Федеральное агентство по образованию

Государственное учреждение высшего  профессионального образования

Кузбасский Государственный Технический Университет 
 
 

Кафедра электропривода и автоматизации 
 
 
 
 
 

на  тему 

« Автоматизация систем

  канализационной  насосной станции » 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                  Выполнил  студент гр. ВВ-061:

                                                                                                Кузменкин М.С.

                                                 

                                                            Проверил      Шаулева Н.М. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Кемерово 2010

    Содержание 

     Введение………………………………………………………………………… 
 

Список литературы………………………………………………………... 
 
 
 
 
 
 

                                
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

 

   Автоматизация-это применение на производстве приборов, устройств и средств вычислительной техники позволяющих осуществить контроль и управление технологическим оборудованием без непосредственного участия человека. 

   Одним из основных назначений систем автоматического управления  водоотводящих станций является поддержание в заданных пределах уровня жидкости в приёмных резервуарах. Опыт эксплуатации этих систем показал, что применение для контроля уровня поплавковых реле связано с рядом недостатков( заиливанием поплавковых труб, повреждением механических связей, низкой надёжностью контактных элементов). 

   Этих  недостатков лишены электродные  датчики уровня, принцип действия  которых основан на электроконтактном  методе измерения.

1. Характеристика объектов автоматизации

 

      Насосная  станция системы водоотведения – комплекс сооружений и оборудования, обеспечивающий отведение сточных вод в соответствии с нуждами потребителя.

      Насосные  станции по оборудованию и протекающим в них технологическим процессам сравнительно легко поддаются автоматизации.

      Автоматизация насосных установок водоотведения  – это применение специальных  приспособлений и устройств, полностью  или частично выполняющих обязанности  персонала по централизованному диспетчерскому управлению и контролю за работой насосной станции, координации режима их работы с другими объектами, а также оперативному обслуживанию насосных установок.

      На  насосных станциях автоматически выполняются  следующие операции:

      - пуск и останов агрегатов;

      - создание и поддержание необходимого  разрежения во всасывающем трубопроводе  и насосе перед пуском, если он не находится под заливом;

      - контроль за выполнением установленного  режима при пуске, работе и  останове насосов, отключение  работающего насоса при нарушении режима его работы и включение резервного насоса;

      - передача сигналов о работе насосных агрегатов и аварийных ситуациях на диспетчерский пункт;

      - защита НА при перегреве подшипников,  вследствие работы  насоса без  залива, при перегрузке приводного электродвигателя.

      При автоматизации насосных агрегатов (НА) в первую очередь автоматизируют пуск и останов. Импульс на включение агрегата выдает датчик, реагирующий на заданное значение технологического параметра (уровень воды). Дальнейшие операции пуска осуществляются автоматически: открытие и закрытие затворов и задвижек, залив корпусов насосов водой, подача охлаждающей воды в подшипники и сальниковые уплотнения насосов. Остановка НА автоматизируется аналогичным образом.  

      Импульс на отключение насоса выдается от технологического датчика (уровня), выходного реле  электрической и технологической защиты. Электрическая защита работает при коротких замыканиях в приводном электродвигателе, перегрузке двигателя и др. повреждениях в электрической части насосной установки. Технологическая защита действует при чрезмерном понижении уровня воды в приемных емкостях, при резких изменениях давления и расхода в напорных линиях установки.

      Если  разместить насосы под заливом невозможно, применяют принудительный залив насосов с помощью вакуум-установки.[1].

2. Техническое задание

 

2.1Требования к системе автоматического регулирования 

 
 

Требования  к системе автоматического  контроля. 

 
 

Требования  к системе автоматической сигнализации. 

 
 
 

Требования  к системе автоматической блокировки и защиты. 

 
 

Спецификация  технических средств  систем автоматизации с аналоговыми регуляторами  

Спецификация  технических средств  систем автоматизации с            микроконтроллерами  

3. Разработка функциональной схемы автоматизации (ФСА)

3.1. ФСА, выполненная  на аналоговых  регуляторах

 

Схема  ФСА для измерения расхода воды включает в себя: 

1) расходомер-счетчик ультразвуковой Взлет МР (УРСВ-522П), состоящий из:

- первичного электроакустического преобразователя ПЭА расходомера Взлет МР (УРСВ-522П);

-  промежуточного преобразователя расходомера Взлет МР (УРСВ-522П). 

Расходомер-счетчик  ультразвуковой Взлет МР (УРСВ-522П)  
 

      Предназначен  для измерения с повышенной точностью  среднего объемного расхода и  объема реверсивных потоков различных жидкостей (горячей, холодной, сточных вод, кислот, щелочей, пищевых продуктов и т.д.) в одном или двух напорных трубопроводах при различных условиях эксплуатации, в том числе во взрывоопасных зонах.[2].

Количество лучей 2

Диаметр условного  прохода, Dy, мм от 100 до 10000

Скорость потока, м/с от 0,1 до 20

Температура измеряемой жидкости, °С от минус 30 до 160

Температура окружающей среды для промежуточного преобразователя, °С  0 - 35

Наибольшее давление в трубопроводе для врезных ПЭА, МПа 2,5

Напряжение питания  расходомера, В=24 В

Потребляемая  мощность, ВА не более 12

Масса ВП, кг не более 3

Габаритные размеры  ВП, мм 250 × 132 × 90

Вывод информации:

- на жидкокристаллический индикатор;

- в виде нормированного токового сигнала (с помощью адаптера токового выхода ВЗЛЕТ АТ);

- в виде импульсов с нормированным весом или логических сигналов;

- по последовательному интерфейсу RS-232/RS-485. 
 
 

    Схема ФСА для измерения, регулирования и  сигнализации уровня воды включает в себя: 

1) уровнемер Взлет УР-211;

2) преобразователь уровнемера Взлет УР-211;

3) регулятор программный РПМ-200;

4) магнитный пускатель ПМЕ-211;

5)  табло  световое ТС-3;

6) термопреобразователь  сопротивления Взлет ТПС. 
 

Цифровой  ультразвуковой уровнемер Взлет УР-211 

       Предназначен  для бесконтактного измерения уровня различных жидкостей и дистанции до границы раздела сред. Может использоваться в качестве сигнализатора или дальномера. Позволяет определять перепад уровней в двух точках, объем жидкости в двух резервуарах с известными объемными характеристиками [2].

Количество каналов  измерения 1 

Максимальная  дистанция, м:     15

Абсолютная погрешность  измерения дистанции и уровня, мм не более 4,0

Зона нечувствительности, м:     0,8

Напряжение питания, В=24

Потребляемая  мощность, Вт  не более 20

Габаритные размеры измерительного блока, мм 250 х 135 х 90

Масса измерительного блока, кг не более 3 

Вывод информации:

- на жидкокристаллический  индикатор;

- по последовательному  интерфейсу RS-232/RS-485;

- в виде срабатывания  логических выходов.  

Регулятор программный многофункциональный  РПМ-200 

       Регулятор предназначен для формирования непрерывного регулирующего воздействия аналогового  токового сигнала на исполнительные механизмы с целью поддержания  измеряемого технологического параметра (расход, давление, уровень, температура и др.) на заданном уровне.

       Регулятор может работать с датчиками, имеющими выходной унифицированный сигнал тока (4—20 мА, 0—20 мА, 0—5 мА), унифицированный  сигнал напряжения (0 – 1 В, -50 - +50 мВ), а  также с термоэлектрическими преобразователями и термопреобразователями сопротивления различных градуировок.

       Имеет программно-реализующие функции, позволяющие осуществлять:

       • измерение до четырех аналоговых сигналов различного типа;

       • ввод до четырех дискретных сигналов типа «сухой контакт»;

       • вывод до двух аналоговых сигналов различного типа;

       • вывод до четырех дискретных сигналов (60 В, 250 мА); 

       • вывод до двух дискретных сигналов (240 В, 2 А);

       • расчет действительных значений технологических параметров с линейной, нелинейной или корневой шкалами;

       • проверку аналоговых параметров на заданные ограничения и сигнализацию выхода;

       • формирование П, ПИ, ПИД законов регулирования  по двум независимым каналам;

       • каскадное регулирование;

       • программное управление;

       • регулирование соотношения параметров;

       • переключение режимов работы канала регулирования («Р», «А», «АП») с панели оператора или ПЭВМ;

       • представление информации о значениях  задания, переменной выхода регулятора по одному из выбранных каналов регулирования  в цифровом и графическом видах;

       • управление дискретными каналами по внутренней программе или по команде  от внешнего сигнала;

       • конфигурирование функциональной структуры  и установку параметров настройки  с панели оператора или с ПЭВМ;

       • диагностику отказов с сигнализацией;

       • архивирование процесса регулирования  и действий оператора-технолога.

       • габаритные размеры – 175х144х72 мм;

       • массу – не более 3,0 кг. 

Магнитные пускатели серии  ПМE 

       Пускатели электромагнитные предназначены для  применения в стационарных установках для дистанционного пуска непосредственным подключением к сети, остановки и реверсирования трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором переменного напряжения 660 В частоты 50 и 60 Гц. Пускатели осуществляют защиту управляемых электродвигателей от перегрузок недопустимой продолжительности и от токов, возникающих при обрыве одной из фаз. Предназначены для дистанционного пуска непосредственным подключением к сети и отключения трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Дополнительные функции: реверсирование, при наличии тепловых реле — защита двигателей от перегрузок недопустимой продолжительности, в т. ч. возникающих при выпадении одной из фаз [2].

       

       

       Табло световое ТС-3 

       Табло предназначено для отображения  информации, предупреждения оператора световым и звуковым сигналами об отклонении контролируемых параметров от нормы и применяется как с устройством ПТКАЗ, так и другими приборами, имеющими интерфейс RS-485 и работающими по протоколу Modbus RTU Master.

       Имеет:

       • количество независимых световых ячеек  — 8;

       • внутреннюю звуковую сигнализацию;

       • размер индикаторного поля — 229x74 мм;

       • размер одной ячейки — 53х33 мм;

       • габаритные размеры — 283х149x95 мм;

       • массу — не более 5 кг;        

       • питание от внешнего источника Un=12 В, In=0,5 А;

       • потребляемую электрическую мощность — не более 6,0 Вт.

3.2. ФСА, реализованная  на базе микроконтроллеров

 

Схема  ФСА для измерения  расхода воды включает в себя:

       Применение  микропроцессорных контроллеров является прогрессивным направлением развития автоматики.

       Контроллер  обеспечивает управление объектом или  группой объектов, работающих независимо друг от друга или взаимосвязанных  одной технологической системой, осуществляет логические зависимости программным путем без вмешательства в его устройство, а также меняет программу в случае необходимости в процессе работы. В системе автоматического управления предусмотрена возможность местного управления отдельными устройствами или сооружениями [2]. 
 

1). расходомер-счетчик ультразвуковой Взлет МР (УРСВ-522П), состоящий из:

- первичного электроакустического преобразователя ПЭА расходомера Взлет МР (УРСВ-522П);  

-  промежуточного преобразователя расходомера Взлет МР (УРСВ-522П);

2).  программируемый микроконтроллер ADAM-5510 IBM PC. 

    Схема ФСА для измерения, регулирования и  сигнализации уровня воды включает в себя: 

1). уровнемер Взлет УР-211;

2).  преобразователь уровнемера Взлет УР-211;