Автоматизация КНС

автоматизация КНС.dwg

Наименование и техническая характеристика
обозначение документа
Приложение А (обязательное)
Приборы и оборудование автоматизации
Переключатель электрических цепей управления
Аппаратура для ручного дистанционного управления
Уровнемер электродный
Кнопки управления оборудованием
Универсальный переключатель выбора управления
Электроконтактный манометр
открытия и закрытия запорного органа
ВКР.12.14.013.10.72.НК
Спецификация оборудования
Канализация города с научно-исследовательской работой
Функциональная схема автоматизации канализационной насосной станцией
Наименование сооружений
Экспликация сооружений
Всасывающий трубопровод
Обводной аварийный трубопровод
Механизированная решетка
Напорный трубопровод
Функциональная схема автоматизаци канализационной насосной станции
ПРИБОРЫ НА ЩИТЕ УПРАВЛЕНИЯ
Канализация города с научно -исследовательской работой (ДР)

автоматика.docx

Рассматриваемая автоматизированная система управления канализационной насосной станцией на базе регулируемого электропривода предназначена для решения задач модернизации канализационных насосных станций.
Цели внедрения телеметрии и диспетчеризации КНС:
создание территориально-распределенной системы диспетчеризации насосных станций с ограниченным или без присутствия операторов насосных станций;
увеличение межремонтного цикла насосного и электрооборудования трубопроводной арматуры в 15-2 раза;
снижение риска порыва трубопровода за счет исключения гидравлических ударов.
Основные функции системы управления:
сбор хранение и передача информации о параметрах работы КНС на единый диспетчерский пункт;
поддержание заданного технологического параметра (уровня) в заданных пределах в автоматическом режиме;
плавный пуск насосных агрегатов;
переход на работу следующего по статусу насоса при неисправностях основного насоса или электропривода;
защита насосных агрегатов при возникновении аварийных ситуаций;
измерение уровня в емкости откачки с помощью сигнализатора уровня;
управление электрозапорной арматурой.
1 Краткая характеристика объекта автоматизации
Насосные станции систем канализации представляют собой сложный комплекс сооружений и оборудования обеспечивающий водоотведение в соответствии с нуждами потребителями.
Характерной особенностью любой схемы компоновки является наличие регулирующего приемного резервуара сглаживающего неравномерность притока воды к насосам. Кроме того для предохранения насосов от засорения и поломок сточные воды перед поступлением в насосы пропускаются через решетки устанавливаемые в помещениях примыкающих к приемным резервуарам.
С точки зрения теории автоматического регулирования основным процессом системы управления является регулирование уровня жидкости в резервуаре. При этом главными требованиями предъявляемыми к системе являются надежность и простота обслуживания в эксплуатации. В тоже время на точность регулирования не наложено каких – либо жестких условий. Исходя из этого для автоматизации работы насосных агрегатов чаще всего используют принципы релейного двухпозиционного регулирования.
Технологический процесс заключается в регулировании уровня жидкости в заданных пределах. Поддержание уровня в заданных пределах осуществляется поочередным включениемвыключением насосов в зависимости от уровня в камере.
Применяемая АСР поможет обеспечить контроль и поддержание заданных режимов работы канализационных сооружений на основе использования средств контроля передачи преобразования и отображения информации с применением средств вычислительной техники для оценки экономичности качества работы и расчета оптимальных режимов эксплуатации сооружений.
Комплекс технических средств АСР включает в себя:
- устройство плавного пуска обеспечивающего плавный пуск и останов
электродвигателей насосов;
- устройства силовой коммутации и защиты (контакторы
автоматические выключатели тепловое реле);
- автоматизированное рабочее место оператора состоящее из дисплея и специализированной клавиатуры и предназначенное для отображения информации о ходе технологического процесса изменения параметров работы системы и прочее;
- программное обеспечение уровня технологического процесса.
2 Параметрическая карта объекта регулирования
Таблица 2.1 – Параметрическая карта объекта регулирования
Контролируемые параметры
Регулируемые параметры
Характерис-тика среды
Место установки датчика или регулирующего элемента
Регулирующий резервуар
3 Описание функциональной схемы автоматизации
Главная цель автоматического управления – поддержание в заданных пределах уровня жидкости в приемном резервуаре станции. С помощью автоматического управления повышается надежность работы канализационных станций предоставляется возможность уменьшить объем приемного резервуара.
Для контроля основного параметра по которому осуществляется автоматическое управление работой насосов - уровня воды в приемном резервуаре – применен электродный датчик уровня. Опыт эксплуатации выявил преимущества электродных датчиков. В качестве таких датчиков может использоваться сигнализатор уровня ЭРСУ -2.
Схема автоматического управления канализационной насосной станцией приведена в проекте. На насосной станции запроектировано 4 насоса. Пуск первого насоса происходит при подъеме уровня жидкости в приемном резервуаре станции до положения соответствующего наполнению подводящего коллектора на 80 %. При дальнейшем повышении уровня жидкости последовательно включается второй и третий насосы и четвертый. Отключение насосов происходит в обратном порядке. Автоматизация пуска и отключения насосных агрегатов осуществляется с помощью реле уровня и реле времени. В случае выхода из строя основного оборудования (положение аварии) происходит автоматическое переключение подводящего коллектора на обводной для чего в схему включены задвижки и шиберы.
Опыт работы по данной схеме автоматической канализационной насосной станции показал ее надежность и возможность использования для управления насосной станции без обслуживающего персонала. Применение устройств автоматики повысило производительность оборудования и его надежность уменьшило количество неполадок исключило постоянное нахождение обслуживающего персонала в неблагоприятных санитарных условиях. Эксплутационные расходы снижаются. Автоматизация канализационной насосной станции внесла изменение в обычно применяемую технологическую схему задержания и переработки отбросов. Сортировка отбросов на станции не производится пуск и отключение грабельного аппарата осуществляются синхронно с дробилкой в зависимости от степени засорения решетки.
Проектом предусмотрено автоматическое управление насосами решеткой пуском.
Для насосов предусмотрено ручное управление или автоматическое в зависимости от уровня жидкости в приемном резервуаре. Пуск насосов производится на открытую задвижку. Уровень контролируется электронным датчиком уровня. Насосы работают только при наличии давления в системе гидроуплотнения сальников насосов.
Система автоматического управления насосным агрегатом обеспечивает выполнение всех условий работы агрегата и соблюдение заданной последовательности действия при пуске или остановке насосного агрегата. Условия работы системы определяются технологическим режимом работы агрегата.
Комплексная схема автоматизации насосного агрегата состоит из следующих отдельных частей:
- схемы автоматизации залива насоса;
- схемы автоматизации напорной задвижки;
- схемы автоматизации электропривода насоса;
- схемы взаимосвязи обеспечивающей последовательность действия системы в целом и осуществляющей необходимые блокировки а также автоматическую защиту агрегата и сигнализации.
В ручном режиме оператор с помощью соответствующего переключателя выбирает режим работы насоса: ручнойавтоматический местное - на месте установки насоса и дистанционное - непосредственно с пульта управления с помощью сдвоенной кнопки ПУСКСТОП. В этом случае выбранный насос подключается непосредственно от сети без участия устройства плавного пуска.
4 Описание принципиальной электрической схемы системы
автоматического регулирования уровня воды с помощью
электронного датчика уровня
Использование различных ключевых схем на транзисторах достаточно простое и устойчиво работающее.
В проекте приведена одна из схем с использованием работы полупроводниковых триодов в «ключевом» режиме – транзистор находится или в состоянии насыщения (напряжение между коллектором и базой или эмиттером примерно равно нулю) или в состоянии отсечки (ток коллектора равен нулю) а переход из одного состояния в другое осуществляется достаточно быстро. Схема обеспечивает возможность контроля верхнего и нижнего уровней жидкости в резервуаре и позволяет создавать разнообразные варианты схем автоматического двухпозиционного регулирования работы насосных агрегатов.
Действие схемы заключается в следующем: электроды соединяются с минусовым выводом источника питания и при соприкосновении их с жидкостью «открывают» предварительно «запертые» транзисторы. Это вызывает перераспределение напряжения в схеме и выходные реле контроля уровней срабатывают. Для измерения каждого уровня жидкости требуется два транзистора включенные по схеме с общим эмиттером. Напряжение смещении базу первого на транзисторе Т1 подается через сопротивление R2 и сопротивление перехода электрод - жидкость. Если жидкость находится ниже электрода 1Э то напряжение смещения на базе транзистора Т1 и коллекторный ток отсутствует. В этом режиме нет падения напряжения на сопротивлении R3 следовательно «закрыт» выходной транзистор Т2.
В момент касания жидкостью электрода 1Э на базе входного транзистора Т1 появляется напряжение смешения. Транзистор Т1 «открывается» в цепи коллектора появляется ток на эмиттером сопротивлении R3 возникает напряжение которое «открывает» выходной транзистор Т2 включенное в его коллекторную цепь реле Р1 срабатывает и производит соответствующее переключения в схеме управления насосными агрегатами. Цепи с транзисторами Т3 – Т12 и реле работают аналогично и контролируют верхние уровни жидкости. Также добавлены такие цепи и электроды для измерения промежуточных уровней жидкости.
Переменным сопротивлением R1 подбирается оптимальное напряжение смещения на базе транзистора Т1 и Т2 которое предохраняет их от перенапряжения. Переменные сопротивления дают возможность регулировать чувствительность датчика в широких пределах [15].
Следует отметить что насосные агрегаты работают с предварительным заливом. Надежность действия оборудования вспомогательного процесса залива насоса особенности для автоматизированного агрегата имеет существенное значение и определяется правильным выбором датчика контролирующего залив.
Электронные датчики используемые для контроля залива основных насосных агрегатов применяются и для контроля наличия воды в трубопроводах что требуется в практике эксплуатации автоматизированных насосных станций [14].