Дипломная (1217430), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

- исключает участие персонала станции в технологических операциях, протекающих в антисанитарных условиях.

Разработка систем автоматического управления предусматривает системный подход к решению совокупности задач и проблем, возникающих при построении САУ. Такой подход характеризуется совместным рассмотрением проблем автоматизации и технологических задач. При этом на всех этапах разработки, проектирования и внедрения САУ приоритетное значение имеет технологический процесс перекачки стоков.

Понятие системы автоматического управления включает в себя математическую модель некоторой подразумеваемой физической системы. Условно термин САУ объединяет две составные части: «система управления» и «объект управления». Под системой управления понимают совокупность технических устройств, осуществляющих управляющее воздействие на объект управления с целью достижения определенного, заранее заданного

результата.

При строительстве насосных станций не следует допускать излишеств в составе и размерах сооружений, кубатуре зданий, основном и вспомогательном оборудовании, объемах временного строительства, архитектурном оформлении и т. п.

Необходимо наиболее полно использовать стандартные изделия и местные строительные материалы. Строительство должно быть выполнено в наиболее короткие сроки при возможно меньшей стоимости, максимальной механизации строительного процесса, применении совершенного строительного оборудования и передовых методов труда, а также при сокращении трудоемкости работ. Ущерб, который может быть причинен при возведении сооружений насосной станции вследствие затопления и подтопления территорий, занесения и размывания русла, переформирования берегов, изменения ледового режима и нарушения рыбного хозяйства, следует сводить до минимума.

В заключение необходимо особо отметить, что использование автоматизированных систем управления в насосных установках является необходимым условием для эффективной работы канализационной станции. Состав сооружений и оборудования насосной станции, равно как и вся схема водоснабжения или канализации в целом, должны отвечать условиям будущей эксплуатации при непрерывно изменяющихся размерах и режиме водопотребления в данном районе.

2 СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАБОТЫ НАСОСОВ

КАНАЛИЗАЦИОННЫХ СТАНЦИЙ

1. Насосы, применяемые на канализационных станциях

Канализационные насосные станции, перекачивающие хозяйственно-бытовые сточные воды оборудуются центробежными горизонтальными и вертикальными насосами.

Горизонтальные насосы используются на насосных станциях наземного типа или имеющих небольшое заглубление (3..5 м). На станциях с заглублением более 5 м (шахтного типа) целесообразно использовать вертикальные насосы, так как при этом значительно уменьшаются размеры здания станции в плане.

Основным рабочим органом центробежного насоса является свободновращающееся внутри корпуса колесо, насаженное на вал. Колесо состоит из двух дисков, между которыми расположены лопасти. Корпус насоса соединен с всасывающим и напорным трубопроводами патрубками. Если корпус насоса и его всасывающий трубопровод наполнить жидкостью, а затем привести во вращение рабочее колесо, то жидкость под действием лопастей рабочего колеса приходит во вращение. Центробежные силы перемещают жидкость на периферию, со скоростью, зависящей от частоты оборотов колеса и его диаметра, где создается повышенное давление, а в центре колеса – разрежение. За счет этой разности давлений жидкость поступает в напорный трубопровод. Так осуществляется непрерывная подача жидкости насосом.

Центробежные лопастные насосы, предназначенные для перекачивания сточных вод, должны удовлетворять особым требованиям, так как перекачиваемая жидкость содержит большое число крупных и мелких отбросов. Кроме того, в сточной жидкости всегда содержится песок.

Состав сточной жидкости требует конструктивных особенностей насосов для сточных вод, а именно:

- рабочее колесо закрытого типа значительно шире и имеет меньшее число лопаток, чем колесо насосов, перекачивающих чистую воду;

- лопаткам придается более обтекаемая форма;

- на корпусе насоса и на входном патрубке имеются люки-ревизии;

- в зону сальникового устройства подается чистая вода;

- внутренняя полость корпуса защищена сменными дисками.

1. Способы регулирования насосов, применяемых на

канализационных насосных станциях

На практике нередко приходится прибегать к регулированию параметров насосов.

Для насосных установок центробежного типа, которые чаще всего применяют на канализационных насосных станциях, применяют следующие способы регулирования подачи жидкости и давления:

1. дросселированием трубопровода;

2. перепуском части потока жидкости из выходного патрубка насоса во входной;

3. отключением или подключением насосов (ступенчатое регулирование);

4. изменением частоты вращения рабочего колеса насоса.

Дросселирование трубопровода является весьма распространенным способом регулирования давления и подачи жидкости. Регулирующим элементом в этом случае является механическое устройство в виде шибера, дроссель - клапана, задвижки, диафрагмы и т.п., которое располагается на напорном патрубке насоса и за счет своего перемещения изменяет поперечное сечение трубопровода. Схема управления насосом в случае применения дросселирования может быть реализована по двум вариантам. В первом случае для дросселирования используют задвижки с механическим приводом. Следовательно, при этом есть существенные ограничения для создания автоматического управления насосами. Во втором случае используют задвижки с электроприводом. При этом можно добиться определенного уровня автоматизации управления насосами. Несмотря на простоту реализации данного способа регулирования он имеет ряд недостатков. Одним из них является снижение КПД насосной станции, особенно при глубоком регулировании подачи. Это обусловлено тем, что энергия, затраченная на преодоление дополнительного сопротивления регулирующего устройства, преобразуется в тепловые потери, что и определяет низкую энергетическую эффективность данного подхода. Помимо этого, рост давления на выходе насоса при закрытии задвижки приводит к сокращению срока службы уплотнений и запорных устройств, а также к увеличению утечек жидкости через стыки и щели. Другим недостатком этого способа является возможность однозонного регулирования в сторону уменьшения подачи или напора насосной установки. Дросселирование для управления насосами следует применять тогда, когда не предполагается высокий уровень автоматизации, гидравлическая система имеет относительно постоянные во времени характеристики.

Данный способ регулирования применяется на КНС №5а. На рисунке 2.1 представлена нагрузочная диаграмма канализационной насосной станции № 5А.

Рисунок 2.1 – Нагрузочная диаграмма КНС №5А

На диаграмме видно, что мощность, потребляемая насосной станцией, изменялась в течение суток в широком диапазоне. Ночью требуемая мощность минимальна, а к вечеру достигает максимума. Это говорит о том, что количество стоков, поступающих в приемный резервуар станции постоянно менялось в течение суток. Регулирование насосов необходимо. Однако при помощи дросселирования нельзя достичь наиболее рационального режима работы насосных установок.

Регулирование напора перепуском основано на отведении части потока жидкости с выхода насоса на его вход через отвод с задвижкой. При этом энергия, затрачиваемая на циркуляцию жидкости по холостому кругу, не создает полезной работы, что снижает КПД установки, особенно сильно при глубоком регулировании. Как и в предыдущем методе, подача насосной станции регулируется только в сторону уменьшения.

Ступенчатое регулирование подачи насосной станции осуществляется за счет подключения или отключения насоса или группы насосов. Данный способ характеризуется простотой управления, так как не требует дополнительных регулирующих устройств. Однако он не позволяет обеспечить непрерывное и качественное поддержание напора при изменении потребления жидкости и вызывает частые пуски двигателей, что уменьшает срок работы оборудования и требует строительства промежуточного аккумулирующего резервуара для сглаживания колебаний подачи насосной станции (НС). Кроме того, электроприводы работают не в оптимальном режиме, что также снижает КПД всей НС. Во избежание гидроударов и бросков напряжения, можно применять устройства плавного пуска, однако это экономически целесообразно лишь при относительно больших мощностях двигателей.

Наибольшую популярность в последнее время получает способ, при котором управление насосом осуществляется путем изменения частоты вращения рабочего колеса. Изменение частоты вращения рабочего колеса насосной установки позволяет осуществить непрерывное регулирование производительности НС с меньшими затратами энергии, чем в предыдущих вариантах. Однако оно требует больших затрат на регулирующее оборудование, особенно для установок с мощностью выше средней, и приводит к ухудшению электромагнитной совместимости с питающей сетью. Тем не менее, снижающаяся стоимость регулируемых электроприводов делает этот способ наиболее перспективным.

Для такого управления насосами можно использовать механические передачи между приводом и рабочим колесом насоса. Так же есть вариант изменения скорости вращения рабочего колеса с помощью многоскоростных электродвигателей. Но особое внимание при внедрении такого способа управления насосами имеет смысл уделять применению частотно-регулируемого привода.

Для центробежных насосов, наиболее часто применяемых на канализационных станциях, расход пропорционален частоте оборотов крыльчатки, давление пропорционально квадрату числа оборотов, а потребляемая мощность кубической степени.

В соответствии с формулами 2.1 приведения центробежных насосов можно оценить эти параметры по следующим соотношениям:

где Q – подача, м³;

n – частота вращения, об/мин;

Н – напор, кг/см²;

N – мощность потребляемая двигателем, кВт.

Таким образом, изменяя частоту вращения крыльчатки возможно регулирование подачи насоса в зависимости от напора воды.

При использовании преобразователей частоты для управления насосами мы получаем возможность плавно изменять параметры насоса в широком диапазоне. Преобразователь частоты дает возможность организовать автоматическое управление насосом или насосной станцией. Экономический эффект от энергосбережения при управлении насосами с помощью преобразователей частоты так же может быть значительным. В некоторых случаях можно сократить расход электроэнергии на 20-30%.

В силу всех перечисленных выше обстоятельств этот способ управления насосами можно считать одним из наиболее перспективных.

Возможно также сочетание нескольких способов регулирования. Одним из широко применяемых вариантов регулирования является сочетание ступенчатого регулирования с изменением частоты вращения рабочего колеса насосной установки, которое достигается с помощью частотно - регулируемого электропривода. Согласно рекомендациям, регулируемым электроприводом следует оборудовать один насосный агрегат в группе из 2 - 3 рабочих агрегатов. Для регулирования энергетической эффективности оборудования НС должен быть выбран оптимальный по энергопотреблению режим работы насосов при их совместной работе.

В рамках решения конкретных задач вполне могут быть применены комбинированные решения для управления насосами. При проработке подобных решений необходимо оценить их экономическую эффективность комплексно. Разумно учитывать возможные изменения объемов строительных работ от внедрения того или иного решения. Целесообразно сопоставлять расходы, связанные с эксплуатацией систем, необходимых для того или иного решения.

3 АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ ДЛЯ ПРИВОДА НАСОСНЫХ УСТАНОВОК НА КАНАЛИЗАЦИОННЫХ НАСОСНЫХ СТАНЦИЯХ

3.1 Применение асинхронных двигателей на канализационных насосных станциях

Характеристики

Список файлов ВКР