Проектирование насосной станции

 

Согласно заданию (где n = 1420 об/мин, Р = 2,5 кВт), по той же таблице (Литература №3), выбираем электродвигатель вакуум-насосной установки выбираем типа АИР100S4. Его данные:

 

 

Тип двигателя	Рном кВт	nном об/мин	Iном А	ηном %	сosφном					JP кг/м2	Масса кг
АИР100S4	2,4	1420	7	82	0.83	5	2	1,6	2,2	0.0087	21,6

Электросхема управления насосной установкой и описание ее работы

 

Кроме аппаратуры общего назначения – контакторов, пускателей, промежуточных реле, универсальных  переключателе и т.п. в системах автоматизации насосных установок  используют специальные аппараты управления и контроля – реле контроля уровня жидкости, струйные реле, реле давления, реле контроля заливки центробежных насосов. В качестве реле контроля уровня применяют поплавковое реле, электродные реле, манометры различных типов, датчики емкостного типа, радиоактивные датчики.

Рассмотрим  примеры построения схем управления электроприводами насосных агрегатов, поясняющие основные принципы, используемее при автоматическом управлении работой  указанных механизмов.

На рисунке 1.1 приведена схема автоматизации  простейшего насосного агрегата, предусматривающая два режима управления: ручное и автоматическое. Выбор режима производится с помощью ключа КУ. Если рукоятка КУ поставлена в положение Р (ручное), то управление двигателем М насоса осуществляется по обычной схеме – с помощью кнопок SBC (пуск), SBТ (стоп) и магнитного пускателя КМ. Включение или отключение насоса производится оператором, который следит за уровнем жидкости в резервуаре.

При установке  ключа в положение А, автоматическое управление двигателем производится от датчика уровня. При малом уровне жидкости в резервуаре контакт РУ разомкнут, и насос не включен. Если жидкость достигнет верхнего уровня, контакт РУ замкнется, получит питание катушка пускателя КМ, и включится двигатель М. насос начинает работать и перекачивать жидкость из емкости к потребителю. Контакт РУ остается замкнут до тех пор, пока уровень жидкости в резервуаре не снизится до нижней отметки. Тогда контакт РУ разомкнется, что вызовет отключение пускателя КМ и остановку двигателя насоса.

Защита двигателя и агрегатов управления от тока к.з. и перегрузки осуществляется автоматическим выключателем QF, имеющим комбинированный расцепитель. Нулевая защита обеспечивается катушкой магнитного пускателя. Датчик уровня ДУ работает без понижающего трансформатора, а импульс управления с ДУ передается в схему непосредственно – без промежуточного реле. Такую схему можно применять при небольшом расстоянии между насосами и резервуаром, когда падение напряжения в проводах, соединяющих катушку КМ с контактами реле РУ, невелико.

На рисунке  рис. 1.2 приведена схема автоматического  управления двумя насосными агрегатами Н1 и Н2, эксплуатируемыми без дежурного  персонала. Работа схемы основана на принципе пуска и остановки насосов  в зависимости от уровня жидкости в контролируемом резервуаре, из которого производится откачка. Для контроля заполнения бака жидкостью применяют электронный датчик уровня ДУ. Схема разработана для условий пуска и остановки насосных агрегатов при постоянно открытых задвижках на выходном трубопроводе. Из двух насосных агрегатов один является рабочим, а второй – резервным. Режим работы агрегатов задается переключателем откачки ПО: положение 1 – насос Н1 с двигателем М1 рабочий, насос Н2 с двигателем М2 – резервным, который включается, если производительность насоса Н1 окажется недостаточной. В положении 2 рабочим является насос Н2, а резервным – Н1.

Рассмотрим  работу схемы при установленном  переключателе откачки в положении 1, а ПУ1 и ПУ2 в положении А - стоит автоматическое управление насосами. Контакты 1 и 3 переключателя ПО замыкают цепи катушек реле РУ1 и РУ2, но реле не включается, т.к. при нормальном уровне жидкости остаются разомкнутыми электроды Э2, Э3 датчика уровня ДУ. При повышении уровня до электрода Э2 замыкается цепь катушки реле РУ1, оно срабатывает, и через замыкающий контакт РУ1 подается питание в катушку пускателя КМ1. Включается двигатель М1 и насос Н1 начинает откачку. Уровень жидкости в емкости понижается, но при разрыве контакта Э2 двигатель не останавливается, т.к. катушка реле РУ1 продолжает получать питание через свой контакт РУ1 и замкнутый контакт электрода Э1. Такая блокировка реле РУ1 применена во избежание частых пусков и остановок насосного агрегата при небольших изменениях уровня жидкости и обеспечивает отключение насоса лишь тогда, когда уровень жидкости спадает ниже нормального и размыкается контакт Э1.

При аварийном  отключении рабочего насоса или недостаточной  его производительности, уровень  жидкость в резервуаре будет повышаться. Когда он достигнет электрода ЭЗ датчика ДУ, получит питание катушка реле РУ2. Реле сработает и включит магнитный пускатель ПМ2; включится двигатель М2 резервного насоса. Отключение резервного насоса произойдет при падении уровня жидкости ниже электрода Э1.

 

Схема автоматизации  работы насоса. Рис.1.1

 

Если по каким  либо причинам будет иметь место  большой приток жидкости, то производительность обоих насосных агрегатов может  оказаться недостаточной, и жидкость поднимется до предельно допустимого  уровня, на котором установлен электрод Э4. При этом замкнется цепь катушки реле РА, которое сработает и замкнет цепь аварийной сигнализации, оповещая персонал о ненормальной работе насосных агрегатов. Для подачи предупредительного сигнала при исчезновении напряжения в цепях управления служит реле контроля напряжения РКН. Цепь аварийной сигнализации питается от самостоятельного источника. Белая сигнальная лампа НL служит для оповещения персонала о наличии напряжения в цепях управления при контрольных осмотрах аппаратуры.

 

Схема автоматического  управления двумя насосами. Рис.1.2

 

Переход на ручное (местное) управление насосными агрегатами производится поворотом переключателей ПУ1 и ПУ2 в положение Р. Включение и  отключение двигателей М1 и М2 производится нажатием SB1 и SBС1 или SB2 и SBС2, расположенных непосредственно у насосных агрегатов.

На рисунке 1.3 приведена схема управления насосной задвижкой, которая открывается  и закрывается небольшим асинхронным  двигателем через редуктор. При подаче напряжения на схему загорается в  полнакала зеленая лампа HL1. Включение насосного агрегата производится через реле уровня РУ, которое замыкает один контакт в цепи управления двигателем М1 насоса Н, а другой - в цепи катушки реле РП1 двигателя задвижки М2.

После того как  насос будет пущен и давление повысится до нормального значения, замкнет свой контакт реле давления РД в цепи катушки реле РП1. Это реле включится, закроет свой замыкающий контакт вы цепи катушки контактора открывания задвижки КО и откроет размыкающий контакт в цепи катушки контактора закрывания задвижки К3. Контактор КО сработает и включит двигатель М2 на открывание задвижки. Открывание контролируется конечным выключателем ВК2 и ярко горящей красной сигнальной лампой HL. Выключатель ВК2 разомкнет свой контакт, когда задвижка полностью откроется. При этом контактор КО отключится, двигатель М2остановится,погаснет горящая в полнакала зеленая лампа, а кранная лампа будет гореть тускло.

Процесс открывания задвижки, кроме того, контролируется аварийным конечным выключателем ВКА. При неисправности открывающих  и закрывающих устройств этот выключатель отключает всю схему управления двигателем задвижки, о чем сигнализирует погасание обеих ламп. Замыкание контакта выключателя ВКА производится оператором при ручном закрывании задвижки.

 

Рис. 1.3. Электросхема автоматического управления задвижкой насосного агрегата.

 

Расчет  электрической сети питающих кабелей

 

Спецификация  на оборудование:

Схематическое обозначение	Наименование	Кол.	Прим.
	Электродвигатели.
M1,M2	Электродвигатели  насоса АИР250М6, Р=55 кВт	2
M3	Электродвигатель вакуум-насосной установки АИР100S4, Р=2,4 кВт	1
M4	Электродвигатель  напорной задвижки  АИР90L6, Р=1,5 кВт	1
	Электроаппараты.
KK1 – KK2.2	Электромагнитное  реле	2
KM1 – KM2.1	Магнитный пускатель	2
QF1,QF2	Автоматический  выключатель	2
SB1,SB2		2
SBC1,SBC2	Кнопочный контакт  «пуск»	2
SBT1,SBT2	Кнопочный контакт  «стоп»	2
ПУ1,ПУ2 (SA)	Переключатель управления	2
SF	Выключатель автоматический	1
R	Сопротивление	1
HL	Лампа сигльная	1
KV, KV1	Реле напряжения	1
PA (KA)	Реле тока	1
РУ1,РУ2 (KL)	Реле промежуточное	2
ПО (SA)	Переключатель откачки	1
ДУ	Электронный датчик уровня	1

 

Определяем  ток электродвигателя:

 

Ip = (Pэ.д.103 )/ (1.73xUxcos φxη);

Ip = (55x103)/(1.73x380x0.86x0.96) = 101.34 A.

 

По таблице  П 4.8 определяем допустимый ток кабельной линии питающей электродвигатель АИР250М6 Iдоп = 19 А. Принимаем сечение 4/х жильного кабеля Б равным 50 мм2. выбираем кабель с алюминиевыми жилами и пластмассовой изоляцией марки АВВГ 4х50.

 

Охрана труда  при эксплуатации насосной станции. Общее положение

 

Экономические показатели и надежность работы систем водоснабжения во многом зависит  от правильной эксплуатации насосных станций, обслуживающих эти системы. Для нормальной эксплуатации на насосных станциях в зависимости от класса надежности их действия необходимо иметь соответствующий резерв насосного оборудования.

Расположение  внутренних коммуникационных трубопроводов  станции должно быть удобным для  эксплуатации, осмотра и ремонта, а их пропускная способность рассчитана на возможность подачи насосными агрегатами заданного расхода жидкости, как в нормальных, так и в аварийных режимах работы станции.

Насосы, их двигатели  и трубопроводы должны быть оборудованы  необходимой арматурой, регулировочными  приспособлениями и контрольно-измерительной аппаратурой.

Вновь построенные  насосные станции включаются в постоянную эксплуатацию после приемки их приемочными комиссиями, проверяющими качество выполненных работ и соответствие всех элементов сооружений станции утвержденному проекту.

Управление работой насосной станции организуется в соответствии с инструкциями, утвержденными тем министерством, в ведении которого находится организация, руководящая эксплуатацией данной системы. Режимы работы насосной станции разрабатываются, а оперативное руководство ее эксплуатацией осуществляется диспетчерской службой, начальником насосной станции и утверждается главным инженером предприятия.

 

Техническая документация

 

На каждой насосной станции должны имеется в подлинниках  или копиях:

• генплан участка с нанесением всех сооружений подземного хозяйства;

• исполнительные чертежи зданий и размещения оборудования и трубопроводов внутри их;

• паспорта насосного, электротехнического и вспомогательного оборудования;

• чертежи каждого насоса и его электродвигателя, номенклатура запасных частей;

• заводские характеристики насосов, электродвигателей им акты их испытания;

• техническая инструкция по обслуживанию и ремонту оборудования станции;