ВВЕДЕНИЕ
Характернымсвойством систем управления, определяющим их как особый класс динамическихсистем, является использование текущей информации об управляемых и управляющихвоздействиях при реализации обратных и компенсирующих связей, предназначенныхдля обеспечения оптимального качества управления по выбранному критерию.
Основынаучного подхода к проектированию автоматических устройств были заложены еще вХГХ в. русским ученым И. А. Вышнеградским, определившим, что машина и регуляторобразуют единую динамическую систему. Им сформулированы также основныеположения теории устойчивости и важнейшие закономерности регулирования попринципу обратной связи.
Повышениемощности, сложности и стоимости технологических комплексов и систем какобъектов управления, ужесточение требований к качеству продукции, охранеокружающей среды и безопасности персонала, а также обеспечение длительнойработоспособности оборудования являются экономическими и социальнымипредпосылками к непрерывному совершенствованию систем управления.
Внастоящее время достигнуты определенные успехи в создании автоматизированных (сучастием человека) и полностью автоматических управляющих систем. Этоспособствовало бурному развитию микропроцессорных средств, способных выполнятьвесь комплекс функций по преобразованию, передаче, обработке, хранению ииспользованию информации для воздействия на технологический процесс и для связис оператором. В первую очередь осуществляются измерение, контроль ирегулирование состояния технологических объектов.
1. АВТОМАТИЗАЦИЯ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
Водоснабжениегородских потребителей хорошо механизировано и автоматизировано. Благодаряавтоматизации человек практически освобожден от ручного труда при добыче,доставке и распределении воды на предприятия и в быту. Автоматизация позволилаувеличить производительность труда по водоснабжению в 20 раз, снизитьэксплуатационные затраты в 10 раз.
Дляподъема и раздачи воды применяют водонасосные установки, состоящие изводоприемников, очистительных сооружений, резервуаров чистой воды иливодонапорных башен, соединительной водопроводной сети и электронасосов состанциями управления. Наиболее широко в сельском хозяйстве распространеныцентробежные и осевые насосы. Насосы выполняют в моноблоке с электродвигателямии погружают в воду или располагают на поверхности земли.
Дляподъема воды из открытых водоемов и шахтных колодцев используют также плавающиецентробежные насосы. Широко распространены так называемые объемно-инерционныенасосы с электромагнитным вибрационным приводом, рассчитанные на малую подачуводы (до 1 м3/ч при напоре 20 м).
В водоснабжениииспользуют водонасосные установки трех типов: башенные с водонапорным баком,безбашенные с водонапорным котлом и непосредственной подачей воды вводопроводную сеть. Почти в 90 % случаев используют башенные водонасосныеустановки с расходом воды до 30 м3/ч. Если расход воды составляет30… б5м3/ч, то рекомендуют двухагрегатные насосные станции сводонапорным котлом. При расходе воды более 65 м3/ч экономическицелесообразно использовать насосные установки с непосредственной подачей воды враспределительную сеть.
Безбашеннаяавтоматическая водоподъемная установка типа ВУ (рис. 1.1) предназначена дляподъема воды из открытых водоемов и шахтных колодцев глубиной до 5 м при напоре25...80 м. Установка состоит из всасывающей трубы 1 с приемным фильтромнасосного агрегата 2, нагнетательной 3 и водоразборной 12 труб с запирающимивентилями 5, воздушно-водяного бака 4 с датчиком давления 8 и струйнымрегулятором запаса воздуха, имеющего камеру смешивания 6, воздушный клапан 7,жиклер 10 и диффузор 11.
/>
Рис.1.1.Технологическая схема водоподъемной установки типа ВУ (а) и принципиальнаяэлектрическая схема управления ею (б):
1 –всасывающая труба; 2 – насосный агрегат; 3 – нагнетательная труба; 4 – воздушно-водянойбак; 5 – запирающий вентиль; 6 – камера смешивания; 7 – воздушный клапан; 8 –датчик давления; 9 – предохранительный клапан; 10 – жиклер; 11 – диффузор; 12 –водозаборная труба
Схемауправления в автоматическом режиме работает следующим образом. Вода кпотребителю поступает под давлением воздушной подушки, расположенной над водойв котле. При разборе воды из котла давление в котле снижается и контактыманометрического датчика давления ВР замыкаются, катушка магнитного пускателя КМполучает питание и включает электронасос.
Давлениевключения, МПа, рассчитывают по формуле
P1 = (Hсв + Hр+ Hпот )10-2
где Hсв — свободный напор у потребителя, м(для одноэтажных зданий 8 м, для двухэтажных — 12 м); Hр — разность отметок расчетных точек водопроводной сети иминимального уровня воды в баке, м; Hпот — потеринапора в водопроводной сети, м.
Приувеличении уровня воды давление в котле повышается до заданного значения, прикотором контакты ВР размыкаются и насос отключается.
Давлениевыключения, МПа, определяют по формуле
P2 = 1,7 P1+ 0,7
Ручноеуправление электронасосом осуществляется кнопками SB2 «Пуск»и SB1 «Стоп».
Объемвоздушной подушки в баке постоянно уменьшается, так как часть воздухарастворяется и выносится с водой. Вследствие этого уменьшается давлениевоздушной подушки и регулирующий объем в котле снижается.
Дляавтоматического поддержания объема воздушной подушки служит регулятор,обеспечивающий подкачку воздуха до давления в баке 250 кПа. При максимальныхаварийных давлениях срабатывает предохранительный клапан 9. Пополнение воздухапроисходит, когда жиклер 10 перекрыт водой. Струя воды под действием насосасоздает разрежение в камере 6 (эффект пульверизации), воздушный клапан 7открывается, и воздух, смешиваясь с водой, поступает в котел.
Безбашенныеводоподъемные установки имеют низкий коэффициент использования объема бака(0,15...0,2)V, большой перепад давлений (20...30м) при малом регулирующем объеме Vp ивзрывоопасны. Поэтому их применяют ограничено.
Башеннаясистема водоснабжения обычно работает по следующей схеме: водоисточник —насосный агрегат — напорный агрегат — напорный трубопровод — водонапорная башня— водопроводная сеть — потребители воды.
Привключении насоса вода поступает одновременно к потребителям и в напорный бакбашни. Количество поступающей в бак воды равно разности между подачей насоса ирасходом потребителей. После наполнения 6av х насосныйагрегат отключается и водоснабжение потребителей обеспечивается водой,запасенной в баке. Вместимость бака стандартных водонапорных башен-колонн15...50 м3 и более. При этом общая вместимость бака определяется каксумма трех объемов: регулирующего, запасного и «мертвого». «Мертвый» объем, какправило, невелик. В него входят отстойная часть бака и часть объема бака от еговерхней кромки до максимального уровня воды (высотой примерно 0,3 м).
Запаснойобъем должен хранить хозяйственно-производственный запас на случай перерыва вэлектроснабжении и, главное, пожарный запас воды, размеры которого определяютсястроительными нормами и правилами.
Регулирующийобъем Vр (м3), подача насоса GH (м3/ч) и текущеепотребление воды Gp (м3/ч)определяют продолжительность работы насосного агрегата
Tп=Vp/(Gн — Gp)
Продолжительностьпаузы
Tп=Vp/Gp.
Соответственновремя цикла Тц = Тр+ Тп
Максимальноечисло включений будет при :
n = 0,25(Gн /Vp).
Наибольшеечисло включений в течение суток
nmax=24n = 6(Gн /Vp).
По этойформуле определяют рабочий объем Vp, ограничивающиймаксимальное число включений насосного агрегата nmax:
n = 6 Gн / nmax
Рабочийобъем бака при автоматическом управлении насосным агрегатом определяетсярасстоянием h между датчиками верхнего и нижнегоуровней.
Такимобразом, для того чтобы обеспечить число включений погружного насоса не болеедопустимого по техническим условиям, расстояние между датчиками верхнего инижнего уровней (зона неоднозначности двухпозиционного регулятора) должно быть
n = 6 Gн / (nmaxF)
где F— площадь зеркала воды в баке, м3.
Опыт эксплуатации погружных насосов свидетельствует о том, что nmax не должно превышать 50...70 (взависимости от конструкции) с интервалом между включениями не менее 5 мин.
Схемабашенной водонасосной станции с датчиком уровня воды изображена на рисунке 1.2,а, 6. Погружной электродвигатель 1 в монолите с многоступенчатым насосом 2 закрепленна водоподъемных трубах 3 и опущен в скважину 5. Трубы закреплены в плите 7,установленной в санитарно-техническом помещении 11. Скважины укрепленыобсадными трубами диаметром 100...450 мм. Электродвигатели выполнены сухими,полусухими или заполненными водой. Наиболее распространены электродвигатели,заполненные водой. Резинометаллические или пластиковые подшипники такжесмазываются водой. К электродвигателю подведен кабель 6, закрепленный наводоподъемных трубах хомутами 4. Всасывающая часть трубы снабжена сеткой,задерживающей крупные примеси, которые могут содержаться в воде.
Бак 12 башнивыполнен сварным из листовой стали и установлен на кирпичной, железобетоннойили металлической опоре. К баку подведен напорно-разводящий трубопровод 10. Конецнапорной трубы доведен до верхнего уровня, а отвод воды из бака происходитчерез обратный клапан у нижнего уровня. Бак оборудован внешней /7 и внутренней 18лестницами, люком 16, вентиляционным клапаном 15, датчиком уровня 14 иводосливной трубой 13, исключающей переполнение бака водой в случаенеотключения насоса. На водопроводе установлен манометр 8 и задвижки 9.
/>
Рис. 1.2.Башенная водонасосная установка с погружным электродвигателем (а), схемадатчика уровня воды (б) и принципиальная электрическая схема управления (в):
1—погружной электродвигатель; 2 — многоступенчатый насос; 3 — водоподъемныетрубы; 4— хомуты; 5— скважина; 6— кабель; 7— плита; 8— манометр; 9— задвижки; 10—напорно-разводящий трубопровод; 11 — санитарно-техническое помещение; 12 — бак;13 — водосливная труба; 14 — датчик уровня; 15—вентиляционный клапан; 16 — люк;17 и 18— внешняя и внутренняя лестницы; 19— скоба; 20 — защитный корпус; 21, 22и 23-электроды соответственно верхнего, нижнего и общего уровней
Электродныйдатчик уровня состоит из защитного корпуса 20, скобы 19 для крепления датчика вбаке и трубчатых электродов: верхнего 21, нижнего 23 и общего 22 уровней.Внутри центрального электрода расположен нагревательный элемент, которыйвключен в холодное время для исключения обмерзания электродов.
Нарисунке 1.2, в показана принципиальная электрическая схема управления типа ПЭТбашенной водонасосной установкой. Она позволяет в ручном и автоматическомрежимах пускать и останавливать электронасос, защищает электродвигатель отперегрузок и коротких замыканий, сигнализирует при помощи сигнальных ламп овключенном и отключенном состояниях насоса.
Ручноевключение электронасоса осуществляют переводом переключателя SA в положение Р, а отключение — в положение 0. Автоматическийрежим работы задают переводом переключателя в положение Л. Если в баке водынет, то контакты (электроды) датчика верхнего SL1 инижнего SL2 уровней разомкнуты, следовательно, контакты реле КV в цепикатушки магнитного пускателя КМ замкнуты. Магнитный пускатель срабатывает ивключает электронасос М. По мере накопления воды в баке перекрываются водойсначала контакты SL2 нижнего уровня, а затем SL1 верхнего уровня. При этом реле КV получает питание через воду. Контактами KV: 1 оно разрывает цепь питания магнитного пускателя КМ, иэлектронасос отключается. Реле KV остаетсявключенным через контакты KV: 2,SL1 и SL2. Оно отключается только тогда, когдавода разомкнет не только верхние контакты, но и нижние. В этом случае контакты KV: 1 в цепи магнитного пускателя КМ вызовут повторноевключение электронасоса М. Отключенное состояние насоса определяется по зеленойлампе HL1, а включенное — по красной HL2.
Защитадвигателя осуществляется при помощи типовых расцепителей магнитного пускателя КМа автомата QF.
Нахолодный период года выключателем S включаетсяэлектрообогреватель ЕК датчика, предотвращающий обледенение и промерзаниеэлектродов датчика уровня.
2. АВТОМАТИЗАЦИЯ БЕСКОНТАКТНЫХ СТАНЦИЙУПРАВЛЕНИЯ НАСОСНЫМИ АГРЕГАТАМИ
Бесконтактнаястанция управления типа ШЭТ выполнена на полупроводниковых логическихэлементах. По сравнению с контактными схемами бесконтактные станции дороже, нодорожание окупается увеличением срока службы и надежности работы как самойсистемы управления, так и электродвигателя насоса.
Принципиальнаяэлектрическая схема станции (рис.2.1) работает следующим образом. Когда вводонапорном баке нет воды, то контакты верхнего SL1 инижнего SL2 уровней разомкнуты. Вследствие этого на входах Вх.5 и Вх.6 сдвоенногологического элемента ИЛИ — НЕ сигналы отсутствуют, а на его выходе сигналыпоявляются и через диоды VD8 и VD9 поступаютна усилитель У, который усиливает входной сигнал, вызывающий срабатываниепромежуточного реле КV и загорание сигнальной лампы HL. Реле KVсвоимиконтактами включает магнитный пускатель КМ, а последний — электронасос М. Помере заполнения бака водой вначале замыкаются контакты SL2 датчиканижнего уровня, а затем контакты SL1 верхнего уровня. При замыканииконтактов SL2 на Вх. 6 подается отрицательный потенциал, вследствие чего надиоде VD9 выходной сигнал исчезает, а на диоде VD8 остается.Благодаря этому насос не отключается. Когда вода замыкает контакты SL1 датчика верхнего уровня, на #х.5поступает сигнал и на диоде VD8 выходной сигнал исчезает. Вследствие этого лампа HL и реле KV отключаются, чтовызывает выключение электронасоса.
/>
Рис.2.1.Принципиальная электрическая схема управления водонасосной станции типа ШЕТ
Прирасходе воды вначале размыкаются контакты SL1 верхнего уровня, но это не приводит к выключениюэлектродвигателя, так как вместо выходного сигнала от датчика на вход Вх.5 черездиод VD7 и реле KVподается отрицательный потенциал от источника: — 24 В. При размыкании контактовSL2 нижнего уровня на Вх.6 сигнал исчезает, что вызываетавтоматическое повторное включение электронасоса.
Бесконтактноереле Т-202, логические элементы D, ИЛИи блок питания БП2 защищаютдвигатель от перегрузок и от работы в аварийных режимах. Датчиком тока являетсятрансформатор тока ТА, выпрямленный ток от которого поступает на потенциометр RP. Движком потенциометра RP устанавливают значение токов срабатывания защиты приперегрузках и коротких замыканиях электродвигателя. При токах перегрузкисрабатывает бесконтактное реле Т-202, с которого поступает на вход Вх.3 сигнал,вызывающий срабатывание элемента выдержки времени D. Сэлемента D сигнал с выдержкой времени черезэлемент ИЛИ поступает на вход Вх.5 элемента ИЛИ— НЕ, что вызывает отключениереле KV и электронасоса М. При токах короткого замыкания напряжение напотенциометре RP возрастает в несколько раз.Вследствие этого открывается стабилитрон VD2 ичерез вход Вх.2 на элемент D поступает сигнал,минуя цепочку выдержки времени в элементе D. Сэлемента D сигнал последовательно поступает навходы Вх.4 и Вх.5 и исчезает на выходе Вх.7, что вызывает отключениеэлектронасоса без выдержки времени.
СтанцияШЭТ позволяет управлять электронасосом при помощи телемеханики. Для этого устанавливаютреле приема телесигналов управления, контакты KV2 и KV1 которых соответственно включают и отключают электронасос.Параллельно контактам можно установить конечные станции для дистанционноговключения или отключения насоса.
Логическиеэлементы питаются от блока питания БП1, который подключается выключателем S.
Комплектноеустройство «Каскад» предназначено для автоматического и дистанционногоуправления погружными электродвигателями мощностью 1...65 кВт водонасосных идренажных станций. В устройстве предусмотрена защита электродвигателя отперегрузок, коротких замыканий и сухого хода, т. е. от работы двигателя безводы (для двигателей мощностью 4,5 кВт и выше). Оно может работать вавтоматическом режиме от датчиков нижнего SL2 я верхнегоSL1 (рис.2.3) уровней воды в баке. Датчиком давления ВР служитэлектроконтактный манометр, устанавливаемый в оголовке скважины на напорномтрубопроводе. Цепи управления и защиты от сухого хода подключают к блокупитания БП1, а цепи защиты от перегрузок и коротких замыканий — к блоку БП2.
Взависимости от положения переключателя SA1 схемаработает от датчиков уровня или от датчика давления (положение 1), или от релетелемеханического включения ТВ и отключения ТО (положение 4), или от местногодистанционного управления: включается переводом переключателя SA1 в положение 3, а отключается переводом в положение 2.
/>
Рис.2.3. Принципиальная электрическая схема управления водонасоснойстанцией “Каскад”
Приавтоматическом управлении по уровню в блоке управления устанавливают ячейкууровня (ЯУУ). Переключатель SA2 ставят в положение В (водоподъем) илиположение Д (откачка дренажных вод).
Рассмотримработу схемы в режиме водоподъема. Если вода в баке находится ниже датчикаминимального уровня, то контакты SL1 и SL2 разомкнуты,транзистор VT8 закрыт, а сигнал выключения насоса с резистора R22 через диод VD13 и резистор R6 поступает на затвор транзистора VT3. Этоттранзистор открывается с выдержкой времени (2...30 с), устанавливаемойцепочкой, и открывает триод VT4. В результате этого срабатывает реле KV, которое включает пускатель КМ и электронасос М. Включениенасоса запоминается и поддерживается при помощи ячейки памяти, образованнойдиодом VD7, так как через диод поступает на затвор транзистора VT3 отрицательный потенциал.
Призамыкании водой контактов SL1 датчика верхнего уровня сигналпоступает на затвор транзистора VT6, который открывается, закрываятранзистор VT7, и открывает транзисторы VT11 и VT12. На коллекторе транзистора VT12 увеличиваетсяотрицательный потенциал, который через диоды VD14 и VD8 закрывает триод VT4. Реле KV отключается и выключает электронасос М, который остаетсяотключенным до тех пор, пока вода в баке не опустится ниже контактов SL2. Далее цикл повторяется.
Припереключении SA2 в режим дренажа Д автоматическое включение электронасосапроисходит от датчиков верхнего уровня SL1, аотключение от датчика нижнего уровня SL2.
Приавтоматическом управлении по давлению вместо ячейки ЯУУ устанавливают ячейку ЯУДс датчиком давления ВР. Ячейка управления по давлению состоит из формирователявремязадающих импульсов, счетчика импульсов и схемы совпадения. Все указанныеузлы собраны на логических элементах (триггерах и элементах И — НЕ).
Приснижении уровня, а следовательно, и статического напора воды, контакты датчикадавления ВР замыкаются и подают отрицательный потенциал питания. Начинаетработать генератор и счетчик импульсов ячейки ЯУД. Через определенное числоимпульсов, обеспечивающих задержку времени включения электронасоса не более 15мин, с выхода Вых ячейки ЯУД поступает сигнал положительной полярности, которыйчерез диод VD8 открывает триод VT4. Благодаря этомувключается реле KV, пускатель КМ и электронасос М.
Приработе насоса давление повышается и контакты датчика ВР размыкаются, ноотрицательный потенциал питания ЯУД теперь подается через открытый триод VT4 и диод VD15.
Черезопределенное время, устанавливаемое до 90 мин специальным задающим устройствомв ячейке ЯУД, сигнал на выходе Вых. исчезает, триод VT4 закрывается,и реле KV отключает пускатель КМ и электронасосМ. При снижении давления воды процесс повторяется.
Следуетотметить, что схема ячейки ЯУД сложная, многоэлементная, имеет низкуюнадежность. Контактный манометр работает только на включение насоса, иотключение осуществляется от элемента выдержки времени. Кроме того, давлениесрабатывания реле ВР зависит от расхода и динамического напора воды. Поэтомусегодня в научных и проектных организациях разрабатываются более совершенныесхемы управления электронасосом.
Приместном дистанционном включении SA1 переводят в положение 3, а прителемеханическом — в положение 4. В этих случаях отрицательный потенциалподается непосредственно или через контакты KV2 назатвор транзистора VT3 и открывает его и триод VT4. Далее схема работает аналогично работе от датчиковуровня.
Приместном дистанционном отключении SA1 переводят в положение 2. В этомслучае, как и при телемеханическом отключении, контактами KV1 отрицательный потенциал подается на триод VТ4 и закрывает его, а реле KV и электронасосМ отключаются.
Защитаэлектродвигателя от перегрузки выполнена аналогично защите станции управлениятипа ШЭТ. При аварийных режимах (перегрузках, коротких замыканиях,неполнофазных режимах электронасоса) повышается напряжение на переменномрезисторе R. Это напряжение через цепочку выдержки времени R1 — С1, обратно пропорциональную значению напряжения нарезисторе R, поступает на затвор транзистора VT1, открываяего и триод VT2. В результате через диоды VD3 и VD8отрицательный сигнал закрывает триод VT4 и отключаетэлектронасос М. Одновременно загорается сигнальная лампа НЫ «Перегрузка». Цепьобратной связи, состоящая из резистора R4 идиода VD2, исключает автоматическое повторное включениеэлектронасоса.
Защита электронасосаот сухого хода выполнена в виде датчика SL3 вскважине и полупроводникового преобразователя сигнала. При нормальной работенасоса датчик SL3 омывается водой, и его контакты замкнуты. При отсутствии водыв скважине контакты SL3 размыкаются, транзистор VT5 закрывается, а транзисторы VТ9 и VT10 открываются. Отрицательный потенциалчерез триод VT10, диоды VD4 и VD8 закрываеттриод VT4 и отключает электронасос М. Одновременно загорается лампа«Сухой ход». При появлении воды транзистор VT5 открывается,а транзисторы VT9 и VT10 остаютсяоткрытыми за счет обратной связи через диод VD12. Вследствиеэтого повторно включить насос можно только после выяснения и устранения причинего отключения.
3.АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ НАСОСАМИ
Взависимости от назначения насосной установки система автоматическогорегулирования должна обеспечить поддержание в требуемых пределах давления,расхода и температуры воды. Кроме того, при аварийной остановке рабочего насосадолжен автоматически включаться резервный. Для дистанционного контроля работынасосной установки предусматривается сигнализация и при необходимости —автоматическая запись температуры, расхода и давления воды.
Предположим,что при внезапной остановке рабочего насоса давление теплоносителя на линиинагнетания резко падает. Эта зависимость и положена в основу работы схемыавтоматизации, обеспечивающей включение резервного насоса при аварийнойостановке рабочего.
Нанагнетательной линии после насосов обычно устанавливают позиционный регулятордавления, настроенный на рабочее давление системы отопления. При остановкерабочего насоса давление теплоносителя снижается, срабатывает регулятордавления, выключаются магнитный пускатель электродвигателя насоса и сигнальнаялампа. Одновременно включается в работу резервный насос и загораетсясоответствующая сигнальная лампа. С помощью ключа осуществляется выбор режимауправления работой установки.
Приавтоматизации насосов бывают случаи, когда разность давления теплоносителя привключенном и выключенном насосе меньше чувствительности регулятора давления. Вэтом случае искусственно увеличивают гидравлическое сопротивление сети путемустановки диафрагмы.
Дляавтоматического поддержания постоянного давления на нагнетательной линиинасосов установлен регулятор давления прямого действия 2 (рис. 2.1). Взависимости от изменения давления в системе регулирующий клапан открывается илизакрывается, поддерживая постоянное давление в точке А. Постоянное давление всистеме может поддерживаться и передачей части теплоносителя в обратную линию.Для этого между прямой и обратной линиями теплоносителя монтируют перемычку, накоторой устанавливают регулятор давления прямого действия / (пунктирная линия).При повышении давления в точке А клапан открывается, часть теплоносителя изпрямой линии поступает в обратную и тем самым поддерживается постоянноедавление в системе. Рассмотренный способ регулирования может быть применентолько в том случае, если перепуск горячей воды в обратную линию не вызываетнарушения установленного температурного графика теплоносителя в обратной линии.
/>
Рис.2.1.Функциональная схема автоматического поддержания постоянного давлениятеплоносителя
Болеесложны схемы автоматизации насосных подстанций, основное назначение которыхсостоит в изменении давления в подающем или обратном трубопроводе заподстанцией, а также в увеличении пропускной способности тепловой сети.Автоматизация насосных подстанций на подающей магистрали (рис. 2.2) включаетрешение задач: блокировки насосных агрегатов, электродвигателей насоса изадвижки на напорном патрубке насоса; автоматического включения резервногонасоса при падении давления в напорном патрубке работающего и автоматическогопереключателя на резервный источник электропитания; сигнализации онеисправностях работы насосной подстанции (превышении допустимой температуры вподшипниках насосов, автоматическом включении резервного насоса, понижениидавления воды за насосами и др.).
Приавтоматизации насосной подстанции на обратной магистрали (рис. 2.3)дополнительно предусматривается поддержание постоянного давления во всасывающемколлекторе, поскольку колебания давления существенно влияют на надежностьработы отопительных систем. Автоматическая защита от понижения давления во всасывающемколлекторе перекачивающей подстанции действует при аварийных ситуациях. В этомслучае автомат рассечки разделяет тепловую сеть на две гидравлическинезависимые зоны: верхнюю (с высокой отметкой пьезометра после срабатываниязащиты) и нижнюю (с низкой отметкой пьезометра).
/>
Рис,2.2. Схема автоматизации насосной подстанции на подающей
/>
Рис.2.3. Схема регулирования давления воды во всасывающем коллекторе насоснойподстанции на обратной магистрали:
1 — насосы подстанции; 2 — обратныйклапан
Основнойпричиной резких и значительных по величине понижений давления воды вовсасывающем коллекторе насосных подстанций на обратных трубопроводах являетсяостановка насосов подстанции или сетевых насосов на станции, что может бытьвызвано различными неисправностями, в том числе прекращением подачиэлектроэнергии. В связи с этим в схеме защиты используются не электрические, агидравлические регуляторы давления, например РД-ЗА с регулирующим клапаном РК,которые получают импульс от давления на всасывающем коллекторе насоснойподстанции. Регулирующие клапаны РК с мембранным приводом устанавливают наподающей магистрали подстанции.
Полногоразделения тепловой сети на две гидравлические независимые зоны не требуется итом случае, когда давление в обратной магистрали во время остановки насоснойподстанции не превышает допустимого предела при некотором сокращенном расходеводы, который можно обеспечить частичным прикрытием регулирующего клапана. Втаких случаях целесообразно применять двухседельные регулирующие клапаны. Причастичном закрытии регулирующего клапана снижается вероятность возникновениягидравлического удара.
3.1 АВТОМАТИЗАЦИЯХОЗЯЙСТВЕННО-ПИТЬЕВОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ
Взависимости от напора в точке присоединения к наружной сети внутренняяводопроводная система выполняется либо путем непосредственного присоединения безнасосов и резервуаров, если напор в наружной сети достаточен для подачи воды ковсем водоразборным точкам внутри здания, либо с насосами постоянного илипериодического действия, если напора в наружной сети постоянно или периодическине хватает для подачи воды ко всем водоразборным точкам. Системанепосредственного присоединения оборудуется лишь измерителем расхода —счетчиком-расходомером (водомером). В системе водоснабжения с насосамипериодического действия (рис. 2.4) рабочий насос включается с помощьюпозиционного регулятора давления / при понижении расчетного давления воды,поступающей из городской сети. При повышении давления воды Щ городской сетинасос выключается с помощью того же регулятора. Автоматическое включениерезервного насоса при аварийном состоянии рабочего осуществляется позиционнымрегулятором давления 2.
/>
Рис.2.4. Функциональная схема автоматизации системы водоснабжения с насосамипериодического действия:
1,2— регуляторы давления; 3 — рабочийнасос; 4 — резервный насос
В схемеавтоматизации системы водоснабжения с напорным резервуаром и периодическидействующими насосами (рис. 2.5) включение и выключение насоса осуществляютсярегулятором уровня, датчики которого установлены в напорном резервуаре. Приопускании воды в баке до нижнего уровня (линия б) включается насос и воданачинает поступать в бак. Когда вода в баке достигнет верхнего уровня (линия а),насос отключится. При выходе из строя рабочего насоса включается резервный спомощью регулятора давления. Ручное или автоматическое управление насосамивыбирается с помощью ключа.
/>
Рис.2.5. Функциональная схема автоматизации системы водоснабжения с напорнымрезервуаром:
1 — ключ; 2 — регулятор давления; 3 —регулятор уровня; 4 — напорный резервуар
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Эффективностьи экономичность работы предприятий холодного и горячего водоснабжения,отопления, водоотведения и водоочистки городов, городских и сельских районов(водоканалы, Коммунпромводы, Теплоэнерго, Тепловые сети и т. п.) может бытьсущественно повышена за счет автоматизации и внедрения регулируемыхэлектроприводов и автоматизированных систем управления на их основе.
Взависимости от назначения насосной установки система автоматическогорегулирования должна обеспечить поддержание в требуемых пределах давления,расхода и температуры воды. Кроме того, при аварийной остановке рабочего насосадолжен автоматически включаться резервный. Для дистанционного контроля работынасосной установки предусматривается сигнализация и при необходимости —автоматическая запись температуры, расхода и давления воды.
Применениечастотно-регулируемых электроприводов в системах водоснабжения, прежде всего,позволяет существенно снизить потребление электроэнергии электроприводаминасосов, так как избыточный напор в этом случае не создается. Давлениеподдерживается постоянным за счет регулирования частоты вращенияэлектродвигателя насоса. Давление, которое необходимо поддерживать в системе, спомощью встроенной клавиатуры пульта привода записывается в егоэнергонезависимую память.