Автоматизація водопостачання

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Вступ

Характерною властивістю систем управління, що визначає їх як особливий клас динамічних систем, є використання поточної інформації про керовані і керуючі впливи при реалізації зворотних і компенсуючих зв'язків, призначених для забезпечення оптимальної якості управління за обраним критерієм.

Основи наукового підходу до проектування автоматичних пристроїв були закладені ще в 19 столітті російським вченим Вишнегородським І.А., який визначив, що машина і регулятор утворюють єдину динамічну систему. Ним сформульовані також основні положення теорії стійкості і найважливіші закономірності регулювання за принципом зворотного зв'язку.

Підвищення потужності, складності та вартості технологічних комплексів і систем як об'єктів управління, посилення вимог до якості продукції, охорони навколишнього середовища та безпеки персоналу, а також забезпечення тривалої працездатності обладнання є економічними і соціальними передумовами до безперервного вдосконалення систем управління.

В даний час досягнуті певні успіхи у створенні автоматизованих (з участю людини) і повністю автоматичних керуючих систем. Це сприяло бурхливому розвитку мікропроцесорних засобів, здатних виконувати весь комплекс функцій з перетворення, передачі, обробці, зберіганню і використанню інформації для впливу на технологічний процес і для зв'язку з оператором. У першу чергу здійснюються вимір, контроль і регулювання стану технологічних об'єктів.

2. Автоматизація водопостачання

Водопостачання міських споживачів добре механізовано і автоматизовано. Завдяки автоматизації людина практично звільнений від ручної праці при видобутку, доставки і розподіл води на підприємства і в побуті. Автоматизація дозволила збільшити продуктивність праці з водопостачання в 20 разів, знизити експлуатаційні витрати в 10 разів.

Для підйому і роздачі води застосовують водо насосні установки, що складаються з водоприймачів, очисних споруд, резервуарів чистої води або водонапірних башт, сполучної водопровідної мережі і електронасосів зі станціями управління. Найбільш широко в сільському господарстві поширені відцентрові й осьові насоси. Насоси виконують у моноблоці з електродвигунами і занурюють у воду або розташовують на поверхні землі.

Для підйому води з відкритих водойм і шахтних колодязів використовують також плаваючі відцентрові насоси. Широко поширені так звані об'ємно-інерційні насоси з електромагнітним вібраційним приводом, розраховані на малу подачу води (до 1 м3 / ч при натиску 20 м).

У водопостачанні використовують водо насосні встановлення трьох типів: баштові з водонапірним баком, безбаштові з водонапірним котлом і безпосередньою подачею води у водопровідну мережу. Майже в 90% випадків використовують баштові водо насосні установки з витратою води до 30 м3 / ч. Якщо витрата води становить 30... б5м3 / рік, то рекомендують двоагрегатні насосні станції з водонапірним котлом. При витраті води більше 65 м3 / ч економічно доцільно використовувати насосні установки з безпосередньою подачею води в розподільну мережу.

Без баштові автоматична водопідйомна установка типу ВУ (рис. 1.1) призначена для підйому води з відкритих водойм і шахтних колодязів глибиною до 5 м при напорі 25... 80 м. Установка складається з всмоктувальної труби 1 з прийомним фільтром насосного агрегату 2, 3 та нагнітальної водорозбірної 12 труб з замикаючими вентилями 5, повітряно-водяного бака 4 з датчиком тиску 8 і струменевим регулятором запасу повітря, що має камеру змішування 6, повітряний клапан 7, жиклер 10 і дифузор 11.

Рис.1.1 Технологічна схема водопідйомній установки типу ВУ (а) і принципова електрична схема управління нею (б): 1 - усмоктувальна труба, 2 - насосний агрегат, 3 - нагнітальна труба; 4 - повітряно-водяний бак, 5 - замикаючий вентиль, 6 - камера змішування; 7 - повітряний клапан; 8 - датчик тиску; 9 - запобіжний клапан; 10 - жиклер ; 11 - дифузор, 12 - водозабірна труба

Схема управління в автоматичному режимі працює наступним чином. Вода до споживача надходить під тиском повітряної подушки, розташованої над водою в казані. При розборі води з котла тиск у котлі знижується і контакти манометричного датчика тиску ВР замикаються, котушка магнітного пускача КМ отримує харчування і включає електронасос.

Тиск включення, МПа, розраховують за формулою

P1 = (Hсв + Hр + Hпот) 10-2

де Hсв - вільний напір у споживача, м (для одноповерхових будівель 8 м, для двоповерхових - 12 м); Hр - різниця відміток розрахункових точок водопровідної мережі та мінімального рівня води в баку, м; Hпот - втрати напору у водопровідній мережі, м.

При збільшенні рівня води тиск у котлі підвищується до заданого значення, при якому контакти ВР розмикаються і насос відключається.

Тиск виключення, МПа, визначають за формулою

P2 = 1,7 P1 + 0,7

Ручне управління електронасосом здійснюється кнопками SB2 "Пуск" і SB1 «Стоп».

Обсяг повітряної подушки в баку постійно зменшується, тому що частина повітря розчиняється і виноситься з водою. Внаслідок цього зменшується тиск повітряної подушки і регулюючий об'єм в котлі знижується.

Для автоматичної підтримки обсягу повітряної подушки служить регулятор, що забезпечує підкачування повітря до тиску в баку 250 кПа. При максимальних аварійних тисках спрацьовує запобіжний клапан 9. Поповнення повітря відбувається, коли жиклер 10 перекритий водою. Струмінь води під дією насоса створює розрідження в камері 6 (ефект пульверизації), повітряний клапан 7 відкривається, і повітря, змішуючись з водою, надходить в котел.

Відчайдушні водопідіймальні установки мають низький коефіцієнт використання об'єму бака (0,15... 0,2) V, великий перепад тисків (20... 30 м) при малому регулюючому обсязі Vp та вибухонебезпечні. Тому їх застосовують обмежено.

Баштова система водопостачання зазвичай працює за наступною схемою: вододжерело - насосний агрегат - напірний агрегат - напірний трубопровід - водонапірна башта - водопровідна мережа - споживачі води.

При включенні насоса вода надходить одночасно до споживачів і в напірний бак вежі. Кількість надходить в бак води дорівнює різниці між подачею насоса і витратою споживачів. Після наповнення 6av х насосний агрегат відключається і водопостачання споживачів забезпечується водою, запасеної в баку. Місткість бака стандартних водонапірних веж-колон 15... 50 м3 і більше. При цьому загальна місткість бака визначається як сума трьох об'ємів: регулюючого, запасного і «мертвого». «Мертвий» обсяг, як правило, невеликий. У нього входять відстійна частина бака і частина обсягу бака від його верхньої крайки до максимального рівня води (висотою приблизно 0,3 м).

Запасний обсяг повинен зберігати господарсько-виробничий запас на випадок перерви в електропостачанні і, головне, пожежний запас води, розміри якого визначаються будівельними нормами і правилами.

Регулюючий об'єм Vр (м3), подача насоса GH (м3 / ч) і поточне споживання води Gp (м3 / ч) визначають тривалість роботи насосного агрегату

Tп = Vp / (Gн - Gp)

тривалість паузи

Tп = Vp / Gp.

Відповідно час циклу

Тц = Тр + Тп

Максимальне число включень буде при:

n = 0,25 (Gн / Vp).

Найбільше число включень протягом доби

nmax = 24n = 6 (Gн / Vp).

За цією формулою визначають робочий об'єм Vp, що обмежує максимальну кількість включень насосного агрегату nmax:

n = 6 Gн / nmax

Робочий об'єм бака при автоматичному управлінні насосним агрегатом визначається відстанню h між датчиками верхнього і нижнього рівнів.

Таким чином, для того щоб забезпечити число включень заглибного насоса не більше допустимого за технічними умовами, відстань між датчиками верхнього і нижнього рівнів (зона неоднозначності двохпозиційного регулятора) повинно бути

n = 6 Gн / (nmax F)

де F-площа дзеркала води в баку, м3.

Досвід експлуатації заглибних насосів свідчить про те, що nmax не повинно перевищувати 50... 70 (в залежності від конструкції) з інтервалом між включеннями не менше 5 хв.

Схема баштової водонасосній станції з датчиком рівня води зображена на малюнку 1.2, а, 6. Занурювальний електродвигун 1 в моноліті з багатоступінчастим насосом 2 закріплений на водопідйомних трубах 3 та опущений в свердловину 5. Труби закріплені в плиті 7, встановленої в санітарно-технічному приміщенні 11. Свердловини укріплені обсадними трубами діаметром 100... 450 мм. Електродвигуни виконані сухими, напівсухими або заповненими водою. Найбільш поширені електродвигуни, заповнені водою. Резинометалічні або пластикові підшипники також змащуються водою. До електродвигуну підведений кабель 6, закріплений на водопідйомних трубах хомутами 4. Усмоктувальна частина труби забезпечена сіткою, що затримує крупні домішки, які можуть міститися у воді.

Бак 12 баштами виконаний звареним з листової сталі і встановлений на цегляній, залізобетонною або металевою опорі. До баку підведений напірно-розвідний трубопровід 10. Кінець напірної труби доведений до верхнього рівня, а відведення води з бака відбувається через зворотний клапан у нижнього рівня. Бак обладнаний зовнішньої / 7 та внутрішньої 18 сходами, люком 16, вентиляційним клапаном 15, датчиком рівня 14 і водозливної трубою 13, виключає переповнення бака водою у разі не відключеної насоса. На водогоні встановлений манометр 8 і засувки 9.

Рис. 1.2 Баштова водо насосна установка з заглибним електродвигуном (а), схема датчика рівня води (б) і принципова електрична схема управління (в): 1 - занурювальний електродвигун, 2 - багатоступінчастий насос, 3 - водопідйомне труби; 4 - хомути, 5 - свердловина, 6 - кабель; 7 - плита, 8 - манометр; 9 - засувки; 10 - напірно-розвідний трубопровід; 11 - санітарно-технічне приміщення, 12 - бак, 13 - водозливна труба; 14 - датчик рівня; 15-вентиляційний клапан, 16 - люк, 17 і 18 - зовнішня і внутрішня сходи; 19 - скоба; 20 - захисний корпус; 21, 22 і 23 - електроди відповідно верхнього, нижнього і загального рівнів

Електродний датчик рівня складається з захисного корпусу 20, скоби 19 для кріплення датчика в баку і трубчастих електродів: верхнього 21, нижнього 23 і загального 22 рівнів. Всередині центрального електрода розташований нагрівальний елемент, який включений в холодну пору для виключення обмерзання електродів.

На малюнку 1.2, в показана принципова електрична схема керування типу ПЕТ баштової водо насосній установкою. Вона дозволяє в ручному та автоматичному режимах пускати і зупиняти електронасос, захищає електродвигун від перевантажень і коротких замикань, сигналізує за допомогою сигнальних ламп про включеному і вимкненому станах насоса.

Ручне включення електронасоса здійснюють перекладом перемикача SA в положення Р, а відключення - в положення 0. Автоматичний режим роботи задають перекладом перемикача в положення Л. Якщо в баку води немає, то контакти (електроди) датчика верхнього SL1 і нижнього SL2 рівнів розімкнуті, отже, контакти реле К V в ланцюзі котушки магнітного пускача КМ замкнуті. Магнітний пускач спрацьовує і включає електронасос М. У міру накопичення води в баку перекриваються водою спочатку контакти SL2 нижнього рівня, а потім SL1 верхнього рівня. При цьому реле К V отримує живлення через воду.

Контактами KV: 1 воно розриває ланцюг живлення магнітного пускача КМ, і електронасос відключається. Реле KV залишається включеним через контакти KV: 2, SL1 і SL2. Воно вимикається тільки тоді, коли вода розімкне не тільки верхні контакти, але і нижні. У цьому випадку контакти KV: 1 на ланцюзі магнітного пускача КМ викличуть повторне включення електронасоса М. Вимкнене стан насоса визначається по зеленій лампі HL1, а включене - по червоній HL2.

Захист двигуна здійснюється за допомогою типових розчепителів магнітного пускача КМ а автомата QF.

На холодний період року вимикачем S включається електрообігрівач ЄК датчика, що запобігає обмерзання і промерзання електродів датчика рівня.

автоматизація водопостачання насос підйомна установка

3. Автоматизація станцій управління насосними агрегатами

Безконтактна станція керування типу ШЕТ виконана на напівпровідникових логічних елементах. У порівнянні з контактними схемами безконтактні станції дорожче, але з дорожчання окупається збільшенням терміну служби і надійності роботи як самої системи управління, так і електродвигуна насоса.

Принципова електрична схема станції (рис.2.1) працює таким чином. Коли у водонапірній баку немає води, то контакти верхнього SL1 і нижнього SL2 рівнів розімкнуті. Внаслідок цього на входах Вх.5 і Вх.6 здвоєного логічного елемента АБО - НЕ сигнали відсутні, а на його виході сигнали з'являються і через діоди VD8 і VD9 надходять на підсилювач У, який підсилює вхідний сигнал, що викликає спрацьовування проміжного реле К V і загоряння сигнальної лампи HL. Реле KV-своїмі контактами включає магнітний пускач КМ, а останній - електронасос М. У міру заповнення бака водою спочатку замикаються контакти SL2 датчика нижнього рівня, а потім контакти SL1 верхнього рівня. При замиканні контактів SL2 на Вх. 6 подає негативний потенціал, внаслідок чого на діоді VD9 вихідний сигнал зникає, а на діоді VD8 залишається. Завдяки цьому насос не вимикається. Коли вода замикає контакти SL1 датчика верхнього рівня, на # х.5поступает сигнал і на діоді VD8 вихідний сигнал зникає. Внаслідок цього лампа HL і реле KV відключаються, що викликає виключення електронасоса.

Рис.2.1 Принципова електрична схема управління водо насосній станції типу Шет

При витраті води спочатку розмикаються контакти SL1 верхнього рівня, але це не призводить до вимикання електродвигуна, тому що замість вихідного сигналу від датчика на вхід Вх.5 через діод VD7 і реле KV подається негативний потенціал від джерела: - 24 В. При розмиканні контактів SL2 нижнього рівня на Вх.6 сигнал зникає, що викликає автоматичне повторне включення електронасоса.

Безконтактне реле Т-202, логічні елементи D, АБО і блок живлення БП2 захищають двигун від перевантажень і від роботи в аварійних режимах. Датчиком струму є трансформатор струму ТА, випрямлений струм від якого надходить на потенціометр RP. Движком потенціометра RP встановлюють значення струмів спрацьовування захисту при перевантаженнях і коротких замиканнях електродвигуна. При струмах перевантаження спрацьовує безконтактне реле Т-202, з якого надходить на вхід Вх.3 сигнал, що викликає спрацьовування елемента витримки часу D. З елемента D сигнал з витримкою часу через елемент АБО надходить на вхід Вх.5 елемента АБО-НІ, що викликає відключення реле KV і електронасоса М. При струмах короткого замикання напруга на потенціометрі RP зростає в кілька разів. Внаслідок цього відкривається стабілітрон VD2 і через вхід Вх.2 на елемент D надходить сигнал, минаючи ланцюжок витримки часу в елементі D. З елемента D сигнал послідовно надходить на входи Вх.4 і Вх.5 і зникає на виході Вх.7, що викликає відключення електронасоса без витримки часу.

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. Паралельно контактам можна встановити кінцеві станції для дистанційного включення або відключення насоса.

Логічні елементи живляться від блоку живлення БП1, який підключається вимикачем S.

Комплектний пристрій «Каскад» призначено для автоматичного і дистанційного управління зануреними електродвигунами потужністю 1... 65 кВт водо насосних і дренажних станцій. У пристрої передбачений захист електродвигуна від перевантажень, коротких замикань і сухого ходу, тобто від роботи двигуна без води (для двигунів потужністю 4,5 кВт і вище). Воно може працювати в автоматичному режимі від датчиків нижнього SL2 я верхнього SL1 (рис.2.3) рівнів води в баку. Датчиком тиску ВР служить електроконтактні манометр, встановлений в оголовку свердловини на напірному трубопроводі. Ланцюги управління і захисту від сухого ходу підключають до блоку живлення БП1, а ланцюга захисту від перевантажень і коротких замикань - до блоку БП2.

Залежно від положення перемикача SA1 схема працює від датчиків рівня або від датчика тиску (положення 1), або від реле телемеханічного включення ТБ і відключення ТО (положення 4), або від місцевого дистанційного керування: включається перекладом перемикача SA1 в положення 3, а відключається переведенням у положення 2.

Рис.2.3 Принципова електрична схема управління водо насосній станцією "Каскад"

При автоматичному управлінні за рівнем в блоці управління встановлюють клітинку рівня (ЯУУ). Перемикач SA2 ставлять в положення В (водо-підйом) або положення Д (відкачка дренажних вод).

Розглянемо роботу схеми в режимі водопідйомну. Якщо вода в баку знаходиться нижче датчика мінімального рівня, то контакти SL1 і SL2 розімкнуті, транзистор VT8 закритий, а сигнал вимикання насоса з резистора R22 через діод VD13 і резистор R6 надходить на затвор транзистора VT3. Цей транзистор відкривається з витримкою часу (2... 30 с), що встановлюється ланцюжком, і відкриває тріод VT4. У результаті цього спрацьовує реле KV, яке включає пускач КМ і електронасос М. Включення насоса запам'ятовується і підтримується за допомогою елементу пам'яті, утвореної діодом VD7, так як через діод надходить на затвор транзистора VT3 негативний потенціал.

При замиканні водою контактів SL1 датчика верхнього рівня сигнал надходить на затвор транзистора VT6, який відкривається, закриваючи транзистор VT7, і відкриває транзистори VT11 і VT12. На колекторі транзистора VT12 збільшується негативний потенціал, який через діоди VD14 і VD8 закриває тріод VT4. Реле KV відключається і вимикає електронасос М, який залишається відключеним до тих пір, поки вода в баку не опуститься нижче контактів SL2. Далі цикл повторюється.

При перемиканні SA2 в режим дренажу Д автоматичне включення електронасоса походить від датчиків верхнього рівня SL1, а відключення від датчика нижнього рівня SL2.

При автоматичному управлінні по тиску замість осередку ЯУУ встановлюють клітинку ЯУД з датчиком тиску ВР. Осередок управління по тиску складається з формувача задаючих час імпульсів, лічильника імпульсів та схеми збігу. Всі зазначені вузли зібрані на логічних елементах (тригерах і елементах І - НЕ).

При зниженні рівня, а отже, і статичного напору води, контакти датчика тиску ВР замикаються і подають негативний потенціал харчування. Починає працювати генератор і лічильник імпульсів осередку ЯУД. Через певну кількість імпульсів, що забезпечують затримку часу включення електронасоса не більше 15 хв., з виходу Вих осередку ЯУД надходить сигнал позитивної полярності, який через діод VD8 відкриває тріод VT4. Завдяки цьому включається реле KV, пускач КМ і електронасос М.

При роботі насоса тиск підвищується і контакти датчика ВР розмикаються, але негативний потенціал харчування ЯУД тепер подається через відкритий тріод VT4 і діод VD15.

Через певний час, встановлюється до 90 хв. спеціальним задає пристроєм у клітинці ЯУД, сигнал на виході Вих. зникає, тріод VT4 закривається, і реле KV відключає пускач КМ і електронасос М. При зниженні тиску води процес повторюється.

Слід зазначити, що схема комірки ЯУД складна, багатоелементна, має низьку надійність. Контактний манометр працює тільки на включення насоса, і відключення здійснюється від елементу витримки часу. Крім того, тиск спрацювання реле ВР залежить від витрати і динамічного напору води. Тому сьогодні в наукових і проектних організаціях розробляються досконаліші схеми управління електронасосом.

При місцевому дистанційному включенні SA1 переводять у положення 3, а при телемеханічної - в положення 4. У цих випадках негативний потенціал подається безпосередньо або через контакти KV2 на затвор транзистора VT3 і відкриває його і тріод VT4. Далі схема працює аналогічно роботі від датчиків рівня.

При місцевому дистанційному відключенні SA1 переводять у положення 2. У цьому випадку, як і при відключенні телемеханічної, контактами KV1 негативний потенціал подається на тріод VТ4 і закриває його, а реле KV і електронасос М відключаються.

Захист електродвигуна від перевантаження виконана аналогічно захисту станції управління типу ШЕТ. При аварійних режимах (перевантаженнях, коротких замиканнях, неповно фазних режимах електронасоса) підвищується напруга на змінному резисторі R. Ця напруга через ланцюжок витримки часу R1 - С1, назад пропорційну значенню напруги на резисторі R, надходить на затвор транзистора VT1, відкриваючи його і тріод VT2. У результаті через діоди VD3 і VD8 негативний сигнал закриває тріод VT4 і відключає електронасос М. Одночасно загоряється сигнальна лампа ни «Перевантаження». Ланцюг зворотного зв'язку, що складається з резистора R4 і діода VD2, виключає автоматичне повторне включення електронасоса.

Захист електронасоса від сухого ходу виконана у вигляді датчика SL3 в свердловині і напівпровідникового перетворювача сигналу. При нормальній роботі насоса датчик SL3 омивається водою, і його контакти замкнуті. При відсутності води в свердловині контакти SL3 розмикаються, транзистор VT5 закривається, а транзистори VТ9 і VT10 відкриваються. Негативний потенціал через тріод VT10, діоди VD4 і VD8 закриває тріод VT4 і відключає електронасос М. Одночасно загоряється лампа «Сухий хід». При появі води транзистор VT5 відкривається, а транзистори VT9 і VT10 залишаються відкритими за рахунок зворотного зв'язку через діод VD12. Внаслідок цього повторно включити насос можна тільки після з'ясування та усунення причин його відключення.

4. Автоматичне керування насосами

Залежно від призначення насосної установки система автоматичного регулювання повинна забезпечити підтримку в необхідних межах тиску, витрати і температури води. Крім того, при аварійній зупинці робочого насоса повинен автоматично вмикатися резервний. Для дистанційного контролю роботи насосної установки передбачається сигналізація і при необхідності - автоматичний запис температури, витрати і тиску води.

Припустимо, що при раптовій зупинці робочого насоса тиск теплоносія на лінії нагнітання різко падає. Ця залежність і покладена в основу роботи схеми автоматизації, що забезпечує включення резервного насоса при аварійній зупинці робітника.

На нагнітальному лінії після насосів зазвичай встановлюють позиційний регулятор тиску, налаштований на робочий тиск системи опалення. При зупинці робочого насоса тиск теплоносія знижується, спрацьовує регулятор тиску, вимикаються магнітний пускач електродвигуна насоса і сигнальна лампа. Одночасно включається в роботу резервний насос і спалахує відповідна сигнальна лампа. За допомогою ключа здійснюється вибір режиму управління роботою установки.

При автоматизації насосів бувають випадки, коли різниця тиску теплоносія при включеному і вимкненому насосі менше чутливості регулятора тиску. У цьому випадку штучно збільшують гідравлічний опір мережі шляхом установки діафрагми.

Для автоматичної підтримки постійного тиску на нагнітальному лінії насосів встановлений регулятор тиску прямої дії 2 (рис. 2.1). Залежно від зміни тиску в системі регулюючий клапан відкривається або закривається, підтримуючи постійний тиск в точці А. Постійний тиск у системі може підтримуватися і передачею частини теплоносія у зворотний лінію. Для цього між прямий і зворотній лініями теплоносія монтують перемичку, на якій встановлюють регулятор тиску прямої дії / (пунктирна лінія). При підвищенні тиску в точці А клапан відкривається, частина теплоносія з прямої лінії надходить у зворотний і тим самим підтримується постійний тиск в системі. Розглянутий спосіб регулювання може бути застосований тільки в тому випадку, якщо перепуск гарячої води у зворотний лінію не викликає порушення встановленого температурного графіка теплоносія у зворотній лінії.

Рис.2.1 Функціональна схема автоматичної підтримки постійного тиску теплоносія

Більш складні схеми автоматизації насосних підстанцій, основне призначення яких полягає у зміні тиску в подавальному або зворотному трубопроводі за підстанцією, а також у збільшенні пропускної здатності теплової мережі. Автоматизація насосних підстанцій на прямому трубопроводі (рис. 2.2) включає вирішення завдань: блокування насосних агрегатів, електродвигунів насоса і засувки на напірному патрубку насоса; автоматичного включення резервного насоса при падінні тиску в напірному патрубку працюючого і автоматичного перемикача на резервне джерело електроживлення; сигналізації про несправності роботи насосної підстанції (перевищення допустимої температури в підшипниках насосів, автоматичному включенні резервного насоса, зниженні тиску води за насосами та ін.)

При автоматизації насосної підстанції на зворотній магістралі (рис. 2.3) додатково передбачається підтримка постійного тиску у всмоктуючому колекторі, оскільки коливання тиску істотно впливають на надійність роботи опалювальних систем. Автоматичний захист від зниження тиску у всмоктуючому колекторі перекачувальної підстанції діє при аварійних ситуаціях. У цьому випадку автомат розссічки поділяє теплову мережу на дві гідравлічно незалежні зони: верхню (з високою оцінкою пьезометра після спрацювання захисту) і нижню (з найнижчою позначкою пьезометра).

Рис. 2.4 Схема автоматизації насосної підстанції на прямому

Рис. 2.4 Схема регулювання тиску води у всмоктуючому колекторі насосної підстанції на зворотній магістралі: 1 - насоси підстанції, 2 - зворотний клапан

Основною причиною різких і значних за величиною знижень тиску води у всмоктуючому колекторі насосних підстанцій на зворотних трубопроводах є зупинка насосів підстанції або мережних насосів на станції, що може бути викликано різними несправностями, у тому числі припиненням подачі електроенергії. У зв'язку з цим у схемі захисту використовуються не електричні, а гідравлічні регулятори тиску, наприклад РД-ЗА з регулюючим клапаном РК, які отримують імпульс від тиску на всмоктуючому колекторі насосної підстанції. Регулюючі клапани РК з мембранним приводом встановлюють на прямому трубопроводі підстанції.

Повного поділу теплової мережі на дві гідравлічні незалежні зони не потрібно і тому випадку, коли тиск у зворотній магістралі під час зупинки насосної підстанції не перевищує допустимого рівня при деякому скороченому витраті води, який можна забезпечити частковим прикриттям регулюючого клапана. У таких випадках доцільно застосовувати двосідельні регулюючі клапани. При часткове закриття регулюючого клапана знижується ймовірність виникнення гідравлічного удару.

5. Автоматизація господарсько-питного водопостачання

У схемі автоматизації системи водопостачання з напірним резервуаром і періодично діючими насосами (рис. 2.5) включення і виключення насоса здійснюються регулятором рівня, датчики якої встановлені в напірному резервуарі. При опусканні води в баку до нижнього рівня (лінія б) включається насос і вода починає надходити в бак. Коли вода в баку досягне верхнього рівня (лінія а), насос відключиться. При виході з ладу робочого насоса включається резервний за допомогою регулятора тиску. Ручне або автоматичне управління насосами вибирається за допомогою ключа.

Рис. 2.5 Функціональна схема автоматизації системи водопостачання з напірним резервуаром: 1 - ключ, 2 - регулятор тиску, 3 - регулятор рівня; 4 - напірний резервуар

6. Розробка функціональної схеми

Залежно від напору в точці приєднання до зовнішньої мережі, внутрішня водопровідна система виконується або шляхом безпосереднього приєднання без насосів і резервуарів (якщо напір у зовнішній мережі достатній для подачі води до всіх водорозбірних точок всередині будівлі) або з насосами постійного або періодичної дії (якщо напору в зовнішньої мережі постійно або періодично не вистачає для подачі води до всіх водорозбірних точок). Система безпосереднього приєднання обладнується лише вимірником витрат - лічильником-витратоміром (водоміром). В системі водопостачання з насосами періодичної дії (рис. 2.4) робочий насос вмикається за допомогою позиційного регулятора тиску, при зниженні розрахункового тиску води, що надходить з міської мережі. При підвищенні тиску води міської мережі насос вимикається за допомогою того-ж регулятора. Автоматичне включення резервного насоса при аварійному стані здійснюється позиційним регулятором тиску 2.

Рис. 2.6 Функціональна схема автоматизації системи водопостачання з насосами періодичної дії: 1,2 - регулятори тиску, 3 - робочий насос, 4 - резервний насос

Рис.2.7 Схема автоматизації водонасосної установки. 1. Напірний бак. 2. Датчик верхнього аварійного рівня. 3. Датчик нижнього аварійного рівня. 4. Витратомір. 5. Зворотній клапан. 6. Скважина. 7. Електронасос. 8. Блок управління.

7. Висновок

Ефективність і економічність роботи водопостачання, може бути істотно підвищена за рахунок автоматизованих систем управління.

Залежно від призначення насосної установки система автоматичного регулювання повинна забезпечити підтримку в необхідних межах тиску та витрати води. Крім того, при аварійній зупинці робочого насоса повинен автоматично вмикатися резервний. Для дистанційного контролю роботи насосної установки передбачається сигналізація.

Застосування автоматизованих систем управління в системах водопостачання, насамперед, дозволяє істотно знизити споживання електроенергії насосами, так як надмірний тиск у цьому випадку не створюється. Тиск підтримується постійним за рахунок регулювання частоти обертання електродвигуна насоса.

Размещено на Allbest.ru