Actionarea Electrica A Unui Sistem de Pompare [PDF]

Zitiervorschau

PROIECT DE DIPLOMĂ

Îndrumătorul proiectului Ș. l. Dr. Ing. Romeo PĂDURARU Absolvent,

Galați 2017

SPECIALITATEA

ACȚIONAREA ELECTRICĂ A UNUI SISTEM DE POMPARE

Îndrumătorul proiectului Ș. l. Dr. Ing. Romeo PĂDURARU Absolvent,

Galați 2017

Rezumat În acestă lucrare de licență , vrem să subliniem evoluția dintre echipamentele electrice și automatele programabile de la Allen-Bradley cu ajutorul programului soft RSLogix 5000 oferit de către poducătorul de automate programabile Rockwell Softwer. În conținutul lucrării, vom dimensiona și automatiza un sistem de alimentare cu apă potabilă regăsit la bordul unei nave în vederea diminuării cunsumului de energie provenit de la motorul dissel. Din acest punct de vedere , se va aprecia debitul de apă, se va calcula diametrul țevilor necesare, se vor calcula puterea mecanică și electrică, se vor dimensiona echipamente necesare pentru buna funcționare a instalației și se va realiza programul ladder în cadrul automatului programabil. Pe viitor propunem eficientizarea comunicației (fibră optică) între automatele programabile și celelalte echipamente.

Cuprins LISTĂ FIGURI .......................................................................................................................................................... 6 INTRODUCERE ....................................................................................................................................................... 0 CAPITOLUL 1. ACTIONAREA ELECTRICA A SISTEMELOR DE POMPARE LA BORDUL NAVEI ...................................................................................................................................................................................... 2 1.1. Sisteme de pompe folosite în industria navală ............................................................................. 2 1.2 Tipuri de pompe ........................................................................................................................................ 3 1.2.1. Pompele hidraulice .......................................................................................................................... 3 1.2.2. Pompele pneumatice....................................................................................................................... 3 1.3. Utilizari ale pompelor ............................................................................................................................. 3 1.3.1 Industria navală ................................................................................................................................. 3 1.3.2 În industria siderurgică ................................................................................................................. 4 1.4 Acționări electrice ale sistemelor de pompare ............................................................................. 4 1.4.1 Acționări cu regim constant (serviciu continuu) ................................................................. 4 1.4.2. Acționări cu regim intermitent ................................................................................................... 4 1.4.3. Acționări cu turație variabilă ....................................................................................................... 5 1.5. Importanța eficientizării și monitorizarea ................................................................................... 5 CAPITOLUL 2. SISTEMUL DE ALIMENTARE CU APA POTABILĂ A UNEI NAVE ........................... 7 2.1 Descrierea sistemului de apă potabilă .............................................................................................. 7 2.2 Calculul conductelor................................................................................................................................. 9 2.3 Calculul (dimensionarea ) pompelor ............................................................................................. 10 2.3.1. Calculul puterii mecanice a pompelor ................................................................................... 10 2.3.2. Calculul puterii hidraulice a pompelor ................................................................................. 10 2.3.3. Calculul turației pompei ............................................................................................................. 10 2.4. Alegerea motorului ............................................................................................................................... 10 2.5. Calculul puterii electrice ..................................................................................................................... 11 CAPITOLUL 3. SCHEMA ELECTRICĂ........................................................................................................... 12 3.1. Condiții generale................................................................................................................................... 12 3.2. Schema de forță.................................................................................................................................... 13 3.3. Schema de comanda ............................................................................................................................. 17 3.4. Descrierea schemei de comandă ..................................................................................................... 21

3.4.1 Comanda locală ............................................................................................................................... 21 3.4. Scema bloc pentru pornirea pompei ............................................................................................ 27 CAPITOLUL 4 Controlul sistemului de pompare cu ajutorul PLC-lui (program). ................... 29 4.1. Condiții generale.................................................................................................................................... 29 4.2 Automatizarea procesului ................................................................................................................... 29 4.2.1 Avantajele și dezavantajele automatelor programabile.................................................. 29 4.2.2 Configurare comunicati................................................................................................................ 30 4.2.3. Controlerul CompactLogix L32C .............................................................................................. 34 4.3. Schema LADDER .................................................................................................................................... 34 CAPITOLUL 5 MASURI DE ECRANARE ...................................................................................................... 50 CONCLUZIE ........................................................................................................................................................... 54 BIBILIOGRAFIE ................................................................................................................................................... 55

LISTĂ FIGURI Fig. 1 Pompa angrenată de motor................................................................................................................... 2 Fig. 2 Principiul economisirii de energie prin reglarea turației cu convertizor ........................... 6 Fig. 3 Schema instalației de alimentare cu apă .......................................................................................... 7 Fig. 4 Motor 32NFM-3-7,5-18........................................................................................................................ 11 Fig. 5 Schema electrica bloc de forta și comandă pentru pornirea motorului asincron tifazat cu rotorul în scurcircuit ................................................................................................................................... 13 Fig. 6 Schema de forță ,pag.1 ......................................................................................................................... 14 Fig. 7 Schema de comanda , pag2 ................................................................................................................. 18 Fig. 8 Comanda locală sau de la distanță , pag.3 ..................................................................................... 22 Fig.9 Schema de comanda, pag 4 ................................................................................................................. 24 Fig. 10 Schema bloc de comandă , pag 5 ................................................................................................... 25 Fig. 11 Schema de comanda, pag 6 .............................................................................................................. 26 Fig. 12 Cablu de comunicare și programare plc AB .............................................................................. 27 Fig. 1 Schema bloc pentru pornirea pompei cu ajutorul convertizorului de frecvență .......... 28 Fig. 14 Allen-Bradley CompactLogix 1769-L32C ................................................................................... 31 Fig. 15 PS Allen-Bradoher CompactLogix L32C ................................................................................... 34 Fig. 16 Schema 1 LADDER .............................................................................................................................. 37 Fig. 17 Schema 2 LADDER .............................................................................................................................. 38 Fig. 18 Schema 3 LADDER .............................................................................................................................. 39 Fig 19 Schema 4 LADDER ............................................................................................................................... 40 Fig 20 Schema 5 LADDER ............................................................................................................................... 41 Fig 21 Schema 6 LADDER ............................................................................................................................... 42 Fig 22 Schema 7 LADDER ............................................................................................................................... 43 Fig. 23 Tagurile folosite în implementare ................................................................................................ 44 Fig. 24 Schema de funcționare a circuitului 1 ......................................................................................... 46 Fig. 25 Schema de funcționare a circuitului 2 ......................................................................................... 47 Fig. 26 Alimentarea cu apă prin circuitul de desalinizare (circuitul 3) ........................................ 48 Fig. 27 Alimentarea tanck-urilor de la mal ,doc sau de la o altă navă (circuitul 4) .................. 49 Fig. 28 Schema bloc pentru ecranarea echipamentelor de forță sau comandă ......................... 50 Fig.29 Ecranarea cablului cu ajutorul cuburilor de etanșare........................................................... 52 Fig.30 Scurgerea câmpului electromagnetic ........................................................................................... 53

INTRODUCERE. Una din preocuparile mondiale în domeniul actionărinor electrice este creșterea eficienței energetice. Cu ajutorul imaginației putem echivala cerința mondiala de energie cu necesarul de energie a unui vapor, având în vedere că acesta are la bord o multitudine de echipamente care deservesc echipajul. Instalațiile vaporului pot fi împărțite în mai multe categorii:         

Instalația de balast: are rolul de a corecta asieța navei și de a asigura pescajul minim când aceasta este goala; Instalația de santina: are rolul de a elimina acumulările de apa reziduală; Instalația de stins incendiu: are în componența pompe, hidranți, furtune, valvule de închidere, tubulaturi etc.; Instalații sanitare: aprovizionează echipajul și pasagerii cu apa potabilă, pentru spălat, și asigură evacuarea peste bord a apelor reziduale și a dejecțiilor; Instalația de ventilație: asigura circulația aerului; Instalația de guvernare: asigură stabilitatea de drum si manevrabilitatea; Instalația de ancorare: fixează nava în raport cu fundul mării; Instalația de încarcare: este alcătuita din bigi, macarale simple sau mecanizate; Instalația de acostare-legare: servește la manevrarea navei în vederea acostării și fixarea navei de cheu, de altă navă sau de diverse construcții plutitoare.

Toate aceste instalații au ca bază de funcționare , o serie de pompe cu diferite caracteristici , proprietăți și forme, care sunt angrenate la rândul lor de motoare electrice. Această lucrare de licentă propune folosirea tuturor cunoștințelor, pentru eficientizarea la maxim a energiei de la bordul navei, în special a energiei electrice. Printre metodele de creștere a eficienței energetice, din punct de vedere electric, sunt dezvoltarea semiconductoarelor, dezvoltarea automatizărilor, dezvoltarea sistemelor numerice moderne (micocontrolere ,procesoare de semnal). Prin diferite metode se poate ajunge la eficientizarea procesul tehnologic, pentru utilizarea eficientă a puterii și minimizarea consumului de energie electrică folosind diferite tehnici de control.

CAPITOLUL 1. ACTIONAREA ELECTRICA A SISTEMELOR DE POMPARE LA BORDUL NAVEI 1.1. Sisteme de pompe folosite în industria navală O pompa este o mașina sau un aparat care transformă energia mecanică, în energie hidraulică sau pneumatică , cu scopul transportării gazului sau fluidului către echipamentul unde se folosește energia utilă. Energia mecanică poate proveni din forța musculară sau de la un motor de antrenare, motor care poate fi de curent continu sau curent alternativ, în funcție de instalația care deservește nava (Fig 1). Datorită condițiilor speciale de exploatare, în industria navală se folosesc pompe care au diferite regimuri de funcționare. Un aspect foarte important în instalațiile de pompare este centrarea corectă a pompelor față de motorul de antrenare. În cazul pompelor de dimensiuni reduse, se utilizează construcția monobloc, la care rotorul pompei și rotorul motorul sunt calate pe un arbore comun (ptentr pompele mai mari se utilizează un cuplaj elestic).

Fig. 1 Pompa angrenată de motor 1 Motor 4 Cuplaj cu distanţier 7 Rotor hidraulic 10 Suportul rulmentului 2 Cuplaj 5 Arbore 8 Carcasă pompă 11 Rulment 3 Protecţie cuplaj 6 Etanşare mecanică 9 Capacul carcasei 12 Placa de bază Datorită vibrațiilor din timpul navigării (din interior sau din exterior), este indicat ca între pompă și conductele de aspirație sau refulare, să se montează o tubulatură din cauciuc.

2

O altă importanță este dată flanșelor conductelor și flanșelor pompei, ele trebuie să fie paralele și de aceiași dimensiune, iar racordarea să se realizeze asfel încât să nu cedeze solicitărilor mecanice. 1.2 Tipuri de pompe 1.2.1. Pompele hidraulice Se pot alege dupa mai multe criterii: a). criteriul functional: - pompe cu debit constant - pompe cu debit variabil b). criteriul construciv: - pompe cu rotor - pompe fara rotor - pompe cu constructie speciala - pompe cu destinatie speciala c). criteriul sensului de curgere al fluidului: - traversarea unidirectionala a lichidului de lucru - traversarea bidirectionala a lichidului de lucru 1.2.2. Pompele pneumatice Pompele pneumatice folosesc ca fluid purtător de presiune, aerul din atmosferă sub presiune. Datorită impurităților și a vaporilor din atmosfera, aerul trebuie purificat pentru a nu afecta elementele component din instalație , eventual gradul de umercare se face controlat cu ajutorul unor ungătoare cu ceață de ulei. Principalele caracteristici care sunt urmarite pentru o eficientizare cât mai bună a energiei sunt : debitul si presiunea. 1.3. Utilizari ale pompelor Pentru reglementarea diferitelor regimuri de funcționare , au fost introduse diferite normative de sigurantă și exploatare a instalațiilor de pompare. 1.3.1 Industria navală Indiferent de model, pompele sunt folosite în diferite instalații:

3

-

Instalații de stingerea incendiilor Instalații sanitare Instalații de santină Instalații de ancorare Instalații de condiționare a aerului Instalații de balast Instalații gravitaționale Instalații de alimentare combustibil Instalații de răcire cu apă a generatoarelor diesel

1.3.2 În industria siderurgică În industia siderurgică pompele pot fi folosite în: -instalații de răcire -instalații de stingerea incendiilor -instalații de ungere -instalații de transport -instalații de ventilație 1.4 Acționări electrice ale sistemelor de pompare Criteriile după care se aleg pompele sunt: -

Regimul de functionare Conditiile de lucru Puterea mecanică utilizată

1.4.1 Acționări cu regim constant (serviciu continuu) Instalațiile de conditionare a aerului, realizează o prelucrare complexă a aerului în scopul asigurării condiților optime de muncă și odihnă pentru oameni , indiferent care sunt condițiile meteorologice , pe toată perioada anului , pentru navigarea în diferite zone climatice. 1.4.2. Acționări cu regim intermitent Instalația de santină , asigură evacuarea peste bord a apei colectate din santină în cadrul condițiilor normale de exploatare (apă care este trecută prin separator de reziduri), în cadrul funcției de salvare (asigură evacuarea cantitații de apă pătrunse în caz de gaură de apă)

4

1.4.3. Acționări cu turație variabilă Pentru a putea obține o turație variabilă , de-a lungul timpului au fost folosite mai multe metode de alimentare a motoarelor asincrone pentru angrenarea pompelor cum ar fi: pornirea cu trepte de rezistențe sau pornirea cu ajutorul unui convertor static. Datorita avantajelor oferite, convertorul static este utilizat cel mai des în practică, în special pentru instalații cum ar fi: -instalațiile de ventilație -instalațiile hidraulice -instalația de carburant 1.5. Importanța eficientizării și monitorizarea La cele mai multe electromotoare, utilizate în sistemele de Heating, Ventilating, Air Conditioning (HVAC) şi de reţele de apă, este vorba despre motoare cu rotor în colivie, numite şi motoare cu inducţie sau motoare asincrone. Popularitatea acestora se datorează preţului relativ redus, cheltuielilor mici de întreţinere şi fiabilităţii mari. Singura posibilitate de a controla turaţia motorului la aceste modele este modificarea frecvenţei curentului electric (curent alternativ) la intrare. Şi aici intră în joc principiul convertizorului de frecvenţă. Convertizoarele de frecvenţă sunt cunoscute sub multe nume, ca invertoare, variable speed drives (VSD), variable frequency drives (VFD), frequency units (FU), schimbătoare de frecvenţă. Toate aceste denumiri reprezintă acelaşi principiu: un dispozitiv electronic pentru reglarea fără trepte a turaţiei la motoarele electrice. Însă sistemele de reglare a frecventei de azi oferă şi alte caracteristici utile cum ar fi funcţii de reglare şi de protecţie pentru alte componente din cadrul sistemului. Alegerea convertizorului se face în principal în funcţie de puterea motorului care urmează a fi acţionat ( P convertizor ≥ P motor), numărul fazelor tensiunii de alimentare, tensiunea de alimentare, condiţiile de mediu (gradul de protectie IPxx), regimul de funcţionare, modul de comandă etc. În industria navală, datorită limitării din punct de vedere energetic , este foarte important să se monitorizeze fiecare parametru pentru a putea urmari în timp real evoluția fiecărui echipament și pentru a preântâmpina eventuale defecte sau accidente

5

Fig. 2 Principiul economisirii de energie prin reglarea turației cu convertizor Primul aspect este cuplul static care este proporțional cu patratul vitezei: Ms = kω2

(1.1)

Ms – cupul static ω – viteza unghilară Deci, puterea mecanică la arborele motorului este proportional cu, cubul vitezei: Pn = kωn 3

(1.2)

În concluzie, dacă se reduce debitul cu 30% din valoarea nominal, atunci se face o economie de 97% din puterea nominal. Pec = Pn − Pmin (1.3) Pn – puterea nominal Pmin – puterea mnimă Pec – puterea economisită Din (1.2), (1.3) și (1.4) rezultă:

Pmin = kω3min

(1.4)

Pec = 0,97Pn (1.5) Datorita avantajelor oferite, convertorul static (CS) este cel mai folosit pentru reglarea turației, în aplicații de încălzire, aerisire și climatizare (HVAC- Heating, Ventilating, Air Conditioning), o reglare a turației motorului cu CS ofera posibilitatea unei economii de 70%.

6

CAPITOLUL 2. SISTEMUL DE ALIMENTARE CU APA POTABILĂ A UNEI NAVE 2.1 Descrierea sistemului de apă potabilă

Fig. 3 Schema instalației de alimentare cu apă

1- armături de închidere 2- tancuri cu apă potabilă 3- armături cu trei căi 4- tubulaturi de admisie în tancuri, de la mal , doc sau alta navă 5- prize de punte pentru racordarea tuburilor flexibile de alimentare 6- aerisiri 7-armături de retinere închidre 8- pompă + rezervă 9- presostat

7

10- supapă de sigurantă 11- tubulatură magistrală 12,13,14- tubulatură ce alimentează diferite grupe de consumatori 15- senzor de nivel 16- tubulatură de la sistemul de desanilizare 17- aparat bactericid În cadrul sistemului de alimentare cu apă potabilă a personalului navigant vor fi prevazute 4 circuite care au în componență diferite echipamente de acționare, alarmă și control. Pentru măsurarea presiunii din coloană este utilizat un presostat care timite informații către automatul programabil. Automatul programabil va comanda acționarea diferitelor echipamente printre care putem enumera: convertizor, motor, electrovalve, toate aceste fiind codiționate de alarme sau senzorii de nivel aferenți fiecărui tanck. Așa cum observam și în fig. 3 , instalația de alimentare cu apă potabilă funcționează cu diferite echipamente electrice sau neelectrice. Pentru dimensionarea acestora, trebuie să calculăm următorii parametri:   

Diametrul conductelor Puterea mecanică și turația pompei Puterea electrică și turația motorului

După dimensionarea echipamentelor vom putea discută de schema electrică (capitolul 3) și schema ladder (capitolul 4). Obs: Apa potabilă se păstrează în cel putin două tancuri nestructurate , departe de sursele de căldură , de alte tancuri , protejată în interior cu vopsea din răsini sintetice. Măsurarea nivenului tancului se face cu stictă de nivel (nu cu sondă, ca la alte tancuri). Dimensionarea pompelor și a tubulaturii se face luând în calcul debitul maxim pe o perioada de timp. Tubulatura instalației sanitare trebuie să fie amplasată asfel încat să funcționeze la o înclinatie de 50 și să nu fie expusă înghețului. În cazul în care, una din conducte care alimenteză sau evacuează apa de la un consumator nu are altă soluție și este pe exteriorul vaporului, este obigatoriu folosirea unui sistem de încalzire a țevei pentru a nu se forma dopuri de ghiață.

8

2.2 Calculul conductelor Calculul conductelor se face în functie de: viteza de curgere în conductă , lungimea acesteia și presiunea de lucru. Valorile vitezelor recomandate pentru conducte mai mici de 100 m sunt: - pentru conductele de aspirație , viteza de aspiratie (Va) = 0,6 m/s - pentru contuctele de scurgere, viteza de scurgere (Vs) = 1 m/s - pentru conductele de refulare, viteza de refulare (Vr)=2 m/s Qmax

DN = 1,13√

Vi

(2.1) (2.2) (2.3) (2.4)

DN – diametrul conductelor Vi – viteza de curgere Qmax – valoarea cea mai mare a debituli ≃ 1200 [l/min]. Înlocuind în (2.4) relațiile (2.1), (2.2), (2.3) ajungem la conculzia că:

Qmax

DNa = √

60 Qmax

DNs = √ DNr = √

100

Qmax 200

= 44 mm

(2.5)

= 34 mm

(2.6)

= 24 mm

(2.7)

O altă impotranță deosebită trebuie dată conductelor de comunicare dintre pompă și beneficiar. De aceea , pe cât posibil , aceste trasee de comunicare trebuie să aibe cât mai puține curbe , pentru a nu întâmpina forțe de frecare ridicate. Obs. În anumite zone (zonele cu risc de explozie ) este indicat ca traseul de țeavă să fie legat la împământarea navei pentru a se putea descărca energia cinetică acumulată.

9

2.3 Calculul (dimensionarea ) pompelor 2.3.1. Calculul puterii mecanice a pompelor Puterea mecanică (Pm) este raportul dintre presiunea maxima (p=2,5 [bar]) și debitul maxim (Qmax=1200 [l/min]) care se gasesc în instalația de apă pe unutatea de timp (T=60 sec). Pm =

p∗Qmax T

= 3000 [w]

(2.8)

2.3.2. Calculul puterii hidraulice a pompelor Puterea hidraulica(Ph) este produsul dintre puterea mecanică , randamentul mecanic și randamentul volumic. Ph = Pm ∗ 𝜂v ∗ 𝜂m

(2.9)

Valorile randamentelor unei pompe au fost stabilite de STAS 7145-86 și sunt: - 𝜂v este randamentul volum = (0,8 – 0,9) - 𝜂m este randamentul mecanic =(0,85 – 0,95) - 𝜂h este randamentul hidraulic = 0,95

(2.10) (2.11) (2.12)

(Standarde.meximus.com) Ph = 1200 ∗ 0,95 ∗ 0,9 = 2565 [w]

(2.13)

2.3.3. Calculul turației pompei În functie de debit, se poate determina turația pompei (np) Q = 10−6 ∗ π ∗ D ∗ h ∗ l ∗ np

(2.14)

D- diametrul de rulare a ambelor roți= 305 mm h- înalțimea dinților =6,5 mm l- lățimea roților =13 mm Q

np = π∗D∗h∗l∗10−6 ≃ 1500 rot/min

(2.15)

2.4. Alegerea motorului Motorul electri se alege lând în considerare datele electrice și mecanice, cât și temperatura unde este amplasat , date care sunt prezentate pe plăcuța cu specificații, numită și plăcuță de fabricație.În urma calculelor din relațiile (2,14) și (2,17) și echivalând turația pompei cu turația motorului, se poate alege motorul electric.

10

2.5. Calculul puterii electrice 𝐏𝐞 =

𝐏𝐦

(2.16)

𝛈𝐩

𝜂p –randamentul pompei Pe – reprezinta puterea motorului electric 𝜂p = 𝜂v* 𝜂m* 𝜂h =0,692

(2.17)

Din relațiile (2.14) și (2.15) rezulta puterea motorului fiind Pe=4,3 [Kw] MOTORUL ALES ESTE: 32NFM-3-7,5-18

Fig. 4 Motor 32NFM-3-7,5-18 www.ELEKTRIM MOTORS.com 28-07-2017

Table 1 Specificații tehnice motor 32NFM-3-7,5-18 Standard Tensiunea nominală Curentul nominal Turația Cai putere

IP 55 Un=230/460 V In=18,2/9,1 A n=1800 rot/min HP=7,5 KW

11

CAPITOLUL 3. SCHEMA ELECTRICĂ 3.1. Condiții generale Distribuţia energiei electrice este redata în orice instalatie electrică prin scheme electrice. Prin schemă se înţelege un desen care arată modul în care diferite părţi ale unei reţele, instalaţii, ale unui aparat sau ale unui ansamblu de aparate sunt funcţional conectate între ele. Aparatajul electric reprezintă ansamblul echipamentelor electrice utilizate în scopul protejării atât a instalatiilor electrice cât și a personalului ce o deserveste (contra efectelor curentului electric), și asigurării functionării corecte a receptoarelor din instalații. Schema electrică (schema de forță sau de comandă) este realizată cu ajutorul pachetului software ProfiCAD , un program care este conceput pentru realizarea cât mai ușor a schemelor electrice și electronice, diagramelor de circuit și control sau poate fi folosit pentru realizarea diagramelor pneumatice, hidraulice sau alte tipuri de diagrame tehnice. Schema de acționare electrică a unui sistem da pompare este constituită din următoarele circuite distincte:

 Schema de forță  Schema de comandă În instalațiile complexe deseori sunt folosite schemele bloc (schemă diagramă), scheme care arată funcționarea între sisteme sau între grupuri de sisteme avute în instalație. Pentru aceasta, schemele bloc sunt proiectate asfel încât personalul de specialitate sau persoane care nu sunt specializate în acel domeniu, să se poată familiariza cu funcționalitarea instalației.

12

Fig. 5 Schema electrica bloc de forta și comandă pentru pornirea motorului asincron tifazat cu rotorul în scurcircuit 3.2. Schema de forță În schema de forță se gasesc diferite aparate electrice care sunt conectete între ele conform fig. 6. Prin acționarea butonului de pornire (SK1) se va închide circuitul din fig 6. (pag2.3) ceea ce înseamnă alimentarea bobonei contactorului K1 care are rol de închiderea contactelor de forță, automenținere și semnalizare. Prin această metodă este alimentat convertizorul de frecvență cu ajutorul căruia se poate regla cu ușurință turația motorului.

13

Fig. 6 Schema de forță ,pag.1

14

Table 2 Schema de forță va avea următoarele echipamente:

ÎNTRERUPĂTOR AUTOMAT CU PROTECȚIE LA SCURCIRCUIT ȘI SUPRASARCINĂ

CONTACTOR

FILTRU

Q1 – de tip Ex9M1S http://resonance.ro/378large_default/intrerupatorautomat-20a-3p-36ka.jpg

K1–LC1-D 3 poli AC-3 440V 18A http://www.electricsite.ro /9903thickbox_default/contactor -schneider-tesys-lc1-d-3poli-ac-3-440v-18a-bobina24v-ca-lc1d18b7.jpg HFL 14/12,5 Cu multiind-basic 400v-18A12.5kvar-Cu-L-S http://www.dcb.ro/files/p roduse/multind_site_bobin e_statice-616.jpg

15

CONVERTIZOR DE FRECVENȚĂ

DV6- 340 3 AC 400 0, 37 7, 5 (400V)

MOTOR

32NFM-3-7,5-18

Întrerupătoarele automate cu protecție la suprasarcină și scurcircuit sunt utilizate în principal în aplicaţiile de distribuţie electrică pentru protecţia cablurilor alimentate de transformatoare. Protecţia termică lucrează în funcţie de reglatea în amperi de la 0,7 la 1 din calibrul unităţii de declanşare (16 A la 250 A), corespunzător reglajelor de la 11 la 250 A pentru gama de unităţi de declanşare. Protecţie la scurtcircuit cu o valoare de acţionare fixă sau reglabilă care iniţiază declansarea instantanee dacă este depăşită. Contactoarele - sunt aparate de comutaţie cu o singură poziţie de repaus, capabile să închidă, suporte şi deconecta curenţi nominali şi de suprasarcină. Recomandarea CEI 158-1 admite variaţii de –15% , respectiv de +10% ale tensiunii de alimentare (intre 0,85Un - 1,1Un ) a electromagnetului pentru o funcţionare corectă a contactorului (poziţia armaturii mobile) atât la anclanşare cât și la declanşare. Filtrele armonice trifazice sunt făcute din plăci magnetice cu pierderi reduse, conductor din cupru de clasă regim permanent F (1550C) şi releu protecţie termică. În scopul creşterii ventilării filtrelor, printre acestea sunt separate spirele, îmbunătăţind astfel disparea termică. Factorul disponibil p este 7% şi 14% cu frecvenţă rezonanţă 189 Hz şi 134 Hz pentru

16

reţele de 50 Hz. Cu aceste valori standard în reţelele trifazice şi sarcinile echilibrate, fenomenele armonice şi cu rezonanţă mare de grad 5 (250 Hz) sunt eliminate evitând rezonanţa între impendanţa inductivă şi condensatorii trifazici pentru corectarea factorului putere şi protejarea condensatorilor de reţea şi a băncilor condensatoarelor de suprasarcină cauzată de armonici. Convertizoarele de frecvenţă transformă reţeaua alternativă sau trifazată cu tensiune constantă și frecvenţă constantă, într-o reţea nouă, trifazată cu tensiune variabilă și frecvenţă variabilă. Această reglare a tensiunii/frecvenţei facilitează reglarea continuă a turaţiei motoarelor asincorne trifazate. Acţionarea dispune de cuplu nominal chiar și în funcţionare la turaţii mici. CONVERTIZORUL DE FRECVENȚĂ DV6- 340 3 AC 400 0, 37 -7,5 (400 V) are posibilitatea reglării continue a turației, oferă un cuplu de pornire ridicat, iar un avantaj suplimentar este acela de renunțare a echipamentelor de protecție și supraveghere a motorului, instalația avînd nevoie doar de un întrerupător de protecție pentru protecția conductoarelor și la scurcircuit. Utilizarea convertizoarelor de frecvenţă pentru reglarea turaţiei la echipamentele cu debit volumetric cum ar fi pompele, ventilatoarele şi compresoarele nu este o idee nouă. Însă noile tehnologii în acest domeniu fac această alternativă şi mai atractivă datorită costurilor mai reduse. Utilizarea de electromotoare cu reglarea variabilă a turaţiei în sisteme HVAC oferă un potenţial mare de economisire. Din acest motiv, această tehnologie poate contribui în mod substanţial la respectarea acordurilor şi al normelor locale şi internaţionale în domeniul economisiri de energie şi al scăderii emisiilor de dioxid de carbon. Pentru o instalare corecta a convertizorului din punct de vedere al compatibilității electromagnetice (CEM) se iau măsuri de împămîntare, ecranare și filtrare cu scopul de a nu fi influențat de perturbațiile electrice sau a nu perturba instalația electrică. În fig 5 se poate observa cum sunt realizate ecranarea (înte convertizor și motor) și filtrarea (cu ajutorul bobinei de rețea și a filtrului de deparazitare).

3.3. Schema de comanda Schemele electrice de comandă constituie o parte foarte importantă în cadrul instalațiilor electrice. În cadrul schemei de comandă sunt revăzute echipamenta electrice de comandă ,control, avertizare sau restricționare care vor anclanșa sau declanșa diferite echipamenta din schema de forță. Pentru evitarea unui funcționări defectuse a instalației, se vote pevedea în schema de comandă un interblocaj între echipamente. Ex: - Linii de asamblare echipamente auto cu ajutorul roboților industriali - Linii de distribuție a coletelor - Linii de îmbuteliere

17

Fig. 7 Schema de comanda , pag2

18

Table 3 Echipamentele folosite în schemele de comandă

SIGURANȚĂ AUTOMATĂ BIPOLARĂ

2P, 4,5kA 16A/C iK60N Schneider

TRANSFORMATOR

JBK-630 VA

BUTON DE AVARIE (BUTON DE URGENȚĂ)

1NC rosu XB4BS8442

BUTON DE PORNIRE CU REVENIRE

1NO verde XB4BA31

CONTACTOARE (K1,2,3)

Contactor 3P 18A, auxiliar 1NO+1NC, bobina 24Vcc LC1D18BD

19

RELEE DE COMANDĂ ȘI CONTROL (RELEE INTERMEDIARE)

Interfață modulară cu releu electromecanic, 24Vc.a., 1C, 10A, AgNi, LED

galben, 24V XB4BVB5

LAMPĂ DE SEMNALIZARE

TRADUCTOR DE PRESIUNE

0-25 Bar 4-20mA 1/4"G ECOS25.0A www.adelaida.ro

Parametrii siguranţelor automate : Standard........................IEC/EN 60898-1 Curentul de declanşare ...............16(A) Tensiunea de lucru .....................400(V) Puterea de rupere ........................4,5 (KA) Frecvența nominală.................50/60 Hz Temperatura de functinare.....-5....+55 0C Prin intermediul Transformatorului se transforma o putere electrica alternativă cu anumiți parametri într-o altă putere electrică de aceiași fecvență dar cu parametri electici modificați. Transformatorul ales în schema de comandă (pag. /2.2) este de tip JBK-630 VA care coboară tensiunea rețelei (380 V, 50 Hz) la valorile corespunzatoare funcționarii echipamentelor de comandă (24 V, 50 Hz). Putere de 630VA în varf de sarcină și recomandat pentru consum maxima efectiv de pana în 300W. Alegerea acestui model de transformaror se datorează în special protecției la scurcircuit. Parametri contactorului LC1D18BD : a. b. c.

Curentul nominal...........................16(A) Curentul de suprasarcină............6*In (A) Tensiunea de lucru.........................400(V)

20

d. e. f.

Frecvența nominală....................50/60 Hz Curectul de scurcircuit.............20KVA Număr de cicluri de funcționare...................4000

3.4. Descrierea schemei de comandă 3.4.1 Comanda locală Pentru pregătirea circuitului de comandă se va acționa siguranța automată f1 pentru alimentarea transfurmatorului (Tr) după care se va anclanșa și siguranța automată f2. În schema de comandă este prevăzut un circuit (fig 7 pag 2.3) care are posibilitatea întreruperii tensiunei de comandă, implicit întreruperea circuitului de forță. Această comandă de întrerupere a circuitului este dată de butonul de oprire (bo) care întrerupe alimentarea bobinei contactorului K1 și în același timp trimite comandă automatului programabile prin intermediul releului K14, de oprirea tuturor comenzilor. După cum observăm, contactorul K1 va deschide contactele auxiliare aferente circuitelor din fig 7 pag 2:6 pentru a se împiedica alimentarea contactoarelor K2 și K3 (se va împiedica închiderea contactele de forță aferente motorului 1 și 2). Datorită posibilității de defectare sau pentru a nu întrupe alimentarea cu apă potabilă datorate anumitor revizii periodice, vor fi utilizate doua motoare, care vor fi alimentate de la același converizor (unul dintre ele fiind de rezervă). De aceea pentr a alimenta MOTORULUI 1 se va acționa butonul SK 1, care va alimenta bobina contactorului K2 care la rândul său va închide contactele de forță, autoreținere și semnalizare (fig 7 pag 2.6). Pornirea motorului 1 se mai poate face și de la distanță cu ajutorul contactului ce aparține releului K12 (fig 7 pag 2.5). Pentru a porni motorul de rezervă (MOTORUL 2) , se va acționa butonul SK 2 sau automatul programabil va închide contactul releului K13 , pentru a alimenta bobina contactorului K3. Pentru a nu avea o funcționare a ambelor motoare concomitent, se vor folosi contactele de comadă ale contactoarelor K3/43.44 și K2/43.44 pentru creerea unei condiții de interblocaj. Tot în fig 7 , releul K6 care va trimite informație către PLC de cu privire la parametri convertizorului. În condiția care convertizorul nu poate confirma pregatirea , va intra pe modulul avarie alimentând bobina releului K7 (fig 7 pag 2:5) care la rândul său deschide toate contactele sale, pentru a nu putea porni motoarele din sistem , atât de la panoul local cât și de la distanță.

21

Fig. 8 Comanda locală sau de la distanță , pag.3

22

De asemenea , în fig. 8 sunt redate intrarile ce vor trinite comenzi exacte catre PLC (CONTROLLER PROGRAMABIL LOGIC). Tot aici se pot observa și contactele releului K 7, releu care este comandat de convertizor când acesta este în regim de avarie. În fig 9 sunt redate lămpile de semnalizare care au posibilitatea de verificare a funcționabilității cu ajutorul butonului SL2 În fig 10 putm observa intrările și ieșirile din PLC pentru efectuarea diferitelor comenzi din cadrul schemei de ladder. În fig 11 se găsesc electrovalvele instalației de alimentare cu apă potabilă, electrovalve comandate de contactele releelor intermediare, care la rândul lor sunt comandate de automatul programabil.

23

Fig.9 Schema de comanda, pag 4 24

Fig. 10 Schema bloc de comandă , pag 5

25

Fig. 11 Schema de comanda, pag 6

26

Pentru protecție, bobinele electrovalvelor vor fi alimentate și vor funcționa cu o tensiune de 24V. O alta metodă de eficientizare a sistemului de comunicare între automatul programabil și comenzile din diferite puncte de acces este folosirea de cabluri speciale de comunicare dintre plc și monitor. Pentru viitor se pot dezvolta noi canale de înbunătățire a echipamentalor hard sau soft. Unul din canalele de înbunătățire a comunicării dintre PLC, EtherNET și calculator este de folosirea cablurilor cu fibră optică.

Fig. 12 Cablu de comunicare și programare plc AB https://cdn1.bigcommerce.com/server4800/h9he6/products/32/images/119/abultimateco mbo__72087.1359902238.380.380.jpg?c=2

3.4. Scema bloc pentru pornirea pompei Schemele bloc ale instalațiilor sunt concepute de diferiți producători pentru a înțelege mai ușor instalația și unde sunt poziționate diferite echipamente de protecție sau control. 27

Fig. 1 Schema bloc pentru pornirea pompei cu ajutorul convertizorului de frecvență Agenda electrică Moeller 02/08 Softstartere electronice și acţionări electrice pentru motoare B1 – encoder

28

CAPITOLUL 4 Controlul sistemului de pompare cu ajutorul PLC-lui (program).

4.1. Condiții generale Automatul programabil (AP) este un aparat electronic care controlează regimurile de funcţionare ale mașinilor și proceselor. AP-ul recepţionează semnale prin intermediul intrărilor sale, le prelucrează după un program și transmite semnale la ieșirile sale. Programul se realizează cu ajutorul unui software de programare; prin program se pot comanda intrările și ieșirile după dorinţă, se pot măsura timpi și efectua operaţii de calcul. Avantajele utilizării PLC-lui în comparatie cu sistemele de automatizare clasice sunt în special de fiabilitate ridicata (implementarea softwer conduce la simplificarea și reducerea numarului de legaturi fizice), testare și punere în functiune (datorita programelor de implementare și simulare a procesului), flexibilitatea sistemelor moderne (modificari care pot aparea pe parte de softwere sau hardware, modificări care permit preluarea de noi componente ale procesului de control). 4.2 Automatizarea procesului 4.2.1 Avantajele și dezavantajele automatelor programabile Avantajele aulomatelor programabile: - flexibilitate: în trecut era nevoie pentru fiecare echipament care trebuia controlat de un automat sau un releu care sa-l conducă. Prin intermediul automatelor programabile este posibilă conducerea concomitentă a mai multor dispozitive folosind un singur automat programabil. - consumul: este foarte mult redus deoarece automatul programabil consumă mult mai puţin decât releele din panoul de automatizare convenţional; - uşurinţă şi rapiditate în relizarea modificărilor: prin intermediul unei conduceri realizata în logică cablată(cu relee) era nevoie de timp în cazul unei schimbări sau încorecţia unei erori. Prin utilizarea automatelor programabile aceste schimbări sau corecţii pot fi efectuate foarte uşor în program; - posibilităţi de testare: programul poate fi rulat şi evaluat înainte de a fi instalat pe automat pentru a realiza conducerea echipementului - viteza de operare: viteza de operare este dependentăde timpul de scanare al intrărilor,timp care în prezent este de domeniul milisecundelor;

29

- modul de programare: prin introducerea diagramelor ladder respectiv a metodei booleeene de programare a fost facilitat accesul la mediul de programare şi pentru cei care nu au cunoştinţe deosebite în domeniul programării; - documentare:este posibilă o foarte bună documentare a programelor prin inserarea decomentarii în spatiile alocate acestora facilitând astfel continuarea şi depanarea acestora de către alţi programatori; - securitatea:mărită datorită modului de lucru cu procesul.

Dezavantajele automatelor programabile: - aplicaţii „fixe”: unele aplicaţii nu au nevoie de automat programabil datorită gradului foarte mic de complexitate neexistand astfel necesitatea achiziţionării unui automat programabil relativ sofisticat; - probleme de mediu: în unele medii există temperaturi ridicate sau alte condiţii care pot duce la deteriorarea automatelor programabile astfel ca acestea sunt greu sau chiar imposibil de utilizat; - funcţionare „fixă”: dacă nu apar schimbări în cadrul procesului de multe ori folosirea automatului poate fi mai costisitoare.

4.2.2 Configurare comunicati Succesul unui PLC este influențat de o mare măsură de nivelul de dezvoltare al sistemului de dezvoltare. Unul dintre marile avantaje al PLC-ului Allen-Bradley este că sistemele de dezvoltare, care se pot descărca gratuit și sunt instrumentele preferate de utilizatori pentru simplitatea de operare și update făcute în interesul utilizatorilor. Controlerul logic programabil este un controler folosi t special în acest domeniul, este dotat cu intrări și ieșiri n umite I/O după expresiile din limba engleză ”Input/Output”.

Componente principale: 

Responsabil pentru logica controlerului logic programabil este o unitate centrală de procesare denumită CPU (Central Processing Unit), respectiv programul de funcționare lansat de acesta. 30







I/O-urile sus-menționate sunt responsabile pentru capacitatea PLC-ului de a primi informații despre mediul lui înconjurător, respectiv despre mașini și procese derulate. Acestea sunt transmise în general de diferiți senzori. De asemenea, în categoria de I/O intră ieșirile, care servesc controlerul logic programabil în procesul de reglementare și control a diferitelor elemente. Elementele esențiale ale controlerelor logice programabile moderne sunt modulele de comunicare, cu ajutorul cărora este asigurată comunicarea cu celelalte mijloace, de exemplu cu cititoare de coduri de bare, indicatori de poziție, imprimante, sau cu I/O-uri aflate la distanță, care sunt puse la dispoziție în sisteme bus sau în sistemul tot mai popular Ethernet. În cele din urmă, dar nu în ultimul rând, software-ul, care diferențiază dispozitivele aflate pe piață. Controlerele logice programabile sunt programabile cu ajutorul limbajelor de programare create special, aceste limbaje prezentând diferențe în funcție de producător, chiar și diferențe majore în privința funcțiilor disponibile, gama de blocuri de funcții și confortul de operare, dar în general sunt incluse în grupurile definite de standardul IEC_61131-3, dintre acestea, cel mai frecvent utilizate sunt: - Cu diagramă în scară - Cu blocuri de funcții - Cu set de instrucțiuni

Fig. 14 Allen-Bradley CompactLogix 1769-L32C https://www.mrplc.com/store/images/P/compactlogix-29.jpg

31

Pașii care care vor fi parcurși pentru proiect în RSLogix 5000 : a. Se va descarca programul RSLogix 5000 b. Se va intra în setarile calculatorului (Local Area Connection Properties -> Internet Protocol (TCP/IP)) pentru a deselectarea IP-lui dinamic și selectarea unui IP stabil după care, binențeles , se definește IP-ul stabil (IP addres: ex: 192.168.13.10,38,42,.....). Obs: Pentr a nu se încurca, este de preferat ca terminația de la IP-ul calculatorului să fie din doua cifre. La adresa Subnet mask va apărea adresa 255.255.255.0 Penru confirmarea comenzilor se va apăsa butonul de OK. c. Se deschide RSLinx Clasic Gaterwey pentru a convigura drivers (Configure Drivers). Configurarea draivers se găsește în a treia căsuță spre dreapta(unde este figurat un cablu cu mufe la capete) și se alege EtherNET devices după care se va apăsa Add New pentru a putea personaliza rețeaua (AB-ETH-1; scoală; laborator; licență) , se va confirma prin OK și va apărea o altă fereastră pentru introducerea IP-lui calculatorului și IP-ul care se găsește pe dispovitivul de EtherNET (ex 192.168.13.2). Pentru confirmare se dă Aply și OK. Următorul pas este de a da START dravers “licență”. (apoi close). Cablu dintre calculator și EtherNET este de tip CAT 5 iar între EtherNET și PLC este USB 1761-CBI-PM02.

d. Pentru a observa comunicare între calculator>EtherNET->PLC, se va intra în RSWho din același RSLinx Clasic pentru a observa conexiunea dintre calculator și PLC-ul cu care se va lucra.

32

e. Următorul pas este de a deschide RSLogix 5000 unde se va deschide un nou program și selectarea unui nou controller. Obs. Se va alege același controller ca al PLC-lui.(în cazul nostru 1769-L32C).

f.

După ce terminăm de efectuat operațiile de mai sus va apărea pe ecran Controller Organizer pentr efectuarea efectivă a comenzilor din programul implementat și definirea tagurilor. Deci: Controller Organizer –> Tasks –> MainProgram : 1. Program Tags pentru definirea tagurilor 2. MainRoutine pentru comenzile programului .

33

g. În continuare se poate simula programul cu ajutorul Emulate 5000 Classis Monitor și Factory Talk View Studio sau se poate trimite programul online catre PLC pentru efectuarea operațiilor dorite. 4.2.3. Controlerul CompactLogix L32C Controleru este un dipozitiv care facilitează comunicarea dintre EnterNET și indicatorii de poziție. • Memoria utilizatorului variază de la 0,5 până la 3 MB standard, plus 0,5 până la 1 MB de siguranță, în funcție de tipul de controler. • Cardurile CompactFlash oferă memorie nonvolatile (flash) pentru a stoca permanent un program de utilizator și date de etichetă.

Fig. 15 PS Allen-Bradoher CompactLogix L32C http://eplandata.de/portal/pl_PL/part/data/A-B/gen/A-B/preview/picturefile/256/AB%255C1769%255C1769-L32C.tif.png

4.3. Schema LADDER În schema ladder vom arăta automatizarea procesului aupă cum urmează: 

Linia 0 - se poate observa prima dată butonul de avarie care poate întrerupe ciruitul principal (Local 1:I Data 18). Tot pe această linie se poate observa butonul de pornire care trimite informație către PLC (Local 1:I Data 0) pentru alimentarea releului intermediar K11(Local 2: O Data 0). După cuplare, releou intermediar K11, va alimenta bobine releului K1(Fig.7 - pag. 2:3) care la rândul său va închide circuitul de forță pentru alimentarea convertizorului (Fig.6 - pag1:1).

34







   



   

Linia 1 – contactul releului intermediar K11 pentru confirmare prezență tensiune este secundat de un contact normal închis care se deschide atunci când convertizorul este în avarie (Fig.6 – pag1:3). Pentru siguranță, vom atașa și contactele limitatorilor de nivel minim în paralel pentru a întrerupe circuitul în cazul în care cele două tanckuri vor rămâne fără apă. După îndeplinirea condițiilor se va alimenta bobina releului pentru permisie funcționare(Local 2:O Data 13). Linia 2 – circuitului 1 este condiționat de: presostat , permisie funcționare ,butonul de pornire și pentru a se împiedica funcționarea a două sau mai multe circuite concomitent, sunt atașate și contactele normal închise ale celorlalte circuite (cantact de interblocaj ). Presostatul: are funcția de a trimite informație catre PLC cu privire la presiunea din circuitul de apă. În funcție de acesta se vor deschide valvele preselectate și se va porni motorul ales.1111 Contactul de permisie funcționare este dat de convertizor atunci când acesta este pregătit. Butonul de pornire este pentru selectarea circuitului ales. Contactele de interblocaj sunt contacte normal închis, care au rolul de a se deschide când unul dentre circuite este activat. Linia 3 – este comanda de start dată de convertizor către motor. Această comandă este îndeplinită, doar dacă unul din circuitele 1 sau 2 are comanda de pornire preselectată. Pentru a se împiedica o comandă accidentală, se vor pune și contacte de interblocare aferente circuitelor 3 și 4. Linia 4 – impunerea frecvenței dată de convertizor către motor. Linia 5 – este comanda de stop dată de convertizor. Linia 6 – reprezintă comanda circuitului 2 care are același principiu de funcționare ca al circuitului 1. Linia 7 – acționarea releului intermediar pentru electrovalva 1 (V1) atunci când circuitele 1 sau 2 sunt în funcție. Atunci când limitatorul de nivel minim al tancului 1 este acționat, se va întrerupe alimentarea electrovalvei iar aceasta se va închide pentru oprirea alimentării cu apă din tancul 1. Linia 8 – are același principiu de funcționare ca și linia 7. Deci va închide sau deschide elecrovalva 2 în funcție de circuitul preselectat și limitatorul de nivel minim al tancului 2. Linia 9 – închiderea sau deschiderea electrovalvei 3 în funcție de circuitele 1 sau 2. Linia 10 – închiderea sau deschiderea electrovalvei 4 în funcție de circuitele 1 sau 2. Linia 11 – închiderea sau deschiderea electrovalvelor 5 și 6 în funcție de circuitele 1 sau 2. Linia 12 – comanda de start a circuitului 3 condiționată de presostat și contactul de interblocaj al circuitului 4.

35

      

Linia 13 – contactul de comandă pentru anclanșarea releelor intermediare care vor închide electrovalvele 7 și 9. Linia 14 – comanda de închidere a electrovalvei 10 în funcție de circuitele 3 sau 4. Linia 15 – deschiderea sau închiderea electrovalvei 11 în funcție de limitatorul de nivel maxim al tanckului 1 și circuitele 3 sau 4.. Linia 16 – deschiderea sau închiderea electrovalvei 12 în funcție de limitatorul de nivel maxim al tanckului 2 și circuitele 3 sau 4. Linia 17 – anclanșează sau declanșează circuitului 4, în funcție de presostat și butonul de pornire al circuitului 4. Linia 18 – închide sau deschide releul intermediar aferent electrovalvei 8, în funcție de circuitul 4. Liniile 19, 20, 21 și 22 – închid sau deschid alarmele aferente nivelurilor minim și maxim pentru tanckurile 1 și 2.

36

Fig. 16 Schema 1 LADDER

37

Fig. 17 Schema 2 LADDER

38

Fig. 18 Schema 3 LADDER

39

Fig 19 Schema 4 LADDER

40

Fig 20 Schema 5 LADDER

41

Fig 21 Schema 6 LADDER

42

Fig 22 Schema 7 LADDER

43

Fig. 23 Tagurile folosite în implementare 44

Așa cum se observa în figurile ce urmează, fiecare circui va acționa prin intermediul PLC-lui una sau mai multe echipamente electrice cum ar fi: Circuitul 1 - este prevăzut pentr a funcționa cu motorul 1 și electrovalvele V1, V2, V3 și V4. Atunci când unul din tanckuri va rămâne fară apă, se va anclanșa contactul limitatorului de nivel minim și va închide electrovalva aferentă. În cazul în care și al doi-lea tanck va rămâne fără apă, atunci se va închide și a doua electrovalvă aferentă tanck-lui respectiv. În acest caz circuitul 1 își va întrerupe funcționarea dând conamdă atât motorului 1 cât și electrovalvelor V3 și V4 de întrupere. Circuitul 2 – are același principiu de funcționare ca al circuitului 1. Acesta este considerat circuitul de rezervă, fiind folorit doar în cazul în cate se va defecta motorul 1 sau aceasta este în incapabilitate de funcționare (revizie anuală). Circuitul 3 - va deschide V7, V9, V11 și V12 -pt circuitul de alimentarea a tanck 1 și 2 prin aparatul debactericil (umplerea tanck-urilor de la o sursă de apă care nu este certificată din punct de vedere al potabilității ).

C4(circuitul 4) – va deschide V8 , V11 și V12 pentru alimentarea tanck-lor prin racordul tubului flexibil de la o altă navă sau din portul unde acostează.

45

Fig. 24 Schema de funcționare a circuitului 1

46

Fig. 25 Schema de funcționare a circuitului 2

47

Fig. 26 Alimentarea cu apă prin circuitul de desalinizare (circuitul 3)

48

Fig. 27 Alimentarea tanck-urilor de la mal ,doc sau de la o altă navă (circuitul 4)

49

CAPITOLUL 5 MASURI DE ECRANARE Pentru o buna funcționare a instalației este obligatorie ecranarea lor (EMC)

Fig. 28 Schema bloc pentru ecranarea echipamentelor de forță sau comandă Prin ecranare se înțelege un perete conductor care separă spațiul în trei regiuni distincte - prima, în care se găsește sursa perturbatoare - a doua se găsește ecranul - a treia este regiunea unde se gasește victima și care reprezintă spațiul protejat. Eficiența ecranării se apreciază prin atenuarea ecranului (AE este atenuarea pentru câmp electric , iar AH este pentru câmpul magnetic) și este diferit ca raportul dintre câmpul electromagnetic într-un punct din spațiu protejat , fară ca ecranul să fie prezent și câmpul rezidual din același punct în prezența ecranului. O dată cu creșterea frecvenței se accentuează și pierderile în ecran, și deși crește eficiența acestuia, principala problemă care apare în acest caz este legată de radiația fantelor , adică a orificiilor. În cele mai multe cazuri cablurile reprezintă antene de emisie/recepție deosebit de eficiente comparativ celelalte cutia echipamentelor. Pentru reducerea efectelor perturbatoare ale câmpurilor preluate/emise se folosesc cablurile ecranate. Referitor la ecranarea în câmp electric, pot fi considerate două moduri de conectare pentru cablurile coaxiale. Astfel -în primul caz, ecranul nu este conectat la masă

50

-în cel de-al doilea caz, când ecranul cablului este conectat la masă Capacitatea proprie a cablului apare în paralel pe impedanța de sarcină. Dacă capacitatea proprie a cablului este mult mai mare decât capacitatea corespunzătoare diafoniei capacitive, efectul tensiunii perturbatoare asupra impedanței de sarcină este redus deoarece curentul perturbator este obligat să se scurgă prin impedanța tresei la masă. De obicei , atenuarea cablurilor coaxiale la acțiunea câmpului electric este de circa 80 - 120 dB. Referitor la ecranarea în câmp magnetic, dacă se consideră un conductor sursă de perturbații parcurs de un curent si cablul coaxial victimă plasat în apropiere, se constată existența a două cuplaje inductive, unul față de tresă (ecran) si unul față de conductorul central. În practică, frecvența de tăiere a filtrului corespunzător unui cablu coaxial este de circa 1 kHz și depinde de construcția cablului. La frecvențe înalte energia se propagă prin materialul izolator sub formă de câmp electromagnetic, conductoarele având doar rolul de ghidare a acestui câmp, ele suportând și pierderile prin efect Joule. Deoarece izolatorul are er>1, viteza de propagare este mai mică decât viteza luminii. Impedanța de cuplaj Zk se defineste ca raportul dintre căderea de tensiune pe unitatea de lungime și curentul care îl parcurge. În c.c., impedanța de cuplaj este chiar rezistența liniară a ecranului (caz valabil până la circa 1 MHz), însă în c.a. de înaltă frecvență contează forma constructivă a ecranului; de exemplu, pentru cablurile cu tresă împletită, la frecvențe peste 10 MHz, impedanța de cuplaj creste cu frecvența. Cablurile de înaltă imunitate au impedanța de transfer sub 1 mW/m pentru frecvențe cuprinse între 1 si 10 MHz. Rezultă că, prin intermediul impedanței de cuplaj are loc în permanență un schimb de energie cu mediul ambiant, adică, semnalul util care se transmite pe o linie de transmisiune se transformă în zgomot, respectiv perturbațiile din exterior, se suprapun peste semnalul util. La frecvențe joase, cuplajul este predominant rezistiv și foarte slab. La frecvențe medii, cuplajul devine inductiv, nivelul crescând o dată cu frecvența; panta caracteristicii este cuprinsă între 20 si 40 dB/decadă în funcție de impedanțele generatorului și a sarcinii. La frecvențe ridicate, comportarea este inductivcapacitivă, cu rezonanțe care pot reduce nivelul cuplajului. Reducerea radiației emise sau captate de cabluri se realizează prin conectarea tuturor cablurilor la placa de referință a potențialului, de obicei, reprezentată de către panoul din spatele echipamentului; această placă trebuie să fie bună conducătoare de electricitate. Placa de referință a potențialului se leagă la corpul navei, la ea fiind legate toate ecranele cablurilor de legătură, precum si filtrele. Nici un cablu neecranat sau nefiltrat nu are voie să intre în interiorul echipamentului fără ca referința acestuia să fie legată la placa de referință a potențialului! Legarea la corpul navei se face prin mai multe puncte de impedanță mică (suruburi poziționate la 10 cm distanță unul față de altul). În încheierea acestui capitol trebuie reținut că ecranarea este o soluție relativ scumpă și din această cauză este necesar ca proiectarea mecanică să fie adaptată astfel încât să rezolve cel puțin o parte dintre problemele de ecranare. De exemplu, dacă echipamentele sunt încorporate în cutii din materiale plastice, interiorul acestora, de regulă , se metalizează. Merită a fi reținut faptul că vopselele si lacurile conductoare au o rezistență de suprafață de circa 1 W , în timp ce foliile metalice au

51

rezistența de suprafață mai mică decât 0,1 W. Coroziunea reduce eficiența ecranării datorită oxidării. De exemplu, tabla galvanizată la cald (mată) este izolatoare, iar tabla zincată se acoperă, în timp, cu oxid de zinc (izolator). Oxidul de argint este singurul oxid bun conducător de electricitate, dar nu și sulfura de argint (pasta neagră ce se formează la suprafața argintului), care este izolantă. Apariția combinațiilor de tip metaloxid-metal conduce la apariția unor structuri neliniare, numite de tip "surub ruginit", cu o caracteristică oarecum asemănătoare diodelor, la care neliniaritatea depinde în primul rând de starea suprafețelor și presiunea de contact; aceste structuri generează componente armonice și produse de intermodulație și mai mult, pot fi variabile în timp, sensibile la vibrații (efectul de microfonie), la temperatură, umiditate, modificarea presiunii etc. Cositorul, precum si aliajele sale sunt compatibile pentru lipire cu toate metalele, însă cositorul este uzat de vibrații, caz în care se transformă într-o pulbere care este izolantă si de asemenea, în aliajele cu plumb este neecologic. În cazul industriei navale au fost dezvoltate o serie se tehnici complementare de ecranare a cablurilor față de cele cu șurub , pentru a ajuta cât mai mult vaporul din punct de redere al compatibilității electromagnetice. Una din tehnici este de ecranare a cablurilor în ramele dintre compartimente cu ajutorul unor cuburi speciale care au pe mijloc o folie din aluminiu. Pentru o bună ecranare a cablurilor este indicat ca rama dintre compartimente să fie din inox iar cablurile trebuiesc pregatite (îndepăptată izolația din exterior) în dreptul foliei din aluminiu care se găsește pe cub.

Fig.29 Ecranarea cablului cu ajutorul cuburilor de etanșare https://c1.staticflickr.com/8/7156/6435738805_37b99d8c21_m.jpg

52

Fig.30 Scurgerea câmpului electromagnetic http://capt.co.il/wp-content/uploads/16801437791_0f15e00af7_o.jpg

53

CONCLUZIE Automatizarea instalațiilor au un rol important în industrie , indiferent de domeniu. Rolul automatizărilor este de a micșora timpii de lucru între echipamente sau între echipament și personalul care exploarează instalația și de a da posibilitate de a putea schimba foarte usor destinația instalației prin adăugarea de componente noi sau redirecționarea informațiilor existente. O altă contribuție importantă este micșorarea considerabil a spațiului prevazut pentru echipamentale electrice. Pe viitor, ne propunem să găsim o soluție de comunicarea dintre PLC și calculator sau echipamente care să fie mai rapidă și să nu fie afectată de efectele electromagnetismului.

54

BIBILIOGRAFIE CURS 2. ACTIONARI HIDRAULICE SI PNEUMATICE.....................................................................pag 10 www.ELEKTRIM MOTORS.com

...................................................................................................pag 11

www.resonance.ro/378-large_default/intrerupator-automat-20a-3p-36ka.jpg ..... pag 15 www.electricsite.ro/9903-thickbox_default/contactor-schneider-tesys-lc1-d-3-poli-ac-3440v-18a-bobina-24v-ca-lc1d18b7.jpg ........................................................................................ pag 15 www.dcb.ro/files/produse/multind_site_bobine_statice-616.jpg ......................................pag 15 ECHIPAMENTE ELECTRICE CAP. 2..................................................................................................... pag 17 www.adelaida.ro ...........................................................................................................................................pag 20 cdn1.bigcommerce.com/server4800/h9he6/products/32/images/119/abultimatecombo_ _72087.1359902238.380.380.jpg?c=2 ............................................................................................pag 27 Agenda electrică Moeller 02/08 Softstartere electronice și acţionări electrice pentru motoare ...................................................................................................................................................... pag 28 www.mrplc.com/store/images/P/compactlogix-29.jpg .................................................... pag 31 www.eplandata.de/portal/pl_PL/part/data/A-B/gen/A-B/preview/picturefile/256/AB%255C1769%255C1769-L32C.tif.png .......................................................................................pag 34 www.staticflickr.com/8/7156/6435738805_37b99d8c21_m.jpg .....................................pag 52 capt.co.il/wp-content/uploads/16801437791_0f15e00af7_o.jpg .....................................pag 53

55