрів.
Виникнення проблем з електроживленням може бути, наприклад, пов'язане з пропаданням або різкими стрибками напруги. У такому випадку необхідно потурбуватися про встановлення відповідних пристроїв для забезпечення безперебійного живлення.
Коли регулятор управляється за допомогою електронної плати, різкі стрибки напруги можуть її пошкодити. Потрібно перевірити працездатність пристрою та за необхідності здійснити його заміну.
У деяких випадках підвищення тиску виникає через повне перекриття запірних вентилів. У разі виникнення проблемної ситуації потрібно перевірити стан і за необхідності відкрити їх.
Висновок
Використання датчика тиску дозволяє оптимально організувати роботу котла у приватному будинку. Правильний вибір пристрою дозволить забезпечити ефективність домашньої водопровідної чи опалювальної системи. Забезпечення належного тиску визначає правильну циркуляцію води у системі, а також забезпечує безпеку експлуатації котла.
