Шкаф управления насосной станции ШУ НС-2

О проекте

В ходе реконструкции «Объекта поливочного водоснабжения (регулярное орошение)» (Курайлинский сельский округ города Актобе, Республика Казахстан), по заказу компании ТОО «Актюбинская Насосная Компания» (г.Актобе), специалистами ООО «ОвенКомплектАвтоматика» была разработана и изготовлена типовая серия шкафов управления контейнерными насосными станциями:

• ШУ НС-2 400 с двумя преобразователями частоты INVT GD200А-400G-4 (З80В, 400кВт)
• ШУ НС-2 350 с двумя преобразователями частоты INVT GD200А-350G/400Р-4 (З80В, 350кВт)
• ШУ НС-2 280 с двумя преобразователями частоты INVT GD200А-280G/315Р-4 (З80В, 280кВт)
• ШУ НС-1 280 с одним преобразователем частоты INVT GD200А-280G/315Р-4 (З80В, 280кВт)
• ШУ НС-2 250 с двумя преобразователями частоты INVT GD200А-250G/280Р-4 (З80В, 250кВт)
• ШУ НС-2 250 с двумя преобразователями частоты INVT GD200А-250G/280Р-4 (З80В, 250кВт)
• ШУ НС-2 220 с двумя преобразователями частоты INVT GD200А-220G/250Р-4 (З80В, 220кВт)
• ШУ НС-2 220 с двумя преобразователями частоты INVT GD200А-220G/250Р-4 (З80В, 220кВт)

Назначение

Шкаф управления ШУ НС предназначен для работы в составе контейнерной насосной станции, обеспечивающей необходимый расход воды в сельскохозяйственной оросительной системе.

Управление и диспетчеризация

В основе системы управления ШУ НС – программируемый логический контроллер ОВЕН ПЛК110 и панель оператора ОВЕН ИПП120. ПЛК ОВЕН 110 управляет частотными приводами насосов в зависимости от параметров, заданных с панели оператора. ПЛК подключен к частотным приводам и панели оператора по интерфейсу RS485. Для передачи данных используется протокол Modbus RTU. Предусмотрено как автоматическое (ПЛК) управление насосами, так и ручное (переключатели на двери ШУ НС). Реализованы режимы «основной-вспомогательный» и «основной-резервный», переключение насосов по наработке или неисправности. Пользовательский интерфейс панели оператора позволяет оператору контролировать текущие параметры и изменять значения уставок. Вывод аварийных сигналов представлен индикаторами аварии на двери ШУ, так и в виде текстовых сообщений на панели оператора. 

Алгоритм работы ШУ НС

Электронасосы мощностью до 400 Квт работают с частотными приводами серии Goodrive 200А производства INVT. Программное обеспечение ПЛК реализует каскадное управление насосами по алгоритму «переменный мастер», подключение/отключение дополнительных насосов для поддержания заданного давления в трубопроводе. Управление насосом в режиме «мастер» осуществляется в режиме ПИД-регулирования. Источник обратной связи для ПИД-регулятора датчик давления. В режиме «ведомый» насос работает с максимальной (фиксированной) производительностью.

Функции ШУ НС:

• Ручной режим работы насосов - предназначен для проверки работы насосных агрегатов – в ручном режиме насос работает на поддержание давления в системе (по уставке заданной регулятором давления), насос защищен от «сухого хода» при срабатывании реле протока;
• Автоматический Режим заполнения трубы - используется при первом включении станции и нужен для заполнения пустого трубопровода водой, исключает перегрузку насоса и гидроудары в системе водоснабжения. Насос включается и работает на низкой фиксированной частоте, включен индикатор «Режим заполнения трубы». В состояние поддержания давления насосная станция перейдет через три часа работы на низкой частоте или при достижении давления в выходном коллекторе не менее 4 bar;
• Автоматический Режим поддержания давления - Насос 1 и Насос 2 работают от частотных преобразователей, и поддерживают заданную величину давления посредством изменения подаваемой частоты напряжения, приложенного к двигателю насоса. Во время включения насосной станции, когда давление перекачиваемой жидкости в напорном коллекторе ниже заданного значения, программируемый контроллер выдаст команду на включение насоса1. Если частота, подаваемая, на двигатель достигла 50Гц, а давление жидкости ниже заданного значения, происходит дополнительно включение следующего насоса. при уменьшении расхода жидкости, когда рабочая величина давления на уровне заданного значения, а частота, подаваемая, на электродвигатель минимальная, произойдет отключение насоса с наибольшей наработкой;
• Защита насосных агрегатов - от перегрузки по току, от перенапряжения, от пониженного напряжения, от перегрева, от обрыва/перекоса фаз, от обрыва обратной связи и пр., всего до 26 защит;
• Защита насосной станции от работы без воды – для защиты насосов от «сухого хода» установлены два реле протока и поплавковый датчик уровня, что обеспечивает защиту насосов от работы при низком уровне перекачиваемой жидкости в водоеме, из которого осуществляется забор воды. При размыкании контактов поплавкового выключателя насосы отключаются. Насосы можно включить только при наполнении уровня воды в водоеме, т.е. при верхнем положении поплавкового датчика уровня. В процессе эксплуатации насосной станции, при исчезновении перекачиваемой жидкости сработает защита от работы без воды, при этом работающие насосы отключатся. Индикатор «Сухой ход» мигает после срабатывания реле протока, а после срабатывания поплавкового выключателя светится постоянно, сигнализируя об аварийном режиме. При отсутствии сигнала с датчика давления (обрыв, неисправность, разгерметизация трубопровода) установленного в напорном коллекторе насосы выключаются, и включается соответствующий индикатор «Авария насоса» (в целях повышения надежности системы каждый насос имеет отдельный датчик давления). Время срабатывания защиты по обрыву датчика давления и аварии «сухой ход» составляет 10 секунд;
• Управление подпит очными насосами - заполнение всасывающих коллекторов и внутренней полости насосов;
• Сигнализация работы насосов и наличия аварийных ситуаций;
• Управление дополнительным оборудованием - вентиляция насосной станции производится с помощью осевых вентиляторов, включение и выключение которых производится вручную переключателями «Вентилятор 1, 2, 3». Принудительное охлаждение электродвигателей насосов осуществляется с помощью дополнительных вентиляторов. Включение и выключение вентиляторов происходит при включении и выключении насосов. В ручном режиме работы насосов, вентилятор охлаждения включается и выключается одновременно с насосом. В автоматическом режиме работы насосов, вентилятор охлаждения запускается с насосом, а после отключения насоса продолжает работать 1 минуту с целью уменьшения воздействия теплового удара после остановки электродвигателей насосов. Розетки и освещение насосной станции запитаны от ШУ НС, с целью исключения негативного воздействия на автоматику ШУ (подключения сварочных аппаратов, неисправных электроприборов к розеткам) предусмотрено подключение данного оборудования к отдельной фазе напряжения.

Иллюстрации проекта:

Спецификация оборудования:

• Программируемый логический контроллер ПЛК110-24.30.Р-М [М02];
• Модуль аналогового ввода МВ110-24.8АС [М01];
• Модуль аналогового вывода МУ110-224.8И [М01];
• Информационная программируемая панель оператора ИПП120 
• Пускозащитная аппаратура, элементы управления, сигнализации и релейной автоматики; 
• Датчики давления JUMO (4-20мА) контролируемый диапазон давления 0…16bar.
• Преобразователи частоты INVT GD200А-400G-4 (З80В, 400кВт)

Докуметация:

 Руководство по эксплуатации ШУ НС-2

Тип оказываемых услуг:

• Проектирование
• Сборка шкафов автоматизации
• Программирование
• Пуско-наладочные работы
• Обучение персонала заказчика