Автоматическое регулирование расхода

Необходимость регулирования расхода возникает при автоматизации большинства СВВ. АСР расхода, предназначен­ные для стабилизации возмущений по материальным потокам, являются неотъемлемой частью разомкнутых систем автоматизации. Часто эти АСР используют как внутренние контуры в каскадных системах регулирования других параметров. Для обеспечения за­данного состава смесей или для поддержания материального и теплового балансов в аппаратах и сооружениях применяют сис­темы регулирования соотношения расходов нескольких веществ в одноконтурных или каскадных АСР.

Системы регулирования расхода характеризуются двумя особенностями:

• малой инерционностью собственно объекта регулирования;

• наличием высокочастотных составляющих в сигнале изменения
расхода, обусловленных пульсациями давления в трубопро­воде, которые вызываются работой насосов или случайными
колебаниями расхода при дросселировании потока через су­жающие устройства.

Принципиальная схема объекта при регулировании расхода показана на рис. 52, где G₁ — расход вещества через клапан, G₂ — расход вещества через расходомер. Обычно таким объектом явля­ется участок трубопровода между точкой измерения расхода (на­пример, местом установки сужающего устройства) и регулиру­ющим клапаном. Длина этого участка Ь определяется правилами установки сужающих устройств и регулирующих органов и со­ставляет несколько метров. Время чистого запаздывания обычно составляет несколько долей секунды для газов и несколько се­кунд — для жидкостей. Ввиду малой инерционности такого объ­екта особые требования предъявляются к выбору средств автома­тизации и методов расчета АСР расхода. В большинстве случаев инерционность цепей контроля и регулирования расхода соизме­рима с инерционностью объекта и ее необходимо учитывать при расчете АСР расхода.

При регулировании расхода применяют один из трех способов: дросселирование потока через регулируемый орган, устанавлива­емый на трубопроводе (клапан, шибер, заслонка); изменение на­пора в трубопроводе с помощью регулируемого источника энергии (например, изменением числа оборотов двигателя насоса или угла поворота лопастей вентилятора); байпасирование, т.е. переброс избытка вещества из основного трубопровода в обводную линию.

Регулирование расхода после центробежного насоса осущест­вляется регулирующим клапаном, устанавливаемым на нагнета­тельном трубопроводе (рис. 53, а). Если для перекачивания используют поршневой насос, применение подобной АСР недопус­тимо, так как при работе

 

регулятора клапан может закрыться полностью, что приведет к разрыву трубопровода (или к помпажу, если клапан установлен на линии всасывания). В этом случае для регулирования расхода используют байпасирование потока (рис. 53, б).

В ряде случаев необходимо поддержание заданного соотноше­ния расходов (например, «топливо—воздух»). Наиболее часто прибегают к регулированию соотношения двух веществ, которое осуществляется по одной из трех схем, описанных ниже. По пер­вой схеме (рис. 54, а) при незаданной общей производительности расход одного вещества G_ъ называемый «ведущим», может изме­няться произвольно; второе вещество подается при постоянном соотношении а с первым так, что «ведомый» расход G₂ равен аG_х. Иногда вместо регулятора соотношения используются реле соотношения и

 

 

 

обычный регулятор для одной переменной (рис. 54, б). В этом случае выходной сигнал реле соотношения, устанавлива­ющего заданный коэффициент соотношения а, подается в виде задания регулятору, обеспечивающему поддержание «ведомого» расхода.

Вторая схема (рис. 55, а) используется в технологических про­цессах, когда значение «ведущего» расхода задано. В этом случае кроме АСР соотношения расходов применяют также АСР «веду­щего» расхода. По этой схеме в случае изменения задания по рас­ходу G_х автоматически произойдет и изменение расхода G₂, при­чем в заданном соотношении с G_х. Третья схема (рис. 55, б) при­меняется в тех случаях, когда АСР соотношения расходов является внутренним контуром в каскадной системе регулирования треть­его технологического параметра У. При этом заданный коэффи­циент соотношения устанавливается внешним регулятором в за­висимости от этого параметра так, что G₂ = 0.(Y)G1 Особенность настройки каскадных АСР состоит в том, что на задание внутрен­нему регулятору устанавливают ограничение Х_{р н} < Х_р < Х_рв. Для АСР соотношения расходов это соответствует ограничению a < а < a. Если выходной сигнал внешнего регулятора выходит за пределы (Х_рн, Х_рв), то задание регулятору остается на предельно допустимом значении а, т. е. а„ или а„.

5.3. Автоматическое регулирование уровня

Уровень, как известно, является косвенным показате­лем гидродинамического равновесия в аппарате или сооружении. Постоянство уровня свидетельствует о соблюдении материаль­ного баланса, когда приток жидкости равен стоку и скорость из­менения уровня равна нулю. Следует отметить, что «приток» и «сток» здесь являются обобщенными понятиями. В простейшем случае, когда в аппарате (сборники, смесители, промежуточные емкости, жидкофазные сооружения) не происходит никаких фа­зовых превращений, приток равен расходу жидкости, подаваемой в аппарат, а сток — расходу жидкости, отводимой из аппарата. В более сложных технологических процессах, сопровождающихся изменением фазового состояния веществ, уровень является ха­рактеристикой не только гидравлических, но и тепловых и массообменных процессов, а приток и сток учитывают фазовые превра­щения веществ (испарение, конденсацию и др.).

В зависимости от требуемой точности поддержания приме­няют либо позиционное, либо непрерывное регулирование уровня. Позиционное регулирование применяется в случаях, когда уровень в аппарате требуется поддерживать в заданных, но доста­точно широких пределах: L_Н<L< L_в. Такие системы регулирова­ния чаще всего устанавливают на сборнике жидкости или на про­межуточных емкостях (рис. 56). При достижении предельного значения уровня в них обычно предусматривается автоматическое переключение потока жидкости на запасную емкость.

Способ непрерывного регулирования используется для стаби­лизации уровня на заданном значении, т. е. когда необходимо обеспечивать равенство L= L°. Особенно высокие требования предъявляются к точности регулирования уровня в теплообменных аппаратах, в которых уровень

 

 

конденсата определяет фактическую поверхность теплообмена. В таких АСР для регулирования уровня без статической погрешности применяют ПИ-регуляторы. П-регуляторы используют лишь в тех случаях, когда не требуется высо­кое качество регулирования и возмущения в системе не имеют постоянной составляющей, которая может привести к накоплению статической погрешности.

При отсутствии фазовых превращений в аппарате уровень в нем регулируют одним из трех способов: изменением расхода жидкости на входе в аппарат (регулирование «на притоке», рис. 57, а); изменением расхода жидкости на выходе из аппарата (регулирование «на стоке», рис. 57, б); регулированием соотноше­ния расхода жидкости на входе в аппарат и выходе из него с кор­рекцией по уровню (каскадная АСР, рис. 57, в).

Следует отметить, что при реализации каскадной АСР откло­нение корректирующего контура может привести к накоплению ошибки при регулировании уровня, так как вследствие неизбежных погрешностей в настройке регулятора соотношения расхода жид­кости на входе и выходе аппарата не будут точно равны и в зави­симости от свойств объекта уровень в аппарате будет непрерывно нарастать (или убывать).

Если процессы в аппарате сопровождаются фазовыми пре­вращениями, регулировать уровень можно изменением подачи теплоносителя. В таких аппаратах уровень взаимосвязан с дру­гими параметрами (например, давлением), поэтому выбор спо­соба регулирования в каждом конкретном случае должен выпол­няться с учетом остальных контуров регулирования.

Регулирование уровня в СВВ применяют для автоматизации водонапорных, подпиточных, расширительных, пневмогидравлических и других баков и резервуаров, а также для предупредитель­ной и аварийной сигнализации переполнения или опорожнения различных емкостей.

Особое место в системах регулирования уровня занимают АСР в аппаратах с кипящим (псевдоожиженным) слоем сыпучих мате­риалов. Устойчивое поддержание уровня в сушилках кипящего слоя при сушке осадков сточных вод возможно в узких пределах соотношения расхода газа и массы слоя. При значительных коле­баниях расхода газа или осадков наступает режим уноса слоя или его оседания. Поэтому к точности регулирования уровня кипя­щего слоя предъявляют особенно высокие требования. В качестве регулирующих воздействий обычно используют расход осадков на входе и выходе аппарата (рис. 58, а) или расход газа (воздуха) на ожижение слоя (рис. 58, б).

 

 

5.4. Автоматическое регулирование давления

Давление является показателем соотношения расхо­дов газовой или жидкой фазы на входе в аппарат и выходе из него. Постоянство давления свидетельствует о соблюдении материаль­ного баланса газовой (жидкой) фазы.

В большинстве СВВ требуется стабилизация давления. Под­держание давления обусловлено либо технологическим регламен­том процесса, либо необходимостью преодоления различных гид­равлических сопротивлений. При понижении давления ухудша­ются режимные показатели процесса, при повышении — возникает аварийная ситуация (разгерметизация или даже разрыв аппа­рата).

Регулирование давления обычно осуществляют изменением расхода вещества через аппарат на стороне подачи или потребления. Это достигается с помощью регулирующего органа, изменяющего гидравлическое сопротивление в линии подачи или потребления. На рис. 59 показана схема АСР давления в аппарате, которая со­стоит из первичного преобразователя 1а (манометр), совмещен­ного с промежуточным преобразователем, измерительного при­бора 16 с регулятором и регулирующего клапана с исполнитель­ным механизмом 1в. Давление в такой системе регулируют изменением степени открытия клапана.

Обычно давление (или разрежение) стабилизируют в каком-либо одном аппарате, а по всей аппаратурно-технологической системе оно устанавливается в соответствии с гидравлическим сопротивлением линии и оборудования. Например, в многоступенчатой дистилляционной установке для обессоливания и опрес­нения воды (рис. 60) разрежение стабилизируют в последнем испарителе, а в остальных оно устанавливается из условий мате­риального и теплового балансов с учетом гидравлического сопро­тивления.

 

В процессах сушки осадков сточных вод в барабанных сушилках (рис. 61) наряду с АСР, поддерживающей заданную температуру теплоносителя, и АСР теплового режима сушки (на рисунке не показаны; особенности регулирования температуры будут рас­смотрены ниже) всегда предусматривается также АСР, стабилизи­рующая давление газа перед топкой, и АСР, стабилизирующая режим по газовому тракту «топка — барабан — циклон» с помощью регулятора разрежения в топке путем изменения производитель­ности насоса.

В СВВ регулируется также перепад давления в аппаратах, характеризующих гидродинамический режим, который сущест­венно влияет на протекание технологического процесса. К числу таких аппаратов относятся многочисленные фильтры непрерыв­ного и периодического действия.

 

 

5.5. Автоматическое регулирование температуры

Температура является показателем термодинамиче­ского состояния объекта и используется как выходная координата при автоматизации тепловых процессов. Характеристики объек­тов в системах регулирования температуры зависят от физических параметров процесса и конструкции аппарата. Поэтому общие рекомендации по выбору АСР температуры сформулировать не­возможно и требуется тщательный анализ характеристик каждого конкретного процесса. Диапазон регулируемых температур неве­лик. Нижний предел этого диапазона ограничен минимальным значением температуры наружного воздуха (-40 °С), верхний — максимальной температурой теплоносителя (+150 °С).

К общим особенностям АСР температуры можно отнести зна­чительную инерционность тепловых процессов и измерителей (датчиков) температуры. Поэтому одной из основных задач при создании АСР температуры является уменьшение инерционности датчиков.

Рассмотрим в качестве примера характеристики наиболее распространенного в инженерных системах манометрического тер­мометра в защитном чехле (рис. 62). Структурную схему такого термометра можно представить в виде последовательного соеди­нения четырех тепловых емкостей (рис. 63): защитного чехла, воздушной прослойки, стенки

 

 

термометра и рабочей жидкости. Если пренебречь тепловым сопротивлением каждого слоя, то уравне­ние теплового баланса для каждого элемента этого прибора можно записать в виде:

 

 

где G₁ — масса соответственно чехла, воздушной прослойки, стенки и жидкости; С_р( — удельная теплоемкость; t₁ — темпе­ратура; а_п, а_а — коэффициенты теплоотдачи; Sц, S_й — по­верхности теплоотдачи.

Как видно из уравнения (5.1), основными направлениями уменьшения инерционности датчиков температуры являются:

• повышение коэффициентов теплоотдачи от среды к чехлу в
результате правильного выбора места установки датчика; при
этом скорость движения среды должна быть максимальной;
при прочих равных условиях более предпочтительна установка
термометров в жидкой фазе (по сравнению с газообразной),
в конденсирующемся паре (по сравнению с конденсатом)
и т.п.;

• уменьшение теплового сопротивления и тепловой емкости за­
щитного чехла в результате выбора его материала и толщины;

• уменьшение постоянной времени воздушной прослойки за
счет применения наполнителей (жидкости, металлической
стружки); у термопар рабочий спай припаивается к корпусу
защитного чехла;

• выбор типа первичного преобразователя; например, при вы­боре необходимо учитывать, что наименьшей инерционностью обладает термопара в малоинерционном исполнении, наи­большей — манометрический термометр. Каждая АСР температуры в СВВ создается для вполне кон­кретной цели и, следовательно, предназначена для работы в очень небольшом диапазоне. В связи с этим условия применения той или иной АСР определяют устройство и конструкцию как дат­чика, так и регулятора температуры.

Рассмотрим подробнее вопрос регулирования температуры на примере теплообменников смешения, в которых для создания не­обходимого теплового режима используют передачу энергии пу­тем смешения двух материальных потоков с расходами G₁ и G₂, температурами t и t₂ удельными теплоемкостями С₁ и С₂ (рис. 64). Для регулирования температуры в таких аппаратах можно использовать несколько вариантов АСР.

Вариант 1. Задача стабилизации выходной температуры смеси t решается применением одноконтурной замкнутой системы авто­матического регулирования, в которой регулирующим воздей­ствием является расход G₁ (рис. 65). Использование регуляторов с интегральной составляющей в законе регулирования (ПИ- или ПИД-регулятор) гарантирует поддержание данного значения t в установившемся режиме, однако качество переходного процесса может оказаться неудовлетворительным при большой инерцион­ности канала регулирования и сильных возмущениях.

Вариант 2 включает систему регулирования соотношения рас­ходов G₁ и G₂ (рис. 66). Это разомкнутая система автоматического регулирования способна обеспечить инвариантность регулируемой

 

температуры смеси t к возмущениям по расходу G₂, однако при наличии любого другого возмущения температура не будет равна заданной.

Вариант 3 (рис. 67) отличается от предыдущего введением коррекции коэффициента соотношения в зависимости от значения температуры второго потока t₂, так что корректирующее устрой­ство является компенсатором возмущения по t₂. Таким образом, данная АСР может обеспечить независимость выходной темпера­туры t от двух основных возмущений — G₂ и t₂. Однако при нали­чии других возмущений (например, изменения теплопотерь в окружающую среду) температура будет отклоняться от заданной.

 

 

Варианты 4 и 5 являются разновидностями комбинированных АСР, в которых обеспечивается компенсация основных возмуще­ний и вводится обратная связь по регулируемой координате.

Вариант 4 — система автоматического регулирования соотно­шения расходов G_г и G₂ ^с коррекцией коэффициента соотноше­ния по выходной температуре смеси (рис. 68), т.е. двухкаскадная

АСР. Основным (внешним) регулятором является регулятор темпе­ратуры, а вспомогательным (внутренним) — регулятор соотноше­ния, осуществляющий компенсацию возмущения по расходу G₂.

Вариант 5 — система автоматического регулирования темпе- I ратуры смеси по двум возмущениям — G₂ и t₂, т. е. комбинирован­ная АСР. В этой схеме динамический компенсатор (рис. 69) содержит вычислительное устройство для расчета корректирующей поправки на задание по выходной температуре X регулятору в за­висимости от расхода G₂ и температуры второго потока t₂.

Из рассмотренных вариантов АСР температуры наилучшее качество регулирования обеспечивают два последних варианта. При этом в случае приборной реализации предпочтительнее 4-й вариант, который легко выполняется на обычных серийных регуляторах. При использовании микропроцессорной техники или ЭВМ реализация любой из этих систем не представляет за­труднений.

 

5.6. Автоматическое регулирование рН

Системы регулирования рН можно разделить на два типа в зависимости от требуемой точности регулирования. Если скорость изменения величины рН невелика, а допустимые пре­делы ее колебаний достаточно широки, применяют позиционные АСР, поддерживающие рН в заданных пределах: рН_н < рН < рН_в. Ко второму типу относятся системы, обеспечивающие регулирование процессов, в которых требуется точное поддержание рН на заданном уровне (например, в процессах нейтрализации воды). Для их регулирования используют непрерывные ПИ- или ПИД-регуляторы.

Общей особенностью объектов при регулировании рН явля­ется нелинейность их статических характеристик, связанная с нелинейной

 

зависимостью рН от расходов реагентов. На рис. 70 по­казана кривая титрования, характеризующая зависимость рН от расхода реагента 6. Для различных значений рН на этой кривой можно выделить три характерных участка I—III: первый (средний), относящийся к почти нейтральным средам, близок к линейному и характеризуется очень большим коэффициентом усиления; вто­рой и третий участки, относящиеся к сильнощелочным или кис­лым средам, обладают наибольшей кривизной.

На первом участке объект по своей характеристике приближа­ется к релейному элементу. Для обеспечения устойчивого регули­рования применяют специальные системы. На рис. 71 показан пример АСР с двумя регулирующими клапанами. Клапан 1, обла­дающий большим условным диаметром, служит для грубого регу­лирования расхода и настроен на максимальный диапазон изме­нения выходного сигнала регулятора (Х_рн , Х_рл). Этому диапазону соответствует кривая 1 (рис. 72). Клапан 2, служащий для точного регулирования, рассчитан на меньшую пропускную способность и настроен таким образом, что при Х_р = Х_р + А он полностью от­крыт, а при Х_р = Хр° - А — полностью закрыт (кривая 2).

Таким образом, при незначительном отклонении рН от рН°, когда (Хр - А) < Х_р < (Хр + А), степень открытия клапана 1 практически

не изменяется и регулирование ведется клапаном 2. Если | Х_р - Хр | > А, клапан 2 остается в крайнем положении и регулиро­вание осуществляется клапаном 1.

На втором и третьем участках характеристики (см. рис. 70) ее линейная аппроксимация справедлива лишь в очень узком диапа­зоне изменения рН, и в реальных условиях ошибка регулирова­ния за счет линеаризации может оказаться недопустимо большой. В этом случае более точные результаты дает кусочно-линейная аппроксимация, при которой линеаризованный объект имеет пе­ременный коэффициент усиления, а АСР должна быть дополнена еще одним регулятором, В зависимости от рассогласования АрН в работу включается один из регулятов, настроенный на соответ­ствующий коэффициент усиления.

 

5.7. Автоматическое регулирования параметров состава и качества

В СВВ, в частности при очистке природных и сточ­ных вод, большую роль играет точное поддержание качественных параметров обработанной воды. Эти параметры, как уже отмеча­лось в гл. 3, характеризуются высокой сложностью измерения. В ряде случаев для измерения состава используют даже хромато-графический метод. При этом результат измерения бывает извес­тен в дискретные моменты времени, отстоящие друг от друга на продолжительность цикла анализа отобранных проб. Аналогич­ная ситуация возникает и в том случае, когда единственным спо­собом измерения является в той или иной степени механизиро­ванный анализ проб в лаборатории.

Дискретность измерения может привести к значительным за­паздываниям и снижению точности регулирования. Чтобы умень­шить нежелательное влияние задержки измерения, используют модель связи качества с переменными, которые измеряют непре­рывно. Эта модель может быть достаточно простой; коэффици­енты модели уточняют, сравнивая рассчитанное по ней и найден­ное в результате очередного анализа значения качественного па­раметра. Таким образом, одним из рациональных способов регулирования качества является регулирование по вычисляемому показателю с уточнением алгоритма его расчета по данным пря­мых анализов. В промежутках между измерениями показатель ка­чества может быть рассчитан экстраполяцией ранее измеренных значений.

Блок-схема регулирования параметра качества приведена на рис. 73. Вычислительное устройство в общем случае непрерывно рассчитывает оценку показателя качества х(t) по формуле

в которой первое слагаемое отражает зависимость х от непрерывно измеряемых переменных процесса или величин, динамически с ними связанных, а второе — от выхода экстраполирующего фильтра.

Для повышения точности регулирования параметров состава и качества применяют приборы с устройством автоматической калибровки. В этом случае система управления производит перио­дическую калибровку анализаторов состава, корректируя их ха­рактеристики.

 

5.8. Сигнализация, защита и блокировка

Устройства сигнализации предназначены для извеще­ния обслуживающего персонала о состоянии контролируемых объектов. Сигнализация может быть световая и звуковая. Световая сигнализацияподается с помощью сигнальных ламп с различным режимом свечения (ровный или мигающий свет, полный или не­полный накал) или световых указателей различного цвета. Звуко­ваясигнализация подается звонками, сиренами или гудками. Часто применяют сочетание световой и звуковой сигнализации. В таких случаях звуковой сигнал служит для извещения диспетчера или! оператора о возникновении аварийного режима, а световой —указывает на место возникновения этого режима. Различают также технологическую и контрольную сигнализацию.

Технологическая сигнализацияизвещает о нарушении нормального хода технологического процесса, что обычно проявляется в отклонении от заданного значения технических парамет­ров: температуры, давления, уровня, расхода и т.п. В зданиях и сооружениях, где возможно появление в помещениях паров пожаро- и взрывоопасных веществ, а также токсических продуктов, сигнализируется повышение предельно допустимых концентраций таких веществ. Технологическая сигнализация бывает двух видов: предупредительная и аварийная. Предупредительная сигнализанияизвещает о больших, но еще допустимых отклонениях па­раметров процесса от заданных. При появлении сигналов предуп­редительной сигнализации оператор должен принять меры для уст­ранения возникающих неисправностей. Аварийная сигнализацияизвещает о недопустимых отклонениях параметров процесса от регламентных или о внезапном отключении какого-либо инже­нерного оборудования. Она требует немедленных действий опе­ратора по заранее составленной инструкции. Поэтому такая сиг­нализация подается мигающим светом и резким звуком. Схемы аварийной сигнализации обычно снабжают кнопкой отключения (съема) звукового сигнала. При поступлении нового аварийного сигнала звуковая сигнализация включается снова. Иногда приме­няют схемы без повторения звукового сигнала. Такие схемы ис­пользуются, когда появление хотя бы одного из аварийных сигна­лов автоматически вызывает остановку всей инженерной системы. На рис. 74 приведена схема электрической сигнализации двух технологических параметров.

При отклонении от нормы одного из них, например первого, замыкается технологический контакт 57, расположенный в соот­ветствующем измерительном приборе или сигнализаторе. При этом включается реле 1К, которое своим переключающим кон­тактом 1К1 включает сигнальную лампу НL1 и отключает ее от кнопки опробования сигнализации SВЗ. Одновременно замыка­ющий контакт 1К2 реле 1К через размыкающий контакт ЗК2 вы­ключенного реле ЗК включает звонок НА. Включается звонок кнопкой съема звуковой сигнализации SВ1, при нажатии которой реле ЗK через свой замыкающий контакт ЗК1 становится на само­блокировку; размыкающим контактом отключается звонок

 

 

Если при таком состоянии схемы замыкается второй техноло­гический контакт S2, то при снятом звуковом сигнале загорается лишь сигнальная лампа НL2, а звуковой сигнал не будет подан. В исходное состояние схема придет после размыкания обоих тех­нологических контактов S1 и S2, что вызывает отключение всех реле. Кнопки SВ2 и SВЗ предназначены для опробования звонка и сигнальных ламп.

Контрольная сигнализацияизвещает о состоянии контролиру­емых объектов: открыты или закрыты регулирующие органы, включены или отключены насосы, вентиляторы и т.п. Наиболее просто контрольная сигнализация выполняется для устройств, имеющих только два рабочих положения: открыто — закрыто или включено - отключено. Следует иметь в виду, что контрольная сигнализация иногда может выдать неверную информацию. Например, если для сигнализации о работе насоса используют блок-контакты магнитного пускателя, то такая схема будет информи­ровать о включенном насосе даже в том случае, когда он неиспра­вен или закрыт запорный клапан на нагнетании. Поэтому в таких случаях необходимо обращать внимание на показания приборов, подтверждающих достоверность полученной информации. Таким прибором может быть, например, расходомер на линии нагнета­ния или манометр.

Устройства автоматической защитыпредназначены для пред­отвращения аварий в зданиях, где изменение условий работы ин­женерных систем может привести к возникновению аварийной ситуации. К числу таких потенциально опасных относятся сис­темы, работающие в условиях интенсивного тепловыделения, при больших давлениях и температурах и т. п. Устройства автоматиче­ской защиты в подобных системах должны реагировать на нару­шение нормального режима таким образом, чтобы пред аварийное состояние не перешло в аварийное. Для этого обычно проводят защитные мероприятия: снижение давления, включение резерв­ных насосов, отключение подачи топлива и т.д.

Некоторые защитные мероприятия, особенно в процессах, где авария может привести к тяжелым последствиям, предусматри­вают полную остановку оборудования, например посредством сброса воды из емкостей. Поскольку последующие пуск и наладка инженерной системы — задача сложная, то необходимо исклю­чить ложное срабатывание устройств автоматической защиты. Это достигается установкой двух отдельных устройств защиты, реагирующих на один и тот же признак опасности. Устройства защиты соединены так, чтобы исполнительный механизм защитного устройства включался только при их одновременном срабатывании.

Примером повсеместно применяемой системы автоматиче­ской защиты может служить схема управления электродвигателем (рис. 75). Схема работает следующим образом. При включении пусковой кнопки SВ1 замыкается цепь питания обмотки магнит­ного пускателя КМ. Своими силовыми контактами КМ2 магнит­ный пускатель включает электродвигатель, а блок-контактом КМ1 шунтирует пусковую кнопку. После этого кнопку можно отпус­тить, а цепь питания обмотки магнитного пускателя останется за­мкнутой через его блок-контакт КМ1. Отключают двигатель на­жатием кнопки «Стоп» SВ2. При этом разрывается цепь питания обмотки пускателя и размыкаются его контакты КМ1 и КМ2. После отпускания кнопки SВ2 обмотка магнитного пускателя остается

 

обесточенной. В этой схеме предусмотрено действие за­щиты в трех возможных аварийных ситуациях: при исчезновении напряжения в сети, при перегрузках и при коротких замыканиях. При исчезновении напряжения в сети, например при отклю­чении подачи электроэнергии, происходят отключение магнит­ного пускателя и остановка электродвигателя. Блок-контакт КМ1 обеспечивает защиту электродвигателя от самопроизвольного повторного включения при возобновлении подачи электроэнер­гии. Повторный пуск двигателя возможен только после нажатия пусковой кнопки SВ1. Защита электродвигателя от перегрузок осуществляется тепловыми реле КК1 и КК2, нагревательные эле­менты которых включены в две фазы питания электродвигателя, а размыкающие контакты — в цепь питания обмотки магнитного пускателя. Для нового пуска электродвигателя, отключенного тепловым реле, необходимо сначала вручную нажать кнопку, за­мыкающую контакты теплового реле. Защита электродвигателя и цепи магнитного пускателя от коротких замыканий выполняется предохранителями FU, FU2 и FUЗ.

Блокировкаслужит для предотвращения неправильной после­довательности включений и выключений механизмов, машин и аппаратов. На рис. 76 приведена схема управления реверсивным электродвигателем. Эта схема исключает возможность одновре­менного срабатывания магнитных пускателей «вперед» 1КМ и «назад» 2КМ, так как при этом через силовые контакты обоих пускателей происходит короткое замыкание двух фаз питания. Такая блокировка обеспечивается введением нормально замкнутых блок-контактов 2КМЗ и 1КМЗ

в цепи обмоток магнитных пускателей 1КМи 2КМ.

При замыкании кнопкой 8В1 цепи питания магнитного пус­кателя 1КМ его нормально замкнутый блок-контакт 1КМЗ в цепи питания магнитного пускателя 2КМ размыкается. Это делает не­возможным включение магнитного пускателя 2КМ без предвари­тельного включения магнитного пускателя 1КМ кнопкой SВЗ. Аналогично при включении магнитного пускателя 2КМ кнопкой SВ2 невозможно одновременное включение магнитного пуска­теля 1КМ. Включение питания на обмотки двигателя осуществля­ется силовыми контактами 1КМ2 или 2КМ2.