Лекція № 7. Автоматизація керування помповими агрегатами. Методи керування витратою поливних станцій. Автоматизація помпових станцій підкачування. Автоматизація свердловин на воду

На осушувальних і перекачуючих помпових станціях регулювання здійснюється за рівнем води, а на станціях підкачки – за напором і витратою або їх комбінацією.

При керуванні за напором застосовують помпи з крутими Q-Н характеристиками. Такі характеристики мають, наприклад, бустерні помпи (крива 1 на рис. 3). У випадку регулювання за витратою Q-Н характеристики помп повинні бути положистими (крива 2 на рис. 3).

 

Рис.3. Характеристики бустер-помпи (1) і основного помпового агрегату (2).

 

Це забезпечує чіткість керування. Так, при керуванні за напором навіть незначна зміна витрати зв'язана з істотною зміною напору. Значна різниця напорів у точках включення і відключення (точки А і Б, рис. 3) полегшує настроювання давачів тиску, за сигналами яких здійснюється керування. У результаті звужується зона неоднозначності включення помпового агрегату. При положистій характеристиці навпаки, мала зона неоднозначності буде вже при керуванні за сигналами від давачів витрати. Точка В відповідає включенню помпи (з положистою характеристикою), керованою за витратою. При переході в точку Г помпа із крутою характеристикою Q-Н відключається.

Для вимірювання витрати на напірному трубопроводі встановлюють ультразвуковий витратомір з уніфікованим струмовим виходом 0...5 мА, який використовують для включення помпових агрегатів.

Необхідний діапазон регулювання витрати D можна забезпечити однотипними і різнотипними помпами. Наприклад, при D=4 можна взяти чотири помпи з витратою Q/4 (де Q – максимальна витрата помпової станції), або дві помпи з витратою Q/4 і одну з витратою Q/2. У другому випадку є можливість обійтися трьома помпами. Отже, при заданому діапазоні регулювання D завжди є така комбінація різнотипних помп, при якій їх кількість мінімальна. У випадку застосування різнотипних помп зміну витрати здійснюють не кількістю працюючих помпових агрегатів, а їх комбінацією. На рис. 4 показані Q-Н характеристики помпової станції при керуванні за витратою. Перший помповий агрегат включається сигналом давача тиску, коли тиск у мережі знизиться до значення, яке відповідає точці В на характеристиці бустерної помпи. При збільшенні витрати до величини   (точка 1) витратомір формує сигнал на включення в роботу другої помпи або іншої комбінації помп.

 

Рис. 4. Характеристики помпової станції при регулюванні за тиском і витратою.

 

Для кращого розуміння методики програмування мікроконтролера, який забезпечує вибір комбінації помп у залежності від витрати на рис. 5 наведена логічна схема вибору комбінації помп з використанням реле. Побудована вона стосовно до розглянутого прикладу на основі діодної матриці, у якій число горизонтальних шин дорівнює кількості можливих комбінацій одночасно працюючих помп, а число вертикальних шин – числу помп. До вертикальних шин підключені реле К1–К3, замикаючі контакти яких подають сигнали на включення помпових агрегатів.

 

Рис. 5. Логічна схема вибору комбінації помп.

 

Логічна схема вибору комбінації працює в такий спосіб. При замиканні контактів реле тиску КР на першу горизонтальну шину подається від’ємний потенціал і реле К1 спрацьовує. Своїм замикаючим контактом воно подає сигнал на включення агрегату № 1 з витратою 1/4 Q. Коли витрата досягає значення Q1, за сигналом витратоміра спрацьовує реле КВ1, яке своїм замикаючим контактом КВ1 подає від’ємний потенціал на другу горизонтальну шину, а розмикаючий контакт КВ1 відключає від живлення першу горизонтальну шину. В результаті спрацьовує реле К2 і включає в роботу агрегат № 2 з витратою 1/2 Q, а реле К1 відключає перший помповий агрегат. При витраті Q2 спрацьовує реле КВ1, контакт якого КВ2 через шину 3 забезпечує живлення реле К2 і КЗ, що включають у роботу агрегати №2 і №3. І нарешті, при витраті, рівній Q3, спрацьовує реле К3 і працюють усі помпові агрегати, тому що котушки реле К1, К2 і КЗ живляться через шину 4. При зменшенні витрати відключення помпових агрегатів відбувається у зворотній послідовності.

Розглянута схема автоматичного регулювання подачі досить проста. Кількість включень агрегатів тут така ж, як і при однотипних аграгатах з витратою 1/4 Q, але агрегатів менше. Чим більше діапазон регулювання, тим менше потрібно різнотипних агрегатів. Так, при D=8 можна обійтися всього чотирма агрегатами замість восьми однотипних з витратою 1/8 Q.

Розглянуту логічну схему керування реалізує мікроконтролер, на вхід якого від витратоміра подаються три дискретні сигнали, які відповідають витратам Q1, Q2 і Q3. На його віході формуються сигнали на включення вказаних комбінацій помпових агрегатів.

Подальше удосконалювання систем автоматичного керування помповими станціями зв'язано з плавним регулюванням витрати. Це забезпечується тим, що двигун помпи самої малої витрати живиться від частотного перетворювача і включається в роботу між ступінчастим регулюванням. Цим забезпечується поєднання ступінчастого і плавно регулювання і як наслідок – плавне регулювання витрати від нуля до максимального значення.

Автоматизація помпових станцій підкачування.

Ці станції працюють на закриту мережу, підтримуючи в ній тиск, чи витрату, що забезпечують нормальну роботу підключених до неї дощувальних машин і апаратів. При роботі на мережу, зазвичай відсутні будь-які накопичуючі ємності і тому подача води помповою станцією дорівнює загальному споживанню дощувальною технікою. За цієї умови можуть виникати гідравлічні удари при переключеннях помпових агрегатів і дощувальної техніки. Ця