CS-CS.Net: Лаборатория Электрошамана

Различные датчики и реле давления ОВЕН

Сегодня я делаю большой пост про датчики и реле давления, который обещал сделать ещё чуть ли не полтора года назад. Самым последним в этой линейке постов будет пост про датчики температуры, хаха. Он казался мне самым простым, а на деле оказался самым сложным!

История моего знакомства с датчиками давления начиналась заочно ещё в 2011 году, когда я переделывал свою сантехнику (эта история описана вот в этом — про переварку стояков и вот в этом — про сборку коллекторного узла постах). Тогда я поставил себе на вводе воды в квартиру краны с моторным приводом от FAR, через год — регистратор НоваТек РПМ-16-4-3 (пост про него), который снимал показания температуры воды и выводил их на его экран… И, конечно же, мне хотелось измерять и давление воды, чтобы знать о том, что воду отключали или что у нас на районной ЦТП случилась авария (про одну такую я писал вот здесь: давление подскакивало выше нормы).

Но в 2011-2013ых годах я искал такие датчики в магазинах электроники, где они выглядели как небольшие «коробочки», которые впаиваются в печатную плату, и на которых есть носик для тонкого шланга-трубочки. Что-то мне подсказывало, что эти датчики явно не могут как-то вкручиваться в обычный водопровод и что я ищу что-то не то и не там. Тем более, что стоили они по 10-12 тыр, а давление мерили не в «атмосферах», а в каких-то «паскалях», про которые я ничего тогда не знал.

Позже, когда я делал ещё одну итерацию поиска таких датчиков, я наткнулся на какие-то дорогие штучки, которые имели обычную резьбу, чтобы их можно было вкрутить в трубу, но стоили так же дорого, и ещё и имели какие-то странные выходы: 4..20 мА. Тогда я не знал про стандартные аналоговые сигналы «Напряжение» и «Ток» (сейчас-то я написал пост про них), и не понимал, почему эти датчики не дают информацию по какому-нибудь SPI или I2C, которые мне тогда казались понятными и ясными…

А потом, когда я разбирался с аналоговыми датчиками и делал проекты на ОВЕНе, для меня открылся мир всей простоты и удобства работы с датчиками давления. А у ОВЕНа удобным оказалось то, что у них есть недорогая линейка самых простых датчиков ПД100-ДИ низкого (ха, по сравнению с промкой) класса точности для ЖКХ в 0,5 или 1%. В 2019 году такой датчик на 10 атмосфер стоил всего 3,5 тыр!

Позже, когда я стал более плотно тусить в ОВЕНе, я узнал про разные интересные особенности датчиков давления, а заодно наделал много фоток других вариантов датчиков и реле давления. Про это и будет мой пост.

1. Какие датчики и реле давления есть и где, для чего и что применять?

1.1. Величины измерения давления.

Начну я с того, что давление меряют так, как кому удобнее, и это меня путает. Я нашёл в инете картинку-табличку, где даны коэффициенты перевода между самыми распространёнными единицами:

Таблица соотношения единиц измерения давления

Можно сказать так:

• В промке (заводы, котельные, производства) давление меряют в МПа (мегапаскали);
• В бытовой сантехнике и в компрессорах давление меряют в bar (бары) — это 0,1 МПа. То есть стандартные для квартир 10 bar (обычно давление на вводе лежит в диапазоне 4-6 bar, поэтому манометры берут на 10 bar) — это 1 МПа.
• В вентиляции давление часто меряют в КПа (килопаскали) так как оно там очень слабое, а в вентиляции чаще меряют ещё не только абсолютное давление, а и его перепады, которые и того меньше.

1.2. Преобразователи и Реле давления.

Если говорить очень грамотно и правильно, то «датчики» (по аналогии с датчиками уровня) на самом деле делятся на две большие категории:

• Преобразователи давления — это как раз жаргонные «датчики», которые измеряют давление в конкретных единицах (0 — 10 bar, например);
• Реле давления — это простые и дешёвые сигнализаторы вида «Давление дошло до заданного», которые на выходе имеют обычные переключающиеся сухие контакты (пост про такие контакты).

Ещё датчики (все их виды) можно поделить на три категории:

• Те, которые меряют избыточное давление (больше нуля). Это — большинство датчиков для моих проектов, которыми можно померить давление воды или газа;
• Те, которые меряют вакуум (меньше нуля);
• Те, которые меряют разницу давлений (дифференциальные). Такие датчики чаще всего используются для того, чтобы понимать, работает ли оборудование, которое эту разницу создаёт (например, насос или вентилятор).

1.3. Интерфейсы и сигналы с датчиков и их обработка.

Технически любой датчик давления состоит из мембраны, на которую давит измеряемая среда и электронной схемы, которая преобразует давление на мембрану в стандартные сигналы 0..10V (почти нет), 4..20 мА (самый стандартный; напоминаю ещё раз пост про такие сигналы) или отдаёт все данные по RS-485.

Раз уж я упомянул про интерфейсы, то стандартным для датчиков давления является сигнал 4..20 мА, так как он позволяет передавать сигнал на довольно большие расстояния без потерь и даже подключать в цепь этого сигнала дополнительные измерители (индикатор токовой петли, про который я тоже расскажу). При этом такой сигнал не требует подачи питания на датчик (пассивные датчики), и для его подключения нужен экранированный кабель МКЭШ на две жилы (пост про кабели МКШ/МКЭШ), например МКЭШ 2х0,75.

Такие пассивные датчики подключаются по ВЕРХНЕЙ схеме из рисунка ниже (он взят из поста про аналоговые сигналы).

Общие схемы подключения аналоговых сигналов 4..20 мА (входы-выходы)

Если датчиков в проекте немного (или есть датчики разных типов, например, давления и температуры) — то можно взять многоканальный измерительный модуль (пост про модули ввода-вывода от ОВЕН) и подключить датчики по 4..20 мА к нему. Такой способ будет наиболее дешёвым.

Если же датчиков очень много, и они находятся на больших расстояниях друг от друга, то можно использовать датчики с интерфейсом связи RS-485, который может работать на больших расстояниях (если снизить скорость обмена данными). Этот вариант дороже, и я сходу не могу назвать ярких примеров того, где его можно использовать. Если у вас есть такие примеры — напишите в комментарии.

Выходной сигнал датчиков с 4..20 мА всегда линеаризован, поэтому всегда можно составить пропорцию «4..20 мА = 0..10 bar» и вычислить (и мерить) давление в барах. Большинство ПЛК и измерительных модулей ввода-вывода ОВЕН делают такое преобразование аппаратно, и все эти пропорции рассчитывают внутри модуля, отдавая наружу готовую величину.

1.4. Типы мембран и сенсоров.

С мембраной и сенсором (тем элементом, на который давит мембрана) тоже есть много интересных заморочек, связанных со средой, давление которой мы хотим мерить, и её свойствами:

• ПД-100 модели 3х1 (ссылка на сайт ОВЕН). Закрытая мембрана, сенсор из керамики. Это — самые дешёвые датчики, но они боятся сильных гидроударов: сенсор от них может треснуть и разрушиться.
• ПД-100 модели 1х1 (ссылка на сайт ОВЕН). Закрытая мембрана, сенсор из нержавеющей стали AISI 316L (AISI 304S). Эти датчики чуть дороже, и более стойки к гидроударам.
• ПД-100И модели 141 (ссылка на сайт ОВЕН). Открытая мембрана, сенсор из нержавеющей стали AISI 304S. Эти датчики — самые дорогие и самые нежные в плане повреждений.

В чём суть заморочек с открытой или закрытой мембраной? А прям как в аналогии с датчиками уровня (ещё раз напоминаю пост про них). Датчики с закрытой мембраной сложнее повредить внешними воздействиями: если не тыкать чем-то острым в тонкое измерительное отверстие на датчике — то напрямую до мембраны будет не достать. Однако всякая грязь, ржавчина, вязкий битум, густое масло и другие жидкости могут набиться в это отверстие и засрать его так, что датчик не будет ничего мерить, или будет мерить разную дичь, а не реальное давление.

А ещё у нас же есть пищевое производство! А там есть очень важное требование: в тех местах, которые контактируют с пищевыми продуктами (молоко, вино, сок, сироп, питьевая вода, газировки, йогурты и так далее), не должно быть никаких полостей и мест, где эти пищевые продукты могут остаться (после их слива) и скиснуть, протухнуть или ещё как-то испортиться. В посте про датчики уровня я рассказывал то же самое =)

Вот в таких случаях и нужны датчики с открытой мембраной. Такие датчики стоят в 5-10 раз дороже обычных (для сравнения: простой ПД100 стоит 4 тыр, а самый простой ПД-100И с открытой мембраной стоит 21 тыр). Зато их мембрана находится на плоской части корпуса датчика и контактирует со средой напрямую, непосредственно. Образно, если вкрутить такой датчик в бак (резервуар), то мембрана будет являться как бы стенкой этого резервуара, а не полостью или уступом. Это позволит хорошо промывать её или, если речь идёт о чём-то вязком, хорошо передавать давление на неё.

1.5. Непростой монтаж датчиков. Аксессуары.

Ещё множество сложностей возникает с монтажом датчиков давления. Про арматуру для монтажа у меня будет целый раздел в этом посте. Чтобы было интересно, я расскажу некоторые особенности сразу:

• Датчик давления — это электронное устройство. И он боится высоких температур, потому что электроника или сенсор могут перегреться, начать врать или просто сломаться. Чтобы датчик давления можно было поставить на какую-нибудь трубу, по которой идёт вода с температурой 300 градусов, используются специальные отводные трубки и охладители. Они отдаляют датчик от горячего места, чтобы он не перегрелся.
• Все датчики могут ломаться и выходить из строя. А в серьёзных системах автоматики их ещё и надо периодически поверять в лаборатории. С датчиками температуры чаще всего всё просто: для них есть специальные гильзы, которые вкручиваются в трубу герметично, и имеют канал, внутрь которого вставляется датчик температуры. То есть, его можно поменять, не выливая жидкость из трубы.
  А вот с датчиками давления всё сложнее: они должны контактировать с тем, давление чего они измеряют. Чтобы не сливать весь бак вина в несколько тонн ради замены датчика, придумали специальные манометрические краны, которые позволяют не просто отключить датчик от измеряемой среды, а ещё и безопасно сбросить давление этой среды со стороны датчика, а потом уже открутить сам датчик.
• А ещё иногда нужно измерять давление так, чтобы около датчика не образовывался конденсат. Или наоборот, при измерении давления воды в ней не попадал пар. Для этого используют специальные трубки Перкинса.

Большинство арматуры и самих датчиков давления выпускаются на стандартную манометрическую резьбу М20х1,5 и для бытового применения с этим могут быть проблемы. Например, не так-то просто будет найти охладители, отводные трубки и даже манометрические краны на «стандартную» домашнюю резьбу в 1/2″. Будьте внимательны!

Однако часть датчиков ОВЕН ПД100 сразу выпускаются с дюймовыми резьбами 1/2″ или даже 1/4″. Резьба 1/4″ позволяет установить такие датчики вместо стандартных манометров в редукторах и фильтрах тонкой очистки типа FAR, Honeywell, Valtec и им подобным. А если применить там ещё и индикатор токовой петли ОВЕН ИТП-10 (про него я сегодня тоже расскажу), то вы получите датчик давления и манометр в одном месте. Только в этом случае придётся забыть про большинство монтажной арматуры, рассчитанной, как я уже сказал выше, на стандартную манометрическую резьбу.

1.6. Где применить в бытовых проектах?

Где можно применить датчики давления в моих проектах? Самое понятное и очевидное — это для измерения давления воды в стояках Холодной воды, Горячей воды и, при желании, Отопления.

Как вы уже поняли, вы можете вкрутить датчики вместо штатных манометров в вашу сантехническую разводку. Но если вы делаете себя санузел с нуля, то используйте схему, которую я нарисовал и включил в инструкции к своим щитам:

Пример схемы монтажа датчиков давления ОВЕН ПД100 на вводе воды в квартиру

Суть её в том, что датчики давления ставятся МЕЖДУ основными запорными шаровыми кранами и кранами с моторным приводом. Что это даёт? А вот что: тогда, если вода в квартире перекрыта при помощи кранов с моторным приводом нашей автоматикой, эта автоматика всё равно может измерять давление не в квартире, а в стояках. И благодаря этому можно узнать, что стояк слили.

Я хочу себе переделать всё именно так, и жду КапРемонта стояков, который будет в следующем году. Сама идея посетила меня ещё в 2011 году и звучит следующим образом: если давление в стояке упало ниже нормы и держится так больше заданного времени — то выдаём сигнал Аварии и закрываем воду именно по этому стояку и не открываем её в автоматическом режиме (когда пришли в квартиру и дали команду «Открыть воду»). При этом, так как наш датчик давления установлен до крана с мотором, мы можем отслеживать то, когда давление в стояке снова появится!

На схеме показано вот вот:

• Датчик давления «Д» ставится через тройник;
• Правильным будет подключить этот датчик через дополнительный кран, чтобы датчик можно было отключить, не вырубая всю воду и не заглушая его отвод;
• При желании можно поставить измерительную головку (индикатор токовой петли) и видеть давление в виде понятных цифр. То есть, не дублировать такой датчик манометром.

Ещё датчики давления можно поставить даже на природный газ (только надо выбирать специальные модификации датчиков для его низкого давления), на насос скважины, на магистраль котла отопления (как мы и делали в проекте Котельной в Папушево).

2. Датчики давления жидкостей ОВЕН ПД100-ДИ (самые простые).

Самый простой датчик давления ОВЕН ПД100-ДИ с резьбой 1/2

Итак, сначала я расскажу вам про самые простые датчики давления линейки ОВЕН ПД100 моделей 371 и 381. Они имеют тот самый простой и дешёвый керамический сенсор, закрытую мембрану и отлично подходят для установки на стояки воды в квартирах и коттеджах.

Характеристики датчиков следующие:

• Выходной сигнал: 4..20 мА;
• Работает со средами, нейтральными к керамике: Жидкость, Пар, Газы;
• Диапазон измерений от 0,1 до 10 МПа (1 — 100 bar);
• Диапазон рабочих температур от -40 до +135 градусов;
• Степень влагозащиты корпуса: IP65.

Вот две распространённые модели, которые отличаются резьбой датчика (в линейке моделей 381 есть резьба на 1/4″):

• ОВЕН ПД100-ДИ-1,0-371-1,0 Датчик давления 4..20 мА, 1 МПа (10 bar), резьба 1/2″, точность 1%
• ОВЕН ПД100-ДИ-1,0-381-1,0 Датчик давления 4..20 мА, 1 МПа (10 bar), резьба 1/4″, точность 1%

В своих проектах я использую датчики на 1 МПа — до 10 bar, так как в квартиры и коттеджи не подают давление выше этого и ставить датчики на 2,5 МПа (25 bar) глупо, так для более точных измерений будет лучше, если давление будет находиться в середине диапазона измерений, а не в его начале или конце.

Мембрана находится внутри датчика, а вода (или другая жидкость) поступает к ней через небольшое отверстие спереди датчика, которое с завода защищено от попадания мусора специальным колпачком:

Самый простой датчик давления ОВЕН ПД100-ДИ (вид спереди на резьбу)

На конце этого отверстия есть выступ, к которому я ещё вернусь.

Сигналы 4..20 мА подключаются к датчику через специальную разъёмную колодку, один из контактов которой связан с корпусом датчика (видны латунные пластины, которые с ним контачат).

Самый простой датчик давления ОВЕН ПД100-ДИ (вид на разъём изнутри)

Особенность корпуса датчиков ПД100 в том, что плата с контактами для разъёмной колодки крепится на корпусе датчика гайкой. Если ослабить эту гайку, то контакты можно развернуть так, чтобы кабель из разъёма выходил в нужную сторону (например, не упирался в трубы). Степень влагозащиты IP65 при этом сохраняется.

Внутри датчика находится плата с электроникой:

Самый простой датчик давления ОВЕН ПД100-ДИ (вид на печатную плату)

В комплекте с датчиком идёт та самая разъёмная колодка стандарта DIN 43650А. Она имеет 4 контакта, один из которых всегда заземляющий. На фотке она от Molex, а сейчас ОВЕН из-за санкций нашёл другого производителя. Все такие колодки совместимы между собой.

Самый простой датчик давления ОВЕН ПД100-ДИ вместе с разъёмом стандарта DIN 43650А

Колодка состоит из корпуса, контактов, резиновой прокладки и винта.

Вид на компоненты разъёма DIN 43650А: Корпус, контакты, прокладка

Контакты на колодке имеют свои номера, и их важно не перепутать, так как иначе может сгореть или измерительный модуль, или сам датчик.

Вид на контакты разъёма DIN 43650А (видна их нумерация)

В такие колодки отлично заряжается кабель МКЭШ сечением на 0,5 или даже на 0,75 квадратов и даже с наконечниками НШВИ (пост про них).

Вид на монтаж разъёма DIN 43650А кабелем МКЭШ 3х0,5

Если аккуратно уложить провода внутри разъёма, то его корпус закроется без проблем. Это же справедливо и для наконечников на 0,75 кв.мм.

Вид на монтаж разъёма DIN 43650А кабелем МКЭШ 3х0,5 (наконечники НШВИ позволяют закрыть его корпус)

При монтаже датчиков на одном из объектов я заранее заготовил хвосты с ID датчиков (используется маркировка от Элегир, пост про которую был тут), а потом подключал их к щиту и к датчикам.

Кабели с разъёмами стандарта DIN 43650А для подключения датчиков давления

После этого разъём надевается на датчик и закручивается винтом.

Подключение разъёма стандарта DIN 43650А к датчику давления ОВЕН

Выступ на отверстии датчика связан с тем, что резьба 1/2″ в наименованиии ОВЕН тоже значится «манометрической», а все такие резьбы и имеют этот выступ-штуцер.

Выступ на резьбе 1/2 у датчиков давления ОВЕН ПД100 (вид сбоку)

Для нас он вреден, потому что им датчик будет упираться в кран или другие сантехнические фитинги.

Выступ на резьбе 1/2 у датчиков давления ОВЕН ПД100 мешает закрытию шарового крана

Если делать всё неправильно — то можно срезать этот выступ болгаркой или на точиле. Но это, во-первых, может убить нежный керамический сенсор датчика (или загадить его стружкой и опилками), а, во-вторых, лишит вас гарантиии на датчик. Напрочь. Не делайте так!

Поэтому нужно использовать сантехнический удлинитель резьбы, в который и вкрутить датчик.

Установка датчика давления ОВЕН ПД100 при помощи удлинителя резьбы (выступ оказывается внутри него)

Датчики с резьбой 1/4″ не имеют таких проблем.

3. Индикаторные головки ОВЕН ИТП-10 (индикаторы токовой петли).

Датчик давления ОВЕН ПД100-ДИ и индикаторная головка ОВЕН ИТП-10 (индикатор токовой петли)

В начале поста (в разделе про технические особенности датчиков и их виды) я упоминал то, что датчики с интерфейсом 4..20 мА не требуют подачи отдельного питания, а питаются от тока, который выдают в линию.

Благодаря этой фишке стало возможным выпустить очень классное устройство — Индикатор Токовой Петли ОВЕН ИТП-10 (ссылка на сайт ОВЕНа). Оно позволяет превратить любой датчик давления со стандартным разъёмом DIN 43650А в цифровой манометр!

Его возможности и задумки следующие:

• Питается от линии 4..20 мА, как и сам датчик давления;
• Имеет такие же настройки масштабирования, как и аналоговые входы: верхний предел, нижний предел, выбор единицы измерений;
• Индицирует слишком низкое («Lo») и высокое («Hi») давление (сбой датчика);
• Не требует сложного монтажа, так как надевается на колодку датчика, а разъём DIN 43650А подключается в него.

Это выглядит вот так:

Установка индикаторной головки ОВЕН ИТП-10 на датчик давления ОВЕН ПД100-ДИ

На самом ИТП-10 есть три кнопки для входа в меню настройки, дисплей для отображения меню или значения давления и светодиоды для индикации единицы измерения.

Внешний вид индикаторной головки ОВЕН ИТП-10

Его корпус состоит из передней и задей части, которые соединены винтами.

Внутреннее устройство индикаторной головки ОВЕН ИТП-10

Если открутить эти винты, то переднюю часть можно повернуть на 90 градусов вверх или вниз и таким образом переделать ИТП-10 так, чтобы дисплей стоял всегда вертикально, даже если сам ИТП-10 установлен горизонтально.

Вот пример:

Пример переворота дисплея индикаторной головки ОВЕН ИТП-10 для горизонтального монтажа

Разъём для колодки DIN 43650А тоже фиксируется гайкой, поэтому и его можно повернуть так, чтобы кабель из него выходил в нужную сторону и не мешался.

4. Примеры монтажа датчиков давления ПД100-ДИ.

Как я и говорил, первый датчик давления ОВЕН ПД100-ДИ мы монтировали на Котельной в Папушево (даю ещё раз ссылку на пост) в 2019 году.

Датчик давления ОВЕН ПД100 от 0 до 10 бар

Датчик был подключен и вкручен в гидрострелку котла:

Датчик давления установлен в гидрострелку (видны датчики температуры котла и щита)

Далее я купил себе такие же датчики на 10 bar вместе с индикаторными головками ИТП-10 и смонтировал их себе в санузле в колхоз-стиле.

Пример монтажа (некрасивого) датчиков давления ОВЕН ПД100-ДИ и индикаторных головок ИТП-10 в моём санузле (с имитацией отводных трубок)

Тут-то я вот и вспоминал нехорошим словом ОВЕН, потому что в их каталоге арматуры для датчиков нет дешёвых отводных трубок, а есть только адски дорогие из нержавейки. Мои датчики подключались вместо манометров в фильтры тонкой очистки. Над фильтром горячей воды пустое место было, а над фильтром холодной воды был… фильтр горячей!

Отводные трубки мне были очень нужны, чтобы поместить датчики давления вне фильтров где-нибудь на стене. Я подумал… и сколхозил их из медных трубок диаметром 10 мм и соответствующих фитингов (я писал про это в посте про Дайджест новостей ‘2021). Паял медь горелкой впервые в жизни =)

Паяем медь, чтобы сделать отводную трубку для датчиков давления ОВЕН ПД100

В итоге датчики работают, а ИТП-10 показывают давление в реале. Показания совпадают с теми, которые получает ПЛК через измерительный модуль аналоговых входов.

Датчики давления ОВЕН ПД100-ДИ с индикаторными головками ИТП-10 в моём санузле (в работе)

Самый аккуратный и крутой монтаж был на объекте одного заказчика (про него я вот тут рассказываю), под который я и заготавливал пачку кабелей с разъёмами.

Пример монтажа датчика давления ОВЕН ПД100-ДИ на объекте заказчика

Здесь я перешёл на новый стандарт монтажа и сделал бирки с ID датчика (кабеля) на сам кабель около разъёма, а так же бирку на сам датчик, где написана его краткая модель, характеристики и то, что он измеряет, например «Давление ГВС Коллектор».

Я сделал систему учёта оборудования по его серийным номерам, включая даты поверки и все события (купил, настроил, установил, включил). Пост про неё находится вот здесь. Я рекомендую всем пользоваться такими системами (или моей, хах), чтобы отслеживать историю оборудования, так как это позволит легко обращаться по гарантии или вспомнить то, какие настройки были сделаны, чтобы перенести их в новое оборудование при его замене.

5. Особенности монтажа датчиков и реле давления. Арматура для монтажа.

Различная арматура для монтажа датчиков и реле давления

Ну а теперь пробежимся более подробно про арматуру для монтажа датчиков давления. Благодаря небольшой экскурсии в районную ЦТП («Бойлерную»), которую устроил мне мой друг (она есть в виде дополнения к этому посту), я могу показать вам некоторые фотографии реального использования арматуры в жизни.

Я обещал показать вам всякую интересную дичь, которая нужна для того, чтобы смонтировать датчик давления грамотно (прменение и способ монтажа такой арматуры описан в СП 77.1330-2016):

• Аккуратно подключить датчик к трубе;
• Отдалить его от слишком высоких температур;
• Компенсировать гидроудары (у меня в посте не показано);
• Охладить среду перед входом в датчик, чтобы защитить его от перегрева;
• Отделить жидкость и пар друг от друга;
• Отключить, сбросить давление и снять датчик без слива всего трубопровода и остановки техпроцесса.

Список арматуры (аксессуаров) приведён на сайте ОВЕНа по этой ссылке.

Напоминаю, что практически ВСЕ такие аксессуары (арматура) выпускаются на стандартную манометрическую резьбу М20х1,5, а не на обычные трубные. Такие резьбы уплотняются по другому в отличие от обычных сантехнических: здесь используется прокладка, которая устанавливается между тем самым выступом датчика и плоскостью того, куда этот датчик вкручивается. Это сделано для удобства монтажа: вместо наматывания уплотнителя на витки резьбы ставится прокладка.

Для кое-каких случаев ОВЕН развивает и поддерживает номенклатуру с резьбами 1/2″, но они будут только с одной из сторон: например, устройство охлаждения со стороны техпроцесса будет иметь резьбу 1/2″, а со стороны датчика — всё ту же М20х1,5.

5.1. Бобышки.

Это — корректный способ установить датчик давления в трубу или бак.

Бобышка для вваривания в трубы (вид сбоку)

Конечно же, в каких-то случаях можно собрать схему из труб на тройниках, переходниках (муфтах, бочонках, футорках) и вкрутить датчик давления напрямую в трубу подходящего диаметра, но в промышленности так не делают. Во-первых, чем меньше соединений — тем лучше. А во-вторых, как я говорил, в промышленности все используют стандартную манометрическую резьбу М20х1,5, которую на трубе просто так не нарежешь.

А если сравнивать длину резьбы датчика и толщину стенки трубы, куда его надо вкрутить, то окажется, что в этой стенке можно нарезать 2-3 витка резьбы, которые никакой прочности не дадут, а уж уплотнить резьбу — так тем более.

Поэтому для установки датчиков давления на трубы выпускается огромный ряд бобышек — готовых переходов со сварки на нужную резьбу датчика под нужным углом (90 или 45 градусов). Вы ввариваете такую бобышку в трубу/бак и получаете готовое посадочное место под датчик.

Бобышка для вваривания в трубы (вид с торца)

Когда я был в ЦТП на экскурсии, то увидел там какие-то всратые бобышки вида «Их делал суровый мужЫг за бутылку водки из куска лома»:

Реальные некрасивые бобышки других производителей (дешманина)

Формально сгодятся и такие, конечно…

5.2. Устройство Демпферное (УД).

Фотографий этого устройства у меня нет, поэтому упомяну его на словах. Как вы уже поняли, его задача — гасить гидроудары, чтобы не повредить мембрану датчика. Ставится оно там, где вероятность гидроударов высока, а штатных гасителей — нет.

5.3. Устройство Охлаждения (УО).

Это разработка ОВЕН, которая постепенно проходит тесты и внедряется в промышленность. Она сделана, чтобы закрыть нишу, в которой датчик давления ставится в настолько стеснённом месте, что никакие отводные трубки и даже самую крутую трубку Перкинса поставить НЕКУДА — просто нет места.

Чтобы хоть как-то охладить среду, давление которой меряет датчик, ОВЕН предложил вот такое вот устройство:

Специальное устройство охлаждения ОВЕН УО для установки датчиков давления в труднодоступных местах, где есть сильный нагрев

Оно представляет собой ребристую трубку (точится на токарном с ЧПУ, в реале я прям видел следы от зажатия в патрон и от резца станка, ухты), которая разработана так, чтобы со стороны процесса (горячего места) не было даже массивной гайки, которая может накапливать тепло. Гайка находится со стороны датчика, «холодной».

Внутри трубки есть канал диаметром 10 мм, которого хватит для нормальной передачи давления к датчику. Максимальное давление, которое выдерживает такое устройство — 20 МПа (200 bar), а температуру — до 600 градусов.

Сейчас они выпускаются только с манометрической резьбой, а в будущем ОВЕН планирует расширить модельный ряд до резьб на 1/2″.

5.4. Блоки вентильные и манометрические краны.

Специальные манометрические краны на высокое давление

В промышленности эта арматура — самая наиважнейшая, потому что она решает главную задачу: как снять датчик, не останавливая работу и не сливая всю жидкость из труб.

…и вы скажете то, что если рассуждать с бытовой точки зрения, так достаточно будет поставить на трубе отдельный кран для датчика давления, закрыть его, и выкрутить датчик. И, в принципе, будете правы.

Но а что делать, если вы меряете давление перегретого пара в 10 МПа (100 bar) с температурой под 200 градусов? Да, краном вы трубу перекроете, и сможете открутить датчик давления для замены. НО! Ведь, раз у нас такие высокие температуры, то нам понадобятся всякие дополнительные устройства: охладитель, отводная трубка, трубка Перкинса. А в них этот перегретый пар отлично сожмётся (как воздух в ресивере компрессора) и, когда вы будете выкручивать датчик — то или вас ошпарит, или обольёт сконденсированной из этого пара водой, или датчик как из пушки полетит вам (или кому-то ещё) в лицо. Или на станки. Или на автоматику управления в стиле «кто бросил валенок на пульт».

Поэтому и были придуманы вентильные блоки и манометрические краны, которые позволяют не только перекрыть трубу (среду, которую меряет датчик), а ещё и аккуратно сбросить остаточное давление.

Вентильные блоки, которые выпускает ОВЕН, рассчитаны на температуру до 180 градусов и на давление до 16 или 40 МПа (160 и 400 bar). Внутри у них используются игольчатые краны, которые и позволяют выдерживать такое большое давление.

Манометрический кран на высокое давление

Блоки с одним краном — более простые и используются там, где среда, давление которой меряют, не опасна — например, вода. Давление в таких блоках сбрасывается через специальную гайку с прокладкой, которая расположена на боку блока (на фотографии выше она отвинчена). Так как гайка уплотняется прокладкой, а не по всей резьбе, то, когда мы начнём её откручивать, гайка перестанет давить на прокладку, и давление измеряемой среды выйдет через это место. При этом гайка не сорвётся с резьбы и никуда не улетит, так как она откручивается не до конца.

Если же измеряемая среда может быть опасной или просто грязной (масло, спирт, бензин и так далее), то используются вентильные блоки с двумя кранами. Второй кран ставится вместо гайки и позволяет сбросить давление в какое-то контролируемоу место (дренажную трубку, воронку и так далее).

На малых давлениях (в городских ЦТП) применяются более простые манометрические краны, принцип работы которых такой же: основной кран перекрывает контакт с измеряемой средой, а боковой — сбрасывает давление. Вон, на фотографии ниже на кране виден даже чёрный штуцер, куда можно надеть дренажную трубку.

Реальный дешёвый манометрический кран, который применяется в ЖКХ (на низкое давление)

5.5. Трубки импульсные.

Это как раз те самые трубки, которые я и пытался сымитировать при помощи пайки медных, потому что у ОВЕНа они пока что выпускаются только из дорогущей нержавейки и стоят дороже, чем два или три датчика давления. В будущем ОВЕН будет запускать дешёвую линейку простых медных трубок. Я хочу быть среди первых, кто их будет применять. Или успеть переделать свою сантехнику так, чтобы эти трубки вообще не были нужны =)

Отводная трубка для подключения датчиков или реле давления (пример)

Трубки могут применяться вот в каких случаях:

• Когда датчик надо удалить от места измерения. Например, чтобы установить несколько датчиков аккуратно в ряд, и подключить их трубками в разные места системы;
• Когда датчик давления весит очень много (есть такие), и своим весом отломает бобышки и отводные трубки;
• Когда нам надо охладить измеряемую среду: тепло по длинной трубке не дойдёт до датчика;
• Когда датчик устанавливается в труднодоступном месте.

5.6. Трубка Перкинса и отводные трубки.

Это — самое популярное, простое и очень нужное и важное изобретение, хоть оно и выглядит как трубка, скрученная кружочком!

Трубка Перкинса для развязки датчиков давления

Её задача — разделить между собой среды, которые меряет датчик, и сделать так, чтобы в датчик не попадал пар или, наоборот, конденсат, который ему не нужно мерить.

Если мы меряем давление пара — то U-образную (изогнутую) часть трубки Перкинса заполняют маслом, которое отделяет пар от датчика и не даёт пару перегреть и сжечь датчик. Заодно такие трубки можно использовать и для охлаждения датчика.

Чаще всего трубка Перкинса монтируется вот так:

Реальное использование трубок Перкинса для монтажа датчиков в ЦТП ЖКХ

Здесь от трубы сделан отвод, потом установлен манометрический кран, потом трубка Перкинса, а потом уже датчик.

С отводными трубками ещё проще. Если мы меряем давление газа — то датчик ставится выше точки отбора, чтобы конденсат стекал назад в общую трубу, а датчик мерил только газ. Если мы меряем давление жидкости — то датчик ставится ниже точки отбора, чтобы в него не попадал пар. Так что, если вы видите то, что на какой-то трубе датчики стоят снизу, а на какой-то сверху, а где-то трубка красиво завита спиралькой — то знайте, что это не дизайн и не прихоть монтажников, а хитрые особенности монтажа.

Я постарался нарисовать схематический рисунок применения всех трубок разом.

Типы монтажа отводных трубок для измерения давления жидкости, газа или разделения сред

6. Реле давления: зачем нужны, где применять. Реле давления для жидкостей.

Реле давления для воздуха (слева) и для жидкостей (справа)

А теперь поговорим про реле давления. Это гораздо более простые и дешёвые приборы, которые работают гораздо проще, чем датчики давления (и поэтому и стоят дешевле), и позволяют определить только то, что давление больше заданного («есть») или меньше заданного («нет»).

Реле давления выпускаются для воды и воздуха и делятся на реле избыточного и дифференциального давления. Реле избыточного давления меряют наличие давления, а реле дифференциального давления (дифференциальные) — наличие разницы давлений.

Где это можно применить? Например, в ваших бытовых компрессорах (то, что называют «прессостат») и бытовых насосных станциях с гидроаккумулятором. Там стоят именно реле давления, которые и определяют то, что компрессор или насосная станция накачали воздух или воду до нужного давления, и их пора выключить. А, когда давление упадёт, снова включить.

Например, вот здесь реле избыточного давления применяется для отслеживания давления хладоагента в системе охлаждения пива (кадр из видео с канала HVACR Videos):

Использование реле давления в холодильной технике: контроль давлления хладоагента

В промышленности чаще используются дифференциальные реле давления для того, чтобы контролировать работу вентиляторов или насосов. Если вентилятор или насос работает — то он что-то откуда-то засасывает и куда-то накачивает. А значит между входом и выходом будет создаваться разница давлений, на которую реагирует реле. Автоматика включает вентилятор или насос и ждёт обратной связи как от контактора насоса, так и от реле давления. Если что-то пошло не так — формируется сигнал аварии.

Сейчас я расскажу про реле для жидкостей (воды), а в следующем разделе — для воздуха (вентиляции).

У меня есть фотографии реле избыточного давления ОВЕН РД-50, которое сейчас снято с производства из-за неудобного корпуса. Вместо него выпускается реле РД-55 в новом корпусе (ссылка на сайт ОВЕНа: избыточное РД55-ДИ, дифференциальное РД55-ДД).

Реле давления ОВЕН РД-50 (старая модификация)

На реле есть настройка уставки давления и его гистерезиса.

Реле давления ОВЕН РД-50 (старая модификация): вид сбоку корпуса

Гистерезис здесь, как и везде, применяется для того, чтобы реле имело некоторый диапазон срабатывания. Например, включалось при давлении 4 bar, а выключалось при давлении в 6 bar.

Это используется для того, чтобы оборудование, которым такое реле управляет, не «дёргалось»: лучше дождаться, когда давление совсем упадёт, а потом дать оборудованию поработать дольше, чем на несколько секунд включать оборудование, если давление в нашем примере упадёт с заданных 6 bar до 5,95 bar.

Такие реле — механические. В них вода давит на мембрану, подпёртую пружиной. Усилием пружины регулируется уставка давления. А дальше мембрана давит на контакты и переключает их.

Реле давления ОВЕН РД-50 (старая модификация): вид на контакты

Уставка и гистерезис настраиваются здесь винтами, которые регулирут сжатие пружин внутри реле.

Реле давления ОВЕН РД-50 (старая модификация): вид на процесс настройки

Чтобы винты регулировки уставок не открутились от щелчков реле и вибраций вокруг него, они имеют шестигранные головки и фиксируются специальной пластиной.

С ней и связано одно из неудобств. Чтобы открыть крышку, подключить провода к контактам и настроить это реле, нужно аж три отвёртки разного типа: PH1, PH2, SL4, мать их! Это очень неудобно, а винты, которые надо выкручивать, могут ещё и упасть где-то на объекте.

Реле давления ОВЕН РД-50 (старая модификация): для настройки нужно много разных отвёрток

Дополнительной проблемой является и то, что винт подключения заземления корпуса реле расположен в глубине, и к нему почти нет доступа.

Реле давления ОВЕН РД-50 (старая модификация): неудобное расположение заземляющего контакта

А сама крышка корпуса не снимается, а откидывается вверх, что может быть неудобно в стеснённом пространстве.

Поэтому ОВЕН обновил эти реле и выпустил их в новом корпусе. На моей фотографии — дифференциальное реле давления РД55-ДД.

Новое реле давления ОВЕН РД-55 (дифференциальное)

Здесь крышка снимается спереди, все контакты доступны для удобного монтажа, а количество отвёрток снижено =)

Вот так выглядит это реле вблизи:

Новое реле давления ОВЕН РД-55 (дифференциальное): вид на контакты

А вот так монтируются такие реле на насосах в ЦТП:

Применение дифференциальных реле давления в ЖКХ для контроля работы насосов (отводные трубки идут от насосов к реле)

В центре фотографии — насос (отопления на несколько ближайших домов). Слева и справа от насоса находятся зелёные отводные трубки, на которых стоят манометрические краны. На одних кранах установлены манометры, а от других идут медные трубки. Закреплённые стяжками и проволочками, приглядитесь, хах!

Эти трубки и подходят к дифференциальным реле давления, которые закреплены чуть поодаль от насосов. Насосов два — и реле два.

Применение дифференциальных реле давления в ЖКХ для контроля работы насосов (реле установлены рядом с насосами)

Вот вам и пример использования отводных трубок, пример установки датчиков вдали от того, что они меряют, и пример использования реле давления!

7. Реле давления для воздуха. Контроль перепада давления.

Дифференциальное реле ОВЕН РД-30 для систем вентиляции

Для вентиляции (воздуха) тоже есть свои реле давления. Чаще всего они дифференциальные, так как в вентиляции нужно контролировать работу вентилятора (то, что он создаёт напор и крутится), а не само давление воздуха.

Такие реле чаще всего пластиковые, потому что давление в вентиляции — слабое (килопаскали), а пластик стоит дешевле металла. Нам, как покупателям, это выгодно.

У меня на фотках — реле давления ОВЕН РД30-ДД200 (ссылка на сайт ОВЕНа). Оно имеет кабельный ввод и два штуцера для подключения трубочек давления до и после вентилятора (монтажный комплект приобретается отдельно: вдруг вам надо только лишь заменить реле, и комплект будет не нужен).

Дифференциальное реле ОВЕН РД-30 для систем вентиляции (вид сбоку)

В центре реле находится регулятор уставки, а подключение выполняется на плоских обжимных клеммах. Хм. Интересно, почему так сделано. Почему не винты?

Дифференциальное реле ОВЕН РД-30 для систем вентиляции (вид на клеммы и ручку настройки)

Пример монтажа такого реле находится… прямо почти рядом с ОВЕНом — на станции МЦК «Шоссе Энтузиастов». Если пойти в сторону первого вагона в направлении Андроновки/Нижегородской то между путями можно увидеть большой вентилятор:

Вентилятор на станции МЦК Шоссе Энтузиастов, который использует дифференциальное воздушное реле

На нём-то как раз и стоит подобное реле давления:

Дифференциальное воздушное реле на вентиляторе (видны трубочки подключения)

Сам вентилятор — это та часть трубы, где стоит распаечная коробка (в обгаженной гофре, кстати, висит пусковой конденсатор; это ж какой-то колхоз прям). Одна трубочка из реле давления идёт в верхнюю часть трубы после вентилятора, а другая — в нижнюю.

Вот здесь видно реле давления поближе. Кажется, его устанавливали не на заводе, а по месту.

Дифференциальное воздушное реле на вентиляторе (видно само реле)

Я никогда не слышал, чтобы этот вентилятор работал =)

На этом про датчики давления я рассказал! Подбирайте нужные и ждите большого поста про датчики температуры!

Проекту исполнилось 15 лет! Поддержать проект материально, проспонсировать проекты Автора или сделать ему подарок можно на этой странице: "Донаты и Спонсорство, Список Желаний".