Файл: Разработка электрической принципиальной схемы управления насосам.docx

Насосные станции систем водоснабжения и водоотведения представляют собой сложный комплекс сооружений и оборудования, обеспечивающий водоподачу или водоотведение в соответствии с нуждами потребителя. Это насосы и двигатели к ним различных типов, контрольно-измерительные приборы, трубопроводы как в пределах помещения насосной станции, так и вне ее, регулирующая и запорная арматура, электрооборудование и т.д.

Состав сооружений, конструктивные особенности насосной станции тип и число основного и вспомогательного оборудования определяется с учетом назначения насосной станции и технологическими требованиями к ней.

По своему назначению в системе водоснабжения и водоотведения насосные станции подразделяются:

Водопроводные: по своему назначению и расположению в общей схеме водоснабжения делятся на станции, первого подъема, второго подъема, повысительные и циркуляционные.

Насосные станции первого подъема забирают воду из источника водоснабжения и подают ее на очистные сооружения или, если не требуется очистки, непосредственно в резервуары, сеть, водонапорную башню в зависимости от принятой схемы водоснабжения. На промышленных предприятиях с процессами, предъявляющими различные требования к качеству воды, на одной и той же насосной станции могут быть установлены насосы, подающие воду как на очистные сооружения, так и непосредственно на предприятия без очистки.

Насосные станции второго подъема служат для подачи очищенной воды из резервуаров чистой воды потребителю.

В некоторых случаях насосные станции первого и второго подъемов могут быть размещены в одном помещении, что позволяет уменьшить расходы на строительство и эксплуатацию. Однако такое решение может иметь место только при определенном виде водоисточника, типе очистных сооружений и рельефе местности.

Повысительные насосные станции предназначены для повышения напора в водопроводной сети или водоводе. В этом случае вода забирается из одной сети и под увеличенным напором подается в другую сеть или в последующий участок длинного напорного водовода.

Циркуляционные насосные станции входят в схемы оборотного водоснабжения промышленных предприятий и тепловых электростанций. На этих станциях одни подают отработанную воду на охлаждение или очистные устройства, а другие возвращают ее снова к промышленным агрегатам.

Канализационные:их назначениев схемах канализации заключается в подъеме воды на очистные сооружения, если рельеф местности не позволяет подавать воду самотеком. Канализационные насосные станции устраиваются также во избежание большого заглубления канализационного коллектора. В этом случае сточные воды из заглубленного коллектора подаются в другой коллектор расположенный выше.

1.4 Надежность насосных станций

В зависимости от функционального значения насосных станций в общей системе водоснабжения они подразделяются на три категории надежности действия.

Первая категория допускает перерыв в подаче воды только на время (не более 10минут), необходимое для выключения поврежденных и включения резервных элементов (оборудования, арматуры, трубопроводов), и снижение подачи воды на хозяйственно-питьевые нужды не более 30% расчетного расхода и на производственные нужды до предела, установленного аварийным графиком работы предприятия, при длительности снижения не более 3-х суток.

Вторая категория допускает перерыв в подаче для проведения ремонта не более, чем на 6 часов и соответствующее снижение подачи не более, чем на 10 суток.

Третья категория допускает перерыв в подаче не более, чем на 24 часа и соответствующее снижение подачи не более, чем на 15 суток.

К насосным станциям различных категорий предъявляются соответствующие требования по надежности энергообеспечения (для насосных станций первой, второй категорий подключение не менее, чем к двум независимым ЛЭП), по капитальности сооружений, по резерву технологического оборудования.

2 Разработка электрической принципиальной схемы

2.1 Общие положения

Основным назначением принципиальных схем является отражение с достаточной полнотой и наглядностью взаимной связи между отдельными средствами автоматизации и вспомогательной арматурой, входящих в состав функциональных узлов систем автоматизации, с учетом последовательности их работы и принципа действия. Принципиальные схемы составляют на основании функциональных схем автоматизации (ФСА), исходя из заданных алгоритмов функционирования отдельных узлов контроля, сигнализации, автоматического регулирования и управления и общих технических требовании, предъявляемых к автоматизированному объекту. На принципиальных схемах в условном виде изображают приборы, аппараты,

средства связи между элементами, блоками и модулями этих устройств. В общем случае принципиальные схемы содержат:

условные обозначения принципа действия того или иного функционального узла системы автоматизации; поясняющие надписи; части отдельных элементов (приборов, средств автоматизации, электрических аппаратов) данной схемы, используемых в других схемах, а также элементы устройств из других схем;
диаграммы переключений контактов многопозиционных устройств;
перечень используемых в схеме приборов, средств автоматизации, аппараты;
перечень чертежей, относящихся к данной схеме, общие пояснения и примечания. Принципиальная схема – первый рабочий документ, на основании которого выполняют чертежи общих видов и монтажных схем, щитов, пультов, стативов и т.п. и схемы внешних соединений между щитами, пультами, стативами, с одной стороны, и приборами, исполнительными механизмами и т.д., с другой, и между собой.

Принципиальные схемы в зависимости от вида используемой в приборах и средствах автоматизации энергии могут подразделяться на электрические (ПЭС), пневматические (ППС), гидравлические и комбинированные. В АСУ ТП разрабатывают следующие типы принципиальных схем: управления, автоматического регулирования, контроля, сигнализации и питания.

2.2 Схема управления электродвигателя насоса

Рис.3.1 – Электрическая принципиальная схема управления электродвигателем

3 Описание работы всех цепей электрической схемы

3.1 Схема защиты электрической цепи

Для защиты двигателя от перезагрузки используется тепловое реле, так как если нагрузка на валу высокая, то двигатель начинается греться.

Для защиты электродвигателя от короткого замыкания используется плавкий предохранитель номиналом превышающий пусковой ток.

Для упрощения схемы защиты электродвигателя можно использовать автоматический выключатель, который совмещает в себе и защиту от перезагрузки на вале двигателя и от тока короткого замыкания, в данном случае QF1.

Для запуска электродвигателя стоит пускатель QF1.

3.2 Схема управления реверсам двигателя

При нажатии на кнопку SB2 на катушку пускателя подается напряжение 220, т.к. она оказывается включенной между фазой С и нулем (N). Подвижная часть пускателя притягивается к неподвижной, замыкая при этом свои контакты. Силовые контакты пускателя подают напряжение на двигатель, а блокировочный замыкается параллельно кнопке "Пуск". Благодаря этому при отпускании кнопки катушка пускателя не теряет питание, т.к. ток в этом случае идет через блокировочный контакт.

Если бы блокировочный контакт не был бы подключен параллельно кнопки (по какой-либо причине отсутствовал), то при отпускании кнопки SB1 катушка теряет питание и силовые контакты пускателя размыкаются в цепи двигателя, после чего он отключается.

Остановка работающего двигателя после запуска в схеме с блокировочным контактом выполняется с помощью кнопки SB3 "Стоп". При этом, кнопка создает разрыв в цепи, магнитный пускатель теряет питание и своими силовыми контактами отключает двигатель от питающей сети.

В случае исчезновения напряжения по какой-либо причине магнитный пускатель также отключается, т.к. это равносильно нажатию на кнопку SB3 и созданию разрыва цепи. Двигатель останавливается и повторный запуск его при наличии напряжения возможен только при нажатии на кнопку SB1.

При включении пускателя КМ1 на двигатель приходят фазы - A, B, С, а при включении пускателя KM2 - порядок фаз меняется на С, B, A.

4 Составление спецификации элементов электрической принципиальной схемы. Обоснование. Расчет выбранных элементов

4.1 Расчет мощности двигателя, выбор двигателя и насосного агрегата

По заданию нам даны следующие данные:

Таблица 4.1 – Исходные данные

Производительность (Q), м³/ч	Напор (H), м	Скорость вращения вала насоса, об/мин	КПД насоса (η_на)	КПД передачи (η_п)	Плотность перекачиваемой жидкости (ρ), кг/м³	Коэффициент запаса (K_з)
0,014	25	2450	0,88	0.98	1100	1,10

Рассчитаем необходимую мощность для выбора двигателя:

где,

– коэффициент запаса;

– мощность насоса (гидравлическая), кВт;

– давление на напоре насоса, Па;

– производительность насоса,

;

– полный напор жидкости, м;

– плотность перекачиваемой жидкости,

;

g – ускорение свободного падения,

;

– КПД насоса;

– КПД передачи;

Из каталога [25] выбран двигатель АИР112М4 имеющий параметры, представленные в табл. 6.2

Таблица 4.2 – Технические характеристики АИР112М4

Модель	АИР112М4
Мощность (P), кВт	5,5
Частота вращения условная (фактическая) (V), об/мин	1500(1440)
Напряжение (U), В	220/380 (△/Y)
Сила тока (I_н), А	11,7
КПД (η), %	85,7
Коэффициент мощности (cos	0,83
Соотношение крутящих моментов, M_п/ M_н (M_max/ M_н)	2,3 (2,3)
Соотношение токов (I_п/I_н)	7,0
Момент инерции (J), кг·м²	0,0236
Уровень звукового давления ( ), дБ(А)	71
Вес (m), кг	48