ЕвроТехсервис

Автоматизация работы насосных агрегатов. Нижний Тагил

Глава 13 автоматизация насосных станций

АВТОМАТИЗАЦИЯ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ

§ 80. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ АВТОМАТИКИ

В качестве импульса, управляющего работой насосов I подъема, следует принимать уровень воды на первом из очистных сооружений на станциях с поверхностным источником водоснабжения (обычно смеситель) или уровень в водосборном резервуаре чистой воды при подземных источниках водоснабжения. В качестве импульсов для управления насосами II подъема принимают: давление в заданной точке распределительной сети; уровень воды в баке водонапорной башни; давление на напорном коллекторе в насосной станции; программное устройство, настроенное в соответствии с режимом потребления воды.

На канализационных насосных станциях импульсом управления работой насосной станции является допустимый уровень воды в приемном резервуаре.

Контролируют эти неэлектрические параметры с помощью измерительной аппаратуры (датчиков и реле), у которой чувствительный измерительный элемент, воспринимая изменения контролируемого параметра, изменяет свои свойства или'размеры.

Датчиком называется элемент автоматического устройства, контролирующего колебания той или иной физической величины и преобразующий эти колебания в изменения другой величины, удобной для передачи на расстояние и воздействия на последующие элементы автоматических устройств.

Реле называют устройства, которые состоят из трех основных органов: воспринимающего, промежуточного и исполнительного. Воспринимающий орган принимает управляющий импульс и преобразует его в физическую величину, воздействующую на промежуточный орган. Промежуточный орган, принимая сигнал, воздействует на исполнительный орган, который скачкообразно изменяет выходной сигнал и передает его электрическим цепям управления.

В автоматизированных системах управления насосными агрегатами применяют следующие типы датчиков и реле:

1) датчики уровня—для подачи импульсов на включение и остановку насосов при изменении уровней воды в баках и резервуарах;

2) датчики давления, или электроконтактные манометры — для управления цепями автоматики при изменении давления в трубопроводе;

¦3) струйные реле — для управления цепями автоматики в зависимости от направления движения воды в контролируемом трубопроводе;

4) реле времени — для отсчета времени, необходимого для протекания определенных процессов при работе агрегатов;

5) термические реле — для контроля за температурой подшипников и сальников, а в некоторых случаях за выдержкой времени;

6) вакуум-реле — для поддержания определенного разрежения в насосе или во всасывающем трубопроводе;

7) промежуточные реле — для переключения отдельных цепей в установленной последовательности;

8) реле напряжения — для обеспечения работы агрегатов на определенном напряжении;

9) аварийные реле — для отключения агрегатов при нарушении установленного режима работы.

Электродный датчик уровня. Основными элементами электродного датчика уровня (рис. 13.1) являются блок сигнализации и электроды, устанавливаемые на высоте контролируемого уровня. При достижении уровнем того или иного электрода вследствие электрической проводимости воды замыкаются соответствующие цепи в электрической схеме сигнализации и управления насосными агрегатами.

Датчики давления. В качестве датчика давления используются электроконтактные манометры (рис. 13.2), для которых, так же как и для обычных манометров, применяют трубчатую пружину. Электроконтактные манометры имеют два подвижных контакта — левый, замыкающийся при давлении ниже величины, на которую он установлен, и правый, замыкающийся при давлении, превышающем установленную для него величину. Кроме подвижных манометр имеет один контакт, жестко укрепленный на стрелке. Контактная система и изоляция манометров позволяют включать их в цепи управления напряжением до 380 В переменного тока или 220 В постоянного тока.

Рис. 13.1. Установка датчиков ЭР СУ-2 а приемном резервуаре / — полиэтиленовая труба; 2 — скоба крепления датчика; 3 — металлическая п.ти-та: 4 — блок сигнализации; • 5 — скоба установки датчика; в — электрод; 7 — резиновая прокладка; 8 — штуцер датчика

1,3 — левый и правый контакты; 2 — стрелка; 4 — устройство регулирования или сигнализации

1катушка; 2—сердечник;" />

Рис. 13.4. Струйное релеI— маягшик; 2 — ось;3—.контакты

Датчик контроля за заливкой насоса. На рис. 13.3 изображен датчик, мембранного типа для контроля за заливкой насоса с помощью вакуум-насоса. При заполнении насоса водой мембрана датчика прогибается. поднимает шток и замыкает контакты. После снижения давления мембрана возвращается в исходное положение пружиной (на рис. 13.3 не показана). Особенностями датчиков мембранного типа являются их большая чувствительность и способность выдерживать высокие давления.

Струйное реле. Принцип действия струйного реле основан на использовании кинетической энергии жидкости. Движущаяся жидкость отклоняет вращающийся на шарнире маятник, выполненный в виде тонкой пластинки, подвешенной к оси (рис. 13.4). Маятник поворачивается в-направлении движения воды и включает контакты реле.

Реле времени. Для обеспечения выдержки времени между отдельными операциями при автоматическом управлении служат реле времени.

Для получения значительных выдержек времени (от нескольких секунд до нескольких минут) применяют термические реле времени, (термогруппы). Реле состоит из двух неподвижных контактных пружин и двух биметаллических пластинок, на одной из которых намотана нагревательная обмотка. Биметаллические пластинки состоят из двух частей. выполненных из различных металлов, с разным коэффициентом расширения при нагревании. Обе части пластинки наложены одна на другую и плотно соединены. От тока, проходящего через обмотку, пластинка нагревается и, изгибаясь, замыкает или разрывает контакты в цепи управления. Подобные реле, но несколько измененной конструкции применяют в качестве реле тепловой защиты.

Электромагнитное реле. Это реле наиболее широко используют в схемах автоматизированного управления работой насосных агрегатов и и системах телемеханики. По своему устройству и принципу действия электромагнитные реле (рис. 13.5) очень похожи на магнитный пускатель, только значительно меньше его по размерам и рассчитаны на более слабый ток.

На небольшом стальном стержне круглого сечения (сердечнике) надета катушка с обмоткой из медного изолированного провода. От тока, проходящего через обмотку катушки, сердечник намагничивается и притягивает якорь, укрепленный на корпусе реле и поворачивающийся на ребре. Притягиваясь к сердечнику, якорь поднимает и замыкает элект- л | рические контакты, вклепанные в эластичные (контактные) металличе-

Электромагнитное реле срабатывает от сравнительно слабого тока, но оно может включать электрические цепи, по которым проходит ток .значительно большей силы. Таким образом, реле выполняет роль усилителя, являясь промежуточным звеном между цепью слабого тока и исполнительной (внешней) цепью значительно большей мощности.

-§ 81. ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Структурная схема автоматизированного управления насосных агрегатов, являясь замкнутой цепью воздействия отдельных элементов, должна включать:

1) измерительные датчики и реле, реагирующие на изменение неэлектрических величин;

2) преобразователи импульса- изменения незлектрической величины в электрическую;

3) усилители, увеличивающие мощность преобразованной величины для приведения в действие исполнительного механизма;

4) исполнительный механизм, выполняющий необходимые операции для поддержания в заданном режиме параметра, на который настроено автоматизированное управление.

Все указанные элементы независимо от места их установки связаны одной общей схемой, которая составляется в соответствии с технологическим заданием и должна обеспечить определенную последовательность выполнения операций рабочими механизмами, а также необходимые блокировки.

Для автоматического управления работой насосных агрегатов широко применяют электрические релейно-контактные схемы, состоящие из электрических контактов, соединенных в определенной последовательности, и регулирующих устройств, на которые эти- контакты воздействуют.

Основным принципом работы релейно-контактной схемы является последовательность действия отдельных ее элементов. Все элементы,-входящие в релейно-контактную схему, можно разделить на три основные группы: приемные, промежуточные и исполнительные. Каждая релейно-контактная схема состоит из схемы цепи главного тока и схемы цепи управления. Кроме того, релейно-контактные схемы подразделяют на принципиально свернутые и принципиально развернутые. В принципиально свернутых схемах каждый аппарат показан как единое целое (при этом сохраняется конструктивное единство каждого аппарата). В принципиально развернутых схемах каждый аппарат условно разделяется на составные части (обмотки, контакты), которые размещаются в разных местах схемы по признаку включения в отдельные электрические цепи. При составлении схем автоматизации производственных процессов необходимо соблюдать требования ГОСТ 3925—59.

На рис. 13.6 приведена принципиальная развернутая схема автоматического управления электродвигателя насоса дренажных вод. При заполнении дренажными водами сборного приямка до установленного уровня замыкаются контакты первого электродного датчика уровня 1PV, в результате чего катушка магнитного пускателя К получает питание по следующей цепи: «фаза А — катушка магнитного пускателя K-L К-2 — размыкающий контакт теплового реле 1РТ-1 —размыкающий контакт теплового реле 2РТ-1 — замыкающий контакт универсального переключателя УП — замыкающий контакт реле 1РУ — фаза В». Магнитный пускатель К срабатывает и подает питание в статор дви*

гателя насоса откачки дренажных вод. В момент работы двигателя, срабатывает реле максимального тока и своим замыкающим контактом РЖ-1 шпунтиру-ет размыкающий контакт электродного датчика уровня 1РУ, который размыкается при убывании воды в колодце.

Когда вода из колодца будет полностью откачана, двигатель насоса начнет работать на холостом ходу, при этом максимальное реле РМ разомкнет свой замыкающий контакт, так как уставка максимального реле .рассчитывается на номинальный ток двигателя. Если насос не успеет откачать дренажные воды и уровень воды в колодце достигнет аварийного, то второй электродный датчик уровня 2РУ замкнет свой замыкающий контакт в цепи катушки промежуточного реле РП, которое контактом РП-1 замкнет

о схему сигнализации