Файл: Проектирование систем управления водоотливной установки метрополитена.docx
Добавлен: 30.11.2023
Просмотров: 354
Скачиваний: 7
СОДЕРЖАНИЕ
Проблема водоотлива в метрополитене и пути её решения.
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
Q – подача водоотливной установки;
H – напор водоотливной установки;
HВ – вакуумметрическая высота всасывания;
HГ – геодезическая высота нагнетания;
Е – удельные энергозатраты водоотлива;
η – коэффициент полезного действия водоотлива;
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.
2.1 Ориентировочный выбор типа насосов и их количества
2.2 Определение вакуумметрической высоты всасывания и мощности двигателя насоса.
Исходные данные на проектирование:
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:
- 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.
Определение мощности неправильно
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.
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.
2.3 Расчет и выбор трубопроводов, выбор коллекторов
Вычисляем внутренний диаметр нагнетательного трубопровода по формуле:
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;
где 1,18 ― коэффициент, учитывающий минусовый допуск толщины стенок труб;
t = 12 лет ― расчетный срок службы труб.
2.4 Выбор насосов, определение их количества и схемы соединения
Рисунок … График рабочих характеристик ЦНС
Расчетная мощность электропривода насоса
– насос и всасывающий трубопровод заполняются водой перед пуском;
– насос постоянно заполнен водой.
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
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.
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.
4. Короткое замыкание в цепях управления.
Оборудование автоматизации водоотливных установок.
Рисунок 2.6.1 Система автоматического управления
Реле производительности РНП предназначено для контроля производительности насоса.
Реле давления РДВ предназначено для контроля заливки главного насоса по давлению.
Устанавливается на всасывающей крышке насоса.
Примечание: Контакты реле коммутируют искробезопасную цепь.
Примечание: ФНЧ-1 устанавливается на поверхности возле СТВ.
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.
При достижении аварийного уровня воды срабатывает звуковая сигнализация.
Рисунок 2.6.2 – Принципиальная электрическая схема аппаратуры ВАВ
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
2.11 Эксплуатация и ремонт водоотливной установки
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.
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.
Одновременно блоком 6 снимаются сигналы на включение главного насоса, привода задвижки на ее открытие и выдается сигнал на включение привода задвижки на ее закрытие. Если через заданное время, достаточное для набора производительности главным насосом не срабатывает датчик производительности 8, то произойдет выход насоса на аварию по производительности аналогично выходу по неисправности высоковольтной ячейки. Аналогично произойдет выход насосов на аварию по заклиниванию задвижки и перегреву подшипников.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 снижении в водосборнике ниже датчика нижнего уровня 4 сигнал с него поступает в блок 5, где с интервалом в 10 сек. формируется сигнал для выдачи в блок управлениями насосами 6. В блоке 6 формируется сигнал включения привода 1 на закрытие задвижки. По закрытию задвижки в блоке срабатывает контакт 5, который закрывает цепь управления главного насоса 6 и система возвращается в исходное состояние. По истечению приблизительно 160 сек. блок управления насосами 6 возвращается в исходное состояние. В случае неотключения по каким-либо причинам высоковольтной ячейки блоком 6 выдается сигнал общей аварии по высоковольтной ячейке. Эти сигналы аварии в виде звуковой и световой сигнализации с помощью сигнального табло СТВ (СТВ показан на принципиальной схеме рисунок 10) воспринимаются диспетчером.При необходимости пуск насосной установки водоотлива может быть осуществлен с блока ручного управления путем перевода переключателя в положение „Ручное” и нажатии кнопки „Пуск1” .
Все сигналы от датчиков по цепям поступают в БРЦ, который для гальванической развязки искробезопасных цепей БУН с искроопасными цепями управления высоковольтной ячейкой. Этот блок представляет собой 9 ячеек собранных на основе оптронов АОТ-128А. Переключатель программы SА2 устанавливается в одно из положений (смотреть рисунок 7): В, П, А, Р, О (соответственно верхний,повышенный или аварийный уровень, ручное управление, ремонт), например В. При подаче напряжения в блоке управления загорается сигнальная лампа HL6 и срабатывает промежуточное реле защиты КV16 по цепи: обмотка III трансформатора VТЗ, конденсатор С7, контакт SК1 термодатчика ТДЛ, контакт SQ2.2 конечного выключателя привода задвижки, контакт переключателя режима работы SА2.4, резистор R7, конденсатор С7, диоды VD10 — VD13, катушка реле защиты КV16, резистор RЗ, обмотка III трансформатора ТVЗ. В исходном положении контакты термодатчика SК1 и конечного выключателя привода задвижки SQ2.2 замкнуты. Реле КV16 своим замыкающим контактом включает промежуточное реле защиты КV17, а оно подготавливает к включению цепи заливки и пуска главного насоса. При достижении водой верхнего уровня промежуточное реле уровня КV18 срабатывает по цепи: обмотка IV трансформатора ТVЗ, диоды VD14 — VD17, резистор R5, катушка промежуточного реле КV18, контакт реле КV9, контакт переключателя режима работы SА2.5, зажим 5 панели управления, электрод верхнего уровня ЭВ, вода, «земля», зажим 3, диоды VD14 — VD17, обмотка I трансформатора ТVЗ. Реле КV18 своим контактом включает реле КV8 и блокируется замыкающим контактом КV8 и электродом ЭН, обеспечивая свое питание, пока уровень воды не снизится до электрода ЭН. Реле КV8 своими замыкающими контактами включает пускатель заливочного насоса HЗП (происходит заливка главного насоса) и двигатель М моторного реле по цепи: обмотка II трансформатора ТV7, вывод б, двигатель М программного реле КТ1, контакты реле КV8, КV12, вывод а, обмотка II трансформатора ТV7. Двигатель М вращает диски и задает программу заливки, пуска и работы главного насоса.Реклама С выдержкой времени замыкается контакт КТ14, и реле КV15 обтекается током по цепи: обмотка II трансформатора ТVЗ, конденсатор С6, контакты реле КV17, КV12, КV8, контакт SР2 реле давления РДВ, контакт КТ1.4 реле времени, резистор R6, конденсатор С6, диоды VD6 — VD9, катушка реле КV15, резистор R2, обмотка II трансформатора ТVЗ. Реле КV 15 замыкающим контактом включает реле пуска главного насоса КV19, которое своим замыкающим контактом включит пускатель привода задвижки ПРА на открывание, а также ячейку РВД-6 (при высоковольтном двигателе) или пускатель (при низковольтном двигателе) главного насоса. В последнем случае перемычка 64 — «земля» должна быть снята. Реле КV1, реагирующее на постоянный ток
, сработает, так как обмотка его шунтируется диодом VD18 по цепи; обмотка II трансформатора ТV2, конденсатор С1, контакт реле КV5, зажим 4 пускателя, контакт SQ1 конечного выключателя привода задвижки, зажим 33 панели управления, контакт реле КV19, контакт переключателя режима работы SA2.2, диод VD18, зажим 64 блока управления, «земля», конденсатор С1, обмотка II трансформатора ТV2. Дальнейшую работу аппаратуры рассмотрим с высоковольтным двигателем. При полном открывании задвижки контакт конечного выключателя SQ1 разомкнётся, и реле КV1 отключится. Контакт SP2 реле давления размыкается, но реле КV15 продолжает обтекаться током, поскольку контакты SР2 и КТ1.4 зашунтированы замыкающим контактом КV19. По окончании пуска главного насоса (через 383 с) контакт КТ1.2 замкнется и включит реле КV12, которое своими размыкающими контактами разорвет цепи питания двигателя М и реле КV15. Если к этому времени насос разовьет нормальную производительность, то катушка реле КV15 будет обтекаться током через контакт реле производительности SР1.
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.
При закрывании задвижки размыкается контакт конечного выключателя привода задвижки в цепи питания реле КV15 и последнее обесточивается, что приводит к остановке главного насоса. После полного закрывания задвижки пускатель отключится контактом конечного выключателя SQ1.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.
Работа схемы при повышенном или аварийном уровне воды аналогична вышеописанной, переключатель SА2 при этом устанавливается в положение П или А. (При этом срабатывает реле аварийного уровня КV21, цепь управления которого через зажим 7 — «земля» блока управления БУН подключена соответственно к зажиму 7 — «земля» панели управления насосом). В случае работы схемы при местном (ручном) управлении переключатель SА2 ставится в положение Р. Управление осуществляется кнопками «Пуск» и «Стоп» магнитных пускателей или поста управления высоковольтными ячейками РВД-6. Останов работающего насоса можно произвести кнопкой SВ7 («Стоп»), включенной последовательно с электродным датчиком ЭН. Дистанционное управление работой насоса осуществляется нажатием кнопки SВ6 («Пуск») на табло СТВ. При этом срабатывает промежуточное реле уровня КV18. Далее схема будет работать так же, как и при автоматическом режиме. Для отключения насоса при любом уровне воды переключатель SАЗ кратковременно переводят в положение «Отключено» и тем самым обесточивают реле КV18. В случае необходимости ремонта насоса переключатель 8А2.4 устанавливают в положение «О».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.
Если насос во время работы по различным причинам уменьшит производительность или во время пуска к моменту размыкания контакта КV12 неразовьет нормальной производительности, контакт реле производительности SР1.1