Промышленная аппаратура автоматизации водоотлива
Для автоматического управления водоотливными установками в горной и других отраслях промышленности применяется следующая аппаратура:
АВ-5, АВ-7 – для участкового водоотлива;
АВО-3 для установок, оборудованных одним насосом с короткозамкнутым асинхронным двигателем до 120 кВт;
УАВ для установок, оборудованных насосами с высоковольтными и низковольтными асинхронными короткозамкнутыми электродвигателями. Унифицированная аппаратура УАВ имеет нормальное исполнение и может укомплектовываться для автоматизации насосов;
ВАВ для установок, оборудованных насосами (до девяти) с высоковольтными и низковольтными асинхронными короткозамкнутыми электродвигателями. Аппаратура имеет взрывозащищенное исполнение и может использоваться в шахтах, опасных по газу или пыли.
В настоящее время для автоматизации водоотливных насосов, оборудованных асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором, выпускаются из этого перечня комплексы ВАВ и УАВ, имеющие различные модификации.
К важнейшим операциям по управлению водоотливной установкой относится заливка насоса перед включением его в работу. В настоящее время наибольшее распространение получил способ заливки при помощи заливочного погружного насоса ЗПН, который находится в водосборнике ниже нижнего уровня и постоянно залит водой.
Схемную реализацию алгоритма работы автоматической водоотливной установки применительно к гидравлической схеме, изображенной на рис. 3.1, можно уяснить по электрической схеме аппаратуры УАВ (рис. 3.2).
 |
Рисунок 3.1 – Гидравлическая схема автоматической водоотливной установки
Унифицированная аппаратура автоматизации водоотлива УАВ предназначена для автоматического управления водоотливными установками с высоковольтными и низковольтными асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором. Аппаратура УАВ в нормальном исполнении и выпускается в различной модификации: УАВ-К – предназначена для автоматизации одиночного насоса (взамен АВО-3), УАВ-2 – для автоматизации проходческого водоотлива, УАВ-3.0 – для автоматизации низковольтных водоотливных установок (взамен АВН-1м), УАВ-3.1 …УАВ-16.1 – для автоматизации высоковольтных водоотливных установок с одной управляемой задвижкой, УАВ-3.2 …УАВ-16.2 – то же, с двумя задвижками. Комплектность поставки аппаратуры зависит от модификации. Количество управляемых насосных агрегатов до 16.
Аппаратура обеспечивает нормальную работу водоотливных установок без вмешательства постоянного дежурного персонала. Схема построена но блочному принципу. Для управления каждым насосом предусмотрен индивидуальный агрегатный блок управления (БН). Общие элементы аппаратуры, а также элементы управления одним насосом расположены в головном агрегатном блоке (ОБН).
Число блоков управления всегда равно числу насосных агрегатов. Очередность работы насосных агрегатов устанавливается универсальным переключателем, расположенным в каждом блоке управления. Схема позволяет переводить на местное управление любое количество насосных агрегатов, не нарушая нормальной работы остальных насосных агрегатов в автоматическом режиме.
При повышении уровня воды до места установки электрода верхнего уровня ЭВ транзистор VТ1 открывается и включается реле верхнего уровня К1, которое самоблокируется через электрод нижнего уровня ЭН и одновременно замыкает свой контакт К1.2 в цепи управления блоками насосов. При замыкании контакта К1.2 реле-повторитель уровня К4 обтекается током по цепи: плюс UZ3, контакт К1.2, контакт SA, контакт КТ3, реле К4, контакт SA, минус UZ3. Реле К4 делает ряд переключений: включает пускатель заливочного насоса (контактор К); контактом К4 подает питание на синхронный двигатель моторного реле времени КТ по цепи: трансформатор Т, реле времени КТ, контакты КТ1 и К4, трансформатор Т.
С началом вращения профильных дисков моторного реле времени контакт КТ3 размыкается и реле К4 будет получать питание через свой контакт К4.
С выдержкой времени, необходимой для заливки главного насоса, замыкается контакт КТ.6 в цепи реле главного насоса К6. Если к этому времени насос будет залит, то контакт реле контроля заливки SP замкнется и реле К6 включится по цепи: плюс UZ3, контакты К5, КТ.5, SP, КТ.6 и К4, катушка реле К6, минус UZ3.
Реле К6 своим контактом включает высоковольтную ячейку главного насоса и одновременно включает контактор электропривода задвижки КМ1. Контактор включает привод задвижки, которая начнет открываться, замкнет свой контакт SQ2 в цепи К6 и вместе с контактом К6 зашунтирует контакты SP, КТ6 и К4.
При полном открытии задвижки разомкнется контакт SQ1 в цепи контактора КМ1 и двигатель задвижки остановится.
Через 57 с после включения реле К6 разомкнется контакт КТ7 в цепи пускателя К заливочного насоса и последний остановится. Через 70 с после включения реле К6 произойдет размыкание контактов реле времени КТ1 и КТ5, в результате чего: контакт КТ1 разомкнет цепь питания двигателя моторного реле времени КТ, и профильные диски остановятся на все время работы насоса в нормальном (безаварийном режиме);
контакт КТ5 разомкнется в цепи реле К6. Однако оно будет питаться через контакт К6 по цепи: плюс UZ3, контакты К5, К4, К6 и SQ2, реле К6, минус UZ3.
При снижении уровня воды ниже датчика ЭН разрывается цепь делителя напряжения Р2 и Р3, транзистор Т1 запирается, и реле К1 отключается, размыкая свой контакт К1.2 в цепях управления блоками. Реле К4 отключается и размыкает свой контакт в цепи К6 и в цепи синхронного двигателя КТ. Одновременно замыкается контакт К4 в цепи пускателя привода задвижки КМ2 и последняя начинает закрываться.
При полном закрытии задвижки конечный выключатель SQ2 разомкнется и обесточит реле К6, которое отключит высоковольтную ячейку и обеспечит установку профильных дисков в исходное положение. При повторном повышении уровня воды до отметки верхнего уровня описанный цикл повторяется.
Работа насоса в автоматическом режиме от повышенного и аварийного уровней происходит аналогично работе насоса от верхнего уровня. Настройка насоса для работы с этих уровней производится с помощью переключателя SA.
При срабатывании любого вида защиты, которая действует на реле защиты К5, насос останавливается. Вместо вышедшего из строя насоса включается резервный. Резервным насосом считается тот насос (или несколько насосов), который настроен для работы от аварийного уровня. Он включается размыкающим контактом К5. При срабатывании любой защиты реле К5 отключается и замыкает контакт в цепи реле К4. Защита агрегата от работы его при потери производительности осуществляется реле производительности S флажкового типа, устанавливаемым на всасе насоса. Если при пуске насоса он не разовьет нормальную производительность или уменьшит ее по какой-либо причине во временя работы, то контакт реле S в цепи реле К6 разомкнется и последнее обесточится. При этом одновременно отключится высоковольтная ячейка и будет подан сигнал диспетчеру через генератор 29 кГц замыканием контактов S| и S||.
Контроль заливки насоса осуществляется с помощью реле давления SP, а также по времени. Контакты этого реле включены в цепь К6. Если к моменту пуска насоса (замыкания контакта КТ6) он окажется не залитым, контакт SP в цепи реле К6 не замкнется и оно не включится. Контакт К6 в цепи двигателя моторного реле времени КТ останется замкнутым, и профильные диски будут поворачиваться до тех пор, пока не разомкнется контакт КТ.4 в цепи защиты К5 и начнется пуск резервного насоса.
Сигнализация диспетчеру о состоянии насосных агрегатов и аварийном уровне воды осуществляется по заданной паре телефонных проводов на частотах 14, 20 и 26 кГц. Соответствующие контакты (К3.3, S|, S||, К5) включают генераторы, сигналы которых поступают на приемники блока сигнализации установленного в диспетчерской. Они срабатывают и включают реле (КН1, КН2, КН3, КН4), которые замыкают цепи ламп HL4, HL5 и звонка НА. От генератора 20 кГц включается лампа HL3.
Для автоматизации главного водоотлива, оборудованного несколькими насосами для шахт, опасных по газу или пыли, применяется аппаратура ВАВ, позволяющая автоматизировать главные водоотливы с комплектом агрегатов до девяти. Приводные двигатели могут быть как низковольтные, так и высоковольтные. Аппаратура построена по блочному принципа и собрана с использованием многоконтактных герметизированных реле и полупроводниковых элементов. В комплект аппаратуры ВАВ входят: блок БУН управления насосами, сигнальное табло СТВ водоотлива, реле производительности РПН, реле давления РДВ, заливочный погружной насос ЗПН, пускатель ППВ-1, электропривод задвижки ПЗ-1, электродные датчики уровня ЭД, термодатчики ТДЛ-1, заградительный фильтр ФНЧ-1, кабельные ящики, переключатели цепей управления ПЦУ-3, индикаторы выхода ИВ-65.
Блок БУН осуществляет: выбор режима работы насосов по уровню воды в водосборнике; прием сигналов от датчиков, в соответствии с которыми формирует и выдает команды на исполнительные устройства и сигнализацию о состоянии насосного агрегата. В одном блоке БУН размещены три панели управления насосами ПУН.
Аппаратура ВАВ обеспечивает автоматическое, дистанционное и ручное управление насосными агрегатами.
В автоматическом режиме аппаратура включает насосные агрегаты в зависимости от уровня воды в водосборнике; обеспечивает включение электродвигателей насосов с выдержкой времени при параллельной работе насосных агрегатов для исключения наложения пусковых токов и гидравлического удара; включает резервный насос при выходе из строя рабочего; заливает погружным или вспомогательным насосом главные насосы и осуществляет контроль заливки по времени, контроль работы по производительности и защиту от аварийных режимов.
Рассмотрим работу схемы в автоматическом режиме. Приведенная на рис. 3.3 принципиальная электрическая схема автоматизации одного насоса (аппаратуры ВАВ) соответствует исходному состоянию. Переключатель положения ПР установлен в положение для работы насоса верхнего уровня (В). при подаче напряжения в блок управления в нем загорается сигнальная лампочка и срабатывает реле защиты РЗ1 по цепи: обмотка III трансформатора Тр3, конденсатор С7, контакт термодатчика ТДЛ, контакт конечного выключателя ПЗ1, переключатель режима работы ПР, резистор R7, конденсатор С7, диодный мост Д10-Д13, резистор R3, обмотка III Тр3. Своим замыкающим контактом реле Р31 включает реле защиты РЗ, которое подготавливает к включению цепи включения заливочного и главного насосов.
При контактировании датчика верхнего уровня ЭВ с водой замыкается цепь питания промежуточного реле РУ1 и оно срабатывает (обмотка IV Тр3, Д14, Д17, R5, РУ1, РВП1, ПР, ЭВ, вода-земля, обмотка IV Тр3). Реле РУ1 своим замыкающим контактом включает реле управления РУ (ввод б, Д21-Д24, РУ1, РУ, ПР, ввод а), которое своим замыкающим контактом РУ и электродом ЭН шунтирует контакт реле РУ1 до тех пор, пока вода в водосборнике не опустится ниже уровня электрода ЭН.
Реле РУ замыкающим контактом включает пускатель заливочного насоса (начинается заливка главного насоса) и двигатель М моторного реле времени осуществляется программа заливки, пуска и работы главного насоса. С выдержкой времени замыкается контакт реле РВ4 и включается реле РП (обмотка II Тр3, С6, Р3-РВП2, РУ, РДВ, РВ4, R6, С6, Д6-Д9-R2, обмотка II Тр 3), которое своим замыкающим контактом включает реле пуска главного насоса Р.
Последнее замыкающим контактом включает пускатель ППВ1 привода задвижки на открывание и ячейку РВД 6 (если двигатель высоковольтный) или пускатель (если двигатель низковольтный) главного насоса.
Через 383 с (время главного насоса) замыкается контакт реле РВ2 и включается реле РВП2, которое разрывает цепи питания двигателя моторного реле РВ и реле РП. Двигатель М выключается, а реле РВП2 будет в этом случае шунтирован контактом реле РПН.
После откачки воды до нижнего уровня размыкается цепь питания реле РУ1, которое отключается и разрывает цепь питания реле РУ. Это приводит к включению пускателя ППВ1 привода задвижки, и она закроется. При закрывании задвижки размыкается контакт КВЗ2 и обесточивается реле РП. Двигатель главного насоса отключается от сети. После полного закрывания задвижки ее пускатель ППВ1 отключается контактом конечного положения КВЗ1.
Реле РУ своим контактом включает двигатель М, и моторное реле времени РВ будет возвращено в исходное состояние, в котором двигатель М будет отключен от цепи питания контактом РВП1, последнее же обеспечивается контактом РВ1.