УСТАНОВКАМИ

На рис. 3.5 представлена гидравлическая схема водоотливной установки, где показано расположение средств контроля за ее работой. Процесс автоматизации насосного агрегата заключается в следующем. После включения в работу аппаратуры автоматизации контролируется уровень воды в водосборнике с помощью электродных датчиков уровня 6. Когда вода поднимается к электродному датчику верхнего уровня Н_B, он выдает сигнал обратной связи в систему автоматического управления водоотливной установки 5. Система управления вырабатывает команду на включение программного устройства (ПУ). В качестве этого устройства используется моторное реле времени — моторный коммутатор. После включения ПУ поступает команда на включение заливочного погружного насоса (ЗПН) 7, который осуществляет заливку основного насоса 2 в течение времени, заданного ПУ. Качество заливки насоса контролируется реле давления 3. Если по истечении времени заливки давление воды в насосе превышает заданное, то производится пуск насоса. В противном случае происходят отключение неисправного насоса, подача сигнала диспетчеру об отказе и автоматический пуск резервного насоса. В момент пуска насоса подается сигнал на включение привода задвижки 4. После плавного открывания задвижки, что контролируется конечными выключателями, привод задвижки и ЗПН отключаются. В таком состоянии схема функционирует до откачки воды до нижнего уровня Н_H. В процессе работы подача насоса непрерывно контролируется при помощи реле производительности 8. Если после пуска за время, задаваемое ПУ, насос не развил заданной подачи, либо она снизилась в процессе работы, то происходят отключение неисправного агрегата, автоматический пуск резервного насоса по ранее рассмотренной программе и подача сигнала диспетчеру о неисправности.

Рис. 3.5. Гидравлическая схема водоотливной установки

Во время работы насоса в схеме осуществляется контроль температуры подшипников при помощи датчиков 1. В аварийном режиме они выдают сигнал, который отключает неисправный агрегат, после чего происходит автоматический пуск резервного насоса.

При достижении водой уровня меньше нижнего H_H подается команда на включение привода задвижки. После ее закрывания, что фиксируется конечными выключателями, отключается основной насос, а схема автоматизации продолжает контролировать уровень воды в водосборнике.

В случае, если уровень воды в водосборнике превышает повышенный H_П или аварийный Н_А, то происходит автоматический пуск дополнительных насосов по рассмотренному здесь алгоритму. С целью ограничения пусковых токов в электрической сети схема должна исключать одновременный пуск насосов.

Для автоматического управления водоотливными установками применяется различная серийно выпускаемая аппаратура, например АВО-3, АВ-7, УАВ и ВАВ.

Рассмотрим схемную реализацию системы автоматического управления водоотливной установки на примере электрической схемы аппаратуры УАВ. Данная аппаратура предназначена для автоматического управления водоотливными установками с низко- и высоковольтными асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором. Аппаратура УАВ выполнена в рудничном нормальном исполнении. Схема построена по блочному принципу. Для управления каждым насосом предусмотрен индивидуальный блок управления насосом. В общем блоке насосов размещены элементы, общие для всех насосных агрегатов, а также элементы управления одним насосом. Число блоков всегда равно числу насосных агрегатов.

Для лучшего понимания принципа работы электрической схемы аппаратуры УАВ на рис. 3.6 показан ее упрощенный вариант, где убраны электрические цепи, не играющие принципиальной роли при объяснении работы схемы, а все соединения между отдельными элементами соответствуют случаю автоматического режима работы одного насоса.

Основными элементами схемы рис. 3.6 являются следующие: электродный датчик верхнего уровня воды в водосборнике SL_B, электродный датчик нижнего уровня воды в водосборнике SL_H, контакты реле производительности насоса SP1, контакты реле давления для контроля заливки насоса SР2, контакты ВК1 и ВК4 термодатчиков ТДЛ-2, тепловые реле времени КТ2, осуществляющие защиту электропривода задвижки при ее неисправности (заклинивание), концевые выключатели электропривода задвижки SQ2, моторное реле времени КТ1, контактор К7, включающий электродвигатель погружного насоса ДПН, контакторы КМ1 и КМ2, включающие электродвигатель задвижки ДЗ, реле К6, подающее сигнал на включение электродвигателя насоса ДН.

Рассмотрим, каким образом в этой схеме происходит подача сигнала обратной связи от датчиков уровня воды. В исходном положении (при подаче питания на схему и нормальном уровне воды в водосборнике) на базу транзистора VТ1 через резистор R1 подается положительный потенциал источника питания V1. Следовательно, транзистор VТ1 закрыт. Реле верхнего уровня К1 не работает.

При верхнем уровне воды создается цепь: +V1, резистор R1, электродный датчик верхнего уровня SL_B, вода, земля, -V1.

Через резисторы R1 и R3 начинает протекать ток. На базу транзистора VT1 из-за падения напряжения на R1 прикладывается отрицательный потенциал, и транзистор VT1 открывается. Образуется электрическая цепь: +V1, катушка реле верхнего уровня K1, -V1, по которой начинает протекать ток, превышающий ток срабатывания реле К1. Реле К1 срабатывает и замыкающими контактами К1.1 подготавливает работу блока автоматизации насоса. Другими замыкающими контактами К1.2 осуществляет самоблокировку через датчик нижнего уровня SL_H за счет образования электрической цепи: +V1, R1, R3, замкнутый контакт К1.2, SL_H, вода, земля, -V1. В этом случае при откачке воды цепь между датчиком SL_B и землей разрывается, однако сохраняется цепь между датчиком SL_H и землей и реле К1 по-прежнему остается во включенном состоянии. При откачке воды ниже датчика нижнего уровня SL_H транзистор VT1 закрывается, а реле K1 отключается. Диод VD2 предотвращает пробой транзистора VT1 от действия ЭДС в обмотке реле К1 при ее отключении.

Рис. 3.6. Принципиальная электрическая схема аппаратуры УАВ

Рис. 3.6. Принципиальная электрическая схема аппаратуры УАВ (продолжение)

Работа схемы в автоматическом режиме происходит следующим образом.

1. При подаче напряжения на аппаратуру автоматизации загорается белая лампа HL1 (наличие питания). Перед началом работы насоса должны быть замкнуты контакты реле тепловой защиты привода задвижки КТ2, контакты датчиков температурной защиты подшипников ВК1 и ВК4 и контакт моторного реле времени КТ1.4 по цепи: +V13, КТ1.4, BK4, ВК1, КТ2, К5, -V13.

Срабатывает реле защиты К5, которое делает ряд переключений в схеме, подготавливая ее к пуску насоса.

2. При повышении уровня воды в водосборнике до электрода верхнего уровня SL_B срабатывает реле К1.

3. Включается реле - повторитель уровня К4 по цепи: +V13, замкнутый контакт К1.1, замкнутый контакт КТ1.3, К4, -V13. Реле K4 производит следующие переключения: включает пускатель заливочного насоса по цепи: T4, К4.6, КТ1.7, К7, T4; подает питание на двигатель М моторного реле времени КТ1 по цепи Т2, К4.2, КТ1.1, М, Т2; через контакт К4.1 реле К4 переходит на цепь самоблокировки +V13, замкнутый контакт К1.1, К4.1, катушка реле К4, -V13.

4. Двигатель М моторного реле времени КТ1 поворачивает профильный диск, который с выдержкой времени, необходимой для заливки насоса (от 116 до 306 с), замыкает контакт КТ1.6 в цепи реле К6. Если к этому времени насос будет залит, то контакт реле давления SР2 будет замкнут и произойдет включение реле К6 по цепи: +V13, замкнутые контакты: К5.1, КТ1.5, SP2, КТ1.6, K4.3, катушка реле К6, -V13. Реле К6 контактами К6.7 подает импульс на включение пускателя насоса КМ3, контактом К6.1 блокируются контакты SР2 и КТ1.6; контактом К6.3 включается контактор КМ1 электропривода задвижки по цепи: Т2, замкнутые контакты К5.4, К6.3, катушка пускателя КМ1, замкнутые контакты пускателя КМ2 и конечного выключателя SQ2, Т2. При своем полном открывании задвижка воздействует на конечный выключатель SQ2, который переключается, отключает контактор КМ1 и подготавливает цепь для включения контактора КМ2, который управляет закрыванием задвижки. Конечный выключатель задвижки SQ2 блокирует замыкающий контакт К4.3 в цепи реле К6.

5. Через 57 с после включения реле К6 размыкается контакт моторного реле времени КТ1.7 в цепи пускателя заливочного насоса К7, и заливка прекращается.

6. Через 70 с после включения реле К6 размыкаются контакты моторного реле КТ1.1 и КТ1.5. Контакт КТ1.1 разомкнет цепь питания двигателя моторного реле времени КТ1, и профильные диски остановятся на все время работы насоса в нормальном (безаварийном) режиме. Контакт КТ1.5 размыкается в цепи реле К6. Однако реле К6 продолжает получать питание через контакт реле производительности SР1, который будет замкнут, если насос развил заданную подачу.

В этом случае питание реле К6 обеспечивается по цепи:

+V13, К5.1, SР1, К6.1, SQ2, К6, -V13.

Реле защиты К5 получает питание по цепи:

+V13, К5 1, SР1, VD14, BК4, ВК1, КТ2, К5, -V13.

7. Когда датчик нижнего уровня SL_H окажется выше уровня воды в водосборнике, отключается реле К1, а затем реле - повторитель К4.

8. Реле K4 размыкает свои контакты К4.2 в цепи моторного реле времени КТ1, контакты К4.6 в цепи пускателя заливочного насоса и контакты К4.3 в цепи реле К6. Однако реле К6 остается включенным через контакт SQ2. Одновременно замыкается размыкающий контакт К4.5 в цепи контактора КМ2. Контактор КМ2 срабатывает по цепи: Т2, К5.4, К4.5, КМ2, КМ1, SQ2, Т2 и включает привод задвижки на закрывание.

9. Когда задвижка закроется, конечным выключателем SQ2 отключится контактор КМ2 и реле К6. Реле К6 отключит двигатель насоса и замкнет контакт К6.2 в цепи двигателя моторного реле времени КТ1.

10.Так как контакт КТ1.2 к этому времени замкнут, то по цепи Т2, К5.2, К6.2, КТ1.2, КТ1, Т2 включится двигатель М реле времени КТ1 и переведет профильные диски в исходное положение (до размыкания КТ1.2).

11. При размыкании контактов реле времени КТ1.4 реле защиты К5 не отключится, а будет питаться по цепи: +V13, К5.1, К4.4, VD14, BK4, BК1, КТ2, К5 -V13. При повторном повышении уровня описанный цикл повторяется.

При срабатывании любого вида защиты отключается реле К5 и контактом К5.1 отключает реле К6. Работа неисправного насоса прекращается. Контакт К5.3 включает сигнальную лампу «Неисправность насоса» НL2, а контакт К5.5 (на схеме не показан) включает резервный насос. Резервным насосом считается насос, который настроен для работы от аварийного уровня.

Защита насосного агрегата от потери подачи осуществляется реле производительности SP1. Если при пуске насоса через 375 с он не разовьет нормальную подачу или уменьшит ее по какой-либо причине во время работы, то контакт реле SP1 в цепи катушки реле К6 разомкнется и реле К6 обесточится. Это приведет к отключению привода насоса; включению привода задвижки на закрывание; включению моторного реле времени, которое повернет профильные диски до размыкания контакта КТ1.4.

Контакт КТ1.4 отключит реле К5, которое разомкнет контактом К5.2 цепь двигателя моторного реле времени; включит красную сигнальную лампу НL2; разорвет цепь питания пускателя электропривода задвижки (задвижка останется в полузакрытом состоянии), подаст сигнал диспетчеру по линии связи. На сигнальном табло диспетчера загорится красная сигнальная лампа и включится звонок, сигнализирующий о неисправности насоса.

От перегрева подшипники защищены термодатчиками ТДЛ-2, контакты которых ВК1 и ВК4 включены последовательно с обмоткой реле К5. При срабатывании термодатчика реле К5 отключается и производит указанные выше переключения.

Защита от неисправности задвижки осуществляется с помощью тепловых реле времени КТ2, включенных параллельно контакторам КМ1 и КМ2. Если пуск затягивается, то реле КТ2 нагревается и размыкает контакт в цепи реле защиты К5.

Защита от пуска незалитого насоса производится посредством реле давления SР2 по времени. Контакты этого реле включены в цепь катушки реле К6. Если к моменту пуска насос окажется незалитым, то контакт реле давления SР2 в цепи реле К6 останется незамкнутым и реле К6 не включится и не подаст сигнал на пуск электродвигателя насоса. Контакт К6.2 в цепи двигателя моторного реле времени останется замкнутым и профильные диски будут поворачиваться до тех пор, пока не разомкнется контакт КТ1.4 в цепи реле защиты К5. Отключение реле К5 произведет переключения, указанные выше, и начнется пуск резервного насоса.

Сигнализация диспетчеру о состоянии насосных агрегатов и аварийном уровне воды осуществляется по занятой телефонной линии при помощи специальных генераторов сигналов. Эти генераторы включаются от контактов соответствующих реле, которые контролируют состояние насосных агрегатов и аварийный уровень воды. Сигналы от генераторов поступают на сигнальное табло диспетчера, где включаются соответствующие сигнальные лампы и звонок.

Современные системы автоматизации водоотливных установок строятся на основе микропроцессорных систем управления. В основе их программного обеспечения лежат алгоритмы, аналогичные тем, по которым функционирует рассмотренная релейная схема автоматизации водоотлива.