Konstrukce a provoz tlakového relé

V článku o struktuře automatické čerpací stanice jsem věnoval značnou pozornost takovému detailu, jako je relé regulátoru tlaku. Zařízení je malé, ale velmi zodpovědné. Zapíná čerpadlo, když tlak vody ve vodovodním systému klesne na určitý vypínací tlak a vypíná motor čerpadla, když tlak vzroste na určitý vypínací tlak.

Pokud relé nefunguje, hrozí nám velké problémy. Pokud se totiž čerpadlo nezapne, dojde voda ve vodovodu, a to se určitě stane v tu nejnevhodnější chvíli, věřte mi! A tento scénář je ve skutečnosti nejpříznivější. V tomto případě nám s největší pravděpodobností nevzniknou žádné peněžní náklady. Mnohem horší to bude, když se čerpadlo včas nevypne. Neohrožuje nás přitom jen nadspotřeba elektřiny. V závislosti na konstrukci čerpadla může voda v něm vřít. To může poškodit různé části čerpadla, například těsnění. Existuje riziko úplné a nenávratné ztráty čerpadla.

Zkrátka je jasné, že tlakové relé je velmi důležitá součást a je velmi zvláštní, že se vyrábí v takové kvalitě, že fungují naprosto nepředvídatelně, to znamená, že mohou bez problémů fungovat i několik let, nebo mohou fungovat velmi nestabilně a velmi nespolehlivě.

Měl jsem štěstí. Postavil jsem čerpací stanici a dlouho mi to nedělalo problémy, přesně asi devět let. Teď se mi zdá, že jsem dosáhl naprosto fenomenálního výsledku a budu na to dlouho vzpomínat, mluvit o tom jako o zázraku a nikdo mi to neuvěří. Budou si myslet, že jsem žvanil a fabrikant.

Nyní jsem nashromáždil celou sbírku zcela odlišných tlakových relé. První relé je nejjednodušší, zakoupené společně s čerpadlem. Byl vyroben v Itálii a věrně sloužil asi devět let. Druhý je úplně stejný, ale vyrobený v Číně. Trvalo to jen asi tři dny. Ten třetí je moc pěkný a dost drahý – taky italský. Vkládal jsem do něj velké naděje. Vydrželo to ale jen rok nebo trochu déle a postupně přestalo správně fungovat. Teď jsem utrousil nejchladnější tlakový spínač na trhu. Tohle je profesionální tlakové relé FF4-4DAH. Vyrábí se v Německu. To je doslova poslední naděje pro pokročilé globální inženýrské myšlení.

Otázka spolehlivosti tlakového relé mě právě dostala a rozhodl jsem se s tím skoncovat, totiž zjistit, proč tato relé fungují tak špatně a zjistit, zda je lze opravit nebo lze něco udělat, aby fungovaly normálně.

V tomto článku důkladně pochopím obvod dvou stejných relé. Toto jsou regulátory, připomínám, čísla 1 a 2. Zde je čínská verze číslo dvě. Toto je skutečně klon regulátoru číslo jedna, který mi věrně sloužil mnoho let.

Demontujeme tlakové relé

Tlakový spínač na straně připojení vody

Nejprve odšroubujte 4 šrouby na jednotce připojení relé k přívodu vody. Šrouby se snadno sundaly. Po sejmutí jednotky pod ní najdeme banální gumovou membránu a píst. Voda pod tlakem zjevně tlačí píst a ten zvedne plošinu, což způsobí stlačení velké pružiny. Je také zřejmé, že když jsem tuto jednotku odšrouboval z dobře fungujícího relé, našel jsem pod ní poměrně značné množství rzi v podobě kaše a písku.

Bylo však zjištěno, že membrána je v obou případech v dobrém stavu. Píst není deformovaný. Obecně je obtížné jej deformovat. Je vyroben z poměrně silné oceli. Přesněji 1.5 mm.

Odšroubujeme zbývající šrouby. Kovovou základnu oddělujeme od plastového pouzdra. Současně odstraníme jednotku elektrického kontaktu. Jeho nohy byly jednoduše vložené mezi kovovou základnu a plastové tělo.

Princip činnosti tlakového relé

Abychom pochopili princip činnosti relé, uvolníme obě pružiny. Po nějaké době strávené přemýšlením a klikáním na rozebrané relé lze učinit následující důležité závěry.

• Design zařízení je docela chytrý. Vše je vyrobeno kvalitně a trvanlivě. Kupodivu nemá žádná úzká hrdla, která by naznačovala nejistý nebo nestabilní provoz.
• Kovová plošina je připevněna na jednom konci ke kovové základně. Plošinu lze zvedat a spouštět působením pístu. Ani zde nedochází k zásekům.
• Na plošinu působí proti tlaku vody (píst) velká pružina, která ji vyrovnává (tlak).
• Malá pružina působí úplně stejně, to znamená, že působí proti tlaku vody. Je však menší a nachází se dále od závěsu, který umožňuje plošině stoupat a klesat. A nejdůležitější je, že malá pružina nepřijde okamžitě do činnosti. Ukazuje se, že nejprve tlak vody vyrovnává pouze velký pramen a teprve poté, co se plošina zvedne do určité výšky, se opře o malý pramen. Ten druhý vstupuje do hry a přidává odpor. Od tohoto okamžiku se platforma musí jen o malý kousek zvednout, aby kontakty zaklaply a vypnuly ​​se.

Drobná pružina, která od sebe odtlačí dva panty a zabrání tomu, aby byly zároveň ve stejné rovině

Zde je princip činnosti tlakového spínače. Otázkou zůstává, jak regulovat okamžik zapnutí a vypnutí motoru čerpadla. Jsou za to zodpovědné pružiny a nelinearita vytvořená malou pružinou. Zdá se mi, na základě výše popsaného principu činnosti, že velká pružina je zodpovědná za okamžik zapnutí a malá nastavuje okamžik vypnutí. Přesněji řečeno, ani to tak není! Velká pružina je zodpovědná za spínací tlak a malá nastavuje delta mezi zapnutím a vypnutím. Tato formulace je mnohem přesnější.

Proč relé nefunguje spolehlivě? To je nesmírně složitá otázka a zůstává otevřená. Relé je vyrobeno z kvalitní silné oceli. Plošinu lze pravděpodobně ohnout pouze ve svěráku. Kontakty jsou přehozeny poměrně tuhou pružinou. Neměl jsem dojem, že by tato jednotka obsahovala nějaké nebezpečí nebo hrozbu pro spolehlivost. Samotné kontakty jsou velmi výkonné a po mnoho let nevyhořely. v čem je problém?

Čeho se vyvarovat při připojování tlakového spínače

Na základě současné reality a dlouhého zvažování problému vidím následující faktory snižující spolehlivost tlakového relé.

• Použití relé při maximálních nebo blízkých hodnotách maximálního vypínacího tlaku. Jinými slovy, pokud je u relé deklarována maximální vypínací hodnota 4 atmosféry, pak je ve skutečnosti lepší nastavit ji na maximum tři a půl. V případě vyšších tlaků je nutné pružiny nadměrně stlačit, což přidává další nelinearitu činnosti relé. Čerpadlo vypínám při tlaku 4,2 atmosféry. Vypadá to, že musím hledat relé dimenzované na maximální tlak 6 atmosfér. Pravda, už jsem to našel a nainstaloval.
• Nespolehlivost tlakového relé může být způsobena stářím a přirozeným opotřebením celého vodovodního systému jako celku. Někde například používám trubky z jednoduchého kovu a navíc velkého průměru. Je známo, že takové trubky jsou náchylné k pokrytí rzí a solemi tvrdosti. Velký kus může odletět z potrubí a jednoduše ucpat otvor přijímací membránové jednotky relé nebo dokonce ucpat „strom“ čerpací stanice.

hlavní závěr

Hledejte tlakový spínač s “stropem” odezvy, který je o 30 procent vyšší než požadovaný uzavírací tlak ve vašem přívodu vody.

Tlakové relé v krabici
Dávejte pozor!

Je to napsáno černobíle: tlakový rozsah 1–5 atmosfér. Nastavená hodnota pro zapnutí je 1.5 atmosféry, vypnutí je 2.8 atmosféry. Zdá se, že rozsah je jednoznačně maximální a nereálný, ale přednastavený tlak je přesně ten, při kterém relé spolehlivě funguje. Naučit se číst pokyny. Co jiného můžete navrhnout?

Při nastavování tlaku pružiny příliš nestlačujte. Výrazné stlačení pružin, zejména malých, je faktorem snižujícím spolehlivost chodu relé.

Rozdíl mezi tlakem zapnutí a vypnutí by neměl být příliš výrazný. Například spínací tlak je 1.5 atmosféry a vypínací tlak je 3.5 atmosféry. Při tomto nastavení bude malá pružina nadměrně stlačena. A už je to krátké. V tomto případě je vysoká pravděpodobnost, že relé čerpadlo nevypne nebo to udělá nedostatečně spolehlivě.

Pokud se prahová hodnota vypínacího tlaku postupně zvyšuje, je to přímý znak ucpání. Voda tlačí píst pomaleji a obtížněji a relé pracuje se zpožděním. Musíte počkat, až se zvýší tlak v sací jednotce a píst zvedne plošinu do požadované výšky. V tomto případě neběžíme pro nové relé, ale odšroubujeme to staré a vybereme rez ze všech malých otvorů, které najdeme. Chcete-li to provést, možná budete muset odšroubovat 4 šrouby a odstranit sestavu membrány.

Zdá se, že nemusím měnit relé jedno po druhém, ale raději projít celou čerpací stanici a propláchnout ji roky rzi a solí tvrdosti. Pak budu mít zaručeno dalších deset let bezchybného provozu čerpadla a poklidného života. Zde je takový nečekaný závěr.

Jsem rád, že se moje slova a činy shodují.

Znovu jsem si přečetl tento článek a rozhodl se ho dokončit. Jde o to, že jsem předělal svůj vodovodní systém přesně s cílem nahradit veškeré kování v něm polypropylenem. Překvapení bylo mnoho. Přečtěte si článek Předělání vodovodního potrubí z mědi a železa.

Průvodce řešením problémů

V jakých případech kupujeme nové relé?

V případě, že voda teče ze samotného tlakového relé. To znamená, že membrána je porušena.

V případě, že membránová jednotka shnila. Znakem je kapání vody mezi tělem membrány a plastovou základnou. Ale to bude trvat minimálně deset let.

Спасибо за внимание!
Dmitrij Belkin

Věnujte zvláštní pozornost

Tlaková relé umožňují ovládat a řídit provoz zařízení, jako jsou čerpadla. Řídicím signálem pro relé je hodnota tlaku.

Jaký je účel tlakového relé?

Relé umožňuje působit na elektrický obvod, když je dosaženo nastaveného tlaku, například k jeho rozpojení. K čemu to slouží?

Snad nejznámější možností je použití tlakového relé v čerpacích a akumulátorových stanicích, ve vodovodních systémech nebo v hydraulickém pohonu. V tomto případě je na výstupu čerpadla instalován hydraulický akumulátor, který je schopen akumulovat určité množství kapaliny pod tlakem. To umožňuje akumulovat určitý objem kapaliny a používat ji při špičkovém zatížení, nebo akumulovat kapalinu a vypnout čerpadlo. Můžete použít kapalinu z akumulátoru a poté, když tlak kapaliny v něm klesne, zapnout čerpadlo. To znamená, že můžete například používat vodovod v soukromém domě, ale čerpadlo nebude fungovat neustále, ale pouze tehdy, když tlak v akumulátoru klesne pod stanovenou hodnotu. Zkusme zjistit, jak bude systém fungovat.

Čerpadlo H může sát kapalinu ze zdroje, výtlačné potrubí čerpadla je připojeno k přívodu vody kohoutkem KR a je k němu připojen i hydraulický akumulátor GA. Abychom zabránili vytékání kapaliny z akumulátoru při vypnutí čerpadla, na jeho výstupu nainstalujeme zpětný ventil KO.

Pokud nyní zapneme pohonný motor čerpadla, začne se plnit akumulátor, ale v určitém okamžiku potřebujeme čerpadlo vypnout, jak to můžeme udělat? Do systému nainstalujeme tlakové relé RD1, které rozpojí elektrický obvod a vypne čerpadlo, když je dosaženo vypínacího tlaku. Pomocí přívodu vody budeme spotřebovávat kapalinu z akumulátoru, tlak v systému klesne. Je nepraktické používat stejné relé k zapnutí čerpadla, čerpadlo se vypne a znovu zapne i při malém průtoku kapaliny. Je lepší do systému nainstalovat další relé RD2 a nastavit ho na menší hodnotu, při aktivaci tohoto relé by se měl zapnout pohonný motor čerpadla.

Elektronická a mechanická relé

Podle principu fungování lze rozlišit dva typy tlakových relé:

• elektronický;
• hydroelektrické (mechanické).

V mechanických relé působí kapalina na prvek, který při pohybu působí na elektrický senzor a uzavírá (nebo rozepíná) kontakt.

Elektronická relé obsahují dva prvky – tlakový senzor, který převádí hodnotu tlaku na elektrický signál, a spínač, který v závislosti na tomto signálu ovlivňuje elektrický obvod.

Tlakový spínač pístového typu

Jedním z nejběžnějších relé jsou pístová relé. V takovém relé je na jedné straně píst instalovaný v pouzdře ovlivněn tlakem kapaliny a na druhé straně stlačenou pružinou. Na pístu je upevněn tlačný prvek, který působí na elektromechanický koncový spínač a sepíná kontakt.

Pokud je relé vybaveno mechanismem pro nastavení stlačení pružiny, bude možné nastavit hodnotu tlaku, při které tlačná pružina působí na kontakt. Tímto způsobem se upraví hodnota odezvy relé. V důsledku tření a různých sil stlačení a narovnání skutečné pružiny může relé kontakt sepnout při jedné hodnotě tlaku a rozevřít při jiné. Tento rozdíl se nazývá hystereze.

Tlakový spínač Bourdonovy trubice

Snímací prvek většiny tlakoměrů, Bourdonova trubice, lze také použít v tlakovém spínači.

Trubice vyrobená z elastického materiálu má tendenci se při zvyšování tlaku narovnávat. Pokud je k volnému konci trubice připevněn mechanismus, který přepne elektrický kontakt, pak deformace trubice způsobí sepnutí (rozepnutí) elektrického kontaktu.

K čemu se používá elektronický tlakový spínač?

Konstrukce mechanických relé je poměrně jednoduchá a jejich cena je nízká. Možnosti nastavení takového relé jsou však omezené, hodnotu odezvy relé lze nastavit a hystereze bude určena konstrukčními vlastnostmi a nebude možné ji během provozu měnit.

Elektronické relé poskytuje větší flexibilitu v konfiguraci; umožňuje použití mikrokontrolérů a počítačů k řízení a konfiguraci provozních režimů pohonu.

Relé s mikroprocesorovým řízením má vysoké náklady, je vhodné jej použít ve velkých čerpacích a akumulačních stanicích s vysokými požadavky na režim řízení.