Разработка системы управления погружным насосом ГНОМ 6-10 для водоснабжения жилого дома

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Сафоновский филиал ОБГОУ СПО СПЭК

Цикловая комиссия электротехнических дисциплин

Дисциплина «Монтаж, наладка и эксплуатация систем автоматического управления»

Специальность 220301 Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям)

Курсовой проект

Тема: Разработка системы управления погружным насосом ГНОМ 6-10 для водоснабжения жилого дома

Разработал

гр. АТ-01-08 Кушнарёв Н.Н.

Руководитель

Непокрытов В.С.

2012

Введение

Целью данного курсового проекта является создание готовой системы водоснабжения жилого дома, в которую будут входить: насос ГНОМ 6-10, система управления, силовое реле и датчики. Основной целью является создание схемы, которая будет включать и выключать насос на основании данных датчиков, находящихся в баке. Включение/выключение будет осуществлять силовое реле. Данная система управления может быть использована в жилых домах, находящихся на частном секторе, дачах и коттеджах, находящихся в пределах города или его окраине. В схемах используются датчики, установленные в баке, которые передают информацию о состоянии уровня воды в баке в схему управления.

Целью данного курсового проекта является разработка схемы управления погружным насосом ГНОМ 6-10. Для этого нужно решить следующие задачи:

-разработать схему водоснабжения жилого дома;

-осуществить выбор типовой схемы управления электрическим насосом;

- Разработать печатную плату схемы управления;

- Разработать монтажную схему схемы управления.

1. Общая часть

Назначение насоса центробежного погружного ГНОМ 6-10

Электронасос типа ГНОМ предназначен для откачивания загрязненных вод температурой до 35 °С, исполнение Тр - до 60 °С, плотностью до 1100 кг/м3, при содержании твердых механических примесей до 10% по массе с плотностью твердых частиц не более 2500 кг/м3 и максимальным размером до 5 мм.

Общий вид насоса изображён на рисунке 1.

а) исполнение насоса 220 В б) исполнение насосов 380 В

Рисунок 1 - Общий вид насоса ГНОМ 6-10

1.1 Классификация насоса ГНОМ 6-10

Насос ГНОМ 6-10 по отраслевому назначению - дренажные; по принципу действия - динамические; по количеству колес - одноступенчатые; по погруженности под уровень - погружные; самовсасывающие; моноблочные;

Преимущества насосов ГНОМ 6-10

Основные преимущества насосов ГНОМ по отношению к аналогам:

- Легкосъемный фильтр для очистки;

- Высокая надежность и длительный срок службы;

- Отличное качество используемых материалов;

- Простота в обслуживании и эксплуатации;

- Высокий КПД;

- Допускают работу во всем интервале напорной характеристики;

- Износостойкое открытое рабочее колесо обеспечивает стабильные параметры;

1.2 Области применения насосов ГНОМ 6-10

Область применения дренажных насосов довольно огромна. Значительная часть насосов используется в частном секторе это, как правило, насос дренажный бытовой. Области применения насосов ГНОМ:

- Откачивание воды из подвалов и с участков при затоплениях;

- Откачивание грунтовых и паводковых вод из котлованов в строительстве

- Орошение и осушение в сельском хозяйстве

- Отвод сточных вод от стиральных машин и от установок для мойки машин

- В очистных сооружениях

- В технологических процессах

1.3 Конструкция насосов ГНОМ 6-10

Электронасос выпускается в виде моноблочного агрегата. Приводом служит герметичный асинхронный электродвигатель. Насосная часть отделена от электродвигателя системой уплотнений с масляной камерой.

1.4 Особенности монтаж насосов ГНОМ 6-10

Рабочее положение электронасоса вертикальное, при этом он должен полностью находиться в воде для надежного охлаждения электродвигателя Погружение электронасоса в воду необходимо производить с помощью троса для исключения растягивающих усилий на кабель питания. Установка электронасоса на объекте может быть произведена как стационарно, с жестким трубопроводом, так и мобильно с гибким.

1.5 Обозначения для насосов ГНОМ

Условные обозначения насосов ГНОМ 6-10:

-Г - для грязной воды

-Н - насос

-О - одноступенчатый

-М - моноблочный

-Тр - для воды температурой до 60єС

Цифры после букв - подача, мі/час: 6

Цифры после тире - напор , м: 10

1.6 Материал проточной части грязевого насоса ГНОМ 6-10

Материал дренажного насоса Гном 6-10 проточной части:

- корпус - сталь;

- рабочее колесо - износостойкий чугун.

Уплотнение вала - манжетное в масляной камере.

Насос Гном модифификации 6-10 комплектуется пуско-защитным устройством и шнуром питания 10 м.

Также насос Гном 6 10 комплектуется фильтром для фильтрации перекачиваемой воды.

1.7 Технические характеристики насоса ГНОМ 6-10

Привод насосных агрегатов Гном 6-10 обеспечивают встроенные трех (380В) и однофазные (220В) асинхронные электродвигатели, мощностью 0,75 кВт в стандартном исполнении.

Запуск насоса Гном 6-10 с однофазным двигателем осуществляется пусковым устройством, смонтированным на шнуре питания. Пусковое устройство имеет рабочий конденсатор, автоматический выключатель для защиты электродвигателя от перегрузки и армированный шнур питания для подключения к однофазной сети.

Дренажные насосы типа Гном 6 10 в однофазном исполнении изготавливаются со встроенным датчиком уровня (поплавковым выключателем) и без датчика уровня.

Основные технические характеристики приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Основные технические характеристики насосов ГНОМ 6-10

Типоразмер электронасоса	Подача max, м3/ч (л/мин)	Напор max,м	Напр.В	Потреб. Max мощн., кВт	Номин. ток, А	Частота вращения, об/мин	Заправочный объем масленой камеры, мл
ГНОМ 6-10 ГНОМ 6-10Тр	6 (100)	10	380	1.0	1.75	2900	100
ГНОМ 6-10 ГНОМ 6-10Тр			220	1.1	6

Габаритные и присоединительные параметры приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Габаритные и присоединительные размеры насоса ГНОМ 6-10

Типоразмер Электронасоса	Размеры (мм)
	L (минимальная высота погружения насоса при работе)	H (высота насоса)	DУ (внутренний диаметр выходного патрубка)	DH (внутренний диаметр выходного патрубка)	DФ (внешний диаметр фильтра)	Масса, кг
ГНОМ 6-10 ГНОМ 6-10Тр	350	469	25	37	218	13.6
ГНОМ 6-10* ГНОМ 6-10Тр*	70	500				17.5
* - исполнение с рубашкой охлаждения.

Габаритные и присоединительные размеры электронасосов типа ГНОМ основного исполнения, исполнения Тр. изображены на рисунке 2 и 3.

Рисунок 2 - Габаритные и присоединительные размеры электронасосов типа ГНОМ основного исполнения, исполнения Тр без рубашки охлаждения.

Рисунок 3 - Габаритные и присоединительные размеры электронасосов типа ГНОМ основного исполнения, исполнения Тр с рубашкой охлаждения.

Рабочие характеристики насоса ГНОМ 6-10 изображены на рисунке 4.



Рисунок 4 - Рабочая характеристика насоса ГНОМ 6-10 (г=1000кг/м3, n=2900 об/мин)

1.8 Исполнение

Материалы исполнения погружного дренажного насоса ГНОМ 6-10:

- стальной, покрытый цинком, методом горячего цинкования или

из нержавеющей стали;

- основное (температура жидкости от 0 до 35 °С) или Тр (температура жидкости свыше 35 до 60 °С);

- с поплавковым выключателем или без выключателя;

- с рубашкой охлаждения или без рубашки;

- с термозащитой;

- с быстросъёмным соединением (опция).

1.9 Область применения насосов ГНОМ

Область применения насоса гном 6-10:

- для осушения котлованов и траншей (в промышленном и гражданском строительстве);

- в очистных и гидросооружениях;

- для осушения подземных коммуникаций и подвалов;

- при осушении и орошении в сельском хозяйстве;

- для размыва отложений с последующей откачкой.

Перечень применяемых марок материалов основных деталей электронасосов приведён в таблице 3.

Таблица 3 - Перечень применяемых марок материалов основных деталей электронасосов

Наименование деталей	Материал
	Марка	Нормативно-технический документ
Корпусные детали Колесо рабочее Вал Кольца уплотнительные Электродвигатель:	Сталь К270В-4-111-10кп Сталь К270В-4-111-10кп Сталь 30Х13 Смесь резиновая 3826С-НТА Сталь электротехническая Провод ПЭТ-155 А7	ГОСТ 16523-97 ГОСТ 16523-97 ГОСТ 5632-72 ТУ 005-1166-87 ГОСТ 21427.2-83 ГОСТ21428-75 ГОСТ 11069-74

1.10 Прокладка трубопровода

водоснабжение погружной насос

Виды прокладки трубопроводов

При устройстве современных систем водоснабжения и водоотведения прокладывают напорные и безнапорные (самотечные) трубопроводы из различных видов труб.

Расположение трубопроводов в плане в целях экономии труб должно быть оптимально. По возможности их необходимо прокладывать по кратчайшему направлению при минимальном количестве искусственных сооружений (переходов, дюкеров), с тем, чтобы трубопроводы было легче эксплуатировать и ремонтировать. При прокладке сетей и подземных водоводов необходимо соблюдать установленные минимальные расстояния как между ними (при параллельной укладке), так и до других подземных и надземных сооружений и коммуникаций.

1.11 Разработка схемы водоснабжения жилого дома

Схема водоснабжения жилого дома изображена на рисунке 5

Рисунок 5 - Схема водоснабжения жилого дома

2. Техническая часть

2.1 Описание работы схемы

Схема предоставлена на рисунке 6. Вода обладает электрическим сопротивлением. Пока в емкости нет воды, на базы транзисторы VТ1 и VТ2 закрыты, и на коллекторе транзистора VТ1 присутствует высокое напряжение. Данное высокое напряжение, поступая через диод VD1 на базу транзистора VТ3, открывает его и транзистор VТ4 - реле включается, насос качает в емкость воду. Светодиод СД индицирует работу насоса.

Когда уровень воды достигает датчика «L», транзистор VТ1 открывается, и напряжение на его коллекторе пропадает. Однако насос продолжает работать, потому что на базу транзистора Т3 подается напряжение через резистор R8 и поддерживает ключ VТ3-VТ4 в открытом состоянии.

Когда уровень воды достигает датчика «H», транзистор VТ2 открывается, и на базу транзистора VТ3 поступает низкий уровень. Ключ VТ3-VТ4 закрывается - реле выключается.

Когда уровень воды вновь опустится ниже уровня «L», реле включится опять.

Схема управления насосом ГНОМ 6-10 изображена на рисунке 6.

Рисунок 6 - Схема управления насосом ГНОМ 6-10

2.2 Подключение и настройка

Схема подключения электронасоса ГНОМ 6-10 исполнением 380В изображена на рисунке 7.

Рисунок - 7 Схема подключения электронасоса ГНОМ 6-10 исполнением 380В

C1(V) - ГолубойC2(U) - Черный

C3(W) - КоричневыйPE - Зелено-жлтый

- Подключите к плате провода датчиков и расположите их в экспериментальной емкости таким образом:

- «COM» - заземление на дне (если емкость железная, то можно соединить этот провод с корпусом емкости);

- «L» - датчик на желаемом нижнем уровне воды (уровне включения насоса),

- «H» - датчик на уровне отключения насоса

- Подключите источник питания 12В к контактам «+12V» и «G» («минус»). Сетевое напряжение и насос пока не подключайте.

- Включите питание. Должен загореться индикаторный светодиод и сработает реле, подключив насос.

- Наливайте воду в емкость. Когда уровень воды достигнет датчика «H», реле должно отключиться.

- Выливайте воду из емкости. Когда уровень воды опустится чуть ниже датчика «L», реле должно включиться.

- Теперь можно окончательно смонтировать датчики на реальном объекте и, соблюдая осторожность, подключить к контактам схемы 220 В и насос.

2.3 Технические характеристики устройства управления насосом

Технические характеристики устройства BM350F:

- Напряжение питания, В: 12.

- Ток в режиме покоя, мА: 1.

- Ток в режиме срабатывания реле, мА: <50.

- Коммутируемая мощность, Вт: 1300 Вт.

- Размеры печатной платы, мм: 61x41.

2.4 Выбор элементной базы

Перечень элементов приведен в таблице 4

Таблица 4 - Перечень элементов

Поз. обозн	Наименование	Кол-во	Примечание
	Полупроводниковые диоды
VD1, VD2	КД212А	2
LED	АЛ3076	1
	Резисторы
R1	МЛТ - 0,5 3к±10%	1
R2	МЛТ - 0,5 100к ±10%	1
R3	МЛТ - 0,5 45к±10%	1
R4	МЛТ - 0,5 32к±10%	1
R5	МЛТ - 0,5 10к±10%	1
R6	МЛТ - 0,5 6к±10%	1
R7	МЛТ - 0,5 9к±10%	1
R8	МЛТ - 0,5 15к±10%	1
R9	МЛТ - 0,5 19к±10%	1
	Конденсаторы
С1	К50-6 800мк-63В	1
	Транзисторы
VT1	9012	1
VT2…VT4	C458X3	3

2.5 Конструкция корпуса

Конструктивно устройство выполнено на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита размерами 61x41 мм.

Устройство может быть установлено в корпус BOX-FB03.

Корпус предназначен для совместного использования с электронными наборами соответствующих размеров для придания законченного конструктивного исполнения.

Корпус изготовлен из черного пластика, толщина стенок 3.5 мм. Соединение нижней и верхней части осуществляется 4-мя саморезами (2.5 х 13 мм), которые прилагаются к каждому корпусу. Размер устанавливаемой печатной платы 74х62 мм. Максимальная высота платы - 25 мм. Способ крепления платы к корпусу: 4-мя саморезами (2.5 х 7 мм, прилагаются). Расстояние между отверстиями: 51х51 мм.

Общий вид корпуса приведён на рисунке 7

Рисунок 7 - Общий вид корпуса

2.6 Выбор реле для включения насоса ГНОМ 6-10.

Реле, которое отвечает за включение насоса, должно соответствовать нескольким важным требованиям:

-компактность

-контакты должны выдерживать ток не менее 8,4А (таблица 1)

-напряжение срабатывания реле не мене 12 В

Всем вышеперечисленным требованиям соответствует реле Finder 56.32 (Рисунок 8).

Реле Finder 56.32 изображено на рисунке 8



Рисунок 8 - Миниатюрное силовое реле Finder 56.32

Характеристики реле Finder 56.32

Силовое реле 12 А, 2 и 4 группы контактов:

- Опция с фланцевым разъемом;

-(Клемма Faston 187, 4.8хО.5 мм);

- катушки AC и DC;

- Блокируемая кнопка проверки и механический указатель срабатывания;

- стандарт для типов с 2 перекидными контактами;

- Контакты из бескадмиевого материала (предпочтительная версия);

- Варианты материала контактов;

- Для использования с розетками 96 серии;

- модулями подавления электромагнитного импульса и таймерами 86 серия;

Контактные характеристики реле 56.32 приведены в таблице 5.

Таблица 5 - Контактные характеристики

Контактная группа (конфигурация)	2 перек. конт. (DPDT)
Номинальный ток/Макс. пиковый ток A	12
Ном. напряжение/Макс. напряжение В~	250
Номинальная нагрузка АС1 ВА	3,000
Номинальная нагрузка(230 В~) АС15 ВА	700
Допустимая мощность однофазного двигателя (230 В~) кВт	0.55
Отключающая способность DC1: 30/110/220 ВA	12/0.5/0.25
Mинимальный ток переключения мВт(В/мА)	500 (10)
Стандартный материал контакта	AgNi

Характеристики тока и напряжения катушки приведены в таблице 6.

Таблица 6 - Характеристики катушки

Номин. напряж. (UN) V AC (50/60 Гц)	6 - 12 - 24 - 48 - 60 - 110 - 120 - 230 - 240 - 400
V DC	6 - 12 - 24 - 48 - 60 - 110 - 125 - 220
Ном. мощн. AC/DC BA (50 Гц)/Вт	1.5/1
Рабочий диапазон AC	(0.8…1.1)UN
DC	(0.8…1.1)UN
Напряжение удержания AC/DC	0.8 UN
Напряжение отключения AC/DC	0.2 UN

Технические параметры реле приведены в таблице 7.

Таблица 7 - Технические параметры

Meханическая долговечность AC/DC циклов	20 ЃE 106
Электр. долговечность при ном. нагрузке AC1 циклов	100 ЃE 103
Время вкл/выкл мс	8
Изоляция между катушкой и контактами (1.2/50 мs)kВ	4
Электрическая прочность между открытыми контактами V AC	1,000
Внешний температурный диапазон °C	-40…+70
Категория защиты	RT I
Сертификация (в соответствии с типом)

Характеристики реле версии для постоянного тока и с двумя группами контактов приведены в таблице 8.

Таблица 8 - Версия для DC, реле с 2 группам контактов

Размеры реле Finder 56.32 изображены на рисунке 8

Рисунок 8 - габаритные размеры реле Finder 56.32

2.7 Внешний вид платы

Внешний вид платы BM250F изображен на рисунке 9

Рисунок 9 - Внешний вид платы BM250F

2.8 Выбор датчиков

Поплавковые датчики уровня - одни из самых недорогих и, вместе с тем, надежных устройств для измерения уровня жидкостей. Поплавковые датчики уровня ОВЕН ПДУ могут использоваться для контроля уровня самых разных продуктов, например сточных вод, химически агрессивных жидкостей или пищевых продуктов. Поплавковые датчики уровня устойчивы к пене и пузырькам в жидкости и могут работать с вязкими жидкостями.

Датчики уровня ОВЕН ПДУ применяются для измерения как текущего, так и предельного (максимального или минимального) уровня жидкости.

Пример области применения поплавковых датчиков - контроль уровня жидкости в транспортных средствах. Прежде всего, это задачи по контролю объема топлива в тяжелой технике: грузовиках, экскаваторах, тепловозах. Здесь датчики уровня работают в условиях сильной вибрации и волнения на поверхности жидкости. Для устранения влияния этих факторов поплавковый датчик помещают в специальную демпферную трубу, диаметром чуть больше, чем диаметр поплавка.

Конструкция датчиков ОВЕН ПДУ очень проста. Датчик имеет поплавок, передвигающийся по вертикальному штоку (рис. 2). Внутри поплавка находится постоянный магнит, а в штоке, представляющем собой полую трубку, находится геркон. Герконовый контакт срабатывает при приближении магнита.

Если установка датчика сверху емкости невозможна, то поплавковый датчик уровня можно вмонтировать в стенку емкости (рис. 1). В этом случае поплавок с магнитом крепится на шарнире, а герконовый выключатель в корпусе датчика. Такие датчики срабатывают, когда жидкость достигает поплавка и предназначены для сигнализации предельного уровня.

Датчики ОВЕН ПДУ могут работать при температурах до 105 °С в химически агрессивных средах. Материал - нержавеющающая сталь (12X18H10T).

Следует помнить, что датчики уровня поплавкового типа не подходят для измерения липких и засыхающих жидкостей, жидкостей с механическими включениями, а также в случае замерзания жидкости.

Общий вид поплавковых датчиков ОВЕН ПДУ изображен на рисунке 10

Рисунок 10 - Общий вид поплавкового датчика ОВЕН ПДУ

3. Техника безопасности

Категорически запрещается эксплуатация электронасоса без пускозащитной аппаратуры (пускатель, автоматический выключатель, тепловое реле), непосредственно от сети. Пускозащитная аппаратура выбирается по номинальному току электродвигателя и в комплект поставки не входит, но может войти по требованию заказчика за отдельную плату. При эксплуатации электронасос и аппаратура управления должны быть заземлены.

Заземляющие зажимы и знаки заземления по ГОСТ 21130-75. Заземление электронасоса должно соответствовать требованиям Правил устройства электроустановок.. Проводник заземления в кабеле окрашен в зелено. желтый цвет.

Перед пуском электронасоса проверить соответствие напряжения в сети напряжению электронасоса, указанному в заводской табличке. Перед пуском электронасоса определить последовательность фаз сети.

Запрещается запуск электронасоса всухую, то есть без погружения его в перекачиваемую жидкость во избежание выхода из строя торцового уплотнения. В процессе работы электронасос должен оставаться погруженным в жидкость не ниже 70 мм во избежание перегрева электродвигателя.

Направление вращения рабочего колеса по часовой стрелке, если смотреть со стороны привода. По окончании работы промыть электронасос, запустив его в чистой воде на непродолжительное время. Механические повреждения токоподводящего кабеля не допускаются. При спуске электронасоса в шурф, колодец или котлован через ручку продеть канат. Прочность каната должна исключить возможность его обрыва или растяжения, которые могут передать нагрузки от веса на токоподводящий кабель.

Электронасосы снабжены термозащитой (термостатами), защитой от перегрузки (перегрева). Если термозащита сработала, для повторного включения необходимо чтобы электронасосы остыли. Перед запуском электронасоса исполнением 220В, при длительной не работе, снять нижнюю крышку и проверить легкость вращения рабочего колеса.

Размещено на Allbest.ru

...