Станції та системи керування насосами. Управління насосною станцією. "Відео про компанію"

Автоматизація робочих режимів та процесів будь-якого насосного обладнання користувачам, споживачам та власникам дозволяє отримати низку переваг. Це підвищення стабільності, безвідмовності агрегатів, зниження загального енергоспоживання насосів, зменшення штатного персоналу, скорочення витрат на ремонт за збереження важливого аспекту – функціонального самостійного регулювання.

Інтелектуальні системи управління насосами (СУН) відкрили реальні можливості для водозаборів із свердловин, водопостачання та опалення. Про них ми й поговоримо у цій статті.

1 Основна характеристика СУН

Побутове обладнання, тим паче виробничо-технічне: опалення/охолодження, теплові насоси, водопостачання, водовідведення тощо. потребують сучасних автоматизованих системах. Впровадження систем управління насосами дозволяє економно, надійно та ефективно експлуатувати насосні механізми.

Регулювання групи насосів відбувається завдяки системам, які називають станціями. Керуючи насосним обладнанням різного призначення за допомогою подібних СУН, ви отримуєте безвідмовну, складену роботу, а також моніторинг основних параметрів установок тиску, комплектних каналізаційних станцій, систем подачі води та ін.

1.1 Конструктивні елементи систем управління, їх функції, переваги

Управління насосом здійснюється за рахунок наступних конструктивних елементів, що складають СУН:

• частотного перетворювача, це електронний пристрій зміни частоти;
• реле тиску;
• реле, що регулюють запуск, роботу обладнання;
• блоків керування агрегатом;
• комплектів автоматики;
• датчиків "сухого ходу".

Кожна складова сприяє функціонуванню системи без поломок. Оптимальний робочий режим регулюється блоком автоматики насоса, як захисний вузл виступає датчик розриву. Від перегріву захищає датчик сухого ходу.

До функцій відносять:

• автоматичний пуск/зупинення основного насосного механізму;
• включення в автоматичному режимі резервного насоса у разі основного неполадок;
• перемикання живлячих вводів;
• короткочасний ручний запуск агрегату для обслуговування;
• автоматичне чергування обладнання, щоб забезпечити рівномірність у часі їхньої роботи;
• захист від «сухого ходу», перевантажень та короткого замикання;
• запобігання порушенням робочих параметрів.

З переваг виділяють:

1. Плавний запуск, частотне регулювання.
2. Автовизначення "сухого ходу".
3. Відсутність протоки.
4. Робота без безпосередньої участі людини за добовим/тижневим графіком.
5. Зменшення поривів мереж водопостачання.
6. Дистанційне керування.
7. Захист електродвигуна.
8. Повідомлення про передаварійні режими.
9. Можливість чергування роботи основних та резервних насосних станцій.
10. Візуалізація поточного стану.

1.2 Призначення та сфера застосування

СУН призначені для дистанційного, автоматичного та ручного управління як окремими насосами, так і їхньою групою, захисту насосних механізмів усіх видів від аварійних ситуацій.

Найчастіше вони застосовуються для забезпечення постійного процесу роботи насосів для води, у системах гарячого/холодного водопостачання та організації регулювання ними, підтримання певної величини тиску в трубопроводах, його стабілізації. Свердловинний електронасос (типу ЕЦВ), його управління - також є сферою застосування СУН, вона відповідає за підтримку рівня води у водонапірній вежі. Щоб керувати фекальними і дренажними електронасосами, контролювати рівень рідини в ємності і встановлюють СУН.

Для занурювальних приладів потрібен автомат керування насосом або типу САУ автоматична станція, з якою, зазвичай, використовуються відцентрові агрегати, наприклад, насос ГНОМ, УМК. Автоматичне керування водним насосом занурювального типу виконує такі завдання: підтримка в автоматичному режимі рідини на заданому рівні, запобігання аварійному стану електричного насоса.

Автоматом керування виконується автопуск та відключення насосного механізму при зниженні/підвищенні ступеня рідини, збереження електронасоса та його електродвигуна, відновлення режиму роботи агрегату після закінчення аварійного впливу.

Для відцентрових установок призначені станції СУН, що працюють переважно за температури повітря від -45 градусів за Цельсієм до + 40 у закритих приміщеннях. Обов'язковою умовою для подібних систем управління є невибухонебезпечне довкілля із вмістом неагресивних парів та газів. До функцій СУН відносять: блокування включення двигуна при замиканні, відключення електродвигуна у випадках перекосу фазної напруги та підвищення/зниження напруги в мережі, контроль датчиків «сухого ходу», керування рівнем води завдяки сигналам датчиків від реле тиску або манометра.

1.3 Щити та шафи управління насосами, принцип роботи

Сучасні технології водо- та теплопостачання висувають нові вимоги щодо систем захисту та автоматики. У зв'язку з цим, широкого поширення набула шафа та щит управління насосами. Також шафи та щити керування насосами застосовуються на станціях підвищення тиску. Щит автоматично підтримує заданий рівень води або тиску в накопичувальному резервуарі, виконує комплексну протиаварійну захисну функцію насосного обладнання.

Принцип його дії ось у чому. Перетворювач частоти (ПЧ), званий мікропроцесорним контролером управління насосами, на основі вхідних сигналів від датчика тиску і величини, заданої з клавіатури, управляє включенням/відключенням насосних установок. При цьому він одночасно коригує частоту обертання одного з агрегатів, щоб досягти встановленого рівня тиску.

Якщо значення відрізняється від встановленого, ПІД-регулятор розраховує величину відмінності і залежно від ситуації знижує або підвищує частоту обертання. Коли досягнуті та підтримуються максимальні обороти протягом заданого часу, мікропроцесорний контролер подає сигнал про включення наступного додаткового (резервного) агрегату.

Також відбуваються і зворотні дії – у разі, коли керований ПЧ насос досягне мінімальних оборотів, відбудеться відключення насоса, що працює довше за інших. В результаті таких процесів (вмикання/відключення з урахуванням тимчасового вироблення двигуна) відбувається періодична заміна провідного механізму.

Щити можуть керувати групою насосів, що складається з шести екземплярів, потужність кожного може досягати 1 МВт. Вони сприяють рівномірному розподілу робочого дня кожної машини.

На лицьовій панелі шафи розташовані такі робочі органи, як:

• кнопка, що скидає аварійний сигнал;
• перемикач режимів роботи;
• рукоятка вимикача живлення; індикатор попереджувальної (аварійної) сигналізації;
• індикатор роботи електродвигунів.

Конструкція (склад) шафи управління має каркас із металу, порошкове забарвлення із захистом ступеня не менше IP54. Через кабельні ущільнювачі здійснюється введення кабелів. Усередині стандартного виробу ви виявите: зовнішню панель управління, ЧП, кнопки, перемикачі системи, захист «сухого ходу», вимірювач тиску рідини, лампочки, вимикачі, що захищають двигун. Також до складу входять: два режими керування навантаженням – автоматичний та ручний, теплове реле.

Доступними опціями є: частотне регулювання, ручне, дистанційне керування, автовключення резервного живлення, контроль за допомогою спеціальних програм, видача інформації окремо по кожному механізму. Використовуючи термостат, вентилятор та нагрівач, ви зможете стабілізувати температуру всередині шафи у будь-яку пору року.

Цікавий факт. Не кожен, напевно, знає, що можна придбати не тільки готові щити, але є варіант та виготовлення щита на замовлення відповідно до ваших вимог та бажань. Однак при цьому обов'язково враховуйте: тип керування, умови довкілля, режим пуску «движка» (прямий, комбінований, плавний), кількість та параметри електродвигунів.

Встановивши шафу управління свердловинним насосним обладнанням, власник набуде спокою, оскільки контроль подальшої роботи насосів забезпечуватиметься на основі електронної «начинки». Під наглядом будуть важливі параметри: температура, рівень води, тиск. Крім регулювання частотного перетворювача буде безпечно і плавно запускатися електродвигун пристрою. У разі використання шафи для керування групою насосів, як бачимо, спектр функціональних можливостей розширюється.

Для зручності обслуговування так званий «скринька управління» може комплектуватися пультом управління насосом з потенціометром, панеллю оператора (людино-машинним інтерфейсом), системою мікроклімату, що включає примусову вентиляцію, термостат, обігрівач, що дозволить йому повністю адаптуватися під застосування.

У результаті, застосовуючи щити та шафи, ви отримуєте:

• дотримання технологічного процесу за рахунок гнучкості їх налаштувань;
• своєчасне проведення технічного обслуговування;
• захист двигуна від перенапруги та пошкоджень;
• скорочення видатків на електроенергію.

2 Огляд моделі САУН-24л

Система автоматичного керування насосом САУН 24л створена російською компанією Wester для здійснення автоматичного регулювання рідинними електронасосами, контролю над тиском у системі водопостачання, підтримки його заданого параметра. Увімкнення/вимкнення електронасосів, що застосовуються у водопостачанні, відбувається при відкритті/закритті клапана. Модель оснащена мембранним баком об'ємом 24 літри, манометром, реле тиску, зовнішнім різьбленням 3/8” циліндричної форми для приєднання до насоса.

2.1 Технічні характеристики пристрою

САУН-24л працює в діапазоні регулювання тиску 1,0-5,6 Бар за максимальної температури води 40 градусів. Нижня/верхня межі включення – 1,4/2,8 Бар. Максимальний робочий тиск досягає 6 Бар, а попереднє повітряної області становить 1,5 атм. Мінімальний перепад – 1 бар. Пристрій має частковий захист від пилу та захист від бризок, про що свідчить клас ступеня електричної безпеки приладу – IP54. Напруга – 50/220 Вт.

2.2 Блок керування насосом (відео)

Сучасні системи водопостачання мають розгалужену мережуі багато споруд, розташованих на великій території. Контроль за станом технологічного обладнання та ручне управління механізмами з боку місцевих чергових та обхідників у цих умовах не можуть забезпечити достатньої економічності установок та надійності постачання водою численних споживачів.

Управління великими та складними водопровідними установками раціонально проводити з одного або кількох диспетчерських пунктів із підпорядкуванням всього обслуговуючого персоналу єдиному керівництву. Подібна організація експлуатації вимагає нових технічних засобів, що дозволяють здійснювати: автоматичний контроль та дистанційне керування обладнанням, його захист від механічних та електричних пошкоджень, фіксувати певні (положення механізмів та критичний стан процесу, проводити безперервні вимірювання електричних та неелектричних величин тощо).

За способом управління насосні станції можуть бути виконані або повністю автоматизованими або напівавтоматичними, дистанційним керуваннямнасосних агрегатів та засувок у насосних станціях та у розподільній мережі. У першому випадку пуск та зупинка насосів та інших механізмів відбувається без участі персоналу, залежно від балансу між подачею та витратою води у мережі.

Залив насосів, відкриття та закриття засувок, включення та перемикання робочих агрегатів на запасні, їх захист, переведення електричного живлення з одного фідера на інший, з одного трансформатора на резервний, виробляються автоматично. Хід технологічного процесу відображається у диспетчера спеціальною сигналізацією.

У напівавтоматичних насосних установках підготовка схеми до запуску відбувається автоматично; включення ж і відключення насосних агрегатів, засувок, фідерів, що живлять, і ін. проводиться вручну диспетчером, за допомогою спеціальних командних апаратів. Застосовувані при цьому засоби автоматики та телемеханіки дуже різноманітні та придатні як для часткової, так і для повної автоматизації.

На рис. 259 показана як приклад технологічна схема водопроводу великого промислового району, обладнаного очисними спорудами та великою кількістю резервуарів. Вода забирається з водосховища та має кілька підйомів. Централізоване управління всіма спорудами зосереджено у головному диспетчерському пункті, а оперативне управління - у місцевих диспетчерських пунктах (МДП), персонал яких підпорядкований головному районному диспетчеру, котрий координує роботу всього водопроводу.

Управління проводиться за напівавтоматичною схемою та забезпечує пуск та зупинку насосних агрегатів та засувок, вимірювання та сигналізацію стану об'єктів. Місцеві диспетчерські пункти розташовані у приміщеннях підстанцій при насосних станціях. Одна з них, а саме насосна станція підйому II (основна), показана на рис. 260.

Диспетчер, перебуваючи біля щита управління, має можливість спостерігати не тільки за положенням масляних вимикачів, двигунів насосів і трансформаторів, а й за положенням засувок на водоводах і зміною витрати, тиску в мережі та рівня води в резервуарах (рис. 261).

Для цілей управління агрегатами на щиті монтуються кнопки та ключі управління, вимірювальні та контрольні прилади: амперметри, вольтметри, вторинні прилади манометрів, витратомірів, рівнемірів, покажчики положення засувок та сигнальні лампи.

На мнемонічну схему щита управління, крім електричної схеми, наноситься включене або вимкнене положення головних насосів, відкрите або закрите положення засувок, в деяких випадках з відображенням схеми водопровідних споруд. Досвід експлуатації показав, що диспетчеризація водопровідних споруд підвищує їхню продуктивність, забезпечує високу надійність водопостачання та значно скорочує обслуговуючий персонал.

Основні технічні засоби автоматики та телемеханіки водопровідних споруд

При автоматизації технологічних процесів доводиться здійснювати як електричний контроль за безперебійною подачею електроенергії, а й контролю над фізичним і хімічним станом пристроїв і середовищ, які забезпечують якість і продуктивність процесу. Найбільш характерними величинами або параметрами процесу в системі водопостачання є рівень, тиск, витрата води, температура, хімічний вміст води та ін.

Спостереження за цими неелектричними величинами ведеться за допомогою вимірювальної апаратури, яка має чутливий вимірювальний елемент, сприймаючи зміни контрольованих величин, змінює свої властивості або розміри. При вимірі цих змін на відстані зручно перетворювати неелектричні величини електричні. Автоматичний контроль зазвичай передбачає автоматичне управління відповідними виконавчими механізмами, робота яких відновлює задану величину параметра чи змінює їх у бажаному напрямі.

Тому структурна схема автоматичного пристрою, будучи замкненим ланцюгом впливів окремих елементів, повинна включати:

• вимірювальні чутливі елементи, що реагують зміну неелектричних величин;
• перетворювачі, що перетворюють зміну положення будь-якого механізму або стан середовища електричну величину;
• підсилювачі, що збільшують потужність перетвореної величини для приведення в дію виконавчого механізму;
• виконавчий механізм, який здійснює необхідні операції для підтримки на заданому рівні того параметра, на який налаштовано цей автоматичний пристрій.

Замір та перетворення неелектричних величин в електричні виробляється датчиками і реле технологічного контролю, а виконавчими механізмами є електроприводи: насосів, засувок, дозаторів, транспортерів, мішалок, соленоїди вентилів тощо. Для пуску та відключення двигунів, захисту їх від механічних та електричних пошкоджень встановлюється пускорегуляція та захисна апаратура, робота якої у певній послідовності задається також реле - реле автоматики та захисту.

Таким чином, датчики та реле є тими органами, які, замінюючи працю людини, реагують на зміну режиму, посилають команду дії виконавчим механізмам та забезпечують захист та правильну роботу всіх пристроїв.

а) Чутливі елементи для вимірювання неелектричних величин

Безпосереднє перетворення неелектричних електричних величин електричні іноді буває технічно скрутним, тоді виникає необхідність неелектричну величину спочатку перетворити на механічне переміщення, а потім, вторинним перетворювачем, механічне переміщення перетворити в електричну величину. Зразкова схема з механічним перетворенням має вигляд:

У системі водопостачання та каналізації як чутливі елементи, що перетворюють неелектричні величини в механічне переміщення, використовуються гнучкі елементи точної механіки, поплавки, система кільцевих ваг та ін. З гнучких елементів найбільш широке поширення в контрольно-вимірювальній апаратурі знайшли манометричні трубки, сильфони з'єднання. Манометрична трубка є вигнутою по дузі кола порожнистою трубкою з еліптичним або овальним перерізом (рис. 262).

Нижній кінець трубки впаяний у тримач, з отвором, через який тиск рідини або газу передається у внутрішню порожнину трубки. Під дією цього тиску трубка змінює свою кривизну і вільний її кінець, запаяний наглухо, отримує деяке переміщення, яке за допомогою передавально-розмножувального механізму посилюється і передається на вимірювальну або контактну систему приладу.

Сильфони є тонкостінними металевими коробками циліндричної форми з хвилеподібними складками по колу. Форма цих складок – гофр в осьовому перерізі – показана на рис. 263. Виготовлені з пружного матеріалу (латунь, фосфориста бронза, нержавіюча сталь), вони здатні під дією невеликого осьового зусилля або різниці тисків між внутрішньою порожниною та навколишнім середовищем давати помітне пружне подовження або стиск залежно від напрямку діючих зусиль. Сильфон застосовується в приладах вимірювання та контролю рівня, температури, витрати та тиску.

Як гнучкий елемент, мембрани встановлюються в пристроях для вимірювання тисків рідин, що мають велику в'язкість або агресивно діють на матеріал манометричних трубок, а також для вимірювання тисків, менших атмосферного.

Якщо на металеву пластинку, закріплену по зовнішньому контуру, буде діяти зосереджена або рівномірно розподілена сила, то мембрана буде деформуватися і давати помітні переміщення, що піддаються виміру, за якими можна судити про величину і характер зміни тиску рис 264. Для збільшення чутливості мембрани гофрують і збирають у коробки.

Манометричні трубки, сильфони і мембрани в будь-якій конструкції працюють за одним і тим же принципом. Вони сприймають деякий тиск і перетворюють його на механічне переміщення рухомої системи вимірювального приладу або контактів реле. Тиск, що діє на гнучкі елементи, може мати різне походження; воно може бути наслідком зміни тиску як параметра або рівня або температури, а сприймається цими елементами через тиск.

На рис. 265 показана схема манометричного термометра, дія якого заснована на збільшенні тиску рідини або газу, термобалон з постійним об'ємом при збільшенні температури вимірюваного середовища. Зміни тиску в балоні, пропорційне зміні температури, через сильфон передається на шкалу градуйованого приладу в °С.

Вимірювання рівня води у відкритих резервуарах за допомогою пружного чутливого елемента – манометричної пружини (трубки) – показано на схемі рис. 266. Крім зазначених пружних елементів в автоматиці широко застосовуються біметалічні сполуки, що виготовляються шляхом прокатки під великим тиском двох пружних пластин з металів, що мають різні коефіцієнти лінійних подовжень. Біметалевий елемент зазвичай закріплюється одним кінцем, інший кінець залишається рухомим.

При нагріванні від навколишнього середовища (рис. 267) або струмом, що протікає по біметалу (мал. 268), останній згинається у бік металу, що має менший коефіцієнт лінійного подовження та переміщає деталі приладу або контакти реле. Найбільш уживаними марками біметалу є: інвар-латунь, інвар-сталь та ін.

Одним із найбільш поширених способів вимірювання витрати рідини є метод вимірювання витрати по перепаду тиску в дросельних пристроях (діафрагма, сопло, труба Вентурі). Останні встановлюються у трубопроводі та створюють у ньому місцеве звуження потоку, внаслідок чого при протіканні рідини підвищується швидкість і падає тиск у звуженому перерізі порівняно зі швидкістю до звуження (рис. 269).

Перепад тиску, виміряний диференціальним манометром, може бути мірою витрати рідини, який визначається: розрахунковим шляхом , де Q - кількість рідини, що протікає; а - коефіцієнт, що залежить від рідини; - Питома вага рідини; - Різниця тиску, виміряна дифманометром; g – прискорення сили тяжіння; F - переріз у дросельному пристрої.

Чутливими вимірювальними елементами дифманометрах можуть бути манометричні трубки, сильфони, мембрани, кільцеві ваги, дзвонові і поплавкові пристрої.

На рис. 270 показані схеми диференціальних пристроїв із різними чутливими елементами. Вимірювальний прилад, який використовує той чи інший принцип дії, дає нульові показання при однаковій величині тиску трубках, приєднаних до дросельного пристрою.

За наявності витрати відхилення приладу має бути пропорційно до кореня квадратного з перепаду тиску, що досягається за допомогою лекала або важільно-шарнірної передачі. Схема кільцевого диференціального манометра, що показує, показана на рис. 271.

Принцип дії пристрою полягає в наступному. Усередині порожнього кільця 1 є перегородка 2, по обидва боки якої розташовані трубки, що підводять, з тиском Р1 (+) і Р2 (-). У верхній частині кільця з ним жорстко з'єднана призма 3, що лежить на подушці, не пов'язаної з трубкою. До нижньої частини кільця, частково заповненого робочою рідиною (ртуть, вода), прикріплюються змінні вантажі 4, вага яких дозволяє змінювати межі вимірювання приладу.

Тиск до обох порожнин кільцевої трубки, утвореним перегородкою та робочою рідиною, підводиться за допомогою гумових або тонкостінних металевих трубок, виконаних у вигляді спіралі. При рівних тисках з обох боків рідина розташовується в кільці одному рівні, як зображено на рис. 293. За наявності різниці тисків робоча рідина переміститься, створюючи момент, що обертає, більший, ніж більше різниця тиску в трубках.

Протидіючий момент створюється силами тяжіння змінних вантажів і кільця. Наявність важеля 5 і лекала 6 забезпечує відхилення вимірювальної стрілки приладу пропорційно не перепаду тиску, а квадратного кореня з нього. Прилад із самозаписом, заснований на тому самому принципі, показаний на рис. 272.

Поплавці, як чутливий вимірювальний елемент, застосовуються в рівнемірах і витратомірах. На рис. 273 показані найпростіші схеми вимірювання рівня за допомогою поплавців.

Поплавець «стежить» за змінами рівня в даній ємності та передає ці зміни за допомогою передавального механізму та інших спеціальних засобів на шкалу вимірювального приладу або контактну систему, пов'язану електричною схемоюіз виконавчим механізмом.

б) Датчики

Датчиками називаються пристрої, що перетворюють неелектричні величини електричні. При вимірюванні тисків, витрат, рівнів датчики є вторинними перетворювачами, що перетворюють механічне переміщення чутливих вимірювальних елементів електричні величини.

Найпростішим із них є реостатний датчик. Він є регульований омічний опір, виконаний з матеріалу з низьким температурним коефіцієнтом і високим питомим опором (манганін, константан) рис. 274а. Датчик зв'язується загальною віссю з рухомою системою вимірювального приладу 274 б або через редуктор з механізмом переміщення поплавця, як показано вона рис. 274 ст.

Зміна рівня або тиску викликає відповідне переміщення повзунка реостата, що змінює величину опору електричного ланцюга, зазвичай, що підключається до датчика.

Великими перевагами мають індуктивні датчики. Вони не мають ковзних контактів, працюють на змінному струмі промислової частоти і мають високу чутливість. Для вимірювання тисків і витрат рідин застосовують прямоходові соленоїдні датчики, що найбільш зручно поєднуються конструктивно з манометрами та дифманометрами. Щоб унеможливити вплив коливань напруги і частоти в мережі, котушки індуктивного датчика включаються за диференціальною схемою.

Диференціальний трансформаторний індуктивний датчик є здвоєною магнітною системою, на якій укріплені дві пари котушок. Котушки збудження з числом витків W1 підключаються до мережі змінного струму, а дві вторинні з числом витків W2 - до схеми моста або на навантаження із зустрічним включенням обох котушок (рис. 275). При симетричному розташуванні якоря е. д. с., що індуктуються в котушках, Е1 = Е2.

При зміщенні якоря від нейтралі вгору чи вниз значення е. д. с. обох вторинних котушок змінюються, оскільки магнітні провідності повітряних проміжків змінюються. При зустрічному включенні вторинних котушок результуюче значення різниці е. д. с. перебуватиме в лінійній залежності від величини переміщення якоря: . Такі системи мають високу чутливість порядку до 1 на 1 мм зміщення якоря від нейтралі.

На рис. 276 показаний електричний манометр з трансформаторним індуктивним датчиком для дистанційного вимірювання тиску, а на рис. 277 – електричний дифманометр для вимірювання витрати рідини.

Ферродинамічний індукційний датчик

Ферродинамічний індукційний датчик зручно застосовувати у тих випадках, коли потрібно вимірювати поворотне обертальне переміщення рухомих частин. На рис. 278 наведено зразкове виконання такого датчика. На сердечник, в магнітному полі якого обертається рухома рамка з числом витків W2, насаджується котушка збудження з числом витків W1, що живиться змінним струмом. Якщо площина рамки збігається з напрямом магнітного потоку (лінія MN), значення наведеної в ній. д. с. і нулю, так як силові магнітні лінії не перетинають витків рамки, а ковзають по них.

При повороті рамки на кут під впливом первинного вимірювального приладу (ПІ) в ній індуктується е. д. с., пропорційна куту повороту, якщо величина цього кута, для збереження лінійної залежності, не перевищує 30 - 40 °. .

У тих випадках, коли механічна дія на рамку буває одностороннім, для розширення робочого кута вдвічі на сердечник концентрично з обмоткою збудження насаджується додаткова обмотка з числом витків WД, підключена до рамки зустрічно (рис-279).

У цьому випадку початковим положенням приймається не нейтраль MN, а положення, зміщене на кут вниз або вгору. Якщо е. д. с., що індуктується в додатковій обмотці E2 діє зустрічно по відношенню до е. д. с. рамки Ер, знак результуючої е. д. с. Ер - Ег виходить одностороннім при повороті рамки від кута - а до + а. Чутливість феродинамічних датчиків становить 0,08- 0,1 на 1° кута повороту рамки від нейтралі.

Сельсиновий датчик

Сельсин називається невеликий індукційний електродвигун, на статорі якого укладається трифазна обмотка, на роторі - однофазна (можливо виконання навпаки) (рис. 280а, б). Під впливом магнітного потоку обмотки статора в роторі індуктується змінна е. д. с. Якщо повернути зовнішньою силою ротор сельсина деякий кут, то е. д. с. не зміниться за величиною, але дасть усунення по фазі (рис. 280в).

При поєднанні двох сельсин датчика і приймача можна здійснювати синхронне механічне переміщення вимірювальних приладів. Для цього обмотки роторів сельсина датчика (СД) і сельсина приймача (СП) включаються зустрічно, так щоб е. д. с. обмоток взаємно компенсувалися (рис. 281). При симетричному розташуванні роторів струм в їх обмотках і лінії зв'язку дорівнює 0.

При зміщенні ротора ЦД на кут зміщується по фазі крива ед. цього сельсина, і лінії зв'язку з'являється струм, взаємодія якого з магнітним полем статора СП створить крутний момент на валу ротора СП, повертаючи його на такий же кут. Система двох сельсинів, що здійснюють синхронний зв'язок переміщення, має назву системи електричного валу і використовується для дистанційного вимірювання рівнів і тиску (рис. 282).

Ємнісний датчик

У телевимірювальних схемах для вимірювання механічних переміщень застосовуються ємнісні датчики, гідністю яких є велика чутливість, мала вага до розмірів.

Як датчики застосовується кілька видів конденсаторів (рис. 283), ємність яких залежить від площі взаємодії пластин, відстані між пластинами і постійної діелектричної. При переміщенні рухомої пластини, пов'язаної з вимірювальним приладом, ємність конденсатора змінюється, що змінює частоту електричного ланцюга в контурі сторони телевимірювального пристрою, що передає, і сприймається відповідними пристроями приймальної сторони.

Використання ємнісних датчиків на промисловій частоті практично неможливе. Тому їх недоліками є: необхідність джерела напруги високої частоти і необхідність посилення сигналу, що знімається.

Турбо-тахометричний датчик

Конструкція датчика розроблена Академією комунального господарства та використовується для дистанційного виміру миттєвих та сумарних витрат рідини (рис. 284). Основним елементом датчика є мікрогенератор змінного струму. Магнітна система генератора, виконана з пермалою, монтується на текстолітовій панелі 2. На ній закріплені три вертикальні електромагніти 3, в яких обертається ротор 4, з'єднаний з віссю турбінки 1.

Під впливом потоку турбінка приводить у обертання ротор генератора, що викликає появу напруги, величина і частота якого пропорційні швидкості обертання ротора і, отже, швидкості руху потоку, що вимірювається, по якій визначається витрата рідин.

Фотоелектричні датчики

Основною частиною фотоелектричних датчиків є фотоелемент. Дія фотоелемента заснована на фотоефекті, тобто звільненні на поверхні або в шарах, що лежать поблизу поверхні вільних електронів, під впливом енергії, що повідомляється падаючими променями світла. Найбільше застосування в автоматиці отримали фотоелементи із зовнішнім фотоефектом.

Такий фотоелемент є скляним балоном, з якого викачується повітря (вакуумний фотоелемент) або наповнений газом (газонаповнений фотоелемент), і два електроди: катод і анод. За наявності джерела живлення, що створює між катодом та анодом електричне поле, і освітлення фотоелемента з поверхні катода вилітатимуть електрони і рухатимуться до анода, утворюючи в ланцюзі фотострумів. Сила фотоструму буде тим більшою, чим більше падає потік променистої енергії Ф і чим більша напруга між електродами.

Відношення величини фотоструму до світлового потоку Ф, що падає, в люменах називається чутливістю фотоелемента. Чутливість фотоелемента для різних частин спектру ( різних довжинхвиль К) світлового потоку різна. Ця залежність називається спектральною характеристикою фотоелемента. Склад покриття катода та його обробка визначають спектральну характеристику фотоелемента та його максимальну чутливість до певної довжини світлової хвилі.

Так як довжина світлової хвилі визначає колір спектру, максимальна чутливість фотоелемента буде відповідати чітко визначеному кольору (рис. 285). Фотоелементи часто використовують при освітленні уривчастим (модульованим) світловим потоком, тому суттєво знати також його чутливість до частоти переривання (модуляції).

Ця залежність виражається так званою частотною характеристикою (рис. 286). Зважаючи на недостатню потужність, що отримується від фотоелемента, його застосовують зазвичай з підсилювальною триелектродною лампою (рис. 287) Для роботи схеми потрібні три джерела живлення: батарея розжарювання Uн, батарея сітки Uc і батарея анодного ланцюга Uа. Фотоелемент до мережі лампи приєднується своїм катодом.

При освітленні фотоелемента в ланцюгу сіткової батареї виникає фотострум, який, протікаючи по опору R, створює на ньому падіння напруги IфR, спрямоване від сітки до катода лампи, тобто діє назустріч сітковій батареї; при цьому позитивне напруження на сітці збільшується, струм в анодному ланцюгу зростає. Котушка Р порушується і своїми контактами замикає виконавчий ланцюг.

Якщо світло не падає на фотоелемент, то фотострум і падіння напруги в опорі R дорівнюватимуть нулю. Анодний струм лампи буде малий, лампа замкнена. У системі водопостачання та каналізації фотоелектричні датчики використовуються для автоматичного аналізу якісних параметрів питної та промислової води (каламутність, кольоровість, залишковий вільний хлор, Ph, жорсткість та ін.).

Для аналізу досліджувана вода піддається дії хімічних реагентів, які у розчині води кольорове забарвлення, інтенсивність якої пропорційна величині якісного параметра. Для фотометрування підбирається фотоелемент, максимальна чутливість якого відповідає кольору. На цьому принципі працює, наприклад, автоматичний прилад для контролю дози коагулянту, що вводиться під час очищення води.

Кількість введеного у воду сірчанокислого глинозему (коагулянту) визначається за зміною концентрації сульфатних іонів за допомогою хімічної речовини (сполука амаранту з цирконієм). Під впливом хімічної реакції розчин переходить барвник у кількості, еквівалентному вмісту сульфатних іонів в анодній воді. Метод аналізу заснований на порівнянні інтенсивності забарвлень досліджуваної води та зразка.

Для зменшення похибки вимірювання у приладі встановлено диференціальний фотоелектричний датчик з одним фотоелементом. У такого датчика похибки від підсилювача фотоструму, коливань напруги джерела живлення, а також внаслідок зміни характеристик фотоелементів значно знижено. Весь прилад є фотокалориметром, пристосованим для автоматичного запису показань і що складається з оптичної частини, двох кювет, перемикача світлового потоку з синхронним двигуном, фотоелемента, електронного підсилювача, випрямляча та стабілізатора напруги (рис. 288).

Як вторинний реєструючий прилад використовується мілівольтметр магнітоелектричної системи. Принцип дії датчика полягає в наступному: світло лампи через 1 конденсор 7 і дзеркала 6 під кутом 90° направляється двома пучками на перемикач світлового потоку 2, який, обертаючись від синхронного двигуна 3, поперемінно пропускає світло через одну або іншу з кювет 4. Пройшов через кювети 4 конденсори 8 світловий потік направляється на систему дзеркал, світлофільтр і потрапляє на фотоелемент 13.

Якщо інтенсивність фарбування води в кюветах з досліджуваним та еталонним розчином однакова, в ланцюзі фотоелемента тече постійний струм, який на виході підсилювача змінного струму не дає напруги. Якщо інтенсивність забарвлення різна, то рівність двох порівнюваних світлових потоків порушується, в ланцюзі фотоелемента з'являється пульсуючий фотострум і підсилювач на виході дає змінну напругу, яка через випрямляч подається на котушку приладу, що реєструє, градуйованого в одиницях дози коагулянту.

Диференціальний фотоелектричний датчик з одним фотоелементом покладено в основу приладів автоматичного контролю каламутності та кольоровості води, а також визначення залишкового хлору у воді. Датчики з фотоелементом використовуються також у переносних приладах для контролю розширення піску на фільтрах, контролю освітлення води та ін. Крім функцій вимірювання вони можуть здійснювати функції управління, впливаючи на відповідні виконавчі органи.

Реле

Реле є апарат, в якому чутливий вимірювальний елемент поєднується з контактним пристроєм, що посилає імпульс дії інших елементів схеми, де він посилюється значення, необхідного для включення силового ланцюга двигуна або іншого органу виконання.

На відміну від розглянутих вище датчиків, реле спрацьовує в крайніх режимах і змінює виконавчий ланцюг не плавно, а стрибком. Основна класифікація реле проводиться у разі принципу дії, у якому побудований вимірювальний елемент. Розрізняють реле контролю неелектричних величин, електромагнітні, поляризовані, термічні, електронні та ін. Гідромеханічні реле контролю неелектричних величин. Реле тиску. Для контролю тиску застосовують манометричні реле із пружинною трубкою, мембранами або сильфоном.

На рис. 289 зображено реле тиску сильфона, призначене для контролю тиску води в напірній лінії насоса і відключення агрегату при падінні тиску. При підвищенні тиску води в трубопроводі днище 2 зі штоком 4 піднімається вгору і стискають сильфон 1 і пружину 3. При переміщенні штока 4 контактні важелі 6 замикають нормально відкриті (н. о.) і нормально замкнуті (н. з.) контакти реле. Якщо тиск у трубі падає, шток 4 під дією пружини 3 опускається і важелі контактної системи перемикають реле контакти в зворотному порядку.

"Відео про компанію"

«Дякую за відвідування сайту компанії «Гірське джерело». Будемо раді підготувати
Вам необхідну технічну документацію для проектування. І в стислі
терміни виготовимо блокові очисні споруди та сучасні комплектні насосні.
станції «Джерельце» для житлового району або промислового об'єкта.»