 |
Система управления насосной станции оросительной системы
|
|
|
|
Напорные системы получили повсеместное распространение в сельском хозяйстве. Развитие напорных систем идёт от малых размеров к большим. Пока напорные системы имели ограниченный расход, а давление для их функционирования было небольшим, требуемые условия работы создавались посредством открытого резервуара - накопителя, расположенного с соответствующим превышением над уровнем потребителей (рисунок 1.1а). По степени удовлетворения технологических требований, система с резервуаром — накопителем является достаточно совершенной. При значительном объёме накопителя облегчается режим водоподачи, насосная станция может быть оборудована мощными насосами, работающими в наиболее экономичной области своей характеристики, с постоянно высоким КПД. Отсутствие прямой гидравлической связи между потребителями и насосной станцией упрощает автоматизацию, которая, как правило, осуществляется по уровню воды в накопителе, в качестве которых используются как напорные башни, так и водоёмы, расположенные на естественных возвышенностях [16, 45].
Они могут применяться или в случае небольших орошаемых площадей, или с использованием рельефа в холмистой или горной местности.
Рисунок 1.2 - Технологические схемы напорных систем водоподачи
оросительных систем с открытым резервуаром-накопителем.
Регулируемые величины и возмущающие воздействия в напорной системе имеются две физические величины, характеризующие протекание технологического процесса. Этими величинами являются расход (производительность) и давление (напор), именуемые в дальнейшем основными гидравлическими параметрами. Остальные величины, поддающиеся измерению и контролю, являются косвенными и, по отношению к технологии полива, второстепенными. Основные параметры посредством H(Q)- характеристики насосов жёстко связаны между собой, и изменить любой из них, не затрагивая второй, произвольно нельзя.
|
|
|
Управлять основными параметрами, т.е. осуществить целенаправленное их изменение, возможно ж только изменением характеристики насосной станции. Работа оросительной системы "по потребности" означает, что каждый потребитель (дождевальная машина), подключённая к напорной сети, в любое время должна обеспечиваться водой под необходимым давлением и в требуемом количестве. Иными словами, согласование выходных параметров водоподающих устройств с номинальными параметрами дождевальных машин, подключённых в данный
момент независимо от их числа, является основной функцией ПНС. При этом
встаёт вопрос, какой из двух основных параметров следует регулировать?
Согласно этому требованию, регулируемым параметром является давление. Допустим, что в напорной системе обеспечивается стабилизация давления, тогда необходимость в регулировании производительности отпадает. Действительно, водопользование организовано "по потребности", следовательно, расход задаётся извне, в силу непрерывности потока производительность всегда должна равняться расходу. Исключение может составить только разрыв сплошности потока в момент интенсивных переходных процессов. Если на входе потребителя установить номинальное давление, то благодаря соответственно подобранному гидравлическому сопротивлению, его номинальный расход устанавливается автоматически. Значения расхода могут произвольно меняться в широких пределах, причём
причины этих изменений (изменение числа работающих ДМ) являются внешними для ПНС.
Изменения расхода вызывают отклонения давления, которые необходимо компенсировать, то есть расход является той величиной, ради которой необходима система регулирования. Изменение расхода оказывает возмущающее воздействие на систему водоподачи. Что касается тока и мощности приводных двигателей ПНС, то, как активные составляющие, так и полные их значения являются функцией расхода, т.е. возмущающего
|
|
|
воздействия.
Из сказанного следуют выводы:
- управление гидравлическими параметрами напорной сети есть целенаправленное изменение H(Q)- характеристики водоподающих устройств;
- изучение способов регулирования, по существу, сводится к рассмотрению и оценке H(Q) - характеристик насосов и насосных станций;
- регулируемым параметром ПНС является давление;
- изменение расхода сети оказывает возмущающее воздействие на ПНС, стремящееся изменить регулируемую величину - давление.
Для большинства существующих ПНС регулирующие воздействия являются ступенчатыми. Указанное обстоятельство, в сущности, отражает ступенчатый характер изменений характеристик при изменении числа работающих насосов. Если применить более совершенный способ непрерывного регулирования параметров, например, изменением угловой скорости вращения насосов или их дросселирование, то и регулирование будет плавным. Возможные структуры системы управления ПНС изображены на рисунке 1.3.
Рисунок 1.3 - Возможные структуры систем управления
В большинстве современных пнс предусмотрено измерение расхода и управление основными агрегатами в зависимости от его значения. Изменение расхода, как установлено, является возмущающим воздействием, т.е. в данном случае применён принцип регулирования по возмущению (принцип Понселе) [1]. При этом влияние возмущения (изменение расхода) на регулируемую величину (давление) компенсируется соответствующим изменением регулирующего воздействия, например, включением очередного насосного агрегата или увеличением частоты вращения рабочего колеса. Ток и мощность используются как дополнительные (вспомогательные) параметры регулирования, но не как основные. Преимуществом в этом случае являются более точные датчики.
В корне меняется дело, когда управление ведется по давлению. В этом случае применён принцип регулирования по отклонению (принцип Ползунова - Уатта) [1], при котором воздействие регулирующего устройства на объект (ПНС) является функцией отклонения регулируемой величины (давления) от заданного значения. Основным признаком, характеризующим данную систему, является наличие замкнутого контура, позволяющего непрерывно сравнивать действительное значение с заданным, то есть наличие обратной связи.
|
|
|
При сравнении двух принципов регулирования обычно указывается недостаток принципа "по возмущению", который заключается в том, что компенсируются только те возмущения, которые измеряются, в то время как система "по отклонению", компенсирует любое изменение регулируемой величины, каким бы возмущением оно не было вызвано. В данном случае следует также учесть, что основные погрешности будут определяться, при прочих равных условиях, качеством датчиков и точностью измерений.
С наибольшей точностью (до долей процента) в настоящее время измеряется давление и ток. Для измерителей мощности точность измерений достигает одного - двух процентов. Наименьшей точностью обладают расходомеры, погрешность которых находится в пределах 2-5%. Кроме того, чувствительность существующих расходомеров значительно снижается к началу шкалы. В данном вопросе важным является следующее обстоятельство: какие бы принципы ни были заложены при автоматизации ПНС, какова бы ни была физическая природа измеряемых величин и регулирующего воздействия, основной задачей является не регулирование расхода, величина которого определяется числом включённых потребителей, а приведение напора к такому значению, которое обеспечило бы требуемый расход. Достигаемая фактическая степень стабилизации напора определяется не столько системой регулирования, сколько видом гидромеханических характеристик насосов и способом их регулирования.
Рассмотрим систему управления насосной станции слива посевных вод в Казалинске.
Рисунок 1.4 – Станция сбора посевных вод в Казалинске
Насосная станция состоит из 6 насосов фирмы Kirloskar MF 50-50 c H=11 m Q = 2700 м3/ч, которые находятся выше уровня перекачиваемой жидкости. Характеристики насоса показаны на рисунке 1.4.
|
|
|
Для заливки требуется создать разряжение внутри корпуса при помощи специальных вакуум-насосов, в качестве которых установлены EU105 (пластично-роторные вакуумные насосы). Вакуумная станция управляется шкафом управления.
На шкафу управления вакуумной станции расположена сенсорная панель обеспечивающая запуск насосов в автоматическом режиме.
Для того чтобы запустить насос в автоматическом режиме нужно проделать следующие действия:
На шкафу управления выбранного насоса перевести переключатель положений в режим «Дистанционное».
а) На шкафу управления вакуумной станции перевести переключатель задвижки соответствующей автоматической задвижки в режим «Авто».
б) На шкафу управления вакуумной станции перевести переключатель соответствующего клапана так же в режим «Авто».
в) После того как все ключи переведены в соответствующее положение необходимо на главном экране панели (Рисунок 1.5) выбрать насос который требуется запустить.
Рисунок 1.5 – Главная панель вакуумной станции
Если требуется запустить насос №1 необходимо нажать кнопку «Насос 1». При нажатии кнопки появиться окно в котором отражены все индикации вакуумной станции, а также индикации, которые относятся к выбранному насосу (Рисунок 1.6)
Рисунок 1.6 – Идентификация параметров насоса 1
Для запуска насоса необходимо нажать кнопку «Пуск» Расположенную в верхнем левом углу экрана.
После нажатия кнопки начинает действовать алгоритм запуска:
а) Открывается клапан на коллекторе выбранного насоса и запускается вакуумный насос, который откачивает воздух из трубопровода, тем самым заполняя его водой.
б) После того как вода достигла вибрационного датчика наличия жидкости, соленоидный клапан закрывается.
в) Вакуумная станция выключается.
г) Подается сигнал на запуск выбранного насоса.
д) Начинает открываться задвижка, которая расположена на напорной трубе.
На вакуумной станции расположены два вакуумных насоса, шкафом управления осуществляется циклическая замена рабочего - резервного насоса, то есть если вы запускаете насос №1 то откачка воздуха начинается вакуумным насосом №1, если понадобиться запустить следующий насос, то откачка воздуха начнется уже насосом №2 и т. д.
Также на вакуумной станции расположен бак аварийного попадания жидкости в вакуумный коллектор и два клапана, которые находятся сверху и снизу бака, при попадании жидкости в бак клапаны срабатывают одновременно.
|
|
|
