Автоматизация электроснабжения

Раздел V

АВТОМАТИКА В ЖИЛИЩНО-КОММУНАЛЬНОМ ХОЗЯЙСТВЕ

ГЛАВА 18. ИНЖЕНЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗДАНИЙ

Здания различного назначения (жилые, административные, общественные и т. д.), создаваемые в последние годы, насыщены большим количеством разнообразного инженерного оборудования, обеспечивающего их дополнительный комфорт и безопасность функционирования. В общей сумме капиталовложений в жилищное строительство затраты на инженерное оборудование составляют 15—20% и имеют тенденцию к дальнейшему повышению. Постоянный, значительный объем строительства зданий, увеличение их этажности и насыщенности инженерным оборудованием вызвали необходимость создания специализированных систем автоматики и их широкое внедрение в жилищно-коммунальное хозяйство.

Автоматизация в жилищно-коммунальном хозяйстве развивается в двух направлениях: обеспечение более производительной работы инженерного оборудования и создание постоянного эффективного контроля за его работой.

Работа инженерного оборудования в жилищно-коммунальном хозяйстве имеет свою специфику, обусловленную часто изменяющимися режимами, и требует обязательного применения автоматического контроля и регулирования выходных параметров. Постоянный контроль за состоянием оборудования и поддержание на заданном уровне его выходных параметров позволяют значительно снизить эксплуатационные затраты, составляющие в настоящее время до 50% от общих затрат на содержание дома.

Состав инженерного оборудования, используемого в жилищно-коммунальном хозяйстве, периодически расширяется, но ряд устройств носит постоянный характер. К инженерному оборудованию зданий можно отнести оборудование следующих основных систем: центрального отопления, водоснабжения (горячего и холодного), противопожарной (вентиляция, дымоудаление, насосная), электроосвещения и электроснабжения. Кроме того, к инженерному оборудованию относятся лифты, кодовые замки дверей (входных, чердаков, подвалов, машинных помещений, лифтов и щитовых), а также переговорные устройства между помещениями, где расположено инженерное оборудование, и диспетчерской.

ГЛАВА 19. АВТОМАТИЗАЦИЯ РАБОТЫ ИНЖЕНЕРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Принципы проектирования систем автоматики

Системы автоматики, как правило, состоят из нескольких составных частей (изделий), объединенных общим управлением. Проектирование таких систем сводится либо к разработке каждой составной части и установлении общего взаимодействия между ними, либо частичного использования серийных составных частей и частичного проектирования недостающих звеньев и также установлении взаимодействия между ними.

Проектирование систем автоматики имеет несколько стадий « должно выполняться в строгом соответствии с «Единой системой конструкторской документации» (ЕСКД)— общесоюзного правила разработки документации и ее состава.

Создание новых систем автоматики (изделий) начинается с разработки технического задания, основой которого являются исходные данные и требования заказчика, а также данные предшествующих научно-исследовательских и экспериментальных работ. Требования, включаемые в техническое задание, должны основываться на современных достижениях науки и техники и необходимости обеспечения опережающих показателей технического уровня проектируемых систем, В перечень требований должны быть включены конкретные значения по надежности, унификации и стандартизации; требования по технологичности, безопасности и влияния на окружающую среду, эстетическому оформлению конструкции (дизайну) и эргономике, патентной чистоте и т. д.

В соответствии с этим в техническое задание в общем случае вводят следующие разделы: наименование и область применения, основание для разработки, источники разработки, технические требования, экономические показатели. Подробное изложение каждого из разделов позволяет уже на стадии технического задания получить общее представление о составе проектируемого изделия и его конструкции, возможностях и задачах.

В зависимости от сложности объекта проектирования и изготовления в техническом задании определяются стадии проектирования. Стадии проектирования подразделяются на разработку: технического предложения, эскизного проекта, технического проекта, и рабочей (конструкторской) документации.

Техническое предложение разрабатывают с целью выявления дополнительных или уточнения заданных требований к изделию (технических характеристик, показателей качества и др.), которые не могли быть указаны в техническом задании, и это целесообразно сделать на основе предварительной конструкторской проработки и анализа различных вариантов изделия. На стадии технического предложения намечают варианты возможных решений проектирования изделия, выполняют его конструктивную проработку и проводят сравнительную оценку рассматриваемых вариантов.

Сравнение проводился по показателям качества изделия (надежности, экономичности, эстетичности) или по показателям технологичности (удельной трудоемкости, материалоемкости

и т.д.).

Эскизный проект разрабатывают с целью установления принципиальных конструктивных и схемных решений изделия, дающих более детальное представление о работе изделия и его устройстве. На стадии эскизного проекта разрабатывают при необходимости наиболее ответственные составные части изделия, прорабатывают иобосновывают технические решения, обеспечивающие показатели надежности, унификации и стандартизации; оценивают технологичность; проверяют на патентную чистоту.

В состав эскизного проекта включают конструкторские документы, установленные ГОСТом, а также предусмотренные техническим

заданием.

Технический проект разрабатывают с целью выявления окончательных технических решений, дающих полное представление о конструкции изделия и позволяющих оценить его соответствие требованиям технического задания, степень сложности изготовления, способы упаковки, технологичность монтажа, эксплуатационного обслуживания. Решения, принятые в техническом проекте, являются окончательными и подлежат разработке в конструкторской документации рабочего проекта.

Перечень документов технического проекта состоит из: чертежей общего вида и деталей, теоретического и габаритного чертежей, комплекта электрических схем, ведомости покупных изделий, ведомости технического проекта, пояснительной записки, технических условий на разрабатываемое изделие, программы и методики испытаний, расчетов, патентного формуляра и карты технического

уровня.

Разработка рабочего проекта является заключительной стадией проектирования. На этой стадии проводят разработку всего изделия и выпускают конструкторскую документацию, по которой изделие изготовляют, настраивают и в дальнейшем эксплуатируют. В объем конструкторской документации входит весь перечень технического проекта, а также конструкции всех деталей, монтажные чертежи всего изделия, электрические схемы соединения и расположения и комплект эксплуатационных документов.

При разработке систем автоматики не обязательно выполнение всех стадий проектирования. Разработчик систем совместно с заказчиком могут установить в зависимости от сложности системы и ее состава те стадии проектирования, которые позволят в конечном счете выполнить рабочий проект в полном объеме.

В документацию входят структурная, функциональная, принципиальная схемы, а на стадии рабочего проектирования — схема соединения.

Структурная схема определяет основные функциональные части изделия (датчики, коммутационные аппараты и т. д.), их назначение и взаимосвязь. Структурная схема является первой электрической схемой, разрабатываемой для общего ознакомления с изделием.

Функциональная схема разъясняет определенные процессы в составных частях изделия или в изделии в целом. Элементы, участвующие в этих процессах, изображаются в развернутом виде с детализацией отдельных узлов. Функциональными схемами пользуются для изучения принципов работы изделия, а также при их наладке и ремонте.

Принципиальная схема определяет полный состав элементов и связи между ними и дает детальное представление о принципах работы изделия. Принципиальные схемы, как правило, изображаются в развернутом виде, а аппараты — со всеми местами присоединения проводов.

Схема соединений показывает связь составных частей изделия и определяет провода и кабели, а также места их присоединений.

Все элементы, изображенные на схемах, для простоты понимания должны иметь позиционные обозначения, принятые по определенной логике, а цепи, их соединяющие, — маркировку в начале и конце цепи. При изображении на одной схеме различных функциональных цепей допускается различать их толщиной линии.

Остальной порядок проектирования систем автоматики особых пояснений не требует.

Автоматизация электроснабжения

Автоматизация в системах электроснабжения потребителей призвана обеспечивать защиту оборудования и исключать аварийные режимы его работы, осуществлять постоянный контроль за параметрами сети и оборудования, переключать питание при необходимости с одной линии на другую. Благодаря автоматизации повышается надежность работы электрических установок, сокращается количество обслуживающего персонала, что уменьшает эксплуатационные расходы и способствует сокращению числа аварий по вине персонала.

Как известно из «Правил устройства электроустановок», все электроприемники потребителей электроэнергии делят на три категории в отношении надежности электроснабжения.

К первой категории относят электроприемники, перерыв в электроснабжении которых представляет опасность для жизни людей, может нанести значительный ущерб народному хозяйству, привести к массовому браку продукции, расстройству сложного технологического процесса, нарушить особо важные элементы городского хозяйства.

Ко второй категории относят электроприемники, перерыв в электроснабжении которых связан с простоем рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушением нормальной деятельности значительного количества городских жителей.

К третьей категории относят все остальные токоприемники, не вошедшие в определение первой и второй категорий.

В условиях городского хозяйства к первой категории относят ответственные электроприемники различных сооружений с массовым скоплением людей (метро, городской электрический транспорт, театры, кино, крупные стадионы, универмаги и т. д.); операционные лечебных учреждений и родильных домов; технические и силовые установки, определяющие работоспособность радиосвязи, телефона, противопожарных, водопроводных, канализационных установок и т. д. Сюда относят также силовое оборудование высотных зданий (пожарные насосы, лифты); аварийное освещение. Ко второй категории относят электроприемники всех зданий высотой более пяти этажей, административно-общественных зданий, лечебных и детских учреждений, школ и учебных заведений, центральных тепловых пунктов, квартальных котельных и т. д. К третьей категории относят электроприемники небольших поселков, производственных предприятий, не вошедшие в первые две категории, и т. д. Потребители первой категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых фидеров, а в ряде случаев иметь свои автономные (аварийные) источники питания. Перерыв в подаче электроэнергии допустим лишь на время автоматического включения резервного питания.

Для приемников второй категории допустим перерыв электроснабжения на время, необходимое для включения резерва вручную обслуживающим персоналом. Однако для рационального построения городских электросетей автоматизируют в ряде случаев резервное питание и для приемников второй категории.

Средства автоматики получили широкое распространение как в системах электроснабжения промышленных предприятий, так и в городских электрических сетях. Из различных устройств автоматизации рассмотрим наиболее ответственные и часто встречающиеся — автоматическое повторное включение (АПВ) и автоматическое включение резерва (АВР).

Автоматическое повторное включение (АПВ) предназначено для быстрого автоматического восстановления питания потребителей после самоликвидации кратковременных коротких замыканий. Как показывает опыт эксплуатации, при кратковременных коротких замыканиях изоляция поврежденного места быстро восстанавливается и отключившаяся линия при повторном включении остается в работе. Эффективность АПВ тем выше, чем быстрее следует оно за аварийным отключением выключателя, т. е. чем меньше время перерыва питания потребителей.

Цикл АПВ — время от момента подачи сигнала на отключение выключателя до его повторного включения выбирается таким, чтобы: а) за время бестоковой паузы успело произойти восстановление изоляции в месте ее нарушения; б) выключатель был готов к повторному включению; в) после включения выключатель мог отключить поврежденную цепь в случае ее невосстановления.

В электрических системах применяют устройства АПВ: однократное— с одним циклом, двукратное — с двумя последовательными циклами и трехкратное — с тремя последовательными циклами.

Наиболее распространено устройство АПВ однократное, как наиболее простое, обеспечивающее 70—90% успешных включений. Двукратное АПВ при неуспешном первом цикле АПВ дает во втором цикле 10—15% успешных включений. Это устройство применяется на необслуживаемых подстанциях, на подстанциях без выключателей на стороне питания и на одиночных линиях тупиковых подстанций. Трехкратное АПВ применяется редко и дает всего 2—3% успешных включений.

Рассмотрим схему АПВ (рис. 19.1), снабженную выключателем с электромагнитным приводом. В схеме применено типовое устройство АПВ с управлением на постоянном токе напряжением ПО В (очерчено штриховой линией), типа РПВ-58, состоящее из реле 1ЭВ, 2ЭВ, конденсатора С, трех резисторов.

В исходном состоянии схемы выключатель В включен, переключатель автоматики ПА установлен в положение А, ключ КУ — в положение 0, конденсатор С — заряжен. ;При срабатывании релейной защиты, в случае короткого замыкания, замыкается контакт 1РЗ, включается катушка привода выключателя КО и выключатель В отключается (в схему могут быть введены контакты реле защиты 2РЗ, запрещающие АПВ). Пуск схемы АПВ происходит при положении ключа Л «Включено» и включенного контакта реле положения 1ЭП. Реле .времени 1ЭВ замыкает с выдержкой свой контакт в цепи реле 2ЭП, которое срабатывает от конденсатора С. Реле 2ЭП замыкает контакт в цепи контактора К, который включает катушку включения привода выключателя В, и происходит включение выключателя. Это сигнализируется лампами Л К, ЛЗ, Л С. Однократность действия обеспечивается тем, что: а) при отключении выключателя В защитой реле 2ЭП он не может сработать вторично, так как конденсатор С разрядился при первом срабатывании; б) при отключении выключателя В ключом управления реле 2ЭП не включится, так как конденсатор С разряжен замкнутыми контактами КУ через резистор; в) при срабатывании защиты, после которой АПВ не должно срабатывать, замыкаются контакты 2РЗ и разряжают конденсатор С, что исключает действие АПВ.

В схеме предусмотрена блокировка АПВ с помощью реле ЗЭП, действующая при неудачном АПВ.

Автоматическое включение резерва. Одним из наиболее эффективных способов обеспечения потребителей электроэнергией является наличие двух электрических соединений с источником питания или наличие двух источников питания и соединение каждого со своей группой нагрузки.

В первом случае нарушение электроснабжения восстанавливается автоматически включением резервной линии секционным выключателем. Питание потребителей при этом переводится на одну линию или на один трансформатор. Во втором случае включается резервный источник питания, после отключения рабочего источника.

Пуск в действие АВР может осуществляться реле минимального напряжения, контролирующим напряжением на отдельных секциях шин. Эффективное действие АВР обеспечивается при достаточной мощности резервного источника питания или (при необходимости) автоматической разгрузкой по току (отключение потребителей).

Рассмотрим типовую схему АВР, выполненную на секционном выключателе с пружинным приводом (рис. 19.2). В состав схемы входит: двигатель привода Д, отключаемый конечным выключателем ВК выпрямитель, питающий реле блокировки РБ; выключатели 1В и 2В, включенные при отключенном выключателе В; лампа ЛГ, сигнализирующая о готовности АВР к работе; избиратель управления, ус тановленный в положение АВР; реле минимального напряжения 1РН—4РН и реле блокировки РБ (включены в исходном состоянии); контакт пружинного привода В_пр, (замкнут).

Схема АВР работает следующим образом. При исчезновении напряжения на первой секции срабатывают реле напряжения 1РН и 2РН и включается реле 1РВ от трансформатора напряжения 1ТН. Реле 1РВ с выдержкой времени через промежуточное реле 1РП отключает выключатель 1В, и его блок-контакт 1В включает электромагнит включения выключателя В_вкл. При этом освобождается пружина привода выключателя В, который, включаясь, восстанавливает питание первой секции. Одновременно заводится двигатель Д для последующих операций включения. При исчезновении напряжения на второй секции схема работает аналогично. Реле блокировки РБ обеспечивает однократность действия АВР, так как при отключении выключателей вводов 1В и 2В реле РБ размыкает с выдержкой времени цепь включающего электромагнита В_вкл.

§ 19.3. Автоматизация систем вентиляции

Вентиляционные системы по своему назначению классифицируются на приточные и вытяжные. Приточные системы предназначены для подачи в помещение свежего воздуха, компенсации тепло- и влаговыделений и обеспечения необходимой кратности обмена воздуха. Вытяжные системы служат для удаления из помещений загрязненного воздуха и создания необходимого воздушного баланса.

Следует иметь в виду, что выбор системы автоматики вентиляционных установок зависит от характера регулируемого параметра (количества воздуха, его температуры) или нескольких параметров (температуры воды и количества воздуха). Та или иная температура воздуха создается при пропускании его через калорифер, по которому, в свою очередь, протекает вода заданной температуры.

Рассмотрим одну из возможных функциональных схем автоматического регулирования изменением количества подаваемого и извлекаемого воздуха в помещении, обслуживаемом одной приточной установкой и одной вытяжной (рис. 19.3).

Приточный воздух подается механическим путем за счет давления, создаваемого вентилятором В, а загрязненный воздух извлекается за счет «выдавливания», т. е. путем большего или меньшего открытия клапана Кп на вытяжной шахте ВЩ.

Для автоматического количественного регулирования предусматривается поддержание постоянства температуры приточного воздуха, а при изменениях теплопоступлений внутри помещений — изменение количества приточного воздуха. Отклонение температуры воспринимает термосопротивление (ЧЭ₁), преобразующее тепловой сигнал в электрический. После усиления этот сигнал (усилитель Дт₁) поступает на катушку выходного реле регулятора Р₁. Реле срабатывает, включает свои замыкающие контакты и замыкает цепь питания электромуфты, которая приводит в действие исполнительный механизм. Последний, воздействуя на значение тока в обмотке возбуждения, меняет крутящий момент и тем самым частоту вращения в двигателе вентилятора ЭП₁. Исполнительный механизм электромуфты при срабатывании вырабатывает также сигнал, воздействующий на электрический привод клапана (Кп), установленный на вытяжке, и изменяет ее положение.

Изменение количества приточного воздуха приводит к нарушению равновесия между теплоотдачей калорифера К и температурой наружного воздуха. Температура приточного воздуха изменяется и срабатывает регулятор, установленный после вентилятора. Здесь уже наблюдается зависимость работы одного регулятора от другого, оказывающих взаимное влияние на характеристики обеих систем регулирования

Дистанционное управление электродвигателем Эд вентилятора В осуществляется с помощью ключа управления Ку, установленного на щите управления, и магнитного пускателя МП, который находится на щите местного управления. С электродвигателем вентилятора сблокирован исполнительный механизм клапана Кл который открывается одновременно с пуском вентилятора В и закрывается при его остановке. Для местного управления системой служит двухштифтовая кнопка КП и переключатель П, предназначенный для перевода управления с дистанционного на местное. Щит местного управления располагается непосредственно вблизи двигателя, щит дистанционного управления может размещаться на значительном удалении.

Температура приточного воздуха поддерживается постоянной путем изменения количества горячей воды, проходящей через калорифер, т. е. путем изменения теплопроизводительности калорифера Для этого датчик температуры Дт, чувствительный элемент ЧЭ, которого установлен в воздуховоде за вентилятором воздействует на регулятор Р и далее на электропривод ЭП₂ регулирующего клапана РК. Последний изменяет соответственно количество горячей воды, проходящей через калорифер К. Кнопка Кп₂и переключатель П₂служат для перевода управления клапаном с автоматического на ручное

Для защиты калорифера от замораживания датчик температуры ДТ₂, чувствительный элемент которого ЧЭ₂ помещается в трубопровод горячей воды после калорифера, воздействует на второй регулятор Р₂ и через него на регулирующий клапан РК с другим временем импульса.

При снижении температуры обратной воды (после калорифера) ниже заданного значения подается импульс на открытие клапана. Если, несмотря на это, температура обратной воды не поднимается до заданного значения, то с выдержкой времени автоматически подается команда на отключение вентилятора и закрытие входного

Датчик узла защиты калорифера от замораживания своим вторым контактом при выключенном вентиляторе, т. е. когда система не работает, подает импульс на прикрытие клапана РК чтобы ограничить температуру обратной воды. Такое ограничение температуры необходимо, чтобы использовать в достаточной мере энергию теплоносителя. Датчик ДТ₃ с чувствительным элементом ЧЭ₃предназначен для отключения цепи датчика ДТ₂системы защиты калорифера от замораживания при температуре наружного воздуха выше 5°С, так как при этом замораживание калорифера исключено.

Рассмотренная система является примером астатического регулирования. Контроль за работой системы осуществляется с помощью датчиков температуры и реле потока воздуха РПВ, включающего сигнальную лампу ЛС₁. Лампа ЛС₂и звонок Зв служат для подачи аварийного сигнала диспетчеру при недопустимо низкой температуре теплоносителя, исчезновении напряжения в схеме регулирования или цепях управления.

Вентиляция получила также широкое применение в зданиях общественного назначения для организации воздушного отопления, действующего в зоне входных дверей. Воздушная завеса преграждает доступ холодного воздуха в помещение и обогревает вестибюль здания.

На рис. 19.4 представлена функциональная схема тепловой воздушной завесы, работающей в режиме рециркуляции, т. е. с забором воздуха из помещения. При снижении температуры воздуха в тамбуре или вестибюле до заданного значения датчик температуры ДТ подает сигнал на включение электродвигателя Эд вентилятора 5 и на открывание вентиля с электромагнитным приводом Рв на линии горячей воды к калориферу К. При этом в вестибюль или тамбур начинает поступать теплый воздух. Подача теплого воздуха обычно производится вблизи дверей, чем обеспечивается воздушная завеса для поступления наружного воздуха при открывании дверей. Управление электроприводом вентилятора может осуществляться вручную с помощью кнопки Кн. Перевод управления с автоматического на ручное производится переключателем Пр. Рабочий и аварийный режимы системы сигнализируются соответственно зеленой ЛС₁и красной ЛС₂сигнальными лампами.

Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 88; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!