Автоматизация насосов и насосных станций
Автоматизация насосов и насосных станций
Автоматизация насосных установок позволяет повышать надежность и бесперебойность водоснабжения, уменьшать затраты труда и эксплуатационные расходы, размеры регулирующих резервуаров.
Для автоматизации насосных установок кроме аппаратуры общего применения (контакторов, магнитных пускателей, переключателей, промежуточных реле) применяются специальные аппараты управления и контроля, например, реле контроля уровня, реле контроля заливки центробежных насосов, струйные реле, поплавковое реле, электродные реле уровня, различные манометры, датчики емкостного типа и др.
Станция управления — комплектное устройство до 1 кВ, предназначенное для дистанционного управления электроустановками или их частями с автоматизированным выполнением функций управления, регулирования, зашиты и сигнализации. Конструктивно станция управления представляет собой блок, панель, шкаф, щит.
Блок управления — станция управления, все элементы которого монтируют на отдельной плите или каркасе.
Панель управления — станция управления, все элементы которой монтируют на щитах, рейках или других конструктивных элементах, собранных на общей раме или металлическом листе.
Щит управления (щит станций управления ЩСУ) — это сборка из нескольких панелей или блоков на объемном каркасе.
Шкаф управления — станция управления, защищенная со всех сторон таким образом, что при закрытых дверях и крышках исключается доступ к токоведущим частям.
Автоматизация насосов и насосных станций , как правило, сводится к управлению погружным электронасосом по уровню воды в баке или давлению в напорном трубопроводе.
Рассмотрим примеры автоматизации насосных установок.
На рис. 1, а показана схема автоматизации простейшей насосной установки — дренажного насоса 1, а на рис. 1, б приведена электрическая схема этой установки. Автоматизация насосной установки осуществляется с помощью поплавкового реле уровня. Ключ управления КУ имеет два положения: для ручного и автоматического управления.
Рис. 1. Конструкция дренажной насосной установки (а) и ее электрическая схема автоматизации (б)
На рис. 2 приведена схема автоматизации управления погружным насосом по уровню воды в баке водонапорной башни, реализованная на релейно-контактных элементах .
Рис. 2. Принципиальная электрическая схема автоматизации погружным насосом по уровню воды в баке- водонапорной башни
Режим работы схемы автоматизации насосом задается переключателем S А1. При установке его в положение «А» и включении автоматического выключателя QF подается напряжение на электрическую схему управления. Если уровень воды в напорном баке находится ниже электрода нижнего уровня датчика ДУ, то контакты SL 1 и SL 2 в схеме разомкнуты, реле К V 1 обесточено и его контакты в цепи катушки магнитного пускателя КМ замкнуты. В этом случае магнитный пускатель включит электродвигатель насоса, одновременно погаснет сигнальная лампа Н L 1 и загорится лампа Н L 2. Насос будет подавать воду в напорный бак.
Когда вода заполнит пространство между электродом нижнего уровня SL 2 и корпусом датчика, подключенным к нулевому проводу, цепь SL 2 замкнется, но реле K V1 не включится, так как его контакты, включенные последовательно с SL 2, разомкнуты.
Когда вода достигнет электрода верхнего уровня, цепь SL 1 замкнется, реле К V 1 включится и, разомкнув свои контакты в цепи катушки магнитного пускателя КМ, отключит последний, а замкнув замыкающие контакты, станет на самопитание через цепь датчика SL 2. Электродвигатель насоса отключится, погаснет сигнальная лампа Н L 2 и загорится лампа Н L 1. Повторное включение электродвигателя насоса произойдет при понижении уровня воды до положения, когда разомкнётся цепь SL 2 и реле К V 1 будет отключено.
Включение насоса в любом режиме возможно только в том случае, если замкнута цепь датчика «сухого хода» ДСХ ( SL 3), контролирующего уровень воды в скважине.
Основным недостатком управления по уровню является подверженность обмерзанию электродов датчиков уровня в зимнее время, из-за чего насос не выключается и происходит переливание воды из бака. Бывают случаи разрушения водонапорных башен из-за намерзания большой массы льда на их поверхности.
При управлении работой насоса по давлению электроконтактный манометр или реле давления можно смонтировать на напорном трубопроводе в помещении насосной. Это облегчает обслуживание датчиков и исключает воздействие низких температур.
На рис. 3 приведена принципиальная электрическая схема управления башенной водоснабжающей (насосной) установкой по сигналам электроконтактного манометра (по давлению) .
Рис. 3. Принципиальная электрическая схема управления башенной водоснабжающей установкой от электроконтактного манометра
При отсутствии воды в баке контакт манометра S Р1 (нижний уровень) замкнут, а контакт S Р2 (верхний уровень) разомкнут. Реле КV1 срабатывает, замыкая контакты КV1.1 и КV1.2, в результате чего включается магнитный пускатель КМ, который подключает электронасос к трехфазной сети (на схеме силовые цепи не показаны).
Насос подает воду в бак, давление растет до замыкания контакта манометра S Р2, настроенного на верхний уровень воды. После замыкания контакта S Р2 срабатывает реле К V 2, которое размыкает контакты К V 2.2 в цепи катушки реле КV1 и КV2.1 в цепи катушки магнитного пускателя КМ; электродвигатель насоса отключается.
При расходе воды из бака давление снижается, S Р2 размыкается, отключая К V 2, но включение насоса не происходит, так как контакт манометра S Р1 разомкнут и катушка реле КV1 обесточена. Таким образом, включение насоса происходит, когда уровень воды в баке снизится до замыкания контакта манометра S Р1.
Питание цепей управления производится через понижающий трансформатор напряжением 12 В, что повышает безопасность обслуживания схемы управления и электроконтактного манометра.
Для обеспечения работы насоса при неисправности электроконтактного манометра или схемы управления предназначен тумблер S А1. При его включении шунтируются управляющие контакты КV1.2, КV2.1 и катушка магнитного пускателя КМ непосредственно подключается к сети напряжением 380 В.
В разрыв фазы L1 в цепь управления включен контакт РОФ (реле обрыва фазы), который размыкается при неполнофазном или несимметричном режиме питающей сети. В этом случае цепь катушки КМ разрывается и насос автоматически отключается до устранения повреждения.
Защита силовых цепей в данной схеме от перегрузок и коротких замыканий осуществляется автоматическим выключателем.
На рис. 4 приведена схема автоматизации водонасосной установки, которая содержит электронасосный агрегат 7 погружного типа , размещенный в скважине 6. В напорном трубопроводе установлены обратный клапан 5 и расходомер 4.
Насосная установка имеет напорный бак 1 (водонапорная башня или воздущно-водяной котел) и датчики давления (или уровня) 2, 3, причем датчик 2 реагирует на верхнее давление (уровень) в баке, а датчик 3 — на нижнее давление (уровень) в баке. Управление насосной станцией обеспечивает блок управления 8.
Рис. 4. Схема автоматизации водонасосной установки с частотно-регулируемым электроприводом
Управление насосной установкой происходит следующим образом. Предположим, что насосный агрегат отключен, а давление в напорном баке уменьшается и становится ниже Р min . В этом случае от датчика поступает сигнал на включение электронасосного агрегата. Происходит его запуск путем плавного увеличения частоты f тока, питающего электродвигатель насосного агрегата.
Когда частота вращения насосного агрегата достигнет заданного значения, насос выйдет на рабочий режим. Программированием режима работы частотного преобразователя можно обеспечить нужную интенсивность разбега насоса, его плавный пуск и останов.
Применение регулируемого электропривода погружного насоса позволяет реализовать прямоточные системы водоснабжения с автоматическим поддержанием давления в водопроводной сети.
Станция управления, обеспечивающая плавный пуск и останов электронасоса, автоматическое поддержание давления в трубопроводе, содержит преобразователь частоты А1, датчик давления ВР1, электронное реле А2, схему управления и вспомогательные элементы, повышающие надежность работы электронного оборудования (рис. 5).
Схема управления насосом и преобразователь частоты обеспечивают выполнение следующих функций :
— плавный пуск и торможение насоса;
— автоматическое управление по уровню или давлению;
— защиту от «сухого хода»;
— автоматическое отключение электронасоса при неполнофазном режиме, недопустимом снижении напряжения, при аварии в водопроводной сети;
— защиту от перенапряжений на входе преобразователя частоты А1;
— сигнализацию о включении и выключении насоса, а также об аварийных режимах;
— обогрев шкафа управления при отрицательных температурах в помещении насосной.
Плавный пуск и плавное торможение насоса осуществляют с помощью преобразователя частоты А1 типа FR -Е-5,5к-540ЕС.
Рис. 5. Принципиальная электрическая схема автоматизации погружным насосом с устройством плавного пуска и автоматического поддержания давления
Электродвигатель погружного насоса подключается к выводам U , V и W преобразователя частоты. При нажатии кнопки S В2 «Пуск» срабатывает реле К1, контакт которого К1.1 соединяет входы STF и РС преобразователя частоты, обеспечивая плавный пуск электронасоса по программе, заданной при настройке частотного преобразователя.
При аварии частотного преобразователя или цепей электродвигателя насоса замыкается цепь А-С преобразователя, обеспечивая срабатывание реле К2. После срабатывания К2 замыкаются его контакты К2.1, К2.2, а контакт К2.1 в цепи К1 размыкается. Происходит отключение выхода частотного преобразователя и реле К2. Повторное включение схемы возможно только после устранения аварии и сброса защиты кнопкой 8В3.1.
Датчик давления ВР1 с аналоговым выходом 4. 20 мА подключен к аналоговому входу частотного преобразователя (контакты 4, 5), обеспечивая отрицательную обратную связь в системе стабилизации давления.
Функционирование системы стабилизации обеспечивается ПИД-регулятором преобразователя частоты. Требуемое давление задается потенциометром К1 или с пульта управления частотного преобразователя. При «сухом ходе» насоса в цепи катушки реле КЗ замыкается контакт 7-8 электронного реле сопротивления А2, к контактам которого 3-4 подключен датчик «сухого хода».
После срабатывания реле КЗ замыкаются его контакты К3.1 и КЗ.2, в результате чего срабатывает реле защиты К2, обеспечивая отключение электродвигателя насоса. Реле КЗ при этом становится на самопитание через контакт К3.1.
При всех аварийных режимах зажигается лампа НL1; лампа НL2 зажигается при недопустимом снижении уровня воды (при «сухом ходе» насоса). Подогрев шкафа управления в холодное время года осуществляется с помощью электронагревателей ЕК1. ЕК4, которые включаются контактором КМ1 при срабатывании термореле ВК1. Защита входных цепей преобразователя частоты от коротких замыканий и перегрузок осуществляется автоматическим выключателем QF1.
В статье использованы материалы книги Дайнеко В.А Электрооборудование сельскохозяйственных предприятий.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Самодельный электроконтактный манометр своими руками
Здравствуйте! Многие знают не понаслышке о таком измерительном приборе как манометр. Но многие трудно представляют себе устройство и принцип его действия.
Манометр предназначен для измерения давления жидкости или газа. Причем манометр для измерения давления газа и жидкости конструктивно не отличаются друг от друга. Так что если у вас где нибудь завалялся манометр для измерения давления жидкости, то его можно смело использовать для измерения давления газа и наоборот.
Устройство и принцип действия манометра
Чтобы лучше понять как устроен и работает манометр посмотрите на рисунок ниже
Манометр состоит из корпуса со шкалой измерения, медной плоской трубочки 1 свернутой в форме окружности, штуцера 2, передаточного механизма 3 от трубочки на стрелку 4. При помощи штуцера манометр заворачивается в сосуд, где предстоит измерять давление среды(газа или жидкости).
Как работает манометр
При подаче через штуцер 2 газа и жидкости под давлением свернутая трубка 1 будет стремится распрямится, при этом через передаточный механизм движение трубки передастся на стрелку 4. Она в свою очередь укажет величину давления, которое можно считать при помощи шкалы. При уменьшении давления трубочка опять будет сворачиваться и стрелка укажет понижение давления.
Устройство электроконтактного манометра
Как устроен электроконтактный манометр думаю вы догадались сами. Он ни чем по конструкции не отличается почти от обычного манометра, только за исключением того, что имеет встроенные контакты. Их обычно бывает два и их положение на шкале манометра можно изменять.
А если у вас нет электроконтактного манометра, а он сильно нужен? Что тогда делать? Тогда нужно сделать самодельный электроконтактный манометр.
Как сделать самодельный электроконтактный манометр я расскажу. Для этого вам понадобится простой манометр, две небольшие полоски жести от консервной банки, двусторонний скотч и два тонких проводка.
При помощи острого шила подковырните и снимите большое стопорное кольцо. Затем снимите стекло и затем резиновую шайбу. Просверлите в корпусе манометра два отверстия, чтобы через них вывести два проводка.
Из жести вырежьте две полоски и согните их в форме буквы Г. К основанию припаяйте тонкий изолированный проводок. Из двустороннего скотча вырежьте две полоски, равные по размеру полоскам и наклейте его на полоски. Далее приклейте полученные контакты к шкале манометра в заданных пределах давления.
Проводки пропустите через отверстия и выведите наружу.
Установите на место резиновую прокладку а затем и стекло. Зафиксируйте все стопорным кольцом. Все, самодельный электроконтакный манометр готов. К примеру такой я использовал в самодельной автоматической системе водоснабжения частного дома.
Схема подключения электроконтактного манометра
Чтобы данным манометром воздействовать на какой либо исполнительный механизм, нужна специальная схема. Пример данной схемы вы видите ниже на рисунке
При минимальном давлении среды(газа или жидкости) в электроконтактном манометре окажутся замкнутыми контакты 1 и 2. При этом сработает электромагнитное реле К1. Оно в свою очередь своими контактами К1.1 подаст питание на обмотку магнитного пускателя К3. Контактами К3.1 оно зашунтирует контакты К1.1, при этом при размыкании контактов в манометре 1 и 2 реле К1 отпустит свои контакты К1.1. Но при этом обмотка К3 пускателя будет продолжать обтекаться током. Своими контактами К3.2 магнитный пускатель подаст питание на двигатель М насоса или компрессора.
При дальнейшем повышении давления в манометре замкнуться контакты 1 и 3. при этом сработает электромагнитное реле К2 и своими контактами разомкнет цепь питания катушки К3 магнитного пускателя. Контакты К3.2 при этом разомкнуться и питание двигателя М исчезнет. При дальнейшем понижении давления и замыкании контактов манометра 1 и 2 цикл повторится.
Схема работы манометра ЭКМ вместе с пускателем и реле
С появлением на рынке все большего числа технических новинок, появляется куча вопросов о том, как их применять. Вот об одном таком устройстве, а именно электроконтактном манометре ЭКМ, я и расскажу в своей статье.
Этот прибор используется для того, чтобы контролировать давление в системах водоснабжения (водопровод можно рассматривать в качестве частного случая).
Узлы, имеющие в своем составе этот прибор, кроме того, помогают управлять активными элементами системы (к примеру, насосами).
Прибор этот легко может выступить в качестве альтернативы реле давления. Им запросто можно менять реле контроля давления, ведь ЭКМ в полной мере может справиться с задачей включения-выключения того же насоса.
Прежде, чем рассматривать схему включения манометра, весьма неплохо будет ознакомиться с самим манометром и его принципом действия, а так же разобрать его положительные и отрицательные стороны по отношению к реле, контролирующему давление.
Устройство манометра
Среди плюсов данного устройства хочется отметить то, что в одном корпусе собран сам манометр и контрольно-коммутационные контакты, а это значит, что при монтаже не нужна будет установка лишних фитингов или тройников.
Но основным положительным качеством таких устройств является то, что оно весьма просто в плане настройки и то, что с его помощью более точно визуализируются пределы давления.
Выглядит это так: оператор, при помощи стрелок с контактами, выставляет пределы по давлению, не применяя для этого никаких особых ключей, а после настройки все это будет весьма наглядно выглядеть (то качество, которое напрочь отсутствует у реле).
Среди отрицательных качеств устройства отмечу небольшой коммутируемый ток (всего 300-500 мА). В связи с этим, подключение устройств большой мощности возможно только через мощные промежуточные реле, которым для работы требуется свой источник питания.
Существует много вариантов схем включения манометров ЭКМ, но я покажу только один из принципов построения схем и объясню ее работу. Принцип работы и построение схем включения устройства я попытаюсь пояснить на примере устройства, осуществляющего управлением мотором погружного насоса.
Эта схема, помимо самого ЭКМ, содержит магнитный пускатель 1, управляющее реле 3, реле времени 6, пару промежуточных реле 9 и 12 и электронасос 18. Работает все это довольно несложно.
Фазные провода питающей сети (А, В, С), посредством нормально открытых контактов 2 пускателя 1 подключаются к питающим контактам мотора 18, приводящего в действие насос погружного типа.
Так как фазы А и В питающей сети являют собой еще и источник питания для катушки пускателя 1, то между ними включена цепочка, состоящая из нормально открытого контакта 4 (3), управляющего реле и катушки пускателя
Принцип работы манометра ЭКМ
На трубу питающего водопровода ставят прибор ЭКМ 17. В случае достижения стрелкой прибора нижней уставки давления 15, происходит перемыкание контактов, отвечающих за нижнее давление манометра 17. Последнее приводит к подключению к питанию обмотки первого реле-промежутка 9.
В результате первый его нормально разомкнутый контакт 10 (9) выполняет подключение обмотки реле времени 6 в сеть, а второй 11 (9) производит подготовку подключения питания обмотку реле управления.
Когда реле времени срабатывает, происходит замыкание его нормально разомкнутого контакта 7 (6), подключая обмотку управляющего реле 3 к питанию (питание на него проходит через 11 (9) и 7 (6)).
Далее происходит перекрытие контакта 4 (3), подающего питание на пускатель 1, в результате чего перемыкаются контакты пускателя 2, подавая питание на движок насоса 18, заставляя его работать.
Другой открытый контакт управляющего реле 5 (3) самоблокируется, оставляя обмотку 3 под напряжением.
При достижении стрелкой прибора верхней уставки давления, происходит закрытие контактов верхнего давления 16. Это приводит к тому, что на второе реле-промежутку 12 подается питание, чей контакт 13 (12) подключает к напряжению реле времени 6, а контакт реле-промежутки 14 (12), размыкаясь, готовит отключение напряжения от обмотки управляющего реле 3.
Затем происходит сработка реле времени, в результате чего размыкается нормально закрытый контакт 8, отключая обмотку реле 3 от сети. Это приводит к исчезновению питания с пускателя 1 и прекращению работы насоса 18.
При этом, происходит размыкание контакта 5 (3), предотвращающего включение управляющего реле после пропадания питания на реле времени и второго реле-промежутки.
В процессе убывания воды в резервуаре происходит падение давления, в результате, при достижении нижнего предела, процесс начинается снова.
Думаю, что материал, представленный в моей статье, помог вам разобраться в принципах построения схем и технологии работы устройства ЭКМ совместно с реле и магнитными пускателями.
Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад, если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Всего доброго.
Схема регулятор давления воды
Вашему вниманию предлагается простая схема регулятора, которая используется для поддержания давления в системе отопления. Разрабатывалась она как альтернатива известным схемам, построенным на основе реле времени. Устройство более года безотказно работает в нескольких котельных.
Схема подключения манометра
Данный регулятор также может применяться в других случаях; требующих регулирования давления в соответствии с двухпозиционным законом регулирования (автономные источники водоснабжения, ресиверы и т.д.).
Если перед вами встала задача регулирования давления, то казалось бы все просто: устанавливаем ЭКМ (электроконтактный манометр), подключаем к нему магнитный пускатель или реле (в зависимости от коммутируемой мощности) и исполнительное устройство (ИУ). Но не тут-то было.
В реальных условиях достаточно часто приходится сталкиваться с явлением дребезга контактов. Для того чтобы избавится от него, была разработана схема, изображенная на рисунке. Хочу обратить внимание на то, что данная схема поддерживает давление с определенным дифдопуском, который целиком и полностью зависит от ЭКМа.
Рассмотрим работу схемы. Допустим, что в исходном состоянии индикаторная стрелка находится в среднем положении относительно контактов, задающих минимальное и максимальное давление, и не касается их. В таком состоянии оба реле обесточены. Состояние схемы не изменится до тех пор, пока индикаторная стрелка не достигнет заданного минимума.
В этом случае через контакты K2.1 напряжение подается на реле К1. Контактами К 1.1 реле К1 подхватывается, контактами К1.2 подготавливается к работе реле К2, а контактами К1.3 включается ИУ. В таком состоянии схема будет находиться до достижения показывающей контактной стрелкой заданного максимума.
Как только она достигнет максимума, кратковременно сработает реле К2, контактами К2.1 будет обесточено реле К1. Размыкание контактов К1.2 обеспечивает защиту реле К2 от дребезга контактов, в случае, если после отключения ИУ контактная стрелка длительное время находится в области максимуме.
Как только показывающая контакт ноя стрелка достигнет заданного минимума, цикл повторяется. Данную схему можно применять для поддержания разряжения. Для этого достаточно вместо манометра ЭКМ подключить соответствующим образом манометр ЭКМВ.
Детали: Реле К1 и К2 типа РП 21 – 220 В, 50 Гц. Если ИУ потребляет большой ток, возможно применение в качестве К) магнитного пускателя типа ПМЛ соответствующей величины с насадкой ПКЛ, имеющей два нормально разомкнутых контакта. В донном случае желательно использовать тепловое реле типа РТЛ на соответствующий ток срабатывания.
Если предполагается использовать устройство в условиях повышенной влажности, то целесообразно использование реле с рабочим напряжением обмотки 12 или 24 В. Ток как данная схема реализует двухпозиционный закон регулирования, то она не может быть использована в случаях, требующих реализации более сложных законов регулирования.
