КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Тема:
«Приводные характеристики сельскохозяйственных машин и условия работы сельскохозяйственных электроприводов»
п. Майский, 2010
1. Теоретическая часть
1.1 Автоматизация насосных установок
Управление насосными агрегатами может быть автоматическим, полуавтоматическим и дистанционным.
Автоматическое управление пуска, остановки и контроля за состоянием оборудования обеспечивается специальными автоматами. При автоматическом управлении роль обслуживающего персонала сводится к налаживанию системы, пуску ее в ход, периодическому осмотру и наблюдению за аппаратурой и оборудованием.
При полуавтоматическом управлении первоначальный импульс на включение и остановку агрегатов подает обслуживающий персонал, а все последующие процессы производятся автоматически.
Дистанционное управление осуществляется при подаче импульсов обслуживающим персоналом из пункта, удаленного от насосной станции.
Современные насосные станции проектируют, как правило, полностью автоматическими или управляемыми с диспетчерских пунктов, и дежурного персонала на них не требуется.
Автоматизация включения и отключения насосных агрегатов предусматривается главным образом в зависимости от уровня воды в резервуарах, но проектируются также схемы автоматизации насосных агрегатов, работающих на водопроводную сеть, в зависимости от давления или расхода воды в сети.
Основное преимущество автоматического управления состоит в том, что оно обеспечивает бесперебойную работу станции при заданных расходах и напорах, приводит к значительному сокращению числа обслуживающего персонала, уменьшает расход энергии и затраты на эксплуатацию. По данным МКХ РФ, себестоимость воды снижается на 5–10%, а затраты на автоматизацию окупаются сравнительно быстро – за 2–3 года. Удешевляется при автоматизации и строительство: насосные станции сооружают более простого типа и меньшей кубатуры.
В автоматических станциях следует предусматривать возможность переключения их на полуавтоматическую работу на ручной (кнопочный) пуск и остановку агрегатов. При автоматизации должны быть гарантированы бесперебойное снабжение насосной станции электроэнергией и нормальное напряжение в электросети.
Оборудование автоматических насосных станций должно быть однотипным: аварийная защита предусматривает отключение работающего насоса в случае прекращения подачи тока или перегрузки электродвигателя, падения давления в водоводе и т.п.
Для пуска электродвигателя насоса, подающего воду в резервуары, последний оборудуют автоматическими приборами – реле уровней поплавкового и беспоплавкового типов.
Принцип работы поплавкового реле уровней заключается в том, что при изменении уровня воды вместе с поплавком перемещаются контакты его переключателя от одного положения в другое.
Поплавковые реле уровней часто заменяют беспоплавковыми следующих типов: сильфонными, манометрическими, диафрагменными или электродными.
Для контроля давления применяют манометрическое реле с трубчатой пружиной, снабженное электрическими контактами. В настоящее время выпускаются контактные манометры, контакты которых управляют электрической цепью напряжением до 380 в.
Автоматизация машин, установок и производственных процессов является в настоящее время одним из важнейших направлений технического прогресса во всех отраслях народного хозяйства.
Оборудование насосных станций и режимы его работы позволяют сравнительно легко автоматизировать эти сооружения. Автоматизация обеспечивает управление насосными агрегатами без постоянного присутствия обслуживающего персонала, повышает надежность работы станции, сохранность ее оборудования и обеспечивает наиболее экономичные режимы работы насосных агрегатов и станции в целом.
В принципе насосные станции всех назначений следует проектировать полностью автоматизированными, т.е. без постоянного пребывания обслуживающего персонала. Однако станции со сложным оборудованием, с большим числом задвижек и при наличии агрегатов, не приспособленных для автоматизации, следует проектировать как полуавтоматические с дежурным персоналом. Управление агрегатами при этом должно быть централизованным (со щита управления, установленного в здании насосной станции).
На автоматических насосных станциях все операции пуска и остановки агрегатов, а также контроль за состоянием оборудования проводятся в установленной последовательности автоматическими устройствами без участия человека. Автоматизировано и включение резервных агрегатов при аварийном выключении рабочих установок. Автоматически с помощью приборов и реле осуществляется также контроль за основными параметрами работы станции, давлением в напорных трубопроводах, вакуумом (или давлением) во всасывающих линиях, температурой подшипников и т.п. Кроме того, предусматривается защита установок от перегрузок, короткого замыкания и других неполадок. При неполадках в работе оборудования срабатывает реле защиты и агрегат выключается из работы. Последующее включение его блокируется и становится возможным только после устранения неполадок.
В соответствии с перечисленными задачами автоматизации насосных станций автоматические устройства выполняют следующие функции:
1) создают и передают импульсы для пуска и остановки насосных агрегатов;
2) осуществляют выдержку времени между отдельными операциями, связанными с пуском агрегата;
3) обеспечивают пуск насосных агрегатов в установленной последовательности (как при прямом пуске, так и при ступенчатом);
4) поддерживают необходимое разрежение во всасывающем трубопроводе;
5) открывают и закрывают задвижки на трубопроводах в соответствующие периоды пуска или остановки насоса;
6) контролируют режимы пуска, работы и остановки агрегатов;
7) отключают рабочий агрегат при нарушении режима его работы и включают резервный;
8) передают сигналы о состоянии агрегатов на диспетчерский пункт;
9) защищают агрегаты от поломок при перегреве подшипников, или при выпадении фазы и перегрузке электродвигателя;
10) производят пуск и остановку дренажных насосов;
11) поддерживают заданную температуру и проектные параметры системы вентиляции здания.
Кроме выполнения перечисленных функций, автоматические Устройства могут регулировать подачу и напор, создаваемые насосными агрегатами.
Современные системы водоснабжения имеют разветвленную сеть и большое число водопитателей, расположенных на обширной территории. Визуальный контроль за состоянием технологического оборудования и ручное управление агрегатами не могут обеспечить достаточной надежности и экономичности работы насосных станций.
На насосных станциях автоматизируются: пуск и остановка насосных агрегатов и вспомогательных насосных установок; контроль и поддержание заданных параметров (например, уровня воды, подачи, напора и т.д.); прием импульсов параметров и. передача сигналов в диспетчерский пункт. Для наблюдения за параметрами работы насосной станции служат различные датчики, которые преобразуют контролируемую величину в электрический сигнал, поступающий в исполнительный механизм.
Датчиком называется элемент автоматического устройства, контролирующий колебания той или иной физической величины и преобразующий эти колебания в изменения другой величины, удобной для передачи на расстояние и воздействия на последующие элементы автоматических устройств.
Реле называют устройства, которые состоят из трех основных органов: воспринимающего, промежуточного и исполнительного. Воспринимающий орган принимает управляющий импульс и преобразует его в физическую величину, воздействующую на промежуточный орган. Промежуточный орган, принимая сигнал, воздействует на исполнительный орган, который скачкообразно изменяет выходной сигнал и передает его электрическим цепям управления.
В автоматизированных системах управления насосными агрегатами применяют следующие типы датчиков и реле:
датчики уровня – для подачи импульсов на включение и остановку насосов при изменении уровня воды в баках и резервуарах;
датчики, или электроконтактные манометры, – для управления цепями автоматики при изменении давления в трубопроводе;
струйные реле – для управления цепями автоматики в зависимости от направления движения воды в контролируемом трубопроводе;
реле времени – для отсчета времени, необходимого для протекания определенных процессов при работе агрегатов;
термические реле – для контроля за температурой подшипников и сальников, а в некоторых случаях за выдержкой времени;
вакуум-реле – для поддержания определенного разрежения в насосе или во всасывающем трубопроводе;
промежуточные реле – для переключения отдельных цепей в установленной последовательности;
реле напряжения – для обеспечения работы агрегатов на определенном напряжении;
аварийные реле – для отключения агрегатов при нарушении установленного режима работы.
Структурная схема автоматизированного управления насосных агрегатов, являясь замкнутой цепью воздействия отдельных элементов, должна включать:
измерительные датчики и реле, реагирующие на изменение неэлектрических величин;
преобразователи импульса изменения неэлектрической величины в электрическую;
усилители, увеличивающие мощность преобразованной величины для приведения в действие исполнительного механизма;
исполнительный механизм, выполняющий необходимые операции для поддержания в заданном режиме параметра, на который настроено автоматизированное управление.
Все указанные элементы, независимо от места их установки, связаны одной общей схемой, которая составляется в соответствии с технологическим заданием и должна обеспечить определенную последовательность выполнения операций рабочими механизмами, а также необходимые блокировки.