Iii. Насосные установки как объект исследования

3.4. Схема безопасного запуска, энерго – эффективного регулирования производительности насосных станций

Устройства управления гидромеханическим энергоемким оборудо-ванием НА, объединенных на совместную параллельную работу в составе НУ, могут быть отнесены к многосвязным параметрическим системам автоматического управления.

Построение замкнутых систем автоматического управления (САУ) по отдельным контурам регулирования относится к классической теории автоматического регулирования, основы которой были заложены И.А. Вышнеградским, А. Стодолой, Д.К. Максвеллом. Этой теории присущи сравнительно простые цели управления: поддержание или изменение регулируемых величин по заданному закону, выработка сигналов по отклонению и т. д. При этом используется жесткий алгоритм управления, реализующий, в основном, принцип обратной связи. Все особенности такого подхода использованы при построении САУ НУ на основе частотно-регулируемого электропривода НА, реализующего плавный пуск, останов и технологический процесс водоподачи, где сигнал обратной связи снимается с датчиков давления, установленных на напорных трубопроводах (напорная сеть) и путем плавного регулирования производительности НУ обеспечивается равенство между требуемым графиком водоподачи и его покрытием (рис. 1). Данное предлагаемое схемное решение частотно-регулируемого электропривода НА посредством автоматического плавного пуска и управления технологическим процессом водоподачи функционирует следующим образом.
Поочередный плавный пуск водоподъемных НА, укомплектованных короткозамкнутыми АД и объединенных на совместную параллельную работу в общую магистральную напорную сеть в составе НУ, исключающий резкие динамические удары в их гидросиловых механизмах, осуществляемый при открытых напорных задвижках В3, В4 и закрытой напорной задвижке В2. При подключении НУ в питающую сеть, с замыканием контакта КМ-1.2 происходит плавный запуск приводного электродвигателя (М1) насосного агрегата Н-1 за счет питания М1 напряжением регулируемой частоты (f = var Гц), поступающего от преобразователя частоты (ПЧ). С достижением частоты ПЧ, равной своему номинальному значению, система управления (СУ) посредством измерения и обработки сигналов, поступающих от датчиков давления (ДДС и ДД1), обеспечивает процесс плавной загрузки водоподъемного насоса Н1, закрывая задвижку В4, холостого сброса (ХС) воды за счет поступления соответствующего сигнала с блока управления моторными задвижками (БУМЗ).



Рис. 1. Схема системы автоматического управления насосной установкой посредством частотно-регулируемого электропривода насосными агрегатами

При достижении установленной номинальной величины давления датчика ДД1, смонтированного перед общей магистральной напорной сетью, с поступлением сигнала от БУМЗ открывается задвижка В2, благодаря чему осуществляется безтолчковый ввод в работу насосного агрегата Н1 в составе НУ. Далее производительность Н-1 регулируется СУ посредством измерения и обработки сигнала, поступающего от датчика давления ДДС, установленного на магистральном напорном трубопроводе НУ. При этом, если вырабатываемый датчиком ДДС сигнал не достигает своего установленного максимального значения, а частота ПЧ равна частоте питающей сети (f = 50 Гц), то это приводит к срабатыванию СУ, от которой поступает команда на замыкание контакта КМ-1.1 и размыкание контакта КМ-1.2. В этом случае, аналогично вышеизложенному, будут запускаться второй насосный агрегат Н2 и последующий насосный агрегат Н3 в составе НУ. Отключение же насосных агрегатов будет производиться в обратном порядке, в режиме плавного останова.

По мере достижения установленного значения давления в магистральной напорной сети система управления за счет функционирующего сигнала обратной связи по давлению с датчика ДДС, будет регулировать частоту питающего напряжения приводных электродвигателей насосов в заданном диапазоне изменения частот ПЧ и тем самым обеспечивать изменение частоты (скорости) вращения центробежных насосов и требуемую их подачу. Например, при изменении расхода водопотребления в системе питьевого водоснабжения, с помощью сигнала обратной связи от датчика давления, СУ будет включать или отключать один из насосных агрегатов в составе НУ и посредством ПЧ автоматически поддерживать требуемую подачу питьевой воды, доставляемую потребителям.
Автоматическое управление процессом водоподачи НУ путем поддержания требуемой величины напора в магистральном трубопроводе и плавного изменения производительности насосов посредством частотно-регулируемого электропривода позволит рационально использовать гидроэнергетические ресурсы за счет экономии подаваемой воды на каждой из ступеней регулирования и снизить удельный расход электрической энергии на единицу объема перекачиваемой воды, а также практически исключить гидравлические удары в системе «насос – напорная сеть».
Следует также отметить, что для поддержания равномерной наработки моточасов насосными агрегатами, схема плавного пуска может задаваться в любом порядке подключения НА в составе НУ.
Таким образом, основными преимуществами рекомендуемого схемного решения являются: безопасный автоматический плавный пуск насосных агрегатов в общую магистральную напорную сеть; повышение эксплуатационной надежности насосной установки; улучшение энергетических показателей приводных электродвигателей насосов в технологическом процессе регулирования их водоподачи.