Автоматизація технологічних процесів�Лекція

АВТОМАТИЗАЦІЯ УСТАНОВОК ВОДОПОСТАЧАННЯ І ЗРОШУВАННЯ

1. Постачання води сільськогосподарським споживачам

2. Автоматизація водо насосних установок для ферм і населених пунктів

3. Станції управління насосними агрегатами

4. Автоматизація перекачування стічних вод

​

Що дає автоматизація водопостачання

Продуктивність праці по водопостачанню збільшилася в 20 разів

Експлуатаційні витрати знизилися в 10 разів

При напуванні тварин з автонапувалок збільшується продуктивність ВРХ на 10 %, а птахів - на 15...20 %.

Водонасосні установки, які застосовуються в СГ

Безбаштові з водонапірним баком� (При витраті води до 30 - 65 м³/год. рекомендують двох агрегатні насосні станції)

З безпосередньою подачею води у водонапірну мережу �(При витраті води більше 65 м³/год.)

Баштові з водонапірним баком � (При витраті води до 30 м³/год., більше 90%)

Види насосів

Плаваючі насоси

Для підйому води з відкритих водоймищ і шахтних колодязів

Осьові насоси

Заглибні насоси

виконують в моноблоці з електродвигунами і занурюють у воду, в трубчасті колодязі діаметром 100...250 мм

Електронасоси

Артезіанські насоси - насоси з електродвигунами, розташованими над свердловиною

Мають малу подачу води (до 1 м³/год. при напорі 20 м). Використовуються в побуті

Насоси з електромагнітним вібраційним приводом

Відцентровінасоси

Безбаштова насосна установка типу ВУ

1 – труба засмоктування ;

2 – насос;

3, 12 – трубопроводи;

4 – бак;

5 – вентилі;

6 – камери;

7 – повітряний клапан;

8 – датчик тиску;

9 – запобіжний клапан;

10 – жиклер;

11 – дифузор

Призначена для підіймання води з

відкритих водоймищ і шахтних

колодязів глибиною

до 5 м при тиску від 25 до 80 м.

Водокачки без башти мають низький

коефіцієнт використання об'єму бака

(0,15...0,2) V, великий перепад напору

(20...30 м) при малому регулюючому

об'ємі Vр і вибухонебезпечні.

Принципова електрична схема управління водопідіймальною установкою

Робота схеми управління

Вода до споживача поступає під тиском повітряної подушки, розташованої над водою в котлі.

При заборі води з баку тиск в ньому знижується і замикаються контакти манометричного датчика тиску BP, котушка магнітного пускача КМ. отримує живлення і включає електронасос. При підвищенні рівня води тиск в баку збільшується до заданого значення, при якому контакти BP розмикаються і насос відключається. Для ручного управління електронасосом призначені кнопки SВ2 «Пуск» і SВ1«Стоп».

Для автоматичної підтримки об'єму повітряної подушки служить струминний регулятор, який забезпечує підкачку повітря до тиску в баку 250 кПа. При максимальному аварійному тиску спрацьовує запобіжний клапан 9.

Поповнення повітря відбувається, коли жиклер 10 перекритий водою. Струмінь води, що подається насосом, створює розрідження в камері 6 (ефект пульверизації), повітряний клапан 7 відкривається, і повітря, змішуючись з водою, поступає в бак.

Баштова водокачка з заглибним електродвигуном

1 – електродвигун; 2 – насос;

3 – водопідйомна труба;

4 – хомут; 5 – свердловина;

6 – електричний кабель;

7 – плита; 8 – манометр;

9 – засувки ; 10 – трубопровід;

11 – приміщення; 12 – бак;

13 – водозливна труба;

14 – датчик рівня води;

15 – клапан; 16 – люк;

17, 18 – сходи;

Заглибні електронасоси типу ЭЦВ (Э – електричний заглибний,

Ц - відцентровий, В - для води) випускають продуктивністю

0,63...1000 м3/рік при напорі 12...680м. Електродвигуни виконують

сухими, напівсухими і заповненими маслом або водою.

Бак обладнали зовнішніми 17 і внутрішніми 18 сходами, люком 16,

вентиляційним клапаном 15, датчиками рівня 14 і водозливною

трубою 13, що виключає переповнення бака водою у разі не-

відключення насосу від датчиків верхнього рівня. На водопроводі

ставлять манометр 8 і засувки 9.

Датчик рівня води

19 – скоба;

20 – захисний корпус;

21, 22, 23 – трубчасті електроди відповідно верхнього рівня, загальний і нижнього рівня.

Електродний датчик рівня складається із захисного корпусу 20, скоби 19 для

кріплення датчика в баку і трубчастих електродів: верхнього рівня 21, нижнього рівня

23 і загального 22. Усередині центрального електроду розташований нагрівальний

елемент, який включають в холодний період, щоб не допустити обмерзання електродів.

Принципова електрична схема управління баштовою водокачкою

• Вручну електронасос включають, переводячи перемикач SA в положен-ня Р, відключають – О, автоматичний режим роботи - А.
• Якщо в башті немає води, то електро-ди датчиків верхнього SL1 і нижнього SL2 рівня розімкнені, отже, контакти KV:1 реле KV в ланцюзі котушки магнітного пускача КМ. замкнуті. Магнітний пускач спрацьовує і включає електронасос М. По мірі накопичення води в башті перекри-ваються водою спочатку контакти SL2 нижнього рівня, а потім SL1 верхнього рівня, і реле KV через воду отримує живлення. Контактами KV:1 воно розриває ланцюг живлення магнітного пускача КМ., і електронасос відключа-ється. Реле KV залишається включе-ним через контакти SL1, KV:2 і SL2.

• Воно відключиться тільки тоді, коли вода розімкне не тільки верхні контакти, але і ніжні. В цьому випадку контакти KV:1 в ланцюзі магнітного пускача КМ. викличуть повторне включення електронасоса М. Відключений стан насоса визначають по зеленій лампі HL1, а включений - по червоній лампі HL2.

​

Принципова електрична схема управління водо-насосною станцією

Безконтактна станція управління типу ШЕТ виконана на базі напівпровідникових логічних елементів.

Елементи логіки і витримки часу D, а також елемент АБО разом з блоком живлення БП2 захищають двигун від перевантажень і роботи в аварійних режимах. Датчиком струму служить трансформатор струму ТА, випрямлений струм якого поступає на потенціометр RP.

Станція ШЕТ дозволяє управляти електронасосом за допомогою телемеханіки. Для цього встановлюють реле прийому телесигналів управління, контакти KV2 і KV1 яких відповідно включають і відключають електронасос.

Робота принципової схеми станції

• За відсутності води у водонапірній башті контакти датчиків верхнього SL1 і нижнього SL2 рівнів розімкнені. Внаслідок цього на входах Вх.5 і Вх.6 здвоєного логічного елементу АБО- НІ сигнали відсутні, а на його виході сигнали з'являються і через діоди VD8 і VD9 поступають на підсилювач П, який підсилює вхідний сигнал, що викликає спрацьовування проміжного реле KV і загоряння сигнальної лампи HL. Реле KV своїми контактами включає магнітний пускач КМ., а останній – електронасос Д.
• По мірі заповнення башти водою спочатку замикаються контакти датчика SL2 нижнього рівня, а потім контакти датчика SL1 верхнього рівня. При замиканні контактів SL2 на Вх6 подається негативний потенціал, внаслідок чого на діоді VD9 вихідний сигнал зникає, а на діоді VD8 вихідний сигнал з’являється, завдяки чому насос не відключається. Коли вода замикає контакти датчика SL1 верхнього рівня, на Вх5 поступає сигнал і на діоді VD8 вихідний сигнал також зникає. Внаслідок цього лампа HL і реле KV відключаються, що викликає виключення електронасоса.
• При витратах води спочатку розмикаються контакти SL1 верхнього рівня, але це не призводить до включення електродвигуна, оскільки замість вихідного сигналу від датчика на вхід Вх5 через діод VD7 та реле KV подається від'ємний потенціал від джерела – 24 В.
• При розмиканні контактів SL2 нижнього рівня на Вх6 сигнал зникає, що викликає автоматичне повторне включення електронасоса.

Функціональна схема пристрою «Каскад»

Комплектна станція «Каскад» призначена для автоматичного і дистанційного управління заглибними електродвигунами (потужністю від 1 до 65 кВт) водо-насосних і дренажних станцій. У станції передбачений захист електродвигуна від перевантажень, коротких замикань і сухого ходу, тобто від роботи двигуна без води (для двигунів потужністю 4,5 кВт і вище).

Станція управління «Каскад» може працювати в двох режимах управління: за рівнем і тиском.

Умовні позначення:

ДСХ – датчики сухого ходу;

ЕЗ – елемент захисту;

ЕЖ – елемент живлення;

РВ, РО – контакти реле включень і відключень;

КВР, КНР- контакти датчиків верхнього і нижнього рівнів води;

ДТВ – контакти датчика тиску води;

ЕУР – елемент управління за рівнем;

ЕУТ – елемент управління тиском

Робота пристрою «Каскад»

• Серійні станції зазвичай розраховані на один з режимів, як правило, управління за рівнем. У цьому режимі команда на включення насоса виробляється елементом управління по рівню (ЕУР) при спорожненні бака (контакти датчика верхнього КВР і нижнього КНР рівнів розімкнені). Ця команда поступає у вихідний вузол (ВВ) і через певний час (до 30 с.), що встановлюється при наладці, включається реле K1 і магнітний пускач КМ.
• Коли рівень води досягає контактів датчика КВР, елемент ЕУР виробляє команду на відключення насоса. Команда поступає у ВВ, реле К1 і пускач КМ. знеструмлюються. При падінні рівня води нижче ніж місце встановлення датчика КНР цикл повторюється.
• При управлінні за тиском (ЕУТ) зниження рівня води у водонапірній башті (рис.) зменшує тиск води у водопроводі, що фіксується датчиком тиску води ДТВ. При замиканні контактів цього датчика елемент ЕУТ видає команду на включення насоса, яка запам'ятовується ВВ. При цьому насос залишається включеним незалежно від стану ДТВ. Відключення насоса відбудеться через заданий час (5...90хв.) необхідний для заповнення бака водою. Повторно насос включається автоматично після пониження рівня води в баку і замикання контактів ДТВ.
• При перевантаженні або обриві живлячої фази живлення зростає струм, споживаний двигуном, і елемент захисту (ЕЗ) подає команду ВВ на відключення двигуна.
• При зниженні рівня води в свердловині контакти датчика сухого ходу розмикаються і елемент ЕЗ подає команду на відключення двигуна і включення сигнальної лампи HL2.

Технологічна схема управління двох-агрегатною насосною станцією

Для відкачування стічних, дренажних і господарсько-фекальних вод використовують низьконапірні (8...95 м) високопродуктивні (16...9000 м³) каналізаційні електронасоси. Каналізаційним насосам властивий ряд відмінних особливостей: вони не засмічуються, мають одно-трилопатеве розширене робоче колесо; з'єднання насоса з напірним трубопроводом самоущільнюються; відсутні направляючі апаратів. Зазвичай ці насоси мають просту конструкцію. Вони обладнані кнопковою станцією дистанційного керування насосним агрегатом за допомогою магнітних пускачів.

1, J-засувки; 2 – клапан;

3 – нагнітаючі трубопроводи;

4 – насоси; 6 – резервуар;

7 – засмоктуючі трубопроводи;

8 – електрод

Принципова електрична схема управління двох-агрегатною насосною станцією

• Вручну агрегати включають і відключають за допомогою кнопок SВ1...SB4, у автоматичному режимі – за допомогою електродних датчиків рівня SL1...SL4.
• Засувки 1 і 5с ручним приводом закривають при ремонті насосів. При роботі насосів вони відкриті. Зворотний потік рідини через непрацюючий насос 4, нагнітаючий 3 і засмоктуючий 7 трубопроводи запобігає клапан 2. Стічні води і гнойова рідина збираються в резервуар 6.
• У міру підвищення їх рівня замикаються контакти датчиків SL1, SL2 і загальний електрод 8 (заземлена труба). Спочатку від датчика SL2 включається один насос. Якщо приток стічних вод більший ніж продуктивність насоса, то рівень стоків підвищується і датчиком SL3 включається другий електронасос.

​

Принципова електрична схема управління двох-агрегатною насосною станцією

• Черговість включення агрегатів визначається перемикачем SA3. Наприклад, в положенні 1 перемикача SA3 спочатку від датчика SL2 спрацьовує реле KV1, яке включає електродвигун Д1 першого насоса, а потім від датчика SL3 – реле KV2 і другий електронасос Д2.
• В положенні 2 перемикача черговість включення насосів буде зворотною. Другими парами контактів реле KL1 і KL2 виконують шунтування через датчик SL1 ланцюга датчиків SL2 і SL3. Завдяки цьому шунтуванню відключення реле KV1 і KV2, а потім і насосів при зниженні рівня стічних вод відбудеться тільки тоді, коли розімкнеться ланцюг датчика SL1 нижнього рівня.
• Якщо продуктивність і двох агрегатів менше притоку стічних вод, то від підвищення рівня замикається ланцюг датчика SL4 і спрацьовує реле KV3, яке включає аварійно-попереджувальну звукову НА і світлову HL2 сигналізації. Ці ж сигналізації спрацьовують від реле KV4 при зникненні напруги живлення.
• Ланцюги аварійної сигналізації отримують живлення від незалежного джерела.