Automatisering av pumper og pumpestasjoner

Automatisering av pumpeenheter gjør det mulig å øke påliteligheten og kontinuiteten i vannforsyningen, redusere arbeids- og driftskostnader, samt størrelsen på kontrolltankene.

For automatisering av pumpeenheter, med unntak av generell utstyr (kontaktorer, magnetiske startere, brytere, mellomreleer), spesielle kontroll- og overvåkingsenheter brukes, for eksempel, nivåkontrollrelé, sentrifugalpumpefyllingskontrollreléer, jetrelé, flottørbrytere, elektrodenivåbrytere, forskjellige trykkmålere, kapasitive sensorer, etc.

Kontrollstasjon — en komplett enhet opp til 1 kV, designet for fjernstyring av elektriske installasjoner eller deres deler med automatisert ytelse av kontroll-, regulerings-, beskyttelses- og signalfunksjoner. Strukturelt sett er kontrollstasjonen en blokk, panel, skap, tavle.

Kontrollenhet — en kontrollstasjon, hvor alle elementer er montert på en separat plate eller ramme.

Kontrollpanel - en kontrollstasjon, hvor alle elementer er montert på brett, skinner eller andre strukturelle elementer satt sammen på en felles ramme eller metallplate.

Kontrollpanel (ShTSU kontrollstasjonsskjold) Det er en sammenstilling av flere paneler eller blokker på en tredimensjonal ramme.

Kontrollskap - en kontrollstasjon beskyttet fra alle sider på en slik måte at når dører og deksler er lukket, er tilgang til strømførende deler utelukket.

Automatisering av pumper og pumpestasjoner handler som regel om å kontrollere den nedsenkbare elektriske pumpen fra vannivået i tanken eller trykket i trykkrørledningen.

La oss se på eksempler på automatisering av pumpeenheter.

I fig. 1, og viser et automatiseringsskjema for den enkleste pumpeenheten — dreneringspumpe 1, og i fig. 1, b viser koblingsskjemaet for denne installasjonen. Automatisering av pumpeenheten utføres ved hjelp av en flytende nivåbryter. KU-kontrollnøkkelen har to posisjoner: for manuell og automatisk kontroll.

Ris. 1. Utformingen av dreneringspumpeanordningen (a) og dens elektriske krets for automatisering (b)

I fig. 2 overføringsautomatiseringsskjema for å kontrollere en nedsenkbar pumpe i henhold til vannivået i tanken til et vanntårn, implementert på relé-kontaktelementer.

Ris. 2. Skjematisk diagram av automatisering fra en nedsenkbar pumpe i henhold til vannstanden i tank-vanntårnet

Driftsmodusen til automatiseringskretsen fra pumpen stilles inn av CA1-bryteren. Når du setter den til "A"-posisjon og slår på QF-bryteren, påføres spenningen til kontrollkretsen.Hvis vannnivået i trykktanken er under elektroden til det nedre nivået til fjernkontrollsensoren, er kontaktene SL1 og SL2 i kretsen åpne, reléet KV1 er slått av og kontaktene i spolens krets av magnetstarteren KM er lukket. I dette tilfellet vil magnetstarteren slå på pumpemotoren, samtidig slukker signallampen H L1 og lampen H vil lyse opp L2. Pumpen vil levere vann til tanken under trykk.

Når vann fyller rommet mellom SL2-elektroden på nedre nivå og sensorkroppen koblet til den nøytrale ledningen, vil SL2-kretsen lukkes, men KV1-reléet vil ikke slå seg på fordi pinnene i serie med SL2 er åpne.

Når vannet når elektroden på høyeste nivå, vil SL1-kretsen lukkes, KV1-reléet slås på og, etter å ha åpnet kontaktene i kretsen til spolen til den magnetiske starteren KM, vil den slå av sistnevnte, og etter lukking lukkekontaktene, vil den energiseres alene via SL2-sensorkretsen. Pumpemotoren slås av og varsellampen H slukkes. L2 og lampen H vil lyse L1. Pumpemotoren slås på igjen når vannivået synker til posisjonen når kretsen SL2 er åpen og relé KV1 vil bli deaktivert.

Å slå på pumpen i en hvilken som helst modus er bare mulig hvis DSX-tørrkjøringssensorkretsen er lukket (SL3), som kontrollerer vannstanden i brønnen.

Den største ulempen med nivåkontrollen er følsomheten til elektrodene til nivåsensorene for å fryse om vinteren, på grunn av hvilken pumpen ikke slår seg av og vannet renner over fra tanken. Det er tilfeller av ødeleggelse av vanntårn på grunn av frysing av en stor masse is på overflaten.

Ved trykkstyring av pumpens drift kan det monteres en elektrisk kontakttrykkmåler eller trykkbryter på trykkledningen i pumperommet. Dette letter sensorvedlikeholdet og eliminerer eksponering for lave temperaturer.

I fig. 3 overføringskretsdiagram for styring av en vannforsyning (pumping) installasjon av et tårn i henhold til signalene til et elektrisk kontaktmanometer (i henhold til trykket).

Ris. 3. Skjematisk diagram av styringen av en vanninstallasjon på et tårn med et elektrisk kontaktmanometer

Hvis det ikke er vann i tanken, er kontakten til trykkmåleren СП1 (nedre nivå) lukket, og kontakten СП2 (øvre nivå) er åpen. Relé KV1 fungerer, og lukker kontaktene KV1.1 og KV1.2, som et resultat av at den magnetiske starteren KM slås på, som kobler den elektriske pumpen til et trefaset nettverk (strømkretser er ikke vist i diagrammet).

Pumpen leverer vann til tanken, trykket stiger til manometerkontakten lukkes, СП2 satt til øvre vannstand. Etter å ha lukket kontakten СP2, aktiveres relé K V2, som åpner kontaktene KV2.2 i kretsen til spolen til reléet KV1 og KV2.1 i kretsen til spolen til den magnetiske starteren KM; pumpemotoren slår seg av.

Når vannet strømmer ut av tanken, synker trykket, СP2 åpner, og avskjærer KV2, men pumpen slår seg ikke på, siden trykkmåleren er i kontakt, er СP1 åpen og reléspolen KV1 er slått av. Pumpen slås på når vannivået i tanken synker før trykkmålerkontakten lukkes. СП1.

Styrekretsene drives av en 12 V nedtrappingstransformator, noe som øker sikkerheten ved service på styrekretsen og den elektriske kontakttrykkmåleren.

For å sikre driften av pumpen i tilfelle feil på den elektriske kontakttrykkmåleren eller styrekretsen, er en bryter CA1 utformet. Når den er slått på, manipuleres kontrollkontaktene KV1.2, KV2.1 og spolen til magnetstarteren KM er direkte koblet til 380 V-nettverket.

I fasegapet L1 inkluderer styrekretsen en kontakt ROF (tap av faserelé), som åpner i tilfelle åpen fase eller asymmetrisk modus av forsyningsnettverket. I dette tilfellet brytes kretsen til spolen KM og pumpen slås automatisk av til feilen er rettet.

Beskyttelsen av strømkretsene i denne kretsen mot overbelastning og kortslutning utføres av en automatisk bryter.

I fig. 4 overføringsplan for automatisering av en vannpumpeinstallasjon, som inneholder en elektrisk pumpeenhet 7 av en nedsenkbar type, plassert i en brønn 6. En tilbakeslagsventil 5 og en strømningsmåler 4 er installert i trykkrørledningen.

Pumpeenheten har trykktank 1 (vanntårn eller luft-vannkjele) og Trykksensorer (eller nivå) 2, 3, med sensor 2 som reagerer på det øvre trykket (nivået) i tanken og sensor 3 på det nedre trykket (nivået) i tanken. Pumpestasjonen styres av kontrollenheten 8.

Ris. 4. Ordning for automatisering av en vannpumpeanordning med variabel frekvens

Pumpeenheten styres som følger. Anta at pumpeenheten er slått av og trykket i trykktanken synker og blir lavere enn Pmin... I dette tilfellet sendes et signal fra sensoren om å slå på den elektriske pumpen. Det starter med å gradvis øke frekvensen. er strøm som forsyner den elektriske motoren til pumpeenheten.

Når hastigheten til pumpeenheten når den innstilte verdien, går pumpen inn i driftsmodus. Ved å programmere driftsmodus frekvensomformer du kan sikre den nødvendige intensiteten av pumpens arbeid, dens jevne start og stopp.

Bruken av en justerbar elektrisk drift av en nedsenkbar pumpe gjør det mulig å implementere direktestrømsvannforsyningssystemer med automatisk trykkvedlikehold i vannforsyningsnettet.

Kontrollstasjonen, som sikrer jevn start og stopp av den elektriske pumpen, automatisk vedlikehold av trykk i rørledningen, inneholder en frekvensomformer A1, en trykksensor BP1, et elektronisk relé A2, en kontrollkrets og hjelpeelementer som øker påliteligheten av elektronisk utstyr (fig. 5).

Pumpekontrollkretsen og frekvensomformeren har følgende funksjoner:

— jevn start og stopp av pumpen;

— automatisk kontroll etter nivå eller trykk;

— beskyttelse mot å «tørre»;

— automatisk avstenging av den elektriske pumpen i tilfelle ufullstendig fasemodus, uakseptabelt spenningsfall, i tilfelle en nødsituasjon i vannforsyningsnettet;

— overspenningsbeskyttelse ved inngangen til frekvensomformer A1;

— signalering for å slå på og av pumpen, samt for nødmoduser;

— oppvarming av styreskap ved negative temperaturer i pumperommet.

Myk start og myk retardasjon av pumpen gjøres ved hjelp av frekvensomformer type A1 FR-E-5.5k-540ES.

Ris. 5. Skjematisk diagram av automatisering av en nedsenkbar pumpe med en enhet for myk start og automatisk trykkvedlikehold

Den nedsenkbare pumpemotoren er koblet til U-, V- og W-terminalene på frekvensomformeren. Når knappen СB2 trykkes inn, aktiveres relé «Start» K1, hvis kontakt K1.1 forbinder inngangene STF og datamaskinen til frekvensomformeren, noe som sikrer jevn start av den elektriske pumpen i henhold til programmet spesifisert ved innstilling av frekvensomformeren.

Ved feil i frekvensomformeren eller pumpemotorkretsene, lukkes AC-omformerkretsen, noe som sikrer drift av relé K2. Etter aktivering av K2 lukkes kontaktene K2.1, K2.2 og kontakt K2.1 i kretsen K1 åpnes. Utgangen til frekvensomformeren og reléet K2 er slått av. Reaktivering av kretsen er kun mulig etter at feilen er fjernet og beskyttelsen er tilbakestilt med 8V3.1-knappen.

Trykksensor BP1 med analog utgang 4 … 20 mA er koblet til den analoge inngangen til frekvensomformeren (pinne 4, 5), og gir negativ tilbakemelding i trykkstabiliseringssystemet.

Stabiliseringssystemets funksjon sikres av PID-kontrolleren til frekvensomformeren. Det nødvendige trykket stilles inn av potensiometer K1 eller av kontrollpanelet til frekvensomformeren. Når pumpen går tørr, lukkes kontakt 7-8 til det elektroniske motstandsreléet A2 i spolen til kortslutningsreléet, og tørrløpssensoren kobles til kontaktene 3-4.

Etter at kortslutningsreléet er aktivert, lukkes dets kontakter K3.1 og kortslutning.2, som et resultat av at beskyttelsesreléet K2 aktiveres, som sikrer at pumpemotoren er slått av. I dette tilfellet drives kortslutningsreléet uavhengig av kontakt K3.1.

I alle nødmoduser lyser HL1-lampen; HL2-lampen lyser når vannstanden er uakseptabelt lav (med «tørrdrift» av pumpen) Oppvarmingen av styreskapet i den kalde årstiden utføres ved hjelp av elektriske varmeovner EK1 … EK4, som er slått på av kontaktoren KM1 når det termiske reléet VK1. Beskyttelse av inngangskretsene til frekvensomformeren mot kortslutning og overbelastning utføres av bryteren QF1.

Ris. 5. Automatisering av pumpeaggregatet

Artikkelen bruker materialer fra boken Daineko V.A. Elektrisk utstyr til landbruksbedrifter.

Se også: Et enkelt automatisert kontrollskjema for to avfallspumper