Automatisering av pumpar och pumpstationer

Automatisering av pumpenheter gör det möjligt att öka tillförlitligheten och kontinuiteten i vattenförsörjningen, minska arbets- och driftskostnader samt storleken på kontrolltankar.

För automatisering av pumpenheter, med undantag för allmän utrustning (kontaktorer, magnetiska starter, switchar, mellanreläer), används speciella styr- och övervakningsanordningar, t.ex. nivåkontrollrelä, centrifugalpumpens fyllningskontrollreläer, jetrelä, flottörbrytare, elektrodnivåomkopplare, olika tryckmätare, kapacitiva sensorer, etc.

Kontrollstation — en komplett enhet upp till 1 kV, designad för fjärrstyrning av elektriska installationer eller deras delar med automatiserad prestanda för kontroll, reglering, skydd och signaleringsfunktioner. Strukturellt är kontrollstationen ett block, panel, skåp, tavla.

Styrenhet — en kontrollstation, vars alla delar är monterade på en separat platta eller ram.

Kontrollpanel — en kontrollstation, vars alla delar är monterade på brädor, skenor eller andra strukturella element monterade på en gemensam ram eller plåt.

Kontrollpanel (ShTSU kontrollstationsskärm) Det är en sammansättning av flera paneler eller block på en tredimensionell ram.

Kontrollskåp - en kontrollstation skyddad från alla sidor på ett sådant sätt att när dörrar och luckor är stängda utesluts tillgång till spänningsförande delar.

Automatisering av pumpar och pumpstationer handlar som regel om att styra den dränkbara elektriska pumpen från vattennivån i tanken eller trycket i tryckledningen.

Låt oss titta på exempel på automatisering av pumpenheter.

I fig. 1, och visar ett automatiseringsschema för den enklaste pumpenheten — dräneringspump 1, och i fig. 1, b visar kopplingsschemat för denna installation. Automatisering av pumpenheten utförs med hjälp av en flytande nivåbrytare. KU-manövernyckeln har två lägen: för manuell och automatisk styrning.

Ris. 1. Utformningen av dräneringspumpanordningen (a) och dess elektriska krets för automatisering (b)

I fig. 2 transmissionsautomatiseringsschema för att styra en dränkbar pump enligt vattennivån i tanken i ett vattentorn, implementerat på reläkontaktelement.

Ris. 2. Schematiskt diagram av automatisering från en dränkbar pump enligt vattennivån i tankvattentornet

Driftläget för automationskretsen från pumpen ställs in av CA1-omkopplaren. När du ställer in den i läge "A" och slår på QF-omkopplaren, läggs spänning på styrkretsen.Om vattennivån i trycktanken är under elektroden på den nedre nivån av fjärrkontrollsensorn, är kontakterna SL1 och SL2 i kretsen öppna, reläet KV1 är avstängt och dess kontakter i spolens krets av magnetstartaren KM är stängda. I detta fall kommer magnetstartaren att slå på pumpmotorn, samtidigt slocknar signallampan H L1 och lampan H tänds L2. Pumpen kommer att leverera vatten till tanken under tryck.

När vatten fyller utrymmet mellan SL2-elektroden på nedre nivå och sensorkroppen som är ansluten till den neutrala ledningen, kommer SL2-kretsen att stängas, men KV1-reläet kommer inte att slås på eftersom dess stift i serie med SL2 är öppna.

När vattnet når elektroden på den högsta nivån kommer SL1-kretsen att stängas, KV1-reläet slås på och, efter att ha öppnat sina kontakter i kretsen av spolen till den magnetiska startmotorn KM, kommer den att stänga av den senare och efter att ha stängts stängningskontakterna, kommer den att strömförsörjas ensam via SL2-sensorkretsen. Pumpmotorn stängs av och varningslampan H slocknar. L2 och lampan H tänds L1. Pumpmotorn slås på igen när vattennivån sjunker till läget när kretsen SL2 är öppen och relä KV1 kommer att avaktiveras.

Att slå på pumpen i valfritt läge är endast möjligt om DSX torrkörningssensorkretsen är sluten (SL3), som styr vattennivån i brunnen.

Den största nackdelen med nivåkontrollen är känsligheten hos nivåsensorernas elektroder för att frysa på vintern, på grund av vilken pumpen inte stängs av och vattnet svämmar över från tanken. Det finns fall av förstörelse av vattentorn på grund av frysning av en stor massa is på deras yta.

Vid tryckstyrning av pumpens drift kan en elektrisk kontakttryckmätare eller tryckvakt installeras på tryckledningen i pumprummet. Detta underlättar sensorunderhållet och eliminerar exponering för låga temperaturer.

I fig. 3 sändningar kretsschema för styrning av en vattenförsörjning (pumpning) installation av ett torn enligt signalerna från en elektrisk kontaktmanometer (enligt trycket).

Ris. 3. Schematiskt diagram över styrningen av en vatteninstallation på ett torn med en elektrisk kontaktmanometer

Om det inte finns något vatten i tanken är kontakten på tryckmätaren СП1 (nedre nivå) stängd och kontakten СП2 (övre nivå) är öppen. Relä KV1 fungerar, stänger kontakterna KV1.1 och KV1.2, som ett resultat av vilket den magnetiska startmotorn KM slås på, vilket ansluter den elektriska pumpen till ett trefasnätverk (strömkretsar visas inte i diagrammet).

Pumpen levererar vatten till tanken, trycket stiger tills manometerkontakten stänger, СП2 inställd på den övre vattennivån. Efter stängning av kontakten СP2, aktiveras reläet K V2, vilket öppnar kontakterna KV2.2 i kretsen av spolen av reläet KV1 och KV2.1 i kretsen av spolen av magnetstartaren KM; pumpmotorn stängs av.

När vatten rinner ut ur tanken minskar trycket, СP2 öppnar och stänger av KV2, men pumpen slås inte på, eftersom tryckmätaren är i kontakt, är СP1 öppen och reläspolen KV1 stängs av. Pumpen slås på när vattennivån i tanken sjunker innan tryckmätarkontakten sluter. СП1.

Styrkretsarna drivs av en 12 V nedtrappningstransformator, vilket ökar säkerheten vid service av styrkretsen och den elektriska kontakttryckmätaren.

För att säkerställa driften av pumpen i händelse av fel på den elektriska kontakttryckmätaren eller styrkretsen, är en omkopplare CA1 konstruerad. När den är påslagen manipuleras styrkontakterna KV1.2, KV2.1 och spolen på magnetstartaren KM är direkt ansluten till 380 V-nätet.

I fasgapet L1 inkluderar styrkretsen en kontakt ROF (förlust av fasrelä), som öppnar i händelse av en öppen fas eller asymmetriskt läge i försörjningsnätet. I detta fall är spolens krets KM bruten och pumpen stängs automatiskt av tills felet är åtgärdat.

Skyddet av kraftkretsarna i denna krets från överbelastning och kortslutning utförs av en automatisk omkopplare.

I fig. 4 transmissionsschema för automatisering av en vattenpumpningsinstallation, som innehåller en elektrisk pumpenhet 7 av dränkbar typ, placerad i en brunn 6. En backventil 5 och en flödesmätare 4 är installerade i tryckrörledningen.

Pumpenheten har en trycktank 1 (vattentorn eller luft-vattenpanna) och Trycksensorer (eller nivå) 2, 3, med sensor 2 som svarar på det övre trycket (nivån) i tanken och sensor 3 på det undre trycket (nivån) i tanken. Pumpstationen styrs av styrenheten 8.

Ris. 4. Schema för automatisering av en vattenpumpningsanordning med variabel frekvens

Pumpenheten styrs enligt följande. Antag att pumpenheten är avstängd och trycket i trycktanken minskar och blir lägre än Pmin... I detta fall skickas en signal från sensorn för att slå på den elektriska pumpen. Det börjar med att gradvis öka frekvensen. är ström som försörjer pumpenhetens elmotor.

När pumpenhetens hastighet når det inställda värdet går pumpen in i driftläge. Genom att programmera driftläget frekvensomvandlare du kan säkerställa den nödvändiga intensiteten av pumpens arbete, dess mjuka start och stopp.

Användningen av en justerbar elektrisk drivning av en dränkbar pump gör det möjligt att implementera direktflödessystem för vattenförsörjning med automatisk tryckhållning i vattenförsörjningsnätet.

Kontrollstationen, som säkerställer en smidig start och stopp av den elektriska pumpen, automatiskt upprätthållande av trycket i rörledningen, innehåller en frekvensomvandlare A1, en trycksensor BP1, ett elektroniskt relä A2, en styrkrets och hjälpelement som ökar tillförlitligheten av elektronisk utrustning (fig. 5).

Pumpens styrkrets och frekvensomformare har följande funktioner:

— mjuk start och stopp av pumpen;

— Automatisk kontroll av nivå eller tryck.

— Skydd mot "torrkörning".

— Automatisk avstängning av den elektriska pumpen i händelse av ofullständig fasläge, oacceptabelt spänningsfall, i händelse av en nödsituation i vattenförsörjningsnätet.

— Överspänningsskydd vid ingången till frekvensomformaren A1;

— Signalering för att slå på och stänga av pumpen samt för nödlägen.

— uppvärmning av styrskåpet vid negativa temperaturer i pumprummet.

Mjukstart och mjuk retardation av pumpen görs med frekvensomformare typ A1 FR-E-5.5k-540ES.

Ris. 5. Schematiskt diagram över automatisering av en dränkbar pump med en anordning för mjukstart och automatisk tryckhållning

Den dränkbara pumpmotorn är ansluten till U-, V- och W-anslutningarna på frekvensomformaren. När knappen СB2 trycks in aktiveras Relä «Start» K1, vars kontakt K1.1 ansluter ingångarna STF och frekvensomformarens dator, vilket säkerställer mjuk start av den elektriska pumpen enligt det program som specificerats vid inställning av frekvensomformaren.

I händelse av ett fel i frekvensomformaren eller pumpmotorkretsarna är AC-omvandlarkretsen sluten, vilket säkerställer att reläet K2 fungerar. Efter aktivering av K2 stänger dess kontakter K2.1, K2.2 och kontakt K2.1 i kretsen K1 öppnas. Utgången på frekvensomformaren och reläet K2 är avstängda. Återaktivering av kretsen är möjlig först efter att felet har avlägsnats och skyddet har återställts med knappen 8V3.1.

Trycksensor BP1 med analog utgång 4 … 20 mA ansluts till den analoga ingången på frekvensomformaren (stift 4, 5), vilket ger negativ återkoppling i tryckstabiliseringssystemet.

Stabiliseringssystemets funktion säkerställs av frekvensomformarens PID-regulator. Erforderligt tryck ställs in med potentiometer K1 eller av frekvensomformarens kontrollpanel. När pumpen går torrt sluter kontakt 7-8 på det elektroniska motståndsreläet A2 i kortslutningsreläets spole och torrkörningssensorn ansluts till dess kontakter 3-4.

Efter att kortslutningsreläet är aktiverat stängs dess kontakter K3.1 och kortslutning.2, vilket resulterar i att skyddsreläet K2 aktiveras, vilket säkerställer att pumpmotorn stängs av. I detta fall matas kortslutningsreläet oberoende av kontakt K3.1.

I alla nödlägen lyser HL1-lampan; HL2-lampan tänds när vattennivån är oacceptabelt låg (med «torrdrift» av pumpen) Uppvärmningen av styrskåpet under den kalla årstiden sker med hjälp av elvärmare EK1 … EK4, som är påslagna av kontaktorn KM1 när det termiska reläet VK1. Skydd av frekvensomformarens ingångskretsar från kortslutning och överbelastning utförs av brytaren QF1.

Ris. 5. Automatisering av pumpenheten

Artikeln använder material från boken Daineko V.A. Elektrisk utrustning för jordbruksföretag.

Se även: Ett enkelt automatiserat styrschema för två avfallspumpar