СТАНЦИЯ ГРУППОВОГО УПРАВЛЕНИЯ НАСОСНЫМИ ИЛИ ВЕНТИЛЯТОРНЫМИ УСТАНОВКАМИ

Станция грзшпового управления насосными или вентиляторными установками.
Полезная модель относится к области теплогидроэнергетического оборудования, в частности к станциям, обеспечивающим перекачку различных текучих сред (жидких и газообразных) в трубопроводных системах с постоянным или переменным потреблением перекачиваемого продукта, и может быть использована для автоматического дистанционного управления системами водоснабжения и вентиляции тепловых электрических станций, объектов коммунального хозяйства, центральных тепловых HJTIKTOB, технологических систем городских тепловых сетей и компрессорных систем с автоматическим поддержанием заданных технологических параметров.
Известна станция группового управления насосными или вентиляторными установками, содержащая входной и выходной коллекторы с которыми соединены всасывающие и нагнетательные магистрали, соответственно, указанных установок, каждая из которых имеет приводной электродвигатель с блоком коммутации для подключения цепей электродвигателя к электрической сети переменного тока непосредственно или через преобразователь частоты, а также цепи контроля и зшравления (1).
Недостатками этой станции являются ограниченность диапазона алгоритмов подключения (отключения) установок к электрической сети, обусловленная необходимостью пуска и останова каждой из них с помощью преобразователя частоты, а также сложность и недостаточная надежность защиты последнего от несогласованного подключения к его выходу сети переменного тока с частотой 50 Гц и, кроме того, сложность замены
МКИ F 04 D 15/00
оборудования для ремонта и неравномерность амортизации (расходования ресурса) оборудования станции.
Технической задачей полезной модели является расширение диапазона алгоритмов иуска и останова установок, т.е. возможность обеспечения, как частотного, так и мягкого пуска и останова электродвигателей, упрощение конструкции и полное исключение несогласованного подключения к выходу преобразователя частоты сети переменного тока, обеспечение оптимальной, т.е. равномерной амортизации оборудования станции, а также упрощение технологии замены оборудования без полного выключения станции и расщирение арсенала станций группового управления насосными или вентиляторными установками.
Сущность полезной модели заключается в том, что в станции группового управления насосными, или вентиляторными установками, содержащей входной и выходной коллекторы с которыми соединены всасывающде и нагнетательные магистрали, соответственно, указанных установок, каждая из которых имеет приводной электродвигатель с блоком коммутации для подключения цепей электродвигателя к электрической сети переменного тока непосредственно или через преобразователь частоты, а также цепи контроля и управления, все блоки коммутации выполнены в виде быстросъемных взаимозаменяемых модулей с унифицированными по исполнению и пространственному расположению наружными электрическими соединителями для подключения к выполненным соответственно унифицированными ответным электрическим соединителям цепей электродвигателей, цепей контроля и управления и электрической сети, при этом, по меньшей мере один из указанных модулей выполнен с встроенным в него преобразователем частоты, по меньщей мере один из остальных модулей снабжен встроенным в него преобразователем напряжения, а другие
выполнены с встроенными управляемыми двухпозиционными контакторами.
Кроме того, станция снабжена датчиком состояния технологического параметра перекачиваемой среды, подключенным к преобразователю частоты соответствующего модуля, при этом указанные модули выполнены унифицированными по габаритным и присоединительным размерам.
Кроме того, она снабжена резервным набором модулей для оперативной замены в любой из установок, каждый соединитель модуля выполнен в виден вилки, а каждый ответный соединитель - в виде розетки стандартизированного разъема.
На чертеже изображена принципиальная схема станции группового управления насосными или вентиляторными установками.
Станция группового управления насосными, или вентиляторными установками, содержит входной и выходной коллекторы 1,2 с которыми соединены всасывающие и нагнетательные магистрали (не обозначены), соответственно, указанных установок, каждая из которых имеет приводной электродвигатель 3,4,5,6 с блоком коммутации для подключения цепей электродвигателя 3-6 к электрической сети ABC переменного тока непосредственно или через преобразователь частоты, а также цепи 7,8,9,10 контроля и управления, все блоки коммутации выполнены в виде быстросъемных взаимозаменяемых модулей 11,12,13,14 с унифицированными по исполнению и пространственному расположению наружными электрическими соединителями 15-30 для подключения к выполненным соответственно унифицированными ответным электрическим соединителям А1В1С1; А2В2С2,123,456 цепей электродвигателей 3-6, цепей 7-10 контроля и управления и электрической сети ЛВС, при этом, например, модуль 11 выполнен с встроенным в него преобразователем частоты (не изображен), два модуля 12,13 снабжены каждый встроенным преобразователем напряжения (не
изображен), а модуль 14 выполнен с встроенным управляемым двухпозиционным контактором 31.
Станция снабжена датчиком 32 состояния технологического параметра перекачиваемой среды, подключенным к преобразователю частоты модуля 11, модули 11-14 выполнены унифицированными по габаритным и присоединительным размерам.
Станция снабжена резервным набором модулей аналогичных модулям 11-14 для оперативной замены в любой из установок.
При этом каждый соединитель 15-30 модулей 11-14 выполнен в виде вилки, а каждый ответный соединитель - в виде розетки стандартизированного разъема.
Вилка соединителя имеет контакты в виде штырей, розетка - в виде гнезд, из которых на чертеже в каждом соединителе изображены по три контакта. Устройство преобразователей частоты и напряжения не изображено, так как не входит в объем притязаний заявителя по данной заявке. В схеме, изображенной на чертеже, представлен пример станции группового управления насосными установками, содержащими насосы 33 - 36, соединенные с электродвигателями 3-6. Для подключения модулей к электрической сети ABC предусмотрены независимые контакторы 37-40 ручного или автоматического управления от пульта оператора. В нагнетательных магистралях установлены обратные клапаны 41 - 44.
Буквенные и буквенно-цифровые обозначения элементов цепей 7-10 относятся к частному случаю выполнения цепей кокггроля и управления, который не входит в объем притязаний заявителя по данной заявке.
Станция группового управления работает следующим образом.
Настройкой модуля 11 задаются величина и точность поддержания технологического параметра, например, давление перекачиваемой среды в коллекторе 2 и допустимые величина и время отклонения. Перекачиваемой средой может быть вода. Электродвигатель 3 насоса 33 включается первым для чего замыкается контактор 37. Преобразователь частоты напряжения
модуля 11 осуществляет плавный пуск электродвигателя 3 при минимальной начальной частоте напряжения и далее обеспечивает регулирование технологического параметра (давления) с обратной связью от датчика 32, посредством изменения частоты на выходе модуля 11 и, соответственно, частоты вращения этого электродвигателя.
Частотой вращения электродвигателя 3 определяется производительность (расход) и напор воды, подаваемой насосом 33 и, следовательно, значение давления в выходном коллекторе 2, измеряемое датчиком 32 и сравниваемое модулем 11с заданным значением.
Постепенно увеличивая частоту напряжения модуль 11 контролирует и доводит производительность насоса 33 до уровня, при котором давление в коллекторе 2 достигает заданного значения.
Такой частотный пуск исключает возможность перегрузки электрической сети и возникновения гидроудара в трубопроводной сети, а также обеспечивает переход к плавному непрерывному регулированию электродвигателя 3 при колебаниях потребления воды из коллектора 2, в пределах максимальной производительности насоса 33.
При увеличении потребления воды из коллектора 2, когда насос 33 при максимальной частоте напряжения, подаваемого на электродвигатель 3, не может обеспечить поддержание заданного давления, измеряемого датчиком 32, в промежутке времени более допустимого, осуществляется включение электродвигателя 4 очередной установки, выбранной исходя, например, из наименьщей предшествующей наработки и наибольщего остаточного ресурса из всех установок станции с учетом распределения наработки в различных режимах.
Для включения электродвигателя 4 замыкается контактор 38. Преобразователь напряжения модуля 12 осуществляет мягкий плавный пуск электродвигателя 4 с насосом 34 за заданное время при минимальном начальном значении напряжения, а при достижении значения напряжения.
равного напряжению сети, в цепи контроля управления формируется импульс завершения мягкого пуска.
Мягкий пуск также исключает возможность перегрузки электрической сети и возникновения гидроудара в трубопроводной сети при разгоне электродвигателя с насосом и завершается переходом к работе электродвигателя 4 в нерегулируемом режиме.
Аналогично, при необходимости, производится мягкий пуск (включение) электродвигателя 5 очередной установки с помощью контактора 39 и модуля 13 без задействования модуля 11, который продолжает регулирование электродвигателя 3 в пределах максимальной производительности насоса 33. Электродвигатель 6 насоса 36 включается при необходимости в нерегулируемом режиме для чего замыкаются контакторы 40 и 31.
Поскольку ресурс периодически включаемых и регулируемой установок расходуется неодинаково, оператором или средствами автоматики осуществляется контроль распределения наработки каждой из установок во всех режимах. В соответствии с выбранной программой осуществляется выбор и поочередное отключение и подключение одного из электродвигателей 3-6 установок с помощью модуля 11 при минимальной частоте напряжения, аналогично вышеописанному, для поочередной работы в режиме непрерывного регулирования, а также поочередное включение и выключение остальных установок с помощью взаимозаменяемых модулей 12,13,14 при значительном изменении потребления воды из коллектора 2.
Поскольку модули 11-14 выполнены быстросъемными и унифицированы по исполнению соединителей, а также по габаритным и присоединительным размерам, оперативная замена одного из них на другой в любой из установок не представляет сложности и производится обслуживаюпщм персоналом в плановом порядке. Модули могут поочередно переставляться от одной установки к другой или заменяться из резервного
набора модулей, причем при замене достаточно выключить лишь одну из установок.
Тем самым, полностью исключается несогласованное по частоте подключение выхода модуля 11 к сети переменного тока с частотой 50 гц или к выходу модулей 12-14 с той же частотой на выходе, что могло бы привести к отказу преобразователя частоты модуля 11, перегрузке сети, неустойчивой работе электродвигателей 3-6 установок и возникновению гидроударов в трубопроводной сети.
При уменьшении потребления воды из коллектора 2, давление в нем может повыситься выше заданного в промежутке времени более допустимого. В этом случае осуш;ествляется выключение очередной установки, выбранной исходя из наибольшей предшествуюш;ей наработки, т.е. наименьшего остаточного ресурса электродвигателя и насоса. Например, электродвигатель 5 отключается от электрической сети, для чего модуль 13 осуществляет мягкий плавный останов электродвигателя 5 с насосом 45 за заданное время при минимальном конечном значении напряжения, после чего контактор 39 размыкается, т.е. питание электродвигателя 5 прекращается, и в цепи 9 контроля и управления формируется импульс завершения останова.
Окончательную регулировку давления производят с помощью той установки, электродвигатель которой подключен к преобразователю частоты модуля 11.
При всех переключениях импульсы завершения пуска или останова электродвигателей 3-6 могут отображаться и регистрироваться с помощью пульта оператора, обеспечивающего также возможность подключения компьютерных средств надзора (не изображены).
Обратные клапаны 41-44 исключают перетекание воды из коллектора 2 в коллектор 1 через выключенные насосы.
Таким образом, станщ1ей грзшпового управления осзш ествляется:
-поочередное питание электродвигателей в режиме частотного регулирования или от сети переменного тока с частотой 50 Гц,
-включение, отключение и переключение электродвигателей насосных или вентиляторных установок по заданному алгоритму с помощью сменных модулей,
-управление технологическим процессом с автоматическим поддержанием заданного состояния технологического параметра (например, давления) частотно-регулируемым электроприводом по замкнутому контуру регулирования с отрицательной обратной связью от датчика указанного параметра,
-замена режимов работы насосных или вентиляторных установок по времени для обеспечения равномерной амортизации технологического и электротехнического оборудования путем оперативной перестановки взаимозаменяемых модулей, без полного выключения станции,
-возможность подключения компьютерного надзора,
-регистрация и отображение информации о работе оборудования. Одновременно обеспечивается упрощение конструкции и
повышение надежности загциты преобразователя частоты за счет исключения электрических связей модулей между собой, а также расширение арсенала станций группового управления перекачивающими установками.
Источники информации:
1. Патент РФ № 2073122,1997