Техническая реализация системы управления

Насосная установка, как правило, состоит из различных систем: гидравлической системы, системы электроснабжения, системы автоматики и др.

Гидравлическая система представляет собой совокупность баков, трубопроводов, насосов, контрольно-измерительной и пускорегулирующей аппаратуры и предназначена для выполнения определенных функций.

Система энергоснабжения насосной установки обеспечивает электрическую связь с энергосистемой и обеспечивает непрерывное снабжение всех потребителей насосной установки электроэнергией.

Система автоматики обеспечивает дистанционное управление насосной установкой, системой энергоснабжения и т. д.

Разберем один из возможных вариантов технической реализации системы управления установкой.

Электроснабжение насосной станции НС осуществляется от трансформаторной подстанции КТП. Электроэнергия поступает на распределительное устройство РУ, к которому подключено силовое электрооборудование. Здесь же размещены первичные аппараты для средств учета потребляемой электроэнергии.

Силовое электрооборудование размещено в электрощитовой НС. Оно содержит: силовые шкафы управления СШУ, преобразователь частоты ПЧ и, при необходимости, компенсатор реактивной мощности КРМ. Силовой шкаф управления содержит коммутационный аппарат, с помощью которого осуществляется коммутация питания электропривода М центробежного насоса Н либо к выходу ПЧ, либо к секции РУ.

В машинном зале НС размещено основное и вспомогательное оборудование НС. Основное оборудование включает насосы ЦН1, ЦН2, электроприводы М1, М2. В состав вспомогательного оборудования могут входить: дренажные, пожарные, вакуум-насосы; задвижки (основной функцией которых является вовсе не регулирование давления в трубопроводе, а обеспечение условий нормального пуска насоса). К дополнительному оборудованию также относят обратные клапаны или вентили, предотвращающие обратное перемещение жидкости сквозь насос при его отключении; вентиляторы; обогреватели и другое вспомогательное оборудование. Управление им производится при помощи исполнительных механизмов ИМ1, ИМ2.

Датчики выходного давления в трубопроводе обеспечивает систему управления входной информацией, на основании которой принимается решение об изменении выходного воздействия.

Сигналы управления и измерительные сигналы от оборудования НС собираются в шкафу управления ШУ. Здесь же происходит их объединение в одну общую информационную линию связи, которая подключается к технологическому контроллеру ТК.

Технологический контроллер реализует общий алгоритм управления НС и обмен информацией с автоматизированной системой управления технологическим комплексом АСУ ТК. Система телеметрии обеспечивает передачу на пульт диспетчера параметров состояния станции, сигналов возникновения аварийной ситуации и прием команд управления с пульта диспетчера. В качестве информационного канала могут использоваться различные сети передачи данных — от телефонной сети до радиоканала и каналов связи местных операторов сети GSM.

Программное обеспечение ТК содержит ряд функциональных блоков, реализованных на программном уровне:

управление основной насосной установкой.

управление дополнительной насосной установкой, например пожарными насосами.

управление дренажными насосами.

измерение и обработка параметров оборудования НС.

управление отоплением и вентиляцией помещений НС.

осуществление функций охраны от несанкционированного проникновения посторонних лиц на территорию НС.

обслуживание локального терминала.

передача информации о параметрах и режимах работы оборудования НС на АСУ ТК и обработка сигналов управления, получаемых от нее.

Основным звеном участвующим в преобразовании энергии для привода насоса является преобразователь частоты.

Преобразователь частоты служит для плавного разгона и торможения насосного агрегата, а также для регулирования скорости его вращения во время работы. Рассмотрим подробно его состав Схема состоит из следующих компонентов.

Элементы L1. L3 и C1. C3 представляют собой сетевой фильтр.

Далее следует неуправляемый выпрямитель на диодах VD1… VD6, шунтированных конденсаторами C1… C3 для ограничения производной напряжения на диодах.

Конденсаторы C7. C8 включены в схему для замыкания переменной составляющей напряжения звена постоянного тока на землю, а также для подавления радиопомех.

Электролитические конденсаторы C9 и C10 необходимы для защиты транзисторов автономного инвертора от перенапряжений.

Светодиод VD7 необходим для индикации наличия заряда на емкостях силовых цепей преобразователя.

Автономный инвертор напряжения на транзисторах VT1. VT12, шунтированных диодами VD8. VD19.

Трансформаторы тока TA1. TA3 используются для заведения обратной связи по току во внутренней системе управления преобразователем.

Ячейка BJ1 выполняет функцию датчика тока звена постоянного тока.

Для того, чтоб преобразователь работал с подключенным к нему двигателем так как это требуется, необходимо сделать соответствующие настройки, а именно задать соответствующим параметрам необходимые значения.

В разрабатываемой системе электропривода будут использоваться следующие возможности преобразователя.

Функция энергосберегающего управления.

Встроенный ПИД регулятор для регулирования давления.

Функции многофункциональных входов и выходов для задания давления и задач автоматики.

Кратко опишем перечисленные пункты.

В документации по преобразователю приводятся значения коэффициента K2 для случая использования преобразователя с асинхронными двигателями стандартного исполнения либо с двигателями предназначенными специально для частотного регулирования. В данном случае K2 = 36,23 (параметр n096).

Параметр n100 устанавливает предел изменения напряжения в режиме поиска оптимальной его величины. Задается в процентах от номинального напряжения двигателя. Диапазон его изменения 0.100%. В данном случае n100 устанавливается в 100%.

Параметр n097 устанавливает нижний предел изменения напряжения в энергосберегающем режиме при максимальной частоте, в процентах от номинального напряжения двигателя. В данном случае n097 задается равным 20%.

Параметр n098 устанавливает нижний предел изменения напряжения в энергосберегающем режиме при минимальной частоте, в процентах от номинального напряжения двигателя. В данном случае n098 равен 12%.

Параметр n099 задает время за которое будет происходить вычисление средней мощности при энергосберегающем управлении. Задается в виде единиц времени. За единицу времени принято 25 мс, предел 200 единиц. В данном случае эта уставка особой роли не играет ввиду того, что времена изменения величины задания на давление много больше величины этой уставки. Поэтому n099 задаем равным 1 (25 мс) по умолчанию.