Тема:  Дослідження схем автоматизації баштової  водонасосної установки.

Призначення баштової водонасосної установки

Металеві  башти конструкції інженера А. А. Рожновського призначені для водопостачання тваринницьких підприємств та створення необхідного тиску в мережі в період вимкнення насоса, зберігання запасу води та регулювання подачі споживачам на потреби.

Будова баштової водонасосної установки:

Рисунок 1  Баштова водонасосна установка з заглибним електродвигуном:

1-електродвигун; 2-насос; 3-водопідйомні труби; 4-хомути; 5-свердловина; 6-кабель живлення; 7-плита; 8-манометр; 9-запірна арматура; 10-напірний трубопровід; 11-приміщення водокачки; 12-башта; 13-переливна труба; 15-вентиляційний клапан;16-люк; 17, 18-драбини.

Основними складовими баштових водонасосних установок є башта  Рожновського та заглибний електронасосний агрегат. Заглибний електродвигун 1 (рисунок 2.1.4) у моноблоці з багатоступінчастим насосом 2 закріплюють на водопідйомних трубах 3 і опускають у свердловину 5. Труби підвішують до плити 7, встановленої в приміщенні 11. Свердловини виконують з обсадних труб діаметром    100...450 мм. Електродвигуни виконують сухими, напівсухими і заповненими маслом або водою. Найбільш поширені електродвигуни, заповнені водою. Змазують гумометалеві або пластмасові підшипники також водою.

До електродвигуна підводять кабель 6, закріплений на водопідйомних трубах хомутами 4. Всмоктувальна частина має сітку для  затримання  великих домішок, що знаходяться у воді. Бак башти 12 виконують звареним з листової сталі і встановлюють на цегельну, залізобетонну чи металеву опору. До бака підводять напірно-розвідний трубопровід 10. Кінець напірної труби доводять до верхнього рівня, а відвід води з бака відбувається через зворотний клапан біля нижнього рівня. Бак з зовнішньої і внутрішньої сторони обладнають  сходами 17, 18, люком 16, вентиляційним клапаном 15, датчиками рівня 14 і водозливною трубою 13, що виключає перенаповнення бака водою. На водопроводі ставлять манометр 8 і засувки 9.

Технологічна робота баштової водонасосної установки

Заглибний насос, що знаходиться  в свердловині, подає воду в водонапірну башту. Коли вода піднімається до верхньої позначки у водонапірній башті, датчик рівня дає команду насосу на відключення. Включенням і відключенням насоса займається автоматика, розміщена в шафі керування. У міру розбору води з башти по магістралі, рівень поверхні знижується, і після досягнення нижньої позначки, датчик рівня  дає команду на включення насоса. Таким чином, у башті постійно знаходиться запас води, який визначається об’ємом бака для води в башті від нульової позначки до верхнього рівня.

Функціональне призначення пристроїв схеми

Рисунок  2.  Функціональна схема пристрою "Каскад"

QF- автоматичний вимикач; Тр1-Тр3 - трансформатори струму із швидким насиченням; KM – електромагнітний пускач; М - електродвигун насосного агрегату; ДСХ - датчик "су­хого ходу"; ЧЗ - чарунка захисту; ЧЖ - чарунка живлення; РВВм, РВВ - відповідно контакти виконавчих реле вмикання і вимикання електронасосного агрегату в режимі дистанційного керування; КВУ, КНУ - відповідно контакти датчика верхнього і нижнього рівнів води; ДТВ - датчик тиску води у напірному трубопроводі; SА1 - перемикач режимів роботи; ЧК – чарунка керування; ЧКР - чарунка керування за рівнем води; ЧКТ - чарунка керування за тиском води; P1 - вихідне реле блока логіки; НL1, НL2 - сигнальні лампи.

Робота принципової електричної схеми водонасосної установки.

Рисунок 3 . Принципова електрична схема баштової водонасосної установки "Каскад".

Принципова електрична схема ящика керування  ЯГ5102 – 347Б1У2 (рис 3) передбачає  автоматичне  управління по рівню електронасосом в режимі "Водопідйому " та місцеве та дистанційне керування електронасосом. Всі функції автоматичного управління, сигналізацію і захист електродвигуна від аварійних режимів виконує блок управління Е1FQ.

При автоматичному управлінні в режимі "Водопідйому", якщо рівень води в водонапірній башті знижується нижче встановленого рівня ( контакт  нижнього рівня  КНР розімкнутий) з блока управління поступить сигнал на включення реле K1, яке своїм контактом включить магнітний пускач КМ. Електронасос почне працювати. При досягненні водою верхнього рівня КВР, сигнал поступає на вхід блока управління, реле К1 вимкнеться і своїми контактами вимкне пускач КМ, електродвигун зупиниться.

Дистанційне  управління забезпечується за допомогою реле виконання включення РВВм і реле виконання вимкнення РВВ, які в комплект поставки не входять.

Місцеве управління виконується установкою відповідного режиму перемикачем S1.

Захист електронасоса від аварійних режимів виконується  вузлом  захисту E2P блока управління. Сигнал захисту електронасоса при перевантаженнях, неповнофазному режимі, коротких замиканнях в електродвигуні чи кабелі живлення формується  в  трансформаторах струму Т1-Т3. Захист електронасоса від перевантажень побудований по принципу часової обернено залежної від струму характеристиці, тобто чим більше струм перевантаження, тим менше струм спрацювання захисту. При перевантаженнях струм, що протікає в первинній обмотці  трансформатора струму збільшується. Відповідно збільшується величина сигналу, який поступає на вхід блока управління. Досягнувши відповідного при налагодженні рівня спрацювання захисту блок управління вимикає реле К1. При цьому  пускач КМ електронасоса вимикається. При знижені рівня води в свердловині нижче контрольного значення ( контакту ДСХ ) спрацьовує захист від "сухого ходу". В пристрої передбачено дублюючий захист електронасоса від перевантажень і коротких замикань, який виконаний за допомогою автоматичного вимикача QF1.

Призначення електродних датчиків рівня

Електродний датчик рівня використовується для контролю рівня електропровідних рідин.

Будова електродних датчиків рівня

Він має короткий 1 електрод і два довгих 2, 3, які укріплені в коробці затискачів.

Короткий електрод є контактом верхнього рівня рідини, а довгий нижнього рівня. Датчик з’єднується проводами зі станцією управління.

Рисунок 4.  Датчики рівнів трубчастий (а), станції керування «Каскад» (б):

1 — панель затисків; 2 — захисний кожух; 3 — скоба для підвіски датчика, 4 — електрод верхнього рівня; 5 — загальний електрод, приєднаний до нульового) проводу, 6 — електрод нижнього рівня, 7 — ізоляційний ковпачок датчика верхнього рівня, 8-провід з хімовологостійкою ізоляцією; 9-прийомний отвір зливальної труби бака; 10-кріпильний хомут; 11-складений кріпильний стрижень (корпус) датчика рівнів; 12-голівка датчика рівнів.

Робота датчика рівня 

Показаний на рисунку 4, а трубчастий електродний датчик рівнів з електропідігріванням складається з трьох співвісних труб, зовнішня з який є загальним заземленим електродом, середня коротка — електродом верхнього рівня, а внутрішня - електродом нижнього рівня. В останній трубі знаходиться нагрівальний елемент, виконаний у виді ніхромовій спіралі  з ізолюючими пристроями.

Робота датчиків в електричних схемах відбувається таким чином, що при відсутності води між електродом нижнього рівня і заземленим корпусом насосний агрегат включається, а з появою води між електродом верхнього рівня і корпусом через воду між ними замикається електричний ланцюг і електродвигун насоса відключається.

Схема для виконання лабораторної роботи показана на рисунку 5.

Рисунок 5.  Схема для виконання лабораторної роботи