Схема регулятора давления; факторы его надежности

Оглавление

Описание проблемы

В статье про устройство автоматической насосной станции значительное внимание я уделил такой её детали, как реле-регулятор давления. Приборчик небольшой по размеру, но очень ответственный. Он включает насос, когда давление в водопроводе уменьшается до некоторого давления включения и выключает мотор насоса, когда давление повысится до определённого давления выключения.

Если реле не сработает, то это грозит нам большими неприятностями. Действительно, если насос не включится, в водопроводе закончится вода, притом это обязательно произойдет в самый неподходящий момент, уж вы мне поверьте! И такой сценарий, на самом деле, самый благоприятный. В этом случае мы скорее всего не попадем на денежные затраты. Будет намного хуже, если насос не отключится вовремя. При этом нам грозит не только перерасход электричества. В зависимости от конструкции насоса вода в нем может закипеть. При этом могут пострадать различные части насоса, например, сальники. Существует опасность вообще безвозвратно потерять насос.

Короче говоря, понятно, что реле давления - деталь весьма ответственная, и очень странно, что они выпускаются в таком качестве, что работают совершенно непредсказуемо, то есть могут работать несколько лет без каких бы то ни было проблем, а могут работать очень неустойчиво и весьма ненадёжно.

Мне повезло. Я построил насосную станцию, и она не доставляла мне никаких хлопот долгое время, точнее порядка девяти лет. Теперь мне кажется, что я достиг совершенно феноменального результата и буду ещё долго вспоминать его, рассказывать о нем, как о чуде, и мне никто не будет верить. Будут думать, что я трепач и выдумщик.

Сейчас у меня накопилась уже целая коллекция совершенно разных реле давления. Первое реле - самое простое, купленное вместе с насосом. Произведено оно было в Италии и прослужило верой и правдой около девяти лет. Второе - точно такое же, но сделанное в Китае. Это прослужило всего дня три. Третье - весьма симпатичное и довольно дорогое - тоже итальянское. Я на него очень надеялся. Но оно прослужило всего год или чуть больше, и тоже постепенно перестало работать как следует. Сейчас я разорился на самое крутое реле давления, которое есть на рынке. Это профессиональное реле давления FF4-4DAH. Оно сделано в Германии. Это буквально последняя надежда на передовую мировую инженерную мысль.

Короче говоря


Меня вопрос надёжности реле давления просто достал, и я решил поставить на нем точку, а именно разобраться, почему эти реле так плохо работают и выяснить, можно ли их исправить или сделать что-нибудь, чтобы они работали нормально.

В этой статье я досконально разберусь со схемой двух одинаковых реле. Это регуляторы, напоминаю, номер 1 и 2. Вот китайский вариант номер два. Это действительно клон регулятора номер один, который проработал у меня верой и правдой много лет.

Разбираем реле давления

Первым делом открутим 4 винта на узле подсоединения реле к водопроводу. Винты открутились легко. Сняв узел, обнаруживаем под ним банальную резиновую мембрану и поршень. Очевидно, вода под давлением толкает поршень, и он поднимает платформу, заставляя сжиматься большую пружину. Очевидно также, что когда я открутил этот узел у хорошо поработавшего реле, я обнаружил под ним довольно значительное количество ржавчины в виде суспензии и песка.

Мембрана, тем не менее, в обоих случаях оказалась в хорошем состоянии. Поршень не деформирован. Его вообще трудно деформировать. Он сделан из довольно толстой стали. Точнее 1.5 мм.

Откручиваем остальные винты. Отделяем металлическое основание от пластикового корпуса. Попутно снимаем электрический контактный узел. Его ножки просто были зажаты между металлическим основанием и пластиковым корпусом.

Принцип действия реле давления

Для того, чтобы понять принцип действия реле, ослабляем обе пружины. Через некоторое время, потраченное на раздумья и щёлканье разобранным реле, можно сделать следующие важные выводы.

  • Конструкция прибора довольно остроумная. Сделано все добротно и прочно. Как ни странно, в ней нет узких мест, подразумевающих неуверенное или неустойчивое срабатывание.
  • На металлическом основании одним концом закреплена металлическая платформа. Платформа может подниматься и опускаться под действием поршня. Здесь тоже нет никаких заеданий
  • Большая пружина действует на платформу против давления воды (поршня), уравновешивая его (давление).
  • Маленькая пружина действует точно так же, то есть действует против давления воды. Однако она сама по себе меньше и расположена дальше от шарнира, который позволяет подниматься и опускаться платформе. А самое главное то, что вступает маленькая пружина в действие не сразу. Получается, что сначала давление воды уравновешивается только большой пружиной, и только после того, как платформа поднялась до определённой высоты, она упирается в малую пружину. Последняя вступает в дело, добавляя сопротивление. С этого момента платформе нужно подняться совсем немного, чтобы контакты перещёлкнулись и выключились.
  • За резкое и скачкообразное срабатывание электрической части реле отвечает второй крохотный шарнир с пружинкой. Основная платформа и электрический шарнир не могут находиться в одной плоскости. Между ними обязательно должен быть угол. Как только платформа поднимается выше второго шарнира, контакты сваливаются вниз. И наоборот, как только платформа оказывается ниже плоскости шарнира контакты перещёлкиваются вверх. Плоскость, как я уже указывал, находится чуть выше основания малой пружины. То есть, платформа поднимается до этого основания не перещёлкиваясь, затем нужно ещё очень небольшое движение вверх уже под действием обеих пружин, и, вуаля, контакты уже выключены.

    Вот принцип работы реле давления. Остался вопрос, как регулируется момент включения и выключения мотора насоса. За это отвечают пружины и та нелинейность, которая создаётся маленькой пружиной. Как мне кажется, исходя из описанного выше принципа действия, большая пружина отвечает за момент включения, а маленькая - устанавливает момент отключения. Точнее даже не так! Большая пружина отвечает за давление включения, а малая задает дельту между включением и выключением. Вот такая формулировка куда точнее.

    Почему же реле работает ненадежно? Это крайне сложный вопрос и он остается открытым. Реле выполнено из хорошей толстой стали. Платформу согнуть можно, наверное, только в тисках. Контакты перекидываются довольно жёсткой пружиной. У меня не сложилось впечатления, что этот узел хранит в себе какую-то опасность или угрозу надёжности. Сами контакты очень мощные и не пригорели за много лет. В чем же проблема?

    Чего стоит избегать при подключении реле давления

    Исходя из сложившихся реалий и долгого обдумывания проблемы я вижу следующие факторы уменьшения надёжности реле давления.

    • Использование реле на максимальных или близких к максимальным значениях давления выключения. Другими словами, если для реле заявлено максимальное значение выключения 4 атмосферы, то лучше в реальности устанавливать три с половиной максимум. В случае более высоких давлений приходится чрезмерно сильно сжимать пружины, и это добавляет в работу реле дополнительную нелинейность. Я выключаю насос на давлении 4,2 атмосферы. Похоже, мне надо искать реле, рассчитанное на максимальное значение давления 6 атмосфер. Правда, я его уже нашёл и установил.
    • Фактором ненадёжной работы реле давления может быть старость и естественный износ всей системы водопровода в целом. Например у меня кое-где используются трубы из простого металла и, причём, большого диаметра. Известно, что такие трубы склонны к обрастанию ржавчиной и солями жесткости. Большой кусок может отлететь от трубы и банально закупорить отверстие приёмного мембранного узла реле или вообще засорить "ёлочку" насосной станции.

    Главный вывод

    Ищите реле давления с "потолком" срабатывания процентов на 30 выше желаемого давления отключения в вашем водопроводе.

    По материалам сайта: http://belkin-labs.ru