В данной статье рассмотрены вопросы автоматического управления уровня воды в аванкамере насосной станции и предложены основные достоинства разработанного теплового датчика уровня жидкости.
Ключевые слова: автоматизированные системы, микропроцессорное управление, уровень воды, насосные станции, аванкамера, тепловой датчик уровня жидкости, открытые каналы, чувствительность, точность.
Аванкамера является важнейшим элементом крупной насосной станции, от которого зависит надежность и долговечность работы основного гидромеханического оборудования. Уровень воды (УВ) в — аванкамера определяет возможность работы насосов по кавитационным условиям. Образование водоворотных воронок в приемных камерах часто приводит к недопустимой вибрации агрегата. Заиление порога водоприемника препятствует маневрированию затворами и. т.п.
В настоящее время внедряется микропроцессорное управление работой насосных станций. На гидромелиоративных насосных станциях основным параметром автоматизированного управления работой станции является допустимый уровень воды в приемном резервуаре.
В автоматизированных системах управления насосными агрегатами применяют датчики уровня — для подачи импульсов на включение и остановки насосов при изменении уровня воды в баках, резервуарах и аванкамерах [1÷3].
Недостатками существующих датчиков уровня воды являются сложность и громоздкость конструкции и измерительной схемы обработки и представления измерительной информации об уровне жидкости и другие.
Для уменьшения этих недостатков и повышения чувствительности и точности измерения, нами разработан тепловой датчик уровня жидкости (ТДУЖ).
Непрерывный контроль за изменением уровня жидкости в открытом канале с сигнализацией заданных предельных положений уровня может осуществляться с помощью ТДУЖ [4].
ТДУЖ (рис.1) состоит из нетеплопроводного корпуса 1, в два противоположных торца которого установлены теплопроводные цилиндрические капсулы 2 и 3, с терморезисторами 4 и 5, снабженных нагревательными элементами 6 и 7. При этом, корпус 1 снабжен гайкой 8 и резьбой 9 для установки датчика в стенке резервуара 10. Индексами
и 
обозначены выводы цепей соответственно терморезисторов 4 и 5 и нагревательных элементов 6 и 7. ТДУЖ может быть установлен для контроля максимального и минимального уровней жидкости (рис. 2).
Рис. 1. Конструкция теплового датчика уровня жидкости
Многие схемы автоматизации строились без учета скорости изменения уровней в каналах которые служат источником водозабора. Между тем для нормальной работы канала передельные скорости в нем должны находиться в определенных границах, не допускающих заиления канала или разрушения его откосов.
Рис. 2. Структурная схема устройства автоматического управления перекачечной насосной станцией: 1÷3 — насосы; ▼УВ — уровень воды.
В качестве примера на рисунке 2 рассмотрена разработанная структурная схема автоматического устройства управления перекачечной насосной станцией, которое автоматически изменяет расход насосной станции при минимальном числе переключения насосных агрегатов и обеспечивает номинальный режим подводящего канала при произвольно изменяющемся расходе воды в нем. Уровень воды в канале изменяют в определенных пределах (ограничиваются абсолютные значения максимального и минимального уровней); расход станции является функцией уровня и скорости его изменения. Автоматическое устройство условно можно считать состоящим из двух частей: логической и выходной.
В состав функций логической части входят: наблюдение за колебаниями уровня в канале и скоростью его изменения; формирование сигнала о необходимости изменения подачи насосной станции и определения величины этого изменения. Выходная (исполнительная) часть устройства получает команду от логической части и обеспечивает ее выполнение, соблюдая технологию работы станции, автоматическое резервирование агрегатов, очередность их работы и контроль работы каждого агрегата в отдельности. В состав логической части входят блоки: контроля уровня (БКУ); контроля скорости изменения уровня (БКС); формирования сигналов датчика (БФС); управления (БУ). БКУ следит за уровнем, сравнивает его с заданными для имеющейся подачи станции предельными величинами и выдает сигналы при достижении уровнем предельных значений. БКС следит за скоростью движения уровня и определяет, насколько следует изменить подачу станции (на сколько шагов дискретности). БФК усиливает и формирует электрические сигналы датчика. БУ формирует команду для исполняющей части устройства. Функции, относящиеся к каждому агрегату в отдельности, выполняют блоки управления и контроля насосных агрегатов (БУК); узлы устройства, относящиеся к управлению группой однотипных агрегатов, объединены в блоки выполнения команды (БВК). В устройстве осуществлено автоматическое резервирование, которое построено по принципу автоматической смены очередности включения агрегатов. В этом случае очередность включения агрегатов меняется на столько единиц в меньшую сторону, сколько имеется перед ним аварийных и неостывших агрегатов. Таким образом, в резерве находятся все исправные и остывшие агрегаты. Общие цепи сигнализации и блокировок, относящиеся в одинаковой мере ко всем агрегатам, объединены в блок контроля работы агрегатов (БК). Кроме того, в выходную часть устройства входит блок формирования команды (БФК), назначение которого заключается в том, что он, получая от логической части устройства команду на изменение подачи (как по величине, так и по знаку), распределяет эту команду по группам агрегатов.
Схема на рисунке 2 выполнена на бесконтактных логических операциях. Подробные схемы целесообразно выполнять на основе программирования с применением микропроцессорной техники.
Таким образом тепловой датчик уровня может быть установлен как на максимальный уровень Hмакс,так и на минимальный уровень Нмин, а также на промежуточные уровни, которые необходимо контролировании и управлять. Датчики уровня на базе тепловых преобразователей представляются весьма перспективными при разработке тепловых уровнемеров для открытых каналов.
Литература:
- Ганкин М. З. Комплексная автоматизация и АСУТП водохозяйственных систем. — М.: Агропромиздат, 1991. — 432 с.
- Попкович Г. С., Гордеев М. А. Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения. — М.: Высшая школа, 1986. — 392 с.
- Карпов Ф. Ф., Козлов В. Н., Лоодус О. Г. Автоматизация насосных установок. — М.: Высшая школа, 1981. — 345 с.
- Патент UZIAP 04559. Тепловой датчик уровня жидкости. Авторы: Азимов Р. К., Ташматов Х. К. и др. 31.08.2012, Бюл., № 8.
