Автоматизация мелиоративной насосной станции

Содержание

Введение

1. Характеристика мелиоративной насосной станции

2. Расчет и выбор технических средств автоматизации

3. Составление принципиальной электрической схемы, алгоритм действия элементов схемы

4. Составление схемы соединений щита управления

5. Обоснование выбора щита управления

6. Организация выбора эксплуатации средств автоматизации

7. Расчет экономической эффективности схемы САУ

8. Расчет надежности элементов автоматики

9. Ввод в эксплуатацию, техника безопасности

Заключение

Список литературы

Введение

Автоматизация технологических процессов – это высокий уровень комплексной автоматизации и электрификации сельскохозяйственного производства, при котором человек-оператор полностью или частично заменён специальными техническими средствами контроля и управления.

Механизация, электрификация и автоматизация технологических процессов способствует повышению производительности труда в с/х при неуклонном сокращении его ручной доли. Внедрение средств автоматизации стало возможным только после комплексной механизации и электрификации с/х-ого производства. В мире непрерывно идёт научно-исследовательная работа по созданию для с/х систем автоматики и приборов специфического назначения, внедрение которых даст значительный экономический эффект.

С помощью средств автоматизации с/х производства можно повысить надёжность и продлить срок службы технологического оборудования, облегчить и оздоровить условия труда, повысить его безопасность.

Автоматизация процессов становится более престижным, при этом сокращается текучесть рабочей силы и снижаются затраты на единицу продукции, увеличивается её количество, ускоряется процесс стирания различий между трудом умственным и физическим, промышленным и с/х-ым.

Однако осуществляемая государственная политика в отношении развития АПК не дает желаемых результатов в мелиоративной отрасли. Продолжается деградация технически сложных и дорогостоящих мелиоративных объектов, снижается плодородие земель и продуктивность сельскохозяйственных культур, в том числе и эффективность использования мелиорированных земель. Еще находящиеся в государственной собственности объекты межхозяйственной сети также теряют свой технический ресурс.

1. Характеристики мелиоративной насосной станции

В мелиоративном хозяйстве насосные станции при орошении служат для заполнения водохранилищ, подъема воды на командные отметки орошаемых полей, отвода сбросных оросительных и перекачки грунтовых вод, а при осушении — для перекачки сточных вод из каналов и коллекторов, а также для понижения уровня грунтовых вод.

Широкий опыт автоматизации насосных станций в мелиорации показал высокую ее эффективность. Она обеспечивает оптимальный режим работы электронасосов, учет количества подаваемой воды, сокращает число аварий и повышает надежность работы. Срок окупаемости средств на автоматизацию не превышает 1...3 лет.

Насосные станции в мелиорации характеризуются высокой подачей (до сотен тысяч кубометров в секунду) и большой мощностью (до тысяч киловатт). Для них обычно используют асинхронные короткозамкнутые электродвигатели мощностью до 300 кВт, рассчитанные на напряжение 380 В и 6,3 кВ (при мощности свыше 100 кВт). Если потребная мощность превышает 300 кВт, то рекомендуется применять синхронные двигатели напряжением 6,3 или 10 кВ.

Схемы автоматизации насосных станций обеспечивают пуск и остановку электродвигателей, заливку насосов, управление запорными задвижками, предохранение напорных трубопроводов от гидравлических ударов, защиту оборудования при авариях, сигнализацию о нормальных и ненормальных режимах работы оборудования, контроль и измерение расхода, напора, горизонтов воды и т. п.

Насосные станции в мелиорации снабжают специальными баками-аккумуляторами и вакуум-насосами для предварительной заливки основного насоса водой. При их отсутствии насосы ставят в заглубленных камерах ниже уровня водохранилища, а колено всасывающей трубы располагают выше уровня установки насоса.

Для облегчения пуска электродвигателя на напорных трубопроводах ставят электрифицированные задвижки. Насос пускают при закрытой задвижке, тогда момент сопротивления воды минимальный. Задвижка открывается автоматически после разгона агрегата и установления заданного давления и также автоматически закрывается при отключении электронасоса.

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:

,

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

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: ,

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

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:

,

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

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: