Автоматизована система керування каналізаційною насосною станцією системи водовідведення

1. Автоматизована система керування каналізаційною насосною станцією системи водовідведення, що містить блок комутації, блок керування та датчик контролю, блок комутації встановлений з можливістю підключення його входу до джеpела живлення, а виходів з можливістю підключення до електродвигунів насосних агрегатів, блок керування з'єднаний з блоком комутації, вихід датчика контролю рівня води з'єднаний з відповідним входом блока керування, яка відрізняється тим, що система виконана у вигляді шафи керування, яка містить перетворювач частоти із силовими та керуючими входами та ви ходами, пристрій плавного пуску електродвигуна насосного агрегату та датчик контролю рівня води зі зворотним зв'язком, при цьому перетворювач частоти та пристрій плавного пуску встановлені з можливістю підключення до джерела живлення, силовий вихід перетворювача частоти та пристрою плавного пуску з'єднані із входом блока комутації, керуючий ви хід пере U 2 26659 1 3 26659 Відомий пристрій для керування електродвигуном насосної установки [див., довідник «Проектування електроустановок промислових підприємств» за редакцією Я.М. Большама та ін., том 1, частина 2, «Держенергоіздат», Москва, Ленінград, 1963, c.43, мал. 5-6], який містить коло живлення, що включає лінійний контактор, установлений з можливістю підключення його входу до джерела живлення через автоматичний вимикач, а виходу - до електродвигуна через теплове реле, блок керування, установлений з можливістю підключення його входу до джерела живлення через автоматичний вимикач, і контактний датчик контролю, вихід якого з'єднаний з відповідним входом блока контролю. Підтримка рівня води в резервуарі здійснюється за сигналом блоку керування від контактного датчика контролю, що при досягненні рідиною верхнього/нижнього електродів дає сигнал блоку керування на включення/вимикання електродвигуна за допомогою лінійного контактора. Недоліками відомого пристрою є наступні: - великі пускові струми, що виникають при прямому пуску електродвигуна, у зв'язку з чим мають місце великі динамічні навантаження, наприклад, гідроудари, що приводять до деформації обмотки електродвигуна, руйнуванню механізмів приводу та застосовуваного устаткування, зокрема водогінних мереж і запірної арматури, і скорочення їхнього терміну служби; - пристрій не дозволяє при зменшенні продуктивності електропривода зменшити споживану потужність, що призводить до непродуктивних енерговитрат. Оскільки сучасні каналізаційні насосні станції системи водовідведення містять, щонайменше, два насосні агрегати, то цілком зрозуміло, що з'являється необхідність керувати цими насосними агрегатами у цілому, тобто як однією системою. При цьому, введення для додаткового насосного агрегату ще одного перетворювача частоти економічно не доцільно, оскільки це надмірно ускладнює схему керування насосними агрегатами та приводить до додаткових витрат на переобладнання устаткування каналізаційної насосної станції. Корисна модель, що пропонується, позбавлена вказаних ви ще недоліків. В основу корисної моделі поставлена задача створення такої системи керування насосними агрегатами каналізаційної насосної станції, у якій нова сукупність суттєви х ознак та новий конструктивний зв'язок між ними дозволили б забезпечити регулювання продуктивності насосних агрегатів, що забезпечують заданий рівень води та роботу основного насосного агрегату в оптимальному режимі, виключає пускові струми за рахунок плавного включення резервного насосного агрегату, виключає виникнення гідравлічних ударів, та, у кінці кінців, знижує енерговитрати та підвищує ресурс роботи насосних агрегатів та устатк ування каналізаційної насосної станції в цілому. Така система керування каналізаційною насосною станцією дозволить підвищити ресурс роботи виконавчих механізмів станції та застосовуваного устатк уван 4 ня та економію енерговитрат не менш ніж на 2530%. Автоматизована система керування каналізаційної насосної станції системи водовідведення, містить блок комутації, виконаний у вигляді набору контакторів, блок теплового захисту, виконаний у вигляді теплових реле, встановлених між контакторами та електродвигунами насосних агрегатів, схему керування, панель керування, перетворювач частоти, пристрій плавного пуску та датчик контролю рівня води. Входи контакторів установлені з можливістю підключення до джерела живлення. Силові входи перетворювача частоти та пристрою плавного пуску установлені з можливістю підключення до джерела живлення через автоматичні вимикачі. Крім того, перетворювач частоти та пристрій плавного пуску додатково захищені за допомогою швидкодіючих запобіжників. Виходи контакторів підключені до входів теплових реле, та виходи теплових реле зв'язані з відповідними входами блоку керування. Силові виходи перетворювача частоти та пристрою плавного пуску зв'язані із входами відповідних контакторів. Управляючі виходи перетворювача частоти та пристрою плавного пуску з'єднані з відповідним входом схеми керування. Вихід схеми керування та вихід датчика контролю рівня води зв'язані з відповідними управляючими входами перетворювача. Панель керування зв'язана зі схемою керування. Датчик контролю рівня води формує зворотний сигнал у вигляді уніфікованого сигналу 420мА. Функціональне призначення сукупності відрізняльних ознак полягає в тому, що в автоматичному режимі роботи перетворювач частоти управляє продуктивністю основного насосного агрегату, підтримуючи рівень води в резервуарі. Сигналом зворотного зв'язку слугує уні фікований сигнал датчика контролю рівня води розташованого резервуарі, який поступає на перетворювач частоти. При досягненні максимальної продуктивності основного насосного агрегату (максимальна частота обертання робочого колеса насосного агрегату) перетворювач частоти видає сигнал на схему керування для виконання плавного пуску резервного насосного агрегату за допомогою пристрою плавного пуску. При цьому основний насосний агрегат продовжує підтримувати заданий рівень води в резервуарі. При зниженні зменшенні об'єму стічних вод перетворювач частоти знижує продуктивність основного насосного агрегату. При досягненні мінімальної продуктивності основного насосного агрегату перетворювач частоти видає сигнал на схему керування, після чого вона за допомогою пристрою плавного пуску виконує плавну зупинку резервного насосного агрегату. Таким чином, даний алгоритм роботи дозволяє мінімізувати кількість стартових-стопових включень резервного насосного агрегату та значно зменшити енергоспоживання всією системою. Доцільно при нестандартних умовах експлуатації або профілактичних роботах використовувати 5 26659 дану систему в режимі ручної роботи. При цьому основні технологічні параметри встановлюють вручн у за допомогою панелі керування. Включення резервного насосного агрегату також виконується вручну за допомогою пристрою плавного пуску. Доцільно при виникненні аварійних ситуацій використовува ти підключення насосного агрегату безпосередньо до джерела живлення. У таких випадках захист електродвигунів каналізаційної насосної станції здійснюється за допомогою автоматичних вимикачів та теплових реле. Перехід до аварійного режиму роботи системи може здійснюватися або автоматично, або вручну. Наведені нижче Фігури пояснюють конструктивні особливості системи керування каналізаційної насосної станції системи водовідведення, що заявляється. Фіг.1 - загальний вигляд автоматизованої системи керування каналізаційної насосної станції системи водовідведення; Фіг.2 - принципова блок-схема керування каналізаційною насосною станцією системи водовідведення. Каналізаційна насосна станція 1 системи водовідведення включає два насосні агрегати 2, 3, на кожному з яких розміщені засувки 4 та 5, резервуар води 5 з розміщеним у ньому датчиком контролю рівня води 7, вихідний колектор 6. Насосна Каналізаційну насосну станцію підключено до джерела живлення 10. Після автоматизації зазначеної насосної станції вона додатково включає шафу керування 9, до складу якої входить перетворювач частоти 11, пристрій плавного пуску 12, панель керування 13, схема керування 14. Перетворювач часто ти 11 та пристрій плавного пуску 12 захищені за допомогою швидкодіючих запобіжників FU1 та FU2 (Фіг.2) та блоку теплового захисту у вигляді теплових реле (не показані). Перетворювач частоти 11, пристрій плавного пуску 12 та схема керування 14 разом складають засоби керування насосними агрегатами 15. Система керування працює наступним чином. Перед запуском системи з панелі керування 13 обирають режим роботи (автоматичний, ручний або аварійний), основний насосний агрегат, наприклад 2 який працює через перетворювач частоти 11, та резервний насосний агрегат, наприклад 3, який працює через пристрій плавного пуску. Комутація усередині шафи керування 9 виконується за допомогою контакторів К2-К5. Задають технологічний параметр - рівень води в резервуарі. Основним режимом роботи системи є автоматичний режим. В автоматичному режимі роботи перетворювач частоти 11 управляє продуктивністю основного насосного агрегату 2, підтримуючи рівень води в резервуарі 5. Як сигнал зворотного зв'язку 8 використовують уні фікований сигнал (4-20 мА) датчика контролю рівня води 7 розміщеного резервуарі 5. Сигнал зворотного зв'язку подається на перетворювач частоти 11. 6 При досягненні максимальної продуктивності основного насосного агрегату 2 (максимальна частота обертання робочого колеса насосного агрегату) перетворювач частоти 11 видає сигнал на схему керування 14. Через деякий проміжок часу, під час якого сигнал про максимальну продуктивність основного насосного агрегату 2 підтверджується, схема керування 14 через пристрій плавного пуску 12 виконує пуск резервного насосного агрегату 3. При цьому основний насосний агрегат 2, яким управляє перетворювач частоти 11, продовжує підтримувати заданий технологічний параметр рівень води у резервуарі 6. При зменшенні об’єму стічних вод перетворювач частоти 11 знижує продуктивність основного насосного агрегату 2. При досягненні мінімальної продуктивності основного насосного агрегату 2 перетворювач частоти 11 видає сигнал на схему керування 14 та через деякий проміжок часу, під час якого сигнал про мінімальну продуктивність основного насосного агрегату 2 підтверджується, схема керування 14 через пристрій плавного пуску 12 виконує зупинку резервного насосного агрегату 3. При подальшому зниженні продуктивності основного насосного агрегату 2 та досягненні мінімального рівня схему керування 14 переводить перетворювач частоти 11 у режим засипання. Таким чином, даний алгоритм роботи автоматизованої системи дозволяє звести до мінімального кількість старт-стопових включень резервного насосного агрегату 3 та значно зменшити енергоспоживання всієї насосної станції. При роботі системи у ручному режимі, наприклад при виникненні нестандартних умов експлуатації, профілактичних роботах, усі дії виконує вручн у оператор: з панелі керування 13 задає значення рівня води у резервуарі 5, включає та відключає основний 2 та резервний насосний агрегат 3. У цьому режимі включення резервного насосного агрегату 3 виконується через пристрій плавного пуску 12, а основного насосного агрегату 2 через перетворювач частоти 11, що дозволяє виконувати повний захист електродвигунів насосних агрегатів. При виникненні аварійних ситуацій автоматизована система автоматично переводить насосну станцію в аварійний режим роботи та дозволяє підключити насосні агрегати безпосередньо до джерела живлення, при цьому за допомогою автоматичних вимикачів АВ1, АВ2 та теплових реле (на Фіг.2 не зазначені) здійснюється захист електродвигунів насосних агрегатів. Таким чином, завдяки тому, що в запропонованій системі застосовують пристрій плавного пуску для резервного насосного агрегату, перетворювач частоти для керування роботою основного насосного агрегату, захист електродвигунів насосних агрегатів при будь-якому режимі роботи, досягається зазначений вище технічний результат, що приводить до підвищення економічності роботи каналізаційної системи водовідведення. 7 Комп’ютерна в ерстка Г. Паяльніков 26659 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601