Захист потужного занурювального насоса на комунальному підприємстві водоканалу

Опис проблеми

Міський водоканал експлуатує потужний артезіанський занурювальний насос (потужністю 45 кВт), який качає воду в резервуар для забезпечення питною водою цілого мікрорайону. Вартість самого насоса, а також послуг із його підйому з глибокої свердловини в разі поломки є величезною.

Для такого критично важливого обладнання існує два головні ризики:

1. Електричні аварії в мережі: Обрив однієї з фаз на лінії через негоду, критичний перекіс напруги або випадкове переплутування фаз місцями під час проведення ремонтних робіт на підстанції (через що насос почне обертатися у зворотний бік і моментально зламається).

2. Механічне перевантаження та погіршення охолодження: Якщо насос частково забивається мулом, піском або працює занадто довго на пікових навантаженнях, його обмотки починають критично грітися. Звичайний тепловий автомат у щиті часто спрацьовує занадто пізно — вже тоді, коли ізоляція всередині двигуна під землею почала плавитися.

Рішення з використанням RM35TM50MW

Ця модель від Schneider Electric є унікальним комбінованим пристроєм. Вона одночасно стежить за якістю трифазної напруги живильної мережі та безпосередньо за температурою всередині самого двигуна. Для цього реле підключається до спеціальних температурних датчиків (терморезисторів PTC), які закладаються в обмотки двигуна ще на заводі-виробнику.

Крок 1: Підключення пристрою в щиті керування

Монтаж пристрою виконується на стандартну DIN-рейку за дуже чіткою схемою розподілу клем:

1. Верхній ярус клем (Входи): На клеми L1, L2, L3 підключаються три фази вхідної мережі для контролю напруги. Дріт від температурних датчиків PTC, які вбудовані в мотор насоса, підключається до сусідніх верхніх клем T1 та T2. Клема NC залишається вільною.

2. Нижній ярус клем (Живлення): На клеми A1 та A2 підключається робоча напруга живлення самого реле. Завдяки універсальному блоку живлення (діапазон від 24 до 240 Вольт змінного або постійного струму), сюди подається стандартна напруга з ланцюга керування щита.

3. Нижній ярус клем (Керування): Для безпеки використовуються два незалежних нормально розімкнених контакти. Пара клем 11-14 відповідає за ланцюг напруги, а пара 21-24 — за ланцюг температури. Вони підключаються послідовно в ланцюг аварійної зупинки котушки головного силового контактора насоса.

Крок 2: Логіка роботи та автоматичне розпізнавання

Пристрій розроблений за принципом абсолютної автоматизації (Plug and Play), на його панелі немає жодних регуляторів, що повністю виключає помилки обслуговуючого персоналу:

1. Автоматичний контроль PTC: Реле безперервно вимірює опір кола підземних датчиків. Нормальний робочий опір системи в «холодному» стані становить від 750 Ом до 1500 Ом. Якщо двигун перегрівається і опір датчиків різко зростає до 3100 Ом або вище, реле моментально фіксує теплову аварію.

2. Фіксований контроль напруги: Поріг спрацювання за зниженою лінійною напругою жорстко зафіксований на заводі на позначці 311 Вольт. Також автоматично контролюється правильний порядок фаз (L1-L2-L3) та їхній перекіс.

Крок 3: Алгоритм роботи в реальних умовах

• Штатний режим: Напруга в мережі стабільна, послідовність фаз правильна, а температура обмоток двигуна безпечна. Опір датчиків низький. Внутрішні контакти 11-14 та 21-24 замкнені, забезпечуючи безперервне живлення котушки контактора. На панелі стабільно світяться три індикатори: зелений Un (наявність живлення), верхній жовтий (норма напруги) та нижній жовтий (норма температури). Насос працює.

• Ситуація аварії 1 (Теплове перевантаження двигуна): Через заклинювання або надважку роботу обмотки під землею починають критично грітися, хоча напруга в мережі залишається ідеальною. Датчики PTC реагують на тепло, їхній опір перевищує 3100 Ом. Реле RM35TM50MW блискавично розмикає вихідні контакти 21-24. Силовий контактор вимикається, рятуючи двигун від згорання. При цьому нижній жовтий індикатор стану PTC на панелі повністю гасне. Поки мотор фізично не охолоне і опір не впаде нижче 1650 Ом, реле не дозволить запустити систему знову.

• Ситуація аварії 2 (Обрив або коротке замикання кабелю датчика): Якщо під час вібрації дріт на клемах T1-T2 пошкодиться або закоротить, реле моментально розпізнає це за критичним значенням опору, знеструмить контакти 21-24 і зупинить насос, а нижній жовтий індикатор почне швидко блимати, вказуючи на несправність лінії датчика.

• Ситуація аварії 3 (Проблема з мережею живлення): Якщо зникне одна з фаз, напруга впаде нижче 311 Вольт або фази переплутають місцями, реле за частку секунди розімкне контакти 11-14. При цьому верхній жовтий індикатор контролю напруги згасне, миттєво відсікаючи живлення від двигуна ще до того, як він почне обертатися у зворотний бік чи працювати на двох фазах.

⠀
Результат

Насосна станція водоканалу надійно захищена з усіх боків — і від зовнішніх примх електромережі, і від прихованих внутрішніх теплових перевантажень під землею. Комунальне підприємство повністю уникає катастрофічних витрат на демонтаж та капітальний ремонт обладнання, а черговий інженер за станом світлодіодних індикаторів на панелі чітко бачить причину зупинки: чи потрібно викликати обленерго через фази, чи просто дати потужному двигуну час на природне охолодження.