Автоматизация на помпи и помпени станции

Автоматизацията на помпените агрегати дава възможност да се увеличи надеждността и непрекъснатостта на водоснабдяването, да се намалят разходите за труд и експлоатация, както и размерът на резервоарите за управление.

За автоматизация на помпени агрегати, с изключение на оборудване с общо предназначение (контактори, магнитни стартери, превключватели, междинни релета), се използват специални устройства за управление и наблюдение, например, реле за контрол на нивото, релета за управление на пълнене на центробежна помпа, реле за струи, поплавъчни превключватели, превключватели за ниво на електрода, различни манометри, капацитивни сензори и др.

Контролна станция — цялостно устройство до 1 kV, предназначено за дистанционно управление на електрически инсталации или техните части с автоматизирано изпълнение на функции за управление, регулиране, защита и сигнализация. Структурно контролната станция е блок, панел, шкаф, дъска.

Контролен блок — контролна станция, всички елементи на която са монтирани на отделна плоча или рамка.

Контролен панел — контролна станция, всички елементи на която са монтирани върху дъски, релси или други конструктивни елементи, сглобени върху обща рамка или метален лист.

Контролен панел (щит на контролни станции ЩСУ) Представлява сглобяване на няколко панели или блокове върху триизмерна рамка.

Шкаф за управление — контролна станция, защитена от всички страни по такъв начин, че при затворени врати и капаци, достъпът до части под напрежение е изключен.

Автоматизация на помпи и помпени станциикато правило се свежда до контролиране на потопяемата електрическа помпа от нивото на водата в резервоара или налягането в тръбопровода под налягане.

Нека разгледаме примери за автоматизация на помпени агрегати.

На фиг. 1, а показва схема за автоматизация на най -простия помпена единица — дренажна помпа 1, а на фиг. 1, б показва електрическата схема на тази инсталация. Автоматизирането на помпения агрегат се осъществява с помощта на плаващ превключвател за ниво. Ключът за управление KU има две позиции: за ръчно и автоматично управление.

Ориз. 1. Проектирането на дренажния помпено устройство (а) и неговата електрическа верига за автоматизация (б)

На фиг. 2 предавания схема за автоматизация за управление на потопяема помпа според нивото на водата в резервоара на водна кула, реализирана върху релейно-контактни елементи.

Ориз. 2. Схематична диаграма на автоматизация от потопяема помпа според нивото на водата в резервоара-водна кула

Режимът на работа на веригата за автоматизация от помпата се задава от превключвателя СA1. Когато го настроите на позиция „А“ и включите прекъсвача QF напрежение се прилага към електрическата верига за управление. Ако нивото на водата в резервоара под налягане е под електрода на долното ниво на сензора за дистанционно управление, тогава контактите SL1 и SL2 във веригата са отворени, реле KV1 е изключен и контактите му във веригата на бобината на магнитния стартер KM са затворени. В този случай магнитният стартер ще включи двигателя на помпата, в същото време сигналната лампа H ще изгаснеL1 и лампата H ще светнеL2. Помпата ще подава вода в резервоара под налягане.

Когато водата запълни пространството между електрода на долното ниво SL2 и тялото на сензора, свързано към нулевия проводник, веригата SL2 ще се затвори, но релето КV1 няма да се включи, защото пиновете му са последователно с SL2 са отворени.

Когато водата достигне електрода от най -високо ниво, веригата SL1 ще се затвори, реле КV1 ще се включи и след като е отворил контактите си във веригата на бобината на магнитния стартер KM, ще изключи последния и след затваряне на затварящите контакти той ще се захранва самостоятелно чрез сензорната верига SL2. Двигателят на помпата ще се изключи и предупредителната лампа Н ще изгасне.L2 и лампата H ще светнеL1. Двигателят на помпата ще се включи отново, когато нивото на водата спадне до позицията, когато веригата е отворена SL2 и реле КV1 ще бъде деактивиран.

Включването на помпата във всеки режим е възможно само ако веригата на сензора за работа на сухо на DSX е затворена (SL3), който контролира нивото на водата в кладенеца.

Основният недостатък на контрола на нивото е податливостта на замръзване на електродите на сензорите за ниво през зимата, поради което помпата не се изключва и водата се прелива от резервоара. Има случаи на разрушаване на водни кули поради замръзване на голяма маса лед по повърхността им.

Когато контролирате работата на помпата чрез налягане, на напорния тръбопровод в помпеното помещение може да се монтира електрически контактно манометър или пресостат. Това улеснява поддръжката на сензорите и елиминира излагането на ниски температури.

На фиг. 3 предавания електрическа схема на управлението на инсталация за водоснабдяване (изпомпване) на кула според сигналите на електрически контактно манометър (според налягането).

Ориз. 3. Схематична диаграма на управлението на водопроводна инсталация на кула от електрически контактно манометър

Ако в резервоара няма вода, контактът на манометъра СP1 (долно ниво) е затворен, а контактът СP2 (горно ниво) отворено. Релето KV1 работи, затваряйки контактите KV1.1 и KV1.2, в резултат на което се включва магнитният стартер KM, който свързва електрическата помпа към трифазна мрежа (силовите вериги не са показани на диаграмата).

Помпата подава вода в резервоара, налягането се повишава, докато контактът на манометъра се затвори СP2 настроен на горното ниво на водата. След затваряне на контакта СP2 реле K е активираноV2, който отваря контакти KV2.2 в веригата на бобината на релето KV1 и KV2.1 във веригата на бобината на магнитния стартер KM; двигателят на помпата се изключва.

Когато водата изтича от резервоара, налягането намалява, СP2 се отваря, прекъсвайки KV2, но помпата не се включва, тъй като манометърът е в контакт СP1 е отворен и бобината на реле KV1 е изключена. Помпата се включва, когато нивото на водата в резервоара спадне, преди контактът на манометъра да се затвори. СP1.

Управляващите вериги се захранват чрез понижаващ трансформатор от 12 V, което увеличава безопасността при обслужване на управляващата верига и електрическия манометър за контакт.

За да се осигури работата на помпата в случай на неизправност на електрическия контактен манометър или верига за управление, е проектиран превключвател СA1. Когато е включен, управляващите контакти KV1.2, KV2.1 се манипулират и бобината на магнитния стартер KM е директно свързана към мрежата 380 V.

Във фазовата междина L1 управляващата верига включва контактно ROF (реле за загуба на фаза), което се отваря в случай на отворен фазов или асиметричен режим на захранващата мрежа. В този случай веригата на намотката KM е прекъсната и помпата автоматично се изключва, докато повредата се отстрани.

Защитата на силовите вериги в тази верига от претоварване и късо съединение се осъществява чрез автоматичен превключвател.

На фиг. 4 предавания схема за автоматизация на водна помпена инсталация, която съдържа електрическа помпена единица 7 от потопяем тип, разположен в кладенеца 6. В тръбопровода под налягане са монтирани възвратен клапан 5 и разходомер 4.

Помпеният агрегат има резервоар под налягане 1 (водна кула или котел въздух-вода) и Сензори за налягане (или ниво) 2, 3, като сензор 2 реагира на горното налягане (ниво) в резервоара, а сензор 3 — на долното налягане (ниво) в резервоара. Помпената станция се управлява от контролния блок 8.

Ориз. 4.Схема за автоматизация на водно помпено устройство с променлива честота

Помпеният агрегат се управлява, както следва. Да предположим, че помпеният агрегат е изключен и налягането в резервоара под налягане намалява и става по -ниско от Pмин… В този случай се изпраща сигнал от сензора за включване на електрическата помпа. Стартира чрез плавно увеличаване на честотата. е ток, захранващ електродвигателя на помпения агрегат.

Когато скоростта на помпения агрегат достигне зададената стойност, помпата ще влезе в работен режим. Чрез програмиране на режима на работа честотен преобразувател можете да осигурите необходимия интензитет на работата на помпата, нейния плавен старт иСпри се.

Използването на регулируемо електрическо задвижване на потопяема помпа дава възможност за внедряване на системи за водоснабдяване с директен поток с автоматично поддържане на налягането във водопроводната мрежа.

Контролната станция, която осигурява плавен старт и стоп на електрическата помпа, автоматично поддържане на налягането в тръбопровода, съдържа честотен преобразувател A1, сензор за налягане BP1, електронно реле A2, управляваща верига и спомагателни елементи, които повишават надеждността на електронното оборудване (фиг. 5).

Контролната верига на помпата и честотният преобразувател осигуряват следните функции:

— плавно стартиране и спиране на помпата;

— автоматично управление по ниво или налягане;

— защита срещу «работа на сухо»;

— автоматично изключване на електрическата помпа при режим на непълна фаза, недопустим спад на напрежението, при авария във водопроводната мрежа;

— защита от пренапрежение на входа на честотния преобразувател А1;

— сигнализиране за включване и изключване на помпата, както и за аварийни режими;

— загряване на шкафа за управление при отрицателни температури в помпеното помещение.

Плавният старт и плавното забавяне на помпата се извършват с помощта на честотен преобразувател тип А1 FR-E-5.5k-540ES.

Ориз. 5. Схематична диаграма на автоматизация на потопяема помпа с устройство за плавен старт и автоматично поддържане на налягането

Двигателят на потопяема помпа е свързан към клемите U, V и W честотен преобразувател. Когато бутонът е натиснат СB2 Реле «Старт» K1 е активирано, чийто контакт K1.1 свързва входовете STF и компютър на честотния преобразувател, осигуряващ плавен старт на електрическата помпа съгласно програмата, посочена при настройката на честотния преобразувател.

В случай на авария на честотния преобразувател или веригите на двигателя на помпата, веригата на AC преобразувателя се затваря, осигурявайки работата на релето K2. След задействане на K2, контактите му K2.1, K2.2 се затварят и контактът K2.1 в веригата K1 се отваря. Изходът на честотния преобразувател и реле K2 е изключен. Повторното активиране на веригата е възможно само след отстраняване на неизправността и нулиране на защитата с бутона 8V3.1.

Сензорът за налягане BP1 с аналогов изход 4 … 20 mA е свързан към аналоговия вход на честотния преобразувател (щифтове 4, 5), осигурявайки отрицателна обратна връзка в системата за стабилизиране на налягането.

Функционирането на стабилизационната система се осигурява от PID контролера на честотния преобразувател. Необходимото налягане се задава от потенциометър K1 или от контролния панел на честотния преобразувател. Когато помпата работи на сухо, контакт 7-8 на релето за електронно съпротивление А2 се затваря в бобината на релето за късо съединение и сензорът за работа на сухо е свързан към контактите му 3-4.

След задействане на релето за късо съединение неговите контакти K3.1 и късо съединение.2 се затварят, в резултат на което се задейства защитното реле K2, което гарантира, че двигателят на помпата е изключен. В този случай релето за късо съединение се захранва самостоятелно чрез контакта K3.1.

При всички аварийни режими лампата HL1 светва; лампата HL2 светва, когато нивото на водата е недопустимо понижено (със «работа на сухо» на помпата).Отоплението на шкафа за управление в студения сезон се извършва с помощта на електрически нагреватели EK1 … EK4, които се включват от контактора KM1 при задействане на термичното реле VK1. Защитата на входните вериги на честотния преобразувател от късо съединение и претоварване се осъществява от прекъсвача QF1.

Ориз. 5. Автоматизация на помпения агрегат

Статията използва материали от книгата Daineko V.A. Електрическо оборудване на селскостопански предприятия.

Вижте също: Проста автоматизирана схема за управление на две помпи за отпадъци