Что не входит в функции системы автоматической аварийной защиты

Что не входит в функции системы автоматической аварийной защиты

Основные задачи и функции СПАЗ

Основная задача любой системы СПАЗ — перевод процесса в безопасное состояние при возникновении каких-либо проблем в его работе (выход технологических процессов за установленные границы, отказ оборудования, нештатные ситуации).

Как правило, СПАЗ получает данные о состоянии объекта от «собственных» дублированных датчиков (одной из самых надежных схем считается «2оо3», когда срабатывание любых 2 из 3 датчиков, установленных на одной контрольной точке, считается необходимым условием для срабатывания защитной блокировки) и управляет «своими» резервированными исполнительными механизмами.

При создании и последующей эксплуатации СПАЗ, предназначенных для технологических объектов, следует соблюдать единый порядок управления комплексом необходимых работ, опирающийся на требования международных и национальных нормативно-методических документов. Такой порядок должен охватывать состав, содержание и способы (методы) проведения работ по проектированию, внедрению, эксплуатации и техническому обслуживанию СПАЗ.

Этот порядок должен обеспечивать выполнение всех требований, предъявляемых к свойствам и показателям качества функционирования СПАЗ. Главными из них являются требования, предъявляемые к функциональной безопасности любой СПАЗ, т.е. к ее способности правильно функционировать, обеспечивая безопасность соответствующего объекта автоматизации.

В соответствии с ГОСТ Р МЭК 61508 и ГОСТ Р МЭК 61511 функциональная безопасность СПАЗ как электронной программируемой системы определяется показателями качества выполнения ею функций безопасности, т.е. таких функций, содержанием которых является совокупность действий, направленных на снижение опасности, существующей и/или возникающей при функционировании управляемого объекта.

Основной функцией безопасности, для выполнения которой предназначена любая СПАЗ технологического объекта, является автоматическое изменение его состояния в сторону более безопасного, выполняемое рассматриваемой системой в случае появления потенциально опасного события (например, выхода параметров процесса за безопасные пределы). Содержанием этой функции является совокупность действий, включающих измерительное преобразование и/или контроль соответствующих параметров состояния объекта, а также формирование и передачу на объект такой последовательности заранее определенных управляющих воздействий, которые направлены на предотвращение или снижение вреда.

Источник

6.3. ФЕДЕРАЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА В ОБЛАСТИ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ «ОБЩИЕ ПРАВИЛА ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ ВЗРЫВОПОЖАРООПАСНЫХ ХИМИЧЕСКИХ, НЕФТЕХИМИЧЕСКИХ И НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ПРОИЗВОДСТВ»

6.3. Системы противоаварийной автоматической защиты

6.3. Системы противоаварийной автоматической защиты

6.3.1. Системы ПАЗ должны обеспечивать защиту персонала, технологического оборудования и окружающей среды в случае возникновения на управляемом объекте нештатной ситуации, развитие которой может привести к аварии.

6.3.2. Системы ПАЗ функционируют независимо от системы управления технологическим процессом. Нарушение работы системы управления не должно влиять на работу системы ПАЗ.

6.3.3. Система ПАЗ выполняет следующие функции:

автоматическое обнаружение потенциально опасных изменений состояния технологического объекта или системы его автоматизации;

автоматическое измерение технологических переменных, важных для безопасного ведения технологического процесса (например, измерение переменных, значения которых характеризуют близость объекта к границам режима безопасного ведения процесса);

автоматическая (в режиме on-line) диагностика отказов, возникающих в системе ПАЗ и (или) в используемых ею средствах технического и программного обеспечения;

автоматическая предаварийная сигнализация, информирующая оператора технологического процесса о потенциально опасных изменениях, произошедших в объекте или в системе ПАЗ;

автоматическая защита от несанкционированного доступа к параметрам настройки и (или) выбора режима работы системы ПАЗ.

6.3.4. Системы ПАЗ для объектов, имеющих в составе технологические блоки I и II категорий взрывоопасности, при проектировании должны создаваться на базе логических контроллеров, способных функционировать по отказобезопасной структуре и проверенных на соответствие требованиям функциональной безопасности систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью.

6.3.5. Методы создания систем ПАЗ должны определяться на стадии формирования требований при проектировании АСУ ТП на основании анализа опасности и работоспособности контуров безопасности с учетом риска, возникающего при отказе контура безопасности. Рациональный выбор средств для систем ПАЗ осуществляется с учетом их надежности, быстродействия в соответствии с их техническими характеристиками.

6.3.6. Для объектов, имеющих в составе технологические блоки I и II категорий взрывоопасности, не допускается использовать в качестве источников информации для систем ПАЗ одни и те же датчики, которые применяются в составе других подсистем АСУТП (например, в системе автоматического регулирования, в системе технологического или коммерческого учета).

6.3.7. Для объектов, имеющих в составе технологические блоки I и II категорий взрывоопасности, не допускается использовать в качестве исполнительных устройств систем ПАЗ одни и те же устройства, которые предусмотрены в составе другой подсистемы АСУТП (например, в системе автоматического регулирования).

6.3.8. Контроль за текущими показателями параметров, определяющими взрывоопасность технологических процессов с блоками I категории взрывоопасности, осуществляется не менее чем от двух независимых датчиков с раздельными точками отбора, логически взаимодействующих для срабатывания ПАЗ.

6.3.10. Проектирование системы ПАЗ и выбор ее элементов осуществляются исходя из условий обеспечения работы системы в процессе эксплуатации, обслуживания и ремонта в течение всего жизненного цикла защищаемого объекта.

6.3.11. Показатели надежности, безопасности и быстродействия систем ПАЗ определяются разработчиками систем с учетом требований технологической части проекта. При этом учитываются категория взрывоопасности технологических блоков, входящих в объект, и время развития возможной аварии.

6.3.12. Время срабатывания системы защиты должно быть таким, чтобы исключалось опасное развитие возможной аварии.

6.3.13. К выполнению управляющих функций систем ПАЗ предъявляются следующие требования:

срабатывание одной системы ПАЗ не должно приводить к созданию на объекте ситуации, требующей срабатывания другой такой системы;

в алгоритмах срабатывания защит следует предусматривать возможность включения блокировки команд управления оборудованием, технологически связанным с аппаратом, агрегатом или иным оборудованием, вызвавшим такое срабатывание.

6.3.14. В системах ПАЗ и управления технологическими процессами любых категорий взрывоопасности должно быть исключено их срабатывание от кратковременных сигналов нарушения нормального хода технологического процесса, в том числе и в случае переключений на резервный или аварийный источник электропитания.

6.3.15. В проектной документации, технологических регламентах на производство продукции и перечнях систем ПАЗ взрывоопасных объектов наряду с уставками защиты по опасным параметрам должны быть указаны границы регламентированных значений параметров.

6.3.16. Значения уставок систем защиты определяются с учетом погрешностей срабатывания сигнальных устройств средств измерения, быстродействия системы, возможной скорости изменения параметров и категории взрывоопасности технологического блока. При этом время срабатывания систем защиты должно быть меньше времени, необходимого для перехода параметра от предупредительного до предельно допустимого значения.

Конкретные значения уставок приводятся в проекте и технологическом регламенте на производство продукции.

6.3.17. Для ОПО химической, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей промышленности предусматривается предаварийная сигнализация по предупредительным значениям параметров, определяющих взрывоопасность объектов.

6.3.18. В случае отключения электроэнергии или прекращения подачи сжатого воздуха для питания систем контроля и управления системы ПАЗ должны обеспечивать перевод технологического объекта в безопасное состояние. Необходимо исключить возможность случайных (незапрограммированных) переключений в этих системах при восстановлении питания. Возврат технологического объекта в рабочее состояние после срабатывания системы ПАЗ выполняется обслуживающим персоналом по инструкции.

6.3.19. Исполнительные механизмы систем ПАЗ должны иметь указатели крайних положений непосредственно на этих механизмах, а также устройства, позволяющие выполнять индикацию крайних положений в помещении управления.

6.3.20. Надежность систем ПАЗ обеспечивается аппаратурным резервированием различных типов (дублирование, троирование), временной и функциональной избыточностью и наличием систем диагностики с индикацией рабочего состояния и самодиагностики с сопоставлением значений технологических связанных параметров. Достаточность резервирования и его тип обосновываются разработчиком проекта.

6.3.21. Показатели надежности систем ПАЗ устанавливаются и проверяются не менее, чем для двух типов отказов данных систем: отказы типа «несрабатывание» и отказы типа «ложное срабатывание».

6.3.22. Технические решения по обеспечению надежности контроля параметров, имеющих критические значения, на объектах с технологическими блоками III категории взрывоопасности обосновываются разработчиком проекта.

6.3.23. Все программные средства вычислительной техники, предназначенные для применения в составе любой системы ПАЗ, подлежат обязательной проверке на соответствие требованиям, указанным в ТЗ, которая проводится их изготовителем или поставщиком по программе, согласованной с заказчиком системы ПАЗ.

6.3.24. Перечень контролируемых параметров, определяющих взрывоопасность процесса в каждом конкретном случае, составляется разработчиком процесса и указывается в исходных данных на проектирование.

6.3.25. На периоды пуска, останова и переключений технологических режимов установок при соответствующем обосновании в проектной документации и технологических регламентах на производство продукции должны быть предусмотрены специальные алгоритмы (сценарии) работы системы ПАЗ, при которых допускается ручное или автоматическое отключение отдельных блокировок. Контроль, индикация и регистрация параметров отключению не подлежат.

Источник

Системы автоматической защиты (САЗ)

— предотвращения аварии путем остановки оборудования или переключения режима его работы;

— для вызова обслуживающего персонала или выдачи ему информации о причинах возникновения отклонений от нормального режима работы;

— для защиты обслуживающего персонала от травматизма.

В САЗ кроме первичных преобразователей, усилительно – преобразующих устройств и исполнительных механизмов имеются индикаторы аварийных ситуаций.

— индикаторы предельных положений – конечные (путевые) выключатели – срабатывают, как только подвижный элемент достигает определенных точек на контролируемом пути;

— индикаторы предельных уровней – поплавковые и кондукторометрические индикаторы;

— индикаторы контроля статических и медленно изменяющихся сил – динамометрические преобразователи с упругими элементами в виде пружин или колец;

— индикаторы нарушения температурных режимов – термопары;

— индикаторы дыма и пыли.

Функциональная схема САЗ приведена на рис.1.3. Система включает в себя защитное устройство (сигнализатор),исполнительный орган ПО с деблокирующим элементом ДЭ и объектов защиты ОБ

У

ОБ

Д

Сигнализатор

Рис. 1.3. Функциональная схема системы автоматической защиты

Системы автоматической защиты подразделяются на системы однократного действия с разовым деблокированием и повторного действия

В системах однократного действия исполнительный орган ИО после срабатывания защиты автоматически удерживается в отключенном состоянии не зависимо от последующего состояния контролируемого параметра у. Для возврата системы защиты в рабочее положение оператор вручную воздействует на деблокирующий элемент.

Системы автоматической аварийной защиты представляют собой со­вокупность элементов и устройств, с помощью которых контролируются параметры процессов, протекающих в защищаемом объекте, и выдача сиг­налов в критических ситуациях и использование их для предотвращения аварий, взрывов и пожаров путём переключения режима работы объекта, остановки оборудования, проведения аварийного стравливания или слива горючего вещества, вызова обслуживающего персонала и выдачи ему не­обходимой информации о причинах и обстоятельствах возникновения от­клонений от нормальной работы.

В функции АСЗ входит анализ предаварийного состояния и степени развития аварийной ситуации, а также выбор управляющих защитных воз­действий.

В зависимости от конкретных условий применения АСЗ должны обеспечить:

возможность обнаружения любых опасных ситуаций в объекте защи­ты по контролируемой совокупности параметров;

прекращение хода контролируемого процесса в опасном направлении для любой возможной аварийной ситуации в объекте защиты;

высокое быстродействие, создающее возможность своевременного выполнения противоаварийных действий;

высокую чувствительность к контролируемому параметру;

стабильность характеристик во времени, т.е. сведение к минимуму влияния таких явлений, как старение и утомляемость отдельных элемен­тов;

минимальное влияние внешних факторов (температуры, влажности, атмосферного давления, ударов, операций, электрических помех и т.п.);

минимальное обратное влияние на объект защиты при нормальных значениях контролируемого параметра;

безотказность в условиях длительной непрерывной работы (устройст­ва защиты должны обладать более высокой надёжностью, чем объект за­щиты);

высокую перегрузочную способность;

взаимозаменяемость (повторимость характеристик), обеспечивающую возможность замены вышедших из строя элементов без существенной пе­рестройки системы защиты;

возможность использования стандартных и унифицированных эле­ментов;

удобство и простоту монтажа, настройки и обслуживания; минимальное потребление энергии в дежурном режиме.

На рис. 7.3 приведена блочная схема устройства защиты. В индикато­ре аварийных ситуаций текущее значение контролируемого параметра, воспринимаемого ИП, сравнивается в УС с заданием, которое задаётся за­датчиком и определяет допустимые граничные значения.

В устройствах защиты систем программного управления задание мо­жет автоматически изменяться от этапа к этапу программы. Для этого ис­пользуются либо команды программного устройства системы управления, либо собственное программное устройство систем защиты. В устройствах происходит обнаружение признаков аварийной ситуации и формируется сигнал о наступлении этого события. При этом признаком аварийной си­туации может быть не только выход параметра за определённые пределы, но и сохранение величины сигнала на выходе датчика в течение заданного интервала времени, закономерность чередования различных сигналов, экс­тремальное значение одного сигнала из некоторой совокупности и т.д.

Сигнал, полученный на выходе схемы сравнения, чаще всего не может непосредственно воздействовать на исполнительные органы. В этих случа­ях сигнал предварительно подаётся на усилительно-преобразующие устройства, в которых в зависимости от необходимости могут осуществляться усиление или преобразование сигнала, стабилизация отдельных парамет­ров схемы и т.п. Решение математических и логических задач, запомина­ние обнаруженных признаков событий, распределение сигнала от одного индикатора аварийных ситуаций к нескольким исполнительным органам или от нескольких индикаторов к одному исполнительному органу осуще­ствляется управляющим логическим устройством УЛУ.

Сигналы индикатора аварийных ситуаций после усиления и преобра­зования приводят в действие исполнительные механизмы, которые в об­щем случае выполняют следующие функции:

предотвращают возможность аварии, взрыва или пожара путём вы­ключения источника энергии, остановки оборудования, изменения режима его работы и т.п.;

оповещают обслуживающий персонал о достижении контролируемы­ми параметрами предельных значений (максимальных или минимальных), происходящих переменах в ходе производственного процесса, возникно­вении опасных режимов работы или состояний объектов защиты, причи­нах и характере аварийных ситуаций;

регистрируют предаварийные и аварийные режимы для последующего выяснения обстоятельств, приводящих к нарушению нормального хода процесса.

В результате срабатывания отключающих, переключающих и других исполнительных органов контролируемый параметр приобретает нормаль­ное значение. После этого исполнительные органы выключаются. Однако если причина аварийной ситуации не была устранена, то вскоре контроли­руемый параметр опять приобретает недопустимое значение и защита сра­батывает вновь и т.д.

Для исключения возможности многократного включения и отключе­ния защиты вблизи заданного предельного значения параметра исполни­тельные органы после срабатывания обычно блокируются, например, пу­тём самоблокировки реле, включающего исполнительные органы, с помо­щью механических защёлок или введением обратной связи, которая при­водит к скачкообразному приближению значения задания к норме. После устранения причины возникновения опасных режимов блокировки снима­ются или вручную, например кратковременным нажатием кнопки, отклю­чающей питание, или автоматически по сигналам реле времени, про­граммных устройств и т.д.

Для обеспечения высокой надёжности системы защиты часто снаб­жаются постоянно или периодически действующими цепями проверки ра­ботоспособности отдельных элементов и защитных устройств в целом. При защите сложных объектов контролируется несколько параметров. При этом контроль может быть непрерывный или последовательный.

В случае непрерывного контроля система защиты может состоять из нескольких (по числу контролируемых параметров) постоянно включён­ных автономных устройств защиты, построенных по схеме(см. рис. 7.3), причём общими у них могут быть только выключающие, переключающие и другие исполнительные органы, а также сигнализаторы, привлекающие внимание обслуживающего персонала. Сигнализация характера и причины аварийной ситуации обычно производится отдельными для каждого кон­тролируемого параметра элементами.

Системы защиты с последовательным (обегающим) контролем имеют меньший объём аппаратуры по сравнению с системами непрерывного кон­троля, однако они не всегда удовлетворяют требованиям быстродействия и надёжности.

Существует три вида АСЗ в зависимости от алгоритма защиты, опре­деляемого сложностью процесса, многообразием аварийных ситуаций и т.д.: простые АСЗ, АСЗ с развитой логической частью и адаптивные АСЗ.

Простые АСЗ построены так, что повышение или понижение пара­метра, по которому ведётся защита, до предельного значения вызывает управляющее исполнительное воздействие (см. рис. 7.3).

Структурная схема АСЗ с развитой логической частью, реализующая сложный алгоритм защиты, приведена на рис. 7.4.

В функции логического устройства (ЛУ) входит приведение в дейст­вие исполнительных устройств по определенному алгоритму. Это устрой­ство может реализовать различные функции ИЛИ, НЕ, И, «ЗАПРЕТ» и т.д., а в общем виде следящее логическое устройство должно реализовать функцию:

Рис. 7.4. Блочная схема АСЗ с развитой логической частью

Наиболее сложным типом системы автоматической защиты являются адаптивные АСЗ, созданные для решения сложных, развитых алгоритмов, основывающихся на строгом математическом описании технологического процесса. При этом математическое описание его должно включать как описание самого процесса с учётом его кинетики, теплового баланса и т.п. в условиях аварийной ситуации, так и состояния после оказания защитного воздействия.

В структурную схему адаптивной АСЗ входят информационные уст­ройства, состоящие из измерительных преобразователей и усилительно- преобразующих устройств, управляющего логического устройства и блока исполнительных устройств.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Источник

Системы автоматической защиты

Системы автоматической защиты(САЗ), предназначенные для защиты машин и механизмов, а также человека, участвующего в производственном процессе, могут строиться по двум основным направлениям. Во-первых, эти системы должны обеспечивать бесперебойную и надежную работу всех машин, механизмов и другого используемого в производственном процессе оборудования. При возникновении возможных отклонений от нормального режима работы система защиты должна через устройства сигнализации оповещать обслуживающий персонал об этих изменениях для принятия соответствующих мер по их устранению.

Во-вторых, системы автоматической защиты должны быть направлены на обеспечение безопасности выполнения работ при несоблюдении или нарушении рабочим персоналом правил техники безопасности. В этих случаях система автоматики обязана либо полностью останавливать весь производственный процесс, либо тот его участок, где произошло это нарушение.

Для выполнения всего перечисленного необходимо постоянно контролировать все основные технологические параметры производственного процесса. Поэтому структура систем автоматической защиты аналогична рассмотренным ранее измерительным системам, т.е. САК, и в её состав (рис.6.1) также входят датчик с измерительной схемой и усилителем, но выходной сигнал х₃ с него поступает на исполнительный элемент ИЭ. С помощью исполнительного элемента сигналом х_вых осуществляется либо включение необходимой сигнализации о чрезмерном превышении контролируемого параметра, либо производственный процесс полностью останавливается (или его отдельный участок), как правило, с помощью отключения системы электроснабжения к объекту автоматизации.

Рис.6.1. Структурная схема системы автоматической защиты

В качестве исполнительных элементов в системах защиты могут использоваться, прежде всего, различные конечные выключатели и ограничители, многие виды реле и электромагнитов, некоторые модификации маломощных электродвигателей и, наконец, современные разработки полупроводниковых устройств, с помощью которых осуществляется остановка производственного процесса и обеспечивается требуемая безопасность проведения тех или иных работ.

В соответствии с этим системы автоматической защиты подразделяются на две основные группы:

· Системы, обеспечивающие предотвращение аварий машин, механизмов и устройств, используемых при проведении строительных и других работ.

· Системы, обеспечивающие безопасность человека и предотвращающие нежелательные последствия нарушений правил техники безопасности при проведении этих работ, в случае возникновения экстренных ситуаций.

Например, в аппаратуре управления электроприводом (см. следующий раздел «Электроприводы») широко используются для защиты электродвигателей при их пуске и от перегрузок специальные тепловые токовые реле. С другой стороны, для защиты обслуживающего персонала от поражения электрическим током применяются соответствующие схемы включения работающего электрооборудования, позволяющие полностью отключать его от систем электроснабжения.

Следует заметить, что на рис.6.1 представлена структура системы автоматической защиты с использованием в качестве измерительной системы небалансную систему прямого измерения, что, конечно не исключает применения для этих целей более сложных балансных измерительных систем, но это зависит от конкретных целей и условий.

Электроприводы

Электроприводом называется электромеханическое устройство, состоящее из преобразователя, электродвигателя, механической передачи и аппаратуры управления и предназначенное для электрификации и автоматизации необходимых рабочих процессов.

Основное применение электропривода на железнодорожном транспорте это:

1 – тяговый электропривод электровозов, тепловозов, секций пригородных электропоездов, а также поездов метро и многих видов существующего и перспективного городского электротранспорта,

2 – электропривод транспортных и строительно-дорожных машин, канатных дорог, конвейерных линий и экскалаторов, подъемных кранов и механизмов, а также путейского инструмента и приспособлений,

3 – электропривод автоматических стрелок, шлагбаумов, защитных заграждений и т.п.

Основные преимущества электропривода:

— простота в устройстве и в управлении,

— обеспечение широкого диапазона выходной мощности,

— надежность в эксплуатации,

— возможность полной автоматизации работы электропривода.

На рисунке 7.1 представлена структура электропривода.

Рисунок 7.1 Структурная схема электропривода

Пр – преобразователь для преобразования параметров источника питания,

ЭД – электродвигатель, выполняющий функцию силового агрегата,

МП – механическая передача (трансмиссия), связывающая двигатель с исполнительным механизмом ИМ,

ИМ – исполнительный механизм на объекте автоматизации,

АУ – аппаратура управления электроприводом.

Основное назначение перечисленных составляющих электропривода следующее:

Преобразователь предназначен для согласования используемого в электроприводе электродвигателя с источником питания по роду тока (постоянный / переменный) и по величине напряжения.

Электродвигатель осуществляет преобразование электрической энергии в энергию механическую для дальнейшего воздействия через трансмиссию на соответствующий исполнительный механизм.

Механическая передача (трансмиссия) необходима для передачи необходимого по величине крутящего момента и угловой скорости от электродвигателя на исполнительный механизм, в соответствии с его исполнением и конструкцией.

Исполнительный механизм – устройство, выполняющее непосредственную работу на данном предприятии, участке или отдельном объекте в соответствии с технологией производства.

Аппаратура управления предназначена для управления работой электропривода и его автоматизации. Она должна обеспечивать оптимальный режим пуска и остановки электродвигателя, защиту его от перегрузки и, кроме этого, может, в случае необходимости, управлять работой преобразователя питания и изменять параметры механической передачи (трансмиссии) в необходимых пределах.

Дальнейшее рассмотрение сосредоточим именно на аппаратуре управления электроприводом, поскольку её состав и устройство определяет уровень автоматизации работы электропривода.

В зависимости от уровня автоматизации электропривод делится на три основных вида:

Аппаратура управления включает в себя:

— аппараты ручного действия, к которым относятся различные коммутационные элементы и приспособления (выключатели, переключатели, кнопочные посты, контроллеры, реостаты и т.п.);

— электромагнитные устройства (реле, контакторы, магнитные пускатели и распределители);

— современные полупроводниковые (тринисторные) коммутационные устройства и процессоры, широко используемые в настоящее время вместо электромагнитных устройств;

— устройства и приспособления для защиты электропривода от механических перегрузок.

В конечном счете, аппаратура управления должна обеспечивать безопасную и надежную работу электропривода, его пуск и экстренную остановку при нештатной ситуации, включение предупредительной аварийной сигнализации и выключение, в случае необходимости, системы электропитания всех устройств электропривода.

В электрических схемах аппаратуры управления электроприводом различают две основные электрические цепи:

— главная электрическая цепь,предназначенная для передачиэлектрической энергииот источника питания или электросети к электродвигателю; и

— цепь управления, осуществляющая связь между источником питания и используемыми в электроприводе устройствами и приспособлениями, обеспечивающими заданную последовательность их работы.

Следует заметить, что во всех используемых в аппаратуре управления контактных элементах, имеющих систему замыкающих и размыкающих контактов, за нормальное положение этих контактов принято их положение при обесточенных обмотках электромагнитов и при отсутствии механического воздействия на аппараты ручного действия. При этом все используемые контактные аппараты и устройства оснащены как главными контактами, рассчитанными на большие токи, потребляемые электродвигателями, и они включены в главную электрическую цепь, так и вспомогательными контактами, используемыми только в цепях управления и рассчитанными на значительно меньшую коммутируемую мощность.

В качестве примера рассмотрим работу самой простой стандартной принципиальной электрической схемы управления электроприводом, в котором применен асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (рис.7.2), наиболее часто применяемую в различном станочном оборудовании, в том числе и в путейском электроинструменте. В составе аппаратуры управления используется кнопочный пост, с двумя кнопками «ПУСК» и «СТОП», трёхфазный магнитный пускатель и два токовых реле.

Рисунок 7.2. Принципиальная электрическая схема управления асинхронным электродвигателем

Питание электропривода осуществляется от сети трехфазного переменного тока напряжением 380/220В, при этом в схеме предусмотрена токовая защита электродвигателя от возможных механических перегрузок при его работе. Поэтому в главной электрической цепи кроме автомата-выключателя АВ и главных контактов магнитного пускателя МП в двух фазах питания статорной обмотки асинхронного двигателя АД включены нагревательные элементы двух реле тока РТ₁ и РТ₂ , предназначенные для контроля величины потребляемого электродвигателем тока.

Конструктивно подобные токовые реле представляют собой специальное тепловое реле (рис.7.3), которое состоит из жесткого корпуса 1 с закрепленной на нем биметаллической пластины 2 с нагревательным элементом, обтекаемым током электродвигателя, подвижного подпружиненного штока 3 и связанной с ним нормально замкнутой контактной группы 4, используемой в цепях управления. Аналогичные устройства широко применяются в обычных автоматах-выключателях, используемых в всех современных сетях электроснабжения.

Рисунок 7.3. Устройство теплового реле тока

В цепи управления электроприводом включены:

— кнопочный пост, состоящий из нормально разомкнутой кнопки «ПУСК», зашунтированной вспомогательными контактами МП₂ магнитного пускателя МП, нормально замкнутой кнопки «СТОП» и обмотки электромагнитного пускателя,

Для пуска электропривода необходимо при включенном автомате АВ нажать кнопку «ПУСК» в цепи управления. При этом по обмотке магнитного пускателя будет проходить ток и магнитный пускатель сработает. В результате по цепи главных контактов МП₁ трехфазное питание поступает на статорную обмотку асинхронного двигателя (С₁ – С₃) и двигатель начинает работать, причем вспомогательные контакты магнитного пускателя МП₂ шунтируя кнопку «ПУСК», позволяют отпустить эту кнопку. Теперь питание обмотки магнитного пускателя по цепи управления будет осуществляться через эти замкнутые контакты.

При необходимости остановки электропривода достаточно кратковременного нажатия на кнопку «СТОП»,при этом цепь питания обмотки магнитного пускателя оказывается разорванной, произойдет его отпускание, при котором разомкнутся все его контакты (и главные и вспомогательные) и двигатель остановится. Причем повторный пуск двигателя возможен только при помощи кнопки «ПУСК».

Если при работе электропривода произойдет его механическая перегрузка, а при этом ток, потребляемый двигателем по всем трем фазам, резко возрастает, то биметаллическая пластина 2 (рис.7.3)каждого из двух реле тока при её нагреве увеличившимся током I деформируется (вверх), освобождая собой подпружиненный шток 3. Он под действием пружины смещается вправо и своим движением размыкает нормально замкнутые контакты 4. Причем, срабатывание даже одного из реле тока, контакты которых включены последовательно с обмоткой магнитного пускателя, вызывает размыкание цепи управления, при котором питание обмотки магнитного пускателя также прекращается.

Таким образом, контакты двух реле тока, дублируя друг друга, действуют аналогично контактам кнопки «СТОП», при котором обмотка магнитного пускателя также не получает питания и двигатель останавливается. В результате, при механической перегрузке электропривода выполняется автоматическая защита электродвигателя от ненормированного режима работы, что могло привести к выходу его из строя.

При необходимости применения реверсивного (меняющего направление вращения) электропривода используют специальные реверсивные магнитные пускатели или контакторы. В устройстве таких пускателей предусмотрены не один, а два электромагнита и дополнительные силовые и вспомогательные контакты. С помощью вспомогательных контактов осуществляется взаимная блокировка двух обмоток электромагнитов пускателя или контактора для предотвращения их одновременного включения. Кроме этого, вспомогательные (нормально замкнутые) контакты должны иметь кнопки «ПУСК» для каждого направления вращения, которые включаются с ними (взаимно последовательно), чтобы исключить их одновременное нажатие.

Изменение направления вращения электропривода, например с асинхронным двигателем, осуществляется с помощью дополнительных силовых контактов, которые изменяют порядок следования фаз трехфазного тока, поступающего к статорным обмоткам. В электроприводах с двигателями постоянного тока изменение направления вращения осуществляется сменой полярности подводимого тока либо к обмоткам возбуждения, либо к якорной цепи используемого электродвигателя.

Кроме всего перечисленного, системы управления электроприводом дополнительно могут выполнять, в случае необходимости, функции плавного пуска электродвигателя и уменьшения величины пусковых токов. Методы, с помощью которых это достигается, были рассмотрены при изучении дисциплины «Электротехника» в разделе электрические машины.

В заключение, необходимо заметить, что аппаратура управления электроприводами представляет собой разновидность систем автоматического управления, рассмотрению которых посвящен следующий раздел нашего учебного пособия, и эти системы относятся к классификационной группе системы программного управления.

Источник