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

Текст из файла (страница 5)

Рисунок 3.1 – Структурная схема статического преобразователя частоты с промежуточным эвеном постоянного тока: УВ — управляемый выпрямитель; И — инвертор; БУВ, БУИ — соответственно блок управления выпрямителей и инвертором; БЗС — блок задания скорости

Преобразователь состоит из двух силовых элементов — управляемого выпрямителя УВ и инвертора И. На вход УВ подается нерегулируемое напряжение переменного тока промышленной частоты; с выхода УВ постоянное регулируемое напряжение подается на инвертор И, который преобразует постоянное напряжение в переменное регулируемой амплитуды и частоты. Кроме двух силовых элементов, преобразователь содержит еще систему управления, состоящую из блока управления выпрямителем БУВ и блока управления инвертором БУИ. Выходная частота регулируется в широких пределах и определяется частотой коммутации тиристоров инвертора, которая задается блоком управления инвертором БУИ. Преобразователь с промежуточным звеном постоянного тока позволяет регулировать частоту как вверх, так и вниз от частоты питающей сети; он отличается высоким КПД (около 0,96), значительным быстродействием, малыми габаритами, сравнительно высокой надежностью и бесшумен в работе.

Пример принципиальной электрической схемы статического преобразователя частоты с промежуточным звеном постоянного тока приведен на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 – Схема статического преобразователя частоты с промежуточным звеном постоянного тока

В качестве управляемого выпрямителя используются два тиристора (VS7 и VS8) и два диода (VD15 и VD16), включенные в так называемую полууправляемую мостовую схему для получения двухполупериодного выпрямленного напряжения, среднее значение которого можно регулировать обычным способом, воздействуя на угол включения тиристоров VS7 и VS8.

Автономный инвертор напряжения (АИН) состоит из шести тиристоров (VS1 — VS6), шести последовательно включенных с ними диодов (VD9 — VD14) и шести диодов, включенных по трехфазной мостовой схеме (VD18 — VD23) и, наконец, шести колебательных контуров LС.

Преобразование постоянного напряжения в трехфазное переменное осуществляется коммутацией тиристоров VS1 — VS6, работающих в определенной последовательности. Время открытого состояния каждого тиристора составляет 2/3 полупериода выходного напряжения (длительность открытого состояния тиристоров равна 120°); последовательность включения тиристоров отвечает их нумерации по схеме, т.е. сначала включается VS1, через 60° включается VS2 и т. д. до VS6. После VS6 вновь VS1 и т. д. через каждую 1/6 периода выходного напряжения. В каждый момент времени вне коммутации открыты одновременно два тиристора. Включение тиристоров осуществляется подачей положительного импульса на управляющий электрод от БУИ. Для выключения тиристоров необходимо ток, протекающий через него, довести до нуля. Это достигается с помощью коммутирующих контуров LС; например, при включении VSЗ через ранее открытый V1 происходит разряд конденсатора С и VS1 закрывается. Выходное напряжение при чисто активной нагрузке имеет ступенчатую форму, и длительность каждой ступени соответствует 1/6 периода выходного напряжения.

Диоды VD9…VD14 служат для отделения коммутирующих конденсаторов от нагрузки, что дает возможность существенно снизить их емкость по сравнению с обычным параллельным инвертором. Через мост VD18… VD23 реактивная энергия двигателя возвращается конденсатору С1. Напряжение на выходе инвертора регулируется изменением напряжения на его входе — управляемым выпрямителем, а частота — изменением частоты подачи импульсов на тиристоры.

На сегодняшний день преобразователи частоты представляют собой электронные устройства для планового бесступенчатого регулирования общей скорости вращения вала асинхронного двигателя.

3.2 Средства автоматики для регулирования параметров электропривода и системы водоснабжения

Современные системы водоснабжения– это совокупность сложных сооружений, механизмов и аппаратов, все части которой должны точно и без сбоев работать совместно. Согласно требованиям насосные станции всех назначений должны проектироваться, как правило, с управлением без постоянного обслуживающего персонала: автоматическим - в зависимости от технологических параметров (уровня воды в емкостях, давления или расхода воды в сети); дистанционным (телемеханическим) - из пункта управления; местным - периодически приходящим персоналом с передачей необходимых сигналов на пункт управления или на пункт с постоянным присутствием обслуживающего персонала.

Основными процессами, которые могут выполняться на насосных станциях автоматически, являются:

– возникновение и передача команд на пуск и остановку насосов;

– включение одного или нескольких насосов в установленной последовательности;

– создание и поддержание необходимого давления во всасывающем трубопроводе и насосе;

– отключение работающего насоса при неисправности и включение резервного агрегата:

– защита насосов от работы в недопустимых режимах.:

– контроль параметров системы насосной станции.

Контролю должны подвергаться следующие основные технологические параметры: расход жидкости, уровни в резервуаре, давление в напорных трубопроводах, давление у каждого насосного агрегата.

Система автоматизации состоит из следующих элементов: датчиков, измерительных преобразователей, модулей ввода/вывода данных, компьютера и/или программируемого контроллера, исполнительных устройств.[7]

Основные элементы системы автоматизации

Датчики - элемент технических систем, предназначенных для измерения, сигнализации, регулирования, управления устройствами или процессами.

Измерительный преобразователь – техническое средство с нормируемыми метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации и передачи, но непосредственно не воспринимаемый оператором.

Датчик и измерительный преобразователь в исполнении представляют одно устройство, которое измеряет необходимый параметр и преобразует его в сигнал удобный для передачи. Датчики в системе водоснабжения контролируют уровень воды в резервуаре, давление на выходе и входе трубопровода, температуру, расход воды. Сигнал с датчика (аналоговый или дискретный) подается на устройства ввода/вывода.

Модули ввода/вывода данных – устройства, осуществляющие преобразование сигналов, поступающих с датчиков, в цифровую форму и передающие данные компьютеру или программируемому контроллеру, а также передающие данные от компьютера к исполнительным устройствам.

Контроллер – устройство управления в электронике и вычислительной технике. В настоящее время, все большее применение в системах автоматизации находят программируемые контроллеры (ПЛК) - устройство управления для промышленности, энергетики, ЖКХ, транспорта и других технологических систем. ПЛК – специализированный цифровой компьютер, используемый для автоматизации технологических процессов. В отличие от компьютеров общего назначения ПЛК имеют развитые устройства ввода-вывода сигналов датчиков и исполнительных механизмов, приспособлены для длительной работы без обслуживания.

Рисунок 3.3–ПЛК-100 фирмы ОВЕН

Принцип работы ПЛК заключается в сборе сигналов от датчиков и их обработке по прикладной программе пользователя с выдачей управляющих сигналов на исполнительные устройства. [8]

Исполнительное устройство – устройство системы автоматического управления или регулирования, воздействующее на процесс в соответствии с получаемой командной информацией. В технике исполнительные устройства представляют собой преобразователи, превращающие входной сигнал (электрический, оптический, механический, пневматический и др.) в выходной сигнал (обычно в движение), воздействующий на объект управления. Устройства такого типа включают: электрические двигатели, электрические, пневматические или гидравлические приводы, релейные устройства и т. п.

При использовании на насосных станциях частотный преобразователь, работающий по датчику давления магистрали, позволяет отказаться от использования напорных башен, позволяет плавно регулировать мощность станции в зависимости от разбора воды. Дополнительное оснащение станции контроллером позволяет реализовать практически любой алгоритм работы станции в зависимости от требований к системе. Станция может работать полностью в автоматическом режиме, оператору на пульт выводятся информационные и аварийные сигналы, возможен переход на ручное управление. Надежность системы, неприхотливость, автоматизация, малые сроки окупаемости, экономия электроэнергии и ресурсоэффективность являются основными факторами использования в системах водоснабжения.[8]

4 СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ НАСОСНОЙ СТАНЦИЕЙ ВТОРОГО ПОДЪЕМА

4.1 Разработка технического задания

4.1.1 Наименование и область применения

Система автоматического управления водопроводной насосной станции, для поддержания заданных параметров в системе водоснабжения поселка.

4.1.2 Основание для разработки

Основанием для разработки данного проекта послужили задание на проектирование системы водоснабжения, архитектурно-строительные чертежи (Принципиальная технологическая схема Г01).

4.1.3 Цель и назначение разработки

Целью разработки является создание системы управления водопроводной насосной станции с применением современного оборудования, отвечающего современным требованиям надежности, безотказности и электробезопасности.

Назначение разработки – создание конструктивно законченной системы управления и контроля насосной станции 2 подъема.

Основным автоматизируемым органом является насосный агрегат К80-50-200.

Основные характеристики насосного агрегата К-80-200:

– подача 60 м3/ч;

– напор 47 м;

– КПД 71 %;

– мощность насоса 10,8 кВт;

– электродвигатель АИР160S2;

– мощность электродвигателя 15 кВт.

Разработка должна обеспечить создание системы управления на базе программируемого реле и преобразователя частоты отечественного производства.

Дальнейшее развитие разработки должно выполняться путем создания модификаций базовой системы, отличающихся элементной базой и алгоритмом функционирования.

Изделие предназначено для широкого круга потребителей.

4.1.4 Технические требования

Состав изделия и требования к конструктивному исполнению изделия.

Система должна быть выполнена в виде щита управления, содержащего:

– коммутационные и защитные аппараты;

– программируемое реле;

– преобразователь частоты;

– элементы ручного управления и выбора режимов работы;

– элементы световой индикации.

Щит управления (ЩУ) должен изготавливаться в соответствии с требованиями ГОСТов, соответствовать требованиям настоящего ТЗ и комплекта конструкторской документации.

Принцип построения ЩУ должен обеспечивать:

– взаимозаменяемость сменных одноименных составных частей;

– ремонтопригодность.

Монтаж щита управления должен соответствовать ПУЭ.

Габаритные размеры ЩУ должны быть адекватны устанавливаемому внутрь оборудованию.

Конструкция блока должна обеспечивать:

– удобство эксплуатации;

– возможность ремонта;

– доступ ко всем элементам, узлам требующим регулирования или замены в процессе эксплуатации.

Система должна быть работоспособна при электропитании от трехфазной сети переменного тока номинальным напряжением 380 В и частотой переменного тока 50 Гц, при этом нормы качества электрической энергии при электропитании от государственной электрической системы по ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электроэнергии системах электроснабжения общего назначения».

Электрическая прочность изоляции кабелей питания насосов, датчиков и двигателей, а также между токоведущими цепями и корпусом в нормальных климатических условиях эксплуатации должна обеспечивать отсутствие пробоев и поверхностных перекрытий изоляции.

По устойчивости к воздействию температуры и влажности окружающей среды устройства автоматики должны соответствовать климатическому исполнению и категории размещения УХЛ 3 по ГОСТ 15150-69.

Назначение системы.

Система автоматического управления предназначена для:

– регулирования и поддержания давления в рабочей системе водоснабжения поселка, в зависимости от необходимости потребителя;

– защиты насосов от «сухого хода»;

– защиты насосов от перегрева;

– защиты насосов от короткого замыкания;

Характеристики

Список файлов ВКР