Автоматизация электропривода задвижки

Представляя собой широко известный регулирующий орган, задвижка применяется в качестве запорной арматуры для того, чтобы перекрыть движение пара, газа или жидкости по трубопроводам.

Схема привода задвижек.

По конструкции различают 3 типа задвижек: клинкетные, конические и кольцевые.

Клинкетные задвижки получили наибольшее практическое применение, они служат для того, чтобы перекрывать проход жидкости в трубе при помощи плоского затвора, который входит в поток перпендикулярно текущей жидкости.

Автоматизация электропривода задвижки

Схема электропривода с электромеханической муфтой.

Задвижки, как правило, выполняют 2 команды: закрыть или открыть трубопровод в зависимости от состояния управляемых органов (насосов или вентиляторов) и от изменения контролируемых параметров (уровня, давления, температуры, расхода и т.п.).

Гидроприводом, электроприводом и пневмоприводом можно на расстоянии осуществлять управление задвижкой. В основном при автоматизации задвижки пользуются электроприводом благодаря простоте управления.

Асинхронный двигатель является электроприводом задвижки, выходной вал которого соединен с червячным редуктором, а выходная шестерня червячного редуктора входит в зацепление с выходным винтом задвижки.

Во время работы электродвигателя затвор вместе с винтом опускается или поднимается, закрывая либо открывая задвижку. Выходная шестерня редуктора через промежуточный редуктор передает вращение ряду дисков с кулачками. Во время открытия задвижки кулачки поворачиваются вправо и переключают контакты микровыключателя КВО. Во время закрытия задвижки кулачки поворачиваются влево и переключают контакты микровыключателя КВЗ. Диски с кулачками расположены таким образом, что во время полного открытия задвижки происходит срабатывание выключателя КВО, а во время полного закрытия — выключателя КВЗ.

Электрическая принципиальная схема управления электроприводом задвижки предусматривает 3 режима управления: дистанционный, автоматический и наладочный.

Дистанционный режим используется при управлении электроприводом на расстоянии, к примеру, с диспетчерского пульта. Для подготовки данного режима устанавливается переключатель управления 1ПУ в положение “Дистанционный”, тумблер 2ВБ в положение “включен”, тумблер 1ВБ в положение “выключен”. На диспетчерский пульт управления питание подается выключателем В.

Схема функционирования

Электрическая схема привода.

Для того чтобы осуществить команду “открыть задвижку”, оператору нужно нажать кнопку 1КУ, тем самым включить реле 1РП. При этом, реле 1РП, включившись, замыкает в цепи питания катушки пускателя ПО свой открытый контакт, а это способствует включению последнего. Одновременно с включением ПО происходит включение электродвигателя и открывается задвижка.

Когда задвижка достигает крайнего положения, происходит нажатие концевого микровыключателя КВО, а его замкнутый контакт КВО1, размыкаясь, производит выключение пускателя ПО (электродвигатель задвижки выключается), тем временем разомкнутый контакт КВО2, замыкаясь, производит включение сигнальной лампочки ЛО, которая извещает оператора о том что задвижка открыта.

Аналогично описанному сценарию происходит команда “закрыть задвижку” при помощи кнопки 2КУ. Когда задвижка закрывается полностью, загорается лампочка ЛЗ.

Для функционирования цепи сигнализации применен полярный признак образования сигналов. Принцип полярного выбора заключен в том, что с использованием полупроводникового диода аппаратуру можно сделать чувствительной к направлению тока. Для того чтобы получить ток или другое направление, на объекте управления и на пульте управления применяется по 2 полупроводниковых диода, осуществляющих полное избирание и однополупериодное выпрямление, таким образом по одному проводу передается 2 сигнала. Так, если задвижка открыта полностью, протечка тока происходит через диод 1Д, 2Д, при этом загорается лампочка ЛО. Если задвижка полностью закрыта, протечка тока происходит через диоды 3Д, 4Д, загорается лампочка ЛЗ.

Схема автоматического режима

Таблица модификаций с электроприводом.

Автоматический режим происходит без участия оператора. Чтобы подготовить автоматический режим, необходимо установить переключатель управления 1ПУ в положение “Автомат”, выключатель ВК в положение «включен», тумблер 1ВБ в положение “выключен”, а тумблер 2ВБ в положение “включен”.

В зависимости от величин контролируемых параметров (расход, уровень и т.п.) со схемы контроля через замыкание контактов 1РК или 2РК подается соответствующая команда, что способствует включению реле 1РП или 2РП. Магнитные пускатели ПО или ПЗ получают и выполняют соответствующие команды открыть или закрыть задвижку.

Выполнение команды управления, как и в дистанционном, в автоматическом режиме контролируется по загоранию сигнальных ламп ЛО и ЛЗ.

Наладочный режим предусмотрен для того, чтобы опробовать работу задвижки электроприводом после ремонтных работ или монтажа. Для подготовки данного режима необходимо установить тумблер 1ВБ в положение “включено”. Напряжение питания в схему управления подается включением автоматического выключателя АВ. Для того чтобы выполнить команду “открыть задвижку”, необходимо нажать кнопку 4КУ, при этом к магнитному пускателю открытия задвижки ПО поступает питание.

Схема устройства клиновой задвижки.

Включаясь, ПО делает в схеме следующие изменения:

1. Замыкает его замыкающий (открытый) контакт ПО1 в цепи самоблокировки (с целью запоминания команды).
2. Размыкает размыкающий (закрытый) контакт ПО2 в цепи взаимной блокировки (с целью предотвращения подачи ложной команды).
3. Замыкает в цепи электродвигателя 3 силовых контакта ПО3, а электродвигатель, включаясь переносит задвижку вверх.

Когда задвижка открывается полностью, кулачок диска нажимает на выключатель КВО, замкнутый контакт которого при этом размыкается, а пускатель ПО выключается. Контакты пускателя ПО возвращаются в свое исходное состояние, отключается электродвигатель, а задвижка останавливается.

Чтобы выполнить команду “закрыть задвижку”, следует нажать кнопку 5КУ, при этом к магнитному пускателю закрытия задвижки ПЗ подается питание. Аналогично рассмотренной выше команде происходит схема выключения электродвигателя, изменяется направление вращения (режим реверса). Происходит закрытие задвижки. Электродвигатель выключается при помощи размыкания контакта микровыключателя КВЗ.

В схеме управления предусмотрены следующие виды защиты

Схема щита управления.

Кнопка ЗКУ служит для аварийного выключения электродвигателя.

1. Защита минимального напряжения (нулевая защита) — это защита, которая срабатывает при полном исчезновении напряжения сети или его значительном понижении, что исключает возможность самозапуска электродвигателя, если внезапно восстановится напряжение, осуществляется с помощью магнитных пускателей или электромагнитных реле напряжения.
2. Электрическая блокировка. Данная защита достигается посредством включения размыкающего контакта пускателя ПО в цепи питания пускателя ПЗ и наоборот. Соответственно, пока пускатель ПО включен, цепь питания пускателя ПЗ будет разомкнутой, а запустить пускатель ПЗ одновременно с магнитным пускателем ПО невозможно.
3. Защита электродвигателя от перегрузки при заклинивании задвижки: производится путем размыкания контактов микровыключателя муфты предельного момента ВМ, введенного в общую цепь питания обеих катушек пускателей.
4. Максимальная защита — это защита электродвигателя от большой кратковременной перегрузки и от токов короткого замыкания. Осуществляется при помощи плавких предохранителей или электромагнитных расцепителей автоматических выключателей.

Устройство защиты и управления электропривода задвижки без использования концевых выключателей ПКП1:

• ПКП1Т — контролирует положения задвижки по току, потребляемому электроприводом, и времени ее перемещения;
• ПКП1И — контролирует положения задвижки по периоду импульсов, которые поступают с датчика, расположенного на ее валу, и числу оборотов вала.

Назначение

Прибор ПКП1 предназначен для того, чтобы управлять затворами и задвижками в системе «Водоканал», а также для того, чтобы обеспечивать защиту их механизмам и электроприводам в случае заклинивания без использования концевых выключателей.

Схема насосной станции.

Главные функции:

• автоматическое выключение электропривода при достижении задвижкой крайнего положения без использования концевых выключателей;
• индикация и контроль текущего положения задвижки в %;
• остановка управления приводом и выдача сигнала «Авария» во время проскальзывания механизмов электропривода или заклинивания задвижки;
• ПКП1 обладает двумя выходными реле для того, чтобы управлять задвижкой, двумя реле — для того, чтобы имитировать концевые выключатели и реле для аварийной сигнализации.

Помимо этого, по желанию заказчика в ПКП1 может быть вмонтирован модуль интерфейса сообщения с ЭВМ RS-485 или модуль, который формирует унифицированный токовый сигнал (4-20 мА), пропорциональный степени открытия задвижки.

Программирование. Настройка на объекте.

Для того чтобы настроить прибор на объекте, с помощью чертежа задаются временные параметры хода задвижки и способы определения концевых положений.

Если известен рабочий ток двигателя электропривода, нужно задать параметры защитного выключения. Заданные параметры будут сохранены в энергонезависимой памяти устройства и останутся неизменными при отключении питания. Программируется прибор с помощью кнопок, расположенных на передней панели.

В целях предотвращения несанкционированного доступа к изменениям параметров установлена защита.