Αυτοματοποίηση αντλιών και αντλιοστασίων

Ο αυτοματισμός των μονάδων άντλησης καθιστά δυνατή την αύξηση της αξιοπιστίας και της συνέχειας της παροχής νερού, τη μείωση του κόστους εργασίας και λειτουργίας, καθώς και το μέγεθος των δεξαμενών ελέγχου.

Για αυτοματισμό αντλητικών μονάδων, με εξαίρεση τον εξοπλισμό γενικής χρήσης (επαφές, μαγνητικές εκκινητές, διακόπτες, ενδιάμεσα ρελέ), χρησιμοποιούνται ειδικές συσκευές ελέγχου και παρακολούθησης, για παράδειγμα, ρελέ ελέγχου στάθμης, ρελέ ελέγχου πλήρωσης φυγοκεντρικής αντλίας, ρελέ jet, πλωτηροδιακόπτες, διακόπτες στάθμης ηλεκτροδίων, διάφορα μετρητές πίεσης, χωρητικοί αισθητήρες κ.λπ.

Σταθμός ελέγχου — μια πλήρης συσκευή έως 1 kV, σχεδιασμένη για τηλεχειρισμό ηλεκτρικών εγκαταστάσεων ή τμημάτων τους με αυτοματοποιημένη απόδοση λειτουργιών ελέγχου, ρύθμισης, προστασίας και σηματοδότησης. Δομικά, ο σταθμός ελέγχου είναι ένα μπλοκ, πίνακας, ντουλάπι, πίνακας.

Μονάδα ελέγχου — σταθμός ελέγχου, όλα τα στοιχεία του οποίου είναι τοποθετημένα σε ξεχωριστή πλάκα ή πλαίσιο.

Πίνακας ελέγχου — σταθμός ελέγχου, όλα τα στοιχεία του οποίου είναι τοποθετημένα σε σανίδες, ράγες ή άλλα δομικά στοιχεία συναρμολογημένα σε κοινό πλαίσιο ή μεταλλικό φύλλο.

Πίνακας ελέγχου (ShTSU control station shield) Είναι μια συναρμολόγηση πολλών πινάκων ή μπλοκ σε ένα τρισδιάστατο πλαίσιο.

Θάλαμος ελέγχου - ένας σταθμός ελέγχου που προστατεύεται από όλες τις πλευρές κατά τέτοιο τρόπο ώστε όταν οι πόρτες και τα καλύμματα είναι κλειστά, να αποκλείεται η πρόσβαση σε ηλεκτροφόρα μέρη.

Ο αυτοματισμός των αντλιών και των αντλιοστασίων, κατά κανόνα, καταλήγει στον έλεγχο της υποβρύχιας ηλεκτρικής αντλίας από τη στάθμη του νερού στη δεξαμενή ή την πίεση στον αγωγό πίεσης.

Ας δούμε παραδείγματα αυτοματισμού αντλητικών μονάδων.

Στο σχ. 1, και δείχνει ένα σχήμα αυτοματισμού της απλούστερης μονάδας αντλίας — αντλία αποστράγγισης 1, και στην εικ. 1, b δείχνει το διάγραμμα κυκλώματος αυτής της εγκατάστασης. Ο αυτοματισμός της μονάδας άντλησης πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας έναν πλωτό διακόπτη στάθμης. Το κλειδί ελέγχου KU έχει δύο θέσεις: για χειροκίνητο και αυτόματο έλεγχο.

Ρύζι. 1. Ο σχεδιασμός της διάταξης άντλησης αποστράγγισης (α) και το ηλεκτρικό της κύκλωμα για αυτοματισμό (β)

Στο σχ. 2 σχέδιο αυτοματισμού μετάδοσης για τον έλεγχο μιας υποβρύχιας αντλίας σύμφωνα με τη στάθμη του νερού στη δεξαμενή ενός πύργου νερού, που εφαρμόζεται σε στοιχεία επαφής ρελέ.

Ρύζι. 2. Σχηματικό διάγραμμα αυτοματισμού από υποβρύχια αντλία σύμφωνα με τη στάθμη του νερού στον πύργο της δεξαμενής-νερού

Ο τρόπος λειτουργίας του κυκλώματος αυτοματισμού από την αντλία ρυθμίζεται από τον διακόπτη CA1. Όταν το θέσετε στη θέση "A" και ενεργοποιήσετε τον διακόπτη QF, εφαρμόζεται τάση στο κύκλωμα ελέγχου.Εάν η στάθμη του νερού στη δεξαμενή πίεσης είναι κάτω από το ηλεκτρόδιο του κατώτερου επιπέδου του αισθητήρα τηλεχειριστηρίου, τότε οι επαφές SL1 και SL2 στο κύκλωμα είναι ανοιχτές, το ρελέ KV1 είναι απενεργοποιημένο και οι επαφές του στο κύκλωμα του πηνίου του μαγνητικού εκκινητή KM είναι κλειστά. Σε αυτήν την περίπτωση, ο μαγνητικός εκκινητής θα ενεργοποιήσει τον κινητήρα της αντλίας, ταυτόχρονα η λυχνία σήματος H θα σβήσει L1 και η λυχνία H θα ανάψει L2. Η αντλία θα παρέχει νερό στη δεξαμενή υπό πίεση.

Όταν το νερό γεμίσει το χώρο μεταξύ του ηλεκτροδίου χαμηλότερης στάθμης SL2 και του σώματος του αισθητήρα που είναι συνδεδεμένο με το ουδέτερο καλώδιο, το κύκλωμα SL2 θα κλείσει, αλλά το ρελέ KV1 δεν θα ενεργοποιηθεί επειδή οι ακίδες του σε σειρά με το SL2 είναι ανοιχτές.

Όταν το νερό φτάσει στο ηλεκτρόδιο της υψηλότερης στάθμης, το κύκλωμα SL1 θα κλείσει, το ρελέ KV1 θα ενεργοποιηθεί και, έχοντας ανοίξει τις επαφές του στο κύκλωμα του πηνίου του μαγνητικού εκκινητή KM, θα απενεργοποιήσει το τελευταίο και μετά το κλείσιμο στις επαφές κλεισίματος, θα ενεργοποιείται μόνο του μέσω του κυκλώματος αισθητήρα SL2. Ο κινητήρας της αντλίας θα σβήσει και η προειδοποιητική λυχνία H θα σβήσει. L2 και η λυχνία H θα ανάψει L1. Ο κινητήρας της αντλίας θα ανάψει ξανά όταν η στάθμη του νερού πέσει στη θέση όταν το κύκλωμα SL2 είναι ανοιχτό και το ρελέ KV1 θα απενεργοποιηθεί.

Η ενεργοποίηση της αντλίας σε οποιαδήποτε λειτουργία είναι δυνατή μόνο εάν το κύκλωμα του αισθητήρα ξηρής λειτουργίας DSX είναι κλειστό (SL3), το οποίο ελέγχει τη στάθμη του νερού στο φρεάτιο.

Το κύριο μειονέκτημα του ελέγχου στάθμης είναι η ευαισθησία των ηλεκτροδίων των αισθητήρων στάθμης να παγώνουν το χειμώνα, λόγω της οποίας η αντλία δεν σβήνει και το νερό ξεχειλίζει από τη δεξαμενή. Υπάρχουν περιπτώσεις καταστροφής υδάτινων πύργων λόγω παγώματος μεγάλης μάζας πάγου στην επιφάνειά τους.

Όταν ελέγχετε τη λειτουργία της αντλίας με πίεση, μπορεί να εγκατασταθεί μανόμετρο ηλεκτρικής επαφής ή διακόπτης πίεσης στη γραμμή πίεσης στο αντλιοστάσιο. Αυτό διευκολύνει τη συντήρηση του αισθητήρα και εξαλείφει την έκθεση σε χαμηλές θερμοκρασίες.

Στο σχ. Διάγραμμα κυκλώματος 3 μεταδόσεων ελέγχου εγκατάστασης ύδρευσης (άντλησης) πύργου σύμφωνα με τα σήματα ηλεκτρικού μανόμετρου επαφής (ανάλογα με την πίεση).

Ρύζι. 3. Σχηματικό διάγραμμα ελέγχου εγκατάστασης νερού σε πύργο με μανόμετρο ηλεκτρικής επαφής

Εάν δεν υπάρχει νερό στη δεξαμενή, η επαφή του μετρητή πίεσης СП1 (κάτω επίπεδο) είναι κλειστή και η επαφή СП2 (ανώτερο επίπεδο) είναι ανοιχτή. Το ρελέ KV1 λειτουργεί, κλείνοντας τις επαφές KV1.1 και KV1.2, με αποτέλεσμα να ενεργοποιείται ο μαγνητικός εκκινητής KM, ο οποίος συνδέει την ηλεκτρική αντλία σε ένα τριφασικό δίκτυο (τα κυκλώματα ισχύος δεν φαίνονται στο διάγραμμα).

Η αντλία τροφοδοτεί με νερό τη δεξαμενή, η πίεση αυξάνεται μέχρι να κλείσει η επαφή του μανόμετρου, η СП2 ρυθμίζεται στην ανώτερη στάθμη νερού. Μετά το κλείσιμο της επαφής СP2, ενεργοποιείται το ρελέ Κ V2, το οποίο ανοίγει τις επαφές KV2.2 στο κύκλωμα του πηνίου του ρελέ KV1 και το KV2.1 στο κύκλωμα του πηνίου του μαγνητικού εκκινητή KM. ο κινητήρας της αντλίας σβήνει.

Όταν το νερό ρέει έξω από τη δεξαμενή, η πίεση μειώνεται, το СP2 ανοίγει, διακόπτοντας το KV2, αλλά η αντλία δεν ανάβει, καθώς το μανόμετρο είναι σε επαφή, το СP1 είναι ανοιχτό και το πηνίο ρελέ KV1 είναι απενεργοποιημένο. Η αντλία ενεργοποιείται όταν πέσει η στάθμη του νερού στη δεξαμενή πριν κλείσει η επαφή του μανόμετρου. СП1.

Τα κυκλώματα ελέγχου τροφοδοτούνται από μετασχηματιστή 12 V, ο οποίος αυξάνει την ασφάλεια κατά τη συντήρηση του κυκλώματος ελέγχου και του μετρητή πίεσης ηλεκτρικής επαφής.

Για να διασφαλιστεί η λειτουργία της αντλίας σε περίπτωση δυσλειτουργίας του μετρητή πίεσης ηλεκτρικής επαφής ή του κυκλώματος ελέγχου, έχει σχεδιαστεί ένας διακόπτης CA1. Όταν είναι ενεργοποιημένο, γίνεται χειρισμός των επαφών ελέγχου KV1.2, KV2.1 και το πηνίο του μαγνητικού εκκινητή KM συνδέεται απευθείας στο δίκτυο 380 V.

Στο διάκενο φάσης L1, το κύκλωμα ελέγχου περιλαμβάνει μια επαφή ROF (απώλεια ρελέ φάσης), η οποία ανοίγει σε περίπτωση ανοικτής φάσης ή ασύμμετρης λειτουργίας του δικτύου τροφοδοσίας. Σε αυτή την περίπτωση, το κύκλωμα του πηνίου KM σπάει και η αντλία απενεργοποιείται αυτόματα μέχρι να διορθωθεί η βλάβη.

Η προστασία των κυκλωμάτων ισχύος σε αυτό το κύκλωμα από υπερφόρτωση και βραχυκύκλωμα πραγματοποιείται με αυτόματο διακόπτη.

Στο σχ. 4 σχέδιο μετάδοσης για την αυτοματοποίηση μιας εγκατάστασης άντλησης νερού, η οποία περιέχει μια μονάδα ηλεκτρικής αντλίας 7 ενός υποβρύχιου τύπου, που βρίσκεται σε ένα φρεάτιο 6. Μια βαλβίδα αντεπιστροφής 5 και ένας μετρητής ροής 4 τοποθετούνται στον αγωγό πίεσης.

Η μονάδα αντλίας διαθέτει δοχείο πίεσης 1 (πύργος νερού ή λέβητας αέρα-νερού) και Αισθητήρες πίεσης (ή επίπεδο) 2, 3, με τον αισθητήρα 2 να ανταποκρίνεται στην ανώτερη πίεση (στάθμη) στη δεξαμενή και τον αισθητήρα 3 στην χαμηλότερη πίεση (στάθμη) στη δεξαμενή. Το αντλιοστάσιο ελέγχεται από τη μονάδα ελέγχου 8.

Ρύζι. 4. Σχέδιο αυτοματισμού συσκευής άντλησης νερού με μεταβλητή συχνότητα

Η μονάδα αντλίας ελέγχεται ως εξής. Ας υποθέσουμε ότι η μονάδα της αντλίας είναι απενεργοποιημένη και η πίεση στη δεξαμενή πίεσης μειώνεται και γίνεται χαμηλότερη από το Pmin... Σε αυτή την περίπτωση, αποστέλλεται σήμα από τον αισθητήρα για να ενεργοποιηθεί η ηλεκτρική αντλία. Ξεκινά αυξάνοντας σταδιακά τη συχνότητα. είναι το ρεύμα που τροφοδοτεί τον ηλεκτροκινητήρα της μονάδας άντλησης.

Όταν η ταχύτητα της μονάδας αντλίας φτάσει την καθορισμένη τιμή, η αντλία θα εισέλθει στον τρόπο λειτουργίας. Με τον προγραμματισμό του τρόπου λειτουργίας μετατροπέας συχνότητας μπορείτε να εξασφαλίσετε την απαραίτητη ένταση του έργου της αντλίας, την ομαλή εκκίνηση και διακοπή της.

Η χρήση ρυθμιζόμενης ηλεκτρικής κίνησης μιας υποβρύχιας αντλίας καθιστά δυνατή την εφαρμογή συστημάτων παροχής νερού άμεσης ροής με αυτόματη συντήρηση πίεσης στο δίκτυο ύδρευσης.

Ο σταθμός ελέγχου, ο οποίος εξασφαλίζει ομαλή εκκίνηση και διακοπή της ηλεκτρικής αντλίας, αυτόματη διατήρηση της πίεσης στον αγωγό, περιέχει μετατροπέα συχνότητας A1, αισθητήρα πίεσης BP1, ηλεκτρονικό ρελέ A2, κύκλωμα ελέγχου και βοηθητικά στοιχεία που αυξάνουν την αξιοπιστία ηλεκτρονικού εξοπλισμού (Εικ. 5).

Το κύκλωμα ελέγχου αντλίας και ο μετατροπέας συχνότητας παρέχουν τις ακόλουθες λειτουργίες:

— ομαλή εκκίνηση και διακοπή της αντλίας.

— αυτόματος έλεγχος κατά επίπεδο ή πίεση.

— προστασία από το «στεγνό»·

— αυτόματη απενεργοποίηση της ηλεκτρικής αντλίας σε περίπτωση ατελούς λειτουργίας φάσης, μη αποδεκτής πτώσης τάσης, σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης στο δίκτυο ύδρευσης.

— προστασία υπέρτασης στην είσοδο του μετατροπέα συχνότητας A1.

— σηματοδότηση για την ενεργοποίηση και απενεργοποίηση της αντλίας, καθώς και για καταστάσεις έκτακτης ανάγκης.

— θέρμανση του πίνακα ελέγχου σε αρνητικές θερμοκρασίες στο αντλιοστάσιο.

Η ομαλή εκκίνηση και η ήπια επιβράδυνση της αντλίας γίνονται με χρήση μετατροπέα συχνότητας τύπου A1 FR-E-5.5k-540ES.

Ρύζι. 5. Σχηματικό διάγραμμα αυτοματισμού υποβρύχιας αντλίας με συσκευή για ομαλή εκκίνηση και αυτόματη συντήρηση πίεσης

Ο κινητήρας της υποβρύχιας αντλίας συνδέεται στους ακροδέκτες U, V και W του μετατροπέα συχνότητας. Όταν πατηθεί το κουμπί СB2, ενεργοποιείται το ρελέ «Έναρξη» K1, του οποίου η επαφή K1.1 συνδέει τις εισόδους STF και τον υπολογιστή του μετατροπέα συχνότητας, εξασφαλίζοντας ομαλή εκκίνηση της ηλεκτρικής αντλίας σύμφωνα με το πρόγραμμα που καθορίζεται κατά τη ρύθμιση του μετατροπέα συχνότητας.

Σε περίπτωση βλάβης στον μετατροπέα συχνότητας ή στα κυκλώματα του κινητήρα της αντλίας, το κύκλωμα μετατροπέα AC κλείνει, διασφαλίζοντας τη λειτουργία του ρελέ Κ2. Μετά την ενεργοποίηση του Κ2, οι επαφές του Κ2.1, Κ2.2 κλείνουν και η επαφή Κ2.1 στο κύκλωμα Κ1 ανοίγει. Η έξοδος του μετατροπέα συχνότητας και του ρελέ K2 είναι απενεργοποιημένη. Η επανενεργοποίηση του κυκλώματος είναι δυνατή μόνο μετά την αφαίρεση του σφάλματος και την επαναφορά της προστασίας με το κουμπί 8V3.1.

Ο αισθητήρας πίεσης BP1 με αναλογική έξοδο 4 … 20 mA συνδέεται στην αναλογική είσοδο του μετατροπέα συχνότητας (ακίδες 4, 5), παρέχοντας αρνητική ανάδραση στο σύστημα σταθεροποίησης πίεσης.

Η λειτουργία του συστήματος σταθεροποίησης διασφαλίζεται από τον ελεγκτή PID του μετατροπέα συχνότητας. Η απαιτούμενη πίεση ρυθμίζεται από το ποτενσιόμετρο K1 ή από τον πίνακα ελέγχου του μετατροπέα συχνότητας. Όταν η αντλία λειτουργεί στεγνά, η επαφή 7-8 του ηλεκτρονικού ρελέ αντίστασης A2 κλείνει στο πηνίο του ρελέ βραχυκυκλώματος και ο αισθητήρας ξηρής λειτουργίας συνδέεται με τις επαφές του 3-4.

Αφού ενεργοποιηθεί το ρελέ βραχυκυκλώματος, οι επαφές του Κ3.1 και βραχυκύκλωμα.2 κλείνουν, με αποτέλεσμα να ενεργοποιείται το προστατευτικό ρελέ Κ2, το οποίο διασφαλίζει ότι ο κινητήρας της αντλίας είναι απενεργοποιημένος. Σε αυτή την περίπτωση, το ρελέ βραχυκυκλώματος τροφοδοτείται ανεξάρτητα μέσω της επαφής K3.1.

Σε όλες τις καταστάσεις έκτακτης ανάγκης, η λυχνία HL1 ανάβει. η λυχνία HL2 ανάβει όταν η στάθμη του νερού είναι απαράδεκτα χαμηλή (με «στεγνή λειτουργία» της αντλίας) Η θέρμανση του πίνακα ελέγχου την ψυχρή περίοδο πραγματοποιείται με τη βοήθεια ηλεκτρικών θερμαντήρων EK1 … EK4, οι οποίοι είναι ενεργοποιημένοι από τον επαφέα KM1 όταν το θερμικό ρελέ VK1. Η προστασία των κυκλωμάτων εισόδου του μετατροπέα συχνότητας από βραχυκύκλωμα και υπερφόρτωση πραγματοποιείται από τον διακόπτη QF1.

Ρύζι. 5. Αυτοματισμός αντλητικής μονάδας

Το άρθρο χρησιμοποιεί υλικά από το βιβλίο Daineko V.A. Ηλεκτρολογικός εξοπλισμός αγροτικών επιχειρήσεων.

Δείτε επίσης: Ένα απλό αυτοματοποιημένο σύστημα ελέγχου για δύο αντλίες απορριμμάτων