Схема управления задвижками с электроприводом

Используемая продукция ОВЕН:

Много лет приборы ОВЕН ПКП1Т успешно эксплуатируются в системах водоканалов и теплосетей различных городов России и ближнего зарубежья. Сотрудники объектов, где работают приборы, положительно отзываются об их функциональных возможностях. Начальники участков говорят о значительном снижении аварийных ситуаций на производстве, сменные инженеры об удобстве управления при наличии индикации положения задвижек, диспетчеры на центральном пункте получили возможность «видеть» задвижки, а электрики говорят об относительной простоте монтажа на уже эксплуатирующихся объектах.

Как уже рассказывалось на страницах нашего журнала, устройство управления и защиты электропривода задвижки без применения концевых выключателей ОВЕН ПКП1Т предназначено для работы с задвижками и затворами, которые могут принимать только два положения, одно из которых обязательно должно быть концевое, в редких случаях фиксируются промежуточные положения. Допускается применение прибора для управления задвижками и затворами, время открытия и закрытия которых одинаково и постоянно, то есть не зависит от давления в системе или каких-либо других её параметров. Это связано с тем, что положение механизма определяется только временем хода задвижки. Приборами ПКП1 в Мосводоканале оборудованы, как уже давно действующие, канализационные насосные станции — Филевская, Саввинская и др., так и построенные в новых районах — в Южном Бутово, Куркино. Приборы ПКП1Т успешно применяются для управления задвижками на аварийно-регулирующих резервуарах в Филях и Люблино.

В процессе сотрудничества со специалистами электротехнического отдела ОАО «Сибгипрокомунводоканал» было высказано пожелание расширить возможности прибора для управления задвижками с маломощными электроприводами и электроприводами постоянного тока. Ограничение применения прибора связано с тем, что на измерительном входе прибора установлен нагрузочный резистор (номиналом 1 Ом) для вторичной обмотки трансформатора тока. При этом рекомендовалось использовать стандартный трансформатор тока с коэффициентом трансформации N/5 типа У 0,66, или ему подобный. Это условие ограничивало минимально возможную мощность электропривода задвижки величиной 200 Вт.

Для расширения диапазона мощностей электроприводов из состава ПКП1Т в ближайшее время будет исключён нагрузочный резистор (1 Ом) трансформатора тока. Пользователю предоставится возможность использовать разные трансформаторы тока, например, с коэффициентом трансформации N/1 типа WSK 30. Номинал нагрузочного резистора рассчитывается с учётом того, что максимальное напряжение, падающее на нём, а, следовательно, присутствующее на входе прибора, должно быть не более 5 вольт. При выборе резистора необходимо рассчитать мощность, рассеиваемую на нём. Резистор номиналом 1 Ом входит в комплект поставки ПКП1Т. В результате появилась возможность совместно с прибором использовать датчики тока со стандартными выходными сигналами 0. 5 мА, 0. 20 мА и 4. 20 мА (рис. 1, а), датчики тока с выходным напряжением 0. 10 В (рис. 1, б), с трансформаторами тока, выполненными на датчиках Холла, например, фирмы HONEYWELL (рис. 1, в). Последний тип датчиков может контролировать не только переменный, но и постоянный ток, что значительно расширило номенклатуру используемых электроприводов, которыми может управлять ПКП1.

Для управления всеми типами задвижек, конструкция которых позволяет контролировать число оборотов вторичного вала, предназначена другая модификация прибора — ОВЕН ПКП1И. Принцип работы этого прибора аналогичен принципу работы прибора ОВЕН ПКП1Т, но вместо времени хода задвижки между концевыми положениями контролируется число оборотов вторичного вала привода, а вместо контроля тока электропривода отслеживается период следования импульсов, поступающих от датчика, установленного на вторичном валу привода. Такой принцип работы обеспечивает более точное определение положения механизма, при этом время открытия и закрытия может быть различным. В качестве датчика оборотов вала в простейшем случае может применяться пара геркон — магнит. Магнит крепится на вращающуюся гайку штока задвижки (рис. 2, а) или на вторичный вал, положение которого при вращении вдоль собственной оси остаётся неизменным (рис. 2, б). Геркон на держателе располагается напротив магнита.

В качестве датчика оборотов вала могут применяться активные датчики, например, индуктивные, оптические, датчики Холла и другие. Основным требованием к ним является наличие гистерезиса. Это условие необходимо для исключения вероятности ложных срабатываний при нахождении датчика на границе зоны включения или выключения, например, при механической вибрации задвижки. Герконы такой гистерезис имеют и могут применяться без дополнительной проверки. Что касается активных датчиков, то предпочтение отдаётся индуктивным, так как они менее всех остальных подвержены внешним воздействиям окружающей среды.

При выборе типа индуктивного датчика необходимо убедиться в том, что его зона чувствительности достаточна для надёжного срабатывания. Некоторые типы датчиков формируют ложный импульс при включении или выключении напряжения питания. Это необходимо проверять на практике, поскольку формирование таких импульсов приводит к изменению показаний прибора, в результате чего возникнет разница между реальным положением задвижки и показаниями прибора. Такая ситуация возможна, если разрешён счет поступающих на вход прибора импульсов после выключения управления приводом. Счёт после выключения используется в том случае, если механизм продолжает вращение по инерции после выключения напряжения питания электропривода.

В новой модификации прибора введён параметр, в котором задаётся время, в течение которого разрешён счёт после выключения управления. Это значительно повышает правильность счёта оборота вала при наличии движения задвижки по инерции. Для воздействия на индуктивный датчик лучше использовать стальной прут круглого сечения. Можно применить и узкую пластину, так как при использовании широкой пластины может произойти срабатывание датчика при приближении пластины, выключение при прохождении и вновь включение при удалении (рис. 3). Если точности позиционирования при одном импульсе на оборот вала недостаточно, то на вращающийся элемент (гайку редуктора или шток с неизменным положением вдоль своей оси) нужно установить не один, а несколько элементов воздействия на датчик — магнитов или металлических стержней (рис. 4).

Кроме того, прибор дополнен новыми параметрами: CrSh — запрет сброса состояния «АВАРИЯ» внешним сигналом; Intr — время запрета реверсивного включения. Первый из них введён по просьбе разработчиков АСУ для того, чтобы сброс состояния «АВАРИЯ» мог быть выполнен только диспетчером по интерфейсу связи RS-485. Второй параметр введён для запрета включения управления задвижкой на заданное время в противоположном направлении во избежание её выхода из строя.

Добавлены также новые значения параметра ConS, при которых управление осуществляется без сигнала «СТОП», и задействованы только сигналы «ОТКРЫТИЕ» и «ЗАКРЫТИЕ». Эти дополнения введены для возможного использования прибора в составе уже существующей АСУ водоснабжения Москвы, АСУ канализационной насосной станции, разрабатываемой ОАО «Сибгипрокоммунводоканал» совместно с фирмой «СИНЕТИК», а также для работы в составе регулятора давления в трубопроводах (рис. 5).

Вместо отсутствующего при таком управлении внешнего сигнала «СТОП» этот вход устройства может служить для переключения с местного управления на дистанционное.

И, наконец, ещё одно новшество — это импульсный источник питания, который позволяет прибору работать в широком диапазоне питающих напряжений как переменного, так и постоянного тока. Это позволяет применять прибор для управления щитовыми затворами с электроприводами постоянного тока, широко распространёнными на насосных станциях Москвы.

Применение электроприводов постоянного тока связано с тем, что при пропадании напряжения сети для аварийного питания электроприводов применяются аккумуляторы (рис. 6). Приборы ОВЕН ПКП1Т и ПКП1И позволяют не только значительно снизить выход из строя дорогостоящего оборудования, но и обеспечивают удобство в работе обслуживающего персонала станций и пунктов, а также контроль и управление задвижками и затворами в составе автоматизированных систем управления объектами.

Сергей ШАНУРЕНКО, зам. руководителя отдела перспективных проектов ОВЕН

Статья опубликована в журнале «Автоматизация и производство» №3 2007

В водо- и газоснабжении, в нефтегазовой, химической отрасли для управления потоком жидкости или газа применяются задвижки с электроприводом.

Электропривод приводит в действие механизм, перекрывающий или открывающий задвижку. Использование электрического управления позволяет легко реализовать автоматику управления.

В качестве простейшей автоматики, осуществляющей переключение между двумя состояниями (либо «закрыто», либо «открыто»)можно применить электроконтактный манометр.

Такой манометр имеет две регулируемые стрелки минимального и максимального значения. При достижении стрелки одного из двух величин давления происходит замыкание общего провода с выводом min или max.

Для примера рассмотрим подключение электропривода задвижки ГЗ-А.

Данный электропривод многооборотный, питается трехфазным переменным током. ГЗ-А содержит цепи управления дистанционной сигнализацией, которые для наглядности не будем рассматривать в примере.

Управлять работой схемы будет электроконтактный манометр типа ДМ. В качестве коммутационных элементов применим магнитные пускатели ПАЕ третьей величины с четырьмя контактами, работающими на замыкание и с двумя – на размыкание, из размыкающих контактов задействуем только один (Рис. 2).

Допустим, в начальный момент задвижка находится в закрытом положении. При снижении давления жидкости или газа манометр замыкает провод фазы С через контакт min, и нормально замкнутый контакт КПЗ₃ на якорь пускателя ПО, а по цепи от нейтрального провода – через конечный выключатель положения «открыто» КВО и муфтовой выключатель МВО. Магнитный пускатель ПО обходит цепь манометра ДМ замыкая контакт КПО₂. Для исключения срабатывания цепи запуска закрытия задвижки, ПО блокирует пускатель ПЗ, разрывая цепь питания размыкающими контактами КПО₃. При полном открытии задвижки размыкается контакт КВО и схема обесточивается.

При достижении максимального давления замыкается вывод max манометра ДМ. На пускатель закрытия ПЗ через контакты манометра и нормально замкнутый контакт КПО₃ подключается к фазе С с одной стороны, а с другой – через контакты закрытия концевика КВ3 и муфтового выключателя МВЗ – к нулевому проводу. ПЗ замыкает цепь питания своего якоря контактами КПЗ₂, обеспечивая полный цикл закрытия задвижки. Контакты П3 включают электропривод на реверс, обратным, по сравнению с контактами ПО, подключением фазовых проводов А и С. При полном закрытии задвижки схема ПЗ обесточивается концевым выключателем КВЗ.

Муфтовые выключатели предназначены для защиты двигателя при высоком крутящем моменте вала. Повторное замыкание контактов МВО и МВЗ происходит при обратном вращении двигателя.

Электроконтактный манометр типа ДМ способен коммутировать до 0,5 А, что обеспечивает прямое подключение пускателей ПАЕ, якоря которых потребляют при включении максимум 0,25 А при напряжении 127 В. Коммутируемая контактной группой пускателя максимальная нагрузка составляет 17кВт, а для включения электропривода достаточно мощности в 0,18кВт. На практике рекомендуется включать цепи управления магнитным пускателем через промежуточные реле (Рис. 3) для предотвращения обгорания контактов манометра.

При использовании промежуточных реле количество задействованных контактов магнитных пускателе (ПО и ПЗ) сокращается до трех. Каждое промежуточное управляют двумя контактами, работающими на замыкание (для обхода цепи питания электроконтактного манометра и включения якоря контактора) и одним на размыкание (для предотвращения срабатывания цепи обратного хода двигателя). В остальном схема аналогична приведенной на Рис. 3.

Реже встречаются задвижки с однофазным электроприводом.

Рассмотрим автоматику управления электроприводом SP0. Данный электропривод интересен тем, что питание электродвигателя в минимальной комплектации отключается самим приводом при достижении крайних состояний – положений «открыто» и «закрыто».

Допустим, что задвижка закрыта (Рис. 4). При замыкании манометром фазового провода через вывод min и нормально замкнутые контакты кв реле времени РВ срабатывает промежуточное реле РПО. Это реле замыкает свою цепь питания контактами ко₂, включает магнитный пускатель ПО контактами ко₁ и подключает нулевой провод к реле времени РВ через контакты ко₃. При полностью открытой задвижке конечный выключатель S3 подключает вывод 20 к выводу 22, замыкая линию фазы и включая реле времени. Через промежуток времени, определяемый реле РВ, контакт кв размыкает питание всей схемы открытия.

Схема управления закрытием задвижки аналогична рассмотренной схеме – при достижении верхнего предела давление манометр включает промежуточное реле РПЗ и пускатель ПЗ, также замыкается нулевой провод на реле времени. При полном закрытии задвижки замыкаются выводы 23 и 26 через переключатель S4, запуская реле времени. Через размыкание общего контакта кв обесточивается схема закрытия.

Включение реле времени необходимо для компенсации инерционности электроконтактного манометра. Без задержки возможно многократное срабатывание схемы до размыкания выводов min или max от общего провода.

Пишите комментарии,дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Для управления задвижками применяется реверсивный электропривод. Задвижки с электрическим приводом широко применяются в схемах управления паровых и водогрейных котлов. Их устанавливают на трубопроводах сетевой воды до и после котла, газопроводе и мазутопроводе к котлу, трубопроводах обвязки насоса питательной воды, на напорном трубопроводе сетевой воды.

Для примера рассмотрим схему управления электроприводом задвижки на напорном трубопроводе сетевой воды (рис. 2.22) [9]. В схеме применен реверсивный магнитный пускатель, состоящий из двух контакторов КМ1, КМ2 и электротеплового реле КК. Схемой предусматривается ручное и автоматическое управление электроприводом. В ручном режиме нажатием на кнопку управления SB1 подается напряжение на катушку КМ1 магнитного пускателя открытия задвижки. При достижении запорным органом полного открытия конечный выключатель SQ1 разрывает цепь питания катушки магнитного пускателя, и электропривод останавливается. Закрытие задвижки осуществляется дом нажатием на кнопку управления SB2.

Останов электропривода при закрытии задвижки осуществляется муфтой предельного момента SQ5. При достижении необходимой плотности при закрытии задвижки момент вращения, развиваемый электроприводом, становится больше номинального значения, и муфта предельного момента воздействует на конечный выключатель SQ5, который, срабатывая, кратковременно размыкает свой контакт. Цепь катушки КМ2 магнитного пускателя разрывается, и электропривод останавливается. Для прекращения действия ошибочно поданной команды, а также для

кратковременно остановки задвижки в промежуточном положении в схеме предусматривается установка кнопки управления SB3 (Стоп).

Рис. 2.22. Принципиальная электрическая схема управления

электроприводом задвижки на напорном трубопроводе се- тевой воды

При включении магнитным пускателем электропривода на открытие задвижки блок-контактом контактораКМ1 размыкается цепь катушки контактора КМ2, и наоборот, то есть в схеме предусмотрена электрическая блокировка, исключающая возможность одновременного включения обеих катушек реверсивного магнитного пускателя. Сигнальные лампы HL1, HL2 и HL3 сигнализируют соответственно полное открытие, полное закрытие запорного органа и срабатывание муфты предельного момента. Ключ SA, установленный в цепях сигнальных ламп HL1 и HL2, обеспечивает эксплуатацию щита автоматизации с нормально погашенными сигнальными лампами.

В автоматическом режиме открытие и закрытие задвижки осуществляется контактами К1 реле дистанционного управления К1 насоса сетевой воды (см. рис. 2.27). При пуске электродвигателя насоса задвижка открывается и после его отключения закрывается.

2.3.3. Электрическая схема управления

Циркуляционные насосы устанавливают в ЦТП для горячего водоснабжения. Они поддерживают требуемую температуру и давление воды у водоразборных точек.

Для примера рассмотрим электрическую схему управления циркуляционными насосами (рис. 2.23), устанавливаемыми на ЦТП для циркуляции горячей воды контура системы теплопотребления (см. рис. 3.1-3.3 [10]).

Принцип работы схемы. Перед включением насосов в работу подают напряжение в силовую цепь и цепь управления насосными агрегатами автоматическими выключателями QF1, QF2 и SF. Выбор рабочего насоса осуществляется переключателем SA. При выборе рабочим насоса НЦ1 переключатель SA устанавливают в положение I. Подается напряжение на катушку реле управления К1, которое срабатывает и своим замыкающим контактом К1 (1-13) подает напряжение на катушку магнитного пускателя КМ1. Магнитный пускатель срабатывает и своими силовыми контактами КМ1 включает электродвигатель М1 насоса НЦ1. Одновременно блок-контактом КМ1(1-21) подается напряжение на сигнальную лампу HL1 «Нормальная работа насоса НЦ1».

Рис. 2.23. Принципиальная электрическая схема управления

Если по какой-либо причине остановился насосНЦ1, то срабатывает реле перепада давления SP и своим замыкающим контактом SP (1-25) подает напряжение на катушку реле времени КТ, которое с задержкой времени замыкает свой контакт КТ (1-27) и подает напряжение на реле КА для срабатывания автоматического включения резерва (АВР), которое обеспечивает автоматическое включение резервного насоса НЦ2. Это происходит следующим образом. Реле КА срабатывает и своим размыкающим контактом КА (3-5) снимает напряжение с катушки реле управления К1, а замыкающим контактом КА (3-7) подает напряжение на катушку промежуточного реле К2. Реле К2 срабатывает и замыкающим контактом К2 (1-17) подает напряжение на катушку магнитного пускателя КМ2, который силовыми контактами КМ2 включает в работу электродвигатель М2 насоса НЦ2. Одновременно загорается сигнальная лампа HL2 «Нормальная работа насоса НЦ2», включается звонок громкого боя НА и загорается сигнальная лампа HL3 «АВР включена». Замыкающим контактом КА (1-27) шунтируется замыкающий контакт КТ. Сигнализацию можно отключить нажатием на кнопку управления SB (27-29).

При выборе рабочим насоса НЦ2 переключатель SA устанавливают в положение II. Тогда рабочим будет насос НЦ2, а резервным насос НЦ1.

В схеме предусмотрены все виды защит силовой цепи и цепи управления. Максимальная защита осуществляется автоматическими выключателями QF1, QF2 и SF, защита от перегрузки тепловыми расцепителями автоматических выключателей QF1, QF2 и электротепловыми реле КК1 и КК2., нулевая защита магнитными пускателями КМ1 и КМ2.