Дипломний проект
Тема:
Проект автоматизації насосної станції на КП «Коломияводоканал»
контактора відкривання засувки КО і відкриє розмикаючий контакт в
ланцюзі котушки i контактора закривача засувки КЗ. Контактор КО спрацює
і включить двигун Д2 на відкриття засувки. Відкриття контролюється
кінцевим вимикачем ВК2 і червоною сигнальною лампою ЛК, що яскраво
горить | Вимикач ВК2 розімкне свій контакт, коли засувка повністю
відкриється. При цьому контактор КО виключиться, двигун Д2 зупиниться,
згасне горівша на половину потужності, зелена лампочка ЛЗ, а червона
лампа ЛК горітиме тьмяно.
Процес відкриття засувки, крім того, контролюється аварійним кінцевим
вимикачем ВКА. При несправності відкриваючих і закриваючих пристроїв цей
вимикач відключає всю схему управління двигуном задвижки, про що
сигналізує згасання обох ламп. Замикань контакту вимикача ВКА
проводиться оператором при ручному закритті засувки. Імпульси на
закриття, засувки подаються від поплавця, реле рівня РУ до реле тиску
РД. Розмикання контактів цих реле веде до обезточування проміжного реле
РП і замиканню його контакту в ланцюзі котушки контактора КЗ, який
спрацьовує і включає двигун Д2 на закривання, засувки. При цьому
замикається контакт вимикача ВК2 і процес закривання відбувається при
зеленій яскраво горящій JI3 і тьмяно горящій червоній ЛК лампах. Коли
засувка закриється кінцевий
Рис.2.3. Електрична схема автоматичного управління задвижкою насосного
агрегату.
вимикач ВК1 відключить контакт КЗ і двигун зупиниться.Червона лампа ЛК
згасне, а зелена ЛЗ. горітиме на половину.
Окрім автоматичного управління двигуном засувки схема передбачає
дистанційне керування оператором за допомогою кнопок КнЗ і КнО,
встановлених в ланцюги котушок контакторів КЗ і КО. Для виключення
можливості дистанційного керування засувкою при ручному її відкритті або
закривані введене механічне блокування, яке здійснюється розмиканням
контакту вимикача ВКР.
Розглянута схема може застосовуватися для окремого електроприводу
або ж входити до складу складнішої схеми керування насосними агрегатами.
Наприклад, в центрових насосах, що вимагають автоматичної заливки
корпусу при допомозі вакууму-насос, командний імпульс для запуску
насосного агрегату дає реле рівня, яке через проміжне реле включає
двигун вакууму-насос і подає живлення на двигуни або електромагніти, що
відкривають заливальний вентиль і вентиль вакууму-насос.
Останнім часом з’явилися системи замкнутого регулювання (із
зворотними звязками), в яких для підтримки постійності тиску в напірному
трубопроводі і регулювання продуктивності проводиться зміна кутовий
швиткості двигуна насоса. Для цього обмотку статора асинхронного двигуна
підключають до мережі через дроселі насичення або тиристорнй регулятор
напруги, управління якими здійснюється від датчика тиску через
регулятори на напівпровідникових елементах.
У тих насосних агрегатах, де управління двигунами насосів і засувок
проводиться з диспетчерського пункту, важливо мати в схемах надійну
апаратуру управління з мінімальною кількістю рухомих частин і контактів.
Тому в схемах управління насосами стали широко застосовуватися
безконтактні логічні і напівпровідникові елементи в поєднанні з
герметизованими магнітнокеровані контактами (герконами) – наприклад типу
МКА-52202 з числом включень до 2,5*106, на основі яких створюються реле,
датчики, перемикачі і інші пристрої, замінюючі контактні негерметизовані
апарати управління.
2.3. Підбір стандартного обладнання
Для контролю тиску в системах водопостачання застосовують гідравлічні
регулятори тиску.
На мал. 2.4. схематично зображений регулятор тиску прямої дії типу РД
(конструкції ОРГРЭС), що складає з корпуса 6, односідельного клапана 5,
зв’язаного штоком 4 із сильфоном 3. Сильфон і клапан підбирають таким
чином, щоб тиск води р2 після регулятора (по ходу води) на клапан і
сильфон було приблизно однаковим і протилежної за знаком, завдяки чому
клапан, виявляється майже розвантаженим. Тиск води р1 до регулятора
врівноважується натягом пружини 2, яке можна змінювати за допомогою
гвинта 1.
Звичайно регулятор тиску встановлюють на зворотному трубопроводі системи
опалення для підтримки необхідного тиску, що забезпечує захист системи
від зміни тиску. У випадку зниження тиску води р1 перед регулятором під
дією пружини клапан трохи прикриється, витрата води через регулятор
зменшиться, тиск перед регулятором і в системі підвищиться. Регулятор
витрати служить для підтримки постійної витрати води в системі опалення,
незважаючи на перемінний гідравлічний режим (витрата і тиск) у міській
тепловій мережі.
Рис.2.4. Регулятор тиску прямої дії типу РД.
Регулятор типу РР відрізняється від регулятора тиску положенням клапана.
На рис. 2.5. приведена схема установки такого регулятора на елеваторному
вузлі. У цьому випадку клапан реагує на різницю тисків р2 — р3. Тиск р3
за допомогою трубки 2 підводиться в надсильфонную камеру 1. Якщо різниця
тисків зменшується, то створюється зусилля, що відкриває клапан, що
приведе до вирівнювання витрати.
Рис. 2.5. Схема установки регулятора на елеваторному вузлі.
Розглянуті регулятори відносять до пропорційного (статичним)
регуляторам.
Сигналізатори падіння тиску СПДМ і СПДС застосовують для подачі
світлового або звукового сигнала при зниженні тису в системі до
недопустимої величини і як датчики виконавчих механізмів, які зупиняють
подачу газу до пальників.
Рис. 2.6. Сигналізатори падіння тиску СПДС.
Чутливим елементом сигналізатора СПДМ (рис. 2.7.) являється плоска
мембрана 7. Тиск під мембрану підводиться через штуцер 8. Сигналізатор
настроюється на заданий тиск регулюючою гайкою5, яка змінює силу
стискання пружини 6,яка впирається в диск мембрани.
Якщо тиск стає менше встановленої величини, мембрана з голкою 4
опускається під дією пружини. Ртутний вимикач 2, голкою важелями,
перевертається. Ртуть замикає контакти для подачі сигналу і спрацювання
відсікаючого пристрою. При підвищенні тиску мембрана з голкою
підіймається вверх і ртутний вимикач, повертається в попереднє
положення, розмикає коло.
Рис. 2.7 сигналізатор падіння тиску СПДМ.
Ручне ввімкнення сигнала здійснюється механізмом 3. Провода від ртутного
вимикача і зовнішньої мережі лідвдяться до клемної коробки 1.
В сильфонному сигналізаторі СПДС замість мембрани використовується
сильфон.
Насоси відносяться до числа механізмів з тривалим режимом роботи і
постійним навантаженням. За відсутності електричного регулювання
швидкості в насосних агрегатах невеликої потужності звичайно
застосовують асинхронні двигуни з короткозамкнутим ротором, живлені від
мережі 380 В. Для приводу насосів потужністю понад 100 кВт встановлюють
асинхронні і синхронні двигуни на 6 і 10 кВ з прямим пуском, тобто з
включенням на повну напругу мережі.
Двигуни поршневих насосів з’єднуються з валом насоса через
уповільнюючу передачу (клиноремінну або зубчату), оскільки поршневі
насоси є тихохідними механізмами. Відцентрові насоси в більшості
випадків виконуються швидкохідними, тому їх приводні двигуни мають
високу кутову швидкість (? = 150-300 радий/з) і з’єднуються з валом
насоса безпосередньо.
Для відцентрового насоса особливо важливий правильний вибір кутової
швидкості двигуна, оскільки продуктивність насоса Q, створюваний ним
тиск Н, момент М і потужність Р на валу двигуна залежать від кутової
швидкості ?1. Для одного і того ж насоса значення Q1 Н1 М1 і P1 при
швидкості ?1 пов’язані із значеннями Q2, Н2, М2, і Р2 при швидкості ?2.
При завищенні швидкості двигуна споживана ним потужність різко зростає,
що приводить, до перегріву двигуна. При заниженому значенні швидкості
двигуна створюваний насосом натиск може виявитися недостатнім, і насос
не перекачуватиме рідину.
Рис.2.8. Технологічна схема насосної установки.
Експлуатаційні властивості механізмів центробіжного типу (насосів,
компресорів і вентиляторів) визначаються залежністью тиску Н (тиск
рідини або газу на виході механізму) від вироблення Q при різних кутових
швидкостях ? механізму. Ці залежності називають Q-Н-характеристиками,
звичайно приводяться у вигляді графіків в каталогах для кожного
конкретного механізму.
На рис.2.9, а показані Q-Н-характеристики 1-5 відцентрового
насоса. Щоб визначити-параметри Н і Q насоса, необхідно знати
Q-Н-характеристику магістралі (споживача), на яку працюватиме насос
(криві д і с). Перетин характеристик насоса і магістралі дає значення Q
і Н, визначає режим роботи механізму при різних швидкостях його робочого
колеса. Повний тиск в системі складається із статичного Нс і динамічного
Ндин напоровши, при цьому друга складова тиску пропорційна квадрату
швидкості або квадрату продуктивності насоса.
У системі з переважанням статичного натиску (крива с на рис.2.9,а) при
незначній зміні, швидкості двигуна від ?1=?ном. до ?3 характеристика
насоса не перетинається з характеристикою системи. Це значить, що насос
перестає подавати рідину в систему. Таке положення може мати місце при
асинхронному приводі насоса, коли зниження напруги мережі Uс обумовлює
зменшення швидкості двигуна, що, може дизвать зупинку насоса.
Рис.2.9. Q-Н-характеристики відцентрового насоса.
а) – при різних швидкостях робочого колеса;
б) – при регулюванні продуктивності, за допомогою дросельних засувок
Якщо в системі переважає динамічний, тиск (крива д), то зниження Uc не
приводить до зупинки асинхронного двигуна, проте продуктивність насоса
зменшується.’При синхронному, приводі насоса зменшує Uс не змінює
швидкості двигуна, і подача рідини в систему не припиняється, але воно
викликає збільшення кута відставання 0 ротора від статора і зменшенням
Мmax синхронного двигуна; при значному зниженні Uс двигун випадає з
синхронності і зупиняється.
2.4. Підбір і розрахунок автоматизуючих пристроїв
Окрім апаратури загального призначення – контакторів, пускачів,
проміжних реле, універсальних перемикачів і т.п. в системах
автоматизації насосних установок використовують спеціальні апарати
управління і контролю: реле контролю рівня рідини, струменеві реле, реле
тиску, реле контролю заливки відцентрових насосів.
Як реле контролю рівня використавують поплавкові реле, електродні реле
рівня, манометри різних типів, встановлювані на зливному трубопроводі,
датчики типу місткості, радіоактивні датчики.
Поплавкове реле рівня застосовують звичайно для контролю рівня
неагресивних рідин. На рис.1.5, а показаний схематичний пристрій такого
реле.
У відкритий резервуар, в якому контролюється рівень рідини, занурений
поплавець, підвішений на гнучкому канаті через блок 3 і урівноважений
вантажем 6.
На канаті закріплені дві перемикаюче шайби 2 і 5, які при граничних
рівнях рідини в резервуарі повертають коромисло 4 контактного пристрою
8. При поворотах коромисло замикає відповідно контакти 7 або 9.
Електродне реле (датчик) рівня, схематично показане на рис 2.10,б
застосовують для контролю рівня електропровідних рідин. Реле складається
з двох металевих електродів 1 і 2, поміщених в кожусі 3, який
опускається в резервуар 4 з рідиною. Електроди реле включені в ланцюг
котушки малогабаритного проміжного реле РП (електромагнітного реле
телефонного типу), яке живиться від понижуючого трансформатора Тр.
При підйомі рівня рідини в резервуарі до короткого електроду 1
утворюється електричне коло, втopиннa обмотка Тр-катушка РП – електрод
1- рідина – корпус 4 резервуару. Реле РП спрацьовує і встановлюється на
самостійне живлення через свій контакт і електрод 2, а іншим контактом
проводить перемикання в ланцюгах управління насосного агрегату,
приводить його в роботу. При опусканні рівня рідини нижче електроду 2
ланцюг живлення котушки РП розривається, контакти РП розмикаються, у
наслідок чого насосний агрегат включається. Для умов безпеки реле.РП
вибирають звичайно на низьку напругу. Реле контролю заливки
відцентрових, насосів можуть працювати також на принципі поплавця, але в
даний час стали широко застосовувати реле мембранного типу.
Рис.2.10. Спеціальна апаратура управління насосними установками.
а) поплавкове реле;
б) схема електродного датчика (реле) рівня.
Таке реле встановлюються на. 0,3-0,5 м вище за рівень насоса. При
заливці, його рідиною мембрана прогинається, переміщає прикріплений до
неї шток, який перемикає контактну систему реле. Після знижения
тиску мембрана пружиною повертається в початкове положення. Перевагою
мембранних реле є велика чутливість і здатність витримувати високий
тиск, вони застосовуються також при заливці насосних агрегатів за
допомогою вакууму-насоса.
Струменеві реле використовують для контролю наявності потоку (струмені)
рідини в трубопроводі. Існує багато конструкцій струменевих реле.
Найбільше застосування знайшли діафрагменні струменеві реле. Реле тиску
застосовують в насосних установках для контролю за тиском рідини на
різних ділянках магістралі.
В практиці експлуатації насосів найбільше поширення набули реле з
мембранною або трубчастою пружиною.
2.5. Опис схеми керування, контролю або регулювання технологічних
параметрів
Розглянемо систему автоматизації насосної станції, призначеної для
водопостачання житлових будівель.
Функціональна схема насосної станції показана на рис2.11.
Насосна станція працює таким чином. Холодна вода з фільтруючої станції
заздалегідь нагрівається в теплообміннику 1 поступає на насосну станцію.
З виходу насосної станції вода поступає в теплообмінник 2, де остаточно
нагрівається, після чого йде далі на потреби тепло- і водопостачання
житлових будівель.
Підтримка постійності тиску при витраті, що змінюється, на станції
гарячої води здійснюється байпасним способом. Інформація про поточне
значення тиску в напірній частині водопроводу поступає з датчика тиску
Р1, розташованого на виході насосної станції.
На насосній станції знаходяться три відцентрові насоси Н1…НЗ типу
ЦН-150-16.5. Приводними двигунами насосів є двигуни М1 … МЗ серії
4А28084УЗ. Із сторони всмоктуючого і нагнітаючого патрубків насосів, а
також на байпасній трубі розташовані засувки В1…В4, що приводяться в
рух від двигунів М4…М7 серії 4А180М8УЗ.
Засувки В5…В7 є ручними. В напірній частині водопроводу
знаходяться невозвратно-запорные клапани XI…ХЗ.
Система управління насосної станції працює в автоматичному і
ручному режимах. Перемикання режимів здійснюється з пульта управління.
У автоматичному режимі регулювання тиску здійснюється контроллером РLС.
Поточне значення тиску в напірній частині водопроводу поступає віддавця
тиску Р1. Відповідно до значення тиску, що поступило, контроллер дає
завдання на перетворювач частоти U2 і підключає його до одного з трьох
насосів. Одночасно можуть працювати два насоси, один з насосів
знаходиться в резерві (він вибирається на пульті управління). Контроллер
управляє всією електроавтоматикою, відкриває
Рис.2.11. Функціональна схема насосної станції.
і закриває необхідні засувки. В режимі пуску системи контроллер
перевіряє наявність тиску у всмоктуючій частині водопроводу за допомогою
датчика тиску Р2.
В ручному режимі станція управляється з поста оператора РО, куди
поступає інформація про режим роботи станції, про аварію в системі, про
працюючі насоси і стан засувок (відкрите або закрите).
У СУ як програмований контроллер застосовують контролер Omron СQМ1 з
наступними модулями: джерело живлення СQМ1-РА206; процесорний модуль
СQМ1-СРU41-Е (у процесорний модуль вбудовано 16 релейних входів, на які
поступають сигнали про автоматичний режим роботи агрегатів); модуль
аналогового введення СQМ1-АD041 (чотири входи; на модуль аналогового
введення поступають сигнали від датчиків тиску); модуль аналогового
висновку СQМ1-DА021 (два висновки, використовується один висновок – від
модуля йде сигнал на вхід завдання частоти перетворювача частоти);
модуль живлення аналогових пристроїв СQМ1-IР502; два модулі дискретного
введення CQM1-ID211; два модулі дискретного висновку СОМ 1-0S222.
У даній системі управління використовуються приводи АV-ЗОО фірми
«General Electric» з перетворювачем частоти АV-ЗОО 6КАV3110ХВ1 з режимом
змінного моменту. Потужність перетворювача 110 кВт, вихідний струм 210
А, напруга живлення 380 В.
Принципова електрична схема силової частини системи управління насосами
зображена на рис.2.12.
Живлення шафи з електроустаткуваннею здійснюється з зовнішньої сторони
підведенням до клем А, В, З клемника ХТ1 трьох фаз напруги 380 В
частотою 50 Гц, нульового дроту до клеми РЕ і дроту заземлення до клеми
G. Клеми А, В і C підключаються до силового автоматичного вимикача QS1.
Індикація наявності напруги усередині електрошафи здійснюється за
допомогою лампи НL1, підключеної до однієї з фаз живлячої напруги за
силовим автоматичним вимикачем QS1. Вона сигналізує обслуговуючому
персоналу про те, що внутрішні ланцюги електрошафи знаходяться під
напругою.
Перетворювач частоти (ПЧ) UZ підключений до електричної мережі через
автоматичний вимикач Q1. Вхідний реактор L1 захищає перетворювач від
комутаційних надструмів. Вихідний реактор L2 обмежує вихідні струми
місткостей перетворювача і списа напруги на двигуні, обумовлені
розподіленою потужністю кабелю.
Перетворювач частоти може підключатися до одного з трьох
електродвигунів за допомогою вихідних клем (X1Y121, Х2Y2Z2,
ХЗY3Z3) клемника ХТ2 і контакторів К4…К6 відповідно. Можливе
підключення електродвигунів безпосередньо до мережі через автоматичні
вимикачі Q2…Q4 і за допомогою контакторів K1…КЗ.
Вибір режиму роботи (ручного або автоматичного) здійснюється оператором
насосної станції з поста оператора. Для пуску або зупинки системи в
автоматичному режимі або висновку СУ з аварійного режиму
використовуються кнопки «Пуск» або «Стоп». Постійно в роботі можуть
знаходитися один або два насоси, третій насос є резервним
(профілактичний огляд, плановий ремонт). Резервний насос вибирають
положенням перемикача на посту оператора. Після вибору резервного насоса
в автоматичному режимі закривається засувка, що знаходиться в напірній
частині
Рис.2.12. Принципова електрична схема силової системи управління
насосами.
водопроводу цього насоса, дві інші засувки відкрито. В автоматичному
режимі закрита засувка байпасної труби, вона відкрита тільки при ручному
регулюванні.
Автоматичний режим показаний в структурній схемі алгоритму (рис.2.13).
Тиск на виході з насосної станції знаходиться в заданих межах р-х?ртек
?р+х , де х – допустимий діапазон зміни тиску.
Рис.2.13. Структурна схема алгоритму автоматичного режиму роботи
насосної станції.
У цьому випадку СУ перевіряє чи виробив насос добовий моторесурс, і якщо
так, то проводить перемикання між насосами.
Якщо тиск менше норми, СУ перевіряє число працюючих насосів. Якщо працює
один насос, то робиться перевірка роботи ПЧ на максимальній частоті.
Якщо ні, то дається команда на збільшення його частоти, інакше
відбувається перемикання насоса, що працює від ПЧ, до мережі, а до ПЧ
підключається інший насос (до цього не працюючий).
Якщо тиск більше норми p+x? pтек? pmах, СУ перевіряє число працюючих
насосів. Якщо працюють два насоси, то робиться перевірка роботи ПЧ на
мінімальній частоті. Якщо ні, то дається команда на зменшення його
частоти, інакше відбувається відключення насоса, що працює від ПЧ, а до
ПЧ підключається насос, що працює від мережі.
Якщо тиск менше мінімальний допустимого pтек? pmin СУ перевіряє чи
знаходиться який-небудь насос в роботі. Якщо ні, то СУ здійснює пуск
того насоса (від перетворювача частоти), який напрацював найменший
моторесурс. Якщо так, то СУ дає завдання на ПЧ на підвищення частоти
обертання насоса. Якщо протягом заданого часу тиск на виході насосної
станції не перевищує мінімально допустимого, то встановлюється прапор
«Аварія» і СУ зупиняє роботу насосної станції.
Якщо тиск на виході насосної станції більше максимально можливого
значення pтек>pmin , то СУ встановлює прапор «Аварія» і припиняє роботу.
Ручний режим є аварійним і необхідний тільки для роботи коли неможливий
автоматичний режим роботи СУ.
3. Конструктивна частина
3.1. Блок ручного упкрвління БРУ-7
Блок БРУ-7 в ручному режимі РУЧ, за допомогою ручки управління на
передній панелі, управляє виконавчим механізмом ИМ клапана К. Тим самим,
змінюючи значення рівня в ємності. Значення рівня перетворюється
датчиком Д і вимірюється аналоговим входом АН блоку БРУ-7, а також
регулятором (чи
Програмованим контроллером).
Перехід в автоматичний режим АВТ здійснюється короткочасним натисненням
клавіші АВТ на передній панелі БРУ-7 або зовнішньою командою АВТ
(импульс=34В). В автоматичному режимі регулятор (контроллер) через
контакти блоку БРУ-7 управляє виконавчим механізмом ИМ клапана К.
Через контакти реле сигнал про режим РУЧ-АВТ передається регулятору
Також за допомогою додаткових контактів реле (на схемі не показаний ы)
можна організувати блокування управляючих сигналів в різних режимах.
Рис. 3.1. Блок БРУ-7
4. Енергетична частина
4. Енергетична частина
4.1 Розрахунок енергоносіїв на засоби автоматизації.
Перелік споживачів електроенергії.
Таблиця 4.1.
№
п/п Елементи
автоматизації Потужність,Вт
1 Реле контролю рівня рідини 45
2 Реле тиску 15
3 Реле контролю заливки відцентрових насосів 180
Разом 240
Щоб знайти витрати електроенергії протязі даного року експлуатації
потрібно знайти кількість робочих годин кожного сегмента. Звідси ми
можемо знайти загальний час ( Т ) і витрати ( Р ) електроенергії
приводів і Перетворювача частоти .
0.7=3396 ( год )
240 = 815040 ( Вт ) =815,04 ( кВт )
5. Охорона праці
5.1. Заходи техніки безпеки в виробничій дільниці
Загальні положення.
1. На всіх водопроводах господарсько-питного водопостачання та Їх
джерелах встановлюються зони санітарної охорони (ЗСО).
2. На джерелах водопостачання – водозаборах – розробляється проект ЗСО
згідно з чинними будівельними нормами і правилами та санітарними
вимогами.
3. Зони санітарної охорони на водозаборі включають три пояси:
• перший пояс – суворого санітарного режиму, охоплює територію власне
водозабору і всіх споруд розміщених на ній, де забороняється знаходження
по сторонніх осіб, усі види будівництва, проживання людей, випуск
стічних вод, купання, водопій і випасання худоби, застосування
отрутохімікатів, органічних і мінеральних добрив;
• другий і третій пояси обмежень охоплює територію, на якій здійснюються
заходи з охорони джерел водопостачання від забруднень, де забороняється
використання території чи джерел водопостачання, яке може призвести до
якісного або кількісного погіршення джерел водопостачання.
4. Санітарна охорона водоводів забезпечується санітарно-захисною смугою
вздовж осі водогонів.
5. На територію водозабірних споруд сторонні особи не допускаються.
6. Всі працівники водопроводу один раз у рік проходять медичний огляд.
7. Всі працівники, які поступають на роботу, повинні пройти ввідний
інструктаж з техніки безпеки, первинний інструктаж на робочому місці,
ознайомитись з посадовими інструкціями.
8. Всі працівники повинні знати посадові інструкції і інструкції з
техніки безпеки при виконанні своїх обов’язків, а також надання першої
долі карської медичної допомоги.
При експлуатації водозабірних споруд.
1. Не допускати захаращення оглядового майданчика над оголовком
водозабірного ковша. У зимовий період – очищати від снігу і льоду.
2. Слідкувати за рівнем наповнення басейнів. Не допускати перевищення
максимально-допустимого, з метою запобігання розмиву обвалування.
3. Дотримуватись вимог безпеки при роботах у колодці з регулюючою
запірною арматурою.
При експлуатації насосних станцій
1. Вимкнення із роботи, ввімкнення або виведення з резерву насосних
агрегатів без дозволу диспетчера і старшого по зміні забороняється, за
винятком випадків, що загрожують здоров’ю обслуговуючого персоналу або
пошкодженню обладнання.
2. При змінній роботі машиніст має право закінчити свою роботу не
швидше, як змінюючий його робітник прийме у нього обслуговування
агрегатів. Самовільне залишення робочого місця категорично
забороняється. При невиході змінника повідомити адміністрацію і
диспетчера для прийняття рішення про підміну.
3. Категорично забороняється знімати захисні кожухи на муфтах вала та
інших захищених пристроях під час роботи насосного агрегату.
4. Перед ремонтом насосного агрегату необхідно знеструмити електродвигун
і прийняти необхідні міри його самовільного запуску.
5. Аварійна зупинка насосного агрегату проводиться при:
• загрозі небезпеки життя обслуговуючого персоналу; .
• відчутті запаху горіння або появи диму електродвигуна;
• перевищенні температури нагріву підшипників електродвигуна чи насоса;
• появі різкого, відмінного від звичайного, металічного звуку при роботі
агрегату;
• появі сильної вібрації агрегату.
Після аварійної зупинки провести запуск резервного агрегату і про свої
дії повідомити диспетчера і адміністрацію.
При експлуатації хлораторної.
1. Знати властивості І характеристику зрідженого хлору.
2. Направляючись у приміщення хлораторної чи складу хлору – завжди мати
при собі фільтруючий протигаз.
3. Перед входом у приміщення – ввімкнути витяжну вентиляцію.
4. При появі запаху хлору чи візуальному виявленні хлору – одягнути
протигаз, попередити диспетчера, адміністрацію І оточуючих, про вихід із
зони можливого розповсюдження хлору.
5. При витіканні хлору – прийняти міри по виявленню місця і причини
витікання та припинення його витікання. Увімкнути аварійну систему
вентиляції.
6. Витікання із балона можна припинити накладенням на місце витікання
мокрої ганчірки, гумового або свинцевого пластиря з приміненням хомутів.
При сильному витіканні, пошкоджений балон закладають у герметичний
футляр або опускають в дегазаційну яму з розчином гіпосульфіту або
гашеного вапна.
7. Роботи по усуненню аварій і дегазацій приміщень виконуються у
кисневих ізолюючих протигазах КИП-8. Невеликі витікання усуваються з
приміненням фільтруючих протигазів з коробкою мари “В” або “ВКФ”.
8. Категорично забороняється підігрівати балони з хлором відкритим
вогнем.
9. У випадках раптової появи хлору чи попадання у загазоване середовище
необхідно: затримати або послабити дихання, закрити рот і ніс хустинкою,
змоченою розчином гіпосульфіту або водою; утриматись від кашлю і різких
рухів, виходити із зараженої зони швидко, але без різких рухів; виходити
перпендикулярно або напроти напряму вітру І на підвищені ділянки
місцевості.
10.При витіканні хлору з балону з висвистом струї чи виявленні
зеленуватих клубів газу, які стеляться по землі – необхідно об’явити
МАЛУ ТРИВОГУ; при вибуху балону з хлором – ЗАГАЛЬНУ ТРИВОГУ. При
оголошенні ТРИВОГИ всі оточуючі негайно покидають зону можливого
розповсюдження хлору.
При роботі у хіміко-бактеріологічній лабораторії.
1. Працівники лабораторій повинні знати і дотримуватись вимог правил
техніки безпеки проведення робіт у лабораторіях.
2. Посуд з реактивами повинен мати етикетки з вказанням їх вмісту.
3. Їдкі і агресивні речовини і реактиви повинні зберігатись у витяжній
шафі.
4. Отруйні речовини зберігаються окремо в особливо закритій шафі.
5. Забороняється приймання їжі у лабораторії.
При виконанні робіт на мережах.
1. Склад бригади при виконанні робіт на мережах повинен бути наступним:
• зовнішній огляд мереж без відкривання кришок люків колодязів – один
чоловік;
• огляд мереж із відкриванням кришок люків колодязів – два чоловіки;
• при технічному огляді з опусканням у колодці — не менше ніж три
чоловіки;
• при роботах у камерах, бригада повинна складатись не менше як з
чотирьох чоловік.
2. До початку виконання робіт у колодязі – перевір наявність газу у
ньому за допомогою лампи ЛБВК.
3. усі роботи у колодязях повинні виконуватись з застосуванням
шлангового протигазу ПШ, рятувального поясу із шнуром і каски на голові.
4. Забороняється куріння, застосування відкритого вогню і запалювання
лампи ЛБВК біля загазованого колодязя.
5. Видалення газу із колодязя здійснюється нагнітанням свіжого повітря у
колодязь або витяжкою загазованого із колодязя за допомогою вентилятора
або для витіснення газу, заповнення колодязя водою з наступним
відкачуванням води.
6. При виконанні робіт на проїжджій частині вулиці — огородити робочу
зону відповідними знаками І пристроями.
7. Перед виїздом на мережі бригада повинна бути оснащена і
укомплектована необхідним справним інструментом і засобами
індивідуального захисту і рятування.
5.2. Протипожежний захист в виробничій дільниці
ПОЖЕЖА – це неконтролююче горіння, яке наносить великі матеріальні
збитки. Вона виникає як стихійне лихо або як результат необережного
поводження з вогнем.
ГОРІННЯ – це швидкопротікаючий процес окислення горючої речовини,
супроводжується виділенням великої кількості тепла і світла.
Окислювачем, як правило, являється кисень.
ЗАГОРАННЯ – це винекнення горіння під дією джерел запалювання, що
супроводжується появою полум’я.
САМОЗАГОРАННЯ – виникнення горіння без джерела запалювання, що
супроводжується появою полум’я.
Основні причини пожеж.
Основними причинами пожеж в котельнях є:
недотримання вимог по улаштуванню і експлуатації основного і допоміжного
обладнання;
утворення вибухонебезпечної суміші в топці і газоходах котлоагрегатів;
несправність електрообладнання, електропроводів (винекнення коротких
замикань), освітлявальних приладів і порушення правил їх експлуатації;
самозагорання промасленого спецодягу, сміття, загорання мастил, та
інших легкогорючих матеріалів при порушенню правил їх зберігання;
порушення правил проведення зварювальних і вогневих робіт в місцях
зберігання горящих матеріалів і речовин;
витоки газів через нещільності в роз’ємних з’єднаннях газопроводів і
арматури;
утворення іскри при роботі з слюсарним інструментом в загазованому
приміщенні;
поломка приладів автоматики;
куріння і викидання горючих окурків і сірників;
неправильне розміщення технічних засобів захисту від статичної електрики
і атмосферних розрядів.
Загальні вимоги пожежної безпеки.
При експлуатації і ремонті обладнання насосної станції необхідно
дотримуватись :
“Типові правила пожежної безпеки для промислових підприємств”;
“Пожежна безпека. Загальні вимоги”;
“Правила влаштування електроустановок”;
“Правила технічної експлуатації електроустановок споживачів”;
“Правила техніки безпеки при експлуатації електроустановок споживачів ”;
“Правила безпеки в газовому господарстві”;
“Типова інструкція по організації безпечного проведення вогневих робіт
на вибухонебезпечних і вибухопожежонебезпечних об’єктах”.
В приміщеннях НС необхідно дотримуватись чистоти, не допускати
захаращення проходів і робочих місць. Легкозаймаючі матеріали (бензин,
керосин, мастила) зберігати в приміщеннях НС не дозволяється. Невелика
кількість цих матеріалів в межах не більше тижневого постійного
експлуатаційного розходу дозволяється зберігати в приміщенні НС в
спеціальних коморах в міцній металічній тарі. Мастила в кількості
добової потреби можуть зберігатись біля робочих місць в спеціальних
металічних бачках, ящиках.
1. Загальна частина
1.1. Вступ
Автоматизація насосної станції — це забезпечення потрібного режиму
роботи устаткування за допомогою засобів автоматики. У залежності від
рівня використання цих засобів автоматизація може бути повною,
комплексною і частковою.
У залежності від виконуваних автоматичними пристроями функцій
розрізняють наступні основні види автоматизації:
– виникнення і передача імпульсів на пуск і зупинку насосів,
– включення одного або декількох насосів у встановленій послідовності,
– створення і підтримка необхідного розрідження у всмоктуючому
трубопроводі і насосі, якщо він знаходиться не під затокою, перед
пуском,
– відкриття і закриття засувок в певні моменти при пуску і зупинці,
– відключення працюючого насоса при несправності і включення резервного
агрегату,
– захист насосів від роботи в неприпустимих режимах,
– передача сигналів про роботу на диспетчерський пункт,
– опалювання і вентиляція будівлі,
– включення і виключення дренажних насосів.
Контролю повинні піддаватися наступні основні технологічні параметри:
витрата рідини, рівні в приймальному резервуарі і в дренажному приймачі,
тиск в напірних трубопроводах, тиск у кожного насосного агрегату.
Головною метою автоматичного управління каналізаційними насосними
станціями є підтримка в заданих межах рівня рідини в приймальному
резервуарі. Для контролю основного параметра (рівня рідини в резервуарі)
застосовують або електронні датчики поплавків рівня. Сигнал від датчика
поступає в релейну схему управління насосами.
Основою схем автоматизації насосних станцій є вживання реле і датчиків
різного типу.
Реле є пристроєм, що здійснює стрибкоподібну зміну керованої величини
при певних значеннях управляючої величини. Керованою величиною служить,
як правило, електрична напруга або струм. Управляючими величинами можуть
бути електричні сигнали від датчиків тиску, температури, рівня і т.д.,
механічні переміщення, проміжки часу і т.д.
1.2. Характеристика технологічного процесу
Насосні установки широко застосовуються на підприємствах
електромашинобудувань для перекачування (транспортування) рідких
середовищ – в’язких рідин, а також технологічної і охолоджуючої води.
Сюди відносяться, наприклад, насоси для перекачування охолоджуючої
емульсії в металообробці насоси в системі водопостачання і каналізації,
спеціальні насоси для хімічних середовищ (лугів і кислот) в гальванічних
цехах, насоси для просочувальних складів, лакофарбних матеріалів і т.д.
За способом дії насоси розділяються на поршневі і відцентрові, їх
пристрій подібно пристрою поршневих і відцентрових компресорів.
Поршневі насоси застосовуються для перекачування води при великих
висотах всмоктування (до 5-6м). Зважаючи на поворотно-поступальну ходу
поршня для таких насосів, як і для поршневих компресорів, характерні
нерівномірність ходу і пульсація навантаження навалюванню (при
всмоктуванні рідини має місце неодруженою хід, при стисненні – робочий
хід). Робота поршневих насосів тому і супроводжується нерівномірною
течією рідини в напірному трубопроводі. Для згладжування пульсацій
навантаження і підвищення рівномірності ходу застосовують в одному
насосі декілька робочих циліндрів, а на валу встановлюють маховик.
Поршневі насоси пускаються при відкритій засувці на напірному
трубопроводі, – інакше може відбутися аварія. Якщо насос працює на
магістраль, де підтримується постійний тиск Н ; то поршню при кожному
ходу доводиться долати постійне середнє зусилля незалежно від швидкості
переміщення. Середнє значення потужності на валу насоса, РСр =cHQ, але
оскільки H=const, то РСр=CiQ = c2co. Отже, середнє значення-моменту на
валу насоса при постійному протіводавленії не залежить від кутової
швидкості валу:
Таким чином, поршневий насос пускається в хід під навантаженням, і
від приводного двигуна потрібен підвищений пусковий момент.
Установки з відцентровими насосами. (рис. 1.1) набули найбільше
поширення. В спіральному корпусі 1 насоса поміщається робоче колесо 2 з
лопатками. При обертанні колеса двигуном Д рідина, що поступає до
-центру колеса з огорожного резервуару 6 через всмоктуючий
трубопровід: 7 і відкриту засувку 5, відцентровою силою викидається
по лопатках на периферію корпусу. В результаті в центрі робочого
колеса створюється розрідження, рідина засмоктується в насос,
знову викидається лопатками колеса на периферію корпусу і далі
подається в напірний трубопровід 5. Таким чином, в системі при
відкритій засувці 5 створюється безперервне, перебіг рідини і
відцентровий насос має рівномірний ХІД. Залежність потужності на
Валу двигуна від швидкості v у цих насосів подібна аналогічним
характеристикам відцентрових компресорів і вентиляторів.
Перед пуском відцентровий насос потрібно заповнити рідиною. Насос може
знаходитися як нижче, так і вище за рівень рідини, що підлягає „підйому
або перекачуванню. Якщо він розташований нижче за рівень рідини
(рис.1.1), то для його заливки достатньо відкрити вентиль 5. Якщо ж
насос знаходиться вище рівня перекачуваної, рідини, то для заливки
вимагається створити розрідження усередині корпусу насоса за допомогою
спеціального вакууму-насос,” як які звичайно застосовують поршневі
насоси. Останнім часом для заливки таких насосів стали застосовувати
акумуляторні баки. Такий бак встановлюється вище за рівень насоса, через
нього проходить всмоктуючий трубопровід, і після зупинки насос
виявляється. залитим рідиною, неначебто він, знаходився нижче за
огорожний резервуар.
Рис.1.1. Загальний вид
установки.
Після заливки корпусу насоса може бути включений приводний двигун.
Застосовують три способи пуску відцентрових насосів:
– пуск при закритій напірній засувці 5 (рис.1.1), при якому плавно
підвищується тиск в напірному трубопроводі і виключається гідравлічний
удар в системі. Від двигуна не потрібен підвищений пусковий момент,
оскільки пуск відбувається практично вхолосту (момент Мс,п на валу
двигуна складає 10-20% Мном на початку пуску і 30-40% в кінці), але
додатково витрачається час на подальше відкриття засувки.
-пуск при відкритій напірній засувці зручний, якщо насос
розташований нижче за рівень рідини в огорожному резервуарі і є
зворотний клапан 4 (рис.1.1), В цьому випадку не витрачається час на
відкриття засувки, і загальний час пуску агрегату менше, хоча
пуск самого двигуна більш тривалий через збільшення Мс,п. Пуск з
одночасним включенням приводу відкриття напірної засувки насоса можна
розглядати як окремі випадки першого і другого способів залежно від
співвідношення часу відкриття засувки і пуску насоса.
При зупинці насоса треба спочатку поволі для уникнення
гідравлічного удару – закрити напірну засувку, а потім відключити двигун
насоса. Попереднє закриття засувки до зупинки насоса необхідно за
відсутності зворотного клапана для запобігання роботі насоса як
гідротурбіна під натиском рідини, що знаходиться в системі. Такий режим
може привести до аварії насосного агрегату.
1.3. Характеристика і аналіз існуючих схем автоматичного контролю і
регулювання
Всі регулюючі пристрої залежно від їх впливу на характеристику мережі
або нагнітача можна розділити на три групи. До першої групи входять
пристрої, що дроселюють мережу, тобто міняючі характеристику мережі, але
не змінюючі характеристику нагнітача. До таких пристроїв відносяться
клапани, шибери, засувки, діафрагми і т.п. При тому, що дроселює
параметри робочої крапки (подача, тиск, потужність і ККД) визначають на
характеристиці нагнітача при незмінній частоті обертання робочого
колеса. Другу групу утворюють пристрої, що змінюють частоту обертання
робочого колеса (характеристику нагнітача) – При цьому характеристика
мережі не міняється. Відомо багато пристроїв, що дозволяють змінювати
частоту обертання робочого колеса: електродвигуни постійного і змінного
струму, фрикційні передачі, гідромуфти, індукторні муфти ковзання і ін.
Третя група включає пристрої, що одночасно змінюють характеристику
нагнітача і мережі. Прикладом такого пристрою є вхідний спрямовуючий
апарат, встановлюваний у вентиляційному агрегаті. Опір самого
спрямовуючого апарату необхідно враховувати при знятті характеристики
вентиляційного агрегату.
Рис.1.2 Зміна подачі або тиск нагнітача при регулюванні
а) Дроселювання мережі шубером;
б) Характеристика мережі при дроселюванні.
Зміна подачі або тиск нагнітача при регулюванні, віднесена до подачі або
тиску при початковому режимі характеризує глибину регулювання.
Дроселювання. Дроселює при ? = соnst – найекономічніший, але вельми
поширений спосіб регулювання. Він полягає в штучному введенні в мережу
додаткового опору, наприклад у вигляді шибера 1 (рис.1.3, а).
Оскільки опір мережі при цьому збільшується, то характеристика
мережі стає крутішою і робоча крапка пересувається з положення А
(рис.1.3, б) по характеристиці вентилятора вліво вгору, займаючи
послідовно положення Б, В і т.д. і визначаючи нові значення параметрів
роботи. Оскільки найбільша подача досягається при повністю відкритому
шибері, то такий спосіб
Рис.1.3. Графік зміни результатуючого напору магістралі.
регулювання застосовується тільки з метою зменшення подачі.
Аналогічно виконується зміна результуючого напору магістралі і для
насосів.
При незмінній швидкості робоча точка механізму переміщається по
характеристиці Q =?(Н) убік зниження подачі до точки перетину новою
характеристикою магістралі (рис.1.3). При цьому частина тиску ?Нр
втрачається на регулюючому пристрої. Для оцінки ККД ?дс способу
регулювання, що дроселює, приймемо, що ККД механізму і двигуна
залишаються незмінними при зміні подачі.
Рис.1.4. Графік залежності ККД від витрати.
Зниження ККД має приблизно квадратичну залежність від діапазону
регулювання подачі D=Qном/Qр. При малому статичному натиску і великих
необхідних діапазонах зміни подачі даний спосіб регулювання вельми
неекономічний.
Це обмежує область його вживання головним чином малопотужними
установками з тим, що відносно невеликим вимагається діапазоном
регулювання.
Залежність ККД від витрати при регулюванні засувкою і зміною частоти
обертання, розраховані для конкретного насоса, приведені на рис.1.4. При
регулюванні відцентрових насосів, що подають воду, що дроселює пристрій
потрібно розташовувати на напірному трубопроводі, оскільки якщо
встановити його на всмоктуючому трубопроводі, то при регулюванні можуть
виникати кавітаціонні явища в потоці і порушення нормальної роботи
насоса.
Основним устаткуванням в комплексах водопостачання і водопроводу є
насосне устаткування, яке забезпечує необхідну подачу води при заданому
тиску до споживача.
Основним устаткуванням в комплексах вентиляції і кондиціонування
житлових будівель є вентилятори і компресори. В комплексах побутового
обслуговування використовується різноманітне устаткування, що забезпечує
обробку і додання нових властивостей матеріалу. Основне устаткування
технологічних комплексів міського господарства в більшості випадків
відноситься до I групи типового устаткування.
1.4. Актуальністьі економічне обгрунтування теми проекту
Системи водопостачання (СВ) відносяться до числа найбільш ресурсоємних
технологічних об’єктів в комунальному господарстві та промисловості.
Найбільшою складовою ресурсоємності є енергоспоживання. Україна
відноситься до енергодефіцитних країн. Тому економія електроенергії
визнана найважливішим напрямком енергетичної політики в Україні.
Розроблені комплексна державна і регіональні програми енергозбереження.
Другою складовою ресурсоємності є витрата води, природні запаси якої
обмежені. Третьою складовою являється дороге технологічне обладнання,
особливо трубопровідні системи, строк служби якого залежить від частоти
виникнення перевантажень. В світлі сказаного закономірно актуальною є
науково-технічна проблема зниження енергоємності технологічного процесу
водопостачання. Вирішенням цієї проблеми досягаються соціальні та
економічні результати, що поліпшують умови життя людей, підвищують
економічний потенціал держави, зменшують екологічний збиток. Зазначена
проблема вирішується в основному двома шляхами. Перший з них полягає в
застосуванні більш досконалого технологічного і електротехнічного
обладнання, а другий — в розвитку систем автоматизації насосних станцій
(НС) з метою вдосконалення процесів управління технологічним обладнанням
і поліпшення за рахунок цього економічних показників функціонування СВ.
Актуальність теми дипломного проекту обумовлена гостротою проблеми
енергозбереження в народному господарстві України і, зокрема, зазначеною
вище актуальністю задач енергозбереження в СВ. Підставою для розробки
теми являється недостатньо високий рівень автоматизації технологічних
процесів у вітчизняних СВ, унаслідок чого не можуть успішно вирішуватися
задачі енергозбереження. Зокрема, практично не використовуються
інформаційні технології управління, застосуванню регульованого
електропривода не приділяється достатньої уваги. Сучасний стан систем
автоматизації процесів водопостачання в промислово розвинутих країнах
характеризується традиційним підходом вирішувати задачі енергозбереження
виключно засобами регульованого електропривода, коли всі насоси на НС
обладнуються регульованим електроприводом. Проте останнє в більшості
випадків є економічно недоцільним, бо суперечить принципу достатності.
Загальні принципи побудови автоматизованих систем енергозберігаючого
управління процесом водопостачання на основі нових інформаційних
технологій управління в дійсний час не розроблені, кожний розробник
систем автоматизації насосних станцій вирішує задачі енергозбереження
виходячи з свого досвіду. Ці обставини розглядаються в якості вихідних
даних для розробки теми. Необхідність проведення дослідження по темі
дипломного проекту обгрунтовується значимістю науково-технічної проблеми
та існуючим станом систем автоматизації.
1.5. Огляд і аналіз відомих проектних рішень
1.5.1. Система управління насосом з перетворювачем частоти.
Найсучаснішим є регулювання за допомогою перетворювачів частоти, які
дозволяють плавно регулювати частоту обертання електродвигуна насоса і
підтримувати тиск в гідросистемі при різних витратах перекачуваної
рідини.
При малих витратах рідини двигун насоса обертається з малою швидкістю,
необхідною тільки для підтримки номінального тиску, і не витрачає зайвої
енергії. При збільшенні витрати рідини перетворювач збільшує частоту
обертання електродвигуна, підвищуючи продуктивність насоса при
збереженні заданого тиску.
На рис. 1.5 показана функціональна схема регулювання електродвигуна
насоса з використанням перетворювача частоти РК.-А500 фірми «М^аиЫкЫ
е1ес1пс». На вхід системи подаються сигнали завдання тиску і сигнал
реального тиску, одержуваний з датчика тиску, встановленого в ланцюзі
зворотного зв’язку. Відхилення між реальним і заданим значеннями тиску
перетвориться П ІД-регулятором в сигнал завдання частоти для
перетворювача. Під впливом сигналу завдання перетворювач змінює частоту
обертання електродвигуна насоса і прагне привести різницю між заданим і
реальним значеннями до нуля. Таким чином, тиск в системі підтримується
рівним заданому і не залежить від витрати.
Сучасні перетворювачі частоти дозволяють створювати системи управління
(СУ) без додаткових апаратних засобів,
Рис. 1.5. Функціональна схема регулювання електродвигуна насоса з
використанням перетворювача частоти РК.-А500.
оскільки мають вбудовані програмні функції, що дозволяють реалізовувати
вузол порівняння і ПИД-регулятор. Для реалізації системи потрібен тільки
зовнішній датчик тиску.
1.5.2. Система управління насосом з використанням нечіткої логіки.
Розглянемо приклад управління асинхронним електроприводом відцентрового
насоса для стабілізації тиску в системі
Рис 1.6. Система управління насосом з використанням нечіткої логіки.
водопостачання. Система управління (рис. 1.6) включає мікропроцесорну
систему, що реалізовує управління за правилами нечіткої логіки, і
перетворювач частоти, що дозволяє регулювати подачу насоса зміною його
частоти обертання. Функції приналежності вхідних і вихідних сигналів,
правила ухвалення рішень формуються на основі знань експерта
(досвідченого фахівця) про хід технологічного процесу.
Значення тиску Р визначається датчиком тиску, сигнал з якого після
дванадцятирозрядного аналого-цифрового перетворення поступає в
мікропроцесорну систему управління в виді цілого числа (від 0 до 4000).
Покладемо, що значення необхідного тиску знаходиться на середині
діапазону вимірювання датчика.
, від заданого значення знаходиться в діапазоні від мінус 2000 до плюс
2000. Для переходу до нечітких змінних по відхиленню тиску приймемо
стандартну форму функцій приналежності трьох термів: зменшити (М), норма
(Н) і збільшити (В).
, яка може приймати значення від мінус 2000 до плюс 2000. Для переходу
до нечітких змінним швидкості зміни тиску приймемо стандартну форму
функцій належності трьох термів: зменшити (М), норма (Н) і збільшити
(В).
, який поступає з виходу цифроаналогового перетворювача
мікропроцесорної системи управління. Формуванням управляючого сигналу
забезпечується зміна частоти обертання і, яке визначається цілим числом
в діапазоні від 0 до 4000. В лінгвістичних змінних нечіткої логіки
управління зміною частоти обертання може бути представлено п’ятьма
термами: сильно зменшити (СМ), зменшити (М), норма (Н), збільшити (В) і
сильно збільшити (СВ).
.
.
Як метод дефазифікациі приймемо метод центру ваги. Розглянемо, як
визначається управління в деякій точці, руху системи.
Допустимий має місце відхилення тиску, рівне мінус 800, воно продовжує
знижуватися з швидкістю мінус 400. В цьому випадку терми М і Н
відхилення тиску мають ступінь приналежності 0,4 і 0,6 відповідно, а
терми М і Н швидкості зміни тиску рівні 0,2 і 0,8. Інші терми мають
ступінь приналежності, рівний 0. Для прийнятої форми запису правил
ступінь приналежності антецедента кожного правила визначається по
мінімуму всіх умов, тобто для висновку мають значення тільки правила,
що містять умови з ненульовими ступенями приналежності:
;
;
;
.
Кожне з цих правил дає ступінь приналежності висновку по мінімуму:
;
;
;
.
На другому кроці формування нечіткого висновку визначимо ступінь
приналежності термів вихідної змінної по максимуму. Наприклад, вирази п.
2 і 3 дають різні значення ступеня приналежності для терма В, але
береться максимальне:
.
Таким чином, при даному стані вхідних сигналів ступеня приналежності
термів вихідної змінної мають значення:
(1.1)
Для переходу від нечітких висновків до управляючої дії використовуємо
формулу дефазіфікациі по методу центру тяжкості:
(1.2)
Підставивши у формулу (1.2) числові дані, отримаємо
Таким чином набуто значення сигналу управління приводом насоса.
2. Розрахунково-технологічна частина
2.1. Характеристика автоматизованого технологічного процесу
Регулювання продуктивності механізмів з моментом вентилятора на
валу має велике значення в установках відцентрових вентиляторів, насосів
і компресорів з перемінною витратою рідини або газу. Продуктивність Q
таких механізмів можна регулювати різними способами: дроселюванням
трубопроводу; зміною кутової швидкості приводного двигуна; зміною числа
працюючих на магістраль агрегатів; зміною положення робочих органів
механізму в процесі регулювання (наприклад, поворотних лопаток на
робочому колесі).
Всі способи регулювання Q пов’язані з втратами енергії. На
промислових підприємствах найбільше поширення набули перші два способи.
Для їх оцінки проведемо порівняння властивих їм втрат потужності.
Регулювання дроселюванням здійснюється введенням засувок в
трубопровід, що приводить до зміни результуючого опору і виду
характеристики магістралі 1. При незмінній кутовій швидкості робоча
точка механізму при дроселюванні переміщається в ліво по Q-Н
характеристиці від точки Нном до точки Нр перетину з новою
характеристикою магістралі 2 і продуктивність зменшується. При цьому
частина тиску ?Нр втрачається на регулюючому пристрої.
Якщо прийняти, що Нном і Qнom – номінальні значення тиску і
продуктивність механізму при роботі без засувки, а Нр і Нмаг – тиски,
створювані до засувки і в магістралі після неї, та якість регулювання
дроселювання може бути оцінене ККД установки.
За відсутності статичного натиску в магістралі Нмаг=cQ2=Нном(Q/Qном)2.
При зменшенні Q в 2 рази ККД установки зменшиться в 4 рази. Детальний
аналіз потужності втрат при регулюванні Q засувками показує, що максимум
втрат має місце при відношенні Q/Qном=0,576 і рівний
?Рмах= 0,385 Р2ном
де Р2ном – потужність на валу двигуна в номінальному режимі.
Тому даний спосіб застосовується тільки в установках потужністю в
декілька кіловат, в яких переважає статичний тиск, при невеликому
діапазоні регулювання продуктивності.
Регулювання зміною кутової швидкості двигуна, а значить і
механізму, проводиться введенням додаткового опору в ланцюг ротора або
дроселів насичення в ланцюг статора, асинхронного двигуна. При
переважанні в системі статичного натиску, незначна зміна швидкості від
?ном до ?2 приводить до значної зміни продуктивності від Qном до Q. При
переважанні динамічного тиску (крива д) для такого ж зниження
продуктивності необхідне більше зниження швидкості двигуна від ?ном до
?5.
Для оцінки цього способу регулювання визначимо втрати потужності в
роторі асинхронного двигуна, які пропорційні зміні швидкості або
ковзання, але мають обмежений максимум.
Потужність Р2 на валу двигуна, що обертає механізм з вентилятором
характеристикою, пропорційна третьому ступеню швидкості.
Втрати в роторному ланцюгу двигуна при регулюванні кутової
швидкості, якщо не враховувати втрати в сталі і механічні втрати,
визначаються різницею Р1 і Р2.
Електричний спосіб регулювання продуктивності Q більш економічний,
ніж дросселювання, оскільки максимальні втрати потужності зменшуються
більш, ніж в 2 рази.
Для установок великої потужності (декілька сотень або тисяч
кіловат) розглянуті способи регулювання кутової швидкості асинхронних
двигунів стають неекономічними. В цих випадках застосовують каскадні
схеми електроприводів, в яких втрати ковзання. ?Р2 повертаються в мережу
або перетворяться в механічну потужність і поступають, на вал механізму.
Перетворення енергії ковзання здійснюється за допомогою
вентильних схем, або з використанням допоміжних машин, які розміщуються
на одному валу з головним двигуном.
Регулювання зміною числа працюючих агрегатів проводиться шляхом
включення на паралельну роботу декількох агрегатів меншої потужності.
Якщо в магістралі переважає статичний тиск, то загальна продуктивність
спільно працюючих агрегатів дорівнює сумі продуктивності, кожного
агрегата чим забезпечується їх економічна робота. При переважанні
динамічного тиску загальна продуктивність збільшується незначно, а
робота агрегатів відбувається з пониженим ККД.
2.2. Розробка схем автоматизації технологічного процесу
Розглянемо приклади побудови схем управління електроприводами насосних
агрегатів, пояснюючі основні принципи, що використовуються при
автоматичному управлінні роботою вказаних механізмів.
На рис 2.1,а приведена схема автоматизації простого насосного агрегату,
що передбачає два режими управління: ручне і автоматичне. Вибір режиму
проводиться за допомогою ключа КУ.
Рис. 2.1. Автоматизація роботи насоса.
а) схема управління двигуном;
б) технологічна схема установки.
Якщо ручка КУ поставлена в положення Р (ручне), то управління
двигуном Д насоса здійснюється по звичній схемі-з допомогою кнопок КнП
(Пуск), КнС (Стоп) і магнітного пускача ПМ. Включення або відключення
насоса в цьому випадку проводиться оператором, який стежить за рівнем,
рідини в резервуарі (рис.2.1,б ). Для заливки насоса використовується
акумуляторний бак 1.
При установці ключа КУ в положення А автоматичне управління
двигуном насоса проводиться від датчика рівня (реле поплавця) РУ. При
малому рівні рідини в резервуарі контакт РУ розімкнений, і насос не
включений. Якщо рідина досягає верхнього рівня, контакт РУ замкнутий,
одержує живлення котушка пускача ПМ ш включається двигун Д. Насос
починає працювати і перекачувати рідину з місткості до споживача.
Контакт РУ реле поплавця залишається замкнутим до того часу поки рівень
рідини в резервуарі не знизиться до нижньої відмітки. Тоді контакт РУ
розімкнеться, що викличе відключення пускача ПМ і зупинку двигуна
насоса.
Захист двигуна і апаратів управління від Кз. і перевантаження
здійснюється автоматичним вимикачем ВА, що має комбінований роздільник.
Нульовий захист забезпечується котушкою магнітного пускача. Датчик рівня
РУ в цій схемі працює без знижувального трансформатора, а імпульс
управління з РУ передається в схему безпосередньо – без проміжного реле.
Таку схему можна застосовувати при невеликій відстані між насосом і
резервуаром коли падіння напруги в дротах, що сполучають котушку ПМ з
контактами реле РУ, невелике.
Розглянемо схему автоматичного управління двома насосними
агрегатами HI і Н2 (рис.2.2), експлуатованими без чергового персоналу.
Робота схеми заснована на принципі пуску і зупинки насосів залежно від
рівня рідини в контрольованому резервуарі, з якого проводиться
відкачування. Для контролю заповнення бака рідиною застосовується
електродний датчик рівня ДУ. Схема розроблена для умов пуску і зупинки
насосних агрегатів при постійному відкритих засувках на вихідному
трубопроводі. З двох агрегатів один є робочим, а другий- резервним.
Режим роботи агрегатів задається переключателем відкачки ПО: в
положенні ? перемикача насос H1 з двигуном Д1 буде робочим, а насос Н2
з двигуном Д2 – резервним, який включається, якщо продуктивність
насоса H1 виявиться недостатньою. У положенні ІІ робочим є насос. Н2, а
резервним- H1.
Розглянемо роботу схеми, коли ПО встановлений в положення , а
перемикачі ПУ1 і ПУ2- в положення А, тобто на автоматичне управління
насосами. Контакти 1 і 3 перемикача ЛО ‘замикають ланцюги но: тушок реле
РУ1 і РУ2, але реле не включаться, оскільки при нормальному рівні рідини
залишаються розімкненими електроди Е2 і ЕЗ датчика рівня ДУ. При
підвищенні рівня рідини в місткості до електрода Е2 замикається ланцюг
котушки реле РУ1, воно спрацьовує, і через замикаючий контакт РУ1
подається живлення в котушку пускача ПМ1, Включається двигун Д’1У і.
насос HI починає відкачування. Рівень рідини в місткості знижується, але
при розриві контакту Е2 двигун Д1 не зупиниться, -так як котушка реле
РУ1 продовжує одержувати живлення через свій контакт РУ1 і замкнутий
контакт електроду Е1. Таке блокування реле РУ1 застосована щоб уникнути
частих пусків і зупинок насосного агрегату при невеликих змінах рівня
рідини і забезпечує відключення насоса лише тоді, коли рівень рідини
спаде нижче нормального і розімкнеться контакт Е1.
Якщо відбудеться аварійне відключення робочого насоса або
продуктивність його виявиться недостатньою, то рівень рідини в
резервуарі буде продовжуватиме підвищуватися. Коли він досягне електроду
ЕЗ дачик ДУ, одержить живлення котушка реле РУ2. Реле спрацює і включить
магнітний пускач ПМ2 включится двигун Д2 резервного насоса. Відключення
резервного агрегату відбудеться при спаді рівня рідини нижче за електрод
Е1.
Якщо з яких-небудь причин буде велика притока рідини в резервуар,
то продуктивність обох насосних агрегатів може виявитися недостатньою, і
рідина піднімется до гранично допустимого рівня, на якому встановлений
електрод Е4 .При цьому замкнеться котушка реле РА, яке спрацює і своїм
замикаючим контактом включить ланцюг аварійної сигналізації, оповіщаючи
персонал про ненормальну роботу насосних агрегатів. Для подачі
попереджувального сигналу при зникненні напруги в колах управління
служить реле контролю напруги РКН.
Рис.2.2. Схема автоматичного управління двома відкачуючими насосами.
Ланцюги аварійної сигналізації, живляться від самостійного джерела.
Біла сигнальна лампа ЛБ служить для сповіщення про наявність напруги в
ланцюгах управління при контрольних оглядах апаратури
Перехід на ручне (місцеве) управління насосними агрегатами проводиться
поворотом перемикачів ПУ1 і ПУ2 в положенні Р. Включення г і відключення
двигунів Д1 або Д2 проводиться натиснення кнопок КнП1 і КнС1 або КнП2 і
КнС2 розташованих безпосередньо у насосних агрегатах.
Схема може бути застосована для управління двигунами потужністю до
10 кВт, так ланцюги котушок магнітних пускачів захищаються тими ж
автоматичними вимикачами BA1 і ВА2, що і двигуни. При двигунах більшої
потужності для ланцюгів-котушок, ПМ1 і ПМ2 слідує застосовувати
самостійний захист. Схемана рис.2.4 з незначними змінами
використовується і для управління работою насосів перекачування
охолоджуючої емульсії для металоріжучих верстатів.
У розглянутих схемах командна i виконавча частина, розташовані звичайно
в одному і тому ж приміщенні, а за-межі установки винесені лише
оперативна і аварійно-попереджуюча сигналізація. В складніших схемах
автоматизації насосних агрегатів командна і виконавча частина
знаходяться в різних, іноді дуже віддалених один від одного місцях.
На рис.2.3 приведена електрична схема правління насосною засувкою
(замочним вентилем на трубопроводі), яка відкривається і закривається
невеликим асинхронним двигуном Д2 через редуктор. Хай насос відключений,
і задвижка закрита (це фіксується розмиканням кінцевого вимикача ВК1).
При по дачі напруги на схему спалахує на половину потужності зелена
лампа ЛЗ. Включення насосного агрегату проводиться оплавковым реле рівня
РУ, яке замикає один контакт в колі управління двигуном Д1 насоса Н, а
інший – в ланцюзі котушки проміжногоного реле РП1 двигуна засувки Д2.
Після того, як насос буде запущений і тиск не підвищиться до нормального
значення, замкне свій контакт реле тиску РД в ланцюзі котушки реле РП1.
Це реле включиться, закриє свій замикаючий контакт в ланцюзі котушки
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
