Меню

Автоматизация системы управления насосной установкой

Автоматизация насосов и насосных станций

Автоматизация насосных установок позволяет повышать надежность и бесперебойность водоснабжения, уменьшать затраты труда и эксплуатационные расходы, размеры регулирующих резервуаров.

Для автоматизации насосных установок кроме аппаратуры общего применения (контакторов, магнитных пускателей, переключателей, промежуточных реле) применяются специальные аппараты управления и контроля, например, реле контроля уровня, реле контроля заливки центробежных насосов, струйные реле, поплавковое реле, электродные реле уровня, различные манометры, датчики емкостного типа и др.

Станция управления — комплектное устройство до 1 кВ, предназначенное для дистанционного управления электроустановками или их частями с автоматизированным выполнением функций управления, регулирования, зашиты и сигнализации. Конструктивно станция управления представляет собой блок, панель, шкаф, щит.

Блок управления — станция управления, все элементы которого монтируют на отдельной плите или каркасе.

Панель управления — станция управления, все элементы которой монтируют на щитах, рейках или других конструктивных элементах, собранных на общей раме или металлическом листе.

Щит управления (щит станций управления ЩСУ) — это сборка из нескольких панелей или блоков на объемном каркасе.

Шкаф управления — станция управления, защищенная со всех сторон таким образом, что при закрытых дверях и крышках исключается доступ к токоведущим частям.

Автоматизация насосов и насосных станций , как правило, сводится к управлению погружным электронасосом по уровню воды в баке или давлению в напорном трубопроводе.

Рассмотрим примеры автоматизации насосных установок.

На рис. 1, а показана схема автоматизации простейшей насосной установки — дренажного насоса 1, а на рис. 1, б приведена электрическая схема этой установки. Автоматизация насосной установки осуществляется с помощью поплавкового реле уровня. Ключ управления КУ имеет два положения: для ручного и автоматического управления.

Рис. 1. Конструкция дренажной насосной установки (а) и ее электрическая схема автоматизации (б)

На рис. 2 приведена схема автоматизации управления погружным насосом по уровню воды в баке водонапорной башни, реализованная на релейно-контактных элементах .

Рис. 2. Принципиальная электрическая схема автоматизации погружным насосом по уровню воды в баке- водонапорной башни

Режим работы схемы автоматизации насосом задается переключателем S А1. При установке его в положение «А» и включении автоматического выключателя QF подается напряжение на электрическую схему управления. Если уровень воды в напорном баке находится ниже электрода нижнего уровня датчика ДУ, то контакты SL 1 и SL 2 в схеме разомкнуты, реле К V 1 обесточено и его контакты в цепи катушки магнитного пускателя КМ замкнуты. В этом случае магнитный пускатель включит электродвигатель насоса, одновременно погаснет сигнальная лампа Н L 1 и загорится лампа Н L 2. Насос будет подавать воду в напорный бак.

Когда вода заполнит пространство между электродом нижнего уровня SL 2 и корпусом датчика, подключенным к нулевому проводу, цепь SL 2 замкнется, но реле K V1 не включится, так как его контакты, включенные последовательно с SL 2, разомкнуты.

Когда вода достигнет электрода верхнего уровня, цепь SL 1 замкнется, реле К V 1 включится и, разомкнув свои контакты в цепи катушки магнитного пускателя КМ, отключит последний, а замкнув замыкающие контакты, станет на самопитание через цепь датчика SL 2. Электродвигатель насоса отключится, погаснет сигнальная лампа Н L 2 и загорится лампа Н L 1. Повторное включение электродвигателя насоса произойдет при понижении уровня воды до положения, когда разомкнётся цепь SL 2 и реле К V 1 будет отключено.

Включение насоса в любом режиме возможно только в том случае, если замкнута цепь датчика «сухого хода» ДСХ ( SL 3), контролирующего уровень воды в скважине.

Основным недостатком управления по уровню является подверженность обмерзанию электродов датчиков уровня в зимнее время, из-за чего насос не выключается и происходит переливание воды из бака. Бывают случаи разрушения водонапорных башен из-за намерзания большой массы льда на их поверхности.

При управлении работой насоса по давлению электроконтактный манометр или реле давления можно смонтировать на напорном трубопроводе в помещении насосной. Это облегчает обслуживание датчиков и исключает воздействие низких температур.

На рис. 3 приведена принципиальная электрическая схема управления башенной водоснабжающей (насосной) установкой по сигналам электроконтактного манометра (по давлению) .

Рис. 3. Принципиальная электрическая схема управления башенной водоснабжающей установкой от электроконтактного манометра

При отсутствии воды в баке контакт манометра S Р1 (нижний уровень) замкнут, а контакт S Р2 (верхний уровень) разомкнут. Реле КV1 срабатывает, замыкая контакты КV1.1 и КV1.2, в результате чего включается магнитный пускатель КМ, который подключает электронасос к трехфазной сети (на схеме силовые цепи не показаны).

Насос подает воду в бак, давление растет до замыкания контакта манометра S Р2, настроенного на верхний уровень воды. После замыкания контакта S Р2 срабатывает реле К V 2, которое размыкает контакты К V 2.2 в цепи катушки реле КV1 и КV2.1 в цепи катушки магнитного пускателя КМ; электродвигатель насоса отключается.

При расходе воды из бака давление снижается, S Р2 размыкается, отключая К V 2, но включение насоса не происходит, так как контакт манометра S Р1 разомкнут и катушка реле КV1 обесточена. Таким образом, включение насоса происходит, когда уровень воды в баке снизится до замыкания контакта манометра S Р1.

Читайте также:  Установка системы на рейде

Питание цепей управления производится через понижающий трансформатор напряжением 12 В, что повышает безопасность обслуживания схемы управления и электроконтактного манометра.

Для обеспечения работы насоса при неисправности электроконтактного манометра или схемы управления предназначен тумблер S А1. При его включении шунтируются управляющие контакты КV1.2, КV2.1 и катушка магнитного пускателя КМ непосредственно подключается к сети напряжением 380 В.

В разрыв фазы L1 в цепь управления включен контакт РОФ (реле обрыва фазы), который размыкается при неполнофазном или несимметричном режиме питающей сети. В этом случае цепь катушки КМ разрывается и насос автоматически отключается до устранения повреждения.

Защита силовых цепей в данной схеме от перегрузок и коротких замыканий осуществляется автоматическим выключателем.

На рис. 4 приведена схема автоматизации водонасосной установки, которая содержит электронасосный агрегат 7 погружного типа , размещенный в скважине 6. В напорном трубопроводе установлены обратный клапан 5 и расходомер 4.

Насосная установка имеет напорный бак 1 (водонапорная башня или воздущно-водяной котел) и датчики давления (или уровня) 2, 3, причем датчик 2 реагирует на верхнее давление (уровень) в баке, а датчик 3 — на нижнее давление (уровень) в баке. Управление насосной станцией обеспечивает блок управления 8.

Рис. 4. Схема автоматизации водонасосной установки с частотно-регулируемым электроприводом

Управление насосной установкой происходит следующим образом. Предположим, что насосный агрегат отключен, а давление в напорном баке уменьшается и становится ниже Р min . В этом случае от датчика поступает сигнал на включение электронасосного агрегата. Происходит его запуск путем плавного увеличения частоты f тока, питающего электродвигатель насосного агрегата.

Когда частота вращения насосного агрегата достигнет заданного значения, насос выйдет на рабочий режим. Программированием режима работы частотного преобразователя можно обеспечить нужную интенсивность разбега насоса, его плавный пуск и останов.

Применение регулируемого электропривода погружного насоса позволяет реализовать прямоточные системы водоснабжения с автоматическим поддержанием давления в водопроводной сети.

Станция управления, обеспечивающая плавный пуск и останов электронасоса, автоматическое поддержание давления в трубопроводе, содержит преобразователь частоты А1, датчик давления ВР1, электронное реле А2, схему управления и вспомогательные элементы, повышающие надежность работы электронного оборудования (рис. 5).

Схема управления насосом и преобразователь частоты обеспечивают выполнение следующих функций :

— плавный пуск и торможение насоса;

— автоматическое управление по уровню или давлению;

— автоматическое отключение электронасоса при неполнофазном режиме, недопустимом снижении напряжения, при аварии в водопроводной сети;

— защиту от перенапряжений на входе преобразователя частоты А1;

— сигнализацию о включении и выключении насоса, а также об аварийных режимах;

— обогрев шкафа управления при отрицательных температурах в помещении насосной.

Плавный пуск и плавное торможение насоса осуществляют с помощью преобразователя частоты А1 типа FR -Е-5,5к-540ЕС.

Рис. 5. Принципиальная электрическая схема автоматизации погружным насосом с устройством плавного пуска и автоматического поддержания давления

Электродвигатель погружного насоса подключается к выводам U , V и W преобразователя частоты. При нажатии кнопки S В2 «Пуск» срабатывает реле К1, контакт которого К1.1 соединяет входы STF и РС преобразователя частоты, обеспечивая плавный пуск электронасоса по программе, заданной при настройке частотного преобразователя.

При аварии частотного преобразователя или цепей электродвигателя насоса замыкается цепь А-С преобразователя, обеспечивая срабатывание реле К2. После срабатывания К2 замыкаются его контакты К2.1, К2.2, а контакт К2.1 в цепи К1 размыкается. Происходит отключение выхода частотного преобразователя и реле К2. Повторное включение схемы возможно только после устранения аварии и сброса защиты кнопкой 8В3.1.

Датчик давления ВР1 с аналоговым выходом 4. 20 мА подключен к аналоговому входу частотного преобразователя (контакты 4, 5), обеспечивая отрицательную обратную связь в системе стабилизации давления.

Функционирование системы стабилизации обеспечивается ПИД-регулятором преобразователя частоты. Требуемое давление задается потенциометром К1 или с пульта управления частотного преобразователя. При «сухом ходе» насоса в цепи катушки реле КЗ замыкается контакт 7-8 электронного реле сопротивления А2, к контактам которого 3-4 подключен датчик «сухого хода».

После срабатывания реле КЗ замыкаются его контакты К3.1 и КЗ.2, в результате чего срабатывает реле защиты К2, обеспечивая отключение электродвигателя насоса. Реле КЗ при этом становится на самопитание через контакт К3.1.

При всех аварийных режимах зажигается лампа НL1; лампа НL2 зажигается при недопустимом снижении уровня воды (при «сухом ходе» насоса). Подогрев шкафа управления в холодное время года осуществляется с помощью электронагревателей ЕК1. ЕК4, которые включаются контактором КМ1 при срабатывании термореле ВК1. Защита входных цепей преобразователя частоты от коротких замыканий и перегрузок осуществляется автоматическим выключателем QF1.

В статье использованы материалы книги Дайнеко В.А Электрооборудование сельскохозяйственных предприятий.

источник

Автоматизация насосных установок

Насосные установки систем теплоснабжения относятся к объектам с полной автоматизацией.

Назначение устройств автоматики насосных установок систем теплоснабжения состоит в следующем.

Автоматизация главных операций:

— автоматический пуск насоса в установленной последовательности;

— автоматическое управление электродвигателем задвижки на напорном трубопроводе;

— автоматическое включение резервного насоса при выходе из строя основного;

Читайте также:  Установка системы безопасности в петербурге

— автоматическое включение электродвигателя насоса;

— контроль температуры подшипников насоса;

— автоматический контроль давления на всасывающем и подающем трубопроводах.

Автоматизируются также вспомогательные операции, связанные с обеспечением защиты электродвигателя насоса при различных аварийных ситуациях:

— при коротком замыкании в цепях статора двигателя и в цепях управления;

— защита при длительной перегрузке электродвигателя;

На рис. 3.10 представлена технологическая схема автоматизации насосной установки. В технологической схеме автоматизации указываются основные приборы, устройства и их взаимосвязи. При этом технологический объект и его элементы вычерчиваются более жирными линиями, чем устройства автоматики.

Защита электродвигателя насоса при коротком замыкании в цепях статора и в цепях управления осуществляется автоматическими воздушными выключателями; защита при длительной перегрузке выполняется тепловыми реле. Нулевая защита предотвращает самопроизвольный пуск электродвигателя в ситуации, когда в аварийном режиме отключается напряжение в питающей сети, а затем подаётся. Если напряжение после аварийного исчезновения подаётся вновь, то электродвигатель самопроизвольно включиться не может, включение возможно только оператором с помощью кнопки «ПУСК».

Рис. 3.10. Технологическая схема автоматизации насосной установки:

1 – насос; 2 – подшипники насоса; 3 – электродвигатель насоса; 4 – станция управления электродвигателем насоса и другими устройствами; 5 – датчик температуры подшипников; 6 – реле контроля температуры подшипников; 7 – задвижка на напорном трубопроводе; 8 – электродвигатель задвижки; 9 – шкаф управления электродвигателем задвижки; 10 – датчик давления на всасывающем трубопроводе; 11 – вторичный прибор для измерения давления показывающий с электроконтактным устройством; 12 – датчик давления на напорном трубопроводе; 13 – вторичный прибор измерения и индикации давления; 14 – датчик уровня, установленный в резервуаре; 15 – вторичный прибор измерения и управления уровнем

3.3.3. Автоматизация центральных тепловых пунктов (ЦТП)

ЦТП предназначаются для снабжения тепловых узлов, абонентских вводов, систем отопления горячей и холодной водой (рис. 3.11).

Хозяйственные насосы 2, 3, 4, 5 на вводе создают достаточное давление, которое контролируется манометром 10. Команду на включение сетевых насосов подаёт показывающий, регулирующий и сигнализирующий прибор (2-2, 1), который через магнитные пускатели и универсальные переключатели включает 3, 4 и 5 насосы, зажигаются сигнальные лампы HL1. Давление холодной воды регулируется регулятором давления прямого действия (5-1, 2).

Давление воды на прямом трубопроводе в систему отопления регулируется регулятором давления прямого действия (4-1, 2).

Температура воды на прямом трубопроводе (150ºС) и обратном трубопроводе (70ºС) в систему отопления контролируется переносным термометром манометрическим типа ТПП (11-1, 2, 3), контролируется расход воды расходомерами типа ДМ (6-1, 2) и (7-1, 2). На обратном трубопроводе (из системы отопления) регулятор расхода по давлению регулирует расход воды в систему отопления (9-3, 1, 2).

Рис. 3.11. Автоматизация ЦТП

В схеме автоматизации ЦТП предусмотрены водоподогреватели I и II ступеней для горячего водоснабжения. В вакуум-деаэрационной колонке контролируется давление манометром 12 и уровень воды уровнемером 19 с сигнализирующим устройством HL2.

Сетевые насосы 6, 7, 8 осуществляют циркуляцию воды через бак-аккумулятор ГВС в систему горячего водоснабжения. Уровень воды в баках-аккумуляторах контролируется уровнемером (18-1, 2, 3) с включением соответствующей сигнализации HL3, регулируется также давление воды регулятором давления прямого действия (3-1, 2).

Включение сетевых насосов осуществляется по давлению циркуляционного ГВ регулирующим прибором (17-1, 2), который контролирует давление, и если оно недостаточное, то через универсальный переключатель и магнитные пускатели включаются сетевые насосы.

В системе ГВС в случае непредвиденных утечек кнопками управления магнитных пускателей могут быть включены подпиточные насосы 10, 11, и загораются сигнальные лампы HL4.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: На стипендию можно купить что-нибудь, но не больше. 9465 — | 7508 — или читать все.

источник

Автоматизация работы насосного оборудования

Automation of pumping equipment operation

Keywords: automation, pump, controller,energy saving

Automated control and dispatch systems form an integral part of modern production processes in any industry, have a significant effect on the quality of equipment operation, ensuring its precision and failure-free operation. If you talk about pumping equipment, it should be mentioned that automation allows for reduction of energy use by pumps, improvement of stability and failure-free operation, reduction of the number of workers, reduction of repair costs, while preserving the possibility of switching to manual control.

Автоматизированные системы управления и диспетчеризации являются неотъемлемой частью современного производственного процесса в любой отрасли, существенно влияя на качество работы оборудования, обеспечивая точность и безотказность его работы. Если речь идет о насосном оборудовании, следует отметить, что автоматизация позволяет снизить энергопотребление насосов, повысить стабильность и безотказность работы, уменьшить число работников, сократить затраты на ремонт, оставляя при этом возможность выполнять ручное регулирование.

АВТОМАТИЗАЦИЯ РАБОТЫ НАСОСНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Автоматизированные системы управления и диспетчеризации являются неотъемлемой частью современного производственного процесса в любой отрасли, существенно влияя на качество работы оборудования, обеспечивая точность и безотказность его работы. Если речь идет о насосном оборудовании, следует отметить, что автоматизация позволяет снизить энергопотребление насосов, повысить стабильность и безотказность работы, уменьшить число работников, сократить затраты на ремонт, оставляя при этом возможность выполнять ручное регулирование.

Читайте также:  Что такое установка и загрузка операционной системы

Система автоматизации состоит из следующих элементов: датчиков (давления, температуры, расхода и т. п.), измерительных преобразователей, модулей ввода/вывода данных, компьютера и/или программируемого контроллера, исполнительных устройств.

Основным элементом автоматизированных систем, позволяющим адаптивно с высокой точностью управлять рабочими процессами, является контроллер.

Контроллеры для насосного оборудования

Эти устройства обеспечивают надежную работу насоса и защиту от перепадов давления, работы без воды («сухого хода»), от скачков тока. Кроме того, современные контроллеры, такие как многофункциональный программируемый контроллер «ПолиТех» серии «КД-М», информация о котором приведена ниже, обеспечивают защиту от протечек воды и потопов, возможность просматривать показатели потребления воды и содержат опцию работы насоса по датчикам уровня воды. Такой функционал позволяет контроллеру работать с широким спектром оборудования. Данный контроллер применяется: для управления скважинными погружными насосами, магистральными насосами, насосами подпитки отопительных систем, в качестве контроллера уровня в напорных баках, для управления компрессорами либо электромагнитным клапаном, в качестве контроллера насосов моек высокого давления и иного оборудования с целью поддержания давления в трубопроводной системе в заданном пользователем диапазоне с точностью 0,01 МПа и для обеспечения защиты оборудования. Он объединяет функции нескольких устройств, таких как реле давления, реле сухого хода, манометр, и обеспечивает грамотную и точную диагностику критических параметров.

Основные функции многофункционального программируемого контроллера

  • Защита от перепадов давления и скачков тока.
  • Защита от «сухого хода» и работы на перекрытый трубопровод.
  • Мониторинг показателей работы, программирование и поддержание заданных параметров давления, управление трубопроводными системами.
  • Диагностика показателей работы системы для своевременного устранения неполадок и технического обслуживания оборудования.
  • Накопление статистической информации по работе системы.
  • Контроль протечек и возможность защиты от потопа и затопления помещений.

Данный контроллер может осуществлять работу в автоматическом режиме (на основе заданных значений параметров), по датчикам уровней, в ручном режиме и в режиме отключения нагрузки.

Изделие предназначено для контроля давления в неагрессивных негорючих средах: холодная и горячая вода, незамерзающие теплоносители, сжатый воздух, инертные газы.

Прямой датчик уровня для врезки в бак-накопитель

Контроллер устанавливается непосредственно на трубопровод либо ресивер и обеспечивает поддержание давления с высокой точностью. Монтаж производится в порт напорной магистрали или ресивера с внутренней резьбой, соответствующей резьбе контроллера. Контроллеры поставляются с внешней резьбой 3/8″, ½», М20×1,5. Для удобства эксплуатации при монтаже рекомендуется использовать отсечной клапан (в комплект поставок не входит) либо кран. При необходимости можно использовать переходники. Контроллер может располагаться в любой плоскости и под любым углом, но желательно расположить его так, чтобы было удобно настраивать и следить за работой контроллера.

Стандартная комплектация контроллера для управления работой насоса включает контроллер, обеспечивающий выполнение базовых функций (поддержание необходимого уровня давления в системе, защита по току и перепадов давления, защита от «сухого хода» и работы на перекрытый трубопровод). При необходимости расширенного функционала (накопление статистической информации, защита от протечек и потопа, работа по уровням накопительной емкости) используют модель контроллера насоса с возможностью подключения дополнительных датчиков/реле потока, расхода, протечек, уровня. Все варианты интерфейса контроллера могут быть укомплектованы питающим кабелем и выводом на насос.

В качестве опции можно укомплектовать контроллер внешними датчиками.

Импульсный датчик потока монтируется в разрыв напорной магистрали. При прохождении потока воды через датчик вращается турбинка из магнитного полимера, импульсы считываются контроллером, происходит подсчет объема перекачанной воды, определяется наличие потока. Датчик обеспечивает наилучшие параметры защиты насоса, предотвращает работу на перекрытую магистраль «в стенку», гарантирует защиту от «сухого хода» насоса при иссякании скважины. Его наличие позволяет следить за перекачанным объемом воды с накоплением итога. Кроме того, на дисплей можно вывести значение мгновенного расхода. Собираемая контроллером статистика позволяет планировать время обслуживания систем водоподготовки, оценивать затраты на водоснабжение. Показатель мгновенного расхода можно использовать для оценки степени засорения фильтров и состояния скважины.

Реле потока устанавливается в разрыв напорной магистрали и рекомендуется для трубопроводов 1–½» и более. При прохождении потока воды отклоняется подвижная заслонка с магнитом, положение заслонки определяется с помощью внешнего геркона. Датчик точно определяет наличие потока в трубопроводе, позволяет избежать «сухого хода» и работы на закрытую магистраль.

Датчики уровня для врезки в бак-накопитель могут быть прямыми и угловыми. Возможно подключение к контроллеру датчика нижнего уровня, датчика верхнего уровня, а также датчика переполнения. Срабатывание происходит при поднимании поплавка.

Датчик протечек/потопа – защитный датчик, позволяющий избежать затопления помещений в случае повреждения трубопроводной системы, если произошло размораживание, защищает от невнимательности и т. д. Датчик размещают на полу технического помещения и в местах, где вероятен разлив воды. При попадании воды на любой из датчиков работа насоса будет блокирована.

Информация предоставлена компанией «ПолиТех».

источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *