Выбор типоразмера преобразователя расхода и определение гидравлических потерь

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 4

1. Выбор типоразмера расходомера определяется диапазоном расходов в трубопроводе, где будет устанавливаться ППР. Если диапазон расходов для данного трубопровода укладывается в диапазон расходов нескольких типоразмеров ЭМР, то определять нужный типоразмер рекомендуется исходя из заданного предельного значения потери напора.

2. Если значение Dу выбранного типоразмера ЭМР меньше значения Dу трубопровода, куда предполагается устанавливать ППР, то для монтажа в трубопро-вод используются переходные конуса (конфузор и диффузор).

3. Определить гидравлические потери напора в системе <конфузор – ППР – диффузор>, приведенной на рис.2, можно по нижеприведенной методике.

4. Исходные данные для определения потерь напора:

объемный расход жидкости в данном трубопроводе - Q[м³/ч];

Dу подводящего трубопровода - D1[мм];

Dу ППР - D2[мм];

Dу отводящего трубопровода - D3[мм];

угол конусности конфузора - α₁[град];

угол конусности диффузора α₃[град];

длина прямолинейного участка - l[мм].

Рис. 2. Схема трубопровода в месте установки ПР.

Конфузор; 2 - полнопроходная шаровая задвижка; 3 - ПР; 4 – диффузор

Согласно известному принципу суперпозиции суммарные потери на-пора hн в системе <конфузор – ППР – диффузор> складываются из местных потерь напора в конфузоре hн1 , прямолинейном участке (длиной l) hн2 и диффузоре hн3:

hн = hн1 + hн2 + hн3, (м вод.ст.) Потеря напора в конфузоре определяется по графику рис.17а, где v2 – скорость потока жидкости в прямолинейном участке. График зависимости потери напора от скорости потока рассчитан для угла конусности конфузора α1 = 20 °. Для определе-ния скорости потока жидкости по значению объемного расхода Q можно воспользо-ваться графиком рис.4 или формулой:

Потеря напора в прямолинейном участке определяется по графику рис.3б. График зависимости потери напора от скорости потока рассчитан для отношений длины прямолинейного участка к диаметру 15; 20; 25 и 30.

Потеря напора в диффузоре определяется по графику рис.3в. График зависи-мости потери напора от скорости потока рассчитан для угла конусности диффузора α3 = 20° и отношений наибольшего диаметра диффузора к наименьшему 2,0; 2,5; 3,5 и 4,0.

ПРИМЕЧАНИЕ. Программное обеспечение для проведения уточненного рас-чета потерь напора в системе <конфузор – ППР – диффузор> поставляется по заказу.

Рис. 3. Графики зависимостей потерь напора в конфузоре (а),

Прямолинейном участке (б) и диффузоре (в).

Рис. 4. График зависимости расхода жидкости

От скорости потока для различных значений Dу.

Задание на первое занятие :

Повторить основные методы расчета теплопотерь и тепловых нагрузок.

Задание на второе занятие :

Рассчитать тепловые нагрузки на здание и на ГВС при различных погодных условиях.

Задание на третье занятие :

3. Рассчитать тепловые нагрузки при применении дежурного отопления в нерабочее время.

Задание на четвертое занятие :

4. Определить эффект от применения погодоведомого регулирования и перехода на дежурное отопление в нерабочее время

Ход занятия: изучить теоретический материал, получить у преподавателя вариант задания, разбивка обучаемых на команды, составить описание работы системы, произвести разбор работ применительно к конкретным ситуациям, подготовить отчет используя программные методы расчетов, предварительный отчет отправляется преподавателю с помощью интернет ресурса.

Задача 1:

Учебный корпус 4 – этажное здание, 18х200х16; 2000 чел; столовая.

Определить максимальную тепловую нагрузку на отопление и ГВС и вентиляцию при температуре наружного воздуха –28 град (пасмурно) и + 5 град (солнечно). Определить эффективность применения погодоведомого регулирования и введения дежурных режимов. Оценку тепловой нагрузки сделать на основе удельных отопит характеристик. Провести анализ сценариев регулирования по температуре наружного воздуха; по температуре обратного теплоносителя; по температуре воздуха в помещениях.

По окончанию занятия студент должен ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1. Основные принципы и способы измерения расхода, температуры и давления.

2. Типы расходомеров, термодатчиков и датчиков давления.

3. Оценки тепловой нагрузки на отопление зданий и ГВС.

4. Работа автоматизированной системы управления расходом тепловой энергии.

5. Блок управления.

6. Регулирующий орган.

7. Управление расходом теплоносителя.

8. Регулирование температуры.

9. Подбор регулятора.

На практических занятиях студент должен иметь:

Справочную литературу (СНиП, справочники, таблицы),

Для успешного выполнения работы студент должен иметь с собой

ручку, карандаш, линейку, микрокалькулятор.

Практическое занятие №3.

Регулирование расхода тепловой энергии

Цель занятия:научиться основам современных методов измерения и контролирования расхода тепловой энергии; научить основам проектирования схем регулирования тепловой энергии в зданиях.

Общие сведения

Тепловой режим отапливаемых помещений определяется как результат совокупного влияния непрерывно изменяющихся внешних и внутренних возмущающих воздействий. К внешним тепловым воздействиям относятся изменения температуры наружного воздуха, скорости и направления ветра, интенсивности солнечной радиации, влажности воздуха; к внутренним возмущающим воздействиям в жилых зданиях — выделение тепла при приготовлении пищи, работа электрических осветительных приборов, тепло, выделяемое людьми, и др.

Регулирующими (управляющими) воздействиями, которые должны обеспечить стабилизацию температурного режима помещений или его изменение во времени по заданной программе, являются температура и расход теплоносителя, поступающего в нагревательные приборы, а также продолжительность его подачи. Применение автоматического регулирования в системах центрального отопления даст значительный технико-экономический эффект.

Как уже отмечалось, способы регулирования подразделяются на три группы: центральное регулирование на тепловом вводе; регулирование по отдельным зонам — зонное регулирование; индивидуальное регулирование каждого нагревательного прибора.

а)

б)

Рис.5. Функциональная схема автоатизации элеваторной системы отопления:

а – система с одним элеватором: 1 – регулирующий клапан; 2 – датчик; 3 – регулятор; б – система с двумя элеваторами

В зависимости от назначения здания, его ориентации, конструкции наружных ограждений и нагревательных приборов регулирование осуществляется: по отклонению внутренней температуры в «представительных» (контрольных) помещениях; по возмущению (изменению температуры наружного воздуха, скорости ветра, интенсивности солнечной радиации); по отклонению внутренней температуры внутри физической тепловой модели здания. В физической модели температура воздуха, равная температуре воздуха в здании, поддерживается с помощью электрического нагревателя. Датчики температуры, находящиеся внутри модели, дают сигнал, и через регулятор осуществляется управление регулирующим клапаном, установленным на линии подачи тепла в здание.

При центральном регулировании осуществляется позиционное или пропорциональное изменение количества теплоты, поступающей в здание из тепловой сети, в зависимости от изменения температуры воздуха в контрольных помещениях или температуры наружного воздуха. На рис. 5,а представлена широко распространенная схема регулирования системы отопления с элеваторным смесителем. Перед элеватором установлен регулирующий клапан с электроприводом, а в контрольном помещении - датчик позиционного регулятора. При изменении температуры воздуха в контрольном помещении срабатывает реле регулятора и регулирующий клапан при этом открывается или закрывается. В здании может быть выбрано не одно, а несколько контрольных помещений и устанавливается соответствующее число позиционных регуляторов.

Двухпозиционное изменение расхода тепла, предусмотренное схемой автоматического регулирования, связано с тепловой разрегулировкой системы отопления: при периодических отключениях системы отдаленные (по ходу воды) приборы получают в среднем за сутки меньшее количество теплоты, чем расположенные близко. Поскольку с повышением частоты отключений тепловая разрегулировка увеличивается, рассмотренная схема регулирования применяется или для малопротяженных систем отопления, или при условии отключения подачи теплоносителя в здание не более 3—4 раза в сутки.

Более высокое качество регулирования температуры воздуха в помещениях достигается при установке на вводе двух элеваторов (рис.5, б). Один из элеваторов является нерегулируемым и обеспечивает пропуск в систему отопления минимально заданного расхода воды из тепловой сети. Регулирующий клапан устанавливается перед вторым элеватором. Схема автоматизации узла с двумя элеваторами аналогична схеме автоматизации узла с одним элеватором.

На рис.6 представлена схема автоматизации системы отопления с независимым подключением (через бойлер), которая построена на элементах системы промышленной пневмоавтоматики «Старт». Основной задачей системы автоматики является поддержание температуры теплоносителя в соответствии с отопительным графиком.

Рисунок 6. Функциональная схема автоматизации системы отопления с независимым присоединением:

1 – пропорционально-интегральный блок; 2, 3 – показывающие приборы; 4 – регулирующий клапан

Регулируемое значение температуры воды, поступающей в систему отопления, изменяется в зависимости от температуры наружного воздуха. Регулирование производится манометрическими показывающими приборами 2 и 3 с пневматическим выходным сигналом, контролирующими температуру наружного воздуха и теплоносителя. При температуре наружного воздуха t1, на пневмопривод регулирующего клапана поступает управляющее воздействие от пропорционально-интегрального блока, обеспечивающее поддержание температуры теплоносителя Т согласно отопительному графику. При отклонении температуры теплоносителя прибор 2 изменяет давление сжатого воздуха, поступающего на блок, в результате чего изменяется давление выходного сигнала блока, воздействующего на пневмопривод регулирующего клапана. Регулирующий клапан в зависимости от изменения температуры теплоносителя увеличивает или уменьшает подачу воды из тепловой сети.

В случае когда с помощью центрального регулирования невозможно поддерживать температуру воздуха в отапливаемых помещениях с достаточной точностью, применяется зонное регулирование, которое позволяет учитывать влияние изменений условий погоды (ветра, солнечной радиации) на различные зоны здания по высоте и по странам света. Зонное деление систем отопления может быть пофасадным (вертикальным) или поэтажным (горизонтальным).

Наибольшее распространение получили схемы с пофасадным регулированием. Все отапливаемые помещения разделяются на зоны, одинаково ориентированные относительно стран света. В каждой зоне выбираются контрольные помещения, в которых устанавливаются датчики регуляторов температуры, соединенных по схеме (рис. 7), аналогичной схеме центрального регулирования.

При повышении температуры воздуха в отапливаемых помещениях от регуляторов 1 и 2 поступает сигнал на исполнительные механизмы регулирующих клапанов 3 и 4 и клапаны закрываются. При понижении температуры воздуха в помещениях ниже нормы регулирующие клапаны открываются. Зонное регулирование в зависимости от аккумуляционной способности отапливаемых помещений может быть двухпозиционным или пропорциональным.

Регулирование каждого нагревательного прибора позволяет учитывать специфические условия различных помещений и менять режим отопления в соответствии с индивидуальными запросами.

Индивидуальное регулирование мощности нагревательных приборов может быть осуществлено путем изменения количества воды, поступающей в прибор, либо путем изменения конвективного или лучистого потока, поступающего от нагревательного прибора. Наиболее распространенным способом является регулирование путем изменения количества воды, поступающей в прибор. С этой целью используются регуляторы прямого действия, устанавливаемые на каждом нагревательном приборе.

Рис.7. Функциональная схема автоматизации системы отопления с пофасадным регулированием
Автоматизация водяных систем отопления

Основная задача автоматизации водяных систем отопления — стабилизация температуры воздуха отапливаемых помещений. В последние годы все шире применяется программное регулирование отпуска теплоты на отопление, которое обеспечивает снижение температуры воздуха отапливаемых помещений административных и производственных зданий в ночное время суток и в выходные дни. Рассматривается вопрос о целесообразности программного регулирования температуры воздуха в жилых зданиях.

В закрытых тепловых сетях с параллельной и двухступенчатой смешанной схемами присоединения абонентов регулирование отпуска теплоты на отопление осуществляют по отопительному графику путем стабилизации перепада давления на отопительных вводах. При неизменном гидравлическом сопротивлении системы отопления абонента постоянному перепаду давления соответствует постоянный расход сетевой воды.)

При такой автоматизации решается только одна частная задача регулирования отпуска теплоты на отопление, не допуская случаев гидравлической разрегулировки тепловой сети. Сущность гидравлической разрегулировки состоит в том, что колебания расхода сетевой воды на горячее водоснабжение (или вентиляцию) вызывают изменение разности давлений подающей и обратной линии тепловой сети, а, следовательно, изменение расхода воды на неавтоматизированных отопительных узлах. Кроме того, при уменьшении расхода сетевой воды у части абонентов происходит гидравлическая разрегулировка в тепловой сети и увеличивается расход сетевой воды на отопление у другой части абонентов, и наоборот.

Более сложным является регулирование расхода сетевой воды на ЦТП с двухступенчатой последовательной схемой присоединения абонентов, так как в этом случае расход воды на отопление должен изменяться по определенному закону в зависимости от температуры воды в подающем трубопроводе.

При неблагоприятном рельефе местности и больших потерях напора в тепловой сети автоматизацией отопительных вводов или ЦТП предусматривается поддержание постоянного давления в обратном трубопроводе систем отопления высоких или высоко расположенных зданий. (Широко применяются регуляторы давления «до себя» прямого действия.) Благодаря автоматизации исключается возможность утечки воды из систем отопления указанных зданий при колебаниях гидравлического режима тепловой сети.

При остановке насосов на обратном трубопроводе подстанции и значительном возрастании давления в обратном трубопроводе автоматика защищает отопительную систему от повышенного давления.

Схемы автоматического регулирования отпуска теплоты на отопление.

Групповое регулирование (на ЦТП). Принципиальные схемы группового автоматического регулирования отпуска теплоты на отопление приведены на рис. 8, а. Применение этих схем практически исключает возможность вертикальной разрегулировки отопительных систем при значительных сокращениях расхода сетевой воды. Местное регулирование. В схемах местного автоматического регулирования отпуска теплоты на отопление (в ИТП) также можно использовать способ регулирования по возмущению. Можно применять также схемы с совместной работой элеватора и насоса и с регулируемым элеватором (рис. 8, б). Эти схемы позволяют увеличивать коэффициент смещения элеватора по мере снижения расхода сетевой воды.

В ИТП можно применить и способ регулирования по отклонению температуры воздуха в контрольных (представительных) помещениях здания. Наиболее эффективным является местное регулирование (рис. 9), которое может обеспечить значительную экономию теплоты.

Индивидуальное регулирование. Осуществляется в каждом отапливаемом помещении или на группу помещений с одинаковым температурным режимом. Как правило, применяют двухпозиционные или П - регуляторы прямого действия. Индивидуальное регулирование нейтрализует возмущающие воздействия, возникающие в отдельных помещениях вследствие внутренних тепловыделений, солнечной радиации и т. д.

Рис. 8. Схемы группового (а) и местного (б) автоматического регулирования отпуска теплоты на отопление по возмущению: I - независимое присоединение;
II - с подмешивающими насосами на ЦТП; III - совместная работа элеватора и насоса IV - элеватор с регулирующим соплом.

Рис. 9. Схемы местного (а) и пофасадного (б) регулирования отпуска теплоты на отопление по отклонению температуры воздуха помещений.

Задание на занятие : дать общую классификацию систем регулирования тепловой энергии, осуществить подбор систем регулирования в зависимости от классификации зданий.

Рекомендации по выполнению задания: Практическое задание проводится после изучения соответствующего материала на лекционных занятиях. Практические занятия посвящены закреплению знаний полученных на лекциях. Необходимо ознакомиться с соответствующей литературой по теме занятия. До занятия необходимо выполнить подготовительную работу дома в соответствии с темой занятия.

На практических занятиях студент должен иметь:

Справочную литературу (СНиП, справочники, таблицы),

Для успешного выполнения работы студент должен иметь с собой

ручку, карандаш, линейку, микрокалькулятор.

Практическое занятие №4.

Регулирование в системах вентиляции и кондиционирования

Цель занятия:научиться основам современных методов измерения и контролирования температурных параметров и параметров микроклимата помещений; научить основам проектирования и расчета систем управления температурными режимами инженерного оборудования.

Общие сведения

Автоматизированная вентиляция позволяет эффективно организовать процесс воздухообмена с одновременной экономией на энергопотреблении. Автоматика систем вентиляции выполняет следующие функции:
- обеспечение работы вентиляционной установки по заданному временному алгоритму, например, только в рабочее время или по часовому графику без вмешательства персонала;

- контроль и поддержание заданных параметров приточного воздуха, температуры и влажности;

- автоматический контроль работы и состояния всех составляющих вентиляционной сети: вентиляторов, калориферов, систем фильтрации, компрессорно-конденсаторных установок, рекуператоров;

- учет часовой наработки оборудования и сигнализация о необходимости текущего технического обслуживания (например, смены фильтров) или поломки;
- остановка работы вентиляционной сети в случае возникновения аварийной ситуации, например, при задымлении или пожаре, или изоляция опасной зоны посредством срабатывания пожарных клапанов;

-визуализация параметров процесса посредством индикации;
- возможность дистанционного контроля работы оборудования.

Система вентиляции состоит из следующих узлов, показанных на Рис.10.

1. Воздухозаборная решетка:

Через воздухозаборную решетку в систему вентиляции поступает наружный воздух. Эти решетки, как и все другие элементы вентиляционной системы, бывают круглой или прямоугольной формы. Воздухозаборные решетки не только выполняют декоративные функции, но и защищают систему вентиляции от попадания внутрь капель дождя и посторонних предметов.

2. Воздушный клапан:

Воздушный клапан необходим для предотвращения попадания холодного наружного воздуха в помещение при выключенной вентиляции. Наибольшее распространение получили пружинный обратный клапан («бабочка») и воздушный клапан с электроприводом и возвратной пружиной (возвратная пружина закрывает клапан при пропадании электропитания). Воздушный клапан с электроприводом позволяет полностью автоматизировать управление системой — при включении вентилятора (и калорифера) клапан открывается, при выключении — закрывается.

3. Фильтр:

Фильтр необходим для защиты как самой системы вентиляции, так и вентилируемых помещений от пыли, пуха, насекомых. Для контроля загрязнения фильтра можно установить дифференциальный датчик давления, который контролирует разность давления воздуха на входе и выходе фильтра — при загрязнении разность давления увеличивается.

4. Калорифер:

Калорифер или воздухонагреватель предназначен для подогрева подаваемого с улицы воздуха в зимний период. Калорифер может быть водяным (подключается к системе центрального отопления) или электрическим. Существует способ в несколько раз снизить затраты на подогрев поступающего воздуха. Для этого используется рекуператор — устройство, в котором холодный приточный воздух нагревается за счет теплообмена с удаляемым теплым воздухом.

5. Вентилятор:

Вентилятор — основа любой системы искусственной вентиляции. Он подбирается с учетом двух основных параметров: производительности, то есть количества прокачиваемого воздуха и полном давлении. По конструктивному исполнению вентиляторы бывают двух видов: осевые (пример — бытовые вентиляторы «на ножке») и радиальные (центробежные) (типа «беличье колесо»). Другими важными характеристиками вентиляторов является уровень шума и габариты. Эти параметры в большой степени зависят от марки оборудования.

6. Шумоглушитель:

Поскольку вентилятор является источником шума, после него обязательно устанавливают шумоглушитель, чтобы предотвратить распространение шума по воздуховодам. Основным источником шума при работе вентилятора являются турбулентные завихрения воздуха на его лопастях, то есть аэродинамические шумы. Для снижения этих шумов используется звукопоглощающий материал определенной толщины, которым облицовываются одна или несколько стенок шумоглушителя. В качестве звукопоглощающего материала обычно используют минеральную вату, стекловолокно и т. п.

7. Воздуховоды:

После выхода из шумоглушителя обработанный воздушный поток готов к распределению по помещениям. Для этих целей используется воздухопроводная сеть, состоящая из воздуховодов и фасонных изделий (тройников, поворотов, переходников).

8. Распределители воздуха:

Через воздухораспределители воздух из воздуховода попадает в помещение. Как правило, в качестве воздухораспределителей используют решетки (круглые или прямоугольные, настенные или потолочные) или диффузоры (плафоны). Помимо декоративных функций, воздухораспределители служат для равномерного рассеивания воздушного потока по помещению, а также для индивидуальной регулировки воздушного потока, направляемого из воздухораспределительной сети в каждое помещение.

9. Системы регулировки и автоматики:

Последним элементом вентиляционной системы является электрический щит, в котором обычно монтируют систему управления вентиляцией. В простейшем случае система управления состоит только из выключателя с индикатором, позволяющего включать и выключать вентилятор. Однако чаще всего используют систему управления с элементами автоматики, которая регулирует мощность калорифера в зависимости от температуры приточного воздуха, следит за чистотой фильтра, управляет воздушным клапаном и т. д. В качестве датчиков для системы управления используют термостаты, гигростаты, датчики давления и т. п.

Рис. 5 – Схема системы автоматики приточной установки с водяным калорифером.

1 – воздушный клапан; 2 – фильтр; 3 – калорифер; 4 – вентилятор; 5 – шумоглушитель; 6 – щит управления системы вентиляции; 7 – электрокотел; М1 – электропривод жалюзийного клапана; М2 – электропривод 3х-ходового вентиля смесительного узла; М3 – электродвигатель циркуляционного насоса; М4 – электродвигатель вентилятора; М5 – регулятор мощности электроприбора (ТЭН); Т1 – датчик температуры наружного воздуха; Т2 – термостат защиты от замораживания калорифера; Т3 – датчик температуры по обратному теплоносителю; Т4 – термостат защиты двигателя вентилятора; Т5 – датчик температуры приточного воздуха, канальный; Т6 – датчик температуры котла; П1 – реле перепада давлений фильтра; П2 – реле перепада давлений вентилятора

Задание на занятие : дать общую классификацию системам отсечки холодных потоков воздуха у дверных проемов; определить класс воздушно-тепловой завесы и оптимальную схему управления её технологическими параметрами.

Рекомендации по выполнению задания: Практическое задание проводится после изучения соответствующего материала на лекционных занятиях. Практические занятия посвящены закреплению знаний полученных налекциях, а также освоению методик практического применения знаний полученных на параллельных курсах. Необходимо ознакомиться с соответствующей литературой по теме занятия. До занятия необходимо выполнить подготовительную работу дома в соответствии с темой занятия.

Практическое занятие №5.

Автоматизация управления насосными станциями

Цель занятия:научиться основам проектирования систем автоматического управления насосными станциями и расчета систем управления параметрами технологическими параметрами систем водоснабжения и водоотведения.

Общие сведения

Автоматизация управления насосными станциями сводится к управлению электронасосом по уровню воды в баке или давлению в напорном трубопроводе.

Рассмотрим примеры автоматизации насосных станций.

На рис. 10, а показана схема автоматизации простейшей насосной станции — дренажного насоса 1, а на рис. 10, б приведена электрическая схема этой установки. Автоматизация насосной станции осуществляется с помощью поплавкового реле уровня. Ключ управления КУ имеет два положения: для ручного и автоматического управления.

Режим работы схемы автоматизации насосом задается переключателем SА1. При установке его в положение «А» и включении автоматического выключателя QF подается напряжение на электрическую схему управления. Если уровень воды в напорном баке находится ниже электрода нижнего уровня датчика ДУ, то контакты SL1 и SL2 в схеме разомкнуты, реле КV1 обесточено и его контакты в цепи катушки магнитного пускателя КМ замкнуты. В этом случае магнитный пускатель включит электродвигатель насоса, одновременно погаснет сигнальная лампа НL1 и загорится лампа НL2. Насос будет подавать воду в напорный бак.

Рис. 10. Конструкция дренажной насосной установки (а) и ее электрическая схема автоматизации (б)

На рис. 12 приведена схема автоматизации управления погружным насосом по уровню воды в баке водонапорной башни, реализованная на релейно-контактных элементах.

Рис. 12. Принципиальная электрическая схема автоматизации погружным насосом по уровню воды в баке- водонапорной башни

Когда вода заполнит пространство между электродом нижнего уровня SL2 и корпусом датчика, подключенным к нулевому проводу, цепь SL2 замкнется, но реле KV1 не включится, так как его контакты, включенные последовательно с SL2, разомкнуты.

Когда вода достигнет электрода верхнего уровня, цепь SL1 замкнется, реле КV1 включится и, разомкнув свои контакты в цепи катушки магнитного пускателя КМ, отключит последний, а замкнув замыкающие контакты, станет на самопитание через цепь датчика SL2. Электродвигатель насоса отключится, погаснет сигнальная лампа НL2 и загорится лампа НL1. Повторное включение электродвигателя насоса произойдет при понижении уровня воды до положения, когда разомкнётся цепь SL2 и реле КV1 будет отключено.

Включение насоса в любом режиме возможно только в том случае, если замкнута цепь датчика «сухого хода» ДСХ (SL3), контролирующего уровень воды в скважине.

Основным недостатком управления по уровню является подверженность обмерзанию электродов датчиков уровня в зимнее время, из-за чего насос не выключается и происходит переливание воды из бака. Бывают случаи разрушения водонапорных башен из-за намерзания большой массы льда на их поверхности.

При управлении работой насоса по давлению электроконтактный манометр или реле давления можно смонтировать на напорном трубопроводе в помещении насосной. Это облегчает обслуживание датчиков и исключает воздействие низких температур.

На рис. 13 приведена принципиальная электрическая схема управления башенной водоснабжающей (насосной) установкой по сигналам электроконтактного манометра (по давлению).

Рис. 13. Принципиальная электрическая схема управления башенной водоснабжающей установкой от электроконтактного манометра

При отсутствии воды в баке контакт манометра SР1 (нижний уровень) замкнут, а контакт SР2 (верхний уровень) разомкнут. Реле КV1 срабатывает, замыкая контакты КV1.1 и КV1.2, в результате чего включается магнитный пускатель КМ, который подключает электронасос к трехфазной сети (на схеме силовые цепи не показаны).

Насос подает воду в бак, давление растет до замыкания контакта манометра SР2, настроенного на верхний уровень воды. После замыкания контакта SР2 срабатывает реле КV2, которое размыкает контакты КV2.2 в цепи катушки реле КV1 и КV2.1 в цепи катушки магнитного пускателя КМ; электродвигатель насоса отключается.

При расходе воды из бака давление снижается, SР2 размыкается, отключая КV2, но включение насоса не происходит, так как контакт манометра SР1 разомкнут и катушка реле КV1 обесточена. Таким образом, включение насоса происходит, когда уровень воды в баке снизится до замыкания контакта манометра SР1.

Питание цепей управления производится через понижающий трансформатор напряжением 12 В, что повышает безопасность обслуживания схемы управления и электроконтактного манометра.

Для обеспечения работы насоса при неисправности электроконтактного манометра или схемы управления предназначен тумблерSА1. При его включении шунтируются управляющие контакты КV1.2, КV2.1 и катушка магнитного пускателя КМ непосредственно подключается к сети напряжением 380 В.

В разрыв фазы L1 в цепь управления включен контакт РОФ (реле обрыва фазы), который размыкается при неполнофазном или несимметричном режиме питающей сети. В этом случае цепь катушки КМ разрывается и насос автоматически отключается до устранения повреждения.

Защита силовых цепей в данной схеме от перегрузок и коротких замыканий осуществляется автоматическим выключателем.

На рис. 4 приведена схема автоматизации водонасосной установки, которая содержит электронасосный агрегат 7 погружного типа, размещенный в скважине 6. В напорном трубопроводе установлены обратный клапан 5 и расходомер 4.

Насосная установка имеет напорный бак 1 (водонапорная башня или воздущно-водяной котел) и датчики давления (или уровня) 2, 3, причем датчик 2 реагирует на верхнее давление (уровень) в баке, а датчик 3 — на нижнее давление (уровень) в баке. Управление насосной станцией обеспечивает блок управления 8.

Управление насосной установкой происходит следующим образом. Предположим, что насосный агрегат отключен, а давление в напорном баке уменьшается и становится ниже Рmin. В этом случае от датчика поступает сигнал на включение электронасосного агрегата. Происходит его запуск путем плавного увеличения частоты f тока, питающего электродвигатель насосного агрегата.

Рис. 14. Схема автоматизации водонасосной установки с частотно-регулируемым электроприводом

Когда частота вращения насосного агрегата достигнет заданного значения, насос выйдет на рабочий режим. Программированием режима работы частотного преобразователя можно обеспечить нужную интенсивность разбега насоса, его плавный пуск иостанов.

Применение регулируемого электропривода погружного насоса позволяет реализовать прямоточные системы водоснабжения с автоматическим поддержанием давления в водопроводной сети.

Станция управления, обеспечивающая плавный пуск и останов электронасоса, автоматическое поддержание давления в трубопроводе, содержит преобразователь частоты А1, датчик давления ВР1, электронное реле А2, схему управления и вспомогательные элементы, повышающие надежность работы электронного оборудования (рис. 15).

Схема управления насосом и преобразователь частоты обеспечивают выполнение следующих функций:

- плавный пуск и торможение насоса;

- автоматическое управление по уровню или давлению;

- защиту от «сухого хода»;

- автоматическое отключение электронасоса при неполнофазном режиме, недопустимом снижении напряжения, при аварии в водопроводной сети;

- защиту от перенапряжений на входе преобразователя частоты А1;

- сигнализацию о включении и выключении насоса, а также об аварийных режимах;

- обогрев шкафа управления при отрицательных температурах в помещении насосной.

Плавный пуск и плавное торможение насоса осуществляют с помощью преобразователя частоты А1 типа FR-Е-5,5к-540ЕС.

Электродвигатель погружного насоса подключается к выводам U, V и W преобразователя частоты. При нажатии кнопки SВ2 «Пуск» срабатывает реле К1, контакт которого К1.1 соединяет входы STF и РС преобразователя частоты, обеспечивая плавный пуск электронасоса по программе, заданной при настройке частотного преобразователя.

При аварии частотного преобразователя или цепей электродвигателя насоса замыкается цепь А-С преобразователя, обеспечивая срабатывание реле К2. После срабатывания К2 замыкаются его контакты К2.1, К2.2, а контакт К2.1 в цепи К1 размыкается. Происходит отключение выхода частотного преобразователя и реле К2. Повторное включение схемы возможно только после устранения аварии и сброса защиты кнопкой 8В3.1.

Рис. 15. Принципиальная электрическая схема автоматизации погружным насосом с устройством плавного пуска и автоматического поддержания давления

Датчик давления ВР1 с аналоговым выходом 4...20 мА подключен к аналоговому входу частотного преобразователя (контакты 4, 5), обеспечивая отрицательную обратную связь в системе стабилизации давления.

Функционирование системы стабилизации обеспечивается ПИД-регулятором преобразователя частоты. Требуемое давление задается потенциометром К1 или с пульта управления частотного преобразователя. При «сухом ходе» насоса в цепи катушки реле КЗ замыкается контакт 7-8 электронного реле сопротивления А2, к контактам которого 3-4 подключен датчик «сухого хода».

После срабатывания реле КЗ замыкаются его контакты К3.1 и КЗ.2, в результате чего срабатывает реле защиты К2, обеспечивая отключение электродвигателя насоса. Реле КЗ при этом становится на самопитание через контакт К3.1.

При всех аварийных режимах зажигается лампа НL1; лампа НL2 зажигается при недопустимом снижении уровня воды (при «сухом ходе» насоса). Подогрев шкафа управления в холодное время года осуществляется с помощью электронагревателей ЕК1...ЕК4, которые включаются контактором КМ1 при срабатывании термореле ВК1. Защита входных цепей преобразователя частоты от коротких замыканий и перегрузок осуществляется автоматическим выключателем QF1.

Задание на первое занятие : дать общую классификацию систем водоснабжения и водоотведения, регуляторов расхода и параметров аварийных режимов; определить, какая схема управления насосными станциями будет оптимальной для конкретной инженерной системы.

Задание на второе занятие : проектирование системы поддержания параметров инженерной системы по индивидуальному заданию.

преобразования радиотехнического сигнала в сигнал рассогласования;

линеаризации математических моделей автоматических систем; методы

анализа динамических систем при наличии детерминированных и

случайных воздействий; изучению механизма влияния ОС на основные

показатели и стабильность параметров изучаемых систем и причины

возникновения неустойчивой работы. Необходимо ознакомиться с соответствующей литературой по теме занятия. До занятия необходимо выполнить подготовительную работу дома в соответствии с темой занятия.

На практических занятиях студент должен иметь:

Справочную литературу (СНиП, справочники, таблицы),

Для успешного выполнения работы студент должен иметь с собой

ручку, карандаш, линейку, микрокалькулятор.

Список литературы.

1. Чупин В.Р. Автоматизация и диспетчеризация инженерных систем. 2003.

2. Хубаев С-М.К. Автоматизация систем теплогазоснабжения и вентиляции. – М. Изд-во Ассоциации Вузов. 2004 г.

3. Макотрина Л.В., Санитарно-техническое оборудование зданий. Методические указания для выполнения курсового проекта для студентов специальности 290800 "Водоснабжение и водоотведение" дневной и заочной формы обучения. - Иркутск, ИрГТУ,2011. – 59 с.

4. Чупин В.Р, Шелехов И.Ю. Автоматизация инженерных систем : учебное пособие - Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 2012. - 1 o=электрон. опт. диск (CD-ROM). ДСК-2537

5. Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения : учеб. для сред.строит. спец. учеб. заведений / А. А. Рульнов, К. Ю. Евстафьев. - М. :ИНФРА-М, 2008. - 203 с. : a-ил.

6. Рябинкин В.Н. Учет тепловой энергии и теплоносителя.- М.: Мосэнергоиздат. – 2000. – 120 с.

7. Фаликов В.С. Энергосбережение в системах тепловодоснабжения зданий. – М.: ГУП ВИМИ. – 2001. – 164 с.

8. РАСХОДОМЕР-СЧЕТЧИК ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ « ВЗЛЕТЭР», Исполнение ЭРСВ-420. Руководство по эксплуатации В41.00-00.00 РЭ. Россия. Санк-Петербург.

исследовательский технический

университет, 2015

Учебное издание

Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 568; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 34

Мы поможем в написании ваших работ!