Автоматизация мелиоративной насосной станции

2. Расчет и выбор технических средств автоматизации

Выбор автоматического выключателя.

Автоматические выключатели. Предназначены для защиты от токов короткого замыкания и перегрузки электрических линий и приемников энергии, для включений и отключений линий и приемников энергии.

При выборе автоматического выключателя руководствуются следующими правилами:

Номинальный ток теплового и комбинированного расцепителя должен быть больше рабочего тока линии:

Если автомат встроен в шкаф, то следует учесть изменившиеся условия охлаждения автомата, вводя поправочный коэффициент, равный 1,1:

Расчетный ток срабатывания электромагнитного расцепителя автоматов серий АП50 и АЕ2000:

где - кратковременный ток (пусковой)

Для автоматов серии АЗ100

коэффициенты 1,25-1,5 учитывают неточность в определении кратковременного тока и разброс характеристик автоматов.

Расчетный ток срабатывания не должен превышать каталожное значение тока срабатывания:

Если эти условия не выполняются, то возможны ложные срабатывания автомата при включении потребителей с большими пусковыми токами.

Выбираем автоматический выключатель QF2 для двигателя серии 6А3151М1001У - асинхронный двигатель на 380В с короткозамкнутым ротором с высотой оси вращения 315мм, с двумя подшипниковыми щитами на лапах, вал горизонтальный с одним цилиндрическим концом, степень защиты IP 01,мошность 110кВт, номинальный ток равен 200А, (кратность тока)=7, n(частота вращения вала)=1470 об / мин.

Если ток расцепителя должен быть больше номинального тока двигателя (), то из таблиц принимаем ток расцепителя равный 250А, А3723Б.

Определяем деление на регуляторе:

;

Проверяем выбранный автомат на возможность срабатывания при пуске двигателя:

где -пусковой ток двигателя;

-номинальный ток двигателя;

Определяем расчетный ток срабатывания автомата при пуске двигателя:

Определяем ток срабатывания автоматического выключателя по каталогам:

;

По условию:

;

Полученные значения:

Условия выполняются, значит, при пуске двигателя автоматический выключатель не отключится, то есть ложных срабатываний не будет.

Выбираем автоматический выключатель QF3 для двигателя серии АИР71М4У - асинхронный двигатель на 380В с короткозамкнутым ротором с высотой оси вращения 71 мм, условная длина статора М, число полюсов 4, степень защиты IP 01,мошность 1,1кВт, номинальный ток равен 2,76А, (кратность тока)=5, n(частота вращения вала)=1420 об / мин.

Если ток расцепителя должен быть больше номинального тока двигателя (), то из таблиц принимаем ток расцепителя равный 3,2А, АЕ2016Р.

Определяем деление на регуляторе:

;

Проверяем выбранный автомат на возможность срабатывания при пуске двигателя:

где -пусковой ток двигателя;

-номинальный ток двигателя;

Определяем расчетный ток срабатывания автомата при пуске двигателя:

Определяем ток срабатывания автоматического выключателя по каталогам:

;

По условию:

;

Полученные значения:

Выбираем автоматический выключатель SF исходя из того какой ток потребляет схема управления. При суммировании токов катушек получаем 5,14 А (), то из таблицы принимаем ток расцепителя равный 6А,АЕ2016А

Определяем деление на регуляторе:

;

Проверяем выбранный автомат на возможность срабатывания при пуске двигателя:

где -пусковой ток двигателя;

-номинальный ток двигателя;

Определяем расчетный ток срабатывания автомата при пуске двигателя:

Определяем ток срабатывания автоматического выключателя по каталогам:

;

По условию: ;

Полученные значения: ,

Выбираем общий автоматический выключатель QF1, он выбирается суммированием всей нагрузки:

++=,

где: - ток двигателя М1;

- ток двигателя М2;

- ток цепи управления;

- ток (общий) автоматического выключателя QF1;

200+2,76+5,14=208А;

Если ток расцепителя должен быть больше номинального общего тока двигателя (), то из таблиц принимаем ток расцепителя равный 400А, А3733Б.

Определяем деление на регуляторе:

;

Проверяем выбранный автомат на возможность срабатывания при пуске двигателя:

где -пусковой ток двигателя;

-номинальный ток двигателя;

Определяем расчетный ток срабатывания автомата при пуске двигателя:

Определяем ток срабатывания автоматического выключателя по каталогам:

;

По условию:

;

Полученные значения:

Выбор пускателей.

При выборе электромагнитных пускателей пользуются следующими условиями:

1. Напряжение втягивания катушки должно быть равным напряжению сети:

2. Номинальный ток пускателя должен быть больше или равен номинальному току двигателя:

3. Пускатель должен обеспечивать нормальные условия коммутации:

4. Исполнение и степень защиты должны соответствовать условиям окружающей среды.

Теперь выбираем магнитный пускатель:

· (КМ1) двигателя серии 6А3151М1001У - асинхронный двигатель на 380В с короткозамкнутым ротором с высотой оси вращения 315мм, с двумя подшипниковыми щитами на лапах, вал горизонтальный с одним цилиндрическим концом, степень защиты IP 01,мошность 110кВт, номинальный ток равен 199А, (кратность тока)=7, n(частота вращения вала)=1470 об / мин.

Если ток пускателя должен быть больше, либо равен номинальному току двигателя, то из таблиц принимаем ток пускателя равный 200А, ПМЛ-7230 (пускатель седьмой величины, не реверсивный, без теплового реле, со степенью защиты IP54, без кнопок).

Определяем пусковой ток двигателя:

Условия нормальной коммутации выполняются, пускатель выбран верно;

· (КМ2) двигателя серии АИР71М4У - асинхронный двигатель на 380В с короткозамкнутым ротором с высотой оси вращения 71 мм, условная длина статора М, число полюсов 4, степень защиты IP 01,мошность 1,1кВт, номинальный ток равен 2,76А, (кратность тока)=5, n(частота вращения вала)=1420 об / мин.

Если ток пускателя должен быть больше, либо равен номинальному току двигателя, то из таблиц принимаем ток пускателя равный 2,76А, ПМЛ-1340 (пускатель первой величины, не реверсивный, без теплового реле, со степенью защиты IP54, без кнопок).

Определяем пусковой ток двигателя:

Условия нормальной коммутации выполняются, пускатель выбран верно;

· (КМ3) принимаем те же параметры, что и у пускателя КМ2, так как эти пускатели предназначены для реверса.

Выбор реле времени.

При автоматизации технологических процессов часто возникает необходимость получить определенную выдержку времени при отключении или включении различных исполнительных органов, а также при обеспечении нужной продолжительности процесса. Эти функции выполняет реле времени. Всякое реле времени состоит из трех основных частей: устройство входного сигнала, устройства задержки сигнала, и устройство выходного сигнала. Устройство задержки сигнала может быть выполнено с использованием различных принципов действия: электрического, механического, пневматического, термического, гидравлического и др.

Независимо от устройства и принципа действия реле времени можно разделить на две группы. Первые из них при подаче напряжения на вход обеспечивают задержку в замыкании замыкающих контактов, и размыкании размыкающих контактов. При отключении таких реле их контакты мгновенно возвращаются в первоначальное положение. Реле времени второй группы при подаче напряжения на вход обеспечивают мгновенное срабатывание контактов и последующую задержку в замыкании размыкающих и размыкании замыкающих контактов.

Принимаем серии РП-8, РП-9 (имеющие 1-7 размыкающих и замыкающих контактов, номинальное напряжение 220В).

Выбор кнопочных постов.

Кнопки управления смонтированные на панели в кожухе называются кнопочным постом управления. Кнопочные элементы рассчитаны для включения в электрические цепи переменного тока напряжением 500В и с длительным током до 6,3А.

Кнопки выполняют либо с самовозвратом контактов, т.е. с возвращением в исходное положение под действием пружины, либо без него.

В последнем случае возвратной пружины нет и для каждого переключателя необходимо нажать другую кнопку. Кнопка может иметь замыкающие, размыкающие контакты.

По способу установки кнопочные посты выполняются для монтажа на панели, на стене, на полу. Кнопки выпускают открытого, защищенного, водозащищенного, пылеводозащищенного, взрывозащищенного исполнения.

Выбираем кнопочные станции серии КУ881101У3 (выключатель кнопочного управления, имеющий 8 замыкающих и 8 размыкающих контактов, цилиндрический толкатель, черного цвета, без специальных устройств, степень защиты IP40, с умеренным климатом применяемые в закрытом помещении с естественной вентиляцией без искусственного регулирования климатических устройств), КУ441101У3.

Выбор конечных выключателей

Путевые и конечные выключатели представляют собой кнопочные элементы приводимые в действие деталями движущихся элементов объекта. По типу привода различают включатели с цилиндрическими толкателями, рычажно-роликовым приводом. В условиях сельского хозяйства рекомендуется применять включатели серии ВПК, ВК и ВКМ. Они рассчитаны на включение в электрические сети переменного тока напряжением до 500В.

Путевые и конечные выключатели нашли широкое применение при автоматизации различных механизмов, их широко применяют в автоматических схемах привода транспортных устройств, для изменения направления движения управляемого механизма и исключения возможности перехода и исключение возможности перехода его за пределы пограничных положений.

Выбираем два конечных выключателей марки :

ВПК2111У2:

1. Напряжение - до 660 (В) ;

2. Ток номинальный - 16 (А) ;

3. Рабочий ход привода - 14 мм ;

4. Усилие прямого срабатывания - 80 Н

Выпускается в трех основных вариантах подключения:

а) - без сальникового ввода;

б) - с сальниковым вводом;

с) - с разъемом. В зависимости от исполнения имеет 4 вида движения ролика (привода): ход вправо с самовозвратом; ход влево с самовозвратом; ход вправо без самовозврата; ход влево без самовозврата.

Выбор сигнальных аппаратов.

Сигнальные аппараты предназначены для информации о ходе технологического процесса и состоянии управляемого объекта, а также передачи командных сигналов обслуживающему персоналу. Применяются: электрические, звуковые, световые, индикаторные сигнальные аппараты.

К световым относятся сигнальные лампы, табло и светофоры.

Российская промышленность выпускает арматуру для сигнальных ламп различных типов. В арматуре монтируется сигнальная лампа. Световые окна закрывают разноцветными линзами.

Выбираем две сигнальные лампы ,первая сигнальная лампа сигнализирует о открытой задвижке, а вторая на закрытие задвижки.

Сигнализация (НА) серии УС-1,сигнализация световая Б-40 лампа накаливания на 40 Вт.

Расшифровка марок:

1. АИР71М4У

А - асинхронный,

И - интерэлектро, унифицированная серия двигателя,

Р - привязка мощности к установленным размерам,

71 - высота оси вращения,

М - взрывозащищенное,

4 - число полюсов,

У - для умеренного климата.

2. АЕ 2016

АЕ - обозначение выключателя,

20 - серия,

1 - обозначение ном. тока выключения,

6 - обозначение количества полюсов(3).

3. А3733Б

А - обозначение выключателя,

37 - серия,

3 - обозначение ном. тока выключения, 400А

3 - обозначение количества полюсов,

Б - токоограничивающий.

4. ПМЛ7230

ПМЛ - пускатель магнитный, линейный,

7 - условное обозначение тока,

2 - исполнение пускателя по назначению,

3 - исполнение пускателя по степени защиты и количества кнопок,

0 - исполнение пускателя по числу и виду контактов в основной цепи.

3. Составление принципиальной схемы, алгоритм действия схемы, техническое описание схемы

насосный электрический автоматический управление

Разработка принципиальной электрической схемы управления.

Принципиальная схема составляется на листе формата А2 и представляет собой условное обозначение элементов цепи. Принципиальная схема насосной станции для мелиорации составлена и находится в приложении к курсовому проекту

Алгоритм действия элементов схемы.

В режиме ручного управления переключатель SA ставят в положение Р и управляют работой оборудования при помощи кнопок SB1...SB6. В автоматическом режиме переключатель SA ставят в положение А, тогда схема работает в соответствии с временной диаграммой. При понижении уровня в водоприемном сооружении до минимально допустимого значения замыкаются контакты SL2 датчика уровня и срабатывает реле KV1, которое включает электромагнитный клапан УА, установленный на заливной линии насоса. Насос через этот клапан заливается водой, а воздух в насосе выходит через реле залива КЗ. В конце заполнения насоса водой срабатывает реле залива КЗ и включает реле KV, которое, в свою очередь, вызывает включение магнитного пускателя КМ1 и реле времени КТ. Магнитный пускатель запускает электродвигатель Ml привода насоса. При разгоне двигателя в напорном патрубке создается давление, от которого срабатывает реле давления KSP, включающее магнитный пускатель КМ2 и двигатель М2 на открытие задвижки на напорном трубопроводе. При полном открытии задвижки двигатель М2 выключается конечным выключателем SQ1 и загорается сигнальная лампа НЫ. Одновременно переключаются контакты конечного выключателя SQ2 и гаснет лампа HL2. Струйное реле KSH, реагируя на движение воды в трубопроводе, размыкает свои контакты в цепи реле времени КТ и отключает его.

Отключение насоса происходит от датчика SL1 верхнего уровня воды в водонапорном сооружении. Его контакты размыкают цепи тока реле KV1, которое отключает электромагнит УА, реле KV2, а затем магнитный пускатель КМ1 и двигатель Ml насоса.

Давление воды в напорном трубопроводе снижается до статического давления столба воды со стороны водохранилища. При этом давлении контакты реле давления KSP возвращаются в исходное положение и магнитный пускатель КМЗ включает двигатель М2, закрывающий задвижку. При полном закрытии задвижки контакты конечных выключателей SQ1 и SQ2 занимают исходное положение, контакты SQ2 отключают двигатель М2. Повторный автоматический пуск произойдет при снижении уровня воды до замыкания контактов SL2.

Реле времени КТ предназначено для аварийного отключения насоса. Если, например при пуске, вода не поступает в водоприемное сооружение, то контакты струйного реле KSHостаются замкнутыми, реле времени включает аварийную сигнализацию НА. От реле KV1 отключаются реле KV2a магнитный пускатель КМ1, в результате останавливается электронасос Ml.(Рис.1.)

Аварийное реле включено до тех пор, пока обслуживающий персонал не нажмет кнопку деблокировки SB4. Одновременно отключится электромагнитный клапан УА. Такая же последовательность работы схемы на отключение насоса будет и при случайном перерыве подачи воды.

Разработка функционально-технологической схемы управления.

Функционально-технологическая схема управления включает в себя схематический вид объекта с наглядным представлением технологических операций.

Системы автоматизации выполняются без соблюдения масштаба, но с выдержкой рекомендуемых стандартам тарифов условных обозначений.

В монтажных схемах соблюдают действительное пространственное расположение средств автоматизации и монтажных изделий. Электрическая схема - это, как бы текст, описывающий определенными символами содержание и работу электротехнического устройства или комплекта устройств, что позволяет снизить без ущерба по информации объем этого текста.

Основным техническим документом, определяющим систему автоматизации, её оснащение приборами и средствами автоматизации, в том числе и вычислительной техники, служит схема автоматизации. В законченном виде она представляет собой черте, на котором условными обозначениями изображается технологическое оборудование, коммуникации, приборы и средства автоматизации с указанием связи между технологическим оборудованием и элементами автоматики. Схемы автоматизации выполняются в соответствии с ГОСТ 21404 - 85.

Технологическая схема автоматизированного объекта изображается в верхней части схемы автоматизации сплошными линиями в соответствии с принятыми правилами. Технологическая схема, как правило, должна развертываться слева на право, технологическое оборудование и трубопроводы изображают упрощенно. Данная схема так же находится в приложении к курсовому проекту.

Содержание