Файл: Проектирование систем управления водоотливной установки метрополитена.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Реферат

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 30.11.2023

Просмотров: 357

Скачиваний: 7

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Проблема водоотлива в метрополитене и пути её решения.

Задачи исследования:

Основные водоотливные установки во всех случаях, а также транзитные, расположенные на подречных участках тоннелей, должны иметь два трубопровода для удаления воды в городской водосток.

Рисунок 1 – Процесс водоотлива

Рисунок 2 - Конструкция дренажных устройств тоннелей

Рисунок 3 – Разрез местной водоотливной установки на станции глубокого заложения.

1.3 Технологическая схема насосной установки главного водоотлива

На рисунке 1.3.1 представлена технологическая схема водоотливной установки.

Рисунок 4 – Технологическая схема насосной установки главного водоотлива шахты

На режим работы водоотливной установки оказывают влияние ряд параметров, которые определяют ее текущее состояние:

Q – подача водоотливной установки;

H – напор водоотливной установки;

HВ – вакуумметрическая высота всасывания;

HГ – геодезическая высота нагнетания;

N – мощность водоотлива;

Е – удельные энергозатраты водоотлива;

η – коэффициент полезного действия водоотлива;

QП – часовой приток шахты;

ρ – плотность жидкости;

dВ – диаметр всасывающего трубопровода;

dН – диаметр нагнетательного трубопровода;

LВ – длина всасывающего трубопровода;

LН – длина нагнетательного трубопровода;

αВ – гидравлическое сопротивление всасывающего трубопровода;

αН – гидравлическое сопротивление нагнетательного трубопровода.

Раздел 2 Расчетная часть

2.1 Ориентировочный выбор типа насосов и их количества

Из вышесказанного выбираем 3 насоса (рабочий, резервный и находящийся в ремонте). Тип насосов – НДВ-ЦС

2.2 Определение вакуумметрической высоты всасывания и мощности двигателя насоса.

Исходные данные на проектирование:

Высота подъема воды H = 180 м

Нормальный часовой приток воды Qmin = 170 м­3/ч

Максимальный часовой приток воды Qmax = 230м3/ч

Срок службы водоотливной установки T = 10 лет

Длина трубопровода Lтр = 800 м

Время максимального притока tд.max = 35 дней количество поворотов на плане n = 8 шт

Водородный показатель воды pH = 7 ед.

Для начала определим расчетную подачу производительности насосной установки, м3/ч

где - нормальный суточный приток воды

Расчетный напор насосной станции водоотлива:

где ∑ξр = 28 ― расчетная сумма коэффициентов местных гидравлических сопротивлений системы трубопроводов, Справочник [].

- геометрическая высота подъема насоса:

- расчетный коэффициент линейных гидравлических сопротивлений трубопроводов:

экономически целесообразная скорость движения воды по трубам нагнетательного става:

- расчетный диаметр трубопровода

- расчетная протяженность трубопроводов:

где Lвс = 10 м ― длина всасывающего трубопровода;

Lтх = 15÷20 м ― длина трубопровода в трубном ходке;

Lнк = 20÷30 м ― длина трубопровода в насосной камере водоотливной установки.

Определим мощность насоса и его коэффициент полезного действия.

У меня получается 140,49 кВт

Определение мощности неправильно

где Q – подача насоса, м3/с;

Ннас – напор насоса, м;

ρ – плотность жидкости, кг/м3 ;

g – ускорение свободного падения, м/с2 .

K - коэффициент запаса мощности Кз не должен превышать 15%, т.е. должно соблюдаться условие:

Рисунок 5 - Схема для определения высоты всасывания центробежного насоса

Вакуумметрическая высота всасывания Hвак равна, (м):

где pатм – атмосферное давление, м;

p1 – давление на входе в насос, м.

ρ – плотность жидкости кг/м3

g – ускорение свободного падения м/с2

Так же геометрическая и вакуумметрическая высоты всасывания связаны следующими соотношениями:

где v1– скорость при входе в насос, м/с;

hвс – потери напора во всасывающих коммуникациях насоса, м.

Эта зависимость справедлива для случая, когда уровень воды в источнике ниже оси насоса, т.е. когда насос работает с положительной высотой всасывания.

2.3 Расчет и выбор трубопроводов, выбор коллекторов

Вычисляем внутренний диаметр нагнетательного трубопровода по формуле:

где: υн - скорость потока воды в нагнетательном трубопроводе, м/с. Скорость воды в нагнетательном трубопроводе принимается в пределах υ ≤ 2…2,5 м/с.

Расчетное давление воды в нагнетательном трубном ставе

где ρ = 1000кг/м3 ― плотность откачиваемой шахтной воды.

Минимальная по условиям прочности толщина стенки труб нагнетательного става:

где Dр ― расчетный диаметр труб, м;

Для всасывающего трубопровода (Dвс = Dр + 25 мм) принимаем трубы с внутренним диаметром Dвс = 215 мм и минимальной толщиной стенки δ = 4,5 мм

где 1,18 ― коэффициент, учитывающий минусовый допуск толщины стенок труб;

Рисунок…

t = 12 лет ― расчетный срок службы труб.

Для всасывающего трубопровода принимаем трубы с внутренним диаметром Dвс = мм и минимальной толщиной стенки δ = мм:

2.4 Выбор насосов, определение их количества и схемы соединения

Для выбора насоса по графику рабочих зон насосов ЦНС нам понадобится: Q, м3/ч = 204, Н, м = 403, отмечаем их на графике

Рисунок … График рабочих характеристик ЦНС

Точка пересечений линий наших значений попадает в поле рабочих характеристик насоса ЦНС 180-478…680 (Центробежный насос секционный, подача 180 м3/ч и напором 478 от до 680 м).

Расчетная мощность электропривода насоса

Составим Гидравлическую схему соединения насосов. Гидравлические схемы автоматизированных установок различают в зависимости от способов заливки насосов:

– насос и всасывающий трубопровод заполняются водой перед пуском;

– насос постоянно заполнен водой.

В последнее время применяют заливочные погружные насосы для всех типов водоотливных установок. Наибольшее распространение получил погружной заливочный насос ЗПН.

Рисунок …. - Гидравлическая схема соединения насосов

2.5 Приборы регулирования уровня

В нашей схеме водоотливной установки будут использоваться 4 датчика уровня (снизу вверх):

Рисунок …. - Электродный датчик

Рисунок ….. - Реле давления

Для нашей установки выбираем: ОВЕН БКК1 4-уровневый сигнализатор жидкости, электродные датчики уровня ОВЕН ДУ.5-4, реле давления воды ОВЕН РД55.

ПОЧЕМУ ВЫБРАЛИ ИМЕННО ЭТИ ДАТЧИКИ , ПО КАКИМ ПАРАМЕТРАМ?????????????????????????

2.6 Автоматизация водоотливной установки

Общие требования к автоматизации водоотливных установок.

Требования к автоматизации водоотливных установок.

1. Водоотливная установка должна работать без присутствия оператора.

3. Быстрое переключение с автоматического управления на ручное.

4. Автоматический пуск и остановка в зависимости от уровня воды в водосборнике.

5. Дистанционный контроль работы насоса и верхнего уровня воды в водосборнике.

6. Возможность применения различных способов заливки насосов.

7. Автоматическое включение резервного насоса при неисправности работавшего.

8. Контроль за производительностью насоса (при сни­жении ее на 15-20% по сравнению с оптимальной должен быть дан сигнал о неисправности насоса).

9. В определенных условиях защита от гидравлических ударов.

Автоматизированная водоотливная установка должна быть снабжена блокировками, предотвращающими:

Виды защиты в схеме автоматизации водоотливных установок, вызывающие аварийную остановку.

1. Снижение или потеря производительности.

2. Перегрев подшипников.

3. Исчезновение напряжения.

4. Короткое замыкание в цепях управления.

Оборудование автоматизации водоотливных установок.

Аппаратура ВАВ построена по блочному принципу и собрана на многоконтактных герметизированных реле в сочетании с полупроводниковыми элементами.

Рисунок 2.6.1 Система автоматического управления

Табло сигнальное СТВ предназначено для воспроизведения сигналов о состоянии автоматизированной водоотливной установки.

Реле производительности РНП предназначено для контроля производительности насоса.

РНП устанавливается на всасывающем трубопроводе диаметром не менее 100мм и толщиной стенок не более 20мм.

Реле давления РДВ предназначено для контроля заливки главного насоса по давлению.

Устанавливается на всасывающей крышке насоса.

Примечание: Контакты реле коммутируют искробезопасную цепь.

Фильтр заградительный ФНЧ-1 предназначен для запирания канала связи от токов с частотой выше 3,5 кГц.

Примечание: ФНЧ-1 устанавливается на поверхности возле СТВ.

Индикатор выхода типа ИВ-65 является контрольным прибором и служит для определения величины выходного сигнала генератора на каждой фиксированной частоте 14, 20, 26, 32 кГц.

Термодатчик ТДЛ-2 предназначен для контроля нагрева подшипников стационарного оборудования.

ТДЛ-2 устанавливается на корпусе подшипника электродвигателя и насоса.

Примечание: Контакты датчика коммутируют искробезопасные цепи.

Для формирования сигнала запуска другого насоса с помощью другого блока 6. А в блок 5 с блока 6 поступит два сигнала: общей неисправности и вида неисправности.

Информация о наличии уровней от датчиков 4, о работе главных насосов, об авариях с указанием их причин поступает в блок 5.

Также в блоке 5 фиксируется время работы насосов путем пуска счетчика по разрешаемому сигналу от работающих главных насосов 15.

При достижении аварийного уровня воды срабатывает звуковая сигнализация.

При необходимости пуск насосной установки водоотлива может быть осуществлен с блока ручного управления путем перевода переключателя в положение „Ручное” и нажатии кнопки „Пуск1” .

После откачивания воды до нижнего уровня размыкается цепь питания реле уровня КV 18, которое своим размыкающим контактом отключит реле КV8, а оно включит реле КV2 пускателя привода задвижки.

Реле КV8 своим размыкающим контактом включит двигатель М. В исходном состоянии реле времени КТ1 замкнет свой контакт КТ1.1, включающий реле КV9, которое своим контактом разорвет цепь двигателя М.

При аварийном состоянии работающий насос отключается и контактом КV17 включается резервный насос, настроенный на аварийный уровень.

Защита насосного агрегата при потере производительности осуществляется реле производительности PПН, устанавливаемым на горизонтальном участке трубопровода.

Рисунок 2.6.2 – Принципиальная электрическая схема аппаратуры ВАВ

ЕЗ — реле КV20. Каналы с частотой 14 кГц используют для передачи информации об аварийном уровне воды, с частотой 20 кГц — о работе насоса, с частотой 26 кГц неисправности насоса.

2.7 Управление водоотливными установками

2.8 Работа установки и ее экономические показатели

2.9 Вспомогательное оборудование

??????????????????????????????????????????????

2.10 Компоновка водоотливной установки на линиях метрополитена

?

Рисунок 2.10.1 а)

Рисунок 2.10.1 б)

2.11 Эксплуатация и ремонт водоотливной установки

Главная водоотливная установка должна осматриваться не реже одного раза в неделю главным механиком шахты. Результаты осмотра фиксируются в специальном журнале.

В процессе эксплуатации водоотливной установки на внутрен­них стенках трубопровода откладываются твердые осадки, так как в воде содержатся примеси — кремнезем, глинозем, окислы железа.

Для очистки труб от осадков необходимо периодически спускать воду из става и промывать сверху струёй нейтральной воды под давлением.

Раздел 3 Экономическая часть

3.1 Технико-экономическое обоснование применения насосов

Раздел 4 Охрана труда и требования безопасности

4.1 Вредные и опасные производственные факторы при эксплуатации водоотливных установок.

Заключение

ГДЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ ??????????????????????

ПРИЛОЖЕНИЯ

Список используемой литературы

В последнее время применяют заливочные погружные насосы для всех типов водоотливных установок. Наибольшее распространение получил погружной заливочный насос ЗПН.

Насосный агрегат состоит из корпуса насоса, открытого рабочего колеса, всасывающей сетки, электродвигателя, верхнего и нижнего щитов с подшипниками. Обмотка статора залита компаундной массой, камера ввода – кабельной массой.

Рисунок …. - Гидравлическая схема соединения насосов

1 – задвижка с ручным приводом на нагнетательном трубопроводе; 2 - байпасная труба; 3 – обратный клапан; 4 – электропривод задвижки; 5 – термодатчик для контроля температуры подшипников насоса электродвигателя; 6 – реле давления; 7 – труба для соединения разгрузки насоса со всасывающей системой; 8 – нагнетательный трубопровод; 9 – ручной вентиль; 10 – реле производительности; 11 – ручной вентиль в системе заливки насоса; 12 – всасывающий трубопровод; 13 – о братный всасывающий клапан; 14 – электродные датчики уровня; 15 – заливочный насос 16 – главный насос; 17 – электродвигатель

2.5 Приборы регулирования уровня

В нашей схеме водоотливной установки будут использоваться 4 датчика уровня (снизу вверх):

  • датчик нижнего уровня (при срабатывании этого датчика выключатся все насосы);

  • датчик верхнего уровня (при срабатывании, включается основной насос);

  • датчик повышенного уровня (при срабатывании, включается резервный насос);

  • датчик аварийного уровня (при срабатывании этого датчика включается аварийная сирена, подается сигнал диспетчеру, а аппаратура начнет новый цикл по включению в работу очередного насоса).

Для контроля уровня воды в водосборниках широко применяют электродные датчики сопротивления. Электродный датчик ЭД (Рисунок 2.5.1) представляет собой стальной диск 3 со стаканом 5 и свинцовой обкладкой 4 для защиты диска от коррозии. На стакан навинчивается кабельный ввод 1. Контактирующим с водой элементом является диск. После подсоединения жилы кабеля к контактной шпильке 2 стакан заливается кабельной массой. Электродный датчик подвешивают на кабеле на уровне воды, при котором необходимо включение или отключение насоса


Рисунок …. - Электродный датчик

Для контроля заливки насосов используются реле давления РДВ (рис. 7). Чувствительным элементом реле давления является диафрагма 6. Реле имеет две ступени регулировки срабатывания по давлению. Выбор ступени осуществляется при введении в действие с помощью винта 4 малого поршня 7 или малого и большого 5 поршней вместе, что соответствует уменьшению или увеличению рабочей площади диафрагмы. Сила давления воды, воспринимаемая диафрагмой, передается через поршень на шток 9, который воздействует на микропереключатель 1.

Рисунок ….. - Реле давления

Для нашей установки выбираем: ОВЕН БКК1 4-уровневый сигнализатор жидкости, электродные датчики уровня ОВЕН ДУ.5-4, реле давления воды ОВЕН РД55.

ПОЧЕМУ ВЫБРАЛИ ИМЕННО ЭТИ ДАТЧИКИ , ПО КАКИМ ПАРАМЕТРАМ?????????????????????????

2.6 Автоматизация водоотливной установки


ОПРЕДЕЛЕНИЕ АВТОМАТИЗАЦИИ……………………………….?

Общие требования к автоматизации водоотливных установок.

Автоматизация на водоотливных установках позволяет откачивать воду без присутствия обслуживающего персонала. Что позволяет обеспечивать точность, безошибочность и своевременность запуска и остановки насоса. Это в свою очередь позволяет продлить срок службы оборудования, продлить меж ремонтные сроки за счет исключения случаев холостой работы насосов водоотлива. Все это дает возможность экономить значительные средства.

Требования к автоматизации водоотливных установок.

1. Водоотливная установка должна работать без присутствия оператора.

2. Схемой автоматизации должно быть предусмотрено два вида управления: автоматическое и ручное, при этом перевод на ручное управление любого количества насосных агрегатов не должно нарушать работу других насосов работающих в автоматическом режиме.

3. Быстрое переключение с автоматического управления на ручное.

4. Автоматический пуск и остановка в зависимости от уровня воды в водосборнике.

5. Дистанционный контроль работы насоса и верхнего уровня воды в водосборнике.

6. Возможность применения различных способов заливки насосов.

7. Автоматическое включение резервного насоса при неисправности работавшего.

8. Контроль за производительностью насоса (при сни­жении ее на 15-20% по сравнению с оптимальной должен быть дан сигнал о неисправности насоса).

9. В определенных условиях защита от гидравлических ударов.

Автоматизированная водоотливная установка должна быть снабжена блокировками, предотвращающими:

  • пуск агрегата при не залитом насосе;

  • включение моторного привода задвижки до пуска насосного агрегата;

  • остановку агрегата до момента полного закрытия задвижки;

  • включение агрегата при отсутствии воды в водосборнике;

  • повторное включение отключившегося насоса до устранения причины вызвавшей его аварийное отключение.

Виды защиты в схеме автоматизации водоотливных установок, вызывающие аварийную остановку.

1. Снижение или потеря производительности.

2. Перегрев подшипников.

3. Исчезновение напряжения.

4. Короткое замыкание в цепях управления.

Оборудование автоматизации водоотливных установок.


Аппаратура ВАВ (взрывозащищенная для автоматизации водоотлива), выполненная во взрывозащищенном исполнении, позволяет автоматизировать водоотливные установки, содержащие до девяти насосных агрегатов и оборудованные высоковольтными или низковольтными асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором.

Аппаратура ВАВ построена по блочному принципу и собрана на многоконтактных герметизированных реле в сочетании с полупроводниковыми элементами.



Рисунок 2.6.1 Система автоматического управления



Комплект аппаратуры ВАВ состоит из: блока управления насосами БУН, сигнального табло водоотлива СТВ
, реле производительности РПН, реле давления РДВ, заливочного погружного насоса НЗП, пускателя ПРА, электропривода задвижки ПЗ-1, электродных датчиков ЭД, термодатчиков ТДЛ-2, заградительного фильтра ФНЧ-1, кабельных ящиков КЯ-1, переключателя цепей управления ПЦУ-4, индикатора выхода ИВ-65. Блок БУН предназначен для выбора режима работы насосов (работа от верхнего, повышенного или аварийного уровня воды); обработки сигналов, поступающих от датчиков, с последующей выдачей команд на исполнительные устройства; сигнализации о состоянии водоотливной установки. В одном блоке БУН размещены три панели управления ПУН, так как большинство насосных установок состоит из трех насосов.

Табло сигнальное СТВ предназначено для воспроизведения сигналов о состоянии автоматизированной водоотливной установки.

Реле производительности РНП предназначено для контроля производительности насоса.

РНП устанавливается на всасывающем трубопроводе диаметром не менее 100мм и толщиной стенок не более 20мм.

Реле давления РДВ предназначено для контроля заливки главного насоса по давлению.

Устанавливается на всасывающей крышке насоса.

Примечание: Контакты реле коммутируют искробезопасную цепь.

Датчик электродный типа ЭД предназначен для замыкания цепи управления в схеме автоматизированной установки при повышении уровня воды до отметки установки датчика и размыкания этой цепи при повышении уровня воды.

Фильтр заградительный ФНЧ-1 предназначен для запирания канала связи от токов с частотой выше 3,5 кГц.

Примечание: ФНЧ-1 устанавливается на поверхности возле СТВ.

Индикатор выхода типа ИВ-65 является контрольным прибором и служит для определения величины выходного сигнала генератора на каждой фиксированной частоте 14, 20, 26, 32 кГц.

Термодатчик ТДЛ-2 предназначен для контроля нагрева подшипников стационарного оборудования.

ТДЛ-2 устанавливается на корпусе подшипника электродвигателя и насоса.

Примечание: Контакты датчика коммутируют искробезопасные цепи.

Аппаратура ВАВ обеспечивает: автоматическое управление насосными агрегатами по уровню воды в водосборнике; ручное управление отдельными агрегатами во время наладочных работ; возможность дистанционного управления насосными агрегатами от диспетчера при уровне воды выше нижнего; включение электродвигателей с выдержкой времени при параллельной работе насосных агрегатов во избежание наложения
пусковых токов и гидравлического удара, включение одного или нескольких насосов (в зависимости от настройки) при верхнем уровне воды в водосборнике; включение одного или нескольких насосов при повышенном и аварийном уровнях; включение резервного насоса в случае неисправности одного из насосов при работе в автоматическом режиме; заливку погружным или вспомогательными насосами при заглубленных насосных камерах; работу насосов с управляемыми задвижками и без них; дозирование заливки по времени и контроль включения насосов по времени и давлению. При достижении воды в водосборнике датчика верхнего уровня 4, сигнал с него поступает на блок 5. В блоке 5 формируется сигнал, который поступает в блок управления насосом 6, где формируется сигнал на включение в работу заливочного насоса 3. Заливочный насос подает воду в главный насос в течение выхода блока 5 в блок 6 поступает сигнал, который приводит к формированию сигналов в блоке 6 на включение главного насоса 2, привода задвижки 7 на ее открытие и при отсутствии производительности, поддержанию во включенном состоянии привода заливочного насоса в течении заданного времени. При этом сигнал с первого выхода блока 5 снимается.Hybrid.ai Если на заливочном насосе не сработал датчик давления 9 к моменту выдачи сигнала на его включение, то с данного блока 6 в блок 5 выдается сигнал аварии, а блок 5 выдает сигнал на включение на другой блок 6, соответствующий другому насосу. С блока 6 соответствующего неисправному насосу в блок 5 поступает 2 сигнала: общей неисправности и вида неисправности. С момента выдачи сигнала на включение главного насоса блоком 6 производится контроль включения высоковольтной ячейки, контроль набора производительности насосом, контроль температуры подшипников, контроль заклинивания задвижки.

Смотрите также файлы