Дипломная (вкр): Автоматизация электроприводов второго подъема водозабора станции Хабаровск-1

ПКП1 имеет два выходных реле для управления задвижкой (реле 1 и 2), два реле для имитации концевых выключателей (реле 4 и 5) и реле 3 для аварийной сигнализации.

Кроме того, в ПКП1 по желанию заказчика может быть установлен модуль, формирующий унифицированный токовый сигнал 4...20 мА, пропорциональный степени открытия задвижки, или модуль интерфейса связи с ЭВМ RS-485.

Настройка на объекте, программирование.

Для настройки прибора на объекте задают способ определения концевых положений и временные параметры хода задвижки. Зная рабочий ток двигателя электропривода, необходимо задать параметры защитного отключения.

Заданные параметры сохраняются в энергонезависимой памяти прибора и остаются неизменными при выключении питания.

Программирование прибора осуществляется кнопками, расположенными на передней панели. Для предотвращения несанкционированного доступа к изменению параметров установлена защита.

1.4.9 Модуль ввода аналоговых сигналов ОВЕН МВ110-8А

Для преобразования аналоговых сигналов с датчиков и передачи их в сеть с интерфейсом RS-485 используем модуль ввода аналоговых сигналов ОВЕН МВ110-8А.

Прибор работает в сети RS-485 по протоколам ОВЕН, Modbus-RTU, Modbus-ASCII, DCON.

Тип протокола определяется прибором автоматически.

Прибор не является Мастером сети, поэтому сеть RS-485 должна иметь Мастер сети, например, ПК с запущенной на нем SCADA-системой, контроллер или регулятор. В качестве мастера сети могут использоваться контроллеры ОВЕН ПЛК и т.п.

К прибору предоставляется бесплатный ОРС-драйвер и библиотека стандарта WIN DLL, которые рекомендуется использовать при подключении прибора к SCADA-системам и контроллерам других производителей.

Конфигурирование прибора осуществляется на ПК через адаптер интерфейса RS-485/RS-232 или RS-485/USB (например, ОВЕН АСЗ-М или АС4, соответственно) с помощью программы «Конфигуратор М110», входящей в комплект поставки.

Основные особенности модуля ввода аналоговых сигналов МВ110-8А:

-       8 универсальных каналов аналогового ввода;

-       типы входных сигналов: термопреобразователи сопротивления, термопары, унифицированные сигналы напряжения и тока (требуют использования внешнего резистора 50 Ом), сопротивление до 2 кОм;

-       частота измерений: до 0,3 сек на канал;

-       термопары: L, J, N, K, S, R, B, T, A-1, A-2, A-3;

-       термопреобразователи сопротивления: 50М, Cu50, 50П, Pt50, Ni100, 100М, Cu100, 100П, Pt100, Ni500, 500М, Cu500, 500П, Pt500, Ni1000, 1000М, Cu1000, 1000П, Pt1000;

-       унифицированные сигналы: 4-20 мА, 0-20 мА, 0-5 мА, +/-50мВ, 0-1В;

-       напряжение питания: ~220 В и =24 В (универсальный источник питания).

Общий чертеж и схема подключения представлены на рисунках 1.21-1.22.

Рис 1.21 Общий чертеж МВ110-8А

Рис 1.22 Схема подключения активного датчика с токовым выходом 0…5.0, 0…20.0 или 4…20.0 мА

1.4.10 Задвижка КЗ 116 с электроприводом Томприн

Клиновые задвижки ДУ 100-250 мм серии КЗ 116 предназначены для герметичного перекрытия(открытия)трубопроводов воды и пара с высокими параметрами основных технологических систем станций.

Этот тип запорной арматуры характеризуется поступательным перемещением затвора в направлении перпендикулярном движению потока рабочей среды.

Задвижки могут применяться только для включения или отключения трубопроводов. Использование в качестве регулирующих устройств не допускается.

Основные преимущества:

-       количество деталей сведено к минимуму;

-       герметичность по классу В по ГОСТ 9544-93;

-       герметичность обеспечивается на весь межремонтный период;

-       ремонт без демонтажа из трубопровода.

Технические характеристики представлены в таблице 1.11.

Таблица 1.11

Технические характеристики

2. СИСТЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ ВТОРОГО ПОДЪЕМА ВОДОЗАБОРА СТ. ХАБАРОВСК-1

.1 Отладка оборудования перед использованием

.1.1 Подготовка станции управления ИРЗ-670 к использованию

Для подготовки станции управления, необходимо выполнить следующие действия:

-       установить реле РП21-004 на напряжение питания 380В из комплекта поставки в розетки для К1…К3;

-       установить реле MY4 на напряжение 24В из комплекта поставки в розетки для К4, К5, К9;

-       установить реле МК3Р5-S на напряжение 230В из комплекта поставки в розетки К6, К7, К8;

-       установить переключатели в положение «ЗАПРЕТ». Взвести автоматические выключатели QF1…QF4. Проверить наличие вставок плавкихFU1…FU12 в держателях. В держатели FU1...FU6, FU11, FU12 устанавливаются вставки плавкие на ток срабатывания 1A, в держатель FU7… FU10устанавливается вставка плавкая на ток срабатывания 2А;

-       вращением диска 2, рис. 2.1, установить ток срабатывания тепловых реле защиты электродвигателя в соответствии с типом электродвигателей подключенных к блоку вывода станции управления.

Рис 2.1 Тепловое реле

-крышка; 2-диск задания уставок;

-ручка крышки;

-переключатель «СБРОС»; 5-кнопка «СТОП»;

6-кнопка «ТЕСТ»; 7-индикатор.

Тепловые реле КК1, КК2 и КК3 предназначенных для защиты подключаемых к станции управления электродвигателей предусмотрены ручной и автоматический режимы возврата. Для перевода теплового реле в автоматический режим следует поднять крышку 1, потянув за ручку 3, затем вращательно-поступательным движением утопить кнопку 4 до фиксации, как показано на рис. 2.2

Рис 2.2 Перевод теплового реле в автоматический режим

Перевод теплового реле в ручной режим осуществляется поворотом кнопки 4 в противоположном направлении. При срабатывании теплового реле, настроенного на работу в ручном режиме, его следует взвести нажатием на кнопку 4 после выдержки паузы, необходимой для его остывания, в автоматическом режиме взводить реле не требуется.

2.1.2 Схемы подключения насосов и их управление

Схема подключения преобразователя приведена на рисунке 2.3 входные и выходные провода должны быть многожильными, с тонкой жилой, типа ПВКВ. Три фазы и корпус электродвигателя подключать через четыре провода в экране.

Рис 2.3 Схема подключения силовых клемм- выключатель; L1 - дроссель; FU1-FU3 - предохранители; U,V,W - выводы для подключения электродвигателя M; L1,L2,L3,PE - выводы для подключения трёхфазной сети и земли N,L- выводы питания (током до 2А); вентиляторов, кроме ПЧ-С300/35, ПЧ-С300/45; +DC, Br - выводы для подключения тормозного резистора R.

Для защиты преобразователя и нагрузки от грозовых и коммутационных импульсов перенапряжения установить между заземлением и каждой фазой питающей сети до дросселя L1 ограничители напряжения (газоразрядники, варисторы), обеспечивающие величину напряжения не более 2700 В при длительности импульса до 100 мкс.

Чтобы устранить помехи от преобразователя частоты, рекомендуется экранировать провода питания преобразователя и провода питания двигателя, размещать их отдельно от других проводов.

На схеме 2.4 показано подключение к силовой цепи 380В преобразователя частоты и 3-х насосов.

Рис 2.4 Схема подключения 3-х насосов к силовой цепи

“U”,“V”,“W” - выводы для подключения электродвигателей M1-М3;

“L1”,“L2”,“L3”- выводы для подключения трёхфазной сети.

Преобразователь частоты может быть применен для управления максимум тремя насосами в системе без дополнительного контроллера. Один из этих насосов регулируемый, остальные питаются от сети. Управление насосами возможно только при работе преобразователя с регулятором ПИ.

Когда система будет установлена в режим прямого задания частоты c клавиатуры, дополнительные насосы выключаются, а преобразователь будет управлять только регулируемым насосом. Если выбран режим работы „управление насосами” параметром 4.1, то каждому насосу будет приписан свой релейный выход и свой цифровой вход. Релейный выход включает насос, а цифровой вход отключает насос от системы. Для работы с тремя насосами, для насоса №1 приписан выход „К1” и вход „ВХЦ4”, для насоса №2 выход.

„К 2” и вход „ВХЦ5”, а для насоса №3 выход „К3” и вход „ВХЦ6”. Схема цепи управления показана на рисунке 2.5.

Система управления включает только тот насос, цифровой вход которого активен (24В подключено). Если во время работы необходима замена регулируемого насоса, его следует заблокировать (отключить 24В), система переключится и начнет работу с новой конфигурацией. Отключенный насос можно разблокировать и он становиться дополнительным насосом.

После подачи сигнала блокировки для дополнительного насоса, выключится только этот насос, а система продолжит свою работу с другим дополнительным насосом. Функцию блокировки можно использовать для ручного управления определенным насосом, тепловой защиты двигателей, изменения варианта работы.

Рис 2.5 - Подключение цепи управления для трех насосов

2.1.3 Настройка преобразователя частоты

При первом включении преобразователя частоты следует указать в стандартных параметрах ПЧ:

-       4.1 активация режима управления насосами «ДА»;

-       4.2 максимальное количество работающих насосов «1»;

-       4.3 количество насосов участвующих в авто обмене «3»;

-       2.34 активизирует управление преобразователем частоты через порт последовательной связи RS (далее порт RS). Изменение этого параметра возможно во время работы двигателя. Если параметр 2.34 установлен на «НЕТ», то все сигналы управления, приходящие с порта RS, будут игнорироваться;

-       2.35 устанавливается скорость связи. Возможные величины 1200, 2400, 4800 и 9600 бит.

После выставления вышеперечисленных параметров мы сможем управлять всеми тремя насосами по интерфейсу RS-485 с ПК дежурного.

Также для нормальной работы насосов от ПЧ следует выставить набор стандартных параметров:

Параметр 1.19 дает возможность блокировать реверсивный режим работы, определяющий очередность фазных напряжений. Для этого параметр необходимо установить в состояние „лево” или „право”. В этом случае, независимо от управления, преобразователь частоты будет работать только в заданном направлении вращения электрического поля.

Для того чтобы преобразователь частоты работал в двух направлениях, параметр надо установить на „ЛП”. Направление работы преобразователя частоты будет задано дистанционно или выбранной кнопкой на панели управления (местный режим работы).

Способ остановки определяется параметрами 1.20-1.22.

Параметр 1.20 определяет способ остановки подключаемого двигателя. Для значения „выбег”, после команды „СТОП”, преобразователь частоты выключит напряжение, а двигатель остановится при помощи свободного выбега (по инерции).

Номинальные данные двигателя задаются в параметрах 1.23-1.26.

На основании паспортных данных двигателя следует определить номинальный ток, cosφ и по номинальной скорости определить количество пар полюсов двигателя.

Параметр 1.23 - номинальный ток двигателя в процентах от номинального тока преобразователя частоты.

С помощью формулы 2.1 найдем, на сколько процентов ток потребляемый электродвигателем меньше тока на выходе преобразователя частоты:

,        (2.1)

где Iпр - ток на выходе преобразователя частоты;

Iпотр - ток потребления электродвигателем из формулы 2.3.

Из этого следует, что параметр 1.23 следует выставить на 91.9 %.

Параметр 1.24 - номинальный коэффициент мощности двигателя cosφ.

У нашего двигателя он равен 0.89 %.

В параметре 1.25 следует задать количество полюсов двигателя. В таблице 2.1 указывается количество полюсов в зависимости от синхронной скорости.

Синхронную скорость можно установить, принимая самую близкую к номинальной скорости.

Таблица 2.1

Количество полюсов в зависимости от синхронной скорости

В нашем случае параметр 1.25 равен 4.

Параметр 1.26 представляет собой номинальное скольжение двигателя Sn, %, его вычисляют по формуле:

,                  (2.2)

где ns - скорость двигателя без нагрузки, об/мин;- скорость двигателя с номинальной нагрузкой, об/мин.

Компенсация скольжения определяется параметром 1.27.

Если параметр 1.27 установлен на „ДА”, устройство работает с компенсацией скольжения в соответствии с рисунком 2.6.

Рис 2.6 Зависимость n от M

- система без компенсации скольжения;

- система с компенсацией скольжения;

Мn - момент с номинальной нагрузкой.

Частота выходного напряжения увеличится таким образом, чтобы сохранилась постоянная скорость двигателя n при изменениях момента нагрузки M.

Для компенсации скольжения ставим параметр 1.26 на 3.33%, параметр 1.27 «ДА»

Ток, который потребляет двигатель при работе от преобразователя частоты (IПОТР), можно рассчитать через механические характеристики двигателя n и М по формуле:

,                             (2.3)

где k - коэффициент искажения тока, связанный с алгоритмом формирования синусоиды тока с помощью ШИМ принимает значения от 0,95 до 1,05 и не имеет размерности; n - частота вращения вала двигателя, об/мин; М - момент нагрузки на валу двигателя, Н·м; 9,55 - коэффициент приведения внесистемных (по отношению к принятым в системе СИ) единиц; η - КПД двигателя; cos φ - коэффициент мощности двигателя;U - линейное напряжение на обмотках двигателя.

Сначала найдем момент нагрузки на валу двигателя по формуле:

,                        (2.4)