Станция управления насосными агрегатами

Станция управления насосными агрегатами предназначена для управления насосами и другим оборудованием насосных станций первого, второго подъема, их защите при изменении параметров питающей сети, поддержания микроклимата в помещении насосной станции и сбора и передачи технологической информации, сопутствующей работе насосного агрегата. Позволяет реализовывать «ручной – локальный – автоматический» режимы работы насосов. Примерный вид шкафа представлен на рисунке 1.

Станция содержит коммутационную аппаратуру, контроллер и средства связи для связи с диспетчерским центром. Контроллер позволяет программировать очередность и порядок работы насосов, а также режимы регулирования.

Одновременно с монтажом станции управления выполняются электромонтажные работы - замена старых алюминиевых кабелей, вводных щитов, отопительных приборов, установка охранной сигнализации и приборов учета.

Экономичный режим работы насосов достигается установкой частотных регуляторов рисунок 2. Основными функциями, помимо оптимизации работы насосов, системы управления являются чередование насосов, подключение резерва, возможность работы по нескольким уставкам давления – для каждого времени суток, контроль работычастотного регулятора и электрических параметров насосов.

Функции станции управления насосом:

Контроль работы насосов
  • Электрические защиты (электронные защиты от перегрузки, неполнофазного включения, нарушение порядка следования фаз, скачков напряжения питания, защита от сухого хода)
  • Средства связи
  • Учет моточасов
  • Учет потребляемой мощности
  • Измерение Cos fi
  • Измерение напряжений
  • Измерение напряжения перекоса фаз
  • Измерение токов
  • Измерение токов утечки на землю
  • Защита от перегрева
  • Измерение производительности насоса (по внешнему измерителю)
  • Измерение давления насоса (по внешнему датчику)
  • Измерение температуры на объекте
  • Управление отоплением на объекте
  • Обслуживание датчиков охранной сигнализации
  • Отображение на собственном графическом дисплее информации о измеряемых параметрах и состоянии станции
  • Подготовка, прием и передача информации для SCADA-системы

  • Описание средств автоматизации канализационных насосных станций.

    Введение.

    Канализационные насосные станции предназначены для транспортировки фекальных и промливневых стоков от мест их образования до мест очистки или сброса. Конструктивно они могут быть очень разными и отличаться размерами, архитектурой, типом, рабочим напряжением и мощностью насосов.


    Несмотря на это общий принцип их функционирования достаточно прост: стоки накапливаются в приемном бассейне и в зависимости от уровня стоков включаются насосы станции. Очевидно,что неисправности оборудования не приводят к прекращению накопления стоков, отсюда возникает требования к надежности электропитания и работы автоматики насосных станций.

    Электропитание.

    Как правило электропитание КНС осуществляется от двух независимых вводов. Вводы объединяются автоматом включения резерва (АВР) или насосы распределяются между вводами. Замена АВР на ручной выключатель делает бессмысленной автоматизацию КНС. Резервное электропитание может обеспечиваться стационарным или мобильным дизель-генератором. Переход на резервную линию электропитания происходит при пропадании одной из фаз питающей сети или если величина питающего напряжения не обеспечивает нормальной работы насосов. Электроснабжение КНС должно быть надежным, чтобы обеспечить надежную работу автоматики и следовательно всей станции в целом.

    Фекальные насосы.

    Фекальные насосы бывают разные и являются разновидностью насосов вообще. Несмотря на многообразие механических конструкций и вариантов установки, по электрическим показателям они могут быть легко систематизированы. Как один из максимальных вариантов рассмотрим погружной центробежный насос фирмы FLYGT3300.

    Насос снабжен трехфазным электродвигателем и набором защит. Особенностью эксплуатации фекальных насосов являются большие пусковые токи, превышающие номинальный в 6-7 раз.

    Для нормальной эксплуатации необходимо обеспечить электрические защиты по питанию:

    Контроль за наличием и величиной трехфазного питания.

    Максимальная токовая защита.

    Шкаф управления должен обслуживать встроенные защиты насоса:

    Контроль заземления.

    Контроль температуры статора (термисторы или термореле).

    Вода в корпусе статора.

    Вода в маслянной рубашке статора.

    По срабатыванию защит должно происходить безусловное отключение насоса, не связанное с работой контроллера. К защитам можно отнести сигнал с датчика сигнализатора Lmin, как сигнал наличия среды и по нему тоже должно происходить безусловное отключение насоса, не связанное с работой контроллера.

    Срабатывание каждой из защит может фиксироваться и отображаться отдельно или в виде общего сигнала – это вопрос профессиональной этики.

    Автоматика.

    Автоматическая работа КНС во многом определяется технологией перекачки стоков и если мы рассматриваем классический случай – работа с накоплением стоков, то возможности автоматизации станции определяются типом первичных датчиков – измерителей и сигнализаторов уровня.

    Если установлены два датчика – сигнализатора уровня Lmax и Lmin и один насос, то насос работает в автоматическом режиме, включаясь по сигналу от датчика верхнего уровня Lmax и выключаясь от сигнала датчика нижнего уровня Lmin. Если на станции установлены два насоса, то они могут включаться одновременно или через раз. Автоматика станции должна обеспечивать чередование работы насосов. Целесообразно установить третий датчик – сигнализатор уровня Lmax2, тогда при достижении уровня Lmax1 включается первый насос, а при достижении уровня Lmax2 включается второй насос. В следующем цикле номера насосов должны поменяться. Аналогично должна работать система с тремя и более насосами. Выключение всех насосов происходит по Lmin.

    Очевидно, что для подобной системы автоматика представляет собой контактно- релейную схему. Достоинством подобной системы является ее очевидная простота и надежность.

    Недостатком системы является сложность изменения уровней срабатывания – требуются механические работы и то, что алгоритм работы системы (наличие ротации насосов и т.д.) сформирован электрической коммутацией элементов схемы.

    Ситуация изменяется при установке датчика – измерителя уровня. Датчик – измеритель - это электромеханический или электронный прибор, выходная электрическая величина на выходе которого (ток или напряжение) пропорциональна неэлектрической на его входе (в нашем случае это уровень в приямке). В этом случае возможно использование электронного устройства для управления насосами КНС.

    В общем случае электронное устройство должно обладать следующими функциями:

    Иметь электрически совместимые с датчиком – измерителем входные цепи.

    Иметь возможность хранить значения уровней включения и выключения насосов (уставки).

    Иметь электрически совместимые с исполнительными механизмами выходные цепи.

    Кроме этих функций устройство должно обладать пользовательским интерфейсом, на поддержку которого требуется гораздо больше ресурсов, нежели на поддержку собственно функций станции.

    Задачи пользовательского интерфейса:

    Обеспечить ввод уставок для всех насосов.

    Обеспечить индикацию текущего уровня.

    Обеспечить индикацию состояния насосов.

    Поддерживать дополнительные функции контроллера

    Дополнительные функции контроллера повышают его эксплуатационные характеристики и облегчают действия персонала и анализ работы станции. К их числу можно отнести:

    Часы реального времени

    Журнал фиксации действий персонала

    Журнал фиксации работы станции

    Ротация насосов в заданное время

    Учет времени работы насосов

    Вычисление объема перекачанных стоков

    Контроль работы приборов, лишенных своего пользовательского интерфейса

    Первичный анализ аварийных ситуаций

    Дополнительных функций контроллера может быть очень много и они во многом определяют его рыночную стоимость, но не являются обязательными – это скорее вопрос профессионализма.

    В контроллер вводятся значения уровней включения и выключения каждого из насосов и в зависимости от показаний датчика – измерителя происходит управления работой станции. Это автоматический режим.

    Ручной режим предназначен ля проверочного включения-выключения насосов и управления насосами в аварийных ситуациях с участием оператора.

    Для повышения надежности работы станции она может быть дополнена схемой управления по датчикам сигнализаторам уровня. Работа по ним будет образовывать локальный режим.

    Наличие контролера не исключает необходимость установки элементов электрической коммутации для насосов. Это приводит к возможности реализации режимов, независимых от работы и состояния контроллера – ручной режим и локальный режим.

    Ручной режим выбирается ключом на панели управления для каждого насоса и позволяет оператору включать и выключать выбранный насос. В ручном режиме работа насоса ограничена только действием электрических защит.

    Локальный режим выбирается ключом на панели управления для каждого насоса и позволяет включать и выключать выбранный насос в зависимости от состояния датчиков - сигнализаторов Lmax и Lmin. Для работы в локальном режиме нескольких насосов можно использовать два общих датчика - сигнализатора Lmax и Lmin, при этом не рекомедуется одновременное включение двух насосов, их следует разносить по времени. Для повышения надежности работы рекомендуется на каждый насос устанавливать свои датчики Lmax и Lmin. В экономичных проектах допустимо устанавливать на каждый насос свой датчик Lmax и общий датчик Lmin.

    Логичным выводом из установки на каждый насос датчиков - сигнализаторов Lmax и Lmin является организация схемы независимых цепей оперативного электропитания для каждого насоса. Из соображений гуманизма напряжением оперативного питания выбраны 24 Вольта переменного тока.

    На рисунке 4 изображена схема КНС с полным набором датчиков.

    Органы управления.

    Набор электрокоммутационных элементов и органов управления собирается в шкаф управления насосом (станцию). Органы управления и индикации расположены на лицевой панели шкафа.

    Органы управления:

    1. Переключатель режимов работы «ручной – локальный – автоматический»

    2. Кнопки управления насосом «включить – выключить»

    Органы индикации:

    1. Индикатор достижения минимального уровня « Lmin »

    2. Индикатор достижения максимального уровня « Lmax »

    3. Индикатор готовности насоса к включению « Готов к работе »

    4. Индикатор включения насоса « Насос включен »

    Эти индикаторы и органы управления находятся на лицевой панели шкафа и они полностью обеспечивают управление станцией оперативным персоналом.

    Индикатор готовности насоса к включению « Готов к работе » является индикатором того, что все условия включения насоса выполняются и не одна из защит не сработала. Индикатор светится всегда, если выполняются все условия и исправен сам индикатор.

    Индикатор включения насоса « Насос включен » является индикатором того, что насос включен и светится при включенном насосе.

    Индикатор достижения максимального уровня « Lmax » является индикатором того, что уровень в приемном приямке достиг или превышает установленную датчиком величину. Если уровень в приямке стал меньше заданного « Lmax », то индикатор гаснет.

    Индикатор достижения минимального уровня « Lmin » является индикатором того, что уровень в приемном приямке достиг или превышает установленную датчиком величину. Если уровень в приямке стал меньше заданного « Lmin ». то индикатор гаснет.

    Переключатель режимов работы «ручной – локальный – автоматический» устанавливает режим работы для каждого насоса.

    Ручной режим позволяет оператору включить насос с панели управления и произвести откачку приемного приямка полностью, то есть ниже границы установленной датчиком – сигнализатором « Lmin» .

    Кнопки управления насосом «включить – выключить» оператору включить или выключить находящийся в ручном режиме насос.

    Локальный режим переводит станцию на работу по датчикам – сигнализаторам « Lmax » и « Lmin ». при этом контроллер в управлении станции не участвует, но если исправен, то фиксирует все события на станции.

    Автоматический режим заключается в управлении выбранным насосом контроллером в зависимости от показаний датчика – измерителя уровня и в соответствии с уставками, заложенными в контроллере. Только в этом режиме реализуются все функции, которые позволяют оптимизировать работу станции.

    Система автоматики КНС.

    Для автоматизации КНС используется контроллер ИМ-2448 и специализированный блок реле SMSRM. Автоматика станции и исполнительные устройства электрической коммутации конструктивно собираются в одном или нескольких шкафах, в зависимости от требований заказчика и мощности насосов.

    Специализированный контроллер SMS-18.

    В качестве контроллера управления используется контроллер ИМ-2448. Контроллеры семейства SMS18, предназначеные для построения территориально-распределенных систем сбора данных и управления, обеспечивают выполнения сдедующих функций:

    анналоговый ввод-вывод,

    дискректный ввод-вывод,

    первичное преобразование информации,

    прием и выполнение команд от удаленной вычислительной системы и передача в ее адрес преобразованных данных о измеряемых параметрах и состоянии контролируемого оборудования с использованием последовательных интерфейсов типа - RS-232, электромодем (связь по выделенным линиям или по линиям элекпропитания), радиомодем.

    Этот набор специализированный стыков обеспечивает подключение оборудования типичного для систем автоматизации различных производств. Обобщение условий эксплуатации определило конструктив контроллера и способы подключения первичных датчиков и исполнительных механизмов.

    В состав программного обеспечения контроллера включен специализированный набор алгоритмов, реализованных в виде подпрограмм микропроцессора, который позволяет выполнять локальные задачи по: защите управляемого электрооборудования, контролю состояния электропитания потребителя, локальному управлению и регулированию, и т.д.

    Техническая характеристика.

    Контроллер ИМ-2448 выполнен на базе микроконтроллера SAB88C166 и имеет следующие технические характеристики

    По материалам сайта: http://esco-ecosys.narod.ru