книги из ГПНТБ / Методы рациональной автоматизации насосных установок в сельскохозяйственном водоснабжении [рекомендации]
..pdf
УДК 631.672.2.002,5
В настоящих рекомендациях обобщены материалы иссле довании в ЮжШШГи.Че п опыт автоматизации насосных ус тановок на Северном Кавказе. Работа предназначена в качест ве мелодического пособия для инженеров, механизаторов и других специа.шглов, работающих па объектах с.-х. водоснаб жения в различных районах страны.
Рекомендации подготовлены руководителем отдела сель скохозяйственного водоснабжения ЮжНИИГиМа кандида том технических наук Л. И. Фабриковым и*старшим научным сотрудником И. J1. Буровиным.
В В Е Д Е Н И Е
Автоматизация является наиболее совершенной формой механизации производственных процессов. С применением ав томатических (нетсм значительно повышается производитель ность труда, высвобождается большее число людей, которые могут быть использованы на других работах ( 1, 2, 3).
Кроме того, автоматизация исключает нарушения техно логических процессов, происходящих из-за недосмотров по вине обеих живут чпег о персонала. Вместе с тем она предъяв ляет к оборудованию и энергоснабжению большие требова ния, чем рхчнос \ правление. '
Такими требованиями в сельскохозяйственном водоснаб жении является падежное, устойчивое питание электроэнерги ей и такое \ геройство всей системы, при котором число необ ходимых операций по управлению сведено к минимуму (4).
Поэтому автоматизация применяется в основном, на-круп ных насосных станциях и водопроводах, построенных в по следние годы. Автоматизация же небольших сельских систем водоснабжения встречает определенные трудности и в настоя щее время развита ( овершенно недостаточно.
Паша работа ставит задачу обосновать целесообразность н предложит» практические методы осуществления автоматыганпп насосных установок в сельскохозяйственном водоснаб
жении |
у20, 21). |
|
населенных |
пунктов |
в настоящее время |
||
Водоснабжение |
|||||||
о< уществлжмеи |
п основном локальными |
системами |
с насос |
||||
ными установками и напорными резервуарами, которые |
по |
||||||
зволяют обеспечить некоторый запас воды. |
|
|
|||||
Автоматнзнчпв работы насосных установок в последние |
|||||||
годы полхчнла |
некоторое развитие с применением |
систем- |
|||||
ПЭХ5103-23АЗ: СУНО-1, 2, 3; АБВ-КД.02; ПЭТ5102; ШЭТ5801 |
|||||||
;i3, 11. |
к.). |
|
|
|
с беегюплавкоеыми л |
||
I к'рсыелепиьч- |
системы |
работают |
|||||
кшп.чктпымп датчиками уровней, которые располагаются |
в |
||||||
напорных резервуарах. Связь между датчиком н станцией уп равления OCY НДеСТ ПЛЯСКИ С ПОМОЩЬЮ НИЗКОВОЛЬТНЫХ ВОЬДХИ!- пых или табельных линий. ПЗ).
Для того, чтобы в зимний период льдообразование с на порном резервуаре не нарушало работу контактного датчика, применяются электронагрева л ели мощностью 75--100 вт.
Недедстрпе -лого, для передачи сигналов о положении уровня п электроэнергии для обогрева датчика липни должна иметь 3—4 провода. При значительном удалении напорного резервуара мот аж электрической линии связан с большими затратами. 1 км низковольтной воздушно!! липни с проводом ПСО-4, ПСО-5 составляет (500 -1 100 рублей (5, б, 8).
Кроме того, электрическая воздушная линия снижает на дежность, так как три обрывах и перехлестывании проводов нарушается работа системы. Если учесть, что электронагрева тель датчика бывает включен 4—5 месяцев в году, то непроиз водительный расход электроэнергии па одни датчик за этот период составит 350-—400 квт-ч.
Таким образом, только в Ростовской области, где насчи тывается около десяти тысяч насосных установок, непроизво дительны!! расход электроэнергии засчет обогрева датчиков может составить 3,5—4 миллиона квт-ч. электроэнергии в год (9).
По указанным причинам перечисленные вышс системы автоматического управления насосными установками до на стоящего Бремени применяются недостаточно широко. По этим же причинам в большинстве случаев они эксплуатируются р режиме ручного управления.
Мо год двух позиционного регулирования уровня по дав лению в напорном трубопроводе исключает отмеченные выше недостатки существующих систем автоматизации насосных ус тановок. Однако он не получил применения из-за отсутс гния данных о шпынии параметров типовых схем во.тораенределеппя па точность измерения уровня в резервуаре гидростати ческим и гидродинамическим методами (7).
Проведен' анализ режимов работы насосных установок, автоматизированных по различным принципам.
Основное внимание it работе уделено исследованию воз можностей применения метода автоматизации насосных уста новок по давлению в напорном трубопроводе па типовых с\е- мах распределения воды в населенных пунктах, разработке системы автоматизации насосных установок, испытанию сп-
4
стомы в производственных условиях п исследованию спосо бов получення оптимального режима работы насосио-снлово-
го оборудования.
Исследования проводились на территории Северного Кавказа в i960—1973 гг.
АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ НАСОСНОСИЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Ь Ростовской области, Ставропольском и Краснодарском краях многие объекты сельскохозяйственного водоснабжения' (такие, как насосные сзапцшЦ на сельских водопроводах, на сосные установки на животноводческих фермах и в населен ных пунктах), механизированы, но не автоматизированы.
Обследования более ста объектов водоснабжения показа
.ш, что только немногие насосные установки оснащены авто матическим оборудованпем, которое выполнено в виде датчи ков уровней, находящихся на башне. Такие устройства не от личаются надежи кты<* в работе н практически безденст-
в\мт (10),
Подобные устройства требуют подведения к башне отектроэперпш, т о связано со значительными затратами но мон тажу электрической линии. Выход из строя даже при кратко временном периоде эксплуатации контактных датчиков объ ясняется тем, тпо быстро окисляются контакты, нарушается их электропроводность. Этот тип оборудования не пользуется спросом у производственников, так как не удовлетворяет тпебот;аи мы м sксттлуатации.
Основные причины, затрудняющие автоматизацию насос ных установок, следующие:
1. Оборудование объектов сельскохозяйственного водо снабжения большей частью нестандартное, нетииовое, смон тировано без соблюдения технических норм, без соответству ющего оборудования помещения, а иногда и на открытом воз духе.
2. Электрооборудование па многих установках’ часто смой тировано без соблюдения элементарных правил техники безопасности. .Электропроводка па сети и внутри помещения насосных сташиш часто не соответствует техническим требо
ваниям.
2. Оборудование насосных станций недостаточное. На многих установках отсутствуют даже манометры, магнитные пускатели и i. и .
-i. Включение и выключение электродвигателе!! в ряде случаев производится с помощью рубильников или пакетных выключателей.
0.Всасывающие линии насосов не оборудованы достаточ но надежными клапанами, в результате чего нет уверенности
втом, что при включении насосной установки будет обеспече но перекачивание боды .
6.На многих насосных установках отсутствуют приборы отопления, что приводит к необходимости в зимнее время ра
зогревать агрегаты паяльной лампой.
7. Трубопроводы в ряде случаев смонтированы па низком техническом уровне, без предохранения их от механических повреждений, что приводит к большим утечкам воды.
8. Кроме применяемых стандартных водонапорных башен, встречаются кустарные водонапорные резервуары, выполнен ные без учета технических и эксплуатационных требований.
Наряду с перечисленными недостатками в оборудовании, монтаже насосных установок были выявлены также следую щие обстоятельства, затрудняющие автоматизацию и завися щие от конструкции установленного оборудования, а также от специфических условий работы системы.
1.На эрлифткых установках, оборудованных компрессо рами, возникают затруднения в оборудовании их автоматиче скими устройствами, здесь требуется еще учитывать то обсто ятельство, что после каждой остановки компрессорного агре гата необходимо открывать кран для выпуска воздуха из ре сивера, а после включения компрессорного агрегата в работ\ этот кран необходимо закрывать.
2.На многих объектах насосы установлены не под зали вом. Это вызывает необходимость в специальных устройст вах для заливки перед пуском и для контроля за заливкой.
Автоматизация затрудняется также тем, что небольшие сельскохозяйственные системы водоснабжения рассредоточе ны в сельской местности на значительном удалении одна от другой и от крупных населенных пунктов. Применять в этих условиях сложные автоматические системы, подобные приме няемым на крупных насосных станциях, нерационально н по этому здесь чаще всего нет никакой автоматизации (21).
Для автоматизации малых систем водоснабжения должны быть разработаны (или выбраны из числа существующих) бо лее простые схемы, осуществление которых не требовало бы больших капитальных затрат. Эти схемы должны быть доста-
6
точно \ iMi;io]i( а.юны. чтобы их можно было применить на уже с\ щестьукчцнх 'члсновках, которые отличаются разнообразн
ом шпон.
Они „толжпы быть простыми, чтобы их обслуживание бы ло доступно даже сравнительно малоквалифицированном), персоналу, который можно подготовить на местах.
Накиюл, эти схемы должны обладать высокой надежно стыо, обеспечить благоприятный режим работы насосно-сило
вого оборудования. |
создание про |
] 1редсгат!ляетсл наиболее целесообразным |
|
стых и ' I inфмцнрот: 1! пых систем автоматизации |
насосных ус |
тановок, которые можно было бы применять |
па различных |
оот>е 1ттах ьо.доп;;:бже11ия. |
|
При обследовании механизированных водоподъемных ус |
|
тановок в селнскохог.янственпом водоенабжеиин, |
например, на |
животноводческих фермах, насосных станциях н др. шиявле но, -по по эксплуатационным условиям приходи гея произво дить довольно частые их включения и выключения. Принты-, этому следующие:
!. Па шахтных колодцах и скважинах:
а) включенный пасос, пли водоподъемник может откачать всю воду из колодца п продолжать работать вхолостую, что
краппе |
нежелательно, так как это быстро выводит его |
из строя; |
|
б) |
при памолж пип запасного резервуара, корыта или во |
донапорной башни требуется немедленная остановка механи зированных нодонодъемпиков или насосов.
2. При водозаборе из реки, капала, водоема, водохрани лища требусIся своевременное отключение насосов и водо подъемников при заполнении резервуаров водой и автомати ческое их включение после опорожнения резервуаров.
3. При водозаборе из малодебитных источников требуется-
а) немедленное отключение насосов и водоподъемников после откачке па копленного запаса воды:
б) немедленное отключение при наполнении емкостей, за пасных резервуаров:
в.) своевременное включение в работу насосов пли водо подъемников нс только после опорожнения запасных резер ву ароз, но и при условии, что в водоисточнике накопилось до статочное количество воды;
г) нс допускать включения насоса или водоподъемника в работу при накоплении воды и водоисточнике, по при напол ненном резервуаре, то есть при отсутствии водозабор?.
4. На насосных станциях:
а) при перекачке воды по магистральному трубопровод', необходимо своевременно отключать насос, как только будет опорожнен резервуар, из которого откачивается вода;
б) включать насос в работу только тогда, когда водоза борный резервуар заполнен и имеется потребность в перекач ке воды по магистральном} трубопроводу;
в) невключение в работу насоса при заполненном водо
заборном резервуаре, но при отсутствии |
потребности в воде |
в магистральном трубопроводе. |
автоматических уст |
Наряду с. один при эксплуатации |
ройств не допускается включение насоса при отсутствии воды ео всасывающей линии трубопровода и включения электро двигателя при обрыве фаз питающей сети.
Для большинства производственных объектов требуется круглосуточная подача воды, в то время как обслуживающий персонал работает в одну смену. Запасные резервуары не всегда полностью решают проблему круглосуточного обеспе чения водой, так как малодебитные источники не позволяют наполнить их в короткий срок.
Чаще всего работа насосных или водоподъемных устано вок лимитируется общим суточным расходом воды на обслу живаемом объекте и зависит от бытового потребления, от со става и количества поголовья животных, от вида операций сельскохозяйственного производства.
В настоящее время в сельское хозяйство, в том числе и для оборудования насосных установок, поставляются электри ческие двигатели и пуско-регулирующая аппаратура общепро мышленного назначения.
Согласно ГОСТу 183-55 электрические двигатели пред назначены для работы в среде, влажность которой не должна превышать 80%, колебания напряжения в сети допускаются от 5 до 10% от поминального. Однако в сельскохозяйственном производстве условия работы электрооборудования резко от личаются от указанных. Электрические двигатели и аппара тура насосных установок работают при напряжении в сети в пределах 25—15%. Такие колебания напряжения в сети ве дут к перегреву электрических двигателей, что приводит к преждевременному старению изоляции. Часто в помещениях
8
насосных станций ел носигсльпая влажность достигает 100%. Это ел рпца юлыю влияет па состояние изоляции и на увлаж ненность обмоток электрических двигателей и аппаратуры. Установлено, -по увлажняются не только обмотки электриче ских двигателей защищенного, но и закрытого исполнения. J7)
Разумеется, более устойчивы к восприятию влаги электро двигатели закрытого исполнения. Следовательно, они более подходят для работы на насосных установках. Однако очень часто па них применяются не защищенные электродвигатели, что приводит к тому, что более ^0% электродвигателей из об щего числа выходи’I из строя по причине пробоя изоляции
(18)._
Повышенная влажность отрицательно сказывается на ра ботоспособности пу с ко-регулпрующей аппаратуры, которая в большинстве случаев монтируется в помещении насосной ус тановки. Это ведет к снижению ее срока службы, так как ка тушки магниты.; пускателей и других аппаратов увлажняют ся, металлические горнуса поддаются коррозии, контакты окисляются, увеличивая свое проходное сопротивление, посто янно подгорай выходят из строя.
Увеличить срок службы пуско-регулирующих устройств можно размещением их ь герметизированных металлических шкафах.
15олыпой процент отказов электродвигателей и пуско-ре- гулирующей аппаратуры вызывается неправильной эксплуа тацией как насосных агрегатов, гак п пуско-регулирующей ап паратуры. Очень часто после установки электрооборудования его состоянием не интересуются до тех пор. пока оно не вы ходит из 1троя Э т объясняется недооценкой проведения свое временных технических осмотров электрооборудования, недо статком (••цал1:ф|Широваи!1ых кадров электриков.
МЕТОДЫ АВТОМАТИЗАЦИИ НАСОСНЫХ УСТАНОВОК
В сельскохозяйственном водоснабжении обычно приме няются наиболее простые типы насосных станций (насосные установки). Ош: не имеют управляемых электрических задви жек и вакуум-насосов. Управление агрегатами здесь сводится к управлению двигателями насосов. Вспомогательные устрой ства а технологические [теле в этом случае сводятся к мини-