Состав элементов физической модели и их назначение

Лабораторный стенд «Тепловодоснабжение» предназначен для физического моделирования процессов происходящих в замкнутых системах горячего и холодного водоснабжения. Внешний вид стенда представлен на рисунке 5.1:

Рисунок 5.1 — Внешний вид испытательного стенда.

Стенд состоит из:

• -насосной станции типа СУ-ЧЭ-22-А производства компании «Теплоком»,
• — двух центробежных насосов с приводом от асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором,
• -циркуляционного насоса с «мокрым» ротором с приводом от однофазного асинхронного электродвигателя,
• -трубопроводных магистралей горячего и холодного водоснабжения общей длиной — 14,5 м),
• -циркуляционной магистрали ,
• -задвижек, их роль выполняют шаровые краны двухи трех-ходовые;
• -контрольно-измерительной аппаратуры, состоящей из двух счетчиков горячей и холодной воды, двух манометров, двух совмещенных маномо-термометров, датчика перепада давления и регулятора расхода жидкости;
• -нагревательного элемента, выполненного в виде проточного водонагревателя емкостью 30 литров и мощностью нагревательного элемента 1,6 кВт
• — гидроаккумулятора, служащего для ограничения колебаний давления в трубопроводе.

Одним из основных элементов стенда является станция управления насосными агрегатами СУ-ЧЭ-22-А (рисунок 5.2). В комплект измерительной аппаратуры входит прибор контроля температуры типа ИС-203 (двухканальный).

Рисунок 5.2 — Внешний вид станция управления.

Основное назначение станции — ручное и автоматическое управления группой насосных агрегатов с асинхронными электродвигателями, работающих в системах холодного и горячего водоснабжения, отопления. Станция может работать как составная часть системы электрооборудования тепловых пунктов коммунального хозяйства. Станция обеспечивает поддержание заданного давления (перепада давления) в диктующей точке теплового пункта путем изменения частоты вращения электродвигателя насосного агрегата.

Станция управления может работать в следующих условиях:

• — температура окружающего воздуха от +5° С до +40° С;
• — относительная влажность воздуха не более 90%, при 25 °C без конденсации влаги;
• — высота над уровнем моря до 1000 м;
• — длительное отклонение напряжения питания сети от +10% до -15%.

Технические данные станции СУЧЭ приведены в таблице 5.1:

Таблица 5.1- Технические данные СУ-ЧЭ-22А.

Схема электрических соединений станции управления приведена на рисунке 5.3.

Станция управления состоит из:

• — преобразователя частоты со встроенным ПИД-регулятором, обеспечивающим плавный пуск и остановку, а также управление любым электродвигателем станции в функции выбранной технологической переменной;
• — блока автоматики марки Овен, осуществляющего получение и обработку информации, и выдачу управляющих воздействий на насосные агрегаты;
• — панели управления и сигнализации, позволяющей осуществлять выбор режима управления насосными агрегатами, визуальный контроль за режимами работы каждого насосного агрегата, а также оперативно задавать и изменять сигнал задания давления на преобразователь частоты непосредственно с панели управления;
• — пускозащитной аппаратуры, осуществляющей подключение выбранного насосного агрегата к выходу преобразователя частоты и к сети, и защиту от коротких замыканий и перегрузок по току.

Полный состав элементов схемы электрической принципиальной приведен графической части дипломной работы.

Рисунок 5.3 — Схема электрических соединений станции управления.

На панели управления и сигнализации установлена следующая аппаратура управления (рисунок 5.4):

Рисунок 5.4 — Панель управления и сигнализации.

• — переключатель «Ручной — Отключен — Автомат» — позволяет выбрать режим работы насосного агрегата.
• — Кнопка «Пуск» — позволяет включить насосный агрегат в работу в режиме ручного управления.
• — Кнопка «Стоп» — позволяет отключить насосный агрегат от сети.
• — Лампа «Авария», индицирующая аварию насосного агрегата.
• — Лампа «Работа», индицирующая включенное состояние насосного агрегата.

Блок аппаратов, отвечающий за состояние работы станции в целом:

• — Задатчик давления — позволяет непосредственно с панели задавать уровень поддерживаемого давления в диктующей точке ЦТП.
• — Лампа «Авария ПЧ», индицирующая аварийное состояние преобразователя частоты.

Основные функции станции управления:

• — поддержание заданного значения давления на выходе группы насосных агрегатов;
• — контроль за работой насосов и переключение на резервный насос при аварии рабочего;
• — переключение на работу насосов от электрической сети при аварии преобразователя частоты;
• — автоматическое подключение одного или нескольких дополнительных насосов при недостаточной производительности рабочего;
• — автоматическое чередование включенных насосов через заданные интервалы времени для обеспечения равномерной загрузки насосов;
• — обеспечение оперативного управления режимом работы преобразователя частоты непосредственно с панели управления станции;
• — возможность запуска и останова каждого насоса кнопками в режиме ручного управления прямым пуском от сети;
• — выдача на диспетчерский пульт сигналов о режимах работы станции (по требованию заказчика).

Для функционирования станции требуется установка следующих датчиков:

• — датчик давления аналоговый типа КРТ-9−1.0 или аналогичный 4−20 мА, 10 кгс/см (бар) — устанавливается в напорном (выходном) трубопроводе группы насосных агрегатов. Для насосов циркуляции, работающих по перепаду давления, устанавливается два одинаковых датчика давления;
• — датчик-реле перепада давления типа ДЕМ-202−1 — устанавливается по 1 шт. на каждый насосный агрегат таким образом, чтобы датчик устойчиво срабатывал при включении этого насосного агрегата и не срабатывал при включении любого другого насосного агрегата группы.
• — электроконтактный манометр ЭКМ — устанавливается в напорном (выходном) трубопроводе группы насосных агрегатов, служит для обеспечения управления подключением и отключением основного и дополнительного насосов.

Принцип работы станции заключается в поддержании заданного значения давления на выходе группы насосных агрегатов, производимый с помощью изменения частоты вращения регулируемого насоса в зависимости от текущего значения давления на выходе. Изменение частоты вращения производится изменением частоты и величины подводимого к электродвигателю насоса напряжения с помощью преобразователя частоты. Величина уставки давления задается с помощью цифрового задатчика давления, установленного на лицевой панели станции. Максимальная величина уставки задатчика равна 100% от максимальной величины давления, получаемого от датчика, и, при использовании датчика с диапазоном давлений 0 — 10 бар равна 10 бар (~100 м. вод. ст.).

Применение станции управления позволяет:

• — существенно повысить экономичность работы ЦТП за счет возможности работы всех насосных агрегатов в регулируемом режиме;
• — уменьшить капитальные затраты за счет уменьшения числа преобразователей частоты, входящих в состав ЦТП;
• — значительно облегчить процесс задания и изменения режимов работы преобразователя частоты и насосных агрегатов;
• — повысить надежность работы группы насосных агрегатов за счет циклического подключения каждого насоса к преобразователю частоты, что обеспечивает равномерную загрузку насосных агрегатов.

Рабочей жидкостью гидросистемы стенда является специально подготовленная вода (водный раствор дистиллированной воды с теплоносителем АВТ-30 на основе глицерина. Соотношение объемов «водаглицерин» 5:1). Такой выбор обусловлен первоначально неудачным использованием предварительно необработанной водопроводной воды. Такое использование, как показала практика, не позволяет избежать биологических процессов образования отложений на стенках трубопроводной системы даже при использовании замкнутых систем водоснабжения.

Общий вид гидравлической части стенда представлен на рисунке 5.5.

Характеристики гидравлической системы следующие:

• — рабочий расход жидкости: от 0 до 10 л/ сек;
• — рабочий напор в системе: от 0 до 4 атм;
• — потребляемая мощность насосов: до 430 Вт каждого ;
• — длина контура холодного водоснабжения — 7,1 м;
• — длина верхнего контура горячего водоснабжения — 6,7 м;
• — длина нижнего контура горячего водоснабжения — 6,2 м.

Рисунок 5.5 — Общий вид гидравлической части стенда

Схема гидравлическая принципиальная лабораторного стенда представлена на рисунке 5.6.

Гидравлическая система-имитатор магистрали горячего и холодного водоснабжения состоит из:

• — заливной горловины;
• — гибкого прозрачного трубопровода;
• — шаровых кранов (К1-К15);
• — воздухоотводчиков (КВ1 и КВ2), для удаления воздуха из системы;
• — трёхходовых кранов (ТК1-ТК4), служащих для изменения потоков воды с имитацией различных режимов работы стенда;
• — фильтров грубой и тонкой очистки (Ф1 и Ф2 соответственно);
• — электроконтактных манометров (ЭКМ1- ЭКМ3);
• — расходомеров (Р1 и Р2), установленных на ХВС и ГВС;

датчика давления аналогово типа (ДД);

• — датчиков температуры (Т1 и Т2) типа ИС- 203 В;
• — реле перепада давления (РПД), для измерения разности давления на входе и выходе насосов;
• — регулятора расхода (РР), для имитации расхода воды потребителями;
• — манометров и термометров, совмещённых в одном приборе (МТ1-МТ2);
• — гидроаккумулятора (ГАМ);
• — нагревателя (ВН), для нагрева жидкости в системе ГВС.

Далее производится описание полученных результатов по выполненной программе исследований.