Электропривод безбашенных насосных установок

 

Содержание.

 

 

Введение ……………………………………………………………………………………..3

1. Общая  характеристика безбашенной установки…………………………………...4
2. Анализ исходной схемы безбашенной установки…...…………..……….……...…5
3. Электропривод безбашенных насосных установок ……………………………..…6
4. Автоматизация одноагрегатных насосных установок …………………………..…7

Заключение …………………………………………………………………………………12

Список использованной  литературы …………………………………….………………13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

     Водоснабжение в сельском хозяйстве имеет очень большое значение при производстве продукции животноводства, птицеводства и растениеводства. На животноводческих фермах ежедневно расходуется большое количество воды на поение животных, уход за ними, приготовление кормов, мойку доильной аппаратуры, посуды, на переработку продуктов животноводства и на другие цели.               

           Водоснабжение является трудоёмким процессом, электрификация и автоматизация которого облегчает труд человека и повышает его производительность. Надёжность водоснабжения влияет на продуктивность животных и птиц. Установлено, что прекращение бесперебойного водоснабжения и поения животных из автопоилок снижает удой коров на 10 - 15%, привес откормочного поголовья снижается на 12 - 15%. Поэтому водоснабжение животноводческих ферм и комплексов должно быть надёжным и бесперебойным.

         В современном сельском хозяйстве очень важно создать для животных наиболее оптимальные условия. Для животных важно, чтобы они своевременно получали воду. Оптимальное решение заключается в установке нагревательного оборудования для безбашенной установки, что способствует поению животных теплой водой. Для поддержания этих параметров применяется автоматизированные схемы управления безбашенной установки. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Общая характеристика безбашенной установки.

 

           Унифицированные водонапорные башни предназначены для применения в системах сельскохозяйственного водоснабжения, а так же в водопроводах небольших предприятий. Безбашенная автоматическая водоподъёмная установка типа ВУ предназначена для подъема воды из открытых водоемов и шахтных колодцев глубиной до 5 метров при напоре 25…80м.

 

 

Рис. 1. Технологическая схема безбашенной насосной установки.

     

    Установка состоит из всасываемой трубы 1 с приемным фильтром насосного агрегата 2, нагнетательной 3 и водозаборной 12 труб с запирающими вентилями 5, воздушно-водяного бака 4 с датчиком давления 8 и струйным регулятором запаса воздуха, имеющего камеру смешивания 6, воздушный клапан 7, жиклёр 10 и диффузор 11.

      Для автоматического поддержания объема воздушной подушки служит регулятор, обеспечивающий подкачку воздуха до давления в баке 250кПа. При максимальных аварийных давлениях срабатывает предохранительный клапан. Пополнение воздуха происходит, когда жиклёр  перекрыт водой. Струя воды под действием насоса создаёт разрежение в камере 6, воздушный клапан  открываться, и воздух, смешивается с водой, поступает в котёл.

     Технические характеристики насоса ЭЦВ6 - 6,5 - 75

	Подача	Полный напор	Мощность двигателя	Частота вращения	Число ступеней	Минимальный диаметр скважины	Потребляемый ток	Диаметр насоса	Длина насоса	Масса насоса
№	6,5 м3/ч	75 м	3 кВт	2850 об/мин	10	150 мм	6,1 А	144 мм	1240 мм	66 кг

В сельском хозяйстве применяют центробежные и вихревые насосы и водоструйные установки. Наиболее распространены центробежные насосы, имеющие большой напор и способные подавать воду из глубоких колодцев и скважин. Они рассчитаны на работу в неагрессивной воде с температурой до 25 С и содержанием механических примесей не более 0,01% по весу. Из различных типов погруженных центробежных насосов, применяемых в системах сельскохозяйственного водоснабжения, в настоящее время наиболее распространены насосы типа ЭЦВ, выпускаемые единой серией. У насосов этого типа, например ЭЦВ6-6,5-85, приняты следующие обозначения: Э - электрический, Ц - центробежный, В - водоподъёмный. Первая цифра после шифра указывает минимальный диаметр эксплуатационной колонны обсадных труб скважины, на которые насос может быть установлен. В данном случае цифра 6 выражает диаметр скважины - 6 дюймов; при переводе в мм цифру 6 увеличивают в 25 раз (6Ч25=150 мм). Вторая цифра 6,5 показывает производительность насоса в мі/ч. Последняя цифра показывает напор насоса в м, т. е. насос развивает напор, 85 м.

     Агрегат состоит из многоступенчатого центробежного насоса высокого давления и электродвигателя специальной конструкции, обеспечивающей его надёжную работу в воде в затопленном состоянии. Между насосом и электродвигателем помещена сетка-фильтр, предохраняющая насос от попадания в него крупных механических примесей.

       Электродвигатель насоса, относящийся к типу водонаполненных - асинхронный, трёхфазный, с короткозамкнутым ротором, рассчитан на напряжение 380 В. Электродвигатель может работать только в погруженном в воду состоянии, при работе в воздушной среде двигатель быстро выходит из строя. Внутренняя полость электродвигателя заполнена чистой водой, что способствует хорошему охлаждению его в рабочем режиме. Смазка и охлаждение подшипников электродвигателя также осуществляется водой.

 

2. Анализ исходной схемы безбашенной установки.

 

    Принципиальная электрическая схема управления безбашенной водонасосной установкой позволяет в ручном и автоматическом режимах пускать и останавливать электронасос, защищает электродвигатель от перегрузок и коротких замыканий. Схема управления в автоматическом режиме работает следующим образом. Вода к потребителю поступает под давлением воздушной подушки, расположенной под давлением в котле. При разборе воды из котла давление в котле снижается и контакты манометрического датчика давления BP замыкаются, катушка магнитного пускателя КМ получает питание и включает насос.

      При увеличении уровня воды давление в котле повышается до заданного значения, при котором контакты BP размыкаются и насос отключается. В ручное управление электронасосом осуществляется кнопками «Пуск» SB2 и «Стоп» SB1.

      Для того чтобы произвести анализ схемы безбашенной установки необходимо перечислить основные требования предъявляемые к схеме. В схеме должны быть предусмотрены аппараты зашиты которые будут защищать силовую цепь и цепь управления от аварийных и ненормальных режимов работы. Необходимо предусмотреть в схеме автоматический и ручной режим управления. Должна быть установлена световая или звуковая сигнализация, информирующая общественный персонал о состоянии электроустановки. В схеме должны быть предусмотрены необходимые блокировки от аварийных и ненормальных режимов нарушающих технический процесс.

      Согласно техническим требованиям производим анализ схемы безбашенной установки. Принципиальная схема безбашенной установки соответствует требованиям, так как:

• присутствует общий аппарат защиты и аппарат защиты цепи управления QF;
• предусмотрены в схеме автоматической и ручной режимы управления, которые переключаются переключателем SA;
• электродный датчик уровня воды определяет время работы насоса и контролирует объем воды в баке.

 

3. Электропривод безбашенных насосных установок

 

       При надежном  электроснабжении и небольших  максимальных часовых расходах (1,6...36 м /ч) на фермах могут успешно применяться безбашенные насосные установки (рис. 1). В их комплект входит насос с электродвигателем, воздушно-водяной котел, трубопроводы и станция управления. Безбашенные насосные установки типа ВУ выпускаются с погруженным, лопастным и вихревым насосами, а также с водоструйными установками.

        Безбашенная насосная установка типа ВУ работает следующим образом. Подаваемая насосом 1 вода идет к потребителям, а ее излишки наполняют воздушно-водяной котел 2, где вода, поднимаясь, сжимает находящийся в котле воздух. Когда давление в котле достигнет установленного значения, реле давления 6 контактами SP отключает электронасосный агрегат и подача воды прекращается. После этого вода потребителям подается под действием давления сжатого воздуха в котле. На пути воды через насос в водоисточник находится обратный клапан, и вода обратно в водоисточник не пойдет. По мере расходования воды давление в котле снижается. Когда оно достигнет установленного минимального значения, реле давления включит насосный агрегат. Обычно отношение минимального давления (включения) к максимальному (отключения) составляет 0,65...0,75 для установок небольшой подачи и 0,8...0,85 для установок с большей подачей. Воздушная подушка котла смягчает гидравлические удары, возникающие при динамических режимах работы электронасосного агрегата.

   В воздушно-водяных котлах действующих безбашенных насосных установок воздух непосредственно соприкасается с водой, в результате часть его растворяется и уносится водой, уменьшая объем воздушной подушки. Это может привести к нарушению нормальной работы установки. Для автоматического поддержания требуемого объема воздушной подушки в безбашенных установках типа ВУ имеется струйный регулятор, при помощи которого пополняется воздушная подушка воздухом. Подаваемая насосом вода с большой скоростью проходит через сопло струйного регулятора, создавая в камере смешивания 3 разряжение. Под действием внешнего давления атмосферного воздуха при разряжении в камере 3 открывается клапан 4, пропуская из окружающей среды воздух, который в смесительной камере смешивается с водой и поступает в бак. Разряжение в смесительной камере 3 и, следовательно, пополнение воздуха происходят тогда, когда жиклер 5 трубки струйного регулятора находится в воде. При подаче воды в котел, когда жиклер находится в воздухе, который под давлением поступает в камеру смешивания и погашает там разряжение, атмосферный воздух прекращает поступать в смесительную камеру. При достаточном наполнении бака воздухом или при сниженном давлении в момент включения насосного агрегата, когда жиклер находится в воздухе, подсоса воздуха из атмосферы не происходит. Могут быть и другие конструкции регуляторов запаса воздуха.

        В безбашенных насосных установках практически отсутствует емкость для запаса воды. Уменьшение объема котла уменьшает его стоимость, но при этом увеличивается частота включения насосного агрегата. Последнее необходимо учитывать при выборе мощности электродвигателя для насоса.

 

4. Автоматизация одноагрегатных насосных установок.

 

         Наряду с безбашенными автоматизированными установками ВУ промышленность поставляет сельскому хозяйству погружные электронасосы, укомплектованные станцией управления, предназначенной для автоматического включения и отключения насоса при помощи датчика уровней или контактного манометра.

      Автоматизация насосных установок позволяет повысить надежность и бесперебойность водоснабжения, уменьшить затраты труда и эксплуатационные расходы, сократить размеры регулирующих резервуаров. Автоматизация башенных насосных установок, как правило, сводится к автоматическому включению насосных агрегатов при опорожнении напорного бака и к их отключению при наполнении этого бака. Более совершенная автоматизация, кроме указанных операций, должна еще предусматривать автоматическое отключение насосных агрегатов при нарушении нормальных режимов пуска и работы и при наличии резервных агрегатов автоматическое включение их в работу. Автоматически должны осуществляться контроль и сигнализация за режимами пуска, работы, остановки агрегатов и за наличием и уровнем воды в водонапорном баке и водоисточнике, если последний имеет ограниченный дебит воды. Датчики уровней, как правило, используют электродного типа (рис. 2) с электродами нижнего и верхнего уровней воды в баке и общим электродом, которым обычно служит корпус датчика, присоединяемый к заземленному нулевому проводу сети. Работа датчиков в электрических схемах происходит таким образом, что при отсутствии воды между электродом нижнего уровня и заземленным корпусом насосный агрегат включается, а при появлении воды между электродом верхнего уровня и корпусом через воду между ними замыкается электрическая цепь и электродвигатель насоса отключается.

        Трубчатый электродный датчик уровней с электроподогревом состоит из трех соосных труб, наружная из которых является общим заземленным электродом, средняя короткая — электродом верхнего уровня, а внутренняя — электродом нижнего уровня. В последней трубе находится нагревательный элемент, выполненный в виде нихромовой спирали с надетыми на нее изолирующими фарфоровыми бусами. Нагреватель включается в зимнее время во избежание образования льда внутри датчика и отказа в его работе.