СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ НАСОСНОЙ СТАНЦИЕЙ

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к автоматическому управлению насосной станцией, и может быть использовано при управлении работой таких станций, а также при управлении электродвигателями переменного тока и насосными агрегатами.
Известна система управления насосами, содержащая регуляторы режима работы насосов, датчики давления на выходах насосов и датчик давления в сети, соединенные с регуляторами режимов работы. Однако в данной системе отсутствуют плавные режимы пуска и останова электродвигателей (см. патент РФ №1366704, 1988).
Наиболее близким по совокупности существенных признаков решением является система автоматического управления насосной станцией, содержащая частотно-регулируемый преобразователь, реверсивные коммутаторы по числу используемых двигателей с обмотками управления, включенными последовательно с размыкающими контактами блокировки, датчик технологического параметра, двигатели, микроконтроллерную систему управления Система управления на базе микропроцессорного контроллера выполнена с возможностью реализации функции определения работоспособности частотно-регулируемого преобразователя и сравнения сигнала с датчика технологического параметра с заданными значениями (см. патент РФ №2154891, 1999).
Недостатком данного устройства является отсутствие возможности управления насосной станцией с учетом диагностирования состояния электроприводов и насосного оборудования и равномерного распределения часов работы электроприводов.
Задача полезной модели - создание устройства, позволяющего управлять насосной станцией, проводить диагностику насосных агрегатов и равномерно распределять часы работы двигателей (система наработки по времени).
Технический результат - увеличение надежности, бесперебойности и стабильности работы насосной станции, а также увеличение срока службы насосных электроприводов.
Технический результат достигается тем, что система автоматического управления насосной станцией, содержащая частотно-регулируемый преобразователь, реверсивные коммутаторы по числу используемых двигателей с обмотками управления, включенными последовательно с размыкающими контактами блокировки, датчик технологического параметра, двигатели, микроконтроллерную систему управления, согласно полезной модели содержит программируемый контроллер с алгоритмом нечеткой логики, датчики входного и выходного давления, датчики температуры электродвигателей и датчики уровня вибрации насосных агрегатов, входы контроллера соединены с выходами датчиков давления, температуры и вибрации, а выход контроллера соединен с входом контакторов, на вход преобразователя частоты поступают управляющие сигналы с выхода контроллера, а с выхода преобразователя частоты на вход контроллера поступает информация о состоянии электродвигателей и насосных агрегатов, при этом контроллер сравнивает полученные сигналы с датчиков с программно установленными, формирует управляющие сигналы и подает их на информационный вход преобразователя частоты, который осуществляет включение или отключение работающих двигателей с плавным торможением от силовой сети при повышении допустимого уровня вибрации насосного агрегата и температуры двигателей, осуществляет попеременную работу двигателей по заданным временным параметрам.
Предлагаемое устройство изображено на чертеже (структурная схема).
Оно содержит программируемый контроллер 1, автоматические выключатели 2, 3, преобразователь частоты 4, который реализует частотное управление электроприводом и содержит насосную карту, позволяющую переключать насосные агрегаты исходя из наработки по времени, три контактора 5, 6 и 7, электродвигатели 8, 9, датчики температуры 10 и 11, насосные агрегаты 12, 13, вибродатчики 14 и 15, датчики входного и выходного давления 16, 17, а также входной и выходной трубопроводы 18, 19. При этом входы контроллера 1 соединены с выходами контакторов 5, 6, 7, датчиков входного 16 и выходного 17 давления, температуры 10, 11 и вибрации 14, 15. Преобразователь частоты 4 имеет двустороннюю связь с контроллером 1: с выхода контроллера на вход преобразователя частоты поступают управляющие сигналы, а также имеется обратная связь с выхода преобразователя частоты на вход контроллера, с помощью которой контроллер получает информацию о состоянии электродвигателей и насосных агрегатов.
Система работает следующим образом.
При включении автоматического выключателя 2 подается питание на преобразователь частоты 4, который поддерживает обороты электродвигателя 8 такими, чтобы давление в выходном трубопроводе 19 поддерживалось постоянным при изменении расхода воды. Это обеспечивается тем, что преобразователь частоты 4 содержит встроенный ПИД-регулятор, который получает сигнал от программируемого контроллера, а тот в свою очередь от датчика выходного давления 17.
Контроллер 1 выполняет всестороннюю диагностику системы: накапливает данные по расходу электроэнергии, воды и динамике изменения входного и выходного давления. Он получает сигналы от датчиков давления 16, 17, температуры 10, 11, и вибрации 14, 15, величина которых сравнивается с заранее заданными программно значениями, требуемыми для нормального режима работы системы, а затем выдает управляющий сигнал преобразователю частоты 4, который определяет необходимое значение частоты вращения электродвигателя 8 в соответствии с полученным сигналом.
Датчик входного давления 16 выполняет функцию «датчика сухого хода», по сигналу которого система отключается при отсутствии воды на входе.
Преобразователь частоты 4 осуществляет также включение в работу и плавный разгон второго электродвигателя 9 с помощью контактора 6. В случае необходимости (выходе из строя преобразователя частоты) прямой пуск электродвигателя 9 осуществляется путем замыкания контактора 7, Возможен также прямой пуск электродвигателя 8 с помощью контактора 5. Этим обеспечивается бесперебойность работы насосной станции.
При пропадании напряжения насосная станция отключается в безопасном режиме. Следовательно, при появлении напряжения система управления отслеживает наличие напряжения на фазах и автоматически запускается в нормальный режим работы.
В случае падения давления на выходе контроллер 1, получив сигнал от датчика выходного давления 17, соответствующий пониженному давлению в системе, обрабатывает его и на основе заданной программы выдает управляющий сигнал на преобразователь частоты 4, который в свою очередь повышает обороты двигателя 8 или, если необходимо, вводит в работу второй электродвигатель 9. Контроллер 1 постоянно получает сигналы с датчиков давления 16, 17, температуры 10, 11 и вибродатчиков 14, 15, ведя непрерывную диагностику оборудования насосной станции. За счет этого увеличивается надежность и стабильность работы насосной станции. В случае если показания не соответствуют программно заданным, происходит плавная остановка двигателей и сигнализирование об области неисправности. Система наработки по времени позволяет равномерно распределять работу электродвигателей, включая их поочередно через определенные равные промежутки времени. Отсутствуют длительные режимы работы, вследствие чего уменьшается износ и увеличивается срок службы насосных электроприводов.
Предлагаемая полезная модель позволяет проводить всестороннюю диагностику электроприводов насосной станции за счет непрерывного управления контроллером, получающего информацию о системе с датчиков; регулирование скорости электродвигателей при помощи частотного преобразователя позволяет получить экономию энергии; уменьшение износа двигателей за счет их переменной работы, которую осуществляет преобразователь частоты с помощью насосной карты.