Что должна обеспечивать система автоматизированного управления и контроля dns

Обновлено: 07.07.2024

Если в системе промыслового сбора нефти и газа недостаточно давления для транспортирования отсепарированной нефти на установки ее подготовки, применяют дожимныс насосные станции (ДНС).

Технологический процесс перекачки нефти автоматизирован.

Система контроля и управления ДНС, предназначенная для оперативного учета, поддержания заданных параметров технологического процесса и предотвращения возникновения аварийных ситуаций, обеспечивает: автоматическое регулирование пропускной способности ДНС; автоматическую защиту ее при аварийных уровнях нефти в буферных емкостях; автоматическое отключение насосов в аварийных случаях; автоматическое регулирование давления сепарации; автоматическую защиту ДНС при аварийном повышении или снижении давления в трубопроводах; автоматическую защиту газосборной линии и открытии факельной линии при аварийном повышении давления в буферных емкостях; автоматическую защиту трубопровода на приеме ДНС, газопровода после буферных емкостей н открытие линии сброса газа при прекращении электроснабжения ДНС; автоматическое регулирование температуры в помещениях щитовой, операторной и насосных станциях.

Автоматическое регулирование производительности осуществляется с помощью автоматов откачки. Если производительность насосов превышает объем нефти, поступающей в емкости, уровень жидкости в последней будет понижаться и, когда он достигнет определенного нижнего предела, автомат откачки замкнет контакт «нижний уровень». При этом включается реле времени нижнего уровня (РВНУ), которое через каждую минуту выдает импульсы продолжительностью 3—5 с. Это приводит к прикрытию установленных на выкиде насосов задвижек. Если после прикрытия задвижек уровень поднимается, автомат откачки отключит РВНУ. Если после этого поступление жидкости в емкости будет соответствовать откачке ее, проходное сечение задвижек не будет меняться. Увеличение притока жидкости на ДНС может привести к тому, что уровень жидкости в емкостях начнет повышаться и, когда он достигнет верхнего предельного, автомат откачки включит реле времени верхнего уровня (РВВУ), которое будет посылать импульсы, открывающие задвижки на выкиде насосов. В случае аварийного превышения уровня нефти в емкостях датчики предельного уровня ДПУ-4 подают сигнал, отключающий соленоиды в клапанах КСП-4. При этом сжатый воздух давлением перекроет линию входа нефти на ДНС. Одновременно на диспетчерский пункт (ДП) поступит сигнал аварии. Если уровень жидкости в буферных ёмкостях снизится до нижнего предельного от ДПУ-4 поступит импульс, отключающий приводы всех насосных агрегатов. Задвижки на выкидных линиях насосов будут закрыты, и на ДП будет послан сигнал аварии. Автоматическое регулирование давления сепарации осуществляется регулятором давления прямого действия с мембранным исполнительным механизмом, установленным на линии отвода газа в газосборную сеть. При повышении давления на входе ДНС более 0,6 МПа манометр избыточного давления МИДА подаст импульс, обесточивающий клапаны типа КСП-4. При этом вход нефти на ДНС будет перекрыт и на ДП будет послан сигнал аварии.

Автоматическая блокировка (защитное перекрытие) газосборной линии и открытие линии подачи газа на факел при аварийном превышении давления в емкости выполняются при помощи манометра предельного уровня МИДА, соленоидных клапанов КСП-4 и управляемых запорных кранов, установленных на газосборной линии и на линии отвода газа на факел. При этом на ДП будет послан сигнал аварии.

Автоматическое отключение насосов при возникновении пожара в помещениях нефтенасосных происходит при подаче сигнала от тепловых датчиков системы противопожарной защиты в блок местной автоматики. Сигнал поступает при повышении температуры в помещении нефтенасосов до 90 °С. Одновременно кран перекрывает трубопровод на входе ДНС. Автоматическая блокировка трубопровода на входе ДНС, газопровода после буферных емкостей и открытие линии сброса газа на факел при прекращении энергоснабжения ДНС выполняются при помощи соответствующих запорных кранов и клапанов КСП-4. В случае прекращения энергоснабжения ДНС соленоиды обесточиваются, и через клапаны сжатый воздух поступает на запорные краны. Нагревательные приборы автоматически включаются при температуре воздуха ниже 5 °С и выключаются при 20 °С.

Для предотвращения отпотевания обмоток электродвигателей при их остановках в насосных помещениях устанавливают нагреватели, включающиеся при остановке насосов и поддерживающие температуру воздуха не ниже 5 °С.

Расход нефти в напорном трубопроводе контролируется расходомером переменного перепада давления. Уровень в буферных емкостях измеряется датчиками уровня ультразвуковыми ДУУЗ. Предупредительная звуковая и световая сигнализация при отклонениях давлений на приеме ДНС, в газосборной сети и в трубопроводе после регулятора давления осуществляется электроконтактными манометрами. Сигнализация при утечках сальников насосных агрегатов подается поплавковыми датчиками уровня, установленными в емкостях для сбора утечек нефти, которые также обеспечивают автоматическую откачку ее.

Нефть с промыслов поступает на установки предварительного сброса (УПС-1,УПС-2, УПС-3), где происходит частичное отделение воды от нефти. Вода сбрасывается в дренажную емкость, а обезвоженная нефть поступает в булиты Е-1, Е-2 и Е-3. Здесь происходит чатичное отделение газа от нефти. С ДНС нефть насосами Н-1 и Н-2 перекачивается на УПВСН, а газ поступает в осушитель газа (ОГ), откуда уходит в систему сбора или на факельную установку.

1.2. Техническая часть

Рассмотрим систему автоматизированного управления АСУ ТП ДНС-lcc. В состав комплекса технических средств системы входят:

1. Система автоматики «Карат-ДНС», в состав которой входят:

Шкаф автоматики (управления) НБКУ.421453.016;

Блок реле насосов Н-1, Н-2 НБКУ.647419.011;

2. Шкаф силовой электроники НБКГ.421454.002 ЭЗ;

3. Система бесперебойного питания Linear Active 3000;

4. Система контроля загазованности воздушной среды «Гранат-FbS» НБКГ.424333.001;

5. Подсистема приема/передачи данных по радиоканалу на диспетчерский пункт ЦДНГ-6;

Приборы КИПиА, установленные на объекте управления.

Ниже приведено описание структуры отдельных частей системы.

Шкаф автоматики

Шкаф автоматики содержит технические средства, обеспечивающие взаимодействие оператора с объектом управления.

В ходе взаимодействия решаются следующие задачи:

Ø Сбор, обработка и передача на встроенную ПЭВМ оператора информации с первичных датчиков (термопреобразователи, датчики давления), установленных на объекте управления;
Ø Анализ команд, вводимых оператором, и формирование соответствующих сигналов ТУ (телеуправления) и ТР (телерегулирование), служащих для управления ходом технологического процесса (управление задвижками, насосами, клапанами и т.д.);
Ø Сбор, обработка и передача на встроенную ПЭВМ оператора информации с БИС загазованности H₂S;
Ø Организация передачи основных данных о ходе технологического процесса и аварийных ситуациях на диспетчерский пункт ЦДНГ-6.

Для решения поставленных задач шкаф автоматики включает в себя следующие изделия:

- Две корзины управляющих контроллеров КСА-02, работающих в режиме «горячего» резервирования;

- Корзину с модулями ввода-вывода;

- Два источника вторичного электропитания QUINT 24V DC/10A;

- Источник вторичного электропитания ТРМ 30112С (И2В);

- Четыре разветвителя интерфейсных НБКГ.434519.001;

- Преобразователь интерфейсов МКСА-РТИ12М НБКГ.426489.001;

- 15 вторичных приборов датчиков измерения уровня ДУУ4-ТВ;

- Контроллер обработки счетных входов МКСА-01М НБКГ.421411.001;

- Конвертер среды МОХА EthcrDcvice Switch EDS-205;

- Встроенную ПЭВМ PPC-154T-BARE-1 Advantcch;

1.2.1. Состав функций, реализуемых системой управления АСУ ТП ДНС-lcc:

Ниже приведены функции контроля, управления и защиты, реализуемые в АСУ ТП ДНС-lcc:

- Функция измерения - прием и обработка сигнала от аналогового датчика техпроцесса и отображение результатов обработки на экране встроенной ПЭВМ оператора;

- Функция индикации состояния - прием и обработка сигнала от дискретного датчика-сигнализатора техпроцесса и изображение объекта на мнемосхеме определенным цветом, соответствующим его состоянию;

- Функция сигнализации - сравнение измеренной аналоговой величины или состояния дискретного сигнализатора с заранее заданным значением и цветовая (миганием), а также звуковая сигнализации при выходе аналоговой величины за заданные значения или изменения состояния дискретного сигнализатора.

- Функция выдачи дискретных управляющих воздействий выдача по команде оператора дискретных управляющих сигналов на исполнительные механизмы объекта управления;

- Специальные функции функции по управлению режимами исполнительных механизмов и по управлению исполнительными механизмами технологических объектов, реализуемые САУ, когда они находятся в автоматическом режиме;

- Функции конфигурирования и обслуживания системы - функции, необходимые для настройки системы в течение пусконаладочных работ и адаптации системы к изменяющимся условиям технологического процесса;

- Функции самодиагностики - функции, непрерывно выполняемые системой в процессе функционирования для определения неисправности КТС системы.

1.2.2. Измерение:

ü Давления в отстойниках предварительного сброса УПС-1, УПС-2, УПС-3;

ü Уровень взлива и межфазный уровень в УПС-1, УПС-2, УПС-3;

ü Степени открытия регулирующих клапанов в УПС-1, УПС-2, УПС-3;

ü Давления в буферных емкостях обезвоженной нефти Е1. ЕЗ;

ü Уровней взлива в буферных емкостях обезвоженной нефти Е1. ЕЗ;

ü Температуры подшипников насосов Н-1, Н-2;

ü Температуры подшипников двигателей насосов Н-1, Н-2;

ü Общего давления на приеме насосов Н-1, Н-2;

ü Давления на выкиде насосов Н-1, Н-2;

ü Степени открытия регулирующих клапанов (открытие байпасов) Н-1, Н-2;

ü Давления в конденсатосборнике К-1;

ü Уровня взлива в буферной емкости хранения реагента;

ü Текущих объемных расходов нефти по основной и резервным линиям;

ü Текущих объемных расходов воды по основной линии;

ü Вычисление суммарных накопительных расходов нефти по основной и

ü Вычисление суммарных накопительных расходов воды по основной линии;

ü Загазованности на территории ДНС-lcc в четырнадцати точках;

1.2.3. Индикация:

Ø Аварийного уровня в отстойниках предварительного сброса УПС-1, УПС2, УПС-3;
Ø Крайних положений регулирующих клапанов в УПС-1, УПС-2, УПС-3;
Ø Перегрев двигателей регулирующих клапанов в УПС-1, УПС-2, УПС-3;
Ø Аварийного отключения приводов регулирующих клапанов в УПС-1, УПС-2, УПС-3;
Ø Аварийного уровня взлива в буферных емкостях обезвоженной нефти;
Ø Состояния (включен/выключен) насосов Н-1, Н-2;
Ø Крайних положений регулирующих клапанов байпасов Н-1, Н-2;
Ø Перегрев двигателей регулирующих клапанов байпасов Н-1, Н-2;
Ø Предельных уровней в конденсатосборнике;
Ø Предельного уровня взлива в дренажной емкости;

1.2.4. Сигнализация:

¨ Максимального и минимального давления в отстойниках предварительного сброса УПС-1, УПС-2, УПС-3;

¨ Максимального и минимального уровней взлива и межфазных уровней в УПС-1,УПС-2, УПС-3;

¨ Максимального/минимального значения сигнала регулирования (авария регулирования) для сигналов управления регулируемыми электроприводами;

¨ Максимального и минимального давления в буферных емкостях обезвоженной нефти Е1. ЕЗ;

¨ Максимального и минимального уровня взливов в буферных емкостях обезвоженной нефти Е1. ЕЗ;

¨ Предельной температуры подшипников насосов Н-1, Н-2;

¨ Предельной температуры подшипников двигателей насосов Н-1, Н-2;

¨ Максимального и минимального общего давления на приеме насосов Н-1, Н-2;

¨ Максимального и минимального давления на выкиде насосов Н-1, Н-2;

¨ Максимального давления в конденсатосборнике;

¨ Предельной температуры подшипников насоса Н-1, Н-2;

¨ Минимального уровня взлива в емкости хранения реагента;

¨ Превышения предельного уровня загазованности на территории ДНС-lcc в каждой из четырнадцати точек измерения.

1.2.5. Дискретные управляющие воздействия:

Пуск/останов насосов Н-1, Н-2;
Включение/выключение звуковой сигнализации (сирен) на территории ДНС-1сс;
Открыть/закрыть («больше/меньше») регулирующие клапана УПС-1, УПС-2, УПС-3, клапаны управляемого байпассирования насосов Н-5, Н-6;

Дано: давление на выкиде насоса Н-1, в результате приложенного возмущения DQ_вх (расход в м 3 /ч) изменяется от р = 2 МПа до р = 14 МПа

Кривая разгона имеет вид:

Разбиваем ось времени на отрезки с интервалом .В нашем случае =0.5
Приведем функцию к безразмерному виду, для этого заполним таблицу1.

Определим коэффициент F₁

Построим функцию в другом масштабе времени, за независимую переменную примем относительное время .

5. Выбираем тип передаточной функции.

6. Запишем передаточную функцию в размерном виде

Расчет одноконтурной САР.

В практике построения систем автоматизации объектов нефтяной и газовой и нефтеперерабатывающей промышленности широкое применение нашли одноконтурные системы автоматического регулирования (САР).

Типичная задача настройки промышленной САР может быть сформулирована следующим образом: исходя из найденной аналитически или в результате обработки данных эксперимента передаточной функции объекта регулирования и выбранного на этапе проектирования САР закона регулятора (П, ПИ, ПИД), необходимо определить параметры настройки регулятора, которые обеспечивали бы устойчивость и заданное качество САР.

Передаточные функции регуляторов представлены в виде:

W_p(p)=П1 – для П-регулятора;

W_p(p)=П1+П2/р – для ПИ-регулятора;

W_p(p)=П1+П2/р+П3р – для ПИД-регулятора;

Дана передаточная функция объекта:

Перейдем от передаточной функции объекта к расширенной амплитудо-фазовой характеристике:

Инверсная расширенная АФХ объекта в алгебраической форме записи будет иметь вид:

С помощью расширенных амплитудо-фазовых характеристик (АФХ) в области параметров настройки регулятора строится “линия равного затухания”, соответствующая заданной степени затухания y переходного процесса САР. Далее на этой линии выбирается точка, координаты которой определяют параметры настройки регулятора, обеспечивающие при заданном y наилучшее качество САР.

Произведем расчеты настроек П1 и П2 для различных значений частоты w при y=0,75 (m=0,221) и y=0 (m=0). В плоскости настроечных параметров регулятора строим линию равной степени затухания.

Произведем расчет только для y=0,75 по возмущающему и по задающему воздействиям.

Возмущающее воздействие в замкнутой системе регулирования, приводящее к отклонению регулирующего параметра, может воздействовать на объект по различным каналам.

На характер изменения регулируемого параметра влияют как величина и форма возмущающего воздействия, так и динамические свойства регулируемого объекта по каналу от источника возмущения до места установки измерительного устройства.

Возмущающее воздействие.

При реализации на ЭВМ в программе Mathcad заданный алгоритм для возмущающего воздействия примет следующий вид:

Задающее воздействие.

При моделировании задающего воздействия, алгоритм, выполненный в программе MathCad будет выглядеть следующим образом.

Прямые показатели качества процессов регулирования.

По возмущающему воздействию

Прямые показатели качества переходных процессов

y=0,75

Регулятор

ПИ

198

0,41

0,68

0,77

0,65

0,27

0,77

0,65

Время достижения максимального отклонения

7,5

6,25

По задающему воздействию

Прямые показатели качества переходных процессов

y=0,75

Регулятор

ПИ

0,68

0,99

1,5

1,8

Время первого достижения заданного значения, сек.

4,9

0,31

0,4

0,7

Время достижения максимального отклонения,

7,5

14,5

9,25

Современное нефтедобывающее предприятие представляет собой сложный комплекс технологических объектов, осуществляющих добычу, транспорт, первичную подготовку, хранение и перекачку нефти и газа, а также выполняющих технологические процессы поддержания пластовых давлений.

Помимо своего основного предназначения, которое заключается во внутрипромысловой перекачке продукции нефтяных скважин, ДНС может выполнять ряд дополнительных технологических процессов:

- Сепарация газа от жидкости в одну или несколько ступеней;

- Предварительный сброс пластовой воды;

- Подогрев продукции скважин;

- Ввод различных реагентов и ингибиторов;

- Оперативный учет перекачиваемой жидкости.

Проанализировав сравнительную таблицу переходных процессов, можно сделать вывод, что самым оптимальным по сумме всех достоинств и недостатков является ПИ-регулятор, который вобрал в себя главные плюсы обоих "полярных" регуляторов (нет статической ошибки, как у И-регулятора, малое время переходного процесса, малые значения временных показателей, как у П-регулятора). Всё это проявилось в том, что у ПИ-регулятора мы видим наиболее апериодический процесс. Однако если статическая ошибка при процессе регулирования не является критическим параметром, оптимальнее окажется П-регулятор.

Данная система автоматизации предназначена для реконструкции устаревшей система управления, не отвечающей современным требованиям и не обеспечивающей оптимального и экономичного протекания технологического процесса.

Требования к системе сформулированы с учетом характеристик и функциональных возможностей современных технических и программных средств.

Система должна обеспечивать выполнение:

1) функций управления технологическим процессом;

2) информационных функций;

3) функций обслуживания системы.

Требования к структуре системы управления.

Система должна иметь иерархическую структуру, включающую:

1) рабочее место со средствами операторского интерфейса;

2) программно-технический комплекс (ПТК);

3) полевое оборудование.

Система должна обеспечивать ввод:

1) аналоговых входных сигналов 4ч20 мА

2) дискретных входных сигналов (сухой контакт)

Система должна обеспечивать вывод:

1) дискретных выходных сигналов (сухой контакт)

В системе должен быть предусмотрен резерв устройств ввода/вывода сигналов для возможного подключения к системе дополнительных датчиков и исполнительных устройств.

Выходные сигналы системы должны обеспечивать управление:

1) регулирующими клапанами;

2) электроприводными задвижками;

3) насосными агрегатами.

Требования к надежности: система должна обеспечивать непрерывное круглосуточное ведение технологического режима, сохранять возможность выполнения основных функций при выходе из строя отдельных элементов и позволять производить их замену без отключения всей системы.

Система не должна самопроизвольно включать или отключать (закрывать или открывать) исполнительные устройства при любых неисправностях системы управления, а также при переходе на резервное питание.

В системе должны быть предусмотрены программные средства защиты от неквалифицированных действий персонала, способных привести к нарушениям технологического режима.

Система должна обеспечивать работоспособность при отключениях электроэнергии до 30 мин. за счет применения источников бесперебойного питания.

Требования к стандартизации: система должна создаваться в виде открытой системы и должна быть построена на базе стандартных, лицензионных программных и технических средств и исключать необходимость пользовательской доработки программных средств [2].

Функции системы управления

Система обеспечивает выполнение следующих функций управления:

1) регулирование давления в газосепараторе Г-1;

2) регулирование уровня в сепараторах первой ступени С-1/1,2;

3) регулирование уровня в сепараторе второй ступени С-2/1;

1) автоматическое открытие/закрытие клапана сброса газа на УУГ;

дистанционное управление с рабочего места оператора:

1) дистанционное управление насосами из операторной;

2) дистанционное управление электроприводными задвижками;

1) автоматический останов насосов при превышении (понижении) заданных предельных значений давления на приеме (выкиде) насосов;

2) автоматический останов двигателей насосов Н-1/1, 2, 3 при снижении давления уплотнительной жидкости для сальников насосов;

3) автоматический останов насосных агрегатов при загазованности в блоке выше 40% от нижнего предела взрываемости.

1) сбор и первичную обработку (аналого-цифровое преобразование, измерение, масштабирование и др.) информации о технологическом процессе и технологическом оборудовании;

2) сбор информации о состоянии и работе исполнительных механизмов, схем автоматического управления, регулирования и технологической защиты;

Вопрос администрации

Купить Билеты с ответами в формате Word

Панель авторизации

Инструкция по пользованию сайтом

В данной инструкции изложены основные функции сайта, и как ими пользоваться

Здравствуйте,

Вы находитесь на странице инструкции сайта Тестсмарт.
Прочитав инструкцию, Вы узнаете функции каждой кнопки.
Мы начнем сверху, продвигаясь вниз, слева направо.
Обращаем Ваше внимание, что в мобильной версии все кнопки располагаются, исключительно сверху вниз.
Итак, первый значок, находящийся в самом верхнем левом углу, логотип сайта. Нажимая на него, не зависимо от страницы, попадете на главную страницу.
«Главная» - отправит вас на первую страницу.
«Разделы сайта» - выпадет список разделов, нажав на один из них, попадете в раздел интересующий Вас.

На странице билетов добавляется кнопка "Билеты", нажимая - разворачивается список билетов, где выбираете интересующий вас билет.

«Полезные ссылки» - нажав, выйдет список наших сайтов, на которых Вы можете получить дополнительную информацию.

В правом углу, в той же оранжевой полосе, находятся белые кнопки с символическими значками.

Опускаемся ниже, в серой полосе расположились кнопки социальных сетей, если Вам понравился наш сайт нажимайте, чтобы другие могли так же подготовиться к экзаменам.
Следующая функция «Поиск по сайту» - для поиска нужной информации, билетов, вопросов. Используя ее, сайт выдаст вам все известные варианты.
Последняя кнопка расположенная справа, это селектор нажав на который вы выбираете, сколько вопросов на странице вам нужно , либо по одному вопросу на странице, или все вопросы билета выходят на одну страницу.

На главной странице и страницах категорий, в середине, расположен список разделов. По нему вы можете перейти в интересующий вас раздел.
На остальных страницах в середине располагается сам билет. Выбираете правильный ответ и нажимаете кнопку ответ, после чего получаете результат тестирования.
Справой стороны (в мобильной версии ниже) на страницах билетов располагается навигация по билетам, для перемещения по страницам билетов.
На станицах категорий расположен блок тем, которые были добавлены последними на сайт.
Ниже добавлены ссылки на платные услуги сайта. Билеты с ответами, комментариями и результатами тестирования.
В самом низу, на черном фоне, расположены ссылки по сайту и полезные ссылки на ресурсы, они дублируют верхнее меню.
Надеемся, что Вам понравился наш сайт, тогда жмите на кнопки социальных сетей, что бы поделиться с другими и поможете нам.
Если же не понравился, напишите свои пожелания в форме обратной связи. Мы работаем над улучшением и качественным сервисом для Вас.

Автоматизация насосов и насосных станций

Автоматизация насосных установок позволяет повышать надежность и бесперебойность водоснабжения, уменьшать затраты труда и эксплуатационные расходы, размеры регулирующих резервуаров.

Для автоматизации насосных установок кроме аппаратуры общего применения (контакторов, магнитных пускателей, переключателей, промежуточных реле) применяются специальные аппараты управления и контроля, например, реле контроля уровня, реле контроля заливки центробежных насосов, струйные реле, поплавковое реле, электродные реле уровня, различные манометры, датчики емкостного типа и др.

Станция управления — комплектное устройство до 1 кВ, предназначенное для дистанционного управления электроустановками или их частями с автоматизированным выполнением функций управления, регулирования, зашиты и сигнализации. Конструктивно станция управления представляет собой блок, панель, шкаф, щит.

Блок управления — станция управления, все элементы которого монтируют на отдельной плите или каркасе.

Панель управления — станция управления, все элементы которой монтируют на щитах, рейках или других конструктивных элементах, собранных на общей раме или металлическом листе.

Щит управления (щит станций управления ЩСУ) — это сборка из нескольких панелей или блоков на объемном каркасе.

Шкаф управления — станция управления, защищенная со всех сторон таким образом, что при закрытых дверях и крышках исключается доступ к токоведущим частям.

Автоматизация насосов и насосных станций , как правило, сводится к управлению погружным электронасосом по уровню воды в баке или давлению в напорном трубопроводе.

Рассмотрим примеры автоматизации насосных установок.

На рис. 1, а показана схема автоматизации простейшей насосной установки — дренажного насоса 1, а на рис. 1, б приведена электрическая схема этой установки. Автоматизация насосной установки осуществляется с помощью поплавкового реле уровня. Ключ управления КУ имеет два положения: для ручного и автоматического управления.

Рис. 1. Конструкция дренажной насосной установки (а) и ее электрическая схема автоматизации (б)

На рис. 2 приведена схема автоматизации управления погружным насосом по уровню воды в баке водонапорной башни, реализованная на релейно-контактных элементах .

Рис. 2. Принципиальная электрическая схема автоматизации погружным насосом по уровню воды в баке- водонапорной башни

Режим работы схемы автоматизации насосом задается переключателем S А1. При установке его в положение «А» и включении автоматического выключателя QF подается напряжение на электрическую схему управления. Если уровень воды в напорном баке находится ниже электрода нижнего уровня датчика ДУ, то контакты SL 1 и SL 2 в схеме разомкнуты, реле К V 1 обесточено и его контакты в цепи катушки магнитного пускателя КМ замкнуты. В этом случае магнитный пускатель включит электродвигатель насоса, одновременно погаснет сигнальная лампа Н L 1 и загорится лампа Н L 2. Насос будет подавать воду в напорный бак.

Когда вода заполнит пространство между электродом нижнего уровня SL 2 и корпусом датчика, подключенным к нулевому проводу, цепь SL 2 замкнется, но реле K V1 не включится, так как его контакты, включенные последовательно с SL 2, разомкнуты.

Когда вода достигнет электрода верхнего уровня, цепь SL 1 замкнется, реле К V 1 включится и, разомкнув свои контакты в цепи катушки магнитного пускателя КМ, отключит последний, а замкнув замыкающие контакты, станет на самопитание через цепь датчика SL 2. Электродвигатель насоса отключится, погаснет сигнальная лампа Н L 2 и загорится лампа Н L 1. Повторное включение электродвигателя насоса произойдет при понижении уровня воды до положения, когда разомкнётся цепь SL 2 и реле К V 1 будет отключено.

Включение насоса в любом режиме возможно только в том случае, если замкнута цепь датчика «сухого хода» ДСХ ( SL 3), контролирующего уровень воды в скважине.

Основным недостатком управления по уровню является подверженность обмерзанию электродов датчиков уровня в зимнее время, из-за чего насос не выключается и происходит переливание воды из бака. Бывают случаи разрушения водонапорных башен из-за намерзания большой массы льда на их поверхности.

При управлении работой насоса по давлению электроконтактный манометр или реле давления можно смонтировать на напорном трубопроводе в помещении насосной. Это облегчает обслуживание датчиков и исключает воздействие низких температур.

На рис. 3 приведена принципиальная электрическая схема управления башенной водоснабжающей (насосной) установкой по сигналам электроконтактного манометра (по давлению) .

Рис. 3. Принципиальная электрическая схема управления башенной водоснабжающей установкой от электроконтактного манометра

При отсутствии воды в баке контакт манометра S Р1 (нижний уровень) замкнут, а контакт S Р2 (верхний уровень) разомкнут. Реле КV1 срабатывает, замыкая контакты КV1.1 и КV1.2, в результате чего включается магнитный пускатель КМ, который подключает электронасос к трехфазной сети (на схеме силовые цепи не показаны).

Насос подает воду в бак, давление растет до замыкания контакта манометра S Р2, настроенного на верхний уровень воды. После замыкания контакта S Р2 срабатывает реле К V 2, которое размыкает контакты К V 2.2 в цепи катушки реле КV1 и КV2.1 в цепи катушки магнитного пускателя КМ; электродвигатель насоса отключается.

При расходе воды из бака давление снижается, S Р2 размыкается, отключая К V 2, но включение насоса не происходит, так как контакт манометра S Р1 разомкнут и катушка реле КV1 обесточена. Таким образом, включение насоса происходит, когда уровень воды в баке снизится до замыкания контакта манометра S Р1.

Питание цепей управления производится через понижающий трансформатор напряжением 12 В, что повышает безопасность обслуживания схемы управления и электроконтактного манометра.

Для обеспечения работы насоса при неисправности электроконтактного манометра или схемы управления предназначен тумблер S А1. При его включении шунтируются управляющие контакты КV1.2, КV2.1 и катушка магнитного пускателя КМ непосредственно подключается к сети напряжением 380 В.

В разрыв фазы L1 в цепь управления включен контакт РОФ (реле обрыва фазы), который размыкается при неполнофазном или несимметричном режиме питающей сети. В этом случае цепь катушки КМ разрывается и насос автоматически отключается до устранения повреждения.

Защита силовых цепей в данной схеме от перегрузок и коротких замыканий осуществляется автоматическим выключателем.

На рис. 4 приведена схема автоматизации водонасосной установки, которая содержит электронасосный агрегат 7 погружного типа , размещенный в скважине 6. В напорном трубопроводе установлены обратный клапан 5 и расходомер 4.

Насосная установка имеет напорный бак 1 (водонапорная башня или воздущно-водяной котел) и датчики давления (или уровня) 2, 3, причем датчик 2 реагирует на верхнее давление (уровень) в баке, а датчик 3 — на нижнее давление (уровень) в баке. Управление насосной станцией обеспечивает блок управления 8.

Рис. 4. Схема автоматизации водонасосной установки с частотно-регулируемым электроприводом

Управление насосной установкой происходит следующим образом. Предположим, что насосный агрегат отключен, а давление в напорном баке уменьшается и становится ниже Р min . В этом случае от датчика поступает сигнал на включение электронасосного агрегата. Происходит его запуск путем плавного увеличения частоты f тока, питающего электродвигатель насосного агрегата.

Когда частота вращения насосного агрегата достигнет заданного значения, насос выйдет на рабочий режим. Программированием режима работы частотного преобразователя можно обеспечить нужную интенсивность разбега насоса, его плавный пуск и останов.

Применение регулируемого электропривода погружного насоса позволяет реализовать прямоточные системы водоснабжения с автоматическим поддержанием давления в водопроводной сети.

Станция управления, обеспечивающая плавный пуск и останов электронасоса, автоматическое поддержание давления в трубопроводе, содержит преобразователь частоты А1, датчик давления ВР1, электронное реле А2, схему управления и вспомогательные элементы, повышающие надежность работы электронного оборудования (рис. 5).

Схема управления насосом и преобразователь частоты обеспечивают выполнение следующих функций :

- плавный пуск и торможение насоса;

- автоматическое управление по уровню или давлению;

- защиту от «сухого хода»;

- автоматическое отключение электронасоса при неполнофазном режиме, недопустимом снижении напряжения, при аварии в водопроводной сети;

- защиту от перенапряжений на входе преобразователя частоты А1;

- сигнализацию о включении и выключении насоса, а также об аварийных режимах;

- обогрев шкафа управления при отрицательных температурах в помещении насосной.

Плавный пуск и плавное торможение насоса осуществляют с помощью преобразователя частоты А1 типа FR -Е-5,5к-540ЕС.

Рис. 5. Принципиальная электрическая схема автоматизации погружным насосом с устройством плавного пуска и автоматического поддержания давления

Электродвигатель погружного насоса подключается к выводам U , V и W преобразователя частоты. При нажатии кнопки S В2 «Пуск» срабатывает реле К1, контакт которого К1.1 соединяет входы STF и РС преобразователя частоты, обеспечивая плавный пуск электронасоса по программе, заданной при настройке частотного преобразователя.

При аварии частотного преобразователя или цепей электродвигателя насоса замыкается цепь А-С преобразователя, обеспечивая срабатывание реле К2. После срабатывания К2 замыкаются его контакты К2.1, К2.2, а контакт К2.1 в цепи К1 размыкается. Происходит отключение выхода частотного преобразователя и реле К2. Повторное включение схемы возможно только после устранения аварии и сброса защиты кнопкой 8В3.1.

Датчик давления ВР1 с аналоговым выходом 4. 20 мА подключен к аналоговому входу частотного преобразователя (контакты 4, 5), обеспечивая отрицательную обратную связь в системе стабилизации давления.

Функционирование системы стабилизации обеспечивается ПИД-регулятором преобразователя частоты. Требуемое давление задается потенциометром К1 или с пульта управления частотного преобразователя. При «сухом ходе» насоса в цепи катушки реле КЗ замыкается контакт 7-8 электронного реле сопротивления А2, к контактам которого 3-4 подключен датчик «сухого хода».

После срабатывания реле КЗ замыкаются его контакты К3.1 и КЗ.2, в результате чего срабатывает реле защиты К2, обеспечивая отключение электродвигателя насоса. Реле КЗ при этом становится на самопитание через контакт К3.1.

При всех аварийных режимах зажигается лампа НL1; лампа НL2 зажигается при недопустимом снижении уровня воды (при «сухом ходе» насоса). Подогрев шкафа управления в холодное время года осуществляется с помощью электронагревателей ЕК1. ЕК4, которые включаются контактором КМ1 при срабатывании термореле ВК1. Защита входных цепей преобразователя частоты от коротких замыканий и перегрузок осуществляется автоматическим выключателем QF1.

В статье использованы материалы книги Дайнеко В.А Электрооборудование сельскохозяйственных предприятий.

Читайте также: