Третьи подъемы.
Канализационные насосные станции.
Электропитание.
Кто сейчас помнит, что КНС относится к потребителям первой категории и должна питаться от двух независимых вводов. Вводы объединяются автоматом включения резерва (АВР) или насосы распределяются между вводами (очень популярная идея среди перестраховщиков, так как в этом случае требуется два комплекта автоматики и вообще всего по два). Замена АВР на ручной переключатель дискредитирует саму идею автоматизации КНС, вероятно именно поэтому и популярна. Резервное электропитание может обеспечиваться стационарным или мобильным дизель-генератором (отдельная богатая тема не только со своей теорией, но и фольклором). Переход на резервную линию электропитания происходит при пропадании одной из фаз питающей сети или, если величина питающего напряжения не обеспечивает нормальной работы насосов. Электроснабжение КНС должно быть надежным, чтобы обеспечить надежную работу автоматики и следовательно всей станции в целом.
Фекальные насосы.
Фекальные насосы бывают разные и являются разновидностью насосов вообще. Несмотря на многообразие механических конструкций и вариантов установки, по электрическим показателям они могут быть легко систематизированы. Как один из максимальных вариантов рассмотрим погружной центробежный насос фирмы FLYGT3300.
Насос снабжен трехфазным электродвигателем и набором защит. Особенностью эксплуатации фекальных насосов являются большие пусковые токи, превышающие номинальный в 6-7 раз.
- Контроль за наличием, последовательностью и величиной трехфазного питания.
- Максимальная токовая защита.
- Контроль заземления.
- Контроль температуры статора (термисторы или термореле).
- Вода в корпусе статора.
- Вода в маслянной рубашке статора.
По срабатыванию защит должно происходить безусловное отключение насоса, не связанное с работой контроллера. К защитам можно отнести сигнал с датчика сигнализатора Lmin, как сигнал наличия среды и по нему тоже должно происходить безусловное отключение насоса, не связанное с работой контроллера.
Срабатывание каждой из защит может фиксироваться и отображаться отдельно или в виде общего сигнала – это вопрос профессиональной этики.
Автоматика.
Средства автоматики и алгоритмы ее работы во многом определяются технологией перекачки стоков и если мы рассматриваем классический случай – работа с накоплением стоков, то возможности автоматизации станции определяются в первую очередь типом первичных датчиков – измерителей и сигнализаторов уровня .
Если установлены два датчика – сигнализатора уровня Lmax и Lmin и один насос, то насос работает в автоматическом режиме, включаясь по сигналу от датчика верхнего уровня Lmax и выключаясь от сигнала датчика нижнего уровня Lmin. Если на станции установлены два насоса, то они могут включаться одновременно или через раз. Автоматика станции должна обеспечивать чередование работы насосов. Целесообразно установить третий датчик – сигнализатор уровня Lmax2, тогда при достижении уровня Lmax1 включается первый насос, а при достижении уровня Lmax2 включается второй насос. В следующем цикле номера насосов должны поменяться. Аналогично должна работать система с тремя и более насосами. Выключение всех насосов происходит по Lmin.
Рис 1.Простейшая КНС на два насоса.
Очевидно, что для подобной системы автоматика представляет собой контактно - релейную схему. Достоинством подобной системы является ее теоретическая простота и теоретическая надежность.
Недостатком системы является сложность изменения уровней срабатывания – требуются механические работы и то, что алгоритм работы системы (наличие ротации насосов и т.д.) сформирован электрической коммутацией элементов схемы.
Ситуация изменяется при установке датчика – измерителя уровня. Датчик – измеритель - это электромеханический или электронный прибор, выходная электрическая величина на выходе которого (ток или напряжение) пропорциональна неэлектрической на его входе (в нашем случае это уровень в приямке). В этом случае возможно использование электронного устройства для управления насосами КНС.
- Иметь электрически совместимые с датчиком – измерителем входные цепи.
- Иметь возможность хранить значения уровней включения и выключения насосов (уставки).
- Иметь электрически совместимые с исполнительными механизмами выходные цепи.
Кроме этих функций устройство должно обладать пользовательским интерфейсом, на поддержку которого требуется гораздо больше ресурсов, нежели на поддержку собственно функций станции.
- Обеспечить ввод уставок для всех насосов.
- Обеспечить индикацию текущего уровня.
- Обеспечить индикацию состояния насосов.
- Поддерживать дополнительные функции контроллера
- Часы реального времени
- Журнал фиксации действий персонала
- Журнал фиксации работы станции
- Ротация насосов в заданное время
- Учет времени работы насосов
- Вычисление объема перекачанных стоков
- Контроль работы приборов, лишенных своего пользовательского интерфейса
- Первичный анализ аварийных ситуаций
Дополнительных функций контроллера может быть очень много и они во многом определяют его рыночную стоимость, но не являются обязательными – это скорее вопрос профессионализма.
Рис2. КНС с контроллером
В контроллер вводятся значения уровней включения и выключения каждого из насосов и в зависимости от показаний датчика – измерителя происходит управления работой станции. Это автоматический режим.
Ручной режим предназначендля проверочного включения-выключения насосов и управления насосами в аварийных ситуациях с участием оператора.
Для повышения надежности работы станции она может быть дополнена схемой управления по датчикам сигнализаторам уровня. Работа по ним будет образовывать локальный режим.
Рис3. КНС с контроллером
Наличие контролера не исключает необходимость установки элементов электрической коммутации для насосов. Это приводит к возможности реализации режимов, независимых от работы и состояния контроллера – ручной режим и локальный режим.
Ручной режим выбирается ключем на панели управления для каждого насоса и позволяет оператору включать и выключать выбранный насос. В ручном режиме работа насоса ограничена только действием электрических защит.
Локальный режим выбирается ключем на панели управления для каждого насоса и позволяет включать и выключать выбранный насос в зависимости от состояния датчиков - сигнализаторов Lmax и Lmin. Для работы в локальном режиме нескольких насосов можно использовать два общих датчика - сигнализатора Lmax и Lmin, при этом не рекомедуется одновременное включение двух насосов, их следует разносить по времени. Для повышения надежности работы рекомендуется на каждый насос устанавливать свои датчики Lmax и Lmin. В экономичных проектах допустимо устанавливать на каждый насос свой датчик Lmax и общий датчик Lmin.
Логичным выводом из установки на каждый насос датчиков - сигнализаторов Lmax и Lmin является организация схемы независимых цепей оперативного электропитания для каждого насоса. Из соображений гуманизма напряжением оперативного питания выбраны 24 Вольта переменного тока.
Рис4. КНС с полным резервированием.
На рисунке 4 изображена схема КНС с полным набором датчиков.
Органы управления.
Набор электрокоммутационных элементов и органов управления собирается в шкаф управления насосом (станцию). Органы управления и индикации расположены на лицевой панели шкафа.
- Переключатель режимов работы «ручной – локальный – автоматический»
- Кнопки управления насосом «включить – выключить»
- Индикатор достижения минимального уровня « Lmin »
- Индикатор достижения максимального уровня « Lmax »
- Индикатор готовности насоса к включению « Готов к работе »
- Индикатор включения насоса « Насос включен »
Эти индикаторы и органы управления находятся на лицевой панели шкафа и они полностью обеспечивают управление станцией оперативным персоналом.
Рис 5. Лицевая панель шкафа управления на один насос.
Индикатор готовности насоса к включению « Готов к работе » является индикатором того, что все условия включения насоса выполняются и не одна из защит не сработала. Индикатор светится всегда, если выполняются все условия и исправен сам индикатор. Индикатор включения насоса « Насос включен » является индикатором того, что насос включен и светится при включенном насосе.
Индикатор достижения максимального уровня « Lmax » является индикатором того, что уровень в приемном приямке достиг или превышает установленную датчиком величину. Если уровень в приямке стал меньше заданного « Lmax », то индикатор гаснет.
Индикатор достижения минимального уровня « Lmin » является индикатором того, что уровень в приемном приямке достиг или превышает установленную датчиком величину. Если уровень в приямке стал меньше заданного « Lmin », то индикатор гаснет. Переключатель режимов работы «ручной – локальный – автоматический» устанавливает режим работы для каждого насоса.
Ручной режим позволяет оператору включить насос с панели управления и произвести откачку приемного приямка полностью, то есть ниже границы установленной датчиком – сигнализатором « Lmin ».
Кнопки управления насосом «включить – выключить» оператору включить или выключить находящийся в ручном режиме насос.
Локальный режим переводит станцию на работу по датчикам – сигнализаторам « Lmax» и «Lmin», при этом контроллер в управлении станции не участвует, но если исправен, то фиксирует все события на станции.
Автоматический режим заключается в управлении выбранным насосом контроллером в зависимости от показаний датчика – измерителя уровня и в соответствии с уставками, заложенными в контроллере. Только в этом режиме реализуются все функции, которые позволяют оптимизировать работу станции.