Лекція 16. Автоматизація помпових станцій підкачування і перекачування. Охорона праці під час експлуатації систем автоматизації

Автоматизація чергового режиму. Із-за втрат води через нещільності, тиск в мережі поступово знижується і коли він стане рівним   (точка Б на рис. 15. 3, лекція 15) давач тиску видає сигнал на включення привода бустер-помпи, продуктивність якої більша втрат води, які складають 2... 3% від номінальної витрати станції. При роботі бустер-помпи тиск у мережі підвищується і, коли він досягне номінального значення   (точка А на рис. 15. 3, лекція 15), давач тиску виробляє сигнал на відключення помпи. З цього часу втрати з мережі компенсуються витратою води з ВПР і тиск у мережі поступово падає. При досягненні встановленої нижньої межі   відбувається повторне включення бустерної помпи, яка, крім компенсації втрат, забезпечує підвищення рівня води у ВПР. Отже, бустер-помпа і ВПР почергово компенсують втрати мережі.

Так буде продовжуватись до тих пір, поки не буде включена в роботу дощувальна техніка.

Автоматизація робочого режиму. При підключенні до мережі хоча би однієї дощувальної установки витрата з мережі стає більшою витрати бустер-помпи, тиск падає і, коли він знизиться до заданого значення (точка Б на рис. 15. 4, лекція 15), давач тиску пошле сигнал на включення першої робочої помпи і відключення бустер-помпи. При підключенні інших споживачів витрата збільшується і коли вона досягне   витратомір видасть сигнал на включення наступного помпового агрегату, як показано на рис. 15. 4, (лекція 15). В подальшому при витратах   включаються в роботу наступні агрегати. При зменшенні витрати помпові агрегати відключаються у зворотному порядку.

Для рівномірного використання ресурсу основних помпових агрегатів використовується принцип селективності включення в залежності від загальної кількості напрацьованих годин і кількості включень кожного з агрегатів.

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 чи дискретних входів. Узгодження режимів роботи досягається програмними засобами.

 

Осушувальні і перекачувальні помпові станції, як правило працюють в автоматичному режимі і керуються від відповідних давачів. Вибір керуючих параметрів залежить від призначення станції, особливостей конструкції водозабірної споруди, водоприймального резервуара, характеристик водопровідної мережі, зокрема, допустимих швидкостей водяних потоків та інших чинників.

Типовим алгоритмом керування осушувальних помпових станцій є керування за рівнем води у водозабірному басейні, який контролюється багатопозиційним релейним давачем рівня. На рис. 16. 3 показана діаграма роботи чотирипозиційного давача рівня ДР, який керує трьома помповими агрегатами осушувальної помпової станції і сигналізує про аварійний рівень. Багатопозиційний давач може бути поплавковим з чотирма виходами ДР1, ДР2, ДР3 і ДР4, або електродним з чотирма ізольованими між собою електродами, рознесеними по висоті.

 

Рис. 16. 3. Діаграма роботи давачів рівня

 

Сигнал на включення першого помпового агрегату подається з першого виходу давача при рівні води у басейні, наприклад, 2, 9 м.

При підвищенні рівня до 2, 2 м з виходу ДР2 подається сигнал на включення другого помпового агрегату. На відмітці 1, 55 м подається сигнал на включення третього помпового агрегату. Якщо рівень досягає аварійної оцінки – 1, 5 м, що грозить затопленню помпової станції (наприклад, під час повіддя), з аварійного виходу давача ДРА надходить сигнал на відключення аварійної сигналізації і передачу його системою телемеханіки диспетчеру.

Відключення помпових агрегатів відбувається у зворотній послідовності при зниженні рівня до відповідних відміток, які контролюються давачем рівня, як показано на рис. 16. 3. При керуванні помповою станцією за розглянутим алгоритмом кількість годин роботи кожного агрегату за визначений проміжок часу різний. Агрегат, що керується виходом ДР1, працює найбільше, а третій – найменше. З метою рівномірного зносу помпових агрегатів черговість їх включення здійснюється лічильником кількості включень, або лічильником наробітку кількості годин, за сигналами яких змінюється нумерація помпових агрегатів, тобто переключення на роботу з іншими виходами давача рівня.

Автоматизація перекачувальних помпових станцій на відміну від осушувальних здійснюється за рівнем води у верхньому б’єфі каналу. При цьому додатково передбачається відключення помп при зниженні рівня у водозаборі до мінімально допустимого значення.

 

Помпові станції перекачування (машинне водопідключення) подають воду з нижнього б’єфа у верхній. Керування ними здійснюють, як і осушувальними помповими станціями, за рівнем води, але немає потреби весь час підтримувати баланс між подачею і витратою. Це зумовлено властивістю б’єфів накопичувати воду у резервних ємностях, що дозволяє дискретне регулювання подачі води. Але при дискретному регулюванні подачі у б’єфах каналів виникають неусталені процеси, під час яких виникають позитивні і від’ємні хвилі. Позитивні хвилі при недостатній висоті сухої частини брівок каналу можуть призводити до переливу через них, негативні – до кавітації в помпових агрегатах.

За цих умов визначається допустимий діапазон коливання рівня у б’єфі як в усталеному режимі, так і в перехідних процесах. Допустимі межі зміни рівня визначають параметри регулювання – крок дискретності, тобто величину зміни витрати  , рівну продуктивності одного помпового агрегату; уставки давачів рівня, за сигналами яких включаються помпи; кількість помпових агрегатів та структуру систем керування. Крім того, алгоритм і система керування повинні враховувати межі допустимих швидкостей води у б’єфі, при яких не відбуваються замулення і руйнування укосів.

 

Рис. 16. 4. Структурна схема керування помповою станцією з урахуванням режиму роботи б’єфу.

 

Структурна схема автоматичного керування перекачувальною помповою станцією, що враховує ці технологічні вимоги, представлена на рис. 16. 4. Вона реалізує алгоритм керування за рівнем води у б’єфі і за швидкістю його зміни, тобто за похідною. Схема поділяється на дві частини: логічну і виконавчу. Логічна здійснює контроль рівня у б’єфі і визначає його похідну за часом, порівнює виміряний рівень із заданим, обчислює величину витрати, на яку необхідно змінити подачу і формує команди керування помповими агрегатами. Виконавча за сигналами, що надходить з логічної, забезпечує виконання команд з врахуванням технологічних вимог, що забезпечують рівномірне напрацювання усіх помпових агрегатів, автоматичне включення резервних при відмові робочих, контроль і захист працюючих агрегатів.

Рівень у б’єфі вимірює поплавковий давач ДП з уніфікованим аналоговим виходом, який надходить в мікропроцесор МП. В мікропроцесорі здійснюється порівняння заданого рівня з фактичним, обчислення швидкості зміни рівня і виробляються сигнали на керування помповими агрегатами з врахуванням фактичного часу напрацювання кожним із них.

У виконавчу частину входять станції керування двигунами помп і пристрої, які дозволяють розкодовувати інформацію, яка поступає від мікропроцесора, і передавати дані про стан помпових агрегатів у мікропроцесор.

Система керування передбачає керування помповою станцією за допомогою комп’ютера і відображення на дисплеї її роботи. Інформація про роботу станції може передаватись на центральний диспетчерський пункт керування зрошувальною системою, бо помпова станція є одним з елементів цієї системи.