Pneumaatika (1)

Põltsamaa ametikool
Pneomaatika
Kodunetöö
A1
Mauno Piho
Kaarlimõisa2008
Tsentrifugaalpumba käivitamine ja pumbajaama juhtimine
3.3.1 Tsentrifugaalpumba käivitamine
Pump käivitatakse tavaliselt rez^iimil, mil ta vajab mootorilt kõige vähem võimsust – tühijooksul. Tsentrifugaalpumbal on vähim võimsus nullvooluhulga korral. See tähendab, et käivitamisel peaks pumba survetoru siiber olema kinni. Sel juhul on vaja juhtida survetoru siibrit. Tegelikult on kolm võimalust:

• pump käivitatakse avatud siibriga (enamasti siis kui pole hüdraulilise löögi ohtu)
  
• pumba käivitamisega koos hakatakse avama ka siibrit
  
• pump käivitatakse, kontrollitakse, et survetorus on tekkinud surve ja siis avatakse siiber
  

Joon. 1. Tsentrifugaalpumba skeem [1]
1 – tööratas
2 – töörattalaba
3 – spiraalkamber
4 – imitoru
5 – põhjaklapp
6 – imikurn
7 – difuusor
8 – siiber
9 – survetoru
10 – täitmisava
11 – tihendiveejuhe (kõrgsurvepumpadel)
12 – võllitihend
Pump ja selle imitoru tuleb enne käivitamist täita veega. Selleks on väiksematel pumpadel spiraalkambri kõrgeimas punktis vastav ava 10 (joon. 3.3.1), imitoru alumises otsa on aga põhjaklapp 5. Et põhjaklapi voolutakistus on suur, siis suurtel pumpadel seda ei kasutata ja imitoru täidetakse vaakumpumba abil. Üha enam kasutatakse sukelpumpasid, mis töötavad pumbatava vedeliku sees. Nii pole töökamber kunagi tühi ning nad ei vaja imitoru, põhjaklappi ega vaakumpumpa.
3.3.2 Pumba juhtimine
Veevarustussüsteemis peab veetarbimise ( vooluhulga ) muutumisel olema võimalik pumpa (sid) automaatselt sisse ja välja lülitada. Kui süsteemis on hulk eraldipaiknevaid pumbajaamu, on tavaliselt vaja kaugjuhtimist. Automaatika peab tagama ka avariikaitse, näiteks ruumi uputamisel, mahutite ületäitumisel, masinate rikete korral jne.
Lihtsamas veevarustussüsteemis on kasutusel mahutid, millest vesi raskusjõuga täidab torustiku. Kasutatakse ka hüdrofoore – survemahuteid, millest umbes 2/3 on täidetud õhuga ja 1/3 veega.
Veevarustussüsteemi juhtimisseadmete paigutus on kujutatud joonisel 3.3.2.
Vee olemasolu pumbas (et ei käivitataks kuiva pumpa) kontrollib veerelee 8. Samasugune (11) peaks olema kasutusel ka pumbajaama põrandal võimaliku üleujutuse tuvastamiseks. See annab signaali dispets^erile ja/või lülitab pumba välja. Lihtsaima veerelee ehitus selgub jooniselt 3.3.3, a: torusse tungiv vesi surub ketta vastu kummitihendit ning sulgeb varda otsas olevad kontaktid.
Käivituse edukust kontrollitakse siibri ees oleva survereleega 7. Kui torustikus on tekkinud surve, annab relee signaali siibri avamiseks, kui seda pole, siis pumbamootori väljalülitamiseks.
 
Joon.2. Pumba(jaama) juhtimisseadmed [2]
1 – asünkroonmootor
2 – tsentrifugaalpump
3 – veemagistraal
4 – siibri elektriajam
5 – siibri elektromagnetiline ajam
6 – tagasivooluklapp
7 – surverelee
8 – veerelee
9 – kulumõõtja
10 – nivoorelee
11 – üleujutusrelee
Lihtsaimal juhul on survereleena kasutusel kontaktmanomeeter (joon. 3.3.3, b). Sellel on kaks seatavat kontakti – üks maksimaalsele, teine minimaalsele survele. Nende kontaktidega saab valida survet , mille juures siiber avatakse või mille juures pump lülitatakse välja (hüdrofoori kasutamisel on kontaktmanomeeter kasutusel pumba sisse- ja väljalülitamiseks). Veenivood paagis kontrollib nivooandur (joon. 3.3.3, c). Ülemise nivoo juures annavad ühed kontaktid väljalülitussignaali, alumise nivoo saavutamisel teised sisselülitamissignaali.
 
a)
 
Joon. 3. Pumbajaamas kasutatavad andurid : a – veerelee, b – kontaktmanomeeter,  c-
nivooandur
Pumbajaamas on üldjuhul mitu pumpa, mida juhitakse vastavalt vajadusele valitava algoritmi järgi. Anduriteks võib olla mitu nivooandurit või ka kulumõõtja. Viimasel juhul on võimalik sujuv reguleerimine.
Joonisel 3.3.4 on esitatud pumba käivituse juhtimise ja siibri avamise releeskeem [2].
 
Joon.4. Pumba käivitamise (a) ja siibri juhtimise (b) releeskeem
PP – nivoorelee kontakt
PY – automaatjuhtimise relee
L  – liinikontaktor (jõuahelaid ei näidata)
BP – veerelee
PB1 – ajarelee
PD– surverelee
PA1 – mootori avarii-väljalülituse relee
PA2 – siibriajami avarii-väljalülituse relee
KO – siibriavamise kontaktor
KBO – siibri avatud asendi lõpplüliti
K3 – siibrisulgemise kontaktor
KB3 – siibri suletud asendi lõpplüliti
PM1 – mootori maksimaalvoolurelee
PM2 – siibri ajami maksimaalvoolurelee
PB2 – siibriahela ajarelee
BPA – avarii-(üleujutus-)relee
Lülituse kohaselt toimub pumba sisse- ja väljalülitamine reservuaari veenivoo järgi. Kui nivoo langeb valitud alampiirini sulgub nivoorelee kontakt P P  ja annab toite automaatjuhtimise relee PY mähisele. Kui pump on veega täidetud, siis veerelee BP kontakt on suletud ning rakendub liinikontaktor L . Samaaegselt saab toite ajarelee PB1 ning käivitab kellamehhanismi, mille seatud aeg on veidi pikem kui vajab pump normaalseks käivituseks. Käivituse lõpul peab pump arendama piisavat survet, et rakenduks surverelee PDning tema kontakt (NB! Selle ja kolme tema all asuva kontakti tähis on kirjutatud kontakti alla!) katkestaks mootori avarii-väljalülituse relee PA1 toiteahela. Seega on kindlustatud, et liinikontaktor L ei lülitu välja enne kui on lõppenud ajareleel PB1 seatud aeg. Surverelee PDteine kontakt (skeemi b-osal) lülitab sisse siibriavamise kontaktori KO. Kui siiber on täielikult avatud katkestab siibri avatud asendi lõpplüliti KBO kontaktori KO toite. Pump töötab siis täisjõudlusega.
Skeemil on ka kaitsefunktsioon. Oluline on maksimaalvoolukaitse. Kui näiteks pumpa satub mingi tahke keha võib see sattuda tööratta labade vahele ning selle kinni kiiluda. Suure elektrilise ülekoormuse korral sulgub mootori maksimaalvoolurelee PM1 kontakt ning relee PA1 lahutab liinikontaktori L ahela. Sama toimub ka pumbamaja üleujutuse korral, kui rakendub avarii-(üleujutus-)relee BPA. Samamoodi rakendub näiteks siibri ajami kinnikiilumise korral maksimaalvoolurelee PM2 kontakt ning relee PA2 lülitab sisse, kui siibri ajamile ajareleega PB2 lubatud aeg on möödas, siibrisulgemise kontaktori K3 valmistades pumba ette uueks käivituseks.
3.3.3 Arukas pumba juhtimine ja monitooring
Tänapäeva pumbajuhtimine toimub tavaliselt mikroprotsessorseadmega. Näiteks võib tuua seadet SARLIN PumpManager 2000. See on rahvusvaheliselt patenteeritud kaugjuhtimis- ja monitooringuseade (Intelligent Remote Pump Control and Monitoring) [3], mis toimib 24 tundi ööpäevas: kontrollib nivood ning juhib pumpa sagedusmuunduriga või ilma selleta nii, et hoolduskulud ning keskkonna saaste (!) oleks minimaalne.
PM2000 on konstrueeritud spetsiaalselt pumbajaama tarbeks. Ta kogub ja töötleb infot pumba jõudluse, vooluhulga, mootorivoolu ja pumba töötundide kohta. Süsteem annab soovi korral erineva sisu ja tasemega alarmi ning ka infot pumpade seisundist.
Võimalik on ette anda pumpade tööaja ja -järjekorra (mis töötab, mis on kuumas reservis jne.)
Seade annab alarmi pumba rikke ja pumba võimsuse muutuse korral, alarm võib olla kaheastmeline. Alarm antakse liigvoolu korral, isolatsioonitakistuse vähenemisel ja tihendi lekke korral (kui vesi hakkab tungima pumba ja mootori vahele).
Monitooringuga on haaratud pumba tööaeg, pumba käivitused, vooluhulk , mootorivool, pumbatud vee kogus, tarbitud energia, isolatsioonitakistus, tihendi seisund, vedeliku nivoo (väljalülitus-, käivitus-, teise pumba käivitus-, madal, kõrge, ületäitumine).
Võimalik on seada pumpade käivitus- ja väljalülitusaega, automaatse tühjendamise intervalli muda settimise vältimiseks, arvutada pumpade rööptöö aega, arvestada energiakulu, juhtida siibreid jne.
Sisuliselt on see programmeeritav kontroller, millest saab ettekujutuse jooniselt 3.3.5 [3]. Nivooanduriks on piesoelement tundlikkusega veesamba kõrgusele 0 ... 5 m. Võimalik on kasutada 6 analoog- ja 8 digitaalsisendit ning 8 relee- ja 1 analoogväljundit. Kasutajaliidesel on 6 valgusdioodi pumba seisundi ja alarmi näitamiseks, 2x16-märgiline vedelkristallnäidik, 16 klahviga klaviatuur , kasutajasõbralik menüükäskudega tarkvara , paroolkaitse, MODBUS-protokolliga RS232 jadaport. Töötab reaalajas , mida mõõdab kell. Puhvermälu salvestab 7 päeva sündmused.
Valikuliselt on võimalik faasikaotuse kaitse, sideliini modem , telefonivõrgu modem või raadiomodem, isolatsioonitakistuse ja mootorit pumbast eraldava õli kvaliteedi monitooring. Võimalik on ka nivooultrahelianduri või kahejuhtmelise surveanduri kasutamine.
Joon. 5. SARLIN PumpManager 2000 tüüpne ühenduskeem