Automatisering van pompen en gemalen
Automatisering van pompeenheden maakt het mogelijk om de betrouwbaarheid en continuïteit van de watervoorziening te vergroten, arbeids- en bedrijfskosten te verlagen, evenals de grootte van controletanks.
Voor automatisering van pompeenheden, met uitzondering van apparatuur voor algemeen gebruik (aannemers, magnetische starters, schakelaars, tussenrelais), worden speciale besturings- en bewakingsapparaten gebruikt, bijv. niveau controle relais, centrifugaalpompvulcontrolerelais, jetrelais, vlotterschakelaars, elektrode niveauschakelaars, diverse manometers, capacitieve sensoren, etc.
Controlestation - een compleet apparaat tot 1 kV, ontworpen voor het op afstand bedienen van elektrische installaties of hun onderdelen met geautomatiseerde uitvoering van besturings-, regel-, beveiligings- en signaleringsfuncties. Structureel is het controlestation een blok, paneel, kast, bord.
Besturingseenheid - een besturingsstation waarvan alle elementen op een afzonderlijke plaat of frame zijn gemonteerd.
Bedieningspaneel - een controlestation, waarvan alle elementen zijn gemonteerd op planken, rails of andere structurele elementen die op een gemeenschappelijk frame of metalen plaat zijn gemonteerd.
Bedieningspaneel (ShTSU control station shield) Het is een samenstel van meerdere panelen of blokken op een driedimensionaal frame.
Schakelkast - een aan alle kanten beschermde besturingskast, zodat bij gesloten deuren en deksels de toegang tot onder spanning staande delen is uitgesloten.
Automatisering van pompen en gemalen komt in de regel neer op het regelen van de elektrische dompelpomp vanaf het waterniveau in de tank of de druk in de persleiding.
Laten we eens kijken naar voorbeelden van automatisering van pompeenheden.
In afb. 1, en toont een automatiseringsschema van de eenvoudigste pompeenheid - drainagepomp 1, en in Fig. 1, b toont het schakelschema van deze installatie. Automatisering van de pompeenheid wordt uitgevoerd met behulp van een vlotterschakelaar. De KU-bedieningssleutel heeft twee standen: voor handmatige en automatische bediening.
Rijst. 1. Het ontwerp van het drainagepompapparaat (a) en het elektrische circuit voor automatisering (b)
In afb. 2 transmissie automatiseringsschema voor het besturen van een dompelpomp volgens het waterniveau in de tank van een watertoren, geïmplementeerd op relaiscontactelementen.
Rijst. 2. Schematisch diagram van automatisering van een dompelpomp volgens het waterniveau in de tank-watertoren
De bedrijfsmodus van het automatiseringscircuit van de pomp wordt ingesteld door de CA1-schakelaar. Wanneer u deze in de stand "A" zet en de QF-schakelaar inschakelt, wordt er spanning op het regelcircuit gezet.Als het waterniveau in de druktank lager is dan de elektrode van het onderste niveau van de afstandsbedieningssensor, zijn de contacten SL1 en SL2 in het circuit open, is het relais KV1 uitgeschakeld en zijn contacten in het circuit van de spoel van de magneetstarter KM zijn gesloten. In dit geval zal de magnetische starter de pompmotor inschakelen, tegelijkertijd gaat de signaallamp H uit L1 en gaat de lamp H branden L2. De pomp zal onder druk water naar de tank voeren.
Wanneer water de ruimte vult tussen de SL2-elektrode op een lager niveau en het sensorlichaam dat is aangesloten op de neutrale draad, wordt het SL2-circuit gesloten, maar het KV1-relais wordt niet ingeschakeld omdat de pinnen in serie met SL2 open zijn.
Wanneer het water de elektrode van het hoogste niveau bereikt, sluit het SL1-circuit, schakelt het KV1-relais in en na het openen van zijn contacten in het circuit van de spoel van de magnetische starter KM, schakelt het laatste uit en na het sluiten de sluitcontacten, wordt deze alleen bekrachtigd via het SL2-sensorcircuit. De pompmotor wordt uitgeschakeld en het waarschuwingslampje H gaat uit. L2 en het lampje H gaan branden L1. De pompmotor zal weer inschakelen wanneer het waterniveau daalt tot de positie waarin circuit SL2 open is en relais KV1 wordt gedeactiveerd.
Het inschakelen van de pomp in welke modus dan ook is alleen mogelijk als het DSX droogloopsensorcircuit gesloten is (SL3), dat het waterniveau in de put regelt.
Het grootste nadeel van de niveauregeling is de gevoeligheid van de elektroden van de niveausensoren om in de winter te bevriezen, waardoor de pomp niet uitschakelt en het water uit de tank stroomt. Er zijn gevallen van vernietiging van watertorens als gevolg van het bevriezen van een grote ijsmassa op hun oppervlak.
Bij het regelen van de werking van de pomp door middel van druk, kan een elektrische contactmanometer of drukschakelaar op de persleiding in de pompkamer worden geïnstalleerd. Dit vergemakkelijkt het sensoronderhoud en elimineert blootstelling aan lage temperaturen.
In afb. 3 transmissies schakelschema van de besturing van een watertoevoer(pomp)installatie van een toren volgens de signalen van een elektrische contactmanometer (volgens de druk).
Rijst. 3. Schematische voorstelling van de besturing van een waterinstallatie op een toren door een elektrische contactmanometer
Als er geen water in de tank zit, is het contact van de manometer СП1 (onderste niveau) gesloten en is het contact СП2 (bovenste niveau) open. Relais KV1 werkt, sluit contacten KV1.1 en KV1.2, waardoor de magnetische starter KM wordt ingeschakeld, die de elektrische pomp verbindt met een driefasig netwerk (stroomcircuits worden niet weergegeven in het diagram).
De pomp levert water aan de tank, de druk stijgt totdat het manometercontact sluit, СП2 ingesteld op het bovenste waterniveau. Na het sluiten van contact СP2 wordt relais K geactiveerd V2, dat contacten KV2.2 opent in het circuit van de spoel van het relais KV1 en KV2.1 in het circuit van de spoel van de magnetische starter KM; de pompmotor wordt uitgeschakeld.
Wanneer water uit de tank stroomt, neemt de druk af, gaat СP2 open, waardoor KV2 wordt afgesloten, maar de pomp gaat niet aan, omdat de manometer contact maakt, СP1 open is en de relaisspoel KV1 is uitgeschakeld. De pomp wordt ingeschakeld wanneer het waterniveau in de tank daalt voordat het manometercontact sluit. СП1.
De stuurcircuits worden gevoed door een 12 V step-down transformator, wat de veiligheid verhoogt bij onderhoud aan het stuurcircuit en de elektrische contactmanometer.
Om de werking van de pomp te waarborgen in het geval van een storing van de elektrische contactmanometer of het regelcircuit, is een schakelaar CA1 ontworpen. Wanneer het is ingeschakeld, worden de stuurcontacten KV1.2, KV2.1 gemanipuleerd en wordt de spoel van de magnetische starter KM rechtstreeks aangesloten op het 380 V-netwerk.
In de faseopening L1 bevat het stuurcircuit een contact ROF (verlies van faserelais), dat opent in het geval van een open fase of asymmetrische modus van het voedingsnetwerk. In dit geval wordt het circuit van de spoel KM verbroken en wordt de pomp automatisch uitgeschakeld totdat de storing is verholpen.
De bescherming van de stroomcircuits in dit circuit tegen overbelasting en kortsluiting wordt uitgevoerd door een automatische schakelaar.
In afb. 4 transmissieschema voor de automatisering van een waterpompinstallatie, die een elektrische pompeenheid 7 van een dompelbaar type bevat, geplaatst in een put 6. In de persleiding zijn een terugslagklep 5 en een debietmeter 4 geïnstalleerd.
De pompeenheid heeft een drukvat 1 (watertoren of lucht-waterboiler) en Druk sensoren (of niveau) 2, 3, waarbij sensor 2 reageert op de bovendruk (niveau) in de tank en sensor 3 op de onderdruk (niveau) in de tank. Het gemaal wordt bestuurd door de besturingseenheid 8.
Rijst. 4. Schema voor de automatisering van een waterpompapparaat met een variabele frequentie
De pompunit wordt als volgt aangestuurd. Stel dat de pompunit wordt uitgeschakeld en de druk in de druktank daalt en lager wordt dan Pmin... In dit geval wordt er een signaal verzonden vanaf de sensor om de elektrische pomp in te schakelen. Het begint met het geleidelijk verhogen van de frequentie. is de stroom die de elektromotor van de pompeenheid voedt.
Wanneer het toerental van de pompunit de ingestelde waarde bereikt, gaat de pomp in bedrijfsmodus. Door de bedrijfsmodus te programmeren frequentie omzetter u kunt zorgen voor de nodige intensiteit van het werk van de pomp, het soepel starten en stoppen.
Het gebruik van een instelbare elektrische aandrijving van een dompelpomp maakt het mogelijk om direct stromende watertoevoersystemen met automatisch drukbehoud in het waterleidingnet te implementeren.
Het besturingsstation, dat zorgt voor een soepele start en stop van de elektrische pomp, automatisch onderhoud van de druk in de pijpleiding, bevat een frequentieomvormer A1, een druksensor BP1, een elektronisch relais A2, een regelcircuit en hulpelementen die de betrouwbaarheid vergroten van elektronische apparatuur (Fig. 5 ).
Het pompregelcircuit en de frequentieomvormer bieden de volgende functies:
— soepel starten en stoppen van de pomp;
— automatische regeling op niveau of druk;
— bescherming tegen "drooglopen";
— automatische uitschakeling van de elektrische pomp in geval van onvolledige fasemodus, onaanvaardbare spanningsval, in geval van nood in het waterleidingnet;
— overspanningsbeveiliging aan de ingang van frequentieomvormer A1;
— signalering voor het in- en uitschakelen van de pomp, alsmede voor noodstanden;
— verwarming van de schakelkast bij negatieve temperaturen in de pompkamer.
Zachte start en zachte vertraging van de pomp wordt gedaan met behulp van frequentieomvormer type A1 FR-E-5.5k-540ES.
Rijst. 5. Schematisch diagram van automatisering van een dompelpomp met een apparaat voor zachte start en automatisch drukbehoud
De motor van de dompelpomp is aangesloten op de klemmen U, V en W van de frequentieomvormer. Wanneer de knop СB2 wordt ingedrukt, wordt het relais «Start» K1 geactiveerd, waarvan het contact K1.1 de ingangen STF en de computer van de frequentieomvormer verbindt, waardoor een soepele start van de elektrische pomp wordt gegarandeerd volgens het programma dat is opgegeven bij het instellen van de frequentieomvormer.
Bij een storing in de circuits van de frequentieomvormer of de pompmotor wordt het circuit van de AC-omvormer gesloten, zodat relais K2 blijft werken. Na bediening van K2 sluiten zijn contacten K2.1, K2.2 en opent contact K2.1 in het circuit K1. De uitgang van de frequentieomvormer en relais K2 wordt uitgeschakeld. Heractivering van het circuit is alleen mogelijk nadat de storing is verholpen en de beveiliging is gereset met de 8V3.1-knop.
Druksensor BP1 met analoge uitgang 4 … 20 mA is aangesloten op de analoge ingang van de frequentieomvormer (pin 4, 5) en zorgt voor negatieve terugkoppeling in het drukstabilisatiesysteem.
De werking van het stabilisatiesysteem wordt verzekerd door de PID-regelaar van de frequentieomvormer. De vereiste druk wordt ingesteld door potentiometer K1 of door het bedieningspaneel van de frequentieomvormer. Bij drooglopen van de pomp sluit contact 7-8 van het elektronische weerstandsrelais A2 in de spoel van het kortsluitrelais en wordt de droogloopsensor aangesloten op zijn contacten 3-4.
Nadat het kortsluitrelais is geactiveerd, worden de contacten K3.1 en kortsluiting.2 gesloten, waardoor het beveiligingsrelais K2 wordt geactiveerd, dat ervoor zorgt dat de pompmotor wordt uitgeschakeld. In dit geval wordt het kortsluitrelais onafhankelijk gevoed via contact K3.1.
In alle noodmodi brandt de HL1-lamp; de HL2-lamp brandt wanneer het waterpeil onaanvaardbaar laag is (bij «droge werking» van de pomp) De verwarming van de schakelkast in het koude seizoen wordt uitgevoerd met behulp van elektrische verwarmers EK1 … EK4, die ingeschakeld zijn door de schakelaar KM1 wanneer het thermisch relais VK1. Beveiliging van de ingangscircuits van de frequentieomvormer tegen kortsluiting en overbelasting wordt uitgevoerd door de onderbreker QF1.
Rijst. 5. Automatisering van de pompeenheid
Het artikel maakt gebruik van materialen uit het boek Daineko V.A. Elektrische uitrusting van landbouwbedrijven.
Zie ook: Een eenvoudig geautomatiseerd regelschema voor twee afvalpompen