Система автоматизации насосной станции

Рассмотрим систему автоматизации насосной станции, предназначенной для тепло- и водоснабжения жилых зданий.
Функциональная схема насосной станции показана на рис. Насосная станция работает следующим образом. Холодная вода с фильтрующей станции предварительно нагревается в теплообменнике 1 и поступает на насосную станцию. С выхода насосной станции вода поступает в теплообменник 2, где окончательно нагревается, после чего идет дальше на нужды тепло- и водоснабжения жилых зданий.
Поддержание постоянства давления при изменяющемся расходе на станции горячей воды осуществляется байпасным способом. Информация о текущем значении давления в напорной части водопровода поступает с датчика давления Р1, расположенного на выходе насосной станции.
На насосной станции находятся три центробежных насоса HI... НЗ типа ЦН-150-16.5. Приводными двигателями насосов являются двигатели Ml ... МЗ серии 4А28084УЗ.
Со стороны всасывающего и нагнетающего патрубков насосов, а также на байпасной трубе расположены задвижки В1... В7. Задвижки В1...В4, приводятся в движение от двигателей М4...М7 серии 4А180М8УЗ. Задвижки В5... В7 являются ручными. В напорной части водопровода находятся невозвратно-запорные клапаны XI ...ХЗ.
Система управления насосной станции работает в автоматическом и ручном режимах. Переключение режимов осуществляется с пульта управления.
В автоматическом режиме регулирование давления осуществляется контроллером PLC. Текущее значение давления в напорной части водопровода поступает от датчика давления Р1. В соответствии с поступившим значением давления контроллер дает задание на преобразователь частоты UZ и подключает его к одному из трех насосов. Одновременно могут работать два насоса, один из насосов находится в резерве (он выбирается на пульте управления). Контроллер управляет всей электроавтоматикой, открывает и закрывает необходимые задвижки. В режиме пуска системы контроллер проверяет наличие давления во всасывающей части водопровода посредством датчика давления Р2.
В ручном режиме станция управляется с поста оператора РО, куда поступает информация о режиме работы станции, об аварии в системе, о работающих насосах и состоянии задвижек (открытое или закрытое).
В СУ в качестве программируемого контроллера применяют контроллер Omron CQM1 со следующими модулями: источник питания CQM1-PA206; процессорный модуль CQM1-CPU41-E (в процессорный модуль встроены 16 релейных входов, на которые поступают сигналы об автоматическом режиме работы агрегатов); модуль аналогового ввода CQM1-AD041 (четыре входа; на модуль аналогового ввода поступают сигналы от датчиков давления); модуль аналогового вывода CQM1-DA021 (два вывода, используется один вывод — от модуля идет сигнал на вход задания частоты преобразователя частоты); модуль питания аналоговых устройств CQM1-IPS02; два модуля дискретного ввода CQM1-ID211; два модуля дискретного вывода CQM1-OS222.
В данной системе управления используются приводы AV-300 фирмы «General Electric» с преобразователем частоты AV-300 6KAV3110XB1 с режимом переменного момента. Мощность преобразователя ПО кВт, выходной ток 210 А, напряжение питания 380 В.
Принципиальная электрическая схема силовой части системы управления насосами изображена на рис.
Питание шкафа с электрооборудованием осуществляется с внешней стороны подводом к клеммам А, В, С клеммника ХТ1 трех фаз напряжения 380 В частотой 50 Гц, нулевого провода к клемме РЕ и заземляющего провода к клемме G. Клеммы А, В и С подключаются к силовому автоматическому выключателю QS1. Индикация наличия напряжения внутри электрошкафа осуществляется с помощью лампы HL1, подключенной к одной из фаз питающего напряжения за силовым автоматическим выключателем QS\. Она сигнализирует обслуживающему персоналу о том, что внутренние цепи электрошкафа находятся под напряжением.
Преобразователь частоты (ПЧ) UZ подключен к электрической сети через автоматический выключатель Q1. Входной реактор L1 защищает преобразователь от коммутационных сверхтоков. Выходной реактор L2 ограничивает емкостные выходные токи преобразователя и пики напряжения на двигателе, обусловленные распределенной мощностью кабеля.
Преобразователь частоты может подключаться к одному из трех электродвигателей посредством выходных клемм (X1Y1Z1, X2Y2Z2, X3Y3Z3) клеммника ХТ2 и контакторов К4... Кб соответственно.
Возможно подключение электродвигателей непосредственно к сети через автоматические выключатели Q2... Q4 и посредством контакторов К1...КЗ.
Выбор режима работы (ручного или автоматического) осуществляется оператором насосной станции с поста оператора. Для пуска или останова системы в автоматическом режиме или вывода СУ из аварийного режима используются кнопки «Пуск» или «Стоп». Постоянно в работе могут находиться один или два насоса, третий насос является резервным (профилактический осмотр, плановый ремонт). Резервный насос выбирают положением переключателя на посту оператора. После выбора резервного насоса в автоматическом режиме закрывается задвижка, находящаяся в напорной части водопровода этого насоса, две другие задвижки открыты. В автоматическом режиме закрыта задвижка байпасной трубы, она открыта только при ручном регулировании.
Автоматический режим показан в структурной схеме алгоритма (рис. 5.58).
Давление на выходе с насосной станции находится в заданных пределахр-хтек <р + х (где х — допустимый диапазон изменения давления). В этом случае СУ проверяет выработал ли насос суточный моторесурс, и если да, то производит переключения между насосами.
Если давление больше нормы р + х < ртек < ртах, СУ проверяет число работающих насосов. Если работают два насоса, то делается проверка работы ПЧ на минимальной частоте. Если нет, то дается команда на уменьшение его частоты, в противном случае происходит отключение насоса, работающего от ПЧ, а к ПЧ подключается насос, работающий от сети.