Автоматизация насосных установок водоснабжения и канализации
Применение спец. приспособлений и устройств, полностью или частично выполняющих обязанности дежурного персонала по централизов. диспетчерскому управлению и контролю за работой насосных станций, координации режима их работы с др. объектами (очистными сооружениями, водоводами, резервуарами, сетями и проч.), а также оперативному обслуживанию насосных установок; обеспечивающих заданные параметры эксплуатации (уровень воды и сточных вод в емкостях, напор и расход воды и сточных вод в трубопроводах и др.); включающих и отключающих насосные агрегаты и вспомогат. механизмы (вращающиеся водоочистные сетки, механические грабли, системы вентиляции и отопления и др.); регулирующих режим их работы; сигнализирующих о неисправностях и авариях оборудования и т.п. Диспетчерское управление и контроль осуществляются с помощью средств телемеханики с использованием линий телеф. сети и каналов радиосвязи. Системы теле-механики по характеру выполняемых функций делятся на системы телесигнализации, телеизмерения и телеуправления. Системы телесигнализации передают с насосных станций на диспетчерский пункт сигналы о состоянии контролируемых агрегатов и механизмов. Системы телеизмерения сообщают информацию об измеряемых на станции заданных параметрах эксплуатации. Системы телеуправления передают на насосные станции с диспетчерского пункта управляющие сигналы (команды).
Для сбора и передачи информации, для приема и передачи команд с диспетчерского пункта на насосных станциях размещают контрольные пункты. Линии связи между ними и диспетчерскими пунктами могут быть много- и малопроводными. Многопроводные системы применяют при расстояниях между пунктами до 1 км. В этом случае каждый объект управления (насос, задвижка и т.п.) с органами управления соединяют или непосредственно, или с помощью приборов, воспринимающих информацию. В малопроводных системах неск. сигналов передают но одному каналу линии связи. Для этого систему телемеханики оснащают распределителями, фильтрами, шифраторами и дешифраторами кода. Информация о технологич. и электрич. параметрах (давление, расход и уровень воды, электрич. ток, напряжение) в устройствах телемеханики и автоматики преобразуется в маломощные унифициров. электрич. аналоговые и релейные сигналы. Регулирование режима работы насосных установок осуществляется обычно по пропорционально-интегральному закону (ПИ-закону). Для задания требуемого значения параметра регулирования в систему автоматизации вводят задающие устройства. Для реализации команд, поступающих из системы автоматизации, агрегаты и др. оборудование оснащают дополнительными механизмами.
В насосных установках получают распространение микропроцессорные устройства, к-рые позволяют легко и быстро перенастраивать законы регулирования при изменении динамич. хар-к управляемого объекта.
Системы автоматизации могут быть как локальными, так и входить в состав АСУ технологич. процессами подачи и распределения воды. В данных АСУ используют ЭВМ, с помощью к-рой производят анализ информации, собираемой по каналам телемеханики от насосных станций, водоводов, резервуаров и распределит, сетей, и выполняют расчеты по оптимизации режимов работы системы подачи и распределения воды.
При автоматизации основных насосных агрегатов в первую очередь автоматизируют пуск и останов. Импульс на включение агрегата выдает дежурный диспетчер или датчик, реагирующий на заданное значение технологич. параметра (уровень воды в емкостях, давление в трубопроводах и т.п.). Дальнейшие операции пуска осуществляются автоматически: открытие
и закрытие затворов и задвижек, залив корпусов насосов водой, подача охлаждающей воды в подшипники и сальниковые уплотнения насосов для перекачки сточных вод, включение и отключение соответствующих электрич. коммутац. аппаратов (контакторов, выключателей, пускателей и т.п.). Для упрощения и повышения надежности пуска насосы, как правило, устанавливают под заливом, т.е. ниже уровня воды в приемных емкостях.
Остановка насосных агрегатов автоматизируется аналогичным образом. Импульс на отключение насоса выдается от технологич. датчика (уровня, давления и т.п.), выходного реле электрич. и технологич. защиты или от диспетчера. Электрич. защита работает при коротких замыканиях в приводном электродвигателе, перегрузке двигателя, исчезновении напряжения на шинах распределит, устройства и др. повреждениях в электрич. части насосной установки. Технологич. защита действует при чрезмерном понижении уровня воды в приемных емкостях, при резких изменениях давления и расхода в напорных линиях установки и т.п. Если разместить насосы под заливом невозможно, применяют принудит, залив насосов с помощью вакуум-установки. В этом случае схема автоматизации насосного агрегата предусматривает после подачи импульса на включение осн. агрегата включение вакуум-насоса. Затем к вакуумной линии автоматически подключается насос путем открытия соответствующего вентиля. После заполнения насоса водой реле контроля залива дает импульс на включение осн. агрегата с последующим отключением его насоса от вакуумной линии и остановкой вакуумного насоса.
Для насосных установок с перем. режимом работы предусматривают автоматическое регулирование выходных параметров (давления, подачи) насосных агрегатов. Режим работы насосной установки регулируют изменением числа работающих агрегатов, дросселированием напорных линий, изменением угловой скорости вращения насосов или сочетанием этих способов.
В насосных установках наибольшее применение нашли приводы с многоскоростными (двухскоростными) электродвигателями, с индукторными муфтами скольжения, с гидромуфтами, приводы по схеме асинхронно-вентильного каскада, частотные приводы и приводы на базе вентильного электродвигателя. Многоскоростные двигатели используют в тех случаях, когда применение плавного регулирования не требуется, напр. при ступенчатом графике водопотребления, а также при отсутствии плавно регулируемых приводов. Многоскоростные двигатели позволяют увеличить число возможных комбинаций напорных хар-к насосных агрегатов без уве-
личения числа насосов. Привод с индук¬торными муфтами скольжения преимущественно используют в системах автоматич. управления насосных установок, обо-руд. горизонт, насосными агрегатами сравнительно небольшой мощности (40— 250 кВт). Этот привод относится к группе приводов, работающих с потерями скольжения. Привод с гидромуфтами по своим энергетич. хар-кам аналогичен приводу с индукторными муфтами скольжения. Привод по схеме асинхронно-вентильного каскада получил наибольшее распространение в горизонт, насосных агрегатах средней и большой мощности (250— 1600 кВт). В отличие от приводов с индукторными муфтами скольжения и гидромуфтами в этом приводе потери скольжения не теряются, а рекуперируются в питающую электросеть. Привод на базе вентильного двигателя используют в агрегатах большой мощности (1600— 5000 кВт), особенно вертик. исполнения. Частотный привод применяют гл. обр. в низковольтных агрегатах мощностью 40— 250 кВт. Эти приводы работают без потерь скольжения, однако отличаются сравнительно высокой стоимостью и сложностью конструкции.