Автоматизация работ скважинного насоса и скорого напорного фильтра с водяной промывкой

Целы

  • 1) изучить схему автоматизации включения-выключения насоса в зависимости от уровня воды в аэрационном баке;
  • 2) изучить варианты автоматизации процесса водяной промывки скорого напорного фильтра.

Описание стенда

Рассматриваемая схема лабораторного стенда (фото 19.3, рис. 19.5) является одним из распространенных вариантов автоматизирования работы водопроводных сооружений.

Фото 19.3. Лабораторный стенд «Автоматизация работ скважинного насоса и скорого напорного фильтра с водяной промывкой»

Вода из подземных горизонтов подается в аэрационный бак с помощью скважинного насоса 1. В аэрационном баке установлен поплавковый контактный датчик уровня 3, представляющий из себя геркон, который обеспечивает включение скважинного насоса при минимальном уровне и его отключение при достижении максимального уровней воды в аэрационном баке. В схеме предусмотрен второй контур автоматизации — отключение скважинного насоса 1 после определенной расчетом продолжительности подачи воды в аэрационный бак. Также для предотвращения переполнения аэрационного бака в случае отказа автоматики в схеме предусмотрены, во-первых, поплавковый клапан с размыкающим контактом, который перекрывает напорный трубопровод и отключает скважинный насос 1, а во-вторых, переливной трубопровод, который связан с канализацией.

Подземная вода, попав в аэрационный бак через аэратор, насыщается кислородом. Это приводит к переходу из растворенного в воде состояния соединений железа и марганца в нерастворенное. Вода, содержащая уже в виде механических примесей соединения железа и марганца, поступает с помощью центробежного насоса 6 на скорый напорный фильтр 11.

Автоматизированный комплекс с насосным агрегатом

Рис. 19.5. Автоматизированный комплекс с насосным агрегатом:

  • 1 скважинный насос; 2 — щит управления уровнями воды;
  • 3 контактный датчик уровня; 4 — аэрационный бак; 5 — сливной трубопровод; 6 — центробежный насос; 7 — водосчетчик;
  • 8 манометр; 9, 10,12, 13 — электромагнитные клапаны; 11 — скорый напорный фильтр; 14 — отвод промывной воды в канализацию;
  • 15 реле времени; 16 — напорный трубопровод фильтрата.

Фильтр состоит из полимерного либо металлического корпуса, фильтрующей загрузки (зависимости от качества исходной воды) и четырех электромагнитных клапанов 8, 9, 11 и 12. При фильтровании сырых подземных вод происходит загрязнение фильтрующей загрузки. Поэтому периодически загрузку фильтра необходимо регенерировать.

Существует три варианта автоматизированной промывки загрузки фильтра. В каждом из рассматриваемых вариантов данного автоматизированного комплекса загрузка фильтра промывается обратным током воды (перекрываются электромагнитные клапаны 9, 13, и одновременно открываются электромагнитные клапаны 10, 12~). При этом вода из аэрационного бака поступает в фильтр, снизу вверх расширяя и отмывая загрузку, уменьшая тем самым гидравлическое сопротивление загрузки фильтра. Промывка длится 10—20 мин (продолжительность промывки уточняется при эксплуатации). В зависимости от качества исходной воды промывка производится раз в 8—24 часа цикла фильтрования.

Вариант № 1. Промывка фильтра производится через равные промежутки времени по программе таймера, что обеспечивает наименьшую стоимость системы автоматики. Для обеспечения непрерывности подачи воды потребителю следует предусматривать не менее двух фильтров, промывка которых асинхронна.

Недостаток данного варианта в том, что промывка фильтрующей загрузки производится примерно в то время, когда она загрязнилась. Возможны две крайние ситуации. Первая — во-доразбор был малым, и грязеемкость фильтровальной загрузки еще не исчерпана. Вторая — наблюдался повышенный водораз-бор, и загрузка сильно загрязнилась. В первом случае будет наблюдаться перерасход воды на промывку, а во втором случае, когда загрузка сильно загрязнилась — будет наблюдаться пониженное давление у водоразборного крана.

Вариант № 2. Промывка загрузки фильтра производится автоматически после прохождения через фильтр определенного объема воды. В состав такой системы автоматизации вводится датчик расхода, по информации которого включается режим промывки фильтра. В данной технологии промывки есть свои положительные стороны: регенерация загрузки наступает в тот момент, когда оптимально загрязнилась (при постоянном качестве сырой подземной воды), что приводит, в свою очередь, к экономии расхода воды на промывку и более длительному сроку службы фильтровальной загрузки. С другой стороны, состав подземных вод подвержен изменению. Поэтому однажды настроенный на одну концентрацию режим промывки будет отклоняться от оптимальных параметров начала режима промывки при изменении концентрации загрязнений в подземной воде.

В варианте № 3 автоматизированного комплекса задача определения длительности промывки решается путем установки датчиков показателей качества промывной воды на входе и выходе фильтра в режиме регенерации. Равенство сигналов от датчиков качества воды определяет момент окончания промывки. Однако на практике каждый датчик качества воды, введенный в технологическую схему, с течением времени обрастает загрязнениями. Таким образом, показания датчиков качества воды в процессе длительной эксплуатации выдают ошибочную информацию о качестве воды.

Вариант промывки № 1 дает достаточно хорошие показатели, так как качество фильтрата удовлетворяет требованиям СанПиН 2.1.4.1074—01, однако вариант промывки № 3 позволяет добиться лучшей очистки загрузки фильтра в коротком промежутке времени, что является востребованным в вахтовых поселках.

Описание схем автоматизации

В оборудовании предусмотрены две независимые схемы:

  • 1) схема включения-отключения скважинного насоса;
  • 2) схема переключения режимов работы скорого напорного фильтра.

Рассмотрим эти схемы.

Схема включения-отключения скважинного насоса (рис. 19.6).

Состав схемы:

  • — электродвигатель с погружным насосом;
  • — датчик уровня на двух герконах;
  • — микропроцессорное реле времени двухканальное (используется один канал в схеме);
  • — розетка (для подключения погружного насоса).
Функциональная схема включения-отключения скважинного насоса

Рис. 19.6. Функциональная схема включения-отключения скважинного насоса:

7 — микропроцессор реле времени; 2 — геркон № 1; 3 — магнит кольцевой; 4 — поплавок; 5 — геркон № 2; М — электродвигатель погружного насоса; Н — погружной насос

Принцип работы схемы включения-отключения скважинного насоса.

Поплавок с магнитом при нижнем уровне пересекает магнитным полем геркон № 2. При этом замыкается цепь таймера «пуск». Запускаем таймер на время, необходимое для гарантированного наполнения емкости (аэрационного бака) водой, таймер включает реле времени 1. Реле времени 1 своими контактами подключает электродвигатель насоса к источнику переменного тока.

Вода от насоса наполняет емкость (аэрационный бак). В этот момент поплавок с магнитом перемещается вместе с подъемом уровня воды. Магнитное поле кольцевого магнита пересекает первый геркон, который замыкает цепь управления «сброс». Реле отключается, разрывая цепь двигателя и насос отключается, при этом микропроцессор переходит в исходное состояние. Вода расходуется потребителем, уровень падает и кольцевой магнит пересекает геркон № 2, что приводит к повторению цикла.

В лабораторном стенде таймер микропроцессора настроен на Если в течение этого времени не произошло отключение цепью «сброс» геркона № 1, то микропроцессор отключит реле, произойдет «сброс» системно, и он будет ожидать команды от цепи «пуск» геркона № 2.

Недостатки такого подключения.

  • 1. Если в системе погружного насоса будет отсутствовать вода, двигатель будет перезапускаться и может сгореть от перегрева без охлаждения водой.
  • 2. Первоначальный пуск двигателя погружного насоса производится только в том случае, если в аэрационном баке уровень воды выше минимального уровня.
  • 3. Поплавок может не перемещаться вместе с изменением уровня воды в баке ввиду обмерзания или иного механического повреждения (заклинивания).

Схема переключения режимов работы скорого напорного фильтра (рис. 19.7):

  • — электродвигатель с насосом;
  • — микропроцессорное реле времени (используется один канал);
  • — клапаны электромагнитные нормально закрытые (4 штуки; Ду = 15 мм);
  • — розетка;
  • — шнур с вилкой;
  • — проводка.
Функциональная схема переключения режимов работы скорого напорного фильтра

Рис 19.7. Функциональная схема переключения режимов работы скорого напорного фильтра:

«Состояние 1» — включение электромагнитных клапанов 2, 4.

«Состояние 2» — включение электромагнитных клапанов 1, 3;

1 — реле времени; М — электродвигатель погружного насоса;

Н — насос, «1», «2», «3», «4» — запорная арматура напорного фильтра

Принцип работы.

Насос с электродвигателем подключают к сети электропитания. При подаче напряжения запускается таймер и включается реле времени 1. Схема переходит в «Состояние 1» — вода проходит через фильтр и выходит через «сброс 2» фильтрат (направляется в бак с надписью «скважина»). Продолжительность включения реле времени 1 (продолжительность режима фильтрации) в лабораторном стенде составляет 4 мин 30 с («Состояние 1»).

По окончании процесса фильтрации таймер микропроцессора запускает отсчет При этом запускается «Состояние 2». Вода, проходя через фильтр снизу вверх, выходит через сброс 1. Далее схема переходит в «Состояние 1» и цикл повторяется.

Недостатки системы.

  • 1. Нет присутствия контроля воды, а без воды могут выйти из стоя электродвигатель и электромагнитные клапана из-за перегрева.
  • 2. Отсутствует система контроля засоряемости фильтрующей загрузки.

Контрольные вопросы

  • 1. Какие варианты автоматизированной промывки загрузки фильтра вы знаете?
  • 2. Какой автоматизированный режим промывки позволяет лучше очищать загрузку?
  • 3. Какой автоматизированный режим промывки позволяет полностью использовать грязеемкость загрузки?
  • 4. Какой автоматизированный режим промывки загрузки фильтра самый дешевый в исполнении?
  • 5. Как происходит автоматическое включение и отключение электродвигателя насоса в зависимости от уровня воды в баке?
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >