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

2. Пуск і зупинку помпових агрегатів, призначених для зрошення виконують за місцем, контролюючи аварійне відключення, або дистанційно (з місць розташування дощувальних установок), використовуючи засоби телемеханіки. Пуск і зупинку помпових агрегатів, що подають воду до стаціонарних зрошувальних установок, можна робити за сигналами давачів вологості й електронних лічильників води, що контролюють норму зрошення.

3. Комбіноване керування, (від давачів і з диспетчерського пункту) застосовують, в основному, свердловинами вертикального дренажу з частковим використанням відкачуваних вод на зрошення. При використанні підземних вод на зрошення вимірювання витрат проводять витратомірами, покази яких передаються за допомогою засобів телемеханіки на диспетчерський пункт для оперативного керування роботою дощувальних установок.

 

Застосовуються, в основному, два види систем керування заглибними помповими агрегатами: низьковольтні і високовольтні.

Низьковольтні системи призначені для автоматичного, дистанційного, місцевого керування і захисту помпових агрегатів, які використовуються для водопіднімання і вертикального дренажу з електродвигунами потужністю від 1 до 65 кВт. Пристрої працюють від мережі трифазного струму з заземленою й ізольованою нейтралью напругою 380/220 В.

 Така система (рис.2) складається з комірки електроживлення КЖ, комірок автоматичного керування за рівнем ККР і за тиском ККТ, комірки захисту КЗ, вихідного пристрою ВП, який керує електромагнітним або напівпровідниковим реле Р, магнітного пускача КМ, автоматичного вимикача SF, перемикачів SA1 і SA2 і сигнальних ламп HL1 і HL2. Зазначені комірки утворюють блок керування. Вони виконані на базі цифрових мікросхем, мають більш високу надійність і завадозахищеність.

 

Рис.2. Принципова електрична схема комплексного керування двигуном помпового агрегату.

До комплекту системи керування входить електродний давач «сухого ходу».

При pобoті помпи в режимі вертикального дренажу електроди давачів верхнього і нижнього рівнів встановлюють у свердловині. Спосіб їх кріплення такий же, як і давача «сухого ходу». У режимі водопіднімання електроди давачів рівнів кріплять на металевій рейці, яку опускають у водонапірну башту або резервуар і використовують одночасно як другий електрод.

У залежності від призначення станція керування комплектується коміркою керування за рівнем або за тиском. Для автоматичного керування за рівнем перемикач SA1 переводять в положенно «АВТ». Перемикач SA2 у залежності від режиму роботи свердловини ставлять у положення «Водопіднімання» або «Дренаж».

У режимі водопіднімання керування електропомпою здійснюється за сигналами давачів рівнів, встановлених у баці водонапірної башти. Якщо вода в баці опускається нижче електрода давача нижнього рівня, то кола давачів верхнього ВL1 і нижнього BL2 рівнів розмикаються й комірка керування за рівнем ККР видає сигнал на включення електропомпи. Сигнал з ККР через перемикачі SA2 і SA1 надходить у вихідний пристрій ВП, що із затримкою часу від 2 до 30 с включає реле Р. Замикаючий контакт Р приєднує до мережі котушку магнітного пускача КМ, замикаючі контакти якого підключають електродвигун до мережі. Помпа починає подавати воду у водонапірну башту. Вказана затримка, виключає включення помпи при випадкових короткочасних змінах рівня.

При досягненні водою електрода давача верхнього рівня кола контактів BL1 і BL2 замкнуті і ККР виробляє сигнал на відключенння електродвигуна. Цей сигнал надходить у ВП, який відключає реле Р, що призводить до відключення магнітного пускача й електродвигуна від мережі. Повторне включення двигуна помпи відбудеться, якщо рівень води в баці знову опуститься нижче електрода нижнього давача.

Автоматичне керування в режимі «Дренаж» відрізняється від описаного вище тим, що ККР видає сигнал на включення електродвигуна помпи при підвищенні рівня води у свердловині до електрода верхнього давача (кола контактів BL1 і BL2 закриті). Сигнал на відключення електропомпи формує комірка ККР при зниженні рівня води у свердловині нижче електрода нижнього давача. У цьому випадку кола контактів BL1 і BL2 розімкнені.

При автоматичному керуванні за тиском у напірному трубопроводі використовується комірка керування за тиском ККТ. При зниженні тиску до встановленого значення замикається контакт ВР давача тиску і через визначений інтервал часу комірка ККТ видає сигнал на включення електропомпи. Сигнал надходить в комірку ВП, включається реле Р, магнітний пускач КМ. і електродвигун підключається до мережі. Включений стан запам'ятовує комірка пам'яті у ВП і помпа працює незалежно від зміни тиску в напірному трубопроводі. Час роботи (до 90 хв.) встановлюється при налагодженні схеми в залежності від ємності об'єкта регулювання і продуктивності помпи. Після закінчення заданого часу комірка ККТ видає сигнал на відключення електропомпи.

Для перекладу пристрою на дистанційне керування перемикач SA1 переводять у положення «Дист.». Керування здійснюється за допомогою засобів телемеханіки. При подачі команди на включення реле KV1, встановлене у пристрої телекерування, замикає свої контакти KV1 і з комірки живлення КЖ сигнал подається на ВП, яке включає електропомпу. Якщо подається команда на відключення, то замикаються контакти KV2 і формується сигнал на відключення електродвигуна. Місцеве керування забезпечується перемикачем SA1. При установці його в положення «Місц. пуск» відбувається пуск електропомпи, у положенні «Місц. стоп» він відключається.

Електродвигун і кабель від короткого замикання захищає автоматичний вимикач SF. Захист від перевантаження побудований на порівнянні струмів, що протікають у кожній фазі силового кола, з заданими уставками. Фазні струми вимірюють трансформатори струму ТА. При перевантаженні або обриві фази підвищуються струми у всіх або в окремих фазах вище допустимих значень і комірка захисту КЗ через визначений час видає сигнал на відключення електропомпи. Одночасно загоряється лампа HL1, сигналізуючи про перевантаження. Час затримки зворотно пропорційний струму двигуна.

Захист помпи від роботи «всуху» забезпечує давач «сухого ходу». При зниженні рівня води у свердловині нижче електрода давача «сухого ходу» розмикається контакт SL і комірка КЗ посилає сигнал на відключення електропомпи. Одночасно загоряється сигнальна лампа HL2.

Сигнали, видавані коміркою захисту, запам'ятовуються пристоєм пам'яті і цим виключається повторний пуск електропомпи. Після аварійного відключення пуск помпового агрегату робить обслуговуючий персонал, знявши заборону з комірки КЗ. Сигнали, що надходять з комірки КЗ на аварійне відключення, можна також використовувати для передачі за допомогою засобів телемеханіки на диспетчерський пункт з метою швидкого усунення виниклої аварійної ситуації на свердловині.

Високовольтні системи керування призначені для керування свердловинними помпами з електродвигунами потужністю більше 65 кВт. Вони, як і низьковольтні, забезпечують автоматичне, дистанційне і місцеве керування. Однак, автоматичне керування за тиском не передбачається. Схема керування цілком побудована з безконтактної та контактної апаратури і складається із високовольтної (3 кВ) і низьковольтної (220 В) частин.

Вибір режимів роботи і порядок формування команд керування і захисту такий же, як і у низьковольтних системах. Додатково ці системи мають швидкодіючий захист, котрий відключає електродвигун від мережі при зниженні ізоляції кола трансформатор-кабель-обмотка двигуна нижче 30 ± 10% кОм.

 

Спостережливі свердловини будують з метою вивчення динаміки рівня підземних вод у різних водоносних горизонтах зрошуваних і осушуваних територій. На основі систематичних вимірювань рівнів судять про ефективність вертикального дренажу, що дає можливість коректувати графіків його роботи. У випадку відсутності вертикального дренажу на зрошуваних площах вимірювання рівнів ґрунтових вод дозволяє попереджувати вторинне засолення шляхом удосконалювання технології зрошення.

При комплексній автоматизації зрошувальних і осушувально-зволожувальних систем спостережливі свердловини є складовою частиною системи і вимірювання у них рівнів повинне здійснюватися засобами телемеханіки.

Вибір конструкції рівнемірів для спостережливих свердловин обмежений діаметром обсадних труб, що, звичайно, не перевищує 100 мм. Крім того, рівнеміри повинні бути стійкими проти корозії, прості за будовою і надійні в роботі. Більшість поплавкових рівнемірів не задовольняє цим вимогам і для вимірювання рівня води в спостережливих свердловинах їх не застосовують. Найбільш перспективні для спостережливих свердловин акустичні рівнеміри.

Якщо організувати телевимірювання неможливо, то з метою отримання об'єктивної інформації про динаміку рівня води у свердловині доцільно застосовувати самописні рівнеміри.

Kоли рівні води у свердловинах змінюються повільно, вимірювання роблять переносними рівнемірами за певним графіком гідрогеологічною рулеткою або електрорівнеміром. В гідрогеологічній рулетці до рукоятки прикріплений барабан, на який намотаний металічний тросик з бирками через кожен метр. До кінця тросика прикріплений металевий наконечник у виді циліндра. Щоб виміряти рівень, тросик з наконечником опускають у свердловину. При зіткненні наконечника з водою виникає звук, схожий на свист. У цей момент опускання тросика припиняють і по бирках визначають рівень води відносно поверхні землі.

Переносний електрорівнемір змонтований у футлярі, всередині якого поміщена котушка з ізольованим проводом, наконечник і джерело живлення у виді батарейки. До проводу через кожен метр прикріплені бирки. У верхню кришку футляра вмонтований міліамперметр. Провід з наконечником, міліамперметр, батарейка і металева рейка з'єднані послідовно.

Для вимірювання рівня води рейку прикріплюють до кондуктора свердловини, у яку опускають наконечник. Коли він торкається води, утвориться електричне коло і стрілка приладу відхилиться. Піднімаючи повільно провід з наконечником, можна досить точно визначити за приладом момент торкання, а за бирками відрахувати рівень від поверхні землі.