Автоматизация систем водоснабжения: схемы установок и процессов

Автоматизированные установки систем водоснабжения, примеры схем

Подача воды на объекты осуществляется целым рядом механизмов и сооружений: насосные станции, трубопроводы, станции фильтрации, водоприемники. Слаженная работа всех компонентов увеличивает эффективность и надежность систем, уменьшает расход энергоресурсов и улучшает конечные показатели воды. Для координации отдельных блоков оборудуются автоматизированные системы водоснабжения и водоотведения.

1. Требования к автоматическим установкам водоснабжения
2. Комплектация автоматизированной системы водоснабжения
3. Схема автоматизации артезианских источников
4. Схема автоматизации водоснабжения
5. Автоматизация башенных установок водозабора

Требования к автоматическим установкам водоснабжения

автоматическая повысительная насосная установка

Современные технологии позволяют автоматизировать практически любую систему водоснабжения:

• артезианок;
• фильтровальных станций;
• канализационных насосных;
• станций первого и второго подъемов;
• повысительных станций;
• очистных сооружений.

Необходимо учитывать то, что процесс добычи, очистки и доставки воды связан с разнообразными физическими, химическими и биологическими реакциями. Автоматизация процесса водоснабжения проводится с учетом следующих особенностей:

• интенсивность работы оборудования постоянно меняется;
• характеристики первичной воды не стабильны;
• оборудование размещается в отделенных друг от друга точках, управление ими ведется из единого центра;
• жесткие требования к качеству воды, поставляемой потребителю;
• работа в экономичном режиме;
• при поломке на одном участке обеспечение работы остального оборудования в штатном режиме.

Комплектация автоматизированной системы водоснабжения

шкаф управления с контроллером

Автоматизация процесса водоснабжения осуществляется с помощью:

• измерительных преобразователей;
• датчиков для измерения показателей и, расхода воды;
• блоков ввода данных и вывода;
• исполнительных механизмов;
• контроллера.

Датчики определяют характеристики, регулируют и сигнализируют о неполадках в процессах.

Модули (блоки) ввода и вывода переводят информацию, полученную от датчиков в удобный для обработки формат и поставляющие далее на контроллер.

Измерительные преобразователи преобразуют контролируемые параметры или сигналы в удобную для хранения или обработки форму.

Контроллер управляет технологическими процессами, используя данные датчиков. В отличие от бытовых компьютеров, промышленные контроллеры оснащены мощной системой ввода и вывода сигналов с периферии. Они не требуют постоянного контроля и выдерживают неблагоприятные климатические условия.

Исполнительный механизм — получает сигнал от контроллера и преобразует его в движение. Схема исполнительного механизма автоматизации водоснабжения состоит из реле, гидравлического или пневматического привода, двигателя.

Для доставки информации с периферии в пункт управления используются:

• радиоканалы;
• коммутатор;
• мобильная телефония;
• беспроводной интернет;
• спутниковая связь.

Схема автоматизации артезианских источников

Автоматизация процесса водозабора из глубинных скважин и снабжения водой потребителя должна соответствовать условиям:

• автоматизируется весь процесс от получения воды до доставки людям;
• обеспечивается постоянный мониторинг добычи воды и количества в емкостях, работы оборудования;
• все данные архивируются в базах данных контроллера;
• операторы могут в любой момент изменить параметры насосов из диспетчерской.

Схема автоматизации водоснабжения

1. В диспетчерском пункте монтируется щиток с контроллером, а также компьютер. Контроллер связывается с компьютером посредством беспроводной связи через Ethernet.
2. Скважины автоматизированной системы водоснабжения и водоотведения оборудуются блоками ввода и вывода, датчиками для контроля над напряжением и давлением, счетчиками импульсов, механизмом плавного запуска.
3. Станции водозабора оборудуются блоками ввода и вывода, датчиками тока и давления, счетчиками импульсов. Блок защиты мотора устанавливается на каждый насос.
4. В баке для воды устанавливают счетчик давления.
5. Для соединения всех источников забора воды и станций используется кабель типа «витая пара».

схема автоматизации скважины

Каждая автоматизированная система водоснабжения и водоотведения оснащается программой управления. В результате насосы работают без присутствия человека, поддерживая нужное количество воды в цистернах. Они обеспечивают заданный напор в водопроводных трубах. Эффективно работает схема, когда один насос ведущий, другие ведомые. Через определенный период ведущий насос меняется, это предотвращает преждевременный износ оборудования. Контроллер автоматизированной системы водоснабжения подсчитывает количество часов, наработанных каждым насосом.

Контроллер анализирует ошибки оборудования: обрывы или замыкания в цепях, отсутствие связи с датчиками, скачки напряжения, аварийные пределы. Если датчик ломается, на пульт управления приходит информация об этом. В автоматическом режиме контроллер разрешает насосу работать, регулируя расход воды и поток.

Оператор видит на мониторе информацию о взломе оборудования, затоплении или возгорании, температуре воздуха, давлении и расходе воды, количестве воды в баках. Схема автоматизированного водоснабжения позволяет оператору дистанционно включать или выключать насосы, перезапускать механизм плавного спуска.

Автоматизация башенных установок водозабора

схема башенной водокачки

В сельском хозяйстве преимущественно распространено водоснабжение автоматизированными установками башенного типа с погружными насосами. Схема управления башенной водокачкой дает возможность автоматически или вручную включать или выключать насос, предохраняет электромотор от замыканий и перегрузок, подает световые сигналы о состоянии насоса.

Чтобы на водокачке башенного типа перевести установки водоснабжения из автоматического на ручной режим, тумблер SA устанавливают на P. При переводе на О установка выключается. Когда в башне воды нет, контакты датчиков размыкаются, а магнитного пускателя соединяются. В установке водоснабжения башенного типа автоматически запускается насос и закачивает необходимое количество воды. Как только вода доходит до контактов реле КV, отключается подача тока на насос. При включенном насосе светится красный индикатор, при выключенном — зеленый.

Автоматизированная система водоснабжения позволяет, уменьшить численность обслуживающего персонала, прослеживать все процессы, показатели датчиков, режимы работы оборудования, контролировать производительность источников водозабора, в реальном времени учитывать объем добываемой воды.

Видеопример автоматизации водоснабжения поселка в Забайкалье:

АВТОМАТИЗАЦИЯ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ОРОШЕНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ БЕЗБАШЕННОЙ И БАШЕННОЙ НАСОСНЫХ УСТАНОВОК

Сельскохозяйственное производство является крупным потребителем воды, расходуемой для нужд населения, поения животных, приготовления пищи и кормов, полива растений, уборки навоза и для других целей.

Водоснабжение сельскохозяйственных потребителей хорошо механизировано и автоматизировано. Благодаря автоматизации человек практически освобожден от ручного труда при добыче, доставке и распределении воды на животноводческих фермах и в быту. Автоматизация позволила увеличить производительность труда по водоснабжению в 20 раз, снизить эксплуатационные затраты в 10 раз. Кроме того, при поении животных из автопоилок увеличивается продуктивность КРС на 10%, а птиц —на 15. 20 %.

Для подъема и раздачи воды применяют водонасосные установки, состоящие из водоприемников, очистительных сооружений, резервуаров чистой воды или водонапорных башен, соединительной водопроводной сети и электронасосов со станциями управления. Наиболее широко в сельском хозяйстве распространены центробежные и осевые насосы. Насосы выполняют в моноблоке с электродвигателями и погружают в воду или располагают на поверхности земли.

Для подъема воды из открытых водоемов и шахтных колодцев используют также плавающие центробежные насосы. Широко распространены так называемые объемно-инерционные насосы с электромагнитным вибрационным приводом, рассчитанные на малую подачу воды (до 1 м 3 /ч при напоре 20 м).

В сельском хозяйстве используют водонасосные установки трех типов: башенные с водонапорным баком, безбашенные с водонапорным котлом и непосредственной подачей воды в водопроводную сеть. Почти в 90 % случаев используют башенные водонасосные установки с расходом воды до 30 м 3 /ч. Если расход воды составляет З0. 65м 3 /ч, то рекомендуют двухагрегатные насосные станции с водонапорным котлом. При расходе воды более 65 м 3 /ч экономически целесообразно использовать насосные установки с непосредственной подачей воды в распределительную сеть.

Безбашенная автоматическая водоподъемная установка типа ВУ (рис. 8.20) предназначена для подъема воды из открытых водоемов и шахтных колодцев глубиной до 5 м при напоре 25. 80 м. Установка состоит из всасывающей трубы 1 с приемным фильтром насосного агрегата 2, нагнетательной 3 и водоразборной 12 труб с запирающими вентилями 5, воздушно-водяного бака 4 с датчиком давления 8 и струйным регулятором запаса воздуха, имеющего камеру смешивания 6, воздушный клапан 7, жиклер 10 и диффузор 11.

Схема управления в автоматическом режиме работает следующим образом. Вода к потребителю поступает под давлением воздушной подушки, расположенной над водой в котле. При разборе воды из котла давление в котле снижается и контакты манометрического датчика давления ВР замыкаются, катушка магнитного пускателя КМ получает питание и включает электронасос.

Рис. 8.20. Технологическая схема водоподъемной установки тина ВУ (а) и принципиальная электрическая схема управления ею (б):

/ — всасывающая труба; 2— насосный агрегат; 3— нагнетательная труба; 4 — воздушно-водяной бак; 5 — запирающий вентиль; 6- камера смешивания; 7— воздушный клапан; ? —датчик давления; 9— предохранительный клапан; 10 — жиклер; // — диффузор; 12— водоразборная труба

Давление включения, МПа, рассчитывают по формуле

где Н_сл — свободный напор у потребителя, м (для автопоилок 4. 6 м, для одноэтажных зданий 8 м, для двухэтажных — 12 м); Н_р — разность отметок расчетных точек водопроводной сети и минимального уровня воды в бакс, м; Н_пах — потери напора в водопроводной сети, м.

При увеличении уровня воды давление в котле повышается до заданного значения, при котором контакты размыкаются и насос отключается.

Давление выключения, МПа, определяют по формуле

Ручное управление электронасосом осуществляется кнопками SB2 «Пуск» и SB1 «Стоп».

Объем воздушной подушки в баке постоянно уменьшается, так как часть воздуха растворяется и выносится с водой. Вследствие этого уменьшается давление воздушной подушки и регулирующий объем в котле снижается.

Для автоматического поддержания объема воздушной подушки служит регулятор, обеспечивающий подкачку воздуха до давления в баке 250 кПа. При максимальных аварийных давлениях срабатывает предохранительный клапан 9. Пополнение воздуха происхо-

дит, когда жиклер 10 перекрыт водой. Струя воды под действием насоса создает разрежение в камере 6 (эффект пульверизации), воздушный клапан 7 открывается, и воздух, смешиваясь с водой, поступает в котел.

Безбашенные водоподъемные установки имеют низкий коэффициент использования объема бака (0,15. 0,2) Р, большой перепад давлений (20. 30 м) при малом регулирующем объеме V_p и взрывоопасны. Поэтому их применяют ограничено.

Башенная система водоснабжения обычно работает по следующей схеме: водоисточник — насосный агрегат — напорный агрегат — напорный трубопровод — водонапорная башня — водопроводная сеть — потребители воды.

При включении насоса вода поступает одновременно к потребителям и в напорный бак башни. Количество поступающей в бак воды равно разности между подачей насоса и расходом потребителей. После наполнения бака насосный агрегат отключается и водоснабжение потребителей обеспечивается водой, запасенной в баке. Вместимость бака стандартных водонапорных башен-колонн 15. 50 м 3 и более. При этом общая вместимость бака определяется как сумма трех объемов: регулирующего, запасного и «мертвого». «Мертвый» объем, как правило, невелик. В него входят отстойная часть бака и часть объема бака от его верхней кромки до максимального уровня воды (высотой примерно 0,3 м).

Запасной объем должен хранить хозяйственно-производственный запас на случай перерыва в электроснабжении и, главное, пожарный запас воды, размеры которого определяются строительными нормами и правилами.

Регулирующий объем V_p (м 3 ), подача насоса G,, (м 3 /ч) и текущее потребление воды G_p (м 3 /ч) определяют продолжительность работы насосного агрегата

Соответственно время цикла Т_и = Т_р + Т_п и число включений насоса в течение часа

Максимальное число включений будет при G_H = 2G_P:

Наибольшее число включений в течение суток

По этой формуле определяют рабочий объем У_р, ограничивающий максимальное число включений насосного агрегата я_тах:

Рабочий объем бака при автоматическом управлении насосным агрегатом определяется расстоянием И между датчиками верхнего и нижнего уровней.

Таким образом, для того чтобы обеспечить число включений погружного насоса не более допустимого по техническим условиям, расстояние между датчиками верхнего и нижнего уровней (зона неоднозначности двухпозиционного регулятора) должно быть

где F— площадь зеркала воды в баке, м 3 .

Опыт эксплуатации погружных насосов свидетельствует о том, что л_тах не должно превышать 50. 70 (в зависимости от конструкции) с интервалом между включениями не менее 5 мин.

Схема башенной водонасосной станции с датчиком уровня воды изображена на рисунке 8.21, а, 6. Погружной электродвигатель / в монолите с многоступенчатым насосом 2 закреплен на водоподъемных трубах 3 и опущен в скважину 5. Трубы закреплены в плите 7, установленной в санитарно-техническом помещении 11. Скважины укреплены обсадными трубами диаметром 100. 450 мм. Электродвигатели выполнены сухими, полусухими или заполненными водой. Наиболее распространены электродвигатели, заполненные водой. Резинометаллические или пластиковые подшипники также смазываются водой. К электродвигателю подведен кабель б, закрепленный на водоподъемных трубах хомутами 4. Всасывающая часть трубы снабжена сеткой, задерживающей крупные примеси, которые могут содержаться в воде.

‘Бак 12 башни выполнен сварным из листовой стали и установлен на кирпичной, железобетонной или металлической опоре. К баку подведен напорно-разводящий трубопровод 10. Конец напорной трубы доведен до верхнего уровня, а отвод воды из бака происходит через обратный клапан у нижнего уровня. Бак оборудован внешней /7 и внутренней 18 лестницами, люком /б, вентиляционным клапаном /5, датчиком уровня 14 и водосливной трубой 13, исключающей переполнение бака водой в случае не- отключения насоса. На водопроводе установлен манометр 8 и задвижки 9.

Рис. 8.21. Башенная водонасосная установка с погружным электродвигателем (о), схема датчика уровня воды (6) и принципиальная электрическая схема управления (в):

/—погружной электродвигатель; 2— многоступенчатый насос; 3 — водоподъемные трубы; 4— хомуты; 5—скважина; 6— кабель; 7— плита; 8— манометр; 9— задвижки; 10— напорно-раз- водяший трубопровод; //-санитарно-техническое помещение; 12— бак; 13— водосливная труба; 14—датчик уровня; /5—вентиляционный клапан; 16— люк; /7 и 18— внешняя и внутренняя лестницы; 19— скоба; 20— защитный корпус; 21, 22 и 23— электроды соответственно верхнего, нижнего и общего уровней

Электродный датчик уровня состоит из защитного корпуса 20, скобы 19 для крепления датчика в баке и трубчатых электродов: верхнего 2/, нижнего 23 и общего 22 уровней. Внутри центрального электрода расположен нагревательный элемент, который включен в холодное время для исключения обмерзания электродов.

На рисунке 8.21, в показана принципиальная электрическая схема управления типа ПЭТ башенной водонасосной установкой. Она позволяет в ручном и автоматическом режимах пускать и останавливать электронасос, защищает электродвигатель от перегрузок и коротких замыканий, сигнализирует при помощи сигнальных ламп о включенном и отключенном состояниях насоса.

Ручное включение электронасоса осуществляют переводом переключателя SA в положение Р, а отключение — в положение 0. Автоматический режим работы задают переводом переключателя в положение А. Если в баке воды нет, то контакты (электроды) датчика верхнего SL1 и нижнего SL2 уровней разомкнуты, следовательно, контакты реле KVв цепи катушки магнитного пускателя КМ замкнуты. Магнитный пускатель срабатывает и включает электронасос М. По мере накопления воды в баке перекрываются водой сначала контакты SL2 нижнего уровня, а затем SL1 верхнего уровня. При этом реле KVполучает питание через воду. Контактами KV: 1 оно разрывает цепь питания магнитного пускателя КМ, и электронасос отключается. Реле KV остается включенным через контакты KV:2, SL1 и SL2. Оно отключается только тогда, когда вода разомкнет не только верхние контакты, но и нижние. В этом случае контакты KV: 1 в цепи магнитного пускателя КМ вызовут повторное включение электронасоса М. Отключенное состояние насоса определяется по зеленой лампе HL1, а включенное — по красной HL2.

Защита двигателя осуществляется при помощи типовых расцепителей магнитного пускателя КМ и автомата QF.

На холодный период года выключателем S включается электрообогреватель ЕК датчика, предотвращающий обледенение и промерзание электродов датчика уровня.

Библиотека: книги по архитектуре и строительству | Totalarch

Вы здесь

Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения. Попкович Г.С., Гордеев М.А. 1986

Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения

Попкович Г.С., Гордеев М.А.

Высшая школа. Москва. 1986

392 страницы

В книге кратко излагаются основы автоматики, включая элементы автоматических устройств, построение схем автоматики, контрольно-измерительные приборы. Рассматриваются принципы и основные схемы автоматизации водопроводных и канализационных сооружений.

Глава I. Задачи автоматизации систем водоснабжения и водоотведения
§ 1. Характеристика производственных процессов как объектов автоматизации
§ 2. Особенности автоматизации водопроводно-канализационных сооружений
§ 3. Объем и степень автоматизации

Глава II. Основные элементы автоматических устройств
§ 4. Датчики и измерительные элементы
§ 5. Основные измерительные схемы
§ 6. Реле
§ 7. Логические элементы и бесконтактные реле
§ 8. Преобразователи и усилители
§ 9. Исполнительные механизмы и регулирующие органы
§ 10. Использование вычислительной техники в системах автоматического управления

Глава III. Построение схем автоматизации производственных процессов
§ 11. Типы схем. Изображение средств автоматизации на функциональных схемах
§ 12. Построение релейно-контактных схем автоматики
§ 13. Структурный анализ релейно-контактных схем
§ 14. Схемы автоматического управления электроприводом

Глава IV. Автоматизация технологического контроля
§ 15. Основы измерительной техники
§ 16. Измерение давления и разрежения
§ 17. Измерение уровня
§ 18. Измерение расхода жидкостей и газов
§ 19. Измерение температуры
§ 20. Измерение качественных параметров питьевых и сточных вод
§ 21. Эксплуатация контрольно-измерительных приборов

Глава V. Основы автоматического регулирования
§ 22. Общие понятия о системах автоматического регулирования
§ 23. Классификация систем автоматического регулирования
§ 24. Типовые линейные звенья и характеристики систем автоматического регулирования
§ 25. Соединения и связи звеньев
§ 26. Устойчивость, качество и надежность систем автоматического регулирования
§ 27. Пример анализа линейной системы автоматического регулирования
§ 28. Объекты автоматического регулирования
§ 29. Классификация автоматических регуляторов
§ 30 Элементы автоматических регуляторов
§ 31. Пневматические регуляторы
§ 32. Гидравлические регуляторы
§ 33. Электрические регуляторы
§ 34. Выбор, наладка и эксплуатация автоматических регуляторов

Глава VI. Основы телемеханики
§ 35. Классификация и назначение систем телемеханики
§ 36. Методы и схемы телеизмерения
§ 37. Системы телеуправления и телесигнализации

Глава VII. Автоматизация насосных станций
§ 38. Основные функции автоматических устройств насосной станции
§ 39. Автоматическое управление насосным агрегатом
§ 40. Типовые станции автоматического управления насосами
§ 41. Особенности автоматизации канализационных насосных станций
§ 42. Автоматическое регулирование производительности насосов

Глава VIII. Автоматизация водопроводных сооружений
§ 43. Комплексная автоматизация систем водоснабжения
§ 44. Автоматизация водоприемников
§ 45. Автоматические устройства водопроводных сетей
§ 46. Автоматизация процессов коагулирования воды
§ 47. Автоматизация процессов фильтрования воды
§ 48. Автоматизация процессов хлорирования и озонирования воды
§ 49. Особенности автоматизации систем промышленного водоснабжения
§ 50. Автоматизация технологического контроля водоочистных станций

Глава IX. Автоматизация канализационных сооружений
§ 51. Особенности автоматизации канализационных сооружений
§ 52. Автоматизация сооружений механической очистки сточных вод
§ 53. Автоматизация сооружений обработки осадка
§ 54. Автоматизация сооружений биохимической очистки сточных вод
§ 55. Автоматизация процессов очистки производственных стоков
§ 56. Автоматизация технологического контроля процессов очистки сточных вод

Глава X. Автоматизированные системы управления и диспетчеризация водоснабжения и канализации
§ 57. Автоматизированные системы управления
§ 58. Основные задачи и схемы диспетчеризации
§ 59. Оборудование диспетчерских пунктов

Глава XI. Технико-экономическая эффективность автоматизации водопроводно-канализационных сооружений
§ 60. Основные технико-экономические преимущества автоматизации
§ 61. Показатели экономической эффективности автоматизации

Заключение
Литература
Предметный указатель

Предисловие

Автоматизация современных систем водоснабжения и водоотведения требует совместных усилий как специалистов в области автоматизации, так и инженерно-технических работников, проектирующих технологические процессы и эксплуатирующих сооружения. Знание основ автоматизации и ее современного уровня на водопроводно-канализационных сооружениях способствует рациональному их проектированию, строительству в оптимальные сроки и эффективной эксплуатации действующих сооружений/ Учебными планами подготовки инженеров по специальности «Водоснабжение и канализация» предусмотрено изучение методов и средств автоматизации.

В последние годы достигнуты значительные успехи в автоматизации водопроводно-канализационных сооружений. Из обширных материалов в книгу отбирались сведения, предусмотренные программой курса и отражающие передовой практический опыт.

Основы автоматики иллюстрируются приборами и схемами, получившими применение в системах водоснабжения и канализации. В этой части книги уделено внимание равномерному показу электрических, гидравлических и пневматических устройств.

Авторы выражают благодарность за ценные замечания и советы рецензентам книги, особо отмечая помощь проф. А.И. Березы и канд. техн. наук Е.А. Ефремова, а также Н.А. Сычугова и Ю.В. Соловьева. Авторы с благодарностью примут все замечания и предложения читателей, направленные на улучшение учебника.

Введение

Программой экономического и социального развития нашей страны предусматривается дальнейшее широкое внедрение автоматизации производственных процессов. Широкое применение новейших средств автоматизации, микропроцессорной вычислительной техники и промышленных роботов различного назначения создает предпосылки для коренного совершенствования производственной деятельности человека.

Под автоматизацией производственных процессов понимается совокупность технических средств и методов, освобождающих человека в определенной степени или полностью от непосредственного выполнения функций контроля за этими процессами и управления ими.

Производственный процесс совершенствуется в три основные стадии: механизация этого процесса, заключающаяся в замене во всех его звеньях ручного труда машинным; введение в процесс непрерывности (поточности); автоматизация процесса.

Таким образом, автоматизация является высшей формой организации производственного процесса в целом, при этом совокупность технических средств, используемых для автоматизации процесса, совместно с объектом управления образуют систему управления. Система управления включает в себя приборы контроля, задачей которых является получение информации об изменении параметров производственного процесса, т. е. об изменении состояния объекта управления.

В нашей стране достигнуты большие успехи в разработке теории автоматического управления и технической кибернетики. Успеху в исследовании целого ряда новых теоретических проблем автоматики способствовало развитие теории информации и теории надежности. Важнейшее значение имеют исследования в области вычислительной математики и теории построения вычислительных машин. На основе этих теоретических исследований разработаны новые, методы и технические средства автоматики.

Для автоматизации производственных процессов широко применяются микропроцессоры. С большой эффективностью используются промышленные роботы и автоматические манипуляторы. Создаются гибкие автоматизированные производства, позволяющие быструю переналадку оборудования, изменение технологического режима и выпуск новой продукции. Большое развитие получают системы автоматизированного проектирования (САПР) и системы автоматического управления технологическими процессами (АСУ ТП).

Важное практическое значение имеет созданная в нашей стране Государственная система приборов и средств автоматизации (ГСП). Блочный и модульный принципы построения, полная взаимозаменяемость на основе высокой степени унификации, стандартизация габаритов и универсальность приборов этой системы обеспечивают ее применение в самых различных условиях производственной практики. Унификация средств автоматики позволила упорядочить их производство, расширить масштабы применения и сократить номенклатуру приборов.

Основными тенденциями дальнейшего развития ГСП являются быстрый рост числа датчиков на различные технологические параметры, повышение надежности, экономичности, точности и быстродействия систем измерения, совершенствование методов и средств формирования, передачи, обработки и использования измерительной информации.

Огромны успехи советских ученых и инженеров в создании сложных систем автоматического управления производственными процессами. Примером отечественных достижений в области создания и освоения этих систем являются успехи нашей страны в освоении космического пространства.

По мере внедрения автоматики в производстве наблюдается переход от частичной автоматизации отдельных процессов к комплексной автоматизации всех производственных процессов и далее к полной автоматизации производства, протекающего без непосредственного участия обслуживающего персонала.

Современные системы водоснабжения и канализации, представляющие сложный комплекс рассредоточенных сооружений, связанных единым технологическим циклом, проектируются и сооружаются с централизованным управлением на базе автоматизации отдельных процессоров и использования средств вычислительной техники и телемеханики для управления и контроля. На передовых предприятиях водоснабжения и канализации достигнута комплексная автоматизация систем в целом или отдельных цехов.

Автоматизация производства имеет большое социальное значение. Изменяя характер труда, автоматизация способствует повышению производительности, улучшению условий труда, повышению качества продукции. Экономическая эффективность автоматизации определяется снижением производственных затрат при одновременном повышении выпуска продукции.

Борьба за широкую автоматизацию производства на современном этапе является всенародным делом, важнейшем шагом на пути дальнейшего технического прогресса.

Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения

Наиболее известны следующие виды систем водоснабжения.

1. Хозяйственно-питьевое водоснабжение (ГВС и ХВС) . Назначением хозяйственно-питьевого водоснабжения является удовлетворение бытовых потребностей людей, а также санитарно-гигиенических нужд. Отличительной особенностью питьевого водоснабжения от производственного является подача воды, свободной от вредных химических примесей и болезнетворных бактерий. Бывает двух видов: горячее и холодное.

В наиболее простом случае, система горячего водоснабжения состоит из водонагревательной установки и трубопроводов для передачи горячей воды к водоразборным приборам.

Системы горячего хозяйственного водоснабжения классифицируют по нескольким признакам.

По способу подачи воды на горячее водоснабжение различают:

• Закрытые системы. Вода из тепловых сетей используют только в качестве энергоносителя. Подача воды на горячее водоснабжение осуществляется через водо-водяные теплообменники.
• Открытые системы. Вода из тепловой сети используется для приготовления и подачи воды в систему горячего водоснабжения (например, смешивается).

По способу подогрева воды системы ГВС бывают:

• Централизованные. Одна водонагревательная установка обслуживает как минимум одно здание, и более зданий в пределах одного квартала (микрорайона) или поселка. Такие системы установлены в большинстве многоквартирных домов. Ввод горячей воды в дом и ее распределение происходит в ИТП.
• Децентрализованные. Приготовление горячей воды происходит вблизи водоразборных приборов (например, поквартирно или непосредственно в санузлах) и осуществляется небольшими генераторами тепла: газовыми нагревателями, электрическими тэнами и т. п.

По способу поддержания температуры (обеспечение комфорта пользователя) системы ГВС могут быть:

• Бесциркуляционными, которые состоят только из подающих трубопроводов. Основной недостаток таких систем – остывание воды в трубопроводах при перерывах в потреблении. Открывая кран, например, утром, потребитель получает воду с пониженной температурой и начинает сливать эту воду в канализацию до того, как вода в кране прогреется. Системы без циркуляции являются наиболее простыми по устройству и дешевыми по первоначальной стоимости.
• Циркуляционные системы. В таких системах, находящаяся в трубах горячая вода непрерывно циркулирует, проходя через котел или теплообменник. В системах с поверхностными подогревателями циркуляция, как правило, обеспечивается центробежными насосами. В отдельных случаях циркуляция воды в системах горячего водоснабжения может обеспечиваться действием гравитационных сил.

2. Противопожарный водопровод. Создаётся в рамках системы пожарной безопасности, его предназначение – подача воды в систему водяного пожаротушения и наружные гидранты.

3. Производственное водоснабжение. Создаётся для подачи воды, используемой в технологических процессах.

4. Поливочное водоснабжение. Применяется для полива клумб и зеленых насаждений, а также для мойки территории двора, тротуаров, оборудования и полов.

Практически для всех видов водоснабжения, наружный водопровод доставляет воду по магистралям из распределительной сети города, а внутренний – поставляет воду по всему зданию (объекту), границей между ними является водосчетчик.

Системы канализации бывают:

Внутренняя канализация. Её задача – отвод сточных вод, образование которых происходит во время выполнения хозяйственно-бытовых работ или в результате санитарно-гигиенической деятельности человека.

Ливневая канализация. Применяется для отвода атмосферных осадков.

Автономная канализация. Предназначена для очистки сточных вод «на месте» для дальнейшего сброса их в водоемы хозяйственного назначения или грунт.

Автоматизация горячего водоснабжения

Как было упомянуто, горячее водоснабжение может быть централизованным и местным.

В местных системах горячего водоснабжения подогрев воды осуществляют локально, в газовых водонагревателях или колонках, с учетом того, что каждый нагреватель имеет собственную систему автоматики, разрабатывать интегрированную систему автоматизации нет смысла, достаточно обеспечить хорошую теплоизоляцию трубопроводов и вывести (при необходимости) данные о работе установки на пульт управления зданием.

В системах централизованного отопления или водоснабжения, автоматизации подлежит все технологическое оборудование: циркуляционные насосы, клапаны и вентили трубопроводов, оборудование теплообменников и радиаторов, подогреватели и т.п. Проект автоматизации ГВС разрабатывается совместно с проектом автоматизации ИТП.

Основная цель автоматизации систем ГВС – поддержание в системе заданного давления и температуры, кроме того автоматизация систем горячего водоснабжения выполняет следующие задачи:

• Повышения надежности теплоснабжения и горячего водоснабжения потребителей;
• Уменьшение зависимости от «человеческого фактора», возможность эксплуатации без постоянного присутствия оперативного персонала
• Оптимизации отпуска и потребления тепла, снижения коммунальных расходов;
• Снижения затрат электрической энергии в насосных установках;
• Увеличения ресурса работы и облегчение эксплуатации технологического оборудования;
• Контроля состояния технологического оборудования и технологических параметров;
• Оперативной передачи предупредительной и аварийной информации на диспетчерский пункт.

Автоматизация холодного водоснабжения

Автоматизация систем холодного водоснабжения предназначена для поддерживания постоянного давления в системе, не зависящего от давления на входе и расхода воды. К щитам автоматики подключают такое оборудование как реле давления, контроллеры сухого хода, манометры, пусковые и защитные автоматы насосов, блоки питания, поплавковые выключатели и т.п.

В результате автоматизации, в системах ХВС удается снизить расход воды, повысить ресурс работы оборудования и уменьшить эксплуатационные расходы, снизить затраты на электроэнергию, а также уменьшить возможность возникновения аварийных ситуаций.

Автоматизация систем водоотведения (канализации)

Автоматизация системы водоотведения предполагает контроль выполнения относительно небольшого количества процессов, связанных с контролем работы за насосами, и заполнения дренажных приямков. В большинстве случаев, алгоритм работы системы универсален – при заполнении приямка, включить насос, при отсутствии воды в приямке, выключить насос. Дополнительно на пост диспетчера передается информация о работоспособности оборудования. Основные задачи системы автоматизации канализации:

• Управление в автоматическом режиме и отображение состояния (ВКЛ-ВЫКЛ-АВАРИЯ) двигателей КНС и очистных сооружений;
• Визуализация показаний датчиков уровня жидкости в дренажных приямках;
  
• Возможность ручной блокировки отдельного насоса на время проведения технического обслуживания или в автоматическом режиме в случае аварийной ситуации;
• Автоматический запуск насосной станции после аварийных ситуаций при восстановлении питающего напряжения или подачи стоков;
• Поэтапный запуск насосов и снижение пиковых электрических и механических нагрузок на систему.

Подходы к построению автоматизированной системы

В основу разработки автоматизированных систем (АС) положены следующие принципы:

• Принцип развития – возможность масштабирования и обновления. АС создается с учетом возможности постоянного совершенствования ее функций и возможности расширения;
• Принцип совместимости – обеспечение взаимодействия различных АС, в едином процессе при их совместном функционировании (для объектов жилищно-коммунального строительства этот принцип обеспечивает система интеллектуального здания);
• Принцип стандартизации и унификации предполагает, по возможности, применение типовых, унифицированных и стандартизированных схем и элементов функционирования АС;
• Принцип эффективности заключается в достижении рационального соотношения между затратами на создание АС и экономическим эффектом, получаемым при ее функционировании.

Проектирование систем автоматизации водоснабжения и водоотведения

Технология системы водоснабжения разделяет два этапа обработки воды – В технологическом процессе водоснабжения можно выделить два подпроцесса — подъем и подготовку воды, распределение и подачу. Исходя из этого, автоматизация водоснабжения заключается в:

• Автоматизации управлением насосными станциями подъема и водоочисткой (фильтры, расход, распределение по стоякам и др.);
• Автоматизация подачи и распределения воды в частях здания.

Целью управления при функционировании АСУ ТП водоснабжения является обеспечение гарантированного и комфортного водоснабжения потребителей с минимальными эксплуатационными затратами.

ХВС и ГВС являются сложными системами жизнеобеспечения, разработка которых включает в себя гидравлические расчеты, составления аксонометрических схем, выбора расположения и мощности насосного и водонагревательного оборудования, разработка алгоритмов взаимодействия элементов систем и управления ими.

Автоматизацию системы ВиК можно условно декомпозировать на три крупные подсистемы – хозяйственного питьевого водоснабжения, водомерного узла и системы дренажных приямков. Систему канализации

В проекте автоматизации предусматривают оборудование контроля работоспособности основного и резервного насосов, возможности отключения оборудования по сигналу от противопожарных систем, контроль параметров систем, описывают алгоритмы работы для рабочих режимов. Проект разрабатывается с учетом проекта ИТП.

Типовой проект может содержать:

• Общие данные;
• Структурные схемы, при необходимости;
• Задание на программирование системы;
• Функциональные схемы автоматизации для каждой из подсистем, на основе которых собираются щиты автоматизации;
  
• Схемы связи контроллеров системы автоматизации;
• Схемы внешних соединений для щитов автоматизации;
• Схемы связи со смежными системами автоматизации;
• Принципиальные электрические схемы щитов автоматизации, двигателей насосов или вентиляторов;
• Принципиальные схемы питания щитов автоматизации;
• План расположения оборудования и проводок систем автоматизации;
• Кабельные журналы;
• Монтажные схемы;
• Спецификации оборудования и проводок.

Экономический эффект от внедрения системы автоматизации

Экономический эффект за счет разработки систем автоматизации водоснабжения и канализации обуславливается, в основном экономией энергии на подогрев, оперативного определения мест тепловых потерь, диагностирования проблем при водоотводе. Основные факторы экономии:

• Снижение расхода электроэнергии на подъем и транспортирование воды, подачу воздуха на очистных сооружениях и др.;
• Снижение расходов на ремонт и техническое обслуживание оборудования;
• Снижение стоимости аварийно-восстановительных работ вследствие быстрого обнаружения и сокращения числа аварий;
• Уменьшение количества обслуживающего персонала.

Затраты на внедрение и эксплуатацию

Как свидетельствует практика, с внедрением автоматизации систем водоснабжения общепроизводственные расходы возрастают с 11 до 15 % за счет закупки и обслуживания на объекте нового оборудования.

Наряду с этим, расходы на ресурсы (электричество, отопление и т.д.) уменьшаются на 4%, сокращаются расходы на ремонт – с 25 до 10 % и на эксплуатацию объекта – с 50 до 20 %.

Стоимость одного кубометра воды по отношению к периоду до внедрения автоматики снижается на 45 %.

Системы управления электроэнергией. Контроль и автоматизированное управление работой системы. Подробнее »

В ближайшем будущем, появится возможность увеличения КПД солнечных панелей до 50%. Эффективность. Подробнее »

Руководство Филиала КОО «ЛОГРАР ЛИМИТЕД» выражает благодарность коллективу ООО. Подробнее »

КОО «ЛОГРАР ЛИМИТЕД» 1 сентября 2015

Уважаемый Ринат Шакирзянович! ООО «ФИНПРОЕКТ» выражает благодарность компании ООО. Подробнее »

Автоматизация систем водоснабжения: схемы установок и процессов

Подача воды на объекты осуществляется рядом механизмов и сооружений: насосными станциями, трубопроводами, фильтрационными станциями, водовыпусками. Скоординированная работа всех компонентов увеличивает эффективность и надежность систем, снижает потребление энергии и улучшает конечные характеристики воды. Для согласования отдельных агрегатов они оснащены автоматизированными системами водоснабжения и канализации.

1. Требования к автоматическим установкам водоснабжения
2. Комплектация автоматизированной системы водоснабжения
3. Схема автоматизации артезианских источников
4. Схема автоматизации водоснабжения
5. Автоматизация башенных установок водозабора

Требования к автоматическим установкам водоснабжения

автоматическая подкачивающая насосная установка

Современные технологии позволяют автоматизировать практически все системы водоснабжения:

• артезианские женщины;
• фильтровальные станции;
• канализационные насосные станции;
• станции первого и второго восхождения;
• бустерные станции;
• очистные сооружения.

Следует иметь в виду, что процесс извлечения, очистки и доставки воды связан с множеством физических, химических и биологических реакций. Автоматизация процесса водоснабжения осуществляется с учетом следующих особенностей:

• интенсивность работы оборудования постоянно меняется;
• характеристики первичной воды нестабильны;
• оборудование расположено в отдельных точках друг от друга, ими управляет единый центр;
• жесткие требования к качеству воды, подаваемой потребителю;
• работать в экономичном режиме;
• в случае неисправности в одной зоне, обеспечение работы остального оборудования в штатном режиме.

Комплектация автоматизированной системы водоснабжения

электрическая панель с контроллером

Автоматизация процесса водоснабжения осуществляется с помощью:

• измерительные преобразователи;
• датчики измерения показателей и расхода воды;
• блоки ввода и вывода данных;
• исполнительные механизмы;
• контролер.

Датчики определяют характеристики, регулируют и сигнализируют о сбоях процесса.

Модули (блоки) ввода и вывода преобразуют информацию, полученную от датчиков, в удобный для обработки формат, а затем доставляют ее в контроллер.

Измерительные преобразователи преобразуют контролируемые параметры или сигналы в форму, удобную для хранения или обработки.

Контроллер управляет технологическими процессами по данным датчиков. В отличие от бытовых компьютеров, промышленные контроллеры оснащены мощной системой ввода и вывода сигналов с периферии. Они не требуют постоянного контроля и выдерживают неблагоприятные погодные условия.

Привод: принимает сигнал от контроллера и преобразует его в движение. Схема исполнительного механизма для автоматизации водоснабжения состоит из реле, гидравлического или пневматического привода и двигателя.

Для передачи информации с периферии в центр управления используются:

• радиоканалы;
• выключатель;
• мобильный телефон;
• беспроводной интернет;
• спутниковая связь.

Схема автоматизации артезианских источников

Автоматизация процесса забора воды из глубоких колодцев и подачи воды потребителю должна соответствовать условиям:

• автоматизирован весь процесс от приема воды до доставки ее людям;
• обеспечивается постоянный контроль производства и количества воды в резервуарах, работа оборудования;
• все данные хранятся в базах данных собственника;
• операторы могут изменить параметры насоса в любое время из диспетчерской.

Схема автоматизации водоснабжения

1. В диспетчерской монтируется пульт с контроллером и компьютером. Контроллер обменивается данными с компьютером по беспроводной сети через Ethernet.
2. Колодцы автоматизированной системы водоснабжения и канализации оборудованы узлами ввода и вывода, датчиками контроля напряжения и давления, счетчиками импульсов и механизмом плавного пуска.
3. Водозаборные станции оснащены приточными и отводящими узлами, датчиками тока и давления, счетчиками импульсов. На каждом насосе установлен автоматический выключатель двигателя.
4. В резервуаре для воды установлен манометр.
5. Для подключения всех источников воды и станций используется витая пара».

схема автоматизации скважины

Каждая автоматизированная система водоснабжения и канализации оснащена программой управления. В результате насосы работают без присутствия человека, сохраняя нужное количество воды в резервуарах. Они обеспечивают заданное давление в водопроводных трубах. Схема эффективно работает, когда один насос является ведущим, другой – ведомым. По прошествии определенного периода основной насос меняют, это предотвращает преждевременный износ оборудования. Контроллер автоматической системы водоснабжения считает количество часов работы каждого насоса.

Контроллер анализирует ошибки оборудования: обрыв или короткое замыкание, отсутствие связи с датчиками, скачки напряжения, аварийные пределы. Если датчик выходит из строя, информация об этом поступает на панель управления. В автоматическом режиме контроллер позволяет насосу работать, регулируя расход и расход воды.

Оператор видит на мониторе информацию о взломе оборудования, наводнении или пожаре, температуре воздуха, давлении и расходе воды, количестве воды в резервуарах. Автоматизированная схема подачи воды позволяет оператору дистанционно включать и выключать насосы, перезапускать механизм плавного спуска.

Автоматизация башенных установок водозабора

схема откачки башни

В сельском хозяйстве водоснабжение в основном распространяется с помощью автоматизированных башенных систем с погружными насосами. Схема управления башенной насосной станцией позволяет включать и выключать насос в автоматическом или ручном режиме, защищает электродвигатель от коротких замыканий и перегрузок, а также выдает световые сигналы о состоянии насоса.

Для переключения систем водоснабжения с автоматического на ручной режим в башенной насосной станции тумблер SA устанавливается в положение P. При переключении в положение O система отключается. Когда в градирне нет воды, контакты датчика размыкаются и подключается магнитный пускатель. В башенной системе водоснабжения насос запускается автоматически и перекачивает необходимое количество воды. Как только вода доходит до контактов реле КВ, подача питания на помпу прекращается. Когда насос включен, горит красный свет, когда зеленый свет не горит.

Автоматизированная система водоснабжения позволяет сократить количество обслуживающего персонала, отслеживать все процессы, показатели датчиков, режимы работы оборудования, контролировать работоспособность источников водозабора и учитывать объем производимой воды в режиме реального времени.

Видео пример автоматизации водоснабжения в поселке в Забайкалье:

Разработка функциональной схемы автоматизации процесса

Структурная схема АСУ ТП водоснабжения

При разработке системы автоматизированного управления технологическим процессом водоснабжения необходимо реализовать автоматизированное рабочее место оператора с программным обеспечением, взаимодействующим с контроллером. Также необходимо определить необходимые датчики, которые будут предоставлять информацию о состоянии процесса и исполнительные механизмы, воздействующие на объект.

Структурная схема АСУ ТП производства сухого молока приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Структурная схема

Подбор необходимых датчиков, исполнительных механизмов и мест их расположения.

Для того чтобы разработать функциональную схему, необходимо сначала определить какого рода информация будет отображаться на ОС, т.е. нужно определить места установки датчиков и их характеристики. Также нам необходима обратная связь с объектом управления, чтобы мы могли оказывать управляющее воздействие. Для этого необходимо подобрать соответствующие исполнительные механизмы. Т.к. разрабатываемая схема функциональная, то достаточно будет определить задачи, решение которых возлагается на тот или иной исполнительный механизм и место его установки.

Описание технологического объекта, приведенное ранее, позволяет определить необходимые датчики:

§ уровня воды в резервуаре (датчики устанавливаются в резервуары 1, 2);

§ показателя pH в воде (устанавливаются в резервуар 1);

Выбор датчиков и исполнительных механизмов:

1) Контролировать необходимое количество воды в емкостях необходимо датчиками уровня. Для этих целей нам подойдут бесконтактные сигнализаторы уровня БСУ, которые имеют один входной параметр (уровень), а также малую погрешность 1,5 мм. Выходной сигнал с датчика – дискретный. На функциональной схеме датчики уровня, согласно ГОСТ 21.404-85 буквенные условные обозначения, будем обозначать буквами LE.

2) Контроль показателя pH будет производить PH-018 (ЭкоЮнит).

водоснабжение автоматизация контроллер

Рисунок 3 — PH-018

Область применения: мониторинг и контроль pH в промышленных аквариумах, бассейнах, котлах, в промышленных системах подготовки воды и т.д.

· Диапазон измерения pH: 0.00 – 14.00

· Встроенный сенсор для автоматической компенсации температуры (от 0 до 100°C)

· Рабочая среда 0-50°C, влажность не более 95%

· Цена деления 0.01pH

· Токовый выход (для подключения к компьютеру): 4-20 мА

· Входное сопротивление 10*12 Ом

· Калибровка с помощью калибровочной отвертки (в комплекте)

· Питание: переменный ток 220В, 50Hz

· Размеры 96 x 96 x 160 мм

3) В качестве системы очистки воды выбран Nimbus MN800.

Рисунок 4 –Nimbus MN800

Это высокопроизводительная система очистки воды методом обратного осмоса с возможностью использования накопительного бака различного объема.

Система предназначена для работы в тяжелых условиях с плохим качеством исходной воды, а также может использоваться для очистки воды с низким давлением подачи.

· Производительность: 1900л/сут, 2л/мин;

· Давление, мин – 1атм, макс 12 атм;

· Степень очистки: 96% всех растворенных веществ (вкл. органику и неорганику);

· Размер мембраны: 2.5″х25″, макс восстановление 33%;

· Колво мембран – 2;

· 10″ Кальцитовый постфильтр для понижения уровня pH (опция);

· Материал корпуса мембранных отсеков – нерж сталь;

· Насос повышающий давление, 250Вт;

· Размеры: 1050х480х405мм, вес 42кг.

4) На насосы необходимо поставить пусковые устройства, позволяющие включать и выключать двигатели. Данные устройства работают с аналоговыми сигналами. Обозначение на функциональной схеме NS.

5) Резервуары для воды выбраны: РВС-100 и РВС-200 (100 и 200 м 3 – резервуар 1 и 2 соответственно).

Автоматизация систем водоснабжения здания

Автоматизация систем переключения и управления водоснабжением и водоочисткой здания. Установка реле уровня для автоматизации работы насосов. Классификация числового программного управления. Принципиальная схема АВР трансформатора одностороннего действия.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	контрольная работа
Язык	русский
Дата добавления	06.12.2010

1. Автоматизация систем водоснабжения здания

2. Датчики времени

3. Классификация ЧПУ

4. Принципиальная схема АВР трансформатора одностороннего действия

1. Автоматизация систем водоснабжения зданий

Автоматизация современных систем водоснабжения требует совместных усилий как специалистов в области автоматизации, так и инженерно-технических работников, проектирующих технологические процессы.

Автоматическое включение или выключение электродвигателей насосов и компрессоров в системах водоснабжения зданий возможно при изменении уровня воды в водонапорном баке, либо давления в трубопроводах сети или скорости движения воды в трубопроводе.

При изменении указанных параметров приводятся в действие датчики, связанные с исполнительными механизмами включения или выключения магнитного пускателя, соединяющего или размыкающего линию электропитания двигателя насоса. В качестве датчиков применяют различные реле уровня воды (рис. 1), регуляторы давления или электроконтактные манометры, струйные реле (рис. 2). Реле уровня, например поплавковое типа РЛ1-51, в зависимости от верхнего или нижнего положении уровня воды в баке включает или выключает контакты электроцепи двигателя. Чувствительным элементом является поплавок, соединенный с тросом, перекинутым через блок; на другом конце троса прикреплен контргруз. Контактное устройство реле представляет собой пружинный переключатель мгновенного действия с нормально открытым и нормально закрытым ртутными контактами. Контактное реле надежно работает даже в помещениях с повышенной влажностью. Дополнительные встроенные контакты могут соединять цепи звуковой или световой сигнализации.

Рис. 1. Схема установки реле уровня для автоматизации работы насосов: а и б — поплавковое реле для открытых и закрытых резервуаров, в — схема автоматического регулирования уровня воды в резервуаре; 1 — резервуар; 2 — поплавок; 3 — блок; 4 — переключающие шайбы; 5– коромысло; 6 — контакты; 7 — груз; 8 – контактный мост; 9 — соединительная труба; 10– насос; 1– подача воды; 12 — баллончик с ртутью; 13 — электродвигатель

Рис. 2. Схема контактного манометра (а) и струпного реле (б): 1 — трубка датчика; 2 — ось стрелки; 3 — стрелка; 4 — контакты; 5 – чувствительная пластинка

В системах без водонапорных баков или с пневматическими баками включение и выключение электродвигателей насосов (или компрессоров) производятся с помощью реле давления мембранного или диафрагмового типа. При изменении давления рычаг реле замыкает или размыкает контакты цепи управления магнитного пускателя электродвигателя. С помощью струйного реле включаются пожарные насосы. Принцип действия струйного реле основан на воздействии энергии струи соды — отклоняется пластинка, которая замыкает контактное устройство. Струйное реле устанавливают у основания пожарных стояков либо у водонапорного бака (при раздельной системе водоснабжения). В зданиях при постоянном недостатке напора пожарные насосы оборудуют автоматическим или дистанционным пуском от пожарных кранов рис. 3.

Рис. 3. Схема дистанционного включения пожарного насоса (бескнопочный пуск насоса):

1 – шток пожарного крана; 2 — кольцевая бороздка; 3 — кнопочный выключатель;

4– магнитный пускатель электродвигателя

2. Датчики времени

Датчик – это элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства, преобразующий контролируемую величину (температуру, давление, частоту, силу света, электрическое напряжение, ток и т.д.) в сигнал, удобный для измерения, передачи, хранения, обработки, регистрации, а иногда и для воздействия им на управляемые процессы. Или проще, датчик – это устройство, преобразующее входное воздействие любой физической величины в сигнал, удобный для дальнейшего использования.

Реле времени широко применяются в быту и промышленной автоматике для получения задержки включения или отключения различных устройств, в схемах сигнализации, в различных бытовых приборах для ограничения времени работы этих устройств, если забыли их выключить. Данные устройства можно использовать для отключения освещения в ванной комнате или туалете через заданное время, автоматического отключения дежурного освещения в подъезде дома или гараже, включения охранной сигнализации через некоторое время, после того, как Вы покинули охраняемый объект, в качестве таймера газовой или электроплиты, чтобы не забыть про оставленный пирог, автоматического отключения электроутюга и т.д. Как правило, в схемах реле времени используют специализированные микросхемы – счётчики с предустановкой коэффициента деления и встроенным задающим генератором, что позволяет изменять параметры устройства в очень широких пределах. При отсутствии специализированных микросхем реле времени легко собрать на очень широко распространённых КМОП элементах. Для получения коротких выдержек в несколько секунд иногда используют зарядные RC цепи, которые подключаются к пороговому элементу с высоким входным сопротивлением – КМОП триггерам Шмитта, компараторам, интегральным таймерам NE555N, операционным усилителям, полевым транзисторам и другим элементам, но такие схемы сложно настраивать, а стабильность их выдержки невысока.

Реле времени собрано на специализированной микросхеме КР512ПС10, очень широко применяемой в подобных устройствах. Точное время задержки срабатывания устанавливается подбором R1 , C1. Для дискретного изменения времени задержки в широких пределах используются входы предустановки коэффициента деления М1 . М5, назначение которых показано в таблице. Установкой перемычек на плате можно задать время от нескольких секунд до нескольких суток. Перемычка S1 позволяет получить различный режим работы: если замкнуть площадки 1, 2 реле времени будет периодически включаться и выключаться через заданное время, причем время включенного состояния равно времени выключенного состояния. Если замкнуть площадки 2, 3 – реле времени отсчитает заданный интервал и включит выходное реле , которое останется в этом состоянии сколь угодно долго, пока не будет выключено и заново включено напряжение питания. Более удобна микросхема MC14536BCP или CD4536B, которая имеет широкий диапазон напряжения питания – до 18 В, вместо +6 В у КР512ПС10, что позволяет легко встраивать узлы задержки времени в различные устройства автоматики на КМОП микросхемах.

Реле времени по сути то же что и обычное реле, но с возможностью задержки срабатывания за счёт конструктивных особенностей. По принципу механизма подразделяются на:

с электромагнитным замедлением – применяются только при постоянном токе, и обеспечивает выдержку времени при срабатывании от 0,07 с. до 0,11 с, при отключении от 0,5 с до 1,4 с

с пневматическим замедлением – имеет в конструкции специальное замедляющее устройство — пневматический демпфер катаракт. Регулировка выдержки осуществляется изменением сечения отверстия для забора воздуха. Обеспечивает выдержку времени от 0,4 до 180 с, с точностью срабатывания 10 % от уставки (установки).

с часовым или анкерным механизмом – работает за счет пружины, которая заводится под действием электромагнита и контакты реле срабатывают только после того, как анкерный механизм отсчитает время, выставленное на шкале. Обеспечивает выдержку времени от 0,1 до 20 с, с точностью срабатывания 10 % от уставки (установки).

моторные реле времени – предназначены для отсчета времени от 10 с до нескольких часов. Оно состоит из синхронного двигателя, редуктора, электромагнит для сцепления и расцепления двигателя с редуктором, контактов. Обеспечивают выдержку времени в 20–30 мин.

электронные реле времени – работа основана на переходных процессах в разрядном контуре RC. Обеспечивает выдержку от 0.01секунды до 10 дней

3. Классификация ЧПУ

Системы ЧПУ можно классифицировать по различным признакам.

1. В зависимости от способа управления исполнительным органом различают: позиционные, контурные и универсальные системы.

При позиционном управлении инструмент последовательно обходит ряд точек — позиций. Требуется высокая точность позиционирования, а траектория перемещения инструмента из одной позиции в другую не имеет существенного значения — это холостое перемещение.

При контурном управлении инструмент движется без остановок, и обработка совершается во время движения. Все погрешности отработки траектории переносятся на деталь.

2. В зависимости от наличия обратной связи системы управления могут быть замкнутыми, или закрытыми, и разомкнутыми, или открытыми.

3. В зависимости от способа отсчета перемещения различают системы управления с абсолютным и относительным отсчетом.

4. В зависимости от чисел управляемых координат различают одно-, двух-, трех-, четырех -, пятикоординатные системы управления. Из них какое-то число координат управляется одновременно (параллельно), а какое-то — последовательно.

5. В зависимости от элементной базы и уровня использования; ЭВМ различают системы первого, второго, третьего поколения.

Устройства ЧПУ первого поколения не имели встроенного интерполятора. Программа, записанная на перфоленту при помощи вынесенного интерполятора, переписывалась на магнитную ленту, которую использовали для управления станком.

На магнитную ленту трудно записать большое число технологических команд. Это ограничивает технологические возможности системы.

Устройства ЧПУ второго поколения имеют встроенный интерполятор и управляются от перфоленты. Для подготовки перфоленты используется ЭВМ.

Устройства ЧПУ третьего поколения (системы CNC) имеют встроенный микропроцессор.

Ш вместо аппаратного обеспечения функций системы управления использовать программное обеспечение;

Ш реализовать более гибкий процесс программирования (ввод программы с клавиатуры, подготовка программы при изготовлении первой детали);

Ш использовать дисплей и режим диалога;

Ш использовать как программоноситель не только перфоленту, но и компакт-кассеты, диски с памятью и др.;

Ш значительно расширить функции системы управления:

Ш реализовать типовые диагностические программы,

Ш организовать поиск неисправностей,

Ш осуществить оптимизацию технологических процессов,

Ш коррекцию параметров,

Ш оперативное планирование,

Ш информирование оператора о состоянии системы,

Ш давать рекомендации оператору о необходимых действиях для поддержания работоспособности

4. Принципиальная схема АВР трансформатора одностороннего действия

Согласно ПУЭ все потребители электрической энергии делятся на три категории:

I категория – потребители, нарушение электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный материальный ущерб, опасность для безопасности государства, нарушение сложных технологических процессов и пр.;

II категория – электроприемники, перерыв в питании которых может привести к массовому недоотпуску продукции, простою рабочих, механизмов, промышленного оборудования, остановке транспорта;

III категория – все остальные потребители электроэнергии.

Кроме неудобства в повседневной жизни, длительный перерыв в электропитании может привести к угрозе жизни и безопасности людей, материальному ущербу и другим, не менее серьезным последствиям.

Бесперебойное питание можно реализовать, осуществив электропитание каждого потребителя от двух источников одновременно. Для потребителей I категории так и делают, а иногда в качестве резерва используют дизель-генераторные установки. Однако подобная схема имеет ряд недостатков:

электрический ток короткого замыкания при такой схеме гораздо выше, чем при раздельном питании потребителей;

в питающих трансформаторах потери электроэнергии выше;

защита сложнее, чем при раздельном питании;

необходимость учета перетоков;

в отдельных случаях – невозможность реализации схемы по причине неосуществимости параллельной работы источников питания из-за ранее установленного оборудования.

На подстанциях широкое распространение получили устройства автоматического включения секционного выключателя С В при исчезновении питания на одной из секций шин низшего напряжения.

В качестве измерительного органа для АВР служат реле минимального напряжения, реле контроля фаз или другой прибор контроля качества питающего напряжения, подключенные к защищаемым участкам. В случае снижения напряжения на защищаемом участке электрической сети реле дает сигнал в схему АВР. Однако условие отсутствия напряжения не является достаточным для того, чтобы устройство АВР начало свою работу. Как правило, должен быть удовлетворен еще ряд условий:

На защищаемом участке должно отсутствовать неустраненное короткое замыкание. Так как понижение напряжения может быть связано с коротким замыканием, включение дополнительных источников питания в эту цепь нецелесообразно и недопустимо.

Вводной выключатель должен быть включен. Это условие проверяется, чтобы АВР не сработало, когда напряжение исчезло из-за того, что вводной выключатель был отключен намеренно.

На участке, от которого предполагается получать питание после действия АВР, должно присутствовать напряжение. Если обе питающие линии находятся не под напряжением, то переключение не имеет смысла.

После проверки выполнения всех этих условий логическая часть АВР дает сигнал на отключение вводного выключателя обесточенной части электрической сети и на включение межлинейного (или секционного) выключателя. Межлинейный выключатель включается после того, как вводной выключатель отключился

Устройства АВР обеспечивают контроль параметров напряжения на вводах по величине (минимально и максимально допустимые значения), по исчезновению хотя бы одной из фаз питающего напряжения и по чередованию фаз.

Устройства обеспечивают электрическую блокировку одновременного включения автоматических выключателей на вводах при работе на один фидер; блокировку включения секционного автомата в схемах с секционированием. При необходимости устройства АВР могут комплектоваться механической блокировкой.

Устройства АВР могут размещаться в отдельных малогабаритных шкафах, полногабаритных шкафах, 2- и 3-секционных шкафах (в зависимости от мощности энергопотребления), а также в шкафах вводных, вводно-учетных и распределительных.

Подобные документы

Технологическая характеристика объекта автоматизации. Разработка принципиальной электрической схемы управления и временной диаграммы работы схемы. Выбор средств автоматизации: датчиков уровня SL1 и SL2, выключателей, реле. Разработка щита управления.

курсовая работа [2,5 M], добавлен 13.01.2011

Принципиальная схема автоматического управления электроводонагревателем ЭВ-Ф-15 и её описание. Работа реле – регулятора температуры, устройства встроенной температурной защиты, реле времени. Автоматический, ручной и аврийный режим работы водонагревателя.

курсовая работа [212,1 K], добавлен 29.04.2010

Проектирование автоматизированного электропривода насосной установки системы горячего водоснабжения. Анализ технологического процесса и работы оператора. Расчетная схема механической части электропривода. Выбор систем электропривода и автоматизации.

дипломная работа [1,4 M], добавлен 16.05.2012

Технологический процесс водоотлива как объект автоматизации. Основные способы заливки насосов при автоматизации водоотлива. Средства технологического контроля и управления автоматизированных водоотливов. Система мониторинга и управления водоотливом.

курсовая работа [655,2 K], добавлен 03.05.2017

Характеристики мелиоративной насосной станции. Выбор технических средств автоматизации. Принципиальная схема и техническое описание. Алгоритм действия элементов схемы. Расчет схемы соединений щита управления. Ввод в эксплуатацию и техника безопасности.

курсовая работа [555,5 K], добавлен 20.04.2016

Выбор релейной защиты и автоматики для линий 6кВ и 110кв. Газовая защита трансформатора. Расчёт тока срабатывания защиты по стороне 6 кВ. Выбор трансформатора тока. Расчёт тока срабатывания реле и тока отсечки. Параметры коммутационной аппаратуры.

курсовая работа [634,8 K], добавлен 20.12.2012

Реле управления в электрических цепях. Схема устройства поляризованного реле. Параметры электромагнитного реле. Напряжение (ток) втягивания и отпадения. Воспринимающий, промежуточный и исполнительный орган реле. Устройство и принцип действия геркона.

контрольная работа [2,1 M], добавлен 07.12.2013

Виды насосных установок и их назначение. Конструкции и принципы действия устройств их автоматизации. Элементы принципиальной электрической схемы АУ. Эксплуатационные свойства и характеристики центробежных насосов, регулирование их производительности.

реферат [2,2 M], добавлен 11.12.2010

Технологическая характеристика объекта автоматизации – тельфера. Составление функциональной и технологической схемы системы автоматического управления. Разработка принципиальной электрической схемы. Расчёт и выбор технических средств автоматизации.

курсовая работа [248,1 K], добавлен 13.05.2012

Проект автоматизации пункта водоснабжения “Мышанка” г. Барановичи. Техническое обоснование выбора системы электропривода, рода тока и напряжения питающей сети. Расчёт погружного центробежного насоса ЭЦВ-8-40-70; выбор аппаратов пуска, защиты и управления.

курсовая работа [340,1 K], добавлен 06.08.2013