Методические указания по разработке систем автоматизации в курсовых (стр. 4 из 5)
Если уровень воды в верхнем бьефе насосной станции достаточно низкий и вода может удаляться с польдерной системы самотеком по специально построенной для этого сливной трубе, уложенной под дамбой, то включать насосы нецелесообразно. В этом случае устанавливают в верхнем бьефе стержневой датчик уровня воды с двумя
Рис. 10. Система управления насосным агрегатом.
стержнями. Настраивают его на минимальный уровень воды, при котором возможно удаление ее с объекта самотеком. Если вода не касается стержней датчика, то (рис. 11) реле Р1 размыкает цепь питания промежуточного реле РП1. Его контакты размыкаются и обесточивают катушку контактора K1, который при этом выключит насосную станцию и сделает невозможным пуск какого-либо из насосов. Одновременно контакты реле РП1 замкнутся и откроется электрозадвижка на сливной трубе, уложенной под дамбой. Вода будет удаляться с осушаемой территории самотеком. Если же уровень воды в верхнем бьефе повысится и коснется стержней датчика, то сработают реле Р1, РВ и РП1. Включится электропитание насосной станции, и она войдет в дежурный режим (готовность к пуску). Одновременно замкнутся контакты реле РП1 и электрозадвижка на сливной трубе закроется. При повышении уровня насосы будут автоматически включаться.
В некоторых более ответственных случаях необходимо учитывать не только положение уровня воды в аванкамере насосной станции, но и скорость его подъема или понижения. В зависимости от этих двух параметров следует выбирать комбинацию или количество одновременно работающих насосов. Датчик уровня воды в аванкамере должен быть поплавковым с потенциометрическим преобразователем. Выходной величиной, несущей информацию о положении уровня воды, является электрическое сопротивление Rд преобразователя. Оно включено в состав мостика сопротивлений (рис. 12), выполняющего роль блока сравнения уровней заданного и фактического.
Рис. 11. Система управления задвижкой на водовыпуске.
Рис. 12. Система управления насосными агрегатами с коррекцией
по скорости хода уровня воды.
Задающее, устройство R3 выполнено в виде потенциометра со шкалой требуемых уровней воды. С его помощью можно сбалансировать мостик сопротивлений в момент, когда уровень воды в аванкамере достаточно низкий и не требуется включения ни одного насоса. Для этого поворачивают ручку потенциометра R3, добиваясь нулевого показания вольтметра. Если уровень воды начинает повышаться, то изменяется величина сопротивления Rд. Мостик сопротивлений разбалансируется. Появляется и все более возрастает выходное напряжение. Уровень воды достигает отметки, при которой нужно включить первый насосный агрегат. В этот момент изменяет величину переменного сопротивления R2 и добиваются срабатывания высокочувствительного реле Р1. Его контакты замкнутся и это будет команда для включения насосного агрегата №1. Аналогично настраивают командные реле P2, P3...Pn (по числу насосов). Таким образом, при повышении уровня насосы будут в определенном порядке включаться, а при его понижении – выключаться в обратном порядке.
Для учета скорости перемещения уровня воды введен дифференциальный блок с потенциометром Rдиф. Чем выше скорость перемещения уровня, тем больше изменится Rдиф. Это изменение внесет «свою долю» в разбаланс мостика сопротивлений и приведет к появлению повышенного значения Uвых и к включению большего количества насосов, чем в случае, если бы уровень повышался медленнее.
В результате получился пропорциональный авторегулятор с коррекцией по скорости, типа ПД. Он обеспечивает более высокое качество регулирования уровня воды в нижнем бьефе и надежно защищает осушаемую территорию от возможных затоплений.
6. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ДРЕНАЖ
Скважины вертикального дренажа обычно располагают «кустом». Расстояние между ними определяется радиусом влияния скважины. Во время работы насосов понижается уровень грунтовой воды в почве. Для контроля истинного положения этого уровня в центре «куста» устанавливают наблюдательную скважину и помещают в нее стержневой датчик уровня воды, аналогичный показанному на рис. 5 и содержащий 3 стержня. Касание воды верхнего стержня вызывает срабатывание высокочувствительного реле P1. Его контакты замкнутся и выработают команду «Пуск» электродвигателям погружных насосов. Принципиальная электрическая схема управления насосными агрегатами показана на рис. 13. Как видно, срабатывание реле P1 вызывает замыкание контактов реле РП1 в цепи управления и за этим следует пуск насоса. Уровень грунтовой воды после этого понижается, и реле P1 переходит в нормальное положение. Его контакты размыкаются. Поэтому реле РП1 тоже переходит в нормальное положение и размыкает свои контакты в цепи управления. Они заблокированы контактами магнитного пускателя МП, и поэтому насос продолжает работать. Уровень воды в скважине датчика понижается и отрывается от среднего стержня (см. рис. 5). Реле Р2 переходит в нормальное положение, размыкает свои контакты и обесточивает катушку реле РП2. Контакты реле РП2 размыкаются в цепи управления и выключают насосный агрегат. Остальные насосные агрегаты включаются и выключаются аналогично и одновременно. Делается это с помощью свободных контактов реле РП1 и РП2. Установка требуемого положения уровня грунтовой воды (норма осушения) достигается перемещением стрежней датчика уровня и установкой их на нужных отметках.
Рис. 13. Принципиальная электрическая схема управления
насосными агрегатами вертикального дренажа.
Все средства управления сосредоточены в стальном шкафу, закрепленном на столбе, заглубленном в землю. Рядом должен быть расположен и понижающий трансформатор.
7. АВТОМАТИЗАЦИЯ ДОЖДЕВАНИЯ
При разработке раздела дипломного проекта, посвященного автоматизации дождевания, следует иметь в виду, что наиболее приспособленными для автоматизации являются, стационарные дождевальные системы, а также системы с дождевальными машинами «Фрегат». Степень их автоматизации может быть различной. Так, в более простом варианте можно разрабатывать систему автоматического определения сроков поливов, а сам полив (включение и выключение насосной станции) будет осуществляться с помощью оператора. В этом случае можно использовать систему автоматического контроля влажности почвы, представленную в п. 4. Электромагнитные реле P1 и Р2 (рис. 8) своими контактами будут включать световые табло с надписями: «Влаги в почве достаточно» или «Нужен полив». Параллельно второму световому табло можно включить электрический звонок для более надежного оповещения оператора о необходимости включения дождевальных установок. Дождевальные установки могут включаться в определенной последовательности и на определенное время. Для этого используется устройство, устанавливаемое на напорном трубопроводе и периодически снижающее давление «после себя».
В результате в напорном трубопроводе давление изменяется в виде импульсов. На каждой дождевальной установке смонтированы устройства, воспринимающие эти импульсы и преобразующие их в определенный угол поворота крана, подающего воду в дождевальную установку. Краны настроены так, что после очередного импульса снижения давления один из них закроется, а другой откроется и т.д. Это позволяет включать установки поочередно и тем самым снизить потребную мощность насосной станции.
В случае, если студент принял решение разработать систему автоматического управления оросительной насосной станцией по информации, поступающей от датчиков, то за основу следует принять систему автоматического контроля влажности почвы, аналогичную показанной на рис. 8. Но в этом случае контакты реле Р1 и Р2 должны быть включены в цепь управления электродвигателем насоса. При снижении влажности почвы до значения, установленного на шкале задатчика Rд, сработает реле (например Р1) и включит насосный агрегат. Полив начнется автоматически. Все дождевальные установки, оборудованные счетчиками импульсов снижения давления в трубопроводе, сработают поочередно, и после выключения последней давление в трубопроводе повысится до значения, соответствующего расходу, равному нулю. Для автоматического выключения насоса в цепи управления необходимо разместить нормально замкнутые контакты реле давления. После повышения давления в трубопроводе реле сработает. Его контакты разомкнуться, и насос будет выключен.