11.4. Электродные датчики и их установка в водопонижающих скважинах

Для автоматического управления насосом в зависимости от уровня воды в скважине в межтрубное пространство опускают электродные датчики. Учитывая, что обычно межтрубное пространство невелико, применяют малогабаритные датчики. На рисунке 11.4 приведены два типа датчиков: одноэлектродные (слева) и двухэлектродные (в центре и справа).

Режим периодической работы насоса при заданной его производительности достигается путем подбора соответствующего положения датчиков. Положение нижнего датчика определяется уровнем, до которого необходимо откачивать воду из скважины. Уровень установки верхнего датчика определяется, с одной стороны, допустимым горизонтом грунтовых вод, а с другой — желательной паузой в работе насоса. Изменяя уровень верхнего датчика, можно получить заданную заранее паузу в работе насосной установки. Режим работы скважины точному расчету не поддается: наиболее рациональный режим обычно устанавливается опытным путем после нескольких последовательных проб по определению положения верхнего датчика. Поэтому установка датчиков должна допускать возможность регулировки их положения.

Контрольные вопросы к теме 11.

1. Назовите особенности автоматизации артезианских насосных установок.

2. Поясните работу схем автоматического управления погружными насосами.

3. Каким образом автоматически запускается погружной насос?

4. Как устроены и как работают электродные датчики уровня?

Тема 12. Автоматизация гидротехнических сооружений и мелиоративных систем.

12.1. Выбор затворов автоматизированных сооружений.

Затворы подбирают с учетом ряда факторов, основные из которых: пропускная способность затвора и гидравлические условия его работы, условия пропуска наносов и различных плавающих тел, тип уплотнений и фильтрация через них, стоимость затвора, его материал, вес и технологичность изготовления. Затворы для автоматизированных систем, помимо перечисленных факторов, должны удовлетворять ряду дополнительных требований, связанных с централизованным управлением с диспетчерского пункта. Прежде всего требуется повышенная надежность затворов. При маневрировании ручным затвором регулировщик находится на месте и может устранить возникающие мелкие неполадки, заклинивание затвора плавающими телами и т. п.; при автоматизации обслуживающий персонал отсутствует.

Иной становится технико-экономическая оценка. В отличие от затвора ручного управления, оцениваемого по своим качествам и стоимости, автоматизированный затвор оценивают вместе с подъемным механизмом с силовым приводом, мощностью привода и системой обеспечения его энергией, гидравлическими элементами и первичными приборами, обеспечивающими водомерность сооружения, аппаратурой автоматики и телемеханики. При такой технико-экономической оценке сравнительная стоимость собственно гидротехнического сооружения с затвором зачастую уже не является определяющей, так как она по сравнению с другими составляющими стоимости автоматизированного сооружения не играет доминирующей роли.

Конструкции затворов и их свойства изучаются в специальных курсах. Нами будут определены лишь некоторые особенности плоских затворов с точки зрения их применения на автоматизированных системах. Наряду с этим будет рассмотрено несколько конструкций затворов, специально созданных по техническим условиям для автоматизированных систем.

В мелиоративных системах наиболее распространены затворы с пропускной способностью до 2м³/сек (до 80% общего количества), и их свойствами в основном определяется схема автоматизации линейного водораспределения в целом (дальше они будут называться нами «небольшие затворы»).

Крупных гидротехнических сооружений соответственно меньше. Как правило, они концентрируются на головных водозаборных и магистральных вододелительных узлах. Хотя степень ответственности подобных сооружений велика, но при их автоматизации возникают меньшие технические трудности, чем при автоматизации небольших затворов. Объясняется это, как правило, наличием на крупных гидротехнических узлах источников электроэнергии, более совершенной конструкцией самих затворов и более тщательным их исполнением. Кроме того, при их автоматизации может быть использован опыт автоматизации подобных крупных затворов гидростанций.

Плоские затворы благодаря простоте их конструкции и эксплуатации наиболее распространены в оросительных системах. Небольшие затворы шириной и высотой 1-2 м обычно выполняются металлическими, скользящими и представляют собой конструкцию в виде уголковой рамы с листовой обшивкой (рис. 12.1)

Подъемное усилие плоского скользящего затвора (в кг) равно F= G + Т, где G — вес затвора, кг; Т — сила трения в пазах, кг.

Как правило Т >0, поэтому скользящие затворы требуют значительных усилий не только при подъеме, но и при опускании, и поэтому их снабжают винтовыми подъемными механизмами. В настоящее время сконструированы электрифицированные винтовые подъемные механизмы с тяговым усилием до 20 т.

Подъемный механизм серии ВУП, кинематическая схема которого приведена на рисунке 12.1 а, имеет в своем составе цилиндрический редуктор и грузовой узел. Редуктор компонуется из двух зубчатых цилиндрических пар. Грузовой узел представляет собой одноступенчатый конический редуктор, в котором ведомая коническая шестерня является гайкой грузового винта. Этот узел выполняется с двумя различными передаточными

отношениями и имеет разные исполнения, отличающиеся диаметром и шагом винта. Защита механизма от перегрузок осуществляется при помощи реле максимального тока, устанавливаемого в цепи питания электродвигателя. Подъемный механизм снабжен коробкой конечных выключателей для отключения затвора в крайних положениях и местным указателем степени открытия затвора; может быть также пристроен датчик телеизмерения. На случай отсутствия электроэнергии и для опробования подъемный механизм снабжается ручным приводом. Применено механическое блокировочное устройство, предотвращающее одновременную работу ручного и электрического приводов. Скорость подъема затвора электроприводом лежит в пределах 0,1—0,3 м/мин, а при подъеме вручную — 0,03—0,22 м/мин. Для всей серии в качестве электропривода принят фланцевый асинхронный короткозамкнутый электродвигатель мощностью 1,7 квт; п. = 960 об/мин.

В подъемном механизме типа ПЗУ применен червячный редуктор, в котором червячное колесо является гайкой грузового винта. Защита механизма от перегрузок осуществляется при помощи специальной фрикционной муфты, которая устанавливается в кинематической цепи подъемника и позволяет регулировать крутящий момент, передаваемый на червячную пару. Благодаря этому можно при увеличении длины грузового винта уменьшить посадочное усилие, сохраняя неизменной величину тяги. В этой серии предусматривается уменьшение посадочного усилия на ¹/₃ и на ²/₃ от силы тяги. Таким образом, каждый тип подъемника имеет три исполнения, отличающихся длиной грузового винта. Мощность электродвигателя меняется в зависимости от величины тягового усилия в пределах 1—2,2 квт.

В подъемных механизмах серии ЭВ также применен червячный редуктор, в котором червячное колесо является гайкой грузового винта. Верхний конец грузового винта ввинчивается в грузовую гайку, спаренную с венцом червячного колеса. Червячный вал заканчивается с одного конца квадратной головкой для рукоятки ручного привода, с другого конца — для соединения с валом электродвигателя. Со стороны рукоятки конец червячного вала прикрыт колпачком ручной блокировки, который перед установкой рукоятки нужно снять, размыкая при этом конечный выключатель в цепи управления электродвигателем. Защита механизма от перегрузок осуществляется так же, как и в подъемниках типа ВУП, при помощи реле максимального тока. Мощность электропривода дифференцирована в зависимости от величины тягового и дожимного усилий. Для всей серии принята шкала мощностей 0,27—0,4—1—,1,7—2,8 квт. Например, для подъемника с тяговым усилием в 1 т при скорости подъема 0,3 м/мин принята мощность, равная 1 квт.