Автоматическое управление насосами в системах водоотведения

Одним из основных назначений систем автоматического управления водоотводящих (канализационных) станций является поддержание в заданных пределах уровня жидкости в приемных резервуарах. Опыт эксплуатации этих систем показал, что применение для контроля уровня поплавковых реле связано с рядом недостатков (заиливанием поплавковых труб, повреждением механических связей, низкой надежностью контактных элементов).

Этих недостатков лишены электродные датчики уровня, принцип действия которых основан на электроконтактном методе измерения. Выпускается несколько вариантов этих приборов, отличающихся конструкцией и способом установки в зависимости от агрессивности измеряемой среды.

Датчик со стержневыми электродами (рис. 82, а) представляет собой стальную наружную защитную трубу 11 с расположенными в ней четырьмя электродами 2, изготовленными из нержавеющей стали, меди или латуни. Электроды укреплены на изоляторах 4, установленных на наружной шайбе 6 из оргстекла. Устранение касания электродов друг с другом обеспечивается двумя изоляционными шайбами 9, закрепленными винтами 10. Шайбы имеют отверстия, обеспечивающие быстрое вытекание воды из трубы датчика при опускании уровня жидкости. Защитная труба, предохраняя электроды от повреждений и прикосновения персонала, выполняет также роль нулевого электрода. Она надежно заземляется, а с нижнего торца закрывается днищем 12 с отверстиями для прохода воды. При использовании датчика для загрязненных вод на трубу надевается предохранительная металлическая сетка (на рис. 82, а не показана).

К электродам с помощью резьбовых соединений 5 присоединяют контактные провода для подключения их к аппаратуре автоматического управления. Труба сверху имеет фланец 8, который служит основанием для крышки 7, защищающей верхнюю часть электродов, и имеет с фланцем разъемное соединение с помощью винтов 3. Длину электродов определяют в зависимости от высоты контролируемых уровней, а длину трубы принимают такой, чтобы конец более длинного электрода находился на расстоянии 200 мм от днища. При длине электродов до 1,5 м достаточна одна изоляционная шайба. Конструкция датчика дает возможность регулировать длину электродов в диапазоне до 200 мм. Датчик позволяет контролировать до четырех уровней (по числу электродов). Он устанавливается на стене резервуара с помощью стальных штырей 1 или на перекрытии резервуара через трубу и имеющийся на ней фланец.

Датчик с кольцевыми электродами (рис. 82, б) отличается компактностью и возможностью контроля большего числа уровней. В наружную защитную трубу 8 вставлен изоляционный стержень Риз оргстекла или эбонита, закрепленный с помощью втулки 3. На стержень устанавливают бронзовые кольца 10, служащие электродами датчика, закрепленные на стержне винтами 2. Защитная труба снизу закрывается кольцом (направляющей 12 ), через отверстие которого проходит стержень. Сверху труба защищена крышкой 4, соединенной с фигурной втулкой 6, служащей для закрепления верхнего конца стержня. Во избежание изгиба стержня в его среднюю часть вставляется шпилька 11, предотвращающая смещение стержня с осевой линии защитной трубы, которая закрепляется двумя шплинтами 1. Крышка имеет фланец прямоугольной формы, к которому присоединяется угловой штепсельный разъем 5, подключающий провода к электродам датчика. Для установки датчика на стенке резервуара к наружной трубе приваривают два стальных крюка 7.

Конструкция датчика позволяет устанавливать длину изоляционного стержня и наружной защитной трубы, а также число

Электродные датчики уровня

Рис. 82. Электродные датчики уровня:

а — со стержневыми электродами; б — с кольцевыми электродами

колец электродов в зависимости от конкретных условий его работы. Преимущество этого датчика состоит в том, что с увеличением числа электродов нет необходимости увеличивать диаметр наружной трубы. Для контроля любой отметки уровней жидкости электроды регулируются путем смещения колец вдоль оси изоляционного стержня до требуемой высоты уровня.

В схемах включения рассмотренных электродных сигнализаторов использование высокого напряжения (=220 В) в соответствии с требованиями техники безопасности запрещено. В связи с этим применяются схемы с более низким напряжением (12—48 В), которые содержат различные усилительные устройства.

В качестве примера на рис. 83 приведена одна из таких схем, в которой использованы полупроводниковые триоды (транзисторы). Схема обеспечивает возможность контроля верхнего и нижнего уровней жидкости и позволяет создавать несколько вариантов схем автоматического двухпозиционного регулирования работы насосных агрегатов. Сущность работы схемы состоит в следующем: электроды соединяются с минусовым выводом источника питания и при их соприкосновении с жидкостью «открывают» предварительно «закрытые» транзисторы, что вызывает перераспределение напряжения и срабатывание выходных реле

Схема автоматического контроля жидкости с использованием «ключевого» режима работы полупроводниковых триодов

Рис. 83. Схема автоматического контроля жидкости с использованием «ключевого» режима работы полупроводниковых триодов

контроля уровней. Для измерения каждого уровня требуются два транзистора, включенных по схеме с общим эмиттером.

Напряжение смещения на базу первого транзистора Тх подается через сопротивление R2 и сопротивление перехода «электрод-жидкость». Если жидкость находится ниже электрода Э, то напряжение смещения на базе транзистора 71, и коллекторный ток отсутствуют. В этом режиме нет падения напряжения на сопротивлении R3, следовательно, «закрыт» выходной транзистор Т2. В момент касания жидкостью электрода на базе входного транзистора Т{ появляется напряжение смещения. Транзистор Т{ «открывается», в цепи коллектора появляется ток, на эмиттере сопротивления R3 возникает напряжение, которое «открывает» выходной транзистор Т2. Включенное в коллекторную цепь реле Р{ срабатывает и производит соответствующие переключения в схеме управления насосными агрегатами. Цепи с транзисторами Т3— Т4 и реле Р2 работают аналогично и контролируют верхний уровень жидкости.

Переменным сопротивлением R{ подбирается оптимальное напряжение смещения на базе транзисторов Т1 и Т3, которое предохраняет их от перенапряжения. Переменные сопротивления R2 и R5 дают возможность регулировать чувствительность датчика в широких пределах.

Если насосы работают с предварительным заливом, то надежность работы оборудования определяется правильным выбором датчика, контролирующего процесс залива. В этом случае о наличии электропроводных жидкостей в трубопроводах сигнализируют специальные проходные датчики, вмонтированные непосредственно в трубопровод (рис. 84, а). Датчик состоит из корпуса 4, штуцеров 5, накидных гаек 3 и двух приводов 2 из нержавеющей стали. Электроды закреплены внутри корпуса с помощью двух текстолитовых трубок 1.

Электрическая схема включения этого датчика (рис. 84, б) содержит однокаскадный усилитель с полупроводниковым триодом. Для усиления мощности транзистор Т включается по схеме с общим эмиттером, а для питания коллекторной и управляющей цепи «эмиттер—база» применяют два выпрямителя В{ и В2, собранных по схеме однофазного моста на полупроводниковых германиевых диодах. Трансформатор Тр имеет три обмотки: одна подключается к питающей цепи переменного тока, две другие служат для питания выпрямителей. Когда жидкость не касается электрода, цепь «эмиттер—база» отключена от схемы, а переход «коллектор—база» закрыт. В коллекторной цепи с включенной в

Схема датчика контроля залива насоса

Рис. 84. Схема датчика контроля залива насоса:

а — устройство проходного электродного датчика залива насоса; б — электрическая схема включения электродного датчика

нее обмоткой реле Р проходит ток малого значения, так как цепь обладает большим обратным сопротивлением коллекторного перехода, поэтому сила тока в этой цепи недостаточна для срабатывания реле Р. При соприкосновении электрода с водой к эмиттеру подается положительный потенциал, к базе — отрицательный и переход «эмиттер—база» открывается. В результате в управляющей цепи появляется ток, усиливающий ток в коллекторе, что приводит к срабатыванию реле.

Электродные датчики, используемые для контроля залива насосов, широко применяются также для контроля наличия воды в трубопроводах при эксплуатации автоматизированных насосных станций. Схема автоматического управления насосной станцией с тремя агрегатами приведена на рис. 85. Пуск первого насоса происходит при подъеме уровня жидкости в приемном резервуаре до положения, соответствующего наполнению подводящего коллектора до 80%. При дальнейшем повышении уровня последовательно включаются второй и третий насосы. Их отключение происходит в обратном порядке. Пуск и отключение насосов производятся с помощью реле уровня и реле времени. При аварии и выходе из строя основного оборудования происходит автоматическое переключения подводящего коллектора на обводной с помощью включенных в схему управления задвижек и шиберов. Схема такой автоматизированной насосной станции отличается высокой надежностью и дает возможность управления без обслуживающего персонала, что позволяет снизить эксплуатационные расходы на 15% , а расход электроэнергии — на 9,3%.

Схема автоматического управления насосной станцией

Рис. 85. Схема автоматического управления насосной станцией:

1 - подводящий трубопровод; 2 - обводной аварийный трубопровод; 3 - механизированная решетка Л-1 М; 4- соленоидный клапан; 5 - молотковая дробилка; 6 - насосы;

КУР - кнопка управления решеткой;

КУД - кнопка управления дробилкой;

КУЗ - кнопка управления задвижкой;

КУН - кнопки управления насосами; ПУ - переключатель управления; ДСУ - датчик сельсинного устройства; УСП - универсальный сельсинный приемник; КА - кнопка аварийная; МП - магнитный пускатель

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >