Меню

Автоматизированные системы насосных установок

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;

— 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:

источник

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.

Читайте также:  Установка система видеонаблюдения усть каменогорск

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.

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.

Читайте также:  Установка душевой системы hansgrohe

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

Принципы автоматизированного управления в насосных станциях

Введение автоматизации управления насосными станциями является одним из важнейших направлений технического прогресса в области подачи и отведения воды в населенных пунктах и на промышленных предприятиях. На насосных станциях автоматизируются: пуск и остановка насосных агрегатов и вспомогательных насосных установок; контроль и поддержание заданных параметров (например, уровня воды, подачи, напора и т.д.); прием импульсов параметров и передача сигналов на диспетчерский пункт.

Читайте также:  Установка загрузки системы по умолчанию

Применение автоматизированного управления насосными станциями дает значительные преимущества:

  • позволяет уменьшить вместимость баков водонапорных башен и сборных резервуаров за счет увеличения частоты плавного пуска и остановки агрегатов, либо полностью отказаться от применения водонапорных башен за счет частотного регулирования;
  • снижает эксплутационные расходы вследствие уменьшения числа обслуживающего персонала, а также расходов на отопление и освещение помещений;
  • увеличивает срок службы оборудования и приборов благодаря своевременному выключению из работы агрегатов при возникновении неполадок в их работе;
  • снижает строительную стоимость, так как оборудование концентрируется на меньшей площади машинного зала и отпадает необходимость в устройстве бытовых и вспомогательных помещений;
  • дает возможность сосредоточить управление несколькими автоматизированными насосными станциями в одном пункте, что делает систему более гибкой и надежной;
  • исключает участие персонала станции в технологических операциях, протекающих в антисанитарных условиях.

Опыт эксплуатации автоматизированных насосных станций показывает, что затраты на автоматизацию окупаются в течение 1 – 1,5 лет.

Для наблюдения за параметрами работы насосной станции служат различные датчики, которые преобразуют контролируемую величину в электрический сигнал, поступающий в исполнительный механизм.

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

  • датчики уровня — для подачи импульсов на включение и остановку насосов при изменении давления в трубопроводе;
  • датчики или электроконтактные манометры — для управления цепями автоматики при изменении давления в трубопроводе;
  • струйные реле — для управления цепями автоматики в зависимости от направления движения воды в контролируемом трубопроводе;
  • реле времени — для отсчета времени, необходимого для протекания определенных процессов при работе агрегатов;
  • термические реле — для контроля за температурой подшипников и сальников, а в некоторых случаях – за выдержкой времени;
  • вакуум реле — для поддержания определенного разрежения в насосе или во всасывающем трубопроводе;
  • промежуточные реле — для переключения отдельных цепей в установленной последовательности;
  • реле напряжения — для обеспечения работы агрегатов на определенном напряжении;
  • аварийные реле — для отключения агрегатов при нарушении установленного режима работы.

Основной смысл использования автоматизированных систем управления (АСУ) в насосных установках заключается в том, чтобы привести в соответствие режим работы насосов с режимом работы водопроводной или канализационной сети. Диапазон изменения водопотребления довольно широк.

Чтобы отслеживать эти изменения, необходимо непрерывно регулировать режим работы насосной установки.

Регулированием частоты вращения насоса его рабочие параметры приводятся в соответствие с режимом работы водопроводной или канализационной сети. Чтобы изменить частоту вращения насоса, его оснащают регулируемым приводом, то есть подключают электродвигатель насоса через преобразователь частоты. Значение частоты вращения насоса, с которой он должен работать в тот или иной момент времени, определяется АСУ, т.е. режимом работы насосной установки. До сих пор наиболее распространенным способом регулирования остается дросселирование напорной задвижкой. Достоинство — простота реализации, а существенным недостатком – неэкономичность.

На рисунке приведен график совместной работы насосного агрегата (НА) и сети в случае управления изменением параметров сети (дросселирование задвижкой). Характеристика сети при этом зависит от степени открытия задвижки (кривая 2 – задвижка открыта, кривая 2′ – степень открытия уменьшена). Рабочая точка движется по характеристике насоса (1).

Дросселирование задвижкой

Насосная установка работает с повышенным напором из-за увеличения гидравлического сопротивления системы трубопроводов. Повышение напора в результате изменения гидравлического сопротивления не является постоянным, а зависти от расхода жидкости, т.е. влияет на значение динамической составляющей напора, развиваемого насосной установкой, изменяет крутизну характеристики трубопровода. При работе насосной установки с подачей меньше расчетной возникает несоответствие между напором, развиваемым насосом, и напором, требуемым для подачи того или иного количества жидкости (т.е. превышение напора насоса).

Сравнение характеристики центробежных насосов и трубопроводов показывает, что при уменьшении подачи требуемый напор также уменьшается, а развиваемый насосом напор увеличивается. Разность этих напоров и есть превышение напора сверх требуемого. Из графика совместной работы насоса и трубопровода видно, что значение превышения напора тем больше, чем круче характеристики насоса и трубопровода, и чем меньше фактическая подача насоса по сравнению с расчетной. На превышение напора нерационально расходуется дополнительная мощность.

Итак, наилучшим является режим работы, при котором развиваемый насосомнапор равен напору, требуемому для подачи воды. Такой режим, в частности, может быть реализован при управлении частотой вращения насоса с использованием частотно-регулируемого электропривода.

источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *