Датчик протока воды в УЗВ: реле потока и его слепые зоны

Датчик протока воды это реле, которое следит не за качеством воды, а за самим фактом ее движения по трубе: идет вода или остановилась. Для узв это один из самых прямых сигналов аварии, потому что остановка потока почти всегда означает, что встал насос или забился фильтр, а не просто просела концентрация кислорода на несколько часов.

Что физически измеряет реле потока

Внутри трубы стоит подвижный элемент, который реагирует на движение воды. У лопастного реле это лопатка на оси: поток отклоняет ее, и при отклонении срабатывает встроенный микровыключатель или геркон. У турбинного реле вместо лопатки крыльчатка, ее вращение считает датчик Холла или оптопара, и сигнал получается не просто да-нет, а частотный, пропорциональный скорости потока.

Отсюда разница в поведении. Лопастное реле это обычно бинарный контакт: поток есть выше порога или потока нет. Турбинное реле дает более тонкую картину и может отследить не только полную остановку, но и снижение расхода, например когда фильтр наполовину забит и через него проходит уже не весь объем.

Лопастное реле: где оно уместно

Лопастное реле проще устроено и обычно дешевле. Порог срабатывания у него фиксированный или регулируется одним винтом, диапазон скоростей потока, на которые оно рассчитано, у большинства моделей уже, чем у турбинных.

• Ставится на трубы с относительно стабильным расходом: подача на бассейн от одного насоса без переменной скорости.
• Хуже держит малые диаметры труб и низкие скорости потока, лопатку может не отклонить на слабом токе воды.
• Механическая часть изнашивается: ось и лопатка работают в воде постоянно, со временем люфт растет и порог срабатывания смещается.

Турбинное реле: где оно оправдано

Турбинное реле дороже лопастного и требует более чистой воды на входе, потому что крыльчатка чувствительна к взвеси и волокнам, которые могут ее подклинить. Взамен оно дает частотный сигнал, который можно завести на контроллер и следить не за фактом протока, а за трендом расхода.

Про подбор самого насоса и от чего реально зависит расход в трубе написано в статье про подбор насоса, а если насос уже стоит на частотном преобразователе, показание турбинного реле полезно сверять с заданной насосом частотой из статьи про частотный преобразователь для насоса.

Куда ставить датчик в контуре

Место монтажа определяет, что именно вы контролируете, и это самая частая ошибка при установке.

На подаче после насоса

Реле сразу после напорного патрубка ловит остановку самого насоса и полный завал напорной линии. Это самое частое место установки, потому что здесь авария видна раньше всего: если насос встал, поток пропадает мгновенно.

После механического фильтра

Реле после барабанного или мешочного фильтра ловит именно засор фильтрующего элемента: насос работает, но через забитый фильтр проходит меньше воды. Для этой задачи годится только турбинное реле или пара реле до и после фильтра с сравнением показаний, потому что бинарное лопастное реле часто продолжает показывать поток даже при сильно забитом фильтре, пока расход не упадет ниже порога срабатывания.

На обратке в бассейн

Реле на трубе возврата в бассейн ловит утечку или разрыв где-то в середине контура, между насосом и бассейном: подача может идти, а до рыбы вода не доходит из-за прорыва трубы или открытого байпаса.

Ложные срабатывания и как их снизить

Реле потока склонно давать ложную тревогу в нескольких типичных случаях.

1. Пусковой переходный процесс. При старте насоса поток нарастает не мгновенно, и реле может кратковременно показать отсутствие потока в первые секунды. Задержку срабатывания сигнала на 10-30 секунд после включения насоса делают почти всегда, чтобы не ловить сам момент старта.
2. Пузыри воздуха в трубе. Если в контуре есть подсос воздуха, например неплотный фитинг до насоса, крыльчатка турбинного реле может крутиться неровно и давать скачущий сигнал вместо стабильной частоты.
3. Загрязнение чувствительного элемента. Ил и биопленка на лопатке или крыльчатке со временем смещают порог срабатывания реле в обе стороны: либо оно перестает реагировать на реальную остановку, либо начинает ложно срабатывать на нормальном потоке.
4. Вибрация трубы. Реле, закрепленное на трубе с сильной вибрацией от насоса, может давать дребезг контакта, который система примет за серию коротких пропаданий потока.

Что реле потока не увидит без соседних датчиков

Само по себе реле потока говорит только о движении воды в конкретной точке трубы, и у этого есть три слепые зоны, которые закрывают другие приборы.

Обзор остальных типов датчиков на хозяйстве, их физика поломки и что каждый ловит, а что нет, собраны в статье обзор датчиков для рыбоводства.

Монтаж: типичные ошибки

• Реле стоит слишком близко к колену или тройнику. Турбулентность после поворота трубы искажает поток на крыльчатке или лопатке, производители обычно требуют прямой участок трубы определенной длины до и после реле, это указано в паспорте на модель.
• Реле подобрано не по диаметру трубы. Резьбовое реле, вкрученное через переходник в трубу другого диаметра, меняет скорость потока в точке измерения и порог срабатывания перестает соответствовать паспортному.
• Стрелка направления потока на корпусе проигнорирована. У большинства реле есть метка направления потока, установка задом наперед либо не даст сигнала вообще, либо даст его на противоположном по смыслу пороге.
• Кабель реле проложен рядом с силовым кабелем насоса без экранирования. На частотный сигнал турбинного реле наводки от силового кабеля накладывают помеху, которую контроллер может принять за ложные импульсы.
• Нет задержки при пуске. Без задержки система будет фиксировать ложную тревогу при каждом включении насоса, что быстро приучает персонал игнорировать реальные сигналы.

Как выбрать реле по диаметру и расходу трубы

Реле потока подбирают не наугад, а под конкретную трубу и режим работы насоса, иначе оно либо будет молчать при реальной остановке, либо сработает на нормальном режиме как на аварии.

1. Диаметр трубы. Резьбовые реле выпускаются под конкретный диаметр, обычно от полудюйма до двух дюймов, врезные модели для труб большего сечения ставят через тройник или седельный отвод. Переходники меняют скорость потока в точке измерения, поэтому лучше брать реле точно под диаметр трубы на месте врезки.
2. Диапазон скорости потока. У каждой модели в паспорте указан рабочий диапазон, обычно в литрах в минуту или метрах в секунду. Порог срабатывания реле должен быть заведомо ниже нормального рабочего расхода, но выше того значения, при котором система уже не может нормально работать.
3. Материал корпуса и уплотнений. Для узв с рыбой корпус и уплотнения должны переносить постоянный контакт с водой без коррозии и без выделения веществ, вредных для рыбы: латунь без свинца, нержавеющая сталь или пищевой пластик, а не обычная бытовая арматура.
4. Тип выходного сигнала. Сухой контакт подходит для простой сигнализации или для входа контроллера, частотный выход турбинного реле нужен, если планируется считать расход, а не только фиксировать его наличие.
5. Давление в системе. Реле рассчитано на определенное максимальное рабочее давление, для узв с насосом среднего размера это обычно некритично, но для систем с погружными насосами и высоким напором стоит сверить паспортное давление реле с реальным в трубе.

Обслуживание реле потока

Реле потока не требует калибровки по буферным растворам, как pH-электрод, но у него есть свой список работ по обслуживанию, без которого прибор постепенно теряет точность срабатывания.

• Периодический осмотр лопатки или крыльчатки. На биообрастание в трубе с органикой уходит от нескольких недель до пары месяцев в зависимости от плотности посадки рыбы и качества механической очистки перед реле, обрастание меняет массу и площадь подвижного элемента и смещает порог срабатывания.
• Промывка при плановой чистке контура. Если реле стоит после механического фильтра, его снимают и промывают вместе с плановой чисткой самого фильтра, отдельного графика для реле обычно не заводят.
• Проверка контакта или частотного сигнала тестером. Раз в несколько месяцев стоит проверить, что реле реально размыкает или замыкает контакт при остановке потока, а не просто висит на трубе как декорация, потому что механический износ оси иногда приводит к залипанию контакта в одном положении.
• Осмотр кабельного ввода на герметичность. Место, где кабель выходит из корпуса реле, со временем может потерять герметичность от вибрации или температурных перепадов, влага в этом узле выводит электронику реле раньше механической части.

Тревога от реле потока: куда она должна идти

Само реле это просто контакт или частота на выходе, тревогу из этого сигнала формирует контроллер или сигнализация, к которой оно подключено. Смысл датчика протока в том, чтобы авария дошла до человека раньше, чем рыба начнет задыхаться, поэтому сигнал с реле должен уходить не только на щиток с лампочкой, а в канал, который человек увидит быстро.

Базовый блок Аквастража сам по себе следит за питанием, температурой воды, связью с сервером и зарядом своего аккумулятора, а тревога уходит в телеграм-бот и в приложение ntfy. Датчик протока в трубе подключается к прибору отдельным входом, как и датчики насоса, аэрации и кислорода, они не входят в базовый комплект.

Частые вопросы

Можно ли поставить датчик протока вместо датчика уровня воды

Нет, это разные точки контроля. Реле потока следит за трубой после насоса, а датчик уровня следит за баком или зумпфом, откуда насос берет воду. Пустой зумпф с еще идущим по инерции потоком в трубе реле потока не заметит вовсе.

Реле потока может сгореть от постоянной работы

Механический ресурс есть у любого реле с подвижной частью, и лопастные реле обычно менее долговечны, чем турбинные с бесконтактным датчиком вращения, потому что микровыключатель или геркон работает на механический износ при каждом цикле срабатывания.

Нужно ли реле потока, если насос всего один и труба короткая

На маленькой установке с одним насосом и коротким контуром часто достаточно одного реле сразу после насоса, если весь путь воды от насоса до бассейна короткий и там особо нечему протечь по дороге. На разветвленной системе с несколькими бассейнами или ветками фильтрации одного реле на все не хватит.

Реле потока показывает поток, а рыба все равно задыхается, в чем дело

Реле в трубе подтверждает только то, что вода движется, а не то, что в ней достаточно кислорода. Насыщение кислородом это отдельный узел системы, за него отвечают аэрация или оксигенация, а не факт протока сам по себе.

Источники

Принцип работы лопастных и турбинных реле потока и требования к прямым участкам трубы описаны в технической документации производителей промышленной арматуры для контроля расхода жидкости.
Данные о ценах на реле потока для базового блока Аквастража: страница прибора на сайте akvastrazh.ru.

Рядом в разделе