Automatització de bombes i estacions de bombeig
L'automatització de les unitats de bombeig permet augmentar la fiabilitat i la continuïtat del subministrament d'aigua, reduir els costos laborals i operatius, així com la mida dels tancs de control.
Per a l'automatització de les unitats de bombeig, amb l'excepció d'equips d'ús general (contactors, arrencadors magnètics, interruptors, relés intermedis), s'utilitzen dispositius especials de control i vigilància, per exemple, relé de control de nivell, relés de control d'ompliment de bomba centrífuga, relé de raig, interruptors de flotador, interruptors de nivell d'elèctrodes, diversos manòmetres, sensors capacitius, etc.
Estació de control: un dispositiu complet de fins a 1 kV, dissenyat per al control remot d'instal·lacions elèctriques o les seves parts amb l'execució automatitzada de funcions de control, regulació, protecció i senyalització. Estructuralment, l'estació de control és un bloc, un panell, un armari, un tauler.
Unitat de control: una estació de control, tots els elements dels quals estan muntats en una placa o marc separat.
Panell de control: una estació de control, tots els elements dels quals estan muntats en taulers, rails o altres elements estructurals muntats en un marc comú o xapa metàl·lica.
Panell de control (ShTSU control station shield) És un conjunt de diversos panells o blocs sobre un marc tridimensional.
Gabinet de control: una estació de control protegida per tots els costats de manera que quan es tanquen les portes i les cobertes, s'exclou l'accés a les parts actives.
L'automatització de bombes i estacions de bombeig, per regla general, es redueix a controlar la bomba elèctrica submergible des del nivell d'aigua del dipòsit o la pressió a la canonada de pressió.
Vegem exemples d'automatització d'unitats de bombeig.
A la fig. 1, i mostra un esquema d'automatització de la unitat de bomba més senzilla: la bomba de drenatge 1, i a la fig. 1, b mostra l'esquema del circuit d'aquesta instal·lació. L'automatització de la unitat de bombeig es realitza mitjançant un interruptor de nivell flotant. La clau de control KU té dues posicions: per al control manual i automàtic.
Arròs. 1. El disseny del dispositiu de bombeig de drenatge (a) i el seu circuit elèctric per a l'automatització (b)
A la fig. 2 esquema d'automatització de transmissió per controlar una bomba submergible segons el nivell d'aigua al dipòsit d'una torre d'aigua, implementat en elements de contacte de relé.
Arròs. 2. Esquema de l'automatització d'una bomba submergible segons el nivell d'aigua del dipòsit-torre d'aigua
El mode de funcionament del circuit d'automatització de la bomba s'estableix mitjançant l'interruptor CA1. Quan el poseu a la posició "A" i activeu l'interruptor QF, s'aplica tensió al circuit de control.Si el nivell d'aigua al dipòsit de pressió està per sota de l'elèctrode del nivell inferior del sensor de control remot, els contactes SL1 i SL2 del circuit estan oberts, el relé KV1 s'apaga i els seus contactes al circuit de la bobina. dels KM d'arrencada magnètic estan tancats. En aquest cas, l'arrencada magnètica engegarà el motor de la bomba, al mateix temps el llum de senyal H s'apagarà L1 i el llum H s'encendrà L2. La bomba subministrarà aigua al dipòsit a pressió.
Quan l'aigua omple l'espai entre l'elèctrode de nivell inferior SL2 i el cos del sensor connectat al cable neutre, el circuit SL2 es tancarà, però el relé KV1 no s'activarà perquè els seus pins en sèrie amb SL2 estan oberts.
Quan l'aigua arriba a l'elèctrode del nivell més alt, el circuit SL1 es tancarà, el relé KV1 s'activarà i, havent obert els seus contactes en el circuit de la bobina de l'arrencada magnètica KM, s'apagarà aquest últim, i després de tancar-lo. els contactes de tancament, s'alimentarà sol mitjançant el circuit del sensor SL2. El motor de la bomba s'apagarà i el llum d'advertència H s'apagarà. L2 i el llum H s'encén L1. El motor de la bomba es tornarà a engegar quan el nivell d'aigua baixi a la posició en què el circuit SL2 estigui obert i el relé KV1 es desactivarà.
Encendre la bomba en qualsevol mode només és possible si el circuit del sensor de funcionament en sec DSX està tancat (SL3), que controla el nivell d'aigua al pou.
El principal desavantatge del control de nivell és la susceptibilitat dels elèctrodes dels sensors de nivell a congelar-se a l'hivern, per la qual cosa la bomba no s'apaga i l'aigua es desborda del dipòsit. Hi ha casos de destrucció de torres d'aigua a causa de la congelació d'una gran massa de gel a la seva superfície.
Quan es controla el funcionament de la bomba per pressió, es pot instal·lar un manòmetre de contacte elèctric o un interruptor de pressió a la línia de pressió de la sala de bombes. Això facilita el manteniment del sensor i elimina l'exposició a baixes temperatures.
A la fig. Esquema de circuit de 3 transmissions del control d'una instal·lació de subministrament d'aigua (bombeig) d'una torre segons els senyals d'un manòmetre de contacte elèctric (segons la pressió).
Arròs. 3. Esquema del control d'una instal·lació d'aigua en una torre mitjançant un manòmetre de contacte elèctric
Si no hi ha aigua al dipòsit, el contacte del manòmetre СП1 (nivell inferior) està tancat i el contacte СП2 (nivell superior) està obert. El relé KV1 funciona, tancant els contactes KV1.1 i KV1.2, com a resultat del qual s'encén l'arrencada magnètica KM, que connecta la bomba elèctrica a una xarxa trifàsica (els circuits d'alimentació no es mostren al diagrama).
La bomba subministra aigua al dipòsit, la pressió augmenta fins que el contacte del manòmetre es tanca, СП2 s'ajusta al nivell superior d'aigua. Després de tancar el contacte СP2, s'activa el relé K V2, que obre els contactes KV2.2 al circuit de la bobina del relé KV1 i KV2.1 al circuit de la bobina de l'arrencada magnètica KM; el motor de la bomba s'apaga.
Quan l'aigua surt del dipòsit, la pressió disminueix, СP2 s'obre, tallant KV2, però la bomba no s'encén, ja que el manòmetre està en contacte, СP1 està obert i la bobina del relé KV1 està apagada. La bomba s'encén quan el nivell d'aigua del dipòsit baixa abans que es tanqui el contacte del manòmetre. СП1.
Els circuits de control estan alimentats per un transformador reductor de 12 V, que augmenta la seguretat en el manteniment del circuit de control i del manòmetre de contacte elèctric.
Per garantir el funcionament de la bomba en cas d'un mal funcionament del manòmetre de contacte elèctric o del circuit de control, es dissenya un interruptor CA1. Quan està encès, es manipulen els contactes de control KV1.2, KV2.1 i la bobina de l'arrencada magnètica KM es connecta directament a la xarxa de 380 V.
En el buit de fase L1, el circuit de control inclou un contacte ROF (relé de pèrdua de fase), que s'obre en cas d'obertura de fase o en mode asimètric de la xarxa d'alimentació. En aquest cas, el circuit de la bobina KM es trenca i la bomba s'apaga automàticament fins que es soluciona l'avaria.
La protecció dels circuits de potència d'aquest circuit contra sobrecàrregues i curtcircuits es realitza mitjançant un interruptor automàtic.
A la fig. 4 esquema de transmissió per a l'automatització d'una instal·lació de bombeig d'aigua, que conté una unitat de bomba elèctrica 7 de tipus submergible, situada en un pou 6. A la canonada de pressió s'instal·len una vàlvula de retenció 5 i un cabalímetre 4.
La unitat de bomba disposa d'un dipòsit de pressió 1 (torre d'aigua o caldera aire-aigua) i Sensors de pressió (o nivell) 2, 3, amb el sensor 2 que respon a la pressió superior (nivell) del dipòsit i el sensor 3 a la pressió (nivell) inferior del dipòsit. L'estació de bombeig està controlada per la unitat de control 8.
Arròs. 4. Esquema per a l'automatització d'un dispositiu de bombament d'aigua amb freqüència variable
La unitat de bomba es controla de la següent manera. Suposem que la unitat de bomba està apagada i la pressió al dipòsit de pressió disminueix i es fa inferior a Pmin... En aquest cas, s'envia un senyal des del sensor per encendre la bomba elèctrica. Comença augmentant gradualment la freqüència. és el corrent que subministra el motor elèctric de la unitat de bombeig.
Quan la velocitat de la unitat de bomba assoleixi el valor establert, la bomba entrarà en el mode de funcionament. Mitjançant la programació del mode de funcionament convertidor de freqüència podeu assegurar la intensitat necessària del treball de la bomba, el seu inici i parada sense problemes.
L'ús d'un accionament elèctric ajustable d'una bomba submergible permet implementar sistemes de subministrament d'aigua de flux directe amb manteniment automàtic de pressió a la xarxa de subministrament d'aigua.
L'estació de control, que garanteix un engegada i parada suaus de la bomba elèctrica, el manteniment automàtic de la pressió a la canonada, conté un convertidor de freqüència A1, un sensor de pressió BP1, un relé electrònic A2, un circuit de control i elements auxiliars que augmenten la fiabilitat. d'equips electrònics (Fig. 5).
El circuit de control de la bomba i el convertidor de freqüència ofereixen les funcions següents:
— arrencada i parada suaus de la bomba;
— control automàtic per nivell o pressió;
— protecció contra el "fonament sec";
— apagada automàtica de la bomba elèctrica en cas de mode de fase incompleta, caiguda de tensió inacceptable, en cas d'emergència a la xarxa de subministrament d'aigua;
— protecció de sobretensió a l'entrada del convertidor de freqüència A1;
— senyalització per engegar i apagar la bomba, així com per als modes d'emergència;
— Escalfament de l'armari de control a temperatures negatives a la sala de bombes.
L'arrencada suau i la desacceleració suau de la bomba es fan mitjançant un convertidor de freqüència tipus A1 FR-E-5.5k-540ES.
Arròs. 5. Esquema de l'automatització d'una bomba submergible amb dispositiu d'arrencada suau i manteniment automàtic de pressió
El motor de la bomba submergible està connectat als terminals U, V i W del convertidor de freqüència. Quan es prem el botó СB2, s'activa el relé «Start» K1, el contacte del qual K1.1 connecta les entrades STF i l'ordinador del convertidor de freqüència, assegurant un arrencada suau de la bomba elèctrica segons el programa especificat en configurar el convertidor de freqüència.
En cas d'avaria en el convertidor de freqüència o en els circuits del motor de la bomba, el circuit del convertidor de CA es tanca, assegurant el funcionament del relé K2. Després de l'activació de K2, els seus contactes K2.1, K2.2 es tanquen i el contacte K2.1 del circuit K1 s'obre. La sortida del convertidor de freqüència i del relé K2 està desactivada. La reactivació del circuit només és possible després que s'hagi eliminat l'error i s'ha restablert la protecció amb el botó 8V3.1.
El sensor de pressió BP1 amb sortida analògica 4 … 20 mA està connectat a l'entrada analògica del convertidor de freqüència (pins 4, 5), proporcionant una retroalimentació negativa al sistema d'estabilització de pressió.
El funcionament del sistema d'estabilització està garantit pel controlador PID del convertidor de freqüència. La pressió requerida s'estableix pel potenciòmetre K1 o pel panell de control del convertidor de freqüència. Quan la bomba està en sec, el contacte 7-8 del relé de resistència electrònica A2 es tanca a la bobina del relé de curtcircuit i el sensor de funcionament en sec es connecta als seus contactes 3-4.
Després d'activar el relé de curtcircuit, els seus contactes K3.1 i curtcircuit.2 es tanquen, de manera que s'activa el relé de protecció K2, que garanteix que el motor de la bomba estigui apagat. En aquest cas, el relé de curtcircuit s'alimenta de manera independent mitjançant el contacte K3.1.
En tots els modes d'emergència, el llum HL1 s'encén; el llum HL2 s'encén quan el nivell d'aigua és inacceptablement baix (amb «funcionament en sec» de la bomba) L'escalfament de l'armari de control a l'estació freda es realitza amb l'ajuda d'escalfadors elèctrics EK1 … EK4, que estan encesos pel contactor KM1 quan el relé tèrmic VK1. La protecció dels circuits d'entrada del convertidor de freqüència contra curtcircuits i sobrecàrregues es realitza mitjançant l'interruptor QF1.
Arròs. 5. Automatització de la unitat de bombeig
L'article utilitza materials del llibre Daineko V.A. Equips elèctrics de les empreses agrícoles.
Vegeu també: Un esquema de control automatitzat senzill per a dues bombes de residus