1 Описание объекта исследования и постановка задачи автоматизации
1.1 Характеристика кнс «вос»
Существующая технологическая схема перекачки стоков приведена на рисунке 1.1. На рисунке 1.1 цифрами обозначено:
датчик уровня;
самотечный коллектор;
грабельное отделение;
напорный коллектор;
датчик давления;
насосный агрегат;
машинный зал.
Рисунок 1.1 – Технологическая схема перекачки стоков
Электроснабжение станции осуществляется с Пермских городских электрических сетей Восточного района по двум независимым друг от друга вводам №1, №2 [1].
На станции установлены насосные агрегаты типа СД 100/40, которые представляют собой насосы центробежные фекальные, горизонтальные, одноступенчатые консольного типа. Насосы предназначены для перекачивания бытовых, промышленных и сточных масс и других загрязненных жидкостей с водородным показателем (рН) от 6 до 8,5, плотностью до 1100 кг/м³, кинематической вязкостью до 1·10-6 м2/с, температурой до 80 °С (353 К), с содержанием абразивных взвешенных частиц не более 1 % по объему, размером не более 5 мм и микротвердостью не более 9000 МПа. Максимальный размер неабразивных взвешенных частиц зависит от проходного сечения проточного канала рабочего колеса.
Областью применения насосов данного типа являются различные отрасли промышленности, сельского хозяйства, системы канализации, водоснабжения и отопления. Подвод жидкости осуществляется по оси насоса, отвод может быть направлен как вверх, так и в сторону [2].
Технические характеристики насосного агрегата (НА) и электродвигателя (ЭД) приведены в таблицах 1.1 и 1.2 соответственно.
Таблица 1.1 Технические характеристики НА
Типоразмер НА |
Номин. расход, м3/час |
Номин. напор, м |
Размер проходного сечения, мм |
Масса насоса, кг |
СД 100/40 |
100 |
40 |
52 |
74 |
Таблица 1.2 Технические характеристики ЭД
Тип ЭД |
Мощность (кВт) |
Синхронная частота вращения (об/мин) |
Ток статора (А) |
KПД (%) |
Kоэф. мощности |
Iпуск./Iном. |
Масса (кг) |
АИР 180M2 |
30 |
3000 |
55,4 |
1,5 |
0,9 |
7,5 |
180 |
1.2 Характеристика существующего уровня автоматизации кнс «вос»
Пуск и останов насосного агрегата возможен двумя режимами работы:
«ручной» – пуск и останов агрегата происходит с помощью кнопок управления, расположенных на лицевой панели щита;
«автоматический» – пуск и останов агрегата происходит автоматически по сигналу с электродов, расположенных в приемной камере. Когда уровень стоков поднимается и достигает электрода «верхнего уровня», через электрод замыкается электрическая цепь управления магнитным пускателем, и агрегат включается. Когда уровень стоков снижается и достигает электрода «нижнего уровня», через электрод размыкается электрическая цепь управления магнитным пускателем, агрегат выключается.
В данном виде система управления работой насосной станции канализации имеет несколько существенных недостатков:
В процессе эксплуатации на управляющих электродах появляются наросты из канализационной слизи, что приводит к ложным срабатываниям системы управления. Электроды требуют частого технического обслуживания 1 раз в 2-3 дня.
Пусковой ток асинхронных электродвигателей при прямом включении на номинальное напряжение электросети в 5–7 раз превышает номинальный, что негативно сказывается на режиме работы системы электроснабжения и подключенных к ней потребителей. Возникают провалы напряжения в электросети, сбои в работе коммутационной аппаратуры и цепей
управления.
Броски пускового тока создают высокие электродинамические нагрузки в самом электродвигателе, разрушающие его обмотки, вследствие чего реальный срок эксплуатации двигателя уменьшается (он в большей степени зависит от количества прямых пусков, чем от времени наработки). Пусковые ударные механические нагрузки приводят к преждевременному износу и поломкам передаточных механизмов электропривода, разрушению шестерней редукторов, обрыву ременных трансмиссий и т. п.
Прямое включение насосов вызывает гидравлический удар в трубопроводах систем канализации. Для предотвращения этого оператор должен перед пуском насоса закрыть входную задвижку, затем плавно открыть ее, а перед остановом насоса – вновь закрыть. При непредвиденном отключении электропитания оператор может просто не успеть среагировать на ситуацию, что, повышает роль человеческого фактора в возникновении аварийного случая.