Автоматизация станций
Автоматизация насосных станций и оборудование их контрольно-измерительными приборами
Степень автоматизации мелиоративных насосных станций зависит от их назначения. Оросительные насосные станции, работающие на открытые водоприемники, должны иметь программный пуск основного оборудования от команды, поданной оператором. Оросительные насосные станции, подающие воду в закрытую сеть, и осушительные должны быть автоматическими, работающими или в режиме «по потребности» (закрытая сеть), или в зависимости от уровня воды в подводящем канале (осушительные станции).
Автоматизация технологического процесса особо важное значение имеет для насосных станций, подающих воду в закрытые оросительные сети. Это обусловлено не только массовым распространением станций, для которых требуется многочисленный обслуживающий персонал, но и ограниченными возможностями человека, не позволяющими полностью заменить автоматизацию управления технологическими процессами. Автоматические станции работают совместно с сетью «по спросу», то есть их подачи и напоры зависят от числа и сочетаний различных дождевальных машин, осуществляющих орошение в данный момент времени. Наиболее распространенный принцип автоматизации — ступенчатый, при котором в зависимости от водопотребления из закрытой оросительной сети включается в работу то или иное число параллельно соединенных с напорным трубопроводом насосных агрегатов. Управляющие электрические сигналы на включение или выключение агрегатов, поступающие в систему автоматики насосной станции, могут подаваться отдатчиков давлений, расходомерного устройства, установленного в начале напорного трубопровода, датчиков тока или потребляемой мощности насосной станции.
Для насосных станций, у которых основные насосы имеют крутопадающие характеристики H—f(Q), можно использовать управляющие сигналы от датчиков давлений; при пологих характеристиках насосов Н =f(Q) — от датчиков расхода воды в начале напорного трубопровода или от датчиков потребляемого тока.
Существует и так называемый плавно-ступенчатый принцип автоматизации насосных станций закрытых оросительных систем. В этом случае один из насосных агрегатов может плавно менять свои характеристики путем изменения частоты вращения или степени прикрытия задвижки, установленной на напорном трубопроводе насоса. Применяя плавно-ступенчатый принцип автоматизации, можно снизить потребление электроэнергии, но при этом существенно увеличивается стоимость оборудования насосной станции. Поэтому реализация принципа должна быть обоснована технико-экономическими расчетами.Характеристики автоматической насосной станции с максимальной подачей Qac max = 630 л/с, работающей совместно с закрытой оросительной сетью, показаны на рисунке 4.23. При этом напор насосной станции Н при работе дождевальных машин не должен быть ниже Hmin= 80 м. Станция оборудована тремя основными насосами типа Д630-90 и двумя бустерными насосами типа К-90/85. Характеристики насосов скорректированы — из них вычтены потери напора во внутристанционных коммуникациях. Все насосы подключены параллельно через обратные клапаны и задвижки к общему напорному коллектору насосной станции. При работе станции все задвижки открыты.
Рис. 4.23. График совместной работы насосов и закрытой сети
Устройство для измерения подачи имеет погрешность qa= ± 20 л/с.
Судя по виду напорных характеристик насосной станции H=f(Q) при одном, двух или трех работающих насосах (на рис. 4.23 слева направо), в качестве управляющих параметров можно принять давление воды в коллекторе насосной станции и расход воды в начале напорного трубопровода (в данном случае давление в коллекторе соответствует напору насосной станции Н). Первоначальное заполнение водой бустерными насосами закрытой оросительной сети и водовоздушной емкости, заполнение последней сжатым воздухом и выведение станции на «дежурный» режим (Я > 80 м) проводят вручную. Далее станция работает в автоматическом режиме без участия оператора. При включении первой дождевальной машины напор насосной станции падает, так как оба бустерных насоса не способны поддержать его. При напоре насосной станции #= 76,2 м подается сигнал в систему автоматики на включение первого основного насоса и выключение обоих бустерных насосов. Станция переходит в режим работы основных насосов в точке А\ и далее — в рабочую точку, соответствующую подаче первой дождевальной машины плюс утечки из сети. Дальнейшее включение в работу дождевальных машин и изменение режима работы станции можно проследить по графикам, показанным на рисунке 4.23. При отключении дождевальных машин режим работы станции изменяется в обратном порядке. При назначении командных параметров, при которых включаются или выключаются насосные агрегаты, необходимо учитывать не только неточность подачи командного сигнала из-за погрешности измерительных средств, но и возможность работы насосов в допустимом диапазоне подач, который указан в каталогах.
Сооружения и оборудование насосных станций должны быть снабжены контрольно-измерительными приборами (КИП), способными зафиксировать и подать сигнал о неисправности при отклонении от нормальной работы как оборудования, так и отдельных сооружений, а в случае опасных перегрузок, которые могут вызвать аварию, отключить неисправные агрегаты или всю станцию.
Сигнал о неисправности следует подавать:
при понижении или повышении уровня воды больше допустимого в нижнем и верхнем бьефах насосной станции, а также в дренажном колодце;
повышенном засорении сороудерживающих решеток и фильтров системы технического водоснабжения;
ненормальном уровне масла в ваннах электродвигателей;
прекращении подачи воды в системы охлаждения, снижении давления больше допустимого в ресиверах и маслона-порных установках; перегреве подшипников насосов с подачей более 0,5 м3/с или электродвигателей мощностью более 320 кВт;
неисправности цепей управления (обрыв, короткое замыкание и др.) на насосных станциях любой мощности.
Автоматическое отключение агрегатов предусматривают в следующих случаях:
при аварийном перегреве подшипников насосов подачей более 0,5 м3/с или электродвигателей мощностью более 320 кВт и при прекращении подачи воды на охлаждение или смазку;
незавершенном пуске или остановке одного из агрегатов (отключаются все агрегаты, работающие на тот же трубопровод, что и аварийный);
обратном токе воды или обратном вращении агрегата;
аварийном понижении давления в системе регулирования;
аварийном повышении уровня воды в верхнем бьефе;
снижении уровня воды в нижнем бьефе ниже допустимого или при засорении сороудерживающих решеток, что может привести к работе агрегатов в предаварийном режиме;
затоплении машинного зала (подается импульс на отключение всех агрегатов и закрытие всех основных затворов);
сработке электрических защит.
Для предупреждения аварий на крупных и уникальных насосных
станциях рекомендуют предусматривать: >
наблюдение за перемещениями земляных сооружений высотой более 5 м, каменных и бетонных сооружений II и III классов, речных водозаборов, зданий и трубопроводов при установке насосов с подачей более 5 м3/с. Контролируют все сооружения, построенные на косогорах и оползневых участках. Методика наблюдений: нивелировка I класса и визирование по створам;
наблюдение за деформациями; такому наблюдению подлежат подкрановые балки кранов грузоподъемностью более 30 т, балки покрытий и перекрытий длиной более 12 м, перекрытия машинного зала при насосах и электродвигателях массой более 50 т, наиболее нагруженные сечения камерных и блочных зданий, напорные трубопроводы, подпорные стенки высотой более 5 м; для наблюдений следует использовать струнно-тензометрические датчики;
наблюдение за напряжением грунтов основания и давлением грунта на сооружения II и III классов; для наблюдения используют грунтовые динамометры, которые устанавливают по всей площади основного сооружения;
наблюдение за давлением воды на подошву сооружения, за кривой депрессии, фильтрационным расходом и фильтрацией воды в обход напорных сооружений II и III классов, а также основных сооружений крупных насосных станций IV класса; для наблюдения используют точечные или шахтные пьезометры, которые закладывают в сооружен ие, и обратную засыпку.
