Automazione di pompe e stazioni di pompaggio
L'automazione delle unità di pompaggio consente di aumentare l'affidabilità e la continuità dell'approvvigionamento idrico, ridurre i costi di manodopera e di esercizio, nonché le dimensioni dei serbatoi di controllo.
Per l'automazione delle unità di pompaggio, ad eccezione delle apparecchiature generiche (contattori, avviatori magnetici, interruttori, relè intermedi), vengono utilizzati speciali dispositivi di controllo e monitoraggio, ad esempio, relè di controllo del livello, relè di controllo del riempimento della pompa centrifuga, relè a getto, interruttori a galleggiante, interruttori di livello dell'elettrodo, vari manometri, sensori capacitivi, ecc.
Stazione di controllo: un dispositivo completo fino a 1 kV, progettato per il controllo remoto di impianti elettrici o loro parti con esecuzione automatizzata delle funzioni di controllo, regolazione, protezione e segnalazione. Strutturalmente, la stazione di controllo è un blocco, un pannello, un armadio, una scheda.
Unità di controllo: una stazione di controllo, tutti i cui elementi sono montati su una piastra o telaio separato.
Pannello di controllo: una stazione di controllo, tutti i cui elementi sono montati su pannelli, binari o altri elementi strutturali assemblati su un telaio o lamiera comune.
Pannello di controllo (schermo della stazione di controllo ShTSU) È un assemblaggio di più pannelli o blocchi su un telaio tridimensionale.
Quadro elettrico - una stazione di controllo protetta da tutti i lati in modo tale che quando le porte e le coperture sono chiuse, l'accesso alle parti sotto tensione sia escluso.
L'automazione delle pompe e delle stazioni di pompaggio, di norma, si riduce al controllo dell'elettropompa sommersa dal livello dell'acqua nel serbatoio o dalla pressione nella tubazione di pressione.
Diamo un'occhiata ad esempi di automazione delle unità di pompaggio.
Nella fig. 1, e mostra uno schema di automazione dell'unità pompa più semplice - pompa di drenaggio 1, e in fig. 1, b mostra lo schema elettrico di questa installazione. L'automazione dell'unità di pompaggio viene eseguita utilizzando un interruttore di livello a galleggiante. La chiave di controllo KU ha due posizioni: per il controllo manuale e automatico.
Riso. 1. La progettazione del dispositivo di pompaggio del drenaggio (a) e il suo circuito elettrico per l'automazione (b)
Nella fig. 2 schema di automazione della trasmissione per il controllo di una pompa sommersa in base al livello dell'acqua nel serbatoio di una torre dell'acqua, implementato su elementi di contatto a relè.
Riso. 2. Schema schematico dell'automazione da una pompa sommersa in base al livello dell'acqua nella torre dell'acqua del serbatoio
La modalità di funzionamento del circuito di automazione dalla pompa è impostata dall'interruttore CA1. Quando lo si imposta sulla posizione "A" e si accende l'interruttore QF, viene applicata tensione al circuito di controllo.Se il livello dell'acqua nel serbatoio a pressione è al di sotto dell'elettrodo del livello inferiore del sensore del telecomando, i contatti SL1 e SL2 nel circuito sono aperti, il relè KV1 è spento ei suoi contatti nel circuito della bobina dell'avviatore magnetico KM sono chiusi. In questo caso l'avviatore magnetico accenderà il motore della pompa, contemporaneamente si spegnerà la spia H L1 e si accenderà la spia H L2. La pompa fornirà acqua al serbatoio sotto pressione.
Quando l'acqua riempie lo spazio tra l'elettrodo di livello inferiore SL2 e il corpo del sensore collegato al filo neutro, il circuito SL2 si chiuderà, ma il relè KV1 non si accenderà perché i suoi pin in serie con SL2 sono aperti.
Quando l'acqua raggiunge l'elettrodo di livello più alto, il circuito SL1 si chiuderà, il relè KV1 si accenderà e, dopo aver aperto i suoi contatti nel circuito della bobina dell'avviatore magnetico KM, spegnerà quest'ultimo e dopo la chiusura i contatti di chiusura, sarà eccitato da solo tramite il circuito del sensore SL2. Il motore della pompa si spegnerà e si spegnerà la spia H. L2 e si accenderà la spia H L1. Il motore della pompa si riaccenderà quando il livello dell'acqua scenderà nella posizione in cui il circuito SL2 è aperto e il relè KV1 sarà disattivato.
L'accensione della pompa in qualsiasi modalità è possibile solo se il circuito del sensore di marcia a secco DSX è chiuso (SL3), che controlla il livello dell'acqua nel pozzo.
Il principale svantaggio del controllo di livello è la suscettibilità degli elettrodi dei sensori di livello al congelamento in inverno, a causa della quale la pompa non si spegne e l'acqua trabocca dal serbatoio. Ci sono casi di distruzione di torri d'acqua dovute al congelamento di una grande massa di ghiaccio sulla loro superficie.
Quando si controlla il funzionamento della pompa mediante pressione, è possibile installare un manometro a contatto elettrico o un pressostato sulla linea di pressione nel locale pompe. Ciò facilita la manutenzione del sensore ed elimina l'esposizione alle basse temperature.
Nella fig. Schema elettrico di 3 trasmissioni del controllo di un impianto di alimentazione idrica (pompaggio) di una torre secondo i segnali di un manometro a contatto elettrico (secondo la pressione).
Riso. 3. Diagramma schematico del controllo di un impianto idrico su una torre mediante un manometro a contatto elettrico
Se non c'è acqua nel serbatoio, il contatto del manometro СП1 (livello inferiore) è chiuso e il contatto СП2 (livello superiore) è aperto. Il relè KV1 funziona, chiudendo i contatti KV1.1 e KV1.2, a seguito dei quali si accende l'avviatore magnetico KM, che collega l'elettropompa a una rete trifase (i circuiti di alimentazione non sono mostrati nello schema).
La pompa fornisce acqua al serbatoio, la pressione aumenta fino a quando il contatto del manometro si chiude, СП2 impostato sul livello dell'acqua superiore. Dopo aver chiuso il contatto СP2, viene attivato il relè K V2, che apre i contatti KV2.2 nel circuito della bobina del relè KV1 e KV2.1 nel circuito della bobina dell'avviatore magnetico KM; il motore della pompa si spegne.
Quando l'acqua fuoriesce dal serbatoio, la pressione diminuisce, СP2 si apre, interrompendo KV2, ma la pompa non si accende, poiché il manometro è in contatto, СP1 è aperto e la bobina del relè KV1 è spenta. La pompa si accende quando il livello dell'acqua nel serbatoio scende prima che il contatto del manometro si chiuda. СП1.
I circuiti di controllo sono alimentati da un trasformatore step-down da 12 V, che aumenta la sicurezza durante la manutenzione del circuito di controllo e del manometro a contatto elettrico.
Per garantire il funzionamento della pompa in caso di malfunzionamento del manometro del contatto elettrico o del circuito di controllo, è progettato un interruttore CA1. Quando è acceso, i contatti di controllo KV1.2, KV2.1 vengono manipolati e la bobina dell'avviatore magnetico KM è direttamente collegata alla rete 380 V.
Nel gap di fase L1, il circuito di controllo include un contatto ROF (perdita di fase relè), che si apre in caso di fase aperta o modalità asimmetrica della rete di alimentazione. In questo caso, il circuito della bobina KM viene interrotto e la pompa viene automaticamente spenta fino all'eliminazione del guasto.
La protezione dei circuiti di potenza in questo circuito da sovraccarico e cortocircuito viene effettuata da un interruttore automatico.
Nella fig. 4 schema di trasmissione per l'automazione di un impianto di pompaggio dell'acqua, che contiene un gruppo pompa elettrica 7 di tipo sommergibile, situato in un pozzo 6. Una valvola di ritegno 5 e un flussometro 4 sono installati nella tubazione di pressione.
L'unità pompa ha un serbatoio a pressione 1 (torre dell'acqua o caldaia aria-acqua) e Sensori di pressione (o livello) 2, 3, con il sensore 2 che risponde alla pressione superiore (livello) nel serbatoio e il sensore 3 alla pressione inferiore (livello) nel serbatoio. La stazione di pompaggio è controllata dall'unità di controllo 8.
Riso. 4. Schema per l'automazione di un dispositivo di pompaggio dell'acqua a frequenza variabile
L'unità pompa è controllata come segue. Supponiamo che il gruppo pompa sia spento e la pressione nel serbatoio a pressione diminuisca e diventi inferiore a Pmin... In questo caso, viene inviato un segnale dal sensore per accendere l'elettropompa. Inizia aumentando gradualmente la frequenza. è la corrente che alimenta il motore elettrico del gruppo pompante.
Quando la velocità dell'unità pompa raggiunge il valore impostato, la pompa entrerà in modalità operativa. Programmando la modalità di funzionamento convertitore di frequenza è possibile garantire l'intensità necessaria del lavoro della pompa, il suo avvio e arresto regolari.
L'uso di un azionamento elettrico regolabile di una pompa sommersa consente di implementare sistemi di approvvigionamento idrico a flusso diretto con mantenimento automatico della pressione nella rete di approvvigionamento idrico.
La stazione di controllo, che garantisce un avvio e un arresto regolari dell'elettropompa, il mantenimento automatico della pressione nella tubazione, contiene un convertitore di frequenza A1, un sensore di pressione BP1, un relè elettronico A2, un circuito di controllo ed elementi ausiliari che aumentano l'affidabilità di apparecchiature elettroniche (Fig. 5 ).
Il circuito di controllo della pompa e il convertitore di frequenza forniscono le seguenti funzioni:
— avvio e arresto regolari della pompa;
— controllo automatico per livello o pressione;
— protezione contro il "marcia a secco";
— spegnimento automatico dell'elettropompa in caso di modalità di fase incompleta, caduta di tensione inaccettabile, in caso di emergenza nella rete di approvvigionamento idrico;
— protezione da sovratensione all'ingresso del convertitore di frequenza A1;
— segnalazione per l'accensione e lo spegnimento della pompa, nonché per le modalità di emergenza;
— riscaldamento del quadro elettrico a temperature negative nel locale pompe.
L'avvio graduale e la decelerazione graduale della pompa vengono eseguiti utilizzando il convertitore di frequenza di tipo A1 FR-E-5.5k-540ES.
Riso. 5. Schema schematico dell'automazione di una pompa sommersa con un dispositivo per l'avviamento graduale e il mantenimento automatico della pressione
Il motore della pompa sommersa è collegato ai terminali U, V e W del convertitore di frequenza. Quando si preme il pulsante СB2 si attiva il relè «Start» K1, il cui contatto K1.1 collega gli ingressi STF e il computer del convertitore di frequenza, garantendo un avvio regolare dell'elettropompa secondo il programma specificato durante l'impostazione del convertitore di frequenza.
In caso di guasto del convertitore di frequenza o dei circuiti del motore della pompa, il circuito del convertitore CA viene chiuso, garantendo il funzionamento del relè K2. Dopo l'attivazione di K2, i suoi contatti K2.1, K2.2 si chiudono e il contatto K2.1 nel circuito K1 si apre. L'uscita del convertitore di frequenza e del relè K2 è disattivata. La riattivazione del circuito è possibile solo dopo che il guasto è stato rimosso e la protezione è stata ripristinata con il pulsante 8V3.1.
Il sensore di pressione BP1 con uscita analogica 4 … 20 mA è collegato all'ingresso analogico del convertitore di frequenza (pin 4, 5), fornendo un feedback negativo nel sistema di stabilizzazione della pressione.
Il funzionamento del sistema di stabilizzazione è assicurato dal controller PID del convertitore di frequenza. La pressione richiesta è impostata dal potenziometro K1 o dal pannello di controllo del convertitore di frequenza. Quando la pompa funziona a secco, il contatto 7-8 del relè di resistenza elettronica A2 si chiude nella bobina del relè di cortocircuito e il sensore di marcia a secco è collegato ai suoi contatti 3-4.
Dopo l'attivazione del relè di cortocircuito, i suoi contatti K3.1 e cortocircuito.2 vengono chiusi, a seguito dei quali viene attivato il relè di protezione K2, che assicura lo spegnimento del motore della pompa. In questo caso il relè di cortocircuito viene alimentato autonomamente tramite il contatto K3.1.
In tutte le modalità di emergenza si accende la lampada HL1; la spia HL2 si accende quando il livello dell'acqua è inaccettabilmente basso (con «funzionamento a secco» della pompa) Il riscaldamento del quadro elettrico nella stagione fredda viene effettuato con l'ausilio di riscaldatori elettrici EK1 … EK4, che sono accesi dal contattore KM1 quando il relè termico VK1. La protezione dei circuiti di ingresso del convertitore di frequenza da cortocircuito e sovraccarico viene eseguita dall'interruttore QF1.
Riso. 5. Automazione dell'unità di pompaggio
L'articolo utilizza materiali tratti dal libro Daineko V.A. Materiale elettrico delle imprese agricole.
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