Для контроля положения перепускных клапанов насосов устанавливаются индукционные датчики положения ВК 1-31-N-5-400-ИНД-3В. Такие же датчики используемым в фильтрах очистки масла. Уровень сигнала равный логической единице вы при открытии перепускного клапана.
5.8 Аналоговые датчики
Как уже упоминалось ранее, все используемые аналоговые датчики являются датчиками тока с диапазоном 4-20 мА. Они подключаются к блоку аналогового ввода контроллера витой парой. Все датчики являются изолированными, то есть сигнальные провода не соединятся в датчике с землей.
5.8.1 Датчик давления в ГА
В качестве датчика давления масла используем SITRANS Z фирмы Siemens. Датчики этой серии относительно недорогие, очень надежные и обладают достаточной точностью. Датчик состоит из тонкоплёночной измерительной ячейки с керамической мембраной и электронной схемы, которые встроены в корпус из нержавеющей стали. Наружная монтажная резьба — G1/2A, внутренняя — G1/8A. Электрическое подсоединение осуществляется через угловое штепсельное соединение типа А в соответствии с DIN 43650, имеющее кабельный сальник. В эксплуатации преобразователи не требуют технического обслуживания, кроме периодической проверки нуля диапазона. Срок службы более 25 лет.
Технические характеристики
― Диапазон измерения: от 0 до 40 МПа
― Выходной сигнал: 4-20 мА
― Напряжение питания: от 10 до 36 В пост. тока
― Максимальная погрешность измерения: не более 0,25% от полной шкалы
― Диапазон рабочих температур: –25…+85°С
― Температура хранения: –50…+100°С
― Температура контролируемой среды: –30…+120°С
― Материал измерительного элемента: Al2O3_96%
― Материал измерительной камеры: нержавеющая сталь
― Масса: около 0,25 кг
― Степень защиты корпуса IP65
5.8.2 Датчик температуры в сливном баке
Назначение: преобразователь термоэлектрический ПТЭ-408 ТермПромпредназначен для измерения температур жидких и газообразных химических неагрессивных сред, а также агрессивных, не разрушающих материал защитной арматуры.
― Диапазон измеряемых температур:-40…200°C;
― Рабочий спай:изолированный;
― Средний срок службыне менее 8-ми лет;
― тип сигнала ток 4-40 мА;
Данный датчик дешев не требует обслуживания во всего периода эксплуатации.
5.9 Подбор коммутационное оборудование
Вырабатываемые микроконтроллером сигналы управления напряжением 24 В и током не более 0,5 А не могут быть использованы для непосредственного питания исполнительных органов МНУ. Для питания мощных нагрузок необходимо использовать специальные устройства обеспечивающие коммутацию токов высокого напряжения и большой мощности. Это могут быть электромагнитные реле или полупроводниковые устройства. В современном коммутационном оборудовании, как правило, уже имеются устройства защиты цепей от короткого замыкания и устройства контролирующие работу устройства, способные передавать сигналы при возникновении аварийных ситуаций.
Правильно подобрав коммутационное оборудование можно существенно снизить максимальный ток потребляемой системы и продлить срок службы основных элементов. Снизить затраты на техническое обслуживание.
5.9.1 Устройство плавного пуска электродвигателей
Управление электродвигателями производится с помощью устройств плавного пуска. При подаче контроллером сигнала на включение электродвигателя устройство постепенно увеличивает напряжения питания электродвигателя до номинального. Благодаря тому, что ток возрастает плавно и при включении двигателя его значение не велико происходит плавный запуск электродвигателя. В результате исключается крайне тяжелый пусковой режим работы электродвигателя и снижается значение среднего потребляемого тока двигателем тока и снижает значение максимальной нагрузки на электрические сети. Управление двигателями насосов будем производить с помощью устройств плавного пуска SIRIUS 3RW30 фирмы Siemens. Внешний вид представлен на рисунке (Рис. 5.7).
Устройство предназначено для управление трехфазными асинхронными двигателями мощностью до 55 кВт (ток до 100 А при 400 В). Имеет следующие технические характеристики:
― функции плавного разгона и останова электродвигателей
― раздельное задание времени разгона и останова (0...20 с)
― установка общего значения напряжения включения и выключения (40...100% от номинала рабочего напряжения)
― напряжение управления 24 В и 110/220 В пост и переменного тока
― имеет 3 потенциометра для задания параметров
― имеет сигнализацию режима работы
Диапазон рабочих температур: –25…+60°С
Применение подобных устройств пуска электродвигателей повышает срок службы электродвигателей и насосов. Повышает надежность системы и межремонтный период, так как производится коммутация меньших токов и отсутствуют механические контакты (не достаточно надежное устройство).
5.9.2 Вспомогательный контактор
Для управления электоклапанами насосов, пневмоклапанном и клапаном охладителя используем контактор фирмы SiemensSIRIUS 3RH11.
Используя всего один контактор с расширением до восьми групп контактов можно обеспечить управление всеми электромагнитами клапанов системы. Используемый контактор легко заменяется при истечение срока службы и не требует обслуживания. Наличие устройств ограничивающих коммутационные токи позволяет продлить срок службы контактов.
Технические характеристики
― Максимальный коммутируемый переменный ток 6 А при 230 В
― Высокая надежность контактов при малых напряжениях и токах
― 4 группы контактов в базовом варианте с возможностью расширения до 8
― Варианты исполнения с винтовыми и пружинными клеммами
― Ограничение коммутационных перенапряжений с помощью встроенных RC звеньев, диодов или варисторов.
5.10 Разработка алгоритма программы управления маслонапорной установкой
5.10.1 Специфика программирования микроконтроллеров Siemens
Для программирования микроконтроллеров фирмы SiemensS7-300 SIMATIC необходимо обладать определенными аппаратными и программными ресурсами, предусмотренными требованиям среды программирования Step7. Данные ресурсы не доступны в рамках работы над данным дипломным проектом. По этому не возможно представить работоспособную и отлаженную программу для микроконтроллера. Кроме того, реализация программы требует огромных затрат рабочего времени. Однако как основу будущего программного модуля можно представит алгоритм функционирования МНУ. В дальнейшем, при расширении алгоритма возможно будет достаточно полно описание работы системы управления МНУ. А затем на основе полученного алгоритма можно используя средства Step7 осуществить кодировку программных модулей основной программы и подключаемых модулей реализующих программу управления маслонапорной установкой ГЭС.
5.10.1 Описание алгоритма работы мну
Для удобства восприятия и повышение уровня структурирования программы алгоритм управления был разделен на основную управляющую программу и ряд подпрограмм вызываемых основной программой и описывающих поведение системы в определенных, многократно повторяющихся в течении рабочего цикла состояний.
Такая организация позволяет проводить модернизацию отдельных модулей, делает возможным создание различных модулей описывающих поведение системы в одних и тех же ситуациях, для случаев различных конфигураций системы и внешних условий. Кроме того структурированная программа удобнее для восприятия. Значительно упрощается визуализация алгоритма в виде блок-схемы.
Далее приведем описание модулей составляющих программу управления работой маслонапорной установки.
5.10.2 Основная программа управления
Основной алгоритм представляет собой последовательность действии по управлению маслонапорной установкой с момента получения команды на запуск до момента остановки. Блок-схема алгоритма представлена на рисунке Рис. О.
Сразу же после запуска и завершения пускового тестирования САУ МНУ запрашивает у контроллера ГЭС параметры работы. Температурные уставки, значения давлений в ГА при которых включаются насосы.
Затем последовательно производится опрос датчиков системы, перед пуском в ручную необходимо было накачать до номинального давления масло в гидроаккумулятор и скорректировать его уровень, если начальные условия не соответствуют расчетным, система переходи в режим аварийной остановки, передав перед этим контроллеру ГЭС сообщение о причинах остановки (код ошибки).
Снимаются показания датчика температуры и если она находится за пределами нормальной работы, производится запуск подпрограммы корректировки температуры в сливном баке.
После приведения параметров системы в норму МНУ передает сообщение о готовности к запуску. Запускается программа выбора основного и резервного насосов. У основного насоса имеется счетчик наработки, который ведет учет времени работы двигателя насоса. По достижении счетчиком значения соответствующего 100 часам наработки производится переключение насосов, т.е основной становится резервным и наоборот.
Затем если не установлен флаг S – остановки МНУ, начинается рабочий цикл.
Производится опрос датчика давления и последовательное сравнение текущего значения давления в ГА с уставками включения компенсационного, основного и резервного насоса, если давление меньше уставки включения насоса и насос находится в неработающем состоянии производится запуск подпрограммы включения насосов. Затем производится запуск подпрограммы опроса датчиков. В случае выхода какого либо из параметров на аварийный уровень производится установка флага S.