ЭНЕРГО- И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ САМОЗАПУСКА НАСОСНЫХ УСТАНОВОК
Опыт эксплуатации насосных станций показывает, что основные повреждения и аварии насосных агрегатов происходят при переходных процессах, пусках, остановках, которые в соответствии с графиком работы могут назначаться по нескольку раз в сутки, а также при аварийном отключении электродвигателей от энергосистемы. Возникают значительные динамические нагрузки на элементы сооружений и гидросилового оборудования: гидравлический удар, резкое изменение силовых воздействий на рабочее колесо и системы привода лопастей, сопровождающееся пульсациями потока, вибрации. Поэтому при эксплуатации насосных станций необходимо комплексно учитывать работу напорного тракта и технологического оборудования и назначать схемы и состав сооружений, основываясь на расчетах и анализе переходных процессов с учетом статических и динамических характеристик насосов и электродвигателей.
Способ самозапуска потерявших питание электродвигателей посредством АПВ при восстановлении напряжения сети получил широкое применение. Простота схем устройств АПВ, относительная стабильность выдержки времени в релейном исполнении даёт возможность изготовления ряда устройств в условиях ремонтных мастерских насосных станций.
В ряде случаев, при централизованном расположении аппаратуры управления электродвигателями, на насосных станциях целесообразно применять групповые устройства обеспечения самозапуска. Основным преимуществом групповых устройств является то, что с их использованием при определенной надежности схемного выполнения повышается вероятность обеспечения непрерывности работы насосной станции при перерывах. Если при восстановлении напряжения возобновится работа хотя бы одной насосной установки, то работа станции продолжается. При использовании индивидуальных устройств самозапуска, когда их число равно числу ответственных приемников электроэнергии, с увеличением количества насосных установок вероятность остановки насосной станции повышается.
Анализ самых распространенных на практике схем группового самозапуска показывает, что несмотря на преимущества, применение групповых АПВ очень ограничено. При определенной сложности управления насосной станции (двухтрехкратное резервирование) в схему группового АПВ вносится сложность выбора электродвигателя работающего насосного агрегата для самозапуска [1] .
В насосной станций каскада Аму-Занг, Аму-Бухарского машинного канала для повышения надежности и эффективности работы насосных станций внедрены схемы самозапуска [2].
На основе [3] исследования процесса пуска насосных установок, питаемых от трансформатора типа ТДН-25000/110/6/6, а также особенности компоновки насосных установок насосной станции первой очереди второго подъема выбирается схема самозапуска насосных установок. Электродвигатели насосных установок получают питание от собственной трансформаторной подстанции, где установлены трансформаторы -25000 кВа и 16000 кВа. От первого ввода №1 трансформатора получают питание 10 электродвигателей насосной станции первой очереди второго подъема и шесть агрегатов второй очереди второго подъема (ввод №2) трансформатора Т1. Схема управления самозапуска насосных установок позволяет мгновенно отключить насосные установки №11 и №12, питаемые от второго ввода и задерживать отключение насосных установок №13, 14, 15, 16.
Устройство для автоматического запуска насосных агрегатов, содержащее коммутационные элементы с пусковыми устройствами для запуска агрегатов, элементы задержек с развязанными с помощью диодов цепями заряда и разряда емкостных накопителей энергии, выпрямитель для питания постоянным током, реле времени с выдержкой времени при замыкании с контактом, двухпозиционные реле с замыкающим контактом, три пусковых устройства в коммутационных устройствах насосных агрегатов, отличающееся тем, что дополнительно содержат три реле давления с замыкающими контактами в каждом. При этом реле давления подключены к напорному трубопроводу насосного агрегата, замыкающие контакты которых соединены последовательно с катушками, причем замыкающий контакт третьего реле давления последовательно соединен с замыкающим контактом реле времени.
Управляющим органом мгновенного отключения насосных агрегатов, не участвующих в самозапуске и органом, обеспечивающим самозапуск оставшихся агрегатов, служат два реле давления, причем для отключения несамозапускающихся агрегатов в цепь пускового устройства установлен электромагнит отключения, который питается от конденсатора, при этом выдержка времени для отключения вводного пускового устройства создается с помощью реле времени с замедлением при отпускании, а пусковым элементом для самозапуска служит третье реле давления.
С использованием этих элементов мгновенно отключаются два насосных агрегатов, не участвующих в самозапуске, при кратковременном отключении напряжения и создается выдержка времени для успешного самозапуска оставшихся четырех насосных агрегатов в пределах отключения напряжения 2-5 с, после истечения этого времени, если напряжение не восстанавливается автоматически, то отключаются от общего ввода все самозапускающиеся насосные агрегаты.
На рис.1 приведена блок-схема предлагаемого устройства, на которой приняты следующие обозначения: 1-6- насосные агрегаты; 7- шина питания агрегатов; 8-14- коммутационные элементы; 22- схема самозапуска; 23- группа реле давления, установленная на напорный трубопровод насосного агрегата 24; 15-21- пусковые устройства; 8-14- коммутационные элементы.
Работает устройство для автоматического самозапуска насосных агрегатов следующим образом [2]. Коммутационные элементы 8-14 с помощью электромагнитных пусковых устройств 15-21 дистанционно запускают агрегаты 1-6, причем электромагнитные пусковые устройства 15 -17 отличаются от электромагнитных пусковых устройств 18-21 электромагнитами отключения, питаемыми от конденсаторов. После пуска электромагнитным приводом запорная защелка замыкает силовые контакты. При повышении давления размыкаются свои контакты реле давления. При этом получает питание катушка электромагнита двухпозиционного реле, который размыкает свой контакт. Одновременно реле времени размыкает свой контакт и схема питается от выпрямителя. При кратковременном отключении электрической сети срабатывают реле давления, замыкаются контакты,а также срабатывает реле времени и начинается его отсчет для замыкания контакта 48 (35 сек в зависимости от настройки).
В это время разряжаются конденсаторы, по цепи получают питание электромагниты, баек бьет по запорной защелке , и мгновенно отключаются насосные агрегаты 1 и 2. Цепь не замкнута, так как контакт отсчитывает выдержку времени на замыкание, если до истечения выдержки времени появится напряжение, то произойдет самозапуск агрегатов 3-6. Когда коммутационные элементы 8-14 замкнуты, по цепи идет питание к катушке двухпозиционного реле и замыкает контакт. Тогда по цепи получает питание электромагнит отключения, срабатывает баек и поджимает запорную защелку. При этом вводной коммутационный элемент 8 отключается, обесточивая все шесть агрегатов.
Таким образом, в предлагаемом устройстве достигнуто мгновенное отключение части агрегатов от общего ввода при отключении, не участвующих в самозапуске, и создается выдержка времени для успешного самозапуска оставшихся насосных агрегатов (рис.2). При этом за счёт применения реле давления с совокупностью релейно-контакторными элементами упрощается устройство и расширяются функциональные возможности, повышается надежность работы насосного агрегата, сокращается время простоя, отпадает возможность аварийной ситуации на насосных станциях. Материалы статьи и рекомендации, предложенные в ней, могут быть основанием для инновационных проектов, посвященных повышению эксплуатационных надежностей и энергетической эффективности электродвигателей, приводов насосных установок