Tự động hóa máy bơm và trạm bơm

Tự động hóa các đơn vị bơm giúp tăng độ tin cậy và liên tục của việc cung cấp nước, giảm chi phí lao động và vận hành, cũng như kích thước của bể điều khiển.

Để tự động hóa các đơn vị bơm, ngoại trừ thiết bị có mục đích chung (công tắc tơ, khởi động từ tính, công tắc, rơle trung gian), các thiết bị giám sát và điều khiển đặc biệt được sử dụng, ví dụ, rơle điều khiển mức, rơle điều khiển bơm ly tâm, rơle phản lực, công tắc phao, công tắc mức điện cực, các loại đồng hồ đo áp suất, cảm biến điện dung, v.v.

Trạm điều khiển — một thiết bị hoàn chỉnh lên đến 1 kV, được thiết kế để điều khiển từ xa các hệ thống lắp đặt điện hoặc các bộ phận của chúng với hiệu suất tự động của các chức năng điều khiển, điều chỉnh, bảo vệ và báo hiệu. Về mặt kết cấu, trạm điều khiển là một khối, panen, tủ, bảng.

Bộ điều khiển — một trạm điều khiển, tất cả các phần tử được gắn trên một tấm hoặc khung riêng biệt.

Bảng điều khiển — trạm điều khiển, tất cả các phần tử được gắn trên bảng, đường ray hoặc các phần tử kết cấu khác được lắp ráp trên một khung hoặc tấm kim loại chung.

Bảng điều khiển (Tấm chắn trạm điều khiển ShTSU) Nó là một tập hợp của một số bảng hoặc khối trên khung ba chiều.

Tủ điều khiển - một trạm điều khiển được bảo vệ từ mọi phía sao cho khi đóng cửa và nắp, việc tiếp cận các bộ phận mang điện sẽ bị loại trừ.

Tự động hóa máy bơm và trạm bơm thường bắt nguồn từ việc điều khiển máy bơm điện chìm từ mực nước trong bể hoặc áp suất trong đường ống áp lực.

Hãy xem xét các ví dụ về tự động hóa các đơn vị bơm.

Trong bộ lễ phục. 1, và hiển thị sơ đồ tự động hóa của bộ phận bơm đơn giản nhất - bơm thoát nước 1, và trong hình. 1, b hiển thị sơ đồ mạch của cài đặt này. Tự động hóa bộ phận bơm được thực hiện bằng công tắc mức nổi. Phím điều khiển KU có hai vị trí: dành cho điều khiển bằng tay và tự động.

Cơm. 1. Thiết kế của thiết bị bơm thoát nước (a) và mạch điện của nó để tự động hóa (b)

Trong bộ lễ phục. 2 sơ đồ tự động truyền dẫn để điều khiển máy bơm chìm theo mực nước trong bể của tháp nước, được thực hiện trên các phần tử tiếp điểm rơle.

Cơm. 2. Sơ đồ tự động hóa từ máy bơm chìm theo mực nước trong bể-tháp nước

Chế độ hoạt động của mạch tự động hóa từ máy bơm được đặt bằng công tắc CA1. Khi bạn đặt nó ở vị trí "A" và bật công tắc QF, điện áp sẽ được đặt vào mạch điều khiển.Nếu mực nước trong bình áp suất thấp hơn điện cực của mức thấp hơn của cảm biến điều khiển từ xa, thì các tiếp điểm SL1 và SL2 trong mạch sẽ mở, rơle KV1 bị tắt và các tiếp điểm của nó trong mạch của cuộn dây của khởi động từ KM được đóng lại. Trong trường hợp này, bộ khởi động từ sẽ bật động cơ máy bơm, đồng thời đèn tín hiệu H sẽ tắt L1 và đèn H sẽ sáng L2. Máy bơm sẽ cung cấp nước cho bể dưới áp lực.

Khi nước lấp đầy khoảng trống giữa điện cực cấp thấp hơn của SL2 và thân cảm biến được kết nối với dây trung tính, mạch SL2 sẽ đóng, nhưng rơle KV1 sẽ không bật do các chân của nó nối tiếp với SL2 đang mở.

Khi nước đạt đến mức điện cực cao nhất, mạch SL1 sẽ đóng, rơle KV1 sẽ bật và sau khi mở các tiếp điểm của nó trong mạch cuộn dây của bộ khởi động từ KM, nó sẽ tắt mạch sau và sau khi đóng các tiếp điểm đóng, nó sẽ được cấp điện một mình thông qua mạch cảm biến SL2. Động cơ máy bơm sẽ tắt và đèn cảnh báo H sẽ tắt. L2 và đèn H sẽ sáng L1. Động cơ máy bơm sẽ bật lại khi mực nước giảm xuống vị trí khi mạch SL2 mở và rơle KV1 sẽ ngừng hoạt động.

Chỉ có thể bật máy bơm ở bất kỳ chế độ nào nếu mạch cảm biến chạy khô DSX (SL3) được đóng, điều khiển mực nước trong giếng.

Nhược điểm chính của điều khiển mức là các điện cực của cảm biến mức dễ bị đóng băng vào mùa đông, do đó máy bơm không tắt và nước tràn ra khỏi bể. Có những trường hợp phá hủy các tháp nước do một khối băng lớn đóng băng trên bề mặt của chúng.

Khi điều khiển hoạt động của máy bơm bằng áp suất, có thể lắp đặt đồng hồ đo áp suất tiếp xúc điện hoặc công tắc áp suất trên đường áp suất trong phòng bơm. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc bảo trì cảm biến và loại bỏ việc tiếp xúc với nhiệt độ thấp.

Trong bộ lễ phục. 3 truyền sơ đồ mạch điều khiển lắp đặt cấp nước (bơm) của tháp theo tín hiệu của áp kế tiếp xúc điện (theo áp suất).

Cơm. 3. Sơ đồ điều khiển công trình cấp nước trên tháp bằng áp kế tiếp xúc điện

Nếu không có nước trong bình, tiếp điểm của đồng hồ đo áp suất СП1 (mức dưới) đóng và tiếp điểm СП2 (mức trên) mở. Rơle KV1 hoạt động, đóng các tiếp điểm KV1.1 và KV1.2, do đó bộ khởi động từ KM bật, kết nối máy bơm điện với mạng ba pha (mạch điện không được hiển thị trong sơ đồ).

Máy bơm cung cấp nước cho bể, áp suất tăng cho đến khi tiếp điểm của áp kế đóng lại, СП2 được đặt ở mực nước trên. Sau khi đóng tiếp điểm СP2, rơle K được kích hoạt V2, mở các tiếp điểm KV2.2 trong mạch cuộn dây của rơle KV1 và KV2.1 trong mạch cuộn dây của bộ khởi động từ KM; động cơ máy bơm tắt.

Khi nước chảy ra khỏi bình, áp suất giảm, СP2 mở, cắt KV2 nhưng máy bơm không bật, do đồng hồ đo áp suất tiếp xúc, СP1 mở và cuộn dây rơle KV1 bị tắt. Máy bơm bật khi mực nước trong bể giảm xuống trước khi tiếp điểm của đồng hồ đo áp suất đóng lại. СП1.

Các mạch điều khiển được cung cấp bởi một máy biến áp bước xuống 12 V, giúp tăng độ an toàn khi bảo dưỡng mạch điều khiển và đồng hồ đo áp suất tiếp xúc điện.

Để đảm bảo hoạt động của máy bơm trong trường hợp có sự cố của đồng hồ đo áp suất tiếp xúc điện hoặc mạch điều khiển, một công tắc CA1 được thiết kế. Khi nó được bật, các tiếp điểm điều khiển KV1.2, KV2.1 được thao tác và cuộn dây của bộ khởi động từ KM được kết nối trực tiếp với mạng 380 V.

Trong khoảng cách pha L1, mạch điều khiển bao gồm một tiếp điểm ROF (mất rơle pha), mở ra trong trường hợp mở pha hoặc chế độ không đối xứng của mạng cung cấp. Trong trường hợp này, mạch của cuộn dây KM bị hỏng và máy bơm sẽ tự động tắt cho đến khi lỗi được khắc phục.

Việc bảo vệ các mạch nguồn trong mạch này khỏi quá tải và ngắn mạch được thực hiện bằng công tắc tự động.

Trong bộ lễ phục. Sơ đồ truyền dẫn 4 để tự động hóa hệ thống bơm nước, trong đó có một tổ máy bơm điện 7 thuộc loại chìm, nằm trong giếng 6. Một van kiểm tra 5 và đồng hồ đo lưu lượng 4 được lắp đặt trong đường ống áp lực.

Bộ phận bơm có bình tích áp 1 (tháp nước hoặc nồi hơi nước-không khí) và Cảm biến áp suất (hoặc mức) 2, 3, với cảm biến 2 phản ứng với áp suất trên (mức) trong bình và cảm biến 3 với áp suất (mức) dưới trong bình. Trạm bơm được điều khiển bởi bộ điều khiển 8.

Cơm. 4. Sơ đồ tự động hóa thiết bị bơm nước có tần số thay đổi

Bộ phận bơm được điều khiển như sau. Giả sử rằng bộ phận bơm bị tắt và áp suất trong bình tích áp giảm và thấp hơn Pmin... Trong trường hợp này, một tín hiệu được gửi từ cảm biến để bật bơm điện. Nó bắt đầu bằng cách tăng dần tần suất. là dòng điện cung cấp cho động cơ điện của bộ phận bơm.

Khi tốc độ của bộ phận bơm đạt đến giá trị cài đặt, bơm sẽ chuyển sang chế độ vận hành. Bằng cách lập trình các chế độ hoạt động biến tần bạn có thể đảm bảo cường độ làm việc cần thiết của máy bơm, khả năng khởi động và dừng trơn tru của nó.

Việc sử dụng một ổ điện có thể điều chỉnh của máy bơm chìm giúp có thể thực hiện các hệ thống cấp nước trực tiếp với bảo trì áp suất tự động trong mạng lưới cấp nước.

Trạm điều khiển, đảm bảo khởi động và dừng bơm điện trơn tru, tự động duy trì áp suất trong đường ống, chứa bộ biến tần A1, cảm biến áp suất BP1, rơle điện tử A2, mạch điều khiển và các bộ phận phụ trợ giúp tăng độ tin cậy của thiết bị điện tử (Hình 5 ).

Mạch điều khiển máy bơm và bộ biến tần cung cấp các chức năng sau:

- khởi động và dừng máy bơm trơn tru;

- điều khiển tự động theo mức hoặc áp suất;

- bảo vệ chống "chạy khô";

- tự động tắt máy bơm điện trong trường hợp chế độ pha không hoàn chỉnh, sụt áp không thể chấp nhận được, trong trường hợp khẩn cấp trong mạng lưới cấp nước;

- bảo vệ quá điện áp ở đầu vào của bộ chuyển đổi tần số A1;

- tín hiệu bật và tắt máy bơm, cũng như các chế độ khẩn cấp;

- làm nóng tủ điều khiển ở nhiệt độ âm trong phòng máy bơm.

Khởi động mềm và giảm tốc mềm của máy bơm được thực hiện bằng biến tần loại A1 FR-E-5.5k-540ES.

Cơm. 5. Sơ đồ tự động hóa máy bơm chìm có thiết bị khởi động mềm và tự động duy trì áp suất

Động cơ bơm chìm được kết nối với các đầu U, V và W của bộ biến tần. Khi nhấn nút СB2, Rơle «Khởi động» K1 được kích hoạt, có tiếp điểm K1.1 kết nối đầu vào STF và máy tính của bộ biến tần, đảm bảo khởi động trơn tru máy bơm điện theo chương trình đã chỉ định khi cài đặt bộ biến tần.

Trong trường hợp có lỗi trong mạch biến tần hoặc mạch động cơ bơm, mạch biến đổi AC sẽ được đóng lại, đảm bảo hoạt động của rơle K2. Sau khi kích hoạt K2, các tiếp điểm K2.1, K2.2 của nó đóng lại và tiếp điểm K2.1 trong mạch K1 mở ra. Đầu ra của bộ biến tần và rơle K2 bị tắt. Chỉ có thể kích hoạt lại mạch sau khi lỗi đã được loại bỏ và bảo vệ đã được đặt lại bằng nút 8V3.1.

Cảm biến áp suất BP1 với đầu ra tương tự 4 … 20 mA được kết nối với đầu vào tương tự của bộ biến tần (chân 4, 5), cung cấp phản hồi âm trong hệ thống ổn định áp suất.

Hoạt động của hệ thống ổn định được đảm bảo bởi bộ điều khiển PID của bộ biến tần. Áp suất cần thiết được đặt bằng chiết áp K1 hoặc bằng bảng điều khiển của bộ biến tần. Khi máy bơm chạy khô, tiếp điểm 7-8 của rơle điện trở A2 đóng trong cuộn dây của rơle ngắn mạch và cảm biến chạy khô được kết nối với các tiếp điểm 3-4 của nó.

Sau khi rơle ngắn mạch được kích hoạt, các tiếp điểm K3.1 và ngắn mạch.2 của nó được đóng lại, do đó rơle bảo vệ K2 được kích hoạt, đảm bảo rằng động cơ bơm đã tắt. Trong trường hợp này, rơle ngắn mạch được cấp nguồn độc lập thông qua tiếp điểm K3.1.

Trong tất cả các chế độ khẩn cấp, đèn HL1 sáng lên; đèn HL2 sáng lên khi mực nước thấp không thể chấp nhận được (với «vận hành khô» của máy bơm). Việc sưởi ấm tủ điều khiển trong mùa lạnh được thực hiện với sự trợ giúp của máy sưởi điện EK1 … EK4, được bật bởi công tắc tơ KM1 khi rơle nhiệt VK1. Việc bảo vệ các mạch đầu vào của bộ biến tần khỏi ngắn mạch và quá tải được thực hiện bởi bộ ngắt QF1.

Cơm. 5. Tự động hóa bộ phận bơm

Bài viết có sử dụng tư liệu từ cuốn sách Daineko V.A. Thiết bị điện xí nghiệp nông nghiệp.

Xem thêm: Một sơ đồ điều khiển tự động đơn giản cho hai máy bơm chất thải