Resurs74.ru

Запчасти к спецтехнике
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Серия «Машиностроение»

Серия «Машиностроение»

CC BY
Содержимое доступно под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

Разработка и исследование системы управления насосной установкой

Аннотация

Современный электропривод представляет собой совокупность электродвигателя, силового преобразователя и устройства управления. Асинхронный электропривод часто применяется в промышленности в составе насосов, вентиляторов и компрессоров.

Плавное регулирование подачи насосов в соответствии с текущим давлением в системе водоснабжения является актуальной задачей систем автоматического управления насосными установками (НУ).

Частотное регулирование позволяет управлять насосом за счет изменения частоты вращения электродвигателей насосов с помощью преобразователей частоты (ПЧ). ПЧ является одним из современных технических средств автоматизации промышленного элект­ропривода и экономии электроэнергии.

В разрабатываемой системе регулирование подачи воды осуществляется по показателям датчика давления. Сигнал от датчика давления сравнивается с сигналом задания. При рассогласовании между этими сигналами ПИД-регулятор задает частоту вращения крыльчатки насоса. Таким образом, при отсутствии потребителей давление в магистрали будет расти, пока сигнал с датчика давления не поступит на вход ПИД-регулятора, который снизит частоту вращения насоса, и тем самым уменьшится подача воды и энергопотребление двигателя.

Для данной системы автоматического управления была разработана математическая модель. Она была исследована с помощью пакета Simulink приложения MATLAB. Цель исследования – это работа НУ в критических режимах, а также проверка правильности синтеза регулятора и анализ переходных процессов в системе управления.

Результаты исследования являются основой для написания программы управления. Алгоритм работы насосной установки разработан таким образом, чтобы обеспечить плавное и точное регулирование давления в гидравлической сети. Для программной реализации данного алгоритма был использован программный пакет CoDeSys для программируемых логических контроллеров (ПЛК) ОВЕН.

Применение ПЛК и разработанной программы значительно расширяют возможности рассматриваемой установки.

Данная система рекомендована для использования на насосных станциях водоснабжения. Она позволит улучшить выходные характеристики для потребителя, повысить надежность сети водоснабжения, уменьшить износ насосного оборудования и сократит расходы на потребляемую электроэнергию.

Ключевые слова

Полный текст:

Литература

Popovich N.G. Teoriya elektroprivoda [Electric Drive Theory]. Kazan’: Vysshaya shkola, 2003. 494 p.

Читайте так же:
Сигнализация автозапуск все модели и установка

Krasil’nikov A.M. [The Use of Automated Pumping Systems with Cascade Control in Water Supply Systems ]. Stroitel’nyy inzhiniring [Construction Engineering]. 2005, no. 12, pp. 69–77. (in Russ.)

Koren’kova T.V., Mikhaylichenko D.A. [A Study of the System FC-AD-Pump-PR]. Vestnik Kremenchugskogo gosudarstvennogo politekhnicheskogo universiteta [Bulletin of the Kremenchuk State Polytechnic University]. 2003, vol. 33, no. 19, pp. 377. (in Russ.)

Il’inskiy N.F., Moskalenko V.V. Elektroprivod: energo- i resursosberezhenie [Electric Drive: Energy Saving]. Moscow, Izdatel’skiy tsentr “Akademiya” [Publishing Center “Academy”], 2008. 553 p.

Barabanov V.G, Gavrilov D.P. [The Usage of Software CoDeSys for the Development of Automatic Control System of Pumping Unit with the Use of Converters for Frequency]. Izvestiya VolgGTU. Ser. Progressivnye tekhnologii v mashinostroenii [Bulletin of the Volgograd State Technical University, Ser. Progressive technologies in mechanical engineering], 2016, no. 8 (187), pp. 103–105. (in Russ.)

Zhang W.G., Yang W.D., Dou F.X., Wang L.J. Combinative Control Method of Centrifugal Pump Based on Variable Frequency Drive and Auto Back Flow Control Valve. Petrochemical Equipment, 2016, vol. 45, no. 6, pp. 73–76. DOI: 10.3969/j.issn.1000-7466.2016.06.016

Ke L., Liu Y.C. Modeling and Simulation of Variable Frequency Pump Control Fatigue Test Machine. International Journal of Engineering, Transactions A: Basics. – 2016, vol. 29, no. 1, pp. 92–102. DOI: 10.5829/idosi.ije.2016.29.01a.13

Gong Q.H. The Design and Implementation of Fuzzy Control Algorithm for Frequency Conversion System of Pump. Advanced Materials Research. International Conference on Mechatronics and Intelligent Materials, Lijiang, 2014, vol. 971–973, pp. 785–788. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.971-973.785

Wang H.J., Wang F., Huang Y.Y., Zhang L. The Research of Energy-saving in Air Conditioning Water Cooling System by Frequency Conversion Pump and Constant Pressure Control. Applied Mechanics and Materials. 2nd International Conference on Mechanics and Control Engineering, Beijing, 2014, vol. 446–447, pp. 1207–1210. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.446-447.1207

Zhou D., Zeng F. Application Research on Frequency Conversion Technology on the Pump Control in Chemical Works. Advanced Materials Research. International Conference on Materials and Products Manufacturing Technology, Chengdu, 2011, vol. 338, pp. 748–753. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.338.748

Читайте так же:
Сигнализация автомобильная установка описание

Leznov B.S. Energosberezhenie i reguliruemyy privod v nasosnykh i vozdukhoduvnykh ustanovkakh [Energy Saving and Adjustable Drive in Pump and Blower Installations]. Moscow, Energoatomizdat, 2006, 433 p.

Petrov D. N., Serbin Yu.V. [Variable Speed Drive in Pumping Units]. Silovaya elektronika [Power Electronics], 2005, no. 4, pp. 27–30. (in Russ.)

Petrov D. Serbin Yu.V. [The Use of Modern Frequency Converters ]. Silovaya elektronika [Power Electronics], 2005, no. 1, pp. 8–11. (in Russ.)

Kopyrin V.G., Borodatskiy E.V. [Automation of Pumping Stations with the Use of Frequency-regulated Electric Drive]. Silovaya elektronika [Power Electronics], 2006, no. 7, pp. 33–35. (in Russ.)

Wei H., Li P., Jia H. Variable Structure Robust Design for Variable Frequency Pump-Control-motor Speed Governing System. Nongye Jixie Xuebao/Transactions of the Chinese Society of Agricultural Machinery, 2009, vol. 40, no. 10, pp. 188–192.

Xiuhe L. Section Variable Frequency Speed Regulation Control Applied in Pump Energy Saving. International Conference on Computer, Mechatronics, Control and Electronic Engineering, Changchun, 2010, vol. 3, no. 610276, pp. 431–434. DOI: 10.1109/CMCE.2010.5610276

Yang S., Ren Q. Intelligent Control Technology for Frequency Conversion Pump in Air Conditioning Systems. Advances in Intelligent Systems and Computing, 2013, vol. 180 AISC, pp. 665–669. DOI: 10.1007/978-3-642-31656-2_9

Аппаратура для автоматизации насосных станций водоснабжения

Чтобы автоматизировать насосную установку потребуется определенная аппаратура.

Аппараты общего назначения:

  1. Переключатели;
  2. Контакторы;
  3. Реле промежуточные;
  4. Пускатели магнитные.

Аппаратура для контроля и управления:

  1. Датчики емкостного типа.
  2. Реле струйные.
  3. Реле уровня.
  4. Реле поплавковое.
  5. Манометры.
  6. Реле заливки центробежных электронасосов.
  7. Реле уровня электродные.

Архитектура

В состав АСУ ТП насосной станции входят:

  • исполнительные механизмы, дискретные датчики, контрольно-измерительные преобразователи, располагаемые на технологических участках насосной станции с модулями ввода/вывода аналоговых и дискретных сигналов, который (в зависимости от задачи) может быть выполнен по схеме 100% «горячего» резервирования контроллеров или 100% «горячего» резервирования процессорной (вычислительной) части контроллера.
Читайте так же:
Установка балансировочных клапанов на системе гвс

Для небольших насосных станций с малым числом измеряемых параметров модули ввода/вывода контроллера размещаются непосредственно рядом с процессорной частью в шкафных конструктивах. Для крупных насосных станций модули ввода/вывода располагают в конструктивах рядом с объектами контроля и управления по территориальному или функциональному признаку.

В обоих случаях контроллер обеспечивает:

  • аналого-цифровое преобразование сигналов с аналоговых и дискретных датчиков в цифровой код
  • заданную алгоритмическую обработку информации с датчиков нижнего уровня системы
  • формирование выходных управляющих сигналов на исполнительные механизмы по задаваемым технологическим программам или по командам оперативно-диспетчерского персонала с вышестоящего уровня системы
  • передачу данных на вышестоящий уровень системы (по событию, периодически, по расписанию, по запросу) – в районный и центральный диспетчерские пункты по проводным и беспроводным каналам связи
  • формирование архивов технологических параметров с целью обеспечения сохранности передаваемой информации в диспетчерский пункт по медленным и ненадежным каналам связи
  • прием команд управления с вышестоящего уровня системы
  • индикацию и сигнализацию по основным технологическим параметрам котельной, а также управление исполнительными механизмами с панели оператора контроллера (местный пункт управления). Дублирование функций контроля и управления технологическими параметрами котельной дополнительно (опционально) возможно со шкафов (щитов) местного управления.

Отличительными особенностями контроллера DevLink-C1000 являются:

  • наличие встроенного GSM/GPRS-модема с двумя SIM-картами с поддержкой как статических, так и динамических IP-адресов
  • возможность резервирования проводных, беспроводных каналов связи и их комбинаций
  • шифрование данных при их передаче по каналам связи
  • использование специализированного протокола передачи данных для работы с медленными и ненадежными каналами связи.

2. Автоматика с одним преобразователем частоты

В каталоге — это шкафы КРН «профи» . Значительный плюс такой автоматики управления заключается в стоимости оборудования, при сравнении с аналогами. Цена снижена из-за наличия только одного частотного преобразователя, а количество насосов может достигать шести штук.

Регулирование осуществляются по заданному значению давления. Наличие в автоматике ПЧ обеспечивает плавность регулирования, но так как несколько из насосов могут работать напрямую от сети, такое регулирование не всегда удовлетворяет требованиям некоторых систем водоснабжения.

Читайте так же:
Установка сигнализации с автозапуском лифан смайли

Система управления насосными станциями

Выполненный объем разработки системы управления и автоматизации обеспечивает:

  • управление насосами в ручном и автоматическом режимах;
  • отображение информации о состоянии насосов;
  • дистанционное управление насосами;
  • поддержание заданного давления в напорных трубопроводах;
  • автоматический ввод и вывод второго рабочего насоса;
  • аварийное отключение насосов;
  • осуществление защиты насосного оборудования;
  • поддержание одинаковой наработки часов насосов.

Схема автоматизации насосных станций

Схема автоматизации насосных станций

Алгоритмы управления насосными станциями

Фактическая подача системы ВНС 1-го и 2-го подъёмов определяется давлением в напорном коллекторе ВНС 2-го подъёма. Таким образом подача ВНС 1-го подъёма определяется режимом работы ВНС 2-го подъёма. Сколько ВНС 2-го подъёма воды заберет, столько ВНС 1-го подъёма и подаст. Регулирование частоты вращения насоса 1-го подъёма влияет только на значение подпора на всосе ВНС 2-го подъёма.

В зависимости от подпора на всосе, от насосов ВНС 2-го подъема потребуется обеспечить меньшее или большее увеличение напора, чтобы на выходе ВНС 2-го подъема получить требуемое, заданное соответствующей уставкой, давление.

Функция управления реализуется в двух раздельных шкафах управления ШУН1 и ШУН2. Каждый из них собирает данные датчиков, а также управляет частотно-регулирующими приводами и числом работающих насосов (один или два) своего подъёма, исходя из задачи поддержания заданного давления в напорном коллекторе управляемой ею ВНС. Также в ШУН1 и ШУН2 выполняется хранение протокола показаний датчиков, параметров работы оборудования и событий, связанных с системой управления.

Кроме поддержания требуемого давления на выходе ВНС путем выбора числа работающих агрегатов и режима частотно-регулируемого привода (ЧРП), система управления обеспечивает:

  • Плавный пуск всех насосных агрегатов через ЧРП на закрытую задвижку;
  • Останов всех насосных агрегатов на закрытую задвижку в режиме, исключающем возникновение гидроудара;
  • Автоматический выбор необходимого числа рабочих агрегатов;
  • Сохранение архива параметров работы оборудования ВНС.
Читайте так же:
Установка сигнализации на автомобиль поло седан

Похожие записи

Автоматика дренажных насосов Характеристики системы: Система автоматизации двух дренажных насосов. Место установки – машинный зал…

Специалисты компании НПК Фазис создали для тепличного комбината Ярославский автоматизированные системы управления водоснабжением и досветкой. Системы управляют поддержанием технологических параметров в установленных диапазонах по заданным алгоритмам. В нештатной ситуации система сигнализирует о необходимости вмешательства. То есть автоматика реализует те же задачи, что и обычный персонал, только с большей точностью, оперативно и своевременно.

Систему образуют набор датчиков, программно-аппаратный комплекс для сбора и обработки поступающей информации и формирования управляющих сигналов. Универсальную систему можно заказать в составе комплексного решения или добавить в уже готовую архитектуру. Управлять системой можно на местах, а также удаленно через web-интерфейс: на компьютере, ноутбуке, планшете или смартфоне. Сельхозпроизводитель получает доступ к управлению и настройкам, имеет возможность собирать и анализировать информацию и строить прогноз.

Схема автоматизации теплицы

Автоматизация башенных установок водозабора

схема башенной водокачки

В сельском хозяйстве преимущественно распространено водоснабжение автоматизированными установками башенного типа с погружными насосами. Схема управления башенной водокачкой дает возможность автоматически или вручную включать или выключать насос, предохраняет электромотор от замыканий и перегрузок, подает световые сигналы о состоянии насоса.

Чтобы на водокачке башенного типа перевести установки водоснабжения из автоматического на ручной режим, тумблер SA устанавливают на P. При переводе на О установка выключается. Когда в башне воды нет, контакты датчиков размыкаются, а магнитного пускателя соединяются. В установке водоснабжения башенного типа автоматически запускается насос и закачивает необходимое количество воды. Как только вода доходит до контактов реле КV, отключается подача тока на насос. При включенном насосе светится красный индикатор, при выключенном — зеленый.

Автоматизированная система водоснабжения позволяет, уменьшить численность обслуживающего персонала, прослеживать все процессы, показатели датчиков, режимы работы оборудования, контролировать производительность источников водозабора, в реальном времени учитывать объем добываемой воды.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector