Системы автоматического регулирования водоснабжения (стр. 2 из 4)
Рис. 1.2. Башенная водонасосная установка с погружным электродвигателем (а), схема датчика уровня воды (б) и принципиальная электрическая схема управления (в):
1— погружной электродвигатель; 2 — многоступенчатый насос; 3 — водоподъемные трубы; 4— хомуты; 5— скважина; 6— кабель; 7— плита; 8— манометр; 9— задвижки; 10— напорно-разводящий трубопровод; 11 — санитарно-техническое помещение; 12 — бак; 13 — водосливная труба; 14 — датчик уровня; 15—вентиляционный клапан; 16 — люк; 17 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 21, нижнего 23 и общего 22 уровней. Внутри центрального электрода расположен нагревательный элемент, который включен в холодное время для исключения обмерзания электродов.
На рисунке 1.2, 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 SAв положение Р, а отключение — в положение 0. Автоматический режим работы задают переводом переключателя в положение Л. Если в баке воды нет, то контакты (электроды) датчика верхнего SL1 и нижнего SL2 уровней разомкнуты, следовательно, контакты реле КVв 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 КVполучает питание через воду. Контактами KV: 1 оно разрывает цепь питания магнитного пускателя КМ, и электронасос отключается. Реле KVостается 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 а автомата QF.
На холодный период года выключателем Sвключается электрообогреватель ЕК датчика, предотвращающий обледенение и промерзание электродов датчика уровня.
2. АВТОМАТИЗАЦИЯ БЕСКОНТАКТНЫХ СТАНЦИЙ УПРАВЛЕНИЯ НАСОСНЫМИ АГРЕГАТАМИ
Бесконтактная станция управления типа ШЭТ выполнена на полупроводниковых логических элементах. По сравнению с контактными схемами бесконтактные станции дороже, но дорожание окупается увеличением срока службы и надежности работы как самой системы управления, так и электродвигателя насоса.
Принципиальная электрическая схема станции (рис.2.1) работает следующим образом. Когда в водонапорном баке нет воды, то контакты верхнего SL1 и нижнего SL2 уровней разомкнуты. Вследствие этого на входах Вх.5 и Вх.6 сдвоенного логического элемента ИЛИ — НЕ сигналы отсутствуют, а на его выходе сигналы появляются и через диоды VD8 и VD9 поступают на усилитель У, который усиливает входной сигнал, вызывающий срабатывание промежуточного реле КV и загорание сигнальной лампы HL. Реле KVсвоими контактами включает магнитный пускатель КМ, а последний — электронасос М. По мере заполнения бака водой вначале замыкаются контакты SL2 датчика нижнего уровня, а затем контакты SL1 верхнего уровня. При замыкании контактов SL2 на Вх. 6 подается отрицательный потенциал, вследствие чего на диоде VD9 выходной сигнал исчезает, а на диоде VD8 остается. Благодаря этому насос не отключается. Когда вода замыкает контакты SL1 датчика верхнего уровня, на #х.5поступает сигнал и на диоде VD8 выходной сигнал исчезает. Вследствие этого лампа HLи реле KVотключаются, что вызывает выключение электронасоса.
Рис.2.1. Принципиальная электрическая схема управления водонасосной станции типа ШЕТ
При расходе воды вначале размыкаются контакты SL1 верхнего уровня, но это не приводит к выключению электродвигателя, так как вместо выходного сигнала от датчика на вход Вх.5 через диод VD7 и реле KV подается отрицательный потенциал от источника: - 24 В. При размыкании контактов SL2 нижнего уровня на Вх.6 сигнал исчезает, что вызывает автоматическое повторное включение электронасоса.
Бесконтактное реле Т-202, логические элементы D, ИЛИ и блок питания БП2 защищают двигатель от перегрузок и от работы в аварийных режимах. Датчиком тока является трансформатор тока ТА, выпрямленный ток от которого поступает на потенциометр RP. Движком потенциометра RPустанавливают значение токов срабатывания защиты при перегрузках и коротких замыканиях электродвигателя. При токах перегрузки срабатывает бесконтактное реле Т-202, с которого поступает на вход Вх.3 сигнал, вызывающий срабатывание элемента выдержки времени D. С элемента Dсигнал с выдержкой времени через элемент ИЛИ поступает на вход Вх.5 элемента ИЛИ— НЕ, что вызывает отключение реле KV и электронасоса М. При токах короткого замыкания напряжение на потенциометре RPвозрастает в несколько раз. Вследствие этого открывается стабилитрон VD2 и через вход Вх.2 на элемент Dпоступает сигнал, минуя цепочку выдержки времени в элементе D. С элемента Dсигнал последовательно поступает на входы Вх.4 и Вх.5 и исчезает на выходе Вх.7, что вызывает отключение электронасоса без выдержки времени.
Станция ШЭТ позволяет управлять электронасосом при помощи телемеханики. Для этого устанавливают реле приема телесигналов управления, контакты KV2 и KV1 которых соответственно включают и отключают электронасос. Параллельно контактам можно установить конечные станции для дистанционного включения или отключения насоса.
Логические элементы питаются от блока питания БП1, который подключается выключателем S.
Комплектное устройство «Каскад» предназначено для автоматического и дистанционного управления погружными электродвигателями мощностью 1...65 кВт водонасосных и дренажных станций. В устройстве предусмотрена защита электродвигателя от перегрузок, коротких замыканий и сухого хода, т. е. от работы двигателя без воды (для двигателей мощностью 4,5 кВт и выше). Оно может работать в автоматическом режиме от датчиков нижнего SL2 я верхнего SL1 (рис.2.3) уровней воды в баке. Датчиком давления ВР служит электроконтактный манометр, устанавливаемый в оголовке скважины на напорном трубопроводе. Цепи управления и защиты от сухого хода подключают к блоку питания БП1, а цепи защиты от перегрузок и коротких замыканий — к блоку БП2.
В зависимости от положения переключателя SA1 схема работает от датчиков уровня или от датчика давления (положение 1), или от реле телемеханического включения ТВ и отключения ТО (положение 4), или от местного дистанционного управления: включается переводом переключателя SA1 в положение 3, а отключается переводом в положение 2.
Рис.2.3.Принципиальная электрическая схема управления водонасосной станцией “Каскад”
При автоматическом управлении по уровню в блоке управления устанавливают ячейку уровня (ЯУУ). Переключатель SA2 ставят в положение В (водоподъем) или положение Д (откачка дренажных вод).
Рассмотрим работу схемы в режиме водоподъема. Если вода в баке находится ниже датчика минимального уровня, то контакты SL1 и SL2 разомкнуты, транзистор VT8 закрыт, а сигнал выключения насоса с резистора R22 через диод VD13 и резистор R6 поступает на затвор транзистора VT3. Этот транзистор открывается с выдержкой времени (2...30 с), устанавливаемой цепочкой, и открывает триод VT4. В результате этого срабатывает реле KV, которое включает пускатель КМ и электронасос М. Включение насоса запоминается и поддерживается при помощи ячейки памяти, образованной диодом VD7, так как через диод поступает на затвор транзистора VT3 отрицательный потенциал.
При замыкании водой контактов SL1 датчика верхнего уровня сигнал поступает на затвор транзистора VT6, который открывается, закрывая транзистор VT7, и открывает транзисторы VT11 и VT12. На коллекторе транзистора VT12 увеличивается отрицательный потенциал, который через диоды VD14 и VD8 закрывает триод VT4. Реле KVотключается и выключает электронасос М, который остается отключенным до тех пор, пока вода в баке не опустится ниже контактов SL2. Далее цикл повторяется.
При переключении SA2 в режим дренажа Д автоматическое включение электронасоса происходит от датчиков верхнего уровня SL1, а отключение от датчика нижнего уровня SL2.
При автоматическом управлении по давлению вместо ячейки ЯУУ устанавливают ячейку ЯУД с датчиком давления ВР. Ячейка управления по давлению состоит из формирователя времязадающих импульсов, счетчика импульсов и схемы совпадения. Все указанные узлы собраны на логических элементах (триггерах и элементах И - НЕ).
При снижении уровня, а следовательно, и статического напора воды, контакты датчика давления ВР замыкаются и подают отрицательный потенциал питания. Начинает работать генератор и счетчик импульсов ячейки ЯУД. Через определенное число импульсов, обеспечивающих задержку времени включения электронасоса не более 15 мин, с выхода Вых ячейки ЯУД поступает сигнал положительной полярности, который через диод VD8 открывает триод VT4. Благодаря этому включается реле KV, пускатель КМ и электронасос М.
При работе насоса давление повышается и контакты датчика ВР размыкаются, но отрицательный потенциал питания ЯУД теперь подается через открытый триод VT4 и диод VD15.
Через определенное время, устанавливаемое до 90 мин специальным задающим устройством в ячейке ЯУД, сигнал на выходе Вых. исчезает, триод VT4 закрывается, и реле KVотключает пускатель КМ и электронасос М. При снижении давления воды процесс повторяется.