Автоматизация водоснабжения и орошения

Автоматизация водонасосных установок для ферм и населенных пунктов

В сельском хозяйстве воду используют для нужд населения и поения животных, приготовления пищи и кормов, полива растений, тушения пожаров и для других производственных целей. Для подъема и раздачи воды применяют водонасосные установки, состоящие из водоприемников, очистительных сооружений, резервуаров чистой воды или водонапорных башен, соединительной водопроводной сети и электронасосов со станциями управления.

В сельском хозяйстве используют водонасосные установки трех типов. Почти в 90 % случаев используют башенные водонасосные установки с расходом воды до 30 м3/ч. Если расход воды составляет 30...65 м3/ч, то рекомендуют двухагрегатные насосные станции

347

с водонапорным котлом. При расходе воды более 65 м3/ч экономически целесообразно использовать насосные установки с непосредственной подачей воды в распределительную сеть (оросительную систему). На рис. 7.58 показаны основные схемы насосных установок, питающие сельскохозяйственных потребителей воды.

Различают одно- и двухступенчатые схемы насосных установок.

По одноступенчатой схеме вода из водоисточника непосредственно подается потребителям (рис. 7.58, а, б).

Напорно-регулирующим устройством, согласующим работу насоса с графиком расхода воды потребителями, служит пневматический котел (рис. 7.58, а) или водонапорная башня (рис. 7.58, б). В первом случае напор создается за счет давления сжатого воздуха, заполняющего пространство выше уровня воды в котле, во втором — за счет поднятия водонапорного бака на необходимую высоту.

В случае использования схемы с пневмокотлом подаваемая насосом (привод Ml) вода поступает к потребителям и заполняет котел. При повышении уровня воды в котле находящийся в нем воздух сжимается. Когда давление воздуха в котле достигнет заданного значения, реле давления PS (1) через станцию управления СУ1 отключит электронасос Ml. По мере расходования воды давление в котле снижается. Когда оно достигнет заданного минимального значения, реле давления включит насосный агрегат. Недостатком безбашенной водоспабжающей установки является малый запас воды, определяемый регулируемым объемом бака.

В случае использования схемы с водонапорной башней для управления электронасосом применяются электродные датчики уровней LS (1 и 2), установленные в баке. Их сигналы через станцию управления СУ2 воздействуют па электронасос так, что при снижении воды в баке до заданного нижнего уровня LS (2) насос включается в работу, а после наполнения бака до уровня LS (1) отключается от сети.

Двухступенчатые схемы водоподъема показаны па рис. 7.58, в и г. В этом случае вода из скважины предварительно подается в наземный безнапорный резервуар, играющий роль накопительной емкости (в нем сохраняются хозяйственный и противопожарный запасы воды), а затем насосом М2 или системой насосов (работающих на магистраль поочередно, либо одновременно, либо

Глава 7. Автоматизация типовых ТП сельскохозяйственного производства

Схемы водоснабжения

Рис. 7.58. Схемы водоснабжения:

а — с пневматическим котлом; б — с водонапорной башней; в — с наземным резервуаром и пневматическим котлом; г — с наземным резервуаром и прямоточной работой насоса второго подъема

349

по заданному алгоритму) по мере необходимости подается потребителям. Автоматическим заполнением резервуара управляют электродные датчики уровней LS (1 и 2), воздействующие па погружной электронасос Ml.

На рис. 7.58, в давление в нагнетательном трубопроводе обеспечивается с помощью пневматического котла-регулятора. В схеме (рис. 7.58, г) используют прямоточную работу насоса второй ступени подъема (либо группы насосов) непосредственно на нагнетательный трубопровод. В последнем случае давление регулируют задвижкой, или изменением числа параллельно работающих насосов, или изменением скорости вращения насоса в зависимости от давления в нагнетательном трубопроводе либо расхода воды.

Чтобы скорость вращения насоса в питающей сети системы водоснабжения изменялась, целесообразно применять энергосберегающие преобразователи частоты. Преобразователь частоты, плавно регулируя скорость вращения двигателя насоса, в любых условиях, даже при резком изменении расхода, поддерживает напор в системе строго постоянным и равным заданному. Необходимо заметить, что резкий пуск двигателя насосного агрегата является причиной гидравлического удара (резкое изменение давления) в водопроводной магистрали, который может привести к аварии, а также к захвату песка насосом, что значительно снижает надежность работы системы и сокращает срок службы насосного агрегата. Поэтому применение в качестве пускового устройства частотного преобразователя позволяет обеспечить ряд защитных функций, выполняемых станциями управления.

В последнее время промышленность выпускает специализированные микропроцессорные устройства, обеспечивающие управление подающими насосами по готовым алгоритмам (управление работой основного и резервного насоса, отключение работающего насоса в случае, если в трубопроводе не обеспечено давление, и т.д). Примером таких устройств являются приборы САУ-МП фирмы ОВЕН [28J.

Во всех схемах водоснабжения должна быть предусмотрена защита от ненормальных режимов работы насоса, которые позволяет выявить датчик давления (датчик PS — позиция 2 (рис. 7.58, а), 3 (рис. 7.58, б) и 4 (рис. 7.58, в и г)).

Для автоматизации башенных насосных установок применяются станции автоматического управления различных типов: ПЭТ (контактная станция), бесконтактные станции ШЭТ (па логических элементах) и «Каскад» [30, с. 265J, микропроцессорная САУ-М2 [28J. Они обеспечивают автоматический пуск и остановку насоса в зависимости от уровня воды в баке, защиту электродвигателя от токов короткого замыкания, технологических перегрузок и перегрузок при потере напряжения в одной из фаз питающей сети, от аварийного режима работы агрегата и т.д.

Для изучения принципа работы станции управления башенной насосной установкой рассмотрим ее релейно-контактный вариант (рис. 7.59).

Режим работы установки задает положение переключателя SA: Р — ручное включение насоса; О — отключение насоса; А — авто-

Принципиальная электрическая схема управления башенной насосной установкой с контролем давления в напорном трубопроводе

Рис. 7.59. Принципиальная электрическая схема управления башенной насосной установкой с контролем давления в напорном трубопроводе

351

матический режим работы. В автоматическом режиме работы, если воды в башне нет, контакты (электроды) SLH верхнего и SLL нижнего уровня разомкнуты, реле KV выведено из цепи тока и его контакты в цепи катушки магнитного пускателя КМ1 замкнуты. Магнитный пускатель КМ1 срабатывает и включает двигатель насоса М. Одновременно замыкается контакт пускателя в цепи сигнальной лампы HL2, которая показывает, что электронасоспый агрегат находится в работе.

По мере накопления воды в башне перекрываются водой сначала контакты SLL нижнего уровня (будет подготовлена цепь самоблокировки реле KV), а затем контакты SLH верхнего уровня и реле KV получает питание. Размыкающие контакты KV разрывают цепь питания катушки магнитного пускателя КМ1. Электродвигатель насоса отключается, о чем сигнализирует лампа HL1. Повторное включение произойдет, когда уровень воды опустится ниже нижнего уровня SLL.

Защита от аварийных режимов работы насосного агрегата работает следующим образом. При срабатывании пускателя КМ1 получает питание катушка реле времени КТ. Насос начинает подавать воду, ее давление в напорном трубопроводе увеличивается, и при определенном значении контакты реле давления SP размыкаются. Катушка реле времени КТ исключается из цепи тока, а насос продолжает работать. Его отключение или включение происходит автоматически по сигналам датчика уровней.

Если же давление в напорном трубопроводе по каким-либо причинам не восстанавливается, то контакты реле давления SP остаются замкнутыми. Но через определенное время разомкнутся контакты реле времени КТ.1 в цепи катушки магнитного пускателя КМ1, который отключит электродвигатель насоса от сети. Реле времени КТ получает питание посредством своих же замыкающих контактов КТ.2. Сигнальная лампа HL3 указывает на аварийное отключение насосной установки. Реле давления SP защищает двигатель насосного агрегата от работы на холостом ходу. В качестве защитного устройства используют также электродный датчик сухого хода, устанавливаемый па насосном агрегате. Он отключает насос в случае отсутствия воды в скважине. На принципиальной схеме управления насосным агрегатом (см. рис. 7.59) цепи подключения датчика сухого хода Scx показаны пунктирной линией.

На рис. 7.60 изображена электрическая схема устройства «Каскад», которая обеспечивает автоматическое управление по уровню или по давлению воды в водонапорном баке, местное управление, отключение электродвигателя при возникновении аварийных режимов («сухой ход», «перегрузка», «короткое замыкание»). При автоматическом управлении по уровню (положение «АУ» переключателя SA) питание на схему подают автоматическим выключателем QF. Если уровень воды в баке ниже электрода нижнего уровня, цепи SL1 и SL2 разомкнуты и реле KV1 замыкает свой контакт в цепи питания КМ, который включает насос М. Когда уровень воды в баке достигает электрода верхнего уровня, замыка-

Принципиальная электрическая схема комплектного устройства «Каскад»

Рис. 7.60. Принципиальная электрическая схема комплектного устройства «Каскад»

353

ется цепь SL2, электронный блок Е1 отключает реле KV1, которое в свою очередь отключает КМ и тем самым — насос. Если цепь датчика сухого хода SL3, контролирующего уровень воды в скважине, разомкнута, включения насоса нс произойдет.

Станция «Каскад» может использоваться для управления по давлению, если па напорном трубопроводе установлен электро- контактный манометр или реле давления SP (положение «ДУ» переключателя SA). При снижении уровня воды до нижнего контролируемого значения замыкается контакт SP и электронный блок Е1 включает реле KV1. Оно включает пускатель КМ, который включает насос М. По истечении установленного времени электронный блок управления выдает сигнал на отключение насоса. Затем цикл повторяется. Контроль загрузки электродвигателя насоса осуществляют по амперметру РА1. При возникновении аварийных режимов происходит автоматическое отключение насоса и на панели управления загорается лампа «сухой ход» или «перегрузка» в зависимости от аварийного режима.

На рис. 7.61 приведена схема управления водоподъемной установкой с пневмокотлом. Режим работы установки устанавливают переключателем SA: Р — ручное включение насоса; О — отключено; А — автоматический режим работы. При разборе воды из котла давление в нем снижается и контакты манометрического датчика давления SP замыкаются, катушка магнитного пускателя КМ

Принципиальная электрическая схема управления водоподъемной установкой ВУ с пневматическим котлом получает питание и включает насос

Рис. 7.61. Принципиальная электрическая схема управления водоподъемной установкой ВУ с пневматическим котлом получает питание и включает насос. При повышении уровня воды давление в котле понижается до заданного значения, при котором контакты SP размыкаются и насос М отключается.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >