Гидроаккумулятор. Назначение, настройка, выбор объема

Гидроаккумулятор. Назначение, настройка, выбор объема.

Гидроаккумулятор (расширительный мембранный бак) служит для поддержания давления в напорной системе водоснабжения, и при использовании совместно с реле давления позволяет создать автоматическую станцию на базе погружного или поверхностного насоса. Основное назначение гидроаккумулятора в системе — поддержание и плавное изменение давления жидкости в системе.

Дополнительные функции, которые выполняет гидроаккумулятор, следующие:

• Защита от гидроудара (изменения давления в жидкости, вызванного мгновенным изменением её скорости)
• Обеспечение минимального запаса воды
• Ограничение повторно-кратковременных включений насоса

Таким образом, именно гидроаккумулятор позволяет сделать возможным использование реле давления и автоматизировать процесс подачи воды. Без гидроаккумулятора, реле не может работать корректно, поскольку мгновенное изменение давления в системе (в момент открытия крана, отключения или подключения новых потребителей, включения или выключения насоса и т.п.) вызывало бы постоянное срабатывание реле. А это, в свою очередь, ведет к нестабильности подачи, перегреву или поломке электродвигателя, поломке реле.

Так как вода практически не сжимаема, то включение насоса в системе с реле давления, но без гидроаккумулятора, вызвало бы мгновенное увеличение давления в системе и реле тут же среагировало бы на это и отключило насос. С другой стороны, при открытии крана давление тут же упало бы и реле среагировав, включило насос.

Коэффицент сжимаемости воды = 5 x 10^10 1/ Па. Т.е. увеличение давления воды (напора, создаваемого насосом) практически не вызывает изменения её объема (это сотые доли процента). Поэтому давление менялось бы в системе с большой скоростью, что вызывало бы постоянное срабатывание реле.

Надо четко уяснить, что гидроаккумулятор никакого давления не создает и потребителю воду сам не качает — все это делает насос. Он только поддерживает то давление жидкости, которое в нем создано насосом и подает воду в тот момент времени, пока открыт кран потребителя и насос не включился. Например вопрос «Какой объем гидроаккумулятора мне нужен если у меня два душа?» не совсем корректен. Потому что при пользовании душем (одним или двумя), гидроаккумулятор подает воду только до момента включения насоса, а затем все оставшееся время пользования воду подает только насос. И остановится он только после того, как все краны перекроются и давление в баке поднимется до давления выключения.

Иногда бывает так, что насос выключается даже в то время, когда потребители пользуются водой. Однако такой режим работы нежелателен (поскольку через короткое время насосу опять придется включиться) и говорит о том, что подбор насоса и/или настройки всей системы выполнены неправильно (в большинстве таких случаев надо изменить настройки реле давления).

Любой гидроаккумулятор разделен мембраной на две полости: воздушную и водяную. За счет подачи воды под давлением в водяную полость бака, мембрана расширяется и сжимает воздух в воздушной полости. Тем самым мембрана уравновешена давлением с двух сторон (P1V1 = P2V2). Давление будет расти до тех пор, пока насос не отключится по уставке реле давления (давление отключения насоса). В момент начала расхода воды, воздух давит на мембрану, тем самым, выталкивая воду из гидроаккумулятора. Давление воды медленно падает и при достижении давления включения насоса, реле замкнет контакты и насос запустится. Такова принципиальная схема автоматической работы насоса совместно с гидроаккумулятором и реле давления.

Каким должно быть давление воздуха в воздушной полости гидроаккумулятора?

Давление в воздушной полости гидроаккумулятора должно быть на 10% меньше давления включения насоса.

Причем давление воздуха нужно измерять только на отключенном от системы баке (без давления воды). Давление воздуха нужно регулярно контролировать и по необходимости приводить в норму, это заметно продлит жизнь мембране. С этой же целью не рекомендуется делать перепад давления между включением и выключением насоса слишком большим. Оптимальным является перепад в 1,0-1,5 атм. Бóльшие перепады сильнее растягивают (нагружают) мембрану, тем самым уменьшая её срок службы, и более того, большие перепады давления не комфортны при пользовании водой.

Гидроаккумуляторы рекомендуется устанавливать в местах не подверженных затоплению и с невысокой влажностью. В этом случае фланец гидроаккумулятора прослужит намного дольше. Поскольку никаких нагрузок баком не воспринимается, нет необходимости в дополнительном креплении. Гидроаккумулятор можно просто устанавливать на пол на штатные опоры.

При выборе конкретной марки гидроаккумулятора следует обратить внимание на материал мембраны, наличие сертификатов и санитарно-гигиенических заключений, удостоверяющих, что гидроаккумулятор предназначен для использования в системах с питьевой водой. Также не лишним будет убедиться в наличии запасных мембран и фланцев, чтобы в случае проблем не пришлось покупать полностью новый бак.

Максимальное давление, на которое рассчитан гидроаккумулятор, не должно быть меньше максимально возможного давления в системе (например, при поломке реле давления). Именно поэтому большинство баков рассчитаны на давление в 10 бар.

Часто возникает вопрос о том, сколько воды находится в гидроаккумуляторе?

Например, если отключат электричество, сколько литров воды можно будет использовать?

Это значение зависит от установок реле давления. Как нетрудно догадаться, чем выше разница по давлению, между включением и выключением насоса, тем больше воды войдет в гидроаккумулятор, однако эту разницу необходимо лимитировать по причинам изложенным выше.

В качестве примера мы приводим таблицу заполняемости гидроаккумуляторов.

Согласно этой таблице, в 200 литровом гидроаккумуляторе при следующих установках реле давления:
Включение насоса — 1,5 бар
Выключение насоса — 3,0 бар
Давление воздуха — 1,3 бар

Запас воды составит 69 литров, что составляет примерно треть от всего объема.

В заключение несколько слов о необходимом объеме гидроаккумулятора.

Минимальный рекомендуемый объем вычисляется по следующей формуле:

A_max — расчетный максимальный расход воды (литр/мин)
К — коэффициент, зависящий от мощности электродвигателя насоса (см. таблицу ниже)
P_max —давление выключения насоса, бар
P_min — давление включения насоса, бар
P_возд. — давление в воздушной полости гидроаккумулятора, бар

Выберем минимально необходимый объем гидроаккумулятора для системы водоснабжения на базе насоса Водолей БЦПЭ 0,5-50 У со следующими установками:

P_max = 3,0 бар
P_min = 1,8 бар
P_возд. = 1,6 бар
А_max = 2,1 м³/ч (35 л/мин)
K = 0,25 (так как мощность насоса находится в диапазоне 0,55–1,5 кВт)

Выбираем следующий ближайший объем гидроаккумулятора — 35 л.

Отметим, что объем бака на уровне 24-50 литров прекрасно согласуется с другими методиками расчета гидроаккумуляторов для бытовых систем водоснабжения и эмпирическими рекомендациями различных производителей насосного оборудования.

Бóльший объем следует выбирать в том случае, если имеют место быть частые выключения электроэнергии, однако надо помнить, что в любом случае вода заполняет примерно треть общего объема (см. выше таблицу заполняемости). И конечно, чем более мощный насос установлен в систему (актуально для насосов мощностью 1,1 кВт и выше), тем больший размер гидроаккумулятора необходимо предпочесть, это сократит число повторно-кратковременных включений и продлит срок службы электродвигателя насоса.

Покупая гидроаккумуляторы больших объемов, надо отдавать себе отчет в том, что водой надо регулярно пользоваться, поскольку при длительном простое, её качество начинает ухудшаться. Ведь использовать всю воду из гидроаккумулятора объемом 24 или 50 литров гораздо проще и быстрее, чем из 100 или 200 литрового.

С моделями и ценами на гидроаккумуляторы можно ознакомиться в разделе «Принадлежности к насосам».

Давление насосной станции: виды поломок и настройка

В сельской местности, пригороде и частных предприятиях довольно часто устанавливают насосные станции, организующие автономную подачу воды для зданий, не относящихся к городской системе водоснабжения. Такого вида агрегаты представляют собой сложную конструкцию, но с простым принципом действия: всасывание жидкости из источника и последующая ее транспортировка в специальный резервуар. В последнем устанавливают определенный датчик для того, чтобы держать под контролем уровень и объем воды.

Для правильного функционирования немаловажную роль играет давление в насосной станции, о котором предстоит узнать все нюансы, чтобы забыть о поломках и неравномерной подаче воды.

Конструкция насосной станции

Чтобы понимать, как действует механизм, в начале необходимо разобраться в его устройстве, которое состоит из:

• качающего насоса;
• специального аккумулятора, приспособленного к работе с жидкостями;
• реле – чуткого устройства для корректировки показателей давления;
• манометра – прибора, с помощью которого можно знать точные показатели количественных изменений.

На рынке представлено разнообразное насосное оборудование, при выборе которого необходимо учитывать следующие факторы:

• объем гидроаккумулятора отвечает будущим требованиям эксплуатации;
• давление в баке насосной станции позволяет равномерно наполнять резервуар;
• материал изготовления корпуса прочный и крепкий, подходит для условий месторасположения.

Одной из распространенных причин неисправной работы агрегата является неподходящее давление воздуха в насосной станции. Такая неполадка выражается в резком снижении напора воды. Чтобы насос начал снова закачивать жидкость, необходимо правильно выставить давление и повысить его уровень.

По отношению к насосному оборудованию принято разделять давление на несколько видов:

• включения аппарата (условное обозначение Р_вкл);
• выключения (Р_выкл);
• расхождение на запуске и остановке агрегата (ΔP);
• критический показатель на выключении.

Все вышеперечисленные виды относятся к такому понятию, как давление в гидроаккумуляторе насосной станции. Для его регулировки потребуется реле – «мозговой центр» агрегата, берущий на себя роль организатора в автоматизации всех рабочих процессов.

Как действует давление в системе?

От источника в резервуар поступает жидкость, которая при необходимости отправляется к потребителю. В момент, когда человек пользуется водным ресурсом, плавно снижается давление в системе. Если расход воды достиг нижнего порога, то вступает в ход насос, который организует прямой водозабор из источника. Когда закрыты все краны, агрегат все еще продолжает трудиться, чтобы наполнить гидроаккумулятор воды для следующего пользования. Во время этого процесса давление поступательно набирает высоту и приходит в норму.

Чтобы знать, какое давление в насосной станции возникает при тех или иных процессах, необходимо запомнить следующее:

• давление включения – показатель, когда гидробак пуст и насос начинает работать;
• выключения – значение, когда гидробак полон, и двигатель агрегата умолкает.

В первом случае в реле замыкаются контакты, а во втором наоборот размыкаются. Вот такой незамысловатый процесс проходит в сложном на первый взгляд насосном оборудовании. Насосная станция,давление воздуха в которой нарушено, требует незамедлительного вмешательства со стороны специалистов. Вы можете самостоятельно откорректировать показатели Р_вкл, Р_выкл, ΔP.

Также многие не знают, что необходимо следить за давлением в воздушной полости гидробака, чтобы как можно дольше сохранить как его мембрану, так и агрегат в целом.

Поломки и регулировка насосной станции

Существует множество причин неисправной работы агрегата, когда не происходит водозабор или не отключается его двигатель, поэтому необходимо знать, как отрегулировать насосную станцию. Рассмотрим несколько часто встречающихся проблем.

1. Воздух в магистрали или корпусе. Необходимо проверить герметичность всех соединительных элементов, при выключенном насосе выпустить воздух.
2. Низкий или отсутствующий водозабор возникает при неправильно установленном всасывающем трубопроводе или малом уровне водного ресурса в источнике. Необходимо проверить уровень воды и монтаж труб.
3. Засор или поломка обратного клапана на всасывающей трубе, эжектора или его сопла. Удалить грязь и посторонние частицы, в случае необходимости заменить на новый.
4. Причиной загрязнения пятирника является жесткость воды.
5. Двигатель останавливается во время работы. Отключить агрегат от электросети и устранить причину перегрева.
6. Не выключается насос – неправильно работает реле и, как следствие, нет требуемого уровня давления.

Регулировка насосной станции подразумевает периодическое техническое обслуживание, чтобы не возникли вышеперечисленные поломки. А вот с последним пунктом стоит ознакомиться детальнее.

Как откорректировать давление насосной станции?

Регулировка давления насосной станции нуждается в соблюдении стандартных требований:

• правильный монтаж всей системы и герметичное соединение ее частей;
• исправная работа мотора;
• наличие всех необходимых комплектующих.

Регулировка давления в насосной станции происходит в таком порядке:

• обеспечив рабочее состояние агрегата, набрать жидкость до значения 3 атмосферы;
• отключить насос;
• открыть крышку реле, чтобы иметь доступ к регулировочным гайкам;
• поворачивать винт по часовой стрелке для повышения, а против – понижения давления до момента, когда сработают контакты подключения;
• спустить воду до 1,7 атмосферы;
• повторно прокручивать регулировочный винт до срабатывания контактов.

Вышеперечисленные шаги – это основа, благодаря которой вы будете знать, как отрегулировать давление насосной станции самостоятельно и не привлекать к работе специалистов. Чтобы купить насосную станцию важно знать все нюансы ее эксплуатации.

Те, кому знакомо устройство реле давления, знают, что внутри механизма находятся две пружины, различающиеся по размеру. Большая отвечает за регулировку Р_вкл и влияет сразу на два параметра – Р_вкл и Р_выкл, а малая – участвует в настройке Р_выкл и отвечает за ΔP. Под каждой из пружин находятся контакты подключения в зависимости от того, замкнуты они или разомкнуты, насос начинает или приостанавливает работу.

Настройка давления насосной станции не прощает ошибок. Если вы впервые самостоятельно регулируете работу агрегата, то будьте предельно внимательны и учтите, что допустимое расхождение «нижнего» и «верхнего» давлений – 1-1,5 бар. Также не забывайте о следующих правилах:

• придерживайтесь рекомендаций производителя оборудования и устанавливайте предложенные показатели;
• в индивидуальном порядке для отдельно взятого агрегата меняйте давление, проводя тестирование работы;
• старайтесь, чтобы дельта расхождений Р_вкл и Р_выкл была незначительной;
• пользуйтесь манометром и фиксируйте оптимальные показатели давления для работы всей системы.

Насосная станция,регулировка давления которой проходит правильно, порадует своего владельца долгим сроком службы, бесперебойной работой механизма и полностью автоматизированным водоснабжением. Своевременное обслуживание оборудования предотвратит непредвиденные поломки и связанные с ними расходы.

Насосная станция: как отрегулировать давление?

Насосная станция – это комплексная система, в которой нужно и можно регулировать давление. Насосная станция представляет собой поверхностный насос, соединенный гибкой подводкой с гидроаккумулятором и управляющим насосом реле давления. Именно реле давления и отвечает за регулировку давления в системе.

Чаще всего, реле давления воды для насоса уже настроено оптимально. Однако, если нужны индивидуальные настройки, то это возможно сделать. Для регулировки давления в самом реле есть два болта, которые расположены под крышкой устройства.

Давление в гидроаккумуляторе насосной станции есть так называемое «нижнее» и «верхнее». «Нижнее» давление регулируется большим болтом №1. Если Вы повернете болт по часовой стрелке, то Вы увеличите давление, а если будете поворачивать против часовой стрелки — уменьшать. «Верхнее» давление можно регулировать с помощью малого болта №2.

1 – винт изменения значения верхнего и нижнего давления (Р) одновременно

2 – винт изменения разности P между верхним и нижним давлением

3 – клеммы подключения двигателя

4 – клеммы подключения электропитания

5 – клеммы подключения заземления

Вращением винта 1 производится установка значения давления (Р) включения (нижнее давление) и выключения (верхнее давление) насоса.

Вращение винта 2 изменяет разность P между нижним и верхним значениями давления.

Реле давления воды для насоса настраивается с помощью двух шагов:

1) Определение давления воздуха в расширительном баке. Для баков объемом 20-25 л давление воздуха должно составлять 1,4 – 1,7 бар, и 1,7 – 1,9 бар для резервуаров емкостью 50 – 100 л. Помните, что воздух в баке должен быть всегда. Его давление нужно время от времени проверять и корректировать. Желательно это делать не реже 1 раза в месяц. Поддержание правильного давления позволит увеличить срок службы насосной станции.

2) Определение и регулировка давления включения и отключения насосной станции.

После того, как Вы отрегулировали давление воздуха в баке, необходимо подключить насосную станцию к сети. После включения насос начнет закачивать воду в бак и после завершения отключится. Именно тогда на мониторе покажется так называемое «верхнее давление». Если это значение слишком высокое и больше рекомендуемого, тогда уменьшите его с помощью реле давления. Так называемое «нижнее давление» появиться при сливании воды. Его также отрегулировать можно при помощи реле давления.

Обратите внимание, что давление при включении насоса должно быть на 10% выше, чем давление воздуха в резервуаре. Если Вы не будете придерживаться этого правила, то насосная станция быстро износится.

Сначала настройте верхнее давление выключения посредством винта 2. Значение будет показано указателем 3. Затем настройте нижнее давление включения посредством винта 5. Значение будет показано указателем 4. Точная настройка производится по манометру

Еще несколько моментов, о которых важно помнить:

· Нельзя устанавливать «верхнее» давление, которое составляет более 80% максимального для данной модели реле.

· Перед тем как повысить давление включения насоса («верхнее») необходимо посмотреть его характеристики, сможет ли он развить такое давление.

· При регулировании не надо закручивать гайки регуляторов до отказа – реле вообще может перестать срабатывать.

В насосной станции возможно отрегулировать давление с помощью реле давления. Но, важно помнить, что неправильная регулировка может привести к быстрому износу всей системы.

Гидроаккумулятор и реле давления. Настраиваем правильно

При сборке насосной станции важнейшим вопросом является настройка реле давления и гидроаккумулятора (Рис.1). От правильно выставленных пределов зависит не только удобство пользования системой водоснабжения, но и продолжительность эксплуатации некоторых элементов насосной станции.

Часто возникает впечатление, что все те советы, которые можно найти в сети Интернет по настройке давлений, не просто далеки от реальности, но и вредны, так как не соответствуют действительности. Вот и приходится каждому разбираться в принципах работы и настройке самостоятельно. В данной статье приводится порядок действий по настройке давлений, следуя которым удалось отрегулировать работу насосной станции, активно эксплуатируемой уже пятый год.

Рис2. Крышка золотника

Гидроаккумулятор – не только вода. Немного теории

Внутри металлического бака гидроаккумулятора (ГА) находится резиновая емкость (груша). Насос нагнетает воду именно в грушу. В пространство между стенками бака и емкостью через золотник закачивается воздух. Чем больше воды в груше, тем сильнее сжат воздух и тем выше его давление, стремящееся вытолкнуть воду обратно. Также существуют мембранные модели ГА, в которых металлический бак разделен пополам мембраной, с одной стороны которой находится воздух, а с другой вода.

Рис3. Проверка давления

Практика. Воздух

Итак, вот он – купленный гидроаккумулятор. Прежде всего, необходимо определить давление воздуха в нем. Несмотря на то, что производитель, обычно, накачивает 1,5 Атмосферы, бывают случаи, когда из-за утечки к моменту продажи это значение намного ниже. Обыкновенный автомобильный золотник закрыт декоративным колпачком (Рис.2). Откручиваем его и проверяем давление в баке (Рис.3). Чем проверять? Так как погрешность даже в 0,5 атм. существенно влияет на работу всей системы, то чем выше точность используемого для проверки манометра, тем лучше. На рынке представлены три вида таких манометров: электронные, механические автомобильные (корпус металлический) и пластиковые, идущие в комплекте с некоторыми насосами. Последние дают огромную погрешность, поэтому для ГА их лучше не использовать. Обычно они китайского происхождения, в непрочном пластиковом корпусе. На показания электронных влияют температура и заряд батареи, к тому же их стоимость довольно высока. Поэтому используем обычный автомобильный манометр, желательно прошедший поверку. Чем на меньшее значение градуирована шкала, тем лучше. Например, если шкала рассчитана на 20 атм., а измерить нужно всего 1-2, то высокой точности измерения ждать не стоит.

Рис4. Реле давления

Меньшее количество воздуха в баке означает больший запас воды, но разброс давления при закачанном и почти опустошенном баке будет довольно велик. Тут все зависит от предпочтений. Если необходимо, чтобы давление воды в водопроводе постоянно было высоким (городским), то воздуха в баке должно быть не менее 1,5 атм. Соответственно, кто-то может решить, что напор даже в одну атмосферу для бытовых нужд вполне достаточен. В первом случае ГА запасает меньше воды, что означает частое включение подкачивающего насоса и потенциальные проблемы при отсутствии электричества, так как нет запаса воды. А во втором жертвовать приходится давлением: при заполненном баке можно принять душ с массажем, а по мере уменьшения воды удобна будет только ванна.

Определившись с желаемым режимом работы, следует либо стравить лишний воздух, либо подкачать. Не рекомендуется уменьшать давление ниже 1 атм., а также слишком перекачивать. Недостаточное количество воздуха означает, что наполненная водой груша может локально тереться о стенки бака, постепенно повреждаясь. В то же время, избыток воздуха не позволит закачать много воды, так как существенная часть объема ГА будет занята им.

Реле давления

Открываем крышку реле давления (Рис.4). Здесь доступна настройка верхнего и нижнего пределов срабатывания, то есть, значений давления, при которых насос будет отключаться и включаться. Две гайки и две пружины: большая (P) и малая (дельта P). Большая пружина отвечает за нижний предел или за давление включения насоса, что одно и то же. Из конструкции видно, что ее действие словно помогает воде замкнуть контакты.

Малая позволяет выставить разницу давлений. Кстати, это говорится во всех инструкциях, однако не указывается, что является точкой отсчета. Так вот, основным является нижний предел, то есть гайка пружины «P». Пружина разницы давлений, конструктивно, сопротивляется давлению воды: она отталкивает подвижную пластину вниз, от контактов.

Практика. Вода

После выставления нужного значения давления воздуха, подключаем ГА к системе и включаем в работу, внимательно следя за водяным манометром. На каждом ГА указаны значения рабочего и предельного давлений – их превышения недопустимо. Также в техническом паспорте к насосу указывается его напор (в метрах): 10 м соответствует 1 атмосфере. Насос должен быть вручную отключен от сети при:

• достижении рабочего давления ГА;
• достижении предельного значения напора насоса. Это просто определить – рост давления прекращается.

Обычно, мощности насосов не позволяют накачать бак до предела, да и необходимости в этом нет, так как снижается ресурс, как насоса, так и груши. В большинстве случае значение давления отключения выбирается на 1-2 атм. выше, чем включения.

Например, манометр показывает 3 атм., что, по мнению владельца насосной станции, достаточно для его нужд. Отключаем насос и медленно вращаем гайку «дельта P» на уменьшение, пока механизм не сработает.

Открываем кран и сливаем воду из системы. При этом наблюдаем за манометром и значением, при котором реле включится – это давление включения насоса (нижний предел). Оно должно быть немного больше (на 0,1-0,3 атм.) давления воздуха в пустом ГА. Благодаря этому груша прослужит дольше. Вращая «P», выставляем нижний предел, снова включаем насос в сеть и ждем, пока не будет достигнуто нужное давление. Подстраиваем гайку «дельта P». Гидроаккумулятор настроен.

Раз в 1 — 3 месяца необходимо в обязательном порядке проверять давление воздуха. Вода из бака при этом должна быть слита (отключаем насос от сети и открываем краны).