Автоматизація керування помповими агрегатами. Методи керування витратою поливних станцій Автоматизація помпових станцій підкачування. Автоматизація помпових станцій підкачування. Автоматизація свердловин на воду

 

Рис. 1. Механічні характеристики помпи й асинхронного двигуна.

 

Усталений режим роботи помпового агрегату наступає при рівності моменту  , який розвиває двигун при швидкості  , і моменту сил опору, який складається з моменту холостого ходу   і моментів, які створюють гідростатичний   і гідродинамічний   моменти (точка А на рис. 1). Величина гідродинамічного моменту

  /3/

де с – коефіцієнт, що характеризує гідравлічні втрати в трубопроводах, засувках колінах тощо; Q – витрата помпи.

Робочі точки помпових агрегатів при зміні швидкості завжди знаходяться на перетині механічних характеристик двигунів і помпи. При номінальній швидкості  , яка відповідає частоті в мережі живлення  , витрата помпи буде визначатись моментом  . При зменшенні швидкості обертання помпи   буде зменшуватись і в точці  . Це означає, що при швидкості   момент двигуна буде долати лише моменти холостого ходу і гідростатичного напору   і згідно формули /3/ витрата помпи буде дорівнювати нулю.

Відношення   визначає граничний діапазон регулювання витрати при заданому значенні  . З його зменшенням діапазон регулювання витрати буде збільшуватись. Отже, на підставі аналізу механічних характеристик двигуна і помпи при відомому моменту від гідростатичного напору визначають діапазон регулювання швидкості двигуна.

Плавне регулювання швидкості асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором забезпечується живленням обмотки статора від автономного статичного перетворювача частоти. На рис. 2 наведена одна із структурних схем перетворювача частоти з проміжною ланкою постійного струму. 

Перетворювач складається з двох силових елементів: керованого випрямляча КВ і інвертора І. На вхід КВ подається нерегульована напруга змінного струму частоти 50 Гц, яка перетворюється в регульовану напругу постійного струму. З виходу КВ регульована напруга подається на інвертор І, який перетворює постійну напругу у змінну з регульованою амплітудою і частотою. Крім силових елементів перетворювач має мікропроцесорну систему керування, яка складається з блока керування випрямлячем БКВ, блока керування інвертором і блока задавача швидкості БЗШ.

 

Рис. 2. структурна схема статичного перетворювача частоти з проміжною ланкою постійного струму.

 

Оскільки при зміні частоти змінюються індуктивний опір обмоток і струм намагнічування асинхронного двигуна, то для збереження сталим моменту двигуна необхідно при регулюванні швидкості підтримувати відношення напруги до частоти  , а при дуже малих швидкостях необхідно підтримувати  . Ці співвідношення забезпечує блок задавача швидкості БЗШ.

Окрім плавного перспективним є ступінчасте регулювання витрати відцентрових помп, яке здійснюється шляхом зміни числа пар полюсів асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором. Ця зміна досягається зміною напрямку струму в половинах обмотки кожної фази. Використовують переключення обмоток за схемами „зірка – подвійна зірка”, „зірка – трикутник” і навпаки. При цьому швидкість змінюється у відношенні 2:1.

Якщо на статорі є дві обмотки, то переключенням числа пар полюсів отримують чотири швидкості, наприклад, 3000/1500 і 1000/750 об/хв. Вибором схем переключення можна забезпечити регулювання швидкості при сталому моменті  , або при сталій потужності  . Для відцентрових помп регулювання здійснюють при  .

Регулювання швидкості зміною числа пар полюсів є економічним, механічні характеристики мають велику жорсткість і достатню перевантажувальну здатність  . Недоліки – ступінчасте регулювання швидкості і додаткова апаратура для переключення обмоток статора.

Окрім регулювання витрати зміною швидкості двигуна на меліоративних помпових станціях також використовують осьові помпи з поворотними лопатками робочого колеса. Їх витрата при сталій швидкості обертання регулюється поворотом лопаток, який здійснюється автоматично в залежності від витрати.

Для керування помповими агрегатами випускаються станції керування, в яких є пристрої захисту від короткого замикання, перевантаження, перегріву підшипників помпи і двигуна, унеможливлення пуску незалитої водою помпи, при відкритій засувці на напірному трубопроводі, виконаних на безконтактних елементах, що значно підвищує надійність їх роботи. Схема керування передбачає ручне, дистанційне і автоматичне керування помповим агрегатом. 

В даний час системи керування помповими станціями підкачки базуються на використанні мікропроцесорів і давачів з уніфікованими виходами, які дозволяють під’єднувати їх безпосередньо до аналогових ч и дискретних входів. Узгодження режимів роботи досягається програмними засобами.

 

 

Всі меліоративні помпові станції працюють зі змінною витратою, яку регулюють ступінчасто зміною числа одночасно працюючих помп, і плавно – зміною витрати одного з помпових агрегатів. Поєднання цих двох способів забезпечує регулювання витрати практично від нуля до повної витрати помпової станції.

У випадку регулювання витрати зміною числа працюючих помп крок дискретності дорівнює витраті однієї помпи. Наприклад, при діапазоні регулювання 1:4 і кроці дискретності Q/4 (де Q – максимальна витрата станції) необхідно мати чотири однотипні помпи з витратою Q/4. Кількість помп можна зменшити, якщо вибрати одну помпу з витратою Q/2 і дві помпи з витратою Q/4 кожна. Якщо замість однієї помпи з витратою Q/4 узяти дві помпи з витратою Q/8, то крок дискретності стане рівним 1/8. Отже, чим менше крок дискретності, тим краще вибирати різнотипні помпи.

При різнотипних помпах керування витратою помпової станції забезпечується певними комбінаціями працюючих помп, що призводить до деякого ускладнення схеми керування, але при цьому зменшується витрата електроенергії і поліпшується режим роботи гідромеліоративної системи в