20 мая 2018г.
Насосная станция ямы окалины № 2 предназначена для подачи воды контура циркуляции № 1 после предварительной очистки в яме окалины №2, по трубопроводу диаметром 800 мм, 600мм для последующей очистки в гидроциклонах водоподготовки. А также для смыва окалины на участках стана: средний, мелкий сорт, холодильник, печи отжига, участок отделки вне потока.
Насосная станция работает в автоматическом и ручном режиме.
В машинном отделении насосной станция ямы окалины № 2 установлены семь насосов № 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27. Насосы с № 24 по № 27 два насоса рабочих и два резервных работают для откачки воды из резервуара на водоподготовку. Насосы работают под заливом, в автоматическом и ручном режиме. В автоматическом режиме индикатор сигнализатора уровня ИСУ-100 подает сигнал на систему управления насосом и при рабочем уровне 45 % включаются рабочие насосы и отключаются при минимальном уровне 14 %. При максимальном уровне 52 % датчик, сигнализатор уровня РОС 301, подает сигнал и происходит автоматическое включение резервного насоса. Насосы с № 21 по № 23 работают на гидросмыв окалины, работают под заливом. Насосы, работающие на гидросмыв, включаются в ручном режиме, при этом их работа не зависит от уровня воды в приемном резервуаре, так же данные насосы могут работать и на откачку воды из приемного резервуара в автоматическом режиме и ручном режиме, при этом их работа зависит от уровня воды в приемном резервуаре.
Так как в данной системе поддержание уровня воды в приемном резервуаре реализуется путем частого включения-выключения НА, то это приводит к преждевременному износу пусковой аппаратуры, ведет к сокращению срока службы электродвигателей, приводящие насосы во вращение. Происходит это из- за того, что в момент включения двигателя наблюдается 7-10 кратное превышение тока по сравнению с номинальным режимом, что влечет за собой резкое увеличение температуры питающих обмоток электродвигателя, происходит обгорание электроизоляционного лака, его разрушение, что, как следствие, становится причиной КЗ.
Задачей системы является регулирование уровня воды в приемном резервуаре ямы окалины №2 посредством включения и отключения необходимого количества насосов с использованием устройства плавного пуска, а так же регулирования расхода откачиваемой воды из резервуара посредством преобразователя частоты (ПЧ) одного из НА.
Разработанная функциональная блок-схема контура регулирования уровня воды в приемном резервуаре ямы окалины №2 [1] представлена на рисунке 1.
В качестве задания на вход системы подаем значение оптимального уровня воды 2.7 метра. Заданное значение уровня вычитается из реального уровня. Эта разность подается на регулятор, который формирует управляющее воздействие для ПЧ в пределах 30-100%. Это границы, в которых рабочий насос может обеспечивать минимальный и максимальный расход воды соответственно. Сигнал управления подается на частотный привод, который управляет расходом рабочего насоса, изменяя выходную частоту. Максимальная частота, при которой насос 1 обеспечивает максимальный расход 900 м3/час – это частота питающей сети 50 Гц.
Резервный насос включается в работу при помощи УПП, которым управляет блок переключения БП, когда выходная частота ПЧ, равна максимальной (50 Гц), а выключается при значении соответствующем минимальной рабочей частоте (15 Гц). Если два или более насосов работают параллельно на одну магистраль, то их общий расход меньше их арифметической суммы, поэтому вводится поправочный коэффициент равный 0,75 для двух параллельно работающих насосов. Значение общего расхода, обеспечиваемого работой 1, 2 насосов вычитается из прихода, который не регулируется. Чем меньше эта разница, тем меньше уровень воды в бассейне. Необходимо поддерживать значение уровня воды в приемном резервуаре в пределах: 0,8 метров – сухой ход насосов и 3,8 метров – тревога высоких вод. При достижении уровня в 3,8 метров к работе рабочих насосов включается 2-й резервный насос.
Логика включения/выключения резервного насосного агрегата реализована в блоке переключения (БП). Входами блока выступают значение уровня воды в резервуаре и текущее значение частоты выходного напряжение ПЧ.
В блоке переключения вычисляется производная по уровню воды. При положительной производной по уровню воды и текущей частоте ПЧ, соответствующей расходу откачиваемой воды большем максимальной производительности рабочего насоса включается резервный насос с коэффициентом коррекции на расход воды равном 0.75.
При отрицательной производной по уровню воды и текущей выходной частоте ПЧ меньшей минимальной, при 2-х совместно работающих насосов резервный насос отключается и в работе остается только рабочий насос.
На базе блок-схемы была создана математическая модель и получены графики переходных процессов, что подтвердило работоспособность системы.
Разработанная система контроля уровня воды в приемном резервуаре насосной станции, путем внедрения в нее, частотно - регулируемого электропривода обеспечит ряд эксплуатационных преимуществ: повышение надежности системы водоснабжения за счет исключения гидравлических ударов, автоматическая адаптация к изменяющемуся режиму магистрального водоснабжения, плавные пуск и останов двигателя, удобная диспетчеризация, упрощение обслуживания.
Cписок литературы
1. Иванов А.А. Автоматизация технологических процессов и производств [Text]: учебное пособие/ А, А. Иванов — М.: Форум, 2011.-224 с.
