Досвід

Автоматизація електроприводу засувки

Жодна трубопровідна система немислима без використання такого регулюючого органу, як засувка. Цей тип запірної арматури призначений для перекриття потоку рідини, пари або газу по трубі.

Всі засувки бувають 3 типів: конічні, клінкетні і кільцеві. Найбільше практичне застосування отримали клінкетні засувки, які перекривають потік рідини в трубі за допомогою плоского затвора, що входить в цей потік перпендикулярно течією рідини.

Загальні відомості про автоматизацію електроприводу засувки

У будь-засувки існує дві функції: відкриття і закриття трубопроводу. Команди на це виконуються в ході зміни будь-яких параметрів, що контролюються: тиску, температури, витрати рідини. Якщо засувка включена в систему управління комплексом, то команда на відкриття або закриття може подаватися в залежності від стану насосів і вентиляторів.

Для здійснення дистанційного керування засувкою використовують різні типи приводів: гідравлічний, пневматичний, електричний. З метою автоматичного управління використовують електропривод, так як це найбільш зручно і раціонально. Асинхронний двигун найчастіше є електроприводом для засувки. Його вихідний вал з'єднаний з черв'ячним редуктором, вихідна шестерня якого входить в зачеплення з гвинтом на виході засувки.В процесі роботи електродвигуна перекриває струм рідини затвор разом з гвинтом опускається або піднімається, здійснюючи закриття або відкриття засувки. Шестерня на виході редуктора через проміжні шестерні передає обертання декількох дисках з особливими кулачками. У момент відкриття засувки ці кулачки повертаються в праву сторону і перемикають електричні контакти вимикача КВО. У момент же закриття засувки навпаки кулачки повертаються в ліву сторону і замикають контакти вимикача КВЗ. Всі диски з кулачками встановлені таким чином, що при повному відкритті засувки спрацьовує вимикач КВО, а при повному закритті – вимикач КВЗ.Принципова електрична схема керування електричним приводом засувки передбачає 3 режими управління: автоматичний, дистанційний і налагоджувальний.Дистанційний режим застосовують при управлінні електричним приводом на відстані, наприклад, з диспетчерського пульта. Для перекладу автоматики в даний режим перемикач управління 1ПУ встановлюється в стан "Дистанційний", тумблер 1ВБ в стан "вимкнений", тумблер 2ВБ в стан "включений". Харчування на диспетчерський пульт управління подається через вимикач В.

Схема функціонування електроприводу в дистанційному режимі

Для здійснення команди "відкрити засувку", необхідно натиснути кнопку 1КУ. В цьому випадку відбудеться включення реле 1рП, яке замикає свій відкритий контакт в ланцюзі електроживлення котушки пускача ПО. Пускач включається і ініціює початок роботи електродвигуна, який і відкриває засувку через описаний вище механізм.

При досягненні засувкою крайнього положення, негайно відбувається натискання кінцевого вимикача КВО. При цьому його замкнутий контакт КВО1 розмикається і виробляє вимикання пускача ПО. Це ініціює виключення електродвигуна засувки. Одночасно з цим розімкнутий контакт КВО2 замикається і виробляє включення лампочки ЛО, яка сигналізує про те, що засувка в даний момент відкрита.Аналогічно викладеному сценарієм відбувається зворотна команда "закрити засувку" за допомогою вже кнопки 2КУ. При цьому, після повного закриття засувки загоряється лампочка ЛЗ.Для забезпечення роботи ланцюга сигналізації використаний полярний принцип освіти сигналів.Він полягає в тому, що напівпровідникові діоди чутливі до напрямку течії електричного струму. Це дозволяє зробити всю апаратуру чутливої ​​до цього параметру. Для забезпечення того чи іншого напрямку струму на пульті управління і на об'єкті встановлюють по два напівпровідникових діода. Вони виробляють однонапівперіодне випрямлення і повне обирання. Це забезпечує передачу по одному дроту 2-х сигналів. У разі повністю відкритою засувки, протікання струму здійснюється через діоди 1Д і 2Д при палаючої лампочці ЛО. Коли засувка повністю закрита, струм тече через діоди 3Д і 4Д з палаючої лампочкою ЛЗ.

Схема автоматичного режиму

Відмінність автоматичного режиму керування електроприводом засувки полягає у відсутності будь-якої участі оператора. Автоматизація електроприводу засувки досягається установкою перемикача 1ПУ в положення "Автомат". При цьому вимикач ВК повинен перебувати в положенні «включено», тумблер 1ВБ в позиції "вимкнений", а тумблер 2ВБ в стані "включений".

Датчики, які здійснюють контроль величини таких параметрів, як витрата рідини або газу, рівень температури або тиску, подають сигнал при досягненні заданого рівня на схему контролю, де відбувається замикання контактів 1РК або 2РК. Це змушує включатися реле 1рП або 2рп. У свою чергу магнітні пускачі ПО або ПЗ виконують команди відкрити або закрити засувку відповідно. Контроль виконання команд здійснюється за наявності загоряння однієї з ламп ЛО і ЛЗ.

Особливості налагоджувального режиму

Налагоджувальний режим необхідний для апробації роботи засувки з електроприводом після ремонту або початкового монтажу. Для установки системи в даний режим необхідно перемкнути тумблер 1ВБ в позицію "включено". Електроживлення в схему управління спрямовується включенням вимикача АВ. Для виконання команди "відкрити засувку", потрібно натиснути кнопку 4ку. Ця дія забезпечує надходження харчування до магнітного пускача відкриття засувки ПО.

Коли відбувається включення ПО, то в схемі трапляються такі зміни:

1. Контакт ПО1 в самоблокіровочной ланцюга замикається і відбувається запам'ятовування команди.
2. Контакт ПО2 в ланцюзі взаємного блокування розмикається, щоб виключити подачу неправдивої команди.
3. Замикається ланцюг електродвигуна через 3 силових контакту По3 і відбувається його включення, засувка переміщається вгору.

У момент повного відкриття засувки кулачок диска виробляє натискання на вимикач КВО. Його замкнутий контакт розмикається, включаючи пускач ПО. При цьому його контакти повертаються в свій початковий стан і електродвигун відключається, засувка зупиняється.Для виконання зворотної команди "закрити засувку", потрібно натиснути кнопку 5ку, якою подається живлення на магнітний пускач закриття засувки ПЗ. Аналогічно викладеної вище команді здійснюється схема виключення живлення електродвигуна. При цьому змінюється напрямок обертання ротора (режим реверсу). Тим самим відбувається повне закриття засувки. Вимкнення електродвигуна відбувається після розмикання контакту вимикача КВЗ.

Види захисту схеми управління

Як і будь-який складний електромеханічний прилад, автоматична засувка має кілька видів захисту схеми управління від різного роду перевантажень.

У щитку управління є кнопка ЗКУ, яка служить для миттєвого аварійного вимкнення електродвигуна. При цьому існують і автоматичні елементи захисту:

1. Захист від мінімальної напруги, яку ще називають нульовим захистом. Її спрацьовування відбувається в момент повного зникнення напруги всередині мережі або його критичному зниженні. Мета – виключити можливість самостійного запуску електродвигуна при раптовому відновленні напруги.Цей захист здійснюється за допомогою магнітних пускачів і електромагнітних реле напруги.
2. Електрична самоблокировки. Даний вид захисту досягається шляхом включення спорогенезу контакту на пускачі ПО в колі електроживлення пускача ПЗ і назад. Тобто, поки пускач ПО знаходиться у включеному положенні, ланцюг харчування пускача ПЗ однозначно буде розімкнутої, а примусово запустити пускач ПЗ разом з магнітним пускачем ПО ні за яких обставин не можна.
3. Захист електричного двигуна від перевантаження при аварійному заклинювання засувки здійснюється шляхом розмикання контактів вимикача муфти кінцевого моменту ВМ, який введений в загальний ланцюг електроживлення обох індукційних котушок пускачів.
4. Максимальний захист гарантує повну безпеку електродвигуна при виникненні короткочасного перевантаження і короткого замикання. Здійснюється вона в результаті використання плавких запобіжників або електромагнітних автоматичних вимикачів.

Захист електроприводу за допомогою пристрою ПКП1

Для здійснення захисту електроприводу засувок на насосних станціях часто встановлюється спеціальний прилад ПКП1:

• ПКП1Т – контролює поточні положення засувки по току, який споживається електроприводом, і часу її руху.
• ПКП1І – контролює поточні положення засувки за допомогою вимірювання періодів імпульсів, що надходять з датчика. Він розташований на валу засувки. При цьому враховується і число обертів вала.

Прилад ПКП1 необхідний для управління затворами і засувками в великих насосних станціях та міській системі «Водоканал», а також для забезпечення захисту їх механізмів і електроприводів в разі раптового заклинювання без застосування кінцевих вимикачів.

Головні захисні функції приладу:

• Автоматичне відключення електроприводу при досягненні крайнього положення засувкою без застосування кінцевих вимикачів.
• Здійснення індикації та контролю поточного стану засувок в%.
• Аварійна зупинка управління та подача сигналу «Аварія» в момент прослизання механізмів електроприводу або заклинювання засувки.
• ПКП1 забезпечений двома вихідними реле, які керують засувкою, двома реле для імітації спрацьовування кінцевих вимикачів і реле для подачі аварійного сигналу.

Крім того, за бажанням споживача в ПКП1 може бути встановлений модуль інтерфейсу взаємодії з ЕОМ RS-485 або модуль, який створює уніфікований струмовий сигнал (4-20 мА), який пропорційний ступеню відкриття стулки засувки.Для настройки цього приладу безпосередньо на об'єкті, за допомогою креслення задають тимчасові параметри руху засувки і варіанти визначення її кінцевих положень.Якщо нам відомий робочий струм електродвигуна, то необхідно просто задати параметри захисного вимкнення. Ці параметри будуть на довго збережені в незалежній пам'яті приладу і залишаться незмінними навіть при відключенні харчування. Програмування приладу здійснюється кнопками, які розташовуються на передній панелі. Щоб запобігти несанкціонованому доступу до змін встановлених параметрів, є спеціальний захист.Автоматизація електроприводу засувки може використовуватися не тільки на великих промислових підприємствах і в міських мережах водопостачання, а й у великих за площею домогосподарствах. Ця система забезпечить якісний контроль різних параметрів в системі опалення або водопостачання. Якщо на вашій ділянці є кілька будівель, об'єднаних єдиною водопровідною мережею, то автоматизація вам не зашкодить.