02.12.2022

Автоматизация насосных станций – Электрооборудование и задачи автоматизации канализационных насосных станций

Зачем нужна автоматизация насосных станций?

Современные насосные станции состоят из множества подсистем и элементов, предназначенных для автоматической и бесперебойной работы. В случае, если какой-либо из элементов системы выходит из строя и, например, прекращается подача воды – это может стать катастрофой для организации-потребителя.

Чтобы найти и устранить неполадку старым «дедовским» методом, инженеру требуется обойти все установки, потратив на это (при большой системе) огромное количество времени, и лишь только после этого найти неполадку, выявить причину и устранить.

Другое дело, если есть возможность сразу локализовать аварию, определить какой участок насосной станции вышел из строя – тогда можно сразу отправить бригаду на устранение конкретной неполадки, а не тратить лишнее время на поиски. Здесь и приходит на помощь автоматизация насосных станций.

Что такое автоматизация и диспетчеризация насосных станций?

Автоматизация и диспетчеризация насосных станций – это система удаленного контроля и мониторинга, которая позволяет не обходить все здание в целях поддержания оперативной информации: все данные в режиме реального времени отображаются на мониторе у оператора.

Какими процессами насосных станций можно управлять?

Практически всеми, например, вот список процессов, которые позволяет автоматизировать диспетчеризация насосных станций:

  • Передача сигнала пуска или остановки всей установки или каждого насоса отдельно.
  • Запуск нескольких насосов в каскадном режиме или поддержание их ротации через установленное время.
  • Создание и поддержание необходимого давления в системе.
  • Открытие/закрытие задвижек в определенные моменты пуска или остановки, в том числе и в режиме пожара.
  • В случае выхода из строя текущего насоса автоматически включается резервный.
  • Удаленное или автоматические включение и отключение дренажных насосов, контроль переполнения приямков
  • Контроль за состоянием электрических и гидравлических параметров насоса, в том числе: потребляемый ток, мощность, тепловая защита, перепад давления, расход воды.
  • Многое другое…

Причем для управления этими процессами требуется меньше персонала: компьютер и инженер, который удаленно отслеживает работу системы.

Зачем это нужно эксплуатирующей организации?

  • Экономия денег.
    Система автоматизации позволяет экономить на оптимизации расхода энергоресурсов и сокращении рабочего штата, так как требуется меньшее количество сотрудников.
  • Оптимизация труда. Делать регулярный обход не обязательно, все актуальные данные сразу отображаются на компьютере.
  • Масштабируемость. Обычно диспетчеризация закладывается в проект еще на стадии проектирования, но и работающий объект можно модернизировать, оставив при этом возможность увеличения числа систем и их дальнейшего добавления.
  • История. Все данные, поступающие в систему, архивируются, что позволяет строить графики и отслеживать динамику работы системы. Более того: вся информация о действиях всех лиц сохраняется в системе, что позволяется отследить кто и когда внес изменения.
  • «Защита от дурака». В системе автоматизации существуют разные уровни доступа, чтобы даже несведущий человек не смог случайно создать аварийную ситуацию.
  • Уведомления. Есть возможность подключить SMS-оповещение, чтобы незамедлительно получать информацию о неисправностях.
  • Аутсорс. Облачная систему автоматизации позволит подписать договор со сторонней организацией, сотрудники которой будут отслеживать работу и обслуживать системы.
  • Единая диспетчерская. Расстояния не играют роли. Если у Вас несколько насосных находящихся на большом удаление–  их все равно можно объединить в систему диспетчеризации, а для обмена данными использовать GSM, 3G, оптоволокно или локальную сеть организации.
  • Человеческий фактор. Самая важная функция системы автоматизации – это оповещение об аварийной ситуации. Любая неисправность сразу же фиксируется в системе. Если работать без системы автоматизации и просто производить обход системы и вручную проверять ее работу, то можно упустить из виду какую-то незначительную поломку, которая впоследствии создаст аварийную ситуацию. Используя систему диспетчеризации, процесс полностью автоматизирован и даже если оператор не заметит вовремя аварию, система сама остановится или примет необходимые действия для минимизации последствий.

Из сказанного выше следует, что автоматизация насосных станций может не только значительно сократить финансовые расходы организации, но и облегчить работу по обнаружению неисправностей в системе, тем самым повысив уровень безопасности. При необходимости Вы можете обратиться к нам, мы уже более 10 лет занимаемся автоматизацией и скопили за это время большой опыт работы. Будем рады сотрудничеству. До скорых встреч!

Проект автоматизации насосной станции

 

 

Проект автоматизации насосной станции, отвечающий сегодняшним производственным требованиям – это выполненная с применением инновационных технологий, современных материалов и устройств  инженерно-технологическая разработка, основу которой составляют увеличение эффективности энергопотребляющих элементов и сведение к минимуму участия человека в управлении системами и агрегатами.

В зависимости от уровня сложности используемого оборудования на предприятиях устанавливаются системы водоснабжения и перекачки других жидкостей, работающие в автоматическом и полуавтоматическом режиме.


Полуавтоматические насосные станции применяются на предприятиях, использующих в своей деятельности системы с большим количеством насосных агрегатов и задвижных устройств, имеющих не позволяющую организовать их эксплуатацию в автоматическом режиме  конструкцию.

Сети водоснабжения меньшей сложности рекомендуется оснащать полностью автоматизированными насосными станциями с минимальным задействованием  обслуживающих специалистов.

 


Отражение в проекте автоматизации насосной станции особенностей ее работы

В соответствии с действующими стандартами проектирования техническая документация на проект автоматизации насосной станции должна предусматривать:

  1. Управление насосными агрегатами и вспомогательными устройствами из единого центра;
  2. Запуск и выключение устройств в автоматическом режиме;
  3. Эффективный контроль состояния оборудования в соответствии с формируемой с использованием настроек последовательностью;
  4. Контроль эксплуатационных характеристик станции – давления и температуры;
  5. Защиту оборудования от коротких замыканий в сети энергоснабжения и выхода из строя при повышенных нагрузках. Такая защита обеспечивается срабатывающим при перегрузке или замыкании реле, блокирующим включение оборудования до устранения неисправности;
  6. Зависимость управления работающими в изменяемом режиме агрегатов от объема воды в накопительной емкости, уровня расходования и давления, измеряемых датчиками;

 

В проектной документации также отображаются являющиеся  дополнительными преимуществами автоматических насосных станций:

  1. удаленный запуск агрегатов при открытых или закрытых задвижных устройствах трубопроводов напорных сетей;
  2. и повышающее эффективность работы системы пожаротушения диспетчерское управление пожарными насосами.

 

Функции системы управления автоматизированной насосной станцией

  1. Выдержка временных интервалов между связанными с запуском насосных агрегатов операциями;
  2. Выдача сигнала на прекращение работы оборудования и его запуск;
  3. Организация пуска агрегатов в соответствии с  заданной последовательностью – ступенчатый или прямой запуск.
  4. Обеспечение оптимальной величины разрежения во всасывающей магистрали;
  5. Запирание и отпирание задвижек при прекращении работы или запуске насосных комплексов;
  6. Остановка работающего насоса при нарушении режима эксплуатации и включение резервного насосного агрегата;
  7. Контроль соответствия нормам запуска, эксплуатации и прекращения работы агрегатов;
  8. Передача информационных сигналов на пульт диспетчерского управления;
  9. Исключающий сложные неисправности и аварийные ситуации контроль температурного режима работы подшипников;
  10. Обеспечение работы системы в режимах с оптимальными эксплуатационными параметрами.

 

Экономический эффект при эксплуатации насосной станции с автоматизированной системой управления, обладающей перечисленными функциями, намного превышает затраты на ее проектирование.

 

Автоматизация канализационных насосных станций


Автоматизирование работы КНС


Насосные станции, входящие в состав систем водоотведения, предназначены для обеспечения требуемого режима водоотведения сточных вод. Эти станции образованы комплексом основного и вспомогательного оборудования и сооружений, характеристики и конструктивные особенности которых определяются в соответствии с предъявляемыми к ним технологическими требованиями, назначением КНС, принципами охраны природы и комплексного пользования водными ресурсами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основная функция насосных станций, образующих системы водоотведения, заключается в транспортировке сточных вод на очистные сооружения, расположенные на более высоком участке местности, поскольку в этом случае организация этого процесса самотеком невозможна. Также довольно часто КНС применяют для избегания глубокой закладки самотечного коллектора – в данном случае производится подача сточных вод из более низкого заглубленного коллектора в более высокий.


Классификация насосных станций в общей схеме систем водоотведения осуществляется на главные и районные. Главные насосные станции перекачивают сточные воды со всей территории промышленной зоны и населенного пункта. Районные насосные станции перекачивают сточные воды в близлежащий коллектор или непосредственно на очистные сооружения с части территории промышленной зоны и населенного пункта.


Автоматизация насосных станций выполняется в следующих направлениях: пуск/останов насосных агрегатов (НА) и вспомогательного оборудования, контроль заданных параметров и их поддержание на определенной величине (например, уровня воды), прием и передача на диспетчерский пункт сигналов от датчиков параметров. Датчики, используемые для мониторинга рабочих параметров насосной станции, функционируют на принципе преобразования контролируемой величины в электрический сигнал, который затем подается на исполнительный механизм.


Основным современным методом управления работой насосных станций является применение микропроцессорных схем. Основными параметрами, учитываемыми при построении таких систем автоматизированного управления насосными установками, являются уровень воды в резервуаре КНС (контролируемый датчиками) и величина напора в ее отводящем коллекторе. Одним из приоритетных направлений по внедрению автоматизированных систем управления процессом водоотведения считается управление насосными станциями. Таким образом достигается создание технологий, позволяющих обеспечить энергосбережение и экологическую безопасность.


Следует отметить, что во многих населенных пунктах работа сети КНС не автоматизирована, что приводит к повышенной вероятности возникновения аварийной обстановки. Это, в свою очередь, служит причиной перебоев с водоснабжением и сбросов неочищенных сточных вод в природные водные объекты (водоемы, реки), приводя к еще большему усугублению экологической обстановки.


Современная АСУ ТП водоотведения должна выполнять следующие основные функции:


• централизованно контролировать технологические параметры как непосредственно процесса водоотведения, так выполняющего его оборудования (основного и вспомогательного),
• оперативно учитывать и регистрировать рабочие параметры оборудования,
• идентифицировать аварийные ситуации,
• прогнозировать процессы водоотведения,
• оптимизировать режимы функционирования оборудования КНС и диагностировать его техническое состояние.


Использование автоматизированного управления позволяет:


• достигнуть бесперебойной и четкой работы оборудования,
• уменьшить объем приемных резервуаров путем установки оптимального режима откачивания стоков,
• достичь значительной экономии электроэнергии,
• увеличить срок эксплуатации оборудования,
• сосредоточить в одном месте управление несколькими КНС.


Основными функциями, выполнение которых обеспечивается приборами автоматики на насосных станциях, являются:


• прием и передача сигналов управления на пуск/останов НА,
• пуск в установленной временной последовательности одного или нескольких НА,
• обеспечение требуемой величины вакуума перед пуском на корпусе насоса и всасывающем трубопроводе,
• контроль над параметрами рабочего режима при пуске/останове и работе НА,
• остановка НА при выявлении нарушений в их рабочем режиме и пуск резервного НА,
• обеспечение защиты НА от повреждений теплового, электрического и механического характера,
• передача на диспетчерский пульт параметров рабочего режима НА,
• установление, поддержание и контроль таких величин параметров рабочего режима (уровня сточных вод, напора, подачи и др.), при которых данная конкретная КНС обеспечивает наиболее эффективную работу,
• пуск/останов насосных установок, выполняющих дренаж, уплотнение и охлаждение сальников,
• пуск/останов механических грабель,
• подача сигнала о затоплении насосной станции и др.


Пример автоматизации городской КНС.


До модернизации:


Пуск/останов насосных установок выполнялся вручную оператором. Для этого использовался звуковой сигнал, подаваемый в ночное и дневное время через каждые 15 – 30 минут.


После модернизации:


Работа насосных установок выполняется в автоматическом режиме, основываясь на предварительном состоянии системы, технологических задержках, скорости заполнения резервуара и логике недопущения аварийных ситуаций. Также внедрена система энергосберегающего освещения и автоматизация функционирования климатического оборудования.


Характеристики системы:


• автоматизированная работа насосных установок,
• обеспечение функционирования основных насосных установок через устройства плавного пуска или магнитные пускатели,
• смена основных и резервных насосных установок,
• автоматизированная работа нагревателей и вентиляторов, обеспечивающих вентиляцию КНС,
• визуально-звуковая индикация рабочих процессов и аварийных ситуаций,
• предупреждение возникновения аварийных ситуаций и негативных последствий от них,
• снижение энергопотребления и расширение учета электроэнергии,
• управление каждой насосной установкой в автоматическом или ручном режиме,
• свыше 18-ти защитных систем по электрическим и технологическим параметрам.
Проектирование силовой схемы и управляющей части ориентировано на гибкость и максимальную эффективность функционирования при минимальных вложениях.


Экономический, эксплуатационный и социальный эффект:


• энергопотребление основных насосных установок снижено на 5% путем реализации энергосберегающего алгоритма работы и не допущения динамических пусковых режимов,
• энергопотребление освещения КНС снижено на 70% путем секционирования зон освещения и монтажа герметичных энергосберегающих светильников,
• ресурс запорной арматуры и НА увеличен в 1,4 раза,
• нагрузка на энергосберегающую систему КНС снижена путем не допущения возникновения резких пусковых режимов,
• надежность работы КНС повышена путем резервирования режимов, использования качественного оборудования и исключения человеческого фактора,
• электробезопасность эксплуатации системы повышена,
• сведены к минимуму затраты на обслуживающий персонал и эксплуатационные расходы,
• операторы выполняют лишь функции дежурства, поскольку отсутствует необходимость их вмешательства в рабочий процесс в любое время суток. Использованием автоматики достигается бесперебойная работа городской КНС независимо от объема поступающих стоков.
 

Автоматизация насосов и насосных станций / Публикации / Energoboard.ru

Разместить публикацию Мои публикации Написать
8 июня 2012 в 10:00

Автоматизация насосов и насосных станций

Автоматизация насосных установок позволяет повышать надежность и бесперебойность водоснабжения, уменьшать затраты труда и эксплуатационные расходы, размеры регулирующих резервуаров.

Для автоматизации насосных установок кроме аппаратуры общего применения (контакторов, магнитных пускателей, переключателей, промежуточных реле) применяются специальные аппараты управления и контроля, например, реле контроля уровня, реле контроля заливки центробежных насосов, струйные реле, поплавковое реле, электродные реле уровня, различные манометры, датчики емкостного типа и др.

Автоматизация насосов и насосных станций, как правило, сводится к управлению погружным электронасосом по уровню воды в баке или давлению в напорном трубопроводе.

Рассмотрим примеры автоматизации насосных установок.

На рис. 1, а показана схема автоматизации простейшей насосной установки — дренажного насоса 1, а на рис. 1, б приведена электрическая схема этой установки. Автоматизация насосной установки осуществляется с помощью поплавкового реле уровня. Ключ управления КУ имеет два положения: для ручного и автоматического управления.

Автоматизация насосов и насосных станций

На рис. 2 приведена схема автоматизации управления погружным насосом по уровню воды в баке водонапорной башни, реализованная на релейно-контактных элементах.

Автоматизация насосов и насосных станций

Режим работы схемы автоматизации насосом задается переключателем SА1. При установке его в положение «А» и включении автоматического выключателя QF подается напряжение на электрическую схему управления. Если уровень воды в напорном баке находится ниже электрода нижнего уровня датчика ДУ, то контакты SL1 и SL2 в схеме разомкнуты, реле КV1 обесточено и его контакты в цепи катушки магнитного пускателя КМ замкнуты. В этом случае магнитный пускатель включит электродвигатель насоса, одновременно погаснет сигнальная лампа НL1 и загорится лампа НL2. Насос будет подавать воду в напорный бак.

Когда вода заполнит пространство между электродом нижнего уровня SL2 и корпусом датчика, подключенным к нулевому проводу, цепь SL2 замкнется, но реле KV1 не включится, так как его контакты, включенные последовательно с SL2, разомкнуты.

Когда вода достигнет электрода верхнего уровня, цепь SL1 замкнется, реле КV1 включится и, разомкнув свои контакты в цепи катушки магнитного пускателя КМ, отключит последний, а замкнув замыкающие контакты, станет на самопитание через цепь датчика SL2. Электродвигатель насоса отключится, погаснет сигнальная лампа НL2 и загорится лампа НL1. Повторное включение электродвигателя насоса произойдет при понижении уровня воды до положения, когда разомкнётся цепь SL2 и реле КV1 будет отключено.

Включение насоса в любом режиме возможно только в том случае, если замкнута цепь датчика «сухого хода» ДСХ (SL3), контролирующего уровень воды в скважине.

Основным недостатком управления по уровню является подверженность обмерзанию электродов датчиков уровня в зимнее время, из-за чего насос не выключается и происходит переливание воды из бака. Бывают случаи разрушения водонапорных башен из-за намерзания большой массы льда на их поверхности.

При управлении работой насоса по давлению электроконтактный манометр или реле давления можно смонтировать на напорном трубопроводе в помещении насосной. Это облегчает обслуживание датчиков и исключает воздействие низких температур.

На рис. 3 приведена принципиальная электрическая схема управления башенной водоснабжающей (насосной) установкой по сигналам электроконтактного манометра (по давлению).

Автоматизация насосов и насосных станций

При отсутствии воды в баке контакт манометра SР1 (нижний уровень) замкнут, а контакт SР2 (верхний уровень) разомкнут. Реле КV1 срабатывает, замыкая контакты КV1.1 и КV1.2, в результате чего включается магнитный пускатель КМ, который подключает электронасос к трехфазной сети (на схеме силовые цепи не показаны).

Насос подает воду в бак, давление растет до замыкания контакта манометра SР2, настроенного на верхний уровень воды. После замыкания контакта SР2 срабатывает реле КV2, которое размыкает контакты КV2.2 в цепи катушки реле КV1 и КV2.1 в цепи катушки магнитного пускателя КМ; электродвигатель насоса отключается.

При расходе воды из бака давление снижается, SР2 размыкается, отключая КV2, но включение насоса не происходит, так как контакт манометра SР1 разомкнут и катушка реле КV1 обесточена. Таким образом, включение насоса происходит, когда уровень воды в баке снизится до замыкания контакта манометра SР1.

Питание цепей управления производится через понижающий трансформатор напряжением 12 В, что повышает безопасность обслуживания схемы управления и электроконтактного манометра.

Для обеспечения работы насоса при неисправности электроконтактного манометра или схемы управления предназначен тумблер SА1. При его включении шунтируются управляющие контакты КV1.2, КV2.1 и катушка магнитного пускателя КМ непосредственно подключается к сети напряжением 380 В.

В разрыв фазы L1 в цепь управления включен контакт РОФ (реле обрыва фазы), который размыкается при неполнофазном или несимметричном режиме питающей сети. В этом случае цепь катушки КМ разрывается и насос автоматически отключается до устранения повреждения.

Защита силовых цепей в данной схеме от перегрузок и коротких замыканий осуществляется автоматическим выключателем.

На рис. 4 приведена схема автоматизации водонасосной установки, которая содержит электронасосный агрегат 7 погружного типа, размещенный в скважине 6. В напорном трубопроводе установлены обратный клапан 5 и расходомер 4.

Насосная установка имеет напорный бак 1 (водонапорная башня или воздущно-водяной котел) и датчики давления (или уровня) 2, 3, причем датчик 2 реагирует на верхнее давление (уровень) в баке, а датчик 3 — на нижнее давление (уровень) в баке. Управление насосной станцией обеспечивает блок управления 8.

Автоматизация насосов и насосных станций

Управление насосной установкой происходит следующим образом. Предположим, что насосный агрегат отключен, а давление в напорном баке уменьшается и становится ниже Рmin. В этом случае от датчика поступает сигнал на включение электронасосного агрегата. Происходит его запуск путем плавного увеличения частоты f тока, питающего электродвигатель насосного агрегата.

Когда частота вращения насосного агрегата достигнет заданного значения, насос выйдет на рабочий режим. Программированием режима работы частотного преобразователя можно обеспечить нужную интенсивность разбега насоса, его плавный пуск иостанов.

Применение регулируемого электропривода погружного насоса позволяет реализовать прямоточные системы водоснабжения с автоматическим поддержанием давления в водопроводной сети.

Станция управления, обеспечивающая плавный пуск и останов электронасоса, автоматическое поддержание давления в трубопроводе, содержит преобразователь частоты А1, датчик давления ВР1, электронное реле А2, схему управления и вспомогательные элементы, повышающие надежность работы электронного оборудования (рис. 5).

Схема управления насосом и преобразователь частоты обеспечивают выполнение следующих функций:

  • плавный пуск и торможение насоса;
  • автоматическое управление по уровню или давлению;
  • защиту от «сухого хода»;
  • автоматическое отключение электронасоса при неполнофазном режиме, недопустимом снижении напряжения, при аварии в водопроводной сети;
  • защиту от перенапряжений на входе преобразователя частоты А1;
  • сигнализацию о включении и выключении насоса, а также об аварийных режимах;
  • обогрев шкафа управления при отрицательных температурах в помещении насосной.

Плавный пуск и плавное торможение насоса осуществляют с помощью преобразователя частоты А1 типа FR-Е-5,5к-540ЕС.

Автоматизация насосов и насосных станций

Электродвигатель погружного насоса подключается к выводам U, V и W преобразователя частоты. При нажатии кнопки SВ2 «Пуск» срабатывает реле К1, контакт которого К1.1 соединяет входы STF и РС преобразователя частоты, обеспечивая плавный пуск электронасоса по программе, заданной при настройке частотного преобразователя.

При аварии частотного преобразователя или цепей электродвигателя насоса замыкается цепь А-С преобразователя, обеспечивая срабатывание реле К2. После срабатывания К2 замыкаются его контакты К2.1, К2.2, а контакт К2.1 в цепи К1 размыкается. Происходит отключение выхода частотного преобразователя и реле К2. Повторное включение схемы возможно только после устранения аварии и сброса защиты кнопкой 8В3.1.

Датчик давления ВР1 с аналоговым выходом 4…20 мА подключен к аналоговому входу частотного преобразователя (контакты 4, 5), обеспечивая отрицательную обратную связь в системе стабилизации давления.

Функционирование системы стабилизации обеспечивается ПИД-регулятором преобразователя частоты. Требуемое давление задается потенциометром К1 или с пульта управления частотного преобразователя. При «сухом ходе» насоса в цепи катушки реле КЗ замыкается контакт 7-8 электронного реле сопротивления А2, к контактам которого 3-4 подключен датчик «сухого хода».

После срабатывания реле КЗ замыкаются его контакты К3.1 и КЗ.2, в результате чего срабатывает реле защиты К2, обеспечивая отключение электродвигателя насоса. Реле КЗ при этом становится на самопитание через контакт К3.1.

При всех аварийных режимах зажигается лампа НL1; лампа НL2 зажигается при недопустимом снижении уровня воды (при «сухом ходе» насоса). Подогрев шкафа управления в холодное время года осуществляется с помощью электронагревателей ЕК1…ЕК4, которые включаются контактором КМ1 при срабатывании термореле ВК1. Защита входных цепей преобразователя частоты от коротких замыканий и перегрузок осуществляется автоматическим выключателем QF1.

 

Автоматизация насосов и насосных станций

В статье использованы материалы книги Дайнеко В.А Электрооборудование сельскохозяйственных предприятий.

23 января в 15:47 20

22 января в 09:35 16

21 января в 18:57 22

21 января в 11:34 22

20 января в 18:18 17

20 января в 18:17 28

20 января в 18:15 19

20 января в 13:55 22

20 января в 13:17 22

20 января в 13:14 21

4 июня 2012 в 11:00 85725

12 июля 2011 в 08:56 19381

14 ноября 2012 в 10:00 10822

25 декабря 2012 в 10:00 10009

28 ноября 2011 в 10:00 9490

21 июля 2011 в 10:00 8950

24 мая 2017 в 10:00 7800

29 февраля 2012 в 10:00 7740

16 августа 2012 в 16:00 7345

27 февраля 2013 в 10:00 6979

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *