Avtomatizacija črpalk in črpališč

Avtomatizacija črpalnih enot omogoča povečanje zanesljivosti in neprekinjenosti oskrbe z vodo, zmanjšanje stroškov dela in delovanja ter velikosti krmilnih rezervoarjev.

Za avtomatizacijo črpalnih enot, razen opreme za splošne namene (kontaktorji, magnetni zaganjalniki, stikala, vmesni releji), se uporabljajo posebne krmilne in nadzorne naprave, npr. rele za nadzor nivoja, releji za nadzor polnjenja centrifugalne črpalke, releji za curek, plovna stikala, nivojska stikala elektrod, različni merilniki tlaka, kapacitivni senzorji itd.

Nadzorna postaja - popolna naprava do 1 kV, namenjena za daljinsko upravljanje električnih instalacij ali njihovih delov z avtomatiziranim izvajanjem funkcij nadzora, regulacije, zaščite in signalizacije. Strukturno je nadzorna postaja blok, plošča, omara, plošča.

Krmilna enota je krmilna postaja, katere vsi elementi so nameščeni na ločeni plošči ali okvirju.

Nadzorna plošča - nadzorna postaja, katere vsi elementi so nameščeni na ploščah, tirnicah ali drugih konstrukcijskih elementih, sestavljenih na skupnem okvirju ali kovinski plošči.

Nadzorna plošča (ščit nadzorne postaje ShTSU) Je sklop več plošč ali blokov na tridimenzionalnem okvirju.

Krmilna omara - krmilna postaja, zaščitena z vseh strani tako, da je pri zaprtih vratih in pokrovih izključen dostop do delov pod napetostjo.

Avtomatizacija črpalk in črpališč se praviloma zmanjša na krmiljenje potopne električne črpalke z nivojem vode v rezervoarju ali tlakom v tlačnem cevovodu.

Oglejmo si primere avtomatizacije črpalnih enot.

Na sl. 1 in prikazuje shemo avtomatizacije najpreprostejše črpalne enote - drenažne črpalke 1 in na sl. 1, b prikazuje shemo vezja te instalacije. Avtomatizacija črpalne enote se izvaja s pomočjo plavajočega nivojskega stikala. Krmilna tipka KU ima dva položaja: za ročno in avtomatsko upravljanje.

riž. 1. Zasnova drenažne črpalne naprave (a) in njenega električnega tokokroga za avtomatizacijo (b)

Na sl. 2 shema avtomatizacije prenosa za krmiljenje potopne črpalke glede na nivo vode v rezervoarju vodnega stolpa, izvedena na relejno-kontaktnih elementih.

riž. 2. Shematski diagram avtomatizacije iz potopne črpalke glede na nivo vode v vodnem stolpu rezervoarja

Način delovanja avtomatskega kroga iz črpalke se nastavi s stikalom CA1. Ko ga nastavite v položaj "A" in vklopite stikalo QF, se na krmilno vezje dovede napetost.Če je nivo vode v tlačni posodi pod elektrodo spodnjega nivoja senzorja daljinskega upravljalnika, sta kontakta SL1 in SL2 v tokokrogu odprta, rele KV1 je izklopljen in njegovi kontakti v tokokrogu tuljave magnetnega zaganjalnika KM so zaprti. V tem primeru bo magnetni zaganjalnik vklopil motor črpalke, hkrati bo signalna lučka H ugasnila L1 in lučka H bo zasvetila L2. Črpalka bo dovajala vodo v rezervoar pod pritiskom.

Ko voda zapolni prostor med elektrodo spodnjega nivoja SL2 in ohišjem senzorja, ki je priključen na nevtralno žico, se bo vezje SL2 zaprlo, vendar se rele KV1 ne bo vklopil, ker so njegovi zatiči v seriji s SL2 odprti.

Ko voda doseže elektrodo najvišje ravni, se tokokrog SL1 zapre, rele KV1 se vklopi in, ko odpre svoje kontakte v tokokrogu tuljave magnetnega zaganjalnika KM, izklopi slednjega in po zaprtju zapiralne kontakte, se bo napajal sam preko vezja senzorja SL2. Motor črpalke se bo izklopil in opozorilna lučka H bo ugasnila. L2 in lučka H bosta zasvetili L1. Motor črpalke se ponovno vklopi, ko nivo vode pade na položaj, ko je tokokrog SL2 odprt, rele KV1 pa bo deaktiviran.

Vklop črpalke v katerem koli načinu je možen le, če je senzor suhega teka DSX zaprt (SL3), ki nadzoruje nivo vode v vodnjaku.

Glavna pomanjkljivost regulacije nivoja je dovzetnost elektrod senzorjev nivoja za zmrzovanje pozimi, zaradi česar se črpalka ne izklopi in voda preliva iz rezervoarja. Obstajajo primeri uničenja vodnih stolpov zaradi zmrzovanja velike mase ledu na njihovi površini.

Pri krmiljenju delovanja črpalke s pritiskom se lahko na tlačni vod v črpalnici namesti električni kontaktni manometer ali tlačno stikalo. To olajša vzdrževanje senzorja in odpravi izpostavljenost nizkim temperaturam.

Na sl. 3 prenosna shema vezja krmiljenja vodovodne (črpalne) instalacije stolpa glede na signale električnega kontaktnega manometra (glede na tlak).

riž. 3. Shema krmiljenja vodovodne instalacije na stolpu z električnim kontaktnim manometrom

Če v rezervoarju ni vode, je kontakt manometra СП1 (spodnji nivo) zaprt, kontakt СП2 (zgornji nivo) pa odprt. Rele KV1 deluje, zapira kontakte KV1.1 in KV1.2, zaradi česar se vklopi magnetni zaganjalnik KM, ki povezuje električno črpalko s trifaznim omrežjem (napajalna vezja niso prikazana na diagramu).

Črpalka dovaja vodo v rezervoar, tlak narašča, dokler se kontakt manometra ne zapre, СП2 nastavljen na zgornji nivo vode. Po zapiranju kontakta СP2 se aktivira rele K V2, ki odpre kontakte KV2.2 v tokokrogu tuljave releja KV1 in KV2.1 v tokokrogu tuljave magnetnega zaganjalnika KM; motor črpalke se izklopi.

Ko voda teče iz rezervoarja, se tlak zmanjša, СP2 se odpre, prekine KV2, vendar se črpalka ne vklopi, ker je manometer v stiku, СP1 je odprt in relejska tuljava KV1 je izklopljena. Črpalka se vklopi, ko nivo vode v rezervoarju pade, preden se zapre kontakt manometra. СП1.

Krmilna vezja se napajajo preko 12 V padajočega transformatorja, kar poveča varnost pri servisiranju krmilnega vezja in električnega kontaktnega manometra.

Za zagotovitev delovanja črpalke v primeru okvare električnega kontaktnega manometra ali krmilnega kroga je zasnovano stikalo CA1. Ko je vklopljen, se krmilni kontakti KV1.2, KV2.1 upravljajo in tuljava magnetnega zaganjalnika KM je neposredno povezana z omrežjem 380 V.

V fazni reži L1 krmilno vezje vključuje kontakt ROF (izguba faznega releja), ki se odpre v primeru odprte faze ali asimetričnega načina napajalnega omrežja. V tem primeru je tokokrog tuljave KM prekinjen in črpalka se samodejno izklopi, dokler se napaka ne odpravi.

Zaščita napajalnih tokokrogov v tem vezju pred preobremenitvijo in kratkim stikom se izvaja z avtomatskim stikalom.

Na sl. 4 prenosna shema za avtomatizacijo črpalne naprave za vodo, ki vsebuje električno črpalno enoto 7 potopnega tipa, nameščeno v vodnjaku 6. V tlačnem cevovodu sta nameščena protipovratni ventil 5 in merilnik pretoka 4.

Črpalna enota ima tlačni rezervoar 1 (vodni stolp ali kotel zrak-voda) in Senzorji tlaka (ali raven) 2, 3, pri čemer se senzor 2 odziva na zgornji tlak (nivo) v rezervoarju, senzor 3 pa na spodnji tlak (nivo) v rezervoarju. Črpališče krmili krmilna enota 8.

riž. 4. Shema za avtomatizacijo naprave za črpanje vode s spremenljivo frekvenco

Črpalna enota se krmili na naslednji način. Predpostavimo, da je črpalna enota izklopljena in se tlak v tlačni posodi zmanjša in postane nižji od Pmin... V tem primeru se iz senzorja pošlje signal za vklop električne črpalke. Začne se s postopnim povečevanjem frekvence. je tok, ki napaja električni motor črpalne enote.

Ko hitrost črpalne enote doseže nastavljeno vrednost, bo črpalka prešla v način delovanja. S programiranjem načina delovanja frekvenčni pretvornik lahko zagotovite potrebno intenzivnost dela črpalke, njen gladek zagon in zaustavitev.

Uporaba nastavljivega električnega pogona potopne črpalke omogoča izvedbo sistemov za neposredno oskrbo z vodo z avtomatskim vzdrževanjem tlaka v vodovodnem omrežju.

Krmilna postaja, ki zagotavlja nemoten zagon in zaustavitev električne črpalke, samodejno vzdrževanje tlaka v cevovodu, vsebuje frekvenčni pretvornik A1, senzor tlaka BP1, elektronski rele A2, krmilno vezje in pomožne elemente, ki povečujejo zanesljivost. elektronske opreme (slika 5).

Krmilno vezje črpalke in frekvenčni pretvornik zagotavljata naslednje funkcije:

— gladek zagon in zaustavitev črpalke;

— samodejno krmiljenje glede na nivo ali tlak;

— zaščita pred "suhim tekom";

— samodejni izklop električne črpalke v primeru nepopolnega faznega načina, nesprejemljivega padca napetosti, v primeru izrednega dogodka v vodovodnem omrežju;

— prenapetostna zaščita na vhodu frekvenčnega pretvornika A1;

— signalizacija za vklop in izklop črpalke ter za zasilne načine;

— ogrevanje krmilne omare pri negativnih temperaturah v črpalnici.

Mehki zagon in mehko zaviranje črpalke se izvaja s frekvenčnim pretvornikom tipa A1 FR-E-5.5k-540ES.

riž. 5. Shematski diagram avtomatizacije potopne črpalke z napravo za mehak zagon in avtomatsko vzdrževanje tlaka

Motor potopne črpalke je priključen na sponke U, V in W frekvenčnega pretvornika. Ko pritisnete gumb СB2, se aktivira rele «Start» K1, katerega kontakt K1.1 povezuje vhode STF in računalnik frekvenčnega pretvornika, kar zagotavlja gladek zagon električne črpalke po programu, določenem pri nastavitvi frekvenčnega pretvornika.

V primeru okvare v tokokrogih frekvenčnega pretvornika ali motorja črpalke se tokokrog pretvornika izmeničnega toka sklene, kar zagotavlja delovanje releja K2. Po aktiviranju K2 se njegovi kontakti K2.1, K2.2 zaprejo in kontakt K2.1 v tokokrogu K1 se odpre. Izhod frekvenčnega pretvornika in releja K2 je izklopljen. Ponovno aktiviranje vezja je možno šele po odpravi napake in ponastavitvi zaščite s tipko 8V3.1.

Senzor tlaka BP1 z analognim izhodom 4 … 20 mA je priključen na analogni vhod frekvenčnega pretvornika (pin 4, 5), ki zagotavlja negativno povratno zvezo v sistemu za stabilizacijo tlaka.

Delovanje stabilizacijskega sistema zagotavlja PID regulator frekvenčnega pretvornika. Potreben tlak se nastavi s potenciometrom K1 ali s krmilno ploščo frekvenčnega pretvornika. Ko črpalka deluje na suho, se kontakt 7-8 elektronskega uporovnega releja A2 zapre v tuljavi releja kratkega stika, senzor suhega teka pa je priključen na njegove kontakte 3-4.

Po aktiviranju kratkostičnega releja sta njegova kontakta K3.1 in kratkostični.2 zaprta, zaradi česar se aktivira zaščitni rele K2, ki poskrbi za izklop motorja črpalke. V tem primeru se kratkostični rele napaja neodvisno preko kontakta K3.1.

V vseh zasilnih načinih sveti lučka HL1; lučka HL2 zasveti, ko je nivo vode nesprejemljivo nizek (pri "suhem delovanju" črpalke) Ogrevanje krmilne omare v hladni sezoni se izvaja s pomočjo električnih grelnikov EK1 ... EK4, ki so vklopljeni s kontaktorjem KM1, ko je termični rele VK1. Zaščito vhodnih tokokrogov frekvenčnega pretvornika pred kratkim stikom in preobremenitvijo izvaja odklopnik QF1.

riž. 5. Avtomatizacija črpalne enote

V članku so uporabljeni materiali iz knjige Daineko V.A. Električna oprema kmetijskih podjetij.

Poglej tudi: Enostavna avtomatizirana krmilna shema za dve odpadni črpalki