Меню

Автоматическая система управления водоотливными установками

Требования к автоматизации установок водоотлива

Общая характеристика автоматизированных установок

Автоматизация водоотливных установок значительно повышает надежность работы насосных агрегатов, поэтому при нормаль­ной работе всех автоматизированных стационарных рудничных водоотливных установок обычно обеспечива­ется изменение уровня воды в водосборнике в пределах имеющейся емкости таким образом, чтобы резервная емкость оставалась свободной. О повышении уровня во­ды сверх установленного верхнего уровня должно быть сообщено обслуживающему персоналу специальным сиг­налом, так как для предотвращения подтопления выра­боток необходимо вмешательство человека (ликвидация аварии, пуск дополнительных насосов и т. д.).

Выполнение этого основного условия надежности от­качки в большой степени зависит от состояния водо­сборников. В тех случаях, когда водосборники являются и отстойниками, они заполняются илом, что приводит к их постепенному сокращению и, следовательно, предпо­сылке аварийного положения. В таких условиях нор­мальное функционирование установки невозможно, а это является причиной плохой работы ряда автоматизированных установок. Одно из требований, обеспечение необходимой вместимости водосборника путем своевре­менной очистки его от осевшего ила. Лучшие результаты дает разграничение функций водосборника и отстойника.

Необходимым условием надежной автома­тизированной установки является устойчивая работанасосных агрегатов как в переходные (пуск и останов­ка), так и в установившийся периоды. Кроме того, долж­на быть обеспечена возможность быстрого переключе­ния управления на ручное в случае неисправности ап­паратуры автоматизации. Необходимо также и наличие контрольной сигнализации.

Специфика условий эксплуатации водоотливных уста­новок (работа во влажной среде, коррозия деталей, на­ходящихся в воде, и др.)требует регулярного осмотра установок ипериодичности работы действующих насо­сов, так как длительная стоянка насоса делает невоз­можным егопуск без участия человека. Поэтому при наличии нескольких установок, обеспечивающих необхо­димый резерв, они должны работать поочередно, а при наличии одной установки длительность стоянки насосов должна быть ограничена. Условия работы установок требуют также универсальной защиты электродвига­теля.

Водоотливные установки делятся на три группы:

I -водоотливные установки с низковольтными элек­тродвигателями, оборудованные одним действующим на­сосом (водоотливы зумпфа, шурфа, перекачные).

II — насосные установки с низковольтными электродвигателями, оборудованные двумя или тремя действующими агрегатами (главные, вспомогательные, участковые или перекачные водоотливы).

III — мощные насосные установки с двигателями высокого напряжения, оборудованные тремя и более агрегатами (главные или участковые водоотливы).

Автоматизация управления кроме повышения на­дежности работы водоотливных установок должна повы­сить их экономичность.

При ручном управлении, при маломощных водо­отливных установках с низковольтными двигателями (Iи IIгруппы) свыше 60%затрат составляют расходы на заработную плату обслуживающего персонала. По­этому основным условием повышения экономичности при автоматизации этих установок является обеспечение их работы без машинистов.

В себестоимости откачки воды мощными насосными установками (IIIгруппа) удельный вес заработной пла­ты снижается и составляет примерно 20-30%.Однако при этом значительно возрастает доля затрат на элек­троэнергию и амортизацию оборудования. При автоматизации мощных водоотливных установок кроме работы машиниста необходимо предусматривать средства, которые обеспечивают работу насосов с опти­мальным расходом электроэнергии и защищают агрега­ты от ненормальных режимов, ускоряющих износ обо­рудования (кавитация, гидравлический удар, перегруз­ка двигателя и др.).

Требования к автоматизации установок водоотлива

С учетом приведенных выше положений и опыта экс­плуатации действующих автоматизированных водоотлив­ных установок установлены основные технические тре­бования, которым должны удовлетворять автоматизиро­ванные водоотливные установки.

· надежная работа насосного агрегата без обслужи­вающего персонала;

· автоматические пуск и остановка в зависимости от уровня воды в водосборнике;

· дистанционный контроль работы насоса и верхнего уровня воды в водосборнике;

Аппаратура, предназначен­ная для газовых шахт, должна иметь взрывобезопасное иди искробезопасное исполнение.

· нормальное функционирование водоотлива без по­стоянных дежурных машинистов;

· пуск и остановка насосов в зависимости от уровня воды в водосборнике;

· автоматическое управление тремя насосами;

· поочередная работа насосов;

· автоматическое включение резервного насоса при не­исправности работавшего;

· возможность применения различных способов залив­ки (баковыми аккумуляторами, с применением погруж­ных насосов или погружных камер, из нагнетательного трубопровода, вспомогательным насосом, сифонного спо­соба) ;

· дозирование заливки по времени;

· работа насосов без управляемых задвижек;

· быстрое переключение с автоматического управления на ручное.

Аппаратура автоматизации должна обеспечивать следующие виды защиты: гидравлическую (по расходу), защиту от перегрева подшипников, защиту двигателя и пусковой аппаратуры в соответствии с установленными нормами; рекомендуется применять пускатели со встро­енной универсальной защитой.

Читайте также:  Установка андроид х86 второй системой

Необходимо также предусматривать дистанционный контроль и сигнализацию об уровне воды в водосборни­ке (при аварийном уровне воды — звуковой сигнал, при неисправности насосов — световая и звуковая сигнализа­ция), о наличии питания аппарата управления (световая и звуковая), о наличии питания сигнального табло (све­товая).

Для газовых шахт исполнение, аппаратуры, в том числе и сигнального табло — рудничное взрыво-искробезопасное.

Для установок IIIгруппы (дополнительно к требова­ниям, предъявляемым ко II группе установок):

· дистанционный пуск и остановка насосных агрегатов для обеспечения работы по часовому графику с целью выравнивания нагрузки на шинах подстанции;

· дистанционный пуск и остановка при положении уровня воды в пределах емкости водосборника;

· контроль за производительностью насоса (при сни­жении ее на 15—20% по сравнению соптимальной дол­жен быть дан сигнал о неисправности насоса);

· в определенных условиях защита от гидравлических ударов.

3 Средства автоматического управления и контроля

К средствам автоматического управления и контроля водоотливных установокипотносят:ррелеруровня:опоплавковые,рэлектродные,рпневматические;ррелерпроиз-водительности мембранные, поршневые, флажковые; реле контроля заливки насосов по давлению::-поршневые и мембранные;

Температурныепреле:пбиметаллические,ополупроводниковые, термометрические, с легкоплавким сплавом и другие.

Для контроля уровня воды в водосборниках широко применяют электродные датчики сопротивления. Электродный датчик ЭД (рис.1) представляет собой стальной диск 3 со стаканом 5 и свинцовой обкладкой 4 для защиты диска от коррозии. На стакан навинчивается кабельный ввод 1. Контактирующим с водой элементом является диск. После подсоединения жилы кабеля к контактной шпильке 2 стакан заливается кабельной массой. Электродный датчик подвешивают на кабеле на уровне воды, при котором необходимо включение или отключение насоса.

Электродные датчики работают совместно с различными схемами устройств контроля уровня. Цепи контроля уровня должны быть искробезопасными. Исполнительные элементы схемы обеспечивают релейность характеристики, т. е. напряжение на обмотке исполнительного, реле изменяется скачкообразно в зависимости от величины сопротивления: электрод — жидкость — «земля». Наибольшей надежностью обладают схемы контроля уровня, построенные с использованием транзисторных и тиристорных усилителей, а также реле на герконах. Устройство контроля уровня с использованием транзисторного усилителя используется в аппаратуре УАВ и ВАВ.

Рис.1 – электродный датчик ЭД

Рис.2 – Реле производительности РПФ-1К

Для контроля производительности насосов в схемах автоматизации водоотливных установок применяют струйные реле флажкового типа

РПН и РПФВ-1К- Эти реле просты по конструкции и не требуют сложной наладки, на их работу в малой степени влияют загрязненные рудничные воды.

Реле производительности РПФВ-1К (рис. 2) состоит из корпуса 9 и платы 3. В верхней части корпуса имеются два отверстия: одно для ввода валика 2, второе, заглушённое пробкой 1, для ключа под специальную гайку 10, крепящую шток с резиновым флажком 7. Нижняя часть корпуса представляет собой плиту с двумя проушинами для поворотных валиков 5, с помощью которых шпильками 6, 8 реле укрепляется на трубопроводе. Крышка 4 закрывает рабочую камеру реле, в которой размещена контактная группа 13. При воздействии потока жидкости на флажок 7 поворачивается жестко связанный с ним валик 2 и рычаг 11, переключающий контактную группу 13. Изменяя предварительное натяжение пружины 12 с помощью винта 14, можно настроить реле на срабатывание при определенной скорости потока жидкости. При снижении скорости жидкости в трубопроводе флажок под действием пружины возвратится в исходное положение и, следовательно, замкнутся или разомкнутся электрические цепи. Демпфер 15 предназначен для замедления колебаний подвижной системы реле.

Для контроля заливки насосов используются реле давления РДВ (рис. 3). Чувствительным элементом реле давления является диафрагма 6. Реле имеет две ступени регулировки срабатывания по давлению. Выбор ступени осуществляется при введении в действие с помощью винта 4 малого поршня 7 или малого и большого 5 поршней вместе, что соответствует уменьшению или увеличению рабочей площади диафрагмы. Сила давления воды, воспринимаемая диафрагмой, передается через поршень на шток 9, который воздействует на микропереключатель 1. Предварительное натяжение пружины 10, необходимое для четкого срабатывания реле, регулируется штоком 9, в верхней части которого имеется участок шестигранного сечения. При регулировке шток ввинчивают в специальную гайку 8. Последняя фиксируется шпилькой 3. Зазор между штоком и микропереключателем устанавливается регулировочной гайкой 2.

Читайте также:  Корпуса и системы для установки фильтров

Для контроля температуры подшипников в насосных установках обычно применяют термодатчики ТДЛ-2 (рис.4). Принцип действия датчиков основан на использовании сплава, температура плавления которого 70-72 °С. При перегреве подшипника сплав 5 в наконечнике датчика расплавляется и освобождает валик 4, который под действием пружины 3 поворачивается и переключает контактную систему 2. После каждого срабатывания датчика возврат его в исходное рабочее положение производится вручную рукояткой 1.

Программу работы автоматизированной водоотливной установки обычно задает моторное реле времени — моторный коммутатор. Реле (рис.5) состоит из синхронного двигателя 4 типа СД-2, зубчатой пары 2, 5 и до десяти контактных дисков 1, воздействующих на контактные группы 6. Диски, набранные на оси 3, при вращении производят переключения контактов.

источник

Комплексное решение по электроснабжению и автоматизации главных водоотливных установок.

Автоматизированная система управления водоотливными установками и насосными станциями АСУВ «Каскад».

НАЗНАЧЕНИЕ:

Система АСУВ «Каскад» предназначена для управления водоотливными насосными станциями участковых и главных водоотливов рудников, карьеров и шахт, не опасных по взрыву газа и пыли.

Исполнение аппаратуры — РН1. Степень защиты IP54.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ:

УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ:

  • температура окружающей среды от –10°до +35°С УХЛ5
  • относительная влажность воздуха при 35°С до 98%
  • вибрация с частотой, Гц 1±35
  • окружающая среда невзрывоопасная
  • климатическое исполнение УХЛ5

СТРУКТУРА УСЛОВНОГО ОБОЗНАЧЕНИЯ:

ТИПОВЫЕ СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ

Структурная схема для высоковольтных насосных агрегатов
СКАЧАТЬ
Структурная схема для низковольтных насосных агрегатов
СКАЧАТЬ

СОСТАВ АППАРАТУРЫ АСУВ «КАСКАД»:

  • Центральный пульт управления ЦПУ-УХЛ51шт.
  • Пульт управления задвижками ПЗ-1(2,3)-УХЛ5определяется проектом
  • Пульт заливочного насоса ПЗН-1(2)-УХЛ5определяется проектом
  • Пульт главного насоса ПСБУ-1-УХЛ5один на насос
  • Станция управления насосными агрегатами СУН-1-УХЛ5одна на насос
  • Станция управления электроприводами механизмов водоотлива СУЭП (дренажные и заливочные насосы, вентиляторы проветривания, электротельферы, освещение и другое вспомогательное оборудование)определяется проектом (1-2шт.)
  • Силовое оборудование (УПП, ячейки КРУ-РН, пускатели рудничные ПР, ПРМ)определяются проектом
  • Комплект датчиковопределяются проектом

ТИПОВОЙ КОМПЛЕКТ ДАТЧИКОВ НА 1 НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ:

  • Датчик расхода — расходомер — 1 шт.
  • Давления воды на входе насоса — 1 шт.
  • Давления воды на нагнетании насоса — на 1 шт.
  • Датчик температуры подшипников насоса — 2 шт.
  • Датчик температуры подшипников и статора эл.двигателя — 2 шт. (поставляется комплектно с эл.двигателем)
  • Датчик вибрации насоса, эл.двигателя — 2 шт.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ:

Функции управления и защиты

  • Ремонтное, местное, дистанционное (отключение от диспетчера) и автоматическое управление насосными агрегатами;
  • Пуск и останов на закрытую электроприводом задвижку на нагнетании насоса в режиме ремонтного, местного и автоматического управления;
  • Автоматический каскадный (селективный) пуск и останов насосных агрегатов в зависимости от заданных параметров уровня воды в водосборнике с выдержкой времени между пусками и остановами насосов (во избежание гидравлических ударов);
  • Дистанционное (с пульта диспетчера) поочередное отключение насосных агрегатов, работающих в автоматическом режиме в аварийных ситуациях;
  • Перевод на местное управление любого количества насосных агрегатов водоотлива рудника без нарушения работы остальных насосных агрегатов в автоматическом режиме;
  • Дополнительное включение (в зависимости от настройки) одного или нескольких насосных агрегатов при повышенном или аварийном уровне воды;
  • Автоматическое включение резервного насосного агрегата вместо вышедшего из строя рабочего насосного агрегата в режиме автоматического управления;
  • Автоматическое отключение насосных агрегатов, работающих в режиме местного и дистанционного управления при достижении нижнего уровня;
  • Местное и автоматическое управление задвижками на нагнетании насосных агрегатов;
  • Блокировка включения насосных агрегатов (нет сигнала «Готовность насоса» «Готовность электрооборудования»);
  • Возможность повторного включения насосного агрегата, остановленного в результате срабатывания защит, только после деблокировки защиты на станции СУН;
  • Работоспособность аппаратуры при исчезновении напряжения сети на время срабатывания АВР.

Функции управления, интегрируемые в АСОДУ

  • Отключение насосных агрегатов, работающих в режиме автоматического управления в аварийных ситуациях.
Читайте также:  При установке система запрашивает ключ

Функции сигнализации, интегрируемые в АСОДУ

  • об уровне воды в водосборниках;
  • о расходе, давлении, температуре;
  • о режиме управления каждого насосного агрегата;
  • о готовности схемы управления каждого насосного агрегата к пуску;
  • о включенном или отключенном состоянии насосных агрегатов;
  • об аварийном отключении каждого насосного агрегата «Авария» (визуальная и звуковая) из-за:
  • превышения температуры подшипников насоса выше заданной величины,
  • превышения температуры статора электродвигателя выше заданной величины,
  • превышения температуры подшипников электродвигателя выше заданной величины,
  • превышения вибрации насоса и электродвигателя выше заданной величины,
  • срабатывания гидравлической защиты (снижение давления и расхода);
  • о включенном или отключенном состоянии заливочных насосных агрегатов;
  • об аварийном отключении заливочных насосных агрегатов.

Функции центрального пульта управления (ЦПУ)

  • Автоматическое управление насосными агрегатами водоотлива согласно заданного алгоритма, технологических параметров, органов управления местного и верхнего уровня, технического состояния оборудования и датчиков контроля рабочих параметров;
  • Оперативное контролирование, отображение и архивирование всех рабочих параметров автоматической системы управления;
  • Контроль уровня воды в водосборнике от датчиков уровня подключенных к ЦПУ;
  • Контроль положения ключа режимов управления на станциях СУН;
  • Контроль готовности насосных агрегатов водоотлива рудника к пуску;
  • Назначение рабочих насосных агрегатов на уровни;
  • Назначение резервных насосных агрегатов на случай выхода из строя работающих и выдача команд на их включение;
  • Взаимодействие со станциями СУН, выдача сигналов на включение-отключение насосных агрегатов, получение сигналов «Вкл», «Откл», «Готовность», «Авария»;
  • Доступ к управлению и настройкам параметров по паролю;
  • Связь с верхним уровнем (АСОДУ) – ModBus RS-485, ModBus TCP, PROFIBUS и др. по желанию заказчика. Получение сигналов управления насосных агрегатов, передача информации на верхний уровень.

Функции станции управления насосами (СУН)

  • Выбор режима управления насосным агрегатом и индикация: «Автомат.», «Автомат. дист.», «Местн.», «Рем.»;
  • Контроль и отображение технического состояния насосного агрегата «Исправен/Авария»: отсутствие состояния «Блокировка включения» от ПСБУ, отсутствия «Перегрева» и «Разбаланса» по соответствующим датчикам;
  • Контроль и отображение состояния вспомогательного оборудования «Задвижка магистрали», «Клапан залива», «Клапан сброса воздуха» по датчикам положения;
  • Контроль и отображение готовности насосного агрегата к пуску «Готовность»: насосный агрегат «Исправен», магистраль забора заполнена по датчику давления в магистрали;
  • контроль и отображение уровня воды в водосборнике по датчикам уровня;
  • контроль и отображение давления воды в магистрали по датчикам давления;
  • контроль и отображение производительности насоса – расходомер в магистрали откачки;
  • сигнализация о наличии напряжения цепей управления СУН;
  • взаимодействие со станцией СУЭП — управление «заливочными» насосами и другим вспомогательным оборудованием;
  • Выдача предупредительного звукового и светового сигнала перед запуском насосного агрегата;
  • Управления насосным агрегатом в режимах: «Местн.» — местное от кнопок управления на панели СУН или ПСБУ, «Автомат.» — автоматическое от ЦПУ, «Автомат. дист.» — автоматическое от диспетчера рудника, «Рем.» — насосный агрегат отключен (ремонтный режим);
  • Взаимодействие с центральным пультом управления ЦПУ — получение напряжения питания цепей управления, команд на включение/отключение насосных агрегатов при работе в режиме «Автомат.», передача информации о состоянии насосного агрегата на ЦПУ «Вкл», «Откл.», «Авария», «Готовность», «Давление в магистрали», «Производительность»;
  • Управление работой вспомогательного оборудования через встроенные блоки управления приводами;
  • Взаимодействие с силовым электрооборудованием: шкафами КРУ-РН или пускателями рудничными, электрооборудованием КППВЭ (УППВ) и выдача команд на включение/отключение, получение сигналов «Вкл», «Откл», «Готовность», «Авария».

ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ АСУВ «Каскад»:

  • применение программируемых логических контроллеров (ПЛК) для создания АСУВ «Каскад» позволяет создать высокотехнологичную систему управления с широкими возможностями оперативного управления, дальнейшего развития и модернизации.
  • применение бесконтактных первичных датчиков давления и уровня воды в водосборниках, производительности насосов, температуры подшипников и вибрации с выдачей аналоговых сигналов, позволяет контролировать параметры работы насосных агрегатов в широком диапазоне;
  • распределённая структура автоматизированного управления обеспечивает постепенный ввод в эксплуатацию каждого насосного агрегата, обеспечивает возможность наращивать систему без каких-либо конструктивных переработок, все нововведения и дополнения – на программном уровне;
  • возможность интегрирования командных и контролируемых сигналов в автоматизированную систему оперативно-диспетчерского управления (АСОДУ) рудника.

источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *