Ministerul nvmntului i Tineretului al Republicii Moldova

Universitatea Tehnic a Moldovei

Facultatea Urbanism i Arhitectur

Proiect de an

la disciplina: Automatizarea instalaiei de curire a apelor uzate

A efectuat:st. gr. IPA-111 Railean V.

A verificat:lector univ.Anghelici N.

Chiinu 2015Cuprins1. Introducere....................22. Automatizarea instalaiei de curire a apelor uzate.Schema tehnologic.................................................................................33. Alegerea traductorului. Nivelmetru de rezisten electric..................44. Alegerea schemei de msurare. Puntea de msurare...........................75. Alegerea amplificatorului. Amplificator electronic cu dou trepte....96. Schema cu dou regimuri de comand a motoarelor electrice cu reversare.........................................................................................127. Bibliografie......................................................................................17

1. Introduceren procesele de producere a bunurilor materiale, o importan deosebit o are automatizarea acestor procese, adic realizarea lor fr participarea direct a omului.Automatica este o ramur a tiinei i tehnicii care cuprinde totalitatea metodelor i mijloacelor tehnice de stabilire a unor legturi corespunztoare ntre instalaiile tehnologice i dispozitivele nou introduse, astfel, nct conducerea proceselor de producie s se desfoare fr participarea direct a omului.Automatizarea este constituit de introducerea unor dispozitive i legturi cu scopul de a realiza operaiile de comand i reglare a procesului, fr participarea omului.Sistemele automate pot efectua msurarea, compararea valorilor reale ale parametrilor cu valorile dorite (prescrise), amplificarea mrimilor, comand i semnalizare. Aceste funcii servesc ca baz pentru alte funcii mai complexe: Reglarea Controlul ProteciaProgresul tehnico-tiinific a provocat dezvoltarea intensiv a tuturor ramurilor de producere care cer automatizarea deplin sau parial a proceselor tehnologice. Acest factor duce la mrirea productivitii,calitii, fiabilitii n exploatarea diferitor sisteme i instalaii tehnologice. n proiectul dat se vor precuta metode, soluii i scheme de automatizare a procesului de epurare a apelor uzate la staiile de epurare.2.Schema tehnologicSchema tehnologic reprezint schema constructiv a instalaiei, utilajului, adic o informaie cu privire la obiectul de automatizare, parametrii care vor fi automatizai i n general despre elementele de automatizare.Cu ajutorul elementelor de automatizare se poate regla funcionarea grtarelor la staia de epurare, i asigurarea unui mod de funcionare organizat i sigur. Pentru a automatiza acest proces trebuie de msurat nivelul apei pn la grtar sau dup grtar. Ca exemplu vom folosi nivelmetru cu electrozi care funcioneaz n felul urmtor: cnd nivelmetru apei atinge valoarea maxim la care sunt instalai electrozii apa atingndu-se de electrozi se alimenteaz releul. Acest releu unete n schema de comand contactul 1Re1fiindc CC este fixat n poziia A(automat) , atunci toate seciile 1-1, 2-2, 3-3, se alimenteaz fiindc s-a unit contactul 1Re1, se va alimenta i C1. C1 cu contactele de putere nu sunt artate fiindc sunt n circuite motoare. C1 pornete M1, C1 nchide 5C1,7C1 i deschide 6C1. Prin contact 5C1 se alimenteaz C2, care pornete motorul vanei n aa direcie ca s se deschid vana. Cnd se deschide complet i acioneaz butonul BAD, deschide 1BAD care n mod automat dezalimenteaz C2. C2 pornete M2 i vana se fixeaz n poziia deschis , apa din reea prin van ncepe a curge i a mproca apa i grtarul tinde s se cure. Tot n acest moment prin contactul 7C1se alimenteaz i pune n funcie sistema de transportare, fiindc contacutul .1Re1 este blocat de contactul 4C1. C1 nu pierde alimentarea , cnd nivelul apei este desprins de electrozi E1 i E2. De aceea M1deplaseaz grtarul D1, D2, D3 ,D4- dini fixai pe grtar. Cnd D2 va ajunge la butonul automat BA va aciona acest buton i se va deschide contactul BAD, care pornete automat contactul de C1. C1 va opri motorul M1, i n acela timp se va nchide contactul 6SE1, prin care se alimenteaz C3, C3 d comand M2 vanei , i s roteasc n sens opus ca vana , s se nchid i cnd se va nchide complet, BA acest buton va deschide contactul 1BA, se dezalimenteaz automat C3, i schema revine n poziia iniial i n ateptare.3. Alegerea traductorului. Nivelmetru de rezisten electric

Pentru msurarea mrimilor fizice ce descriu un proces tehnologic, este necesar de obicei, convertirea (traducerea) acestora n mrimi de alt natur fizic, care pot fi introduse cu uurin ntr-un circuit de automatizare (de exemplu, temperatura poate s influeneze un circuit de automatizare numai dac este convertit - tradus ntr-o tensiune electric proporional sau dependent de temperatura respectiv). Elementul care permite convertirea (transformarea, traducerea) unei mrimi fizice de obicei, neelectrice - ntr-o alt mrime fizic - de obicei, electric - dependent de prima, n scopul introducerii acesteia ntr-un circuit de automatizare se numete traductor.Clasificarea traductoarelorTehnica automatizrilor cunoate n prezent o variaie foarte mare de traductoare, de aceea ele se grupeaz n categorii rezultante din clasificarea acestora.Clasificarea traductoarelor poate fi fcut n funcie de natura mrimii de ieire Xe sau n funcie de natura mrimii de intrare Ki .Din punct de vedere al naturii mrimii de intrare sunt: traductoare pentru mrimi neelectrice: temperatur, presiune, debit, nivel, deplasare, vitez, umiditate, analiz fluid; traductoare pentru mrimi electrice: tensiune, curent, putere, frecven,faz.Din punct de vedere al naturii mrimii de ieire se deosebesc: traductoare cu semnal de ieire neelectric - de obicei, mecanic (deplasare), pneumatic (presiune de aer comprimat), hidraulic (presiune de ulei); traductoare cu semnal de ieire electric, care pot fi: traductoare generatoare, la care mrimea de ieire este o tensiune electromotoare; traductoare parametrice, la care mrimea msurat este transformat ntr-un parametru de circuit electric" (rezistena, inductana sau capacitatea).Traductoarele parametrice la rndul lor se mpart n: traductoare rezistive; traductoare inductive traductoare capacitive.Deoarece scopul proiectului dat este de a automatiza o instalaie care e dependent de nivelul apei, vom utiliza traductor de nivel.Nivelul lichidelor, pulberilor sau a materialelor granulare n silozuri se msoar n automatizrile instalaiilor cu ajutorul aparatelor numite nivelmetre. Nivelmetrele pot fi: nivelmetru cu plutitor; nivelmetru de rezisten electric; nivelmetre de inducie; nivelmetre piezoelectrice; nivelmetre cu electrozi.Nivelmetru cu plutitor care se asociaz, de obicei, cu un traductor de deplasare, iar ultimul poate fi cuplat printr-o pies mecanic.Nivelmetru de rezisten electric folosete rezistena variabil la care cursorul este legat mecanic cu plutitorul i permite urmrirea n mod liniar al modificrii nivelului.Nivelmetru de inducie se folosete n cazul lichidelor agresive.Nivelmetrele piezoelectrice folosesc manometrul piezoelectric instalnd la fundul bazinului cu lichid sau la fundul silozului cu materiale curgtoare (nisip, pietri, ciment). Tensiunea de ieire va fi proporional nivelului materialului.La lichidele conductibile electric, poate fi utilizat un procedeu electric cu electrozi aezai la diferite niveluri, conectai la puni de msur. Acestea sesizeaz apariia lichidului n dreptul lor prin modificarea rezistenei ntre electrozi.Traductoarele se folosesc pentru msurarea i transformarea mrimilor parametrilor proceselor tehnologice (temperatura, presiunea, nivelul etc.) in semnal standard (electric, pneumatic, hidraulic). 4. Alegerea schemei de msurare. Puntea de msurareComparatoarele electrice compar mrimile parametrice ntr-un circuit electric. n sisteme automate n calitate de comparatoare electrice se folosesc urmtoarele scheme de msurare:1. Schema punii de msurare (puntea Wheatstone);2. Schema de compensaie;3. Schema de circuit difereniat.Schema punii de msurare este folosit pentru msurarea rezistenei electrice, capacitii electrice, inductanei sau pentru msurarea tuturor parametrilor proceselor care sunt transformate cu ajutorul traductoarelor n rezistena electric, capacitate electric, inductan.Schema reprezint 4 rezistene care sunt unite n punctele A; B;C; D; formnd patru brae A-B; B-C; C-D;D-A.Schema se alimenteaz la diagonala A-C de la o surs cu tensiunea U care poate fi de curent continuu sau alternativ. n diagonala B - D se unete un galvanometru G, care este folosit ca indicator al tensiunii de valoarea 0. Trei rezistene R1, R2, R3 sunt fixe, iar rezistena R4 este variabil. Rezistenele R1 i R2 sunt tiute i ca de obicei, se aleg R1 = R2, iar R3 este necunoscut R3 = RX. Deoarece semnalul care provine de la dispozitivul ce msoar a diferenei de presiune este o variaie a rezistenei electrice, n calitate de schem de msurare vom alege schema punii de msurare. Schema de principiu a punii de msurare este reprezentat n fig. 1.Fig. 1 Schema punii de msurare

5. Alegerea amplificatorului. Amplificator electronic cu dou trepte De obicei variaia parametrului msurat este foarte mic, ceea ce ne d o variaie mic a curentului n schema de msurare. Pentru mrirea semnalului provenit de la schema de msurare se utilizeaz dispozitivul electric amplificator. Dup natura mrimii fizice furnizate de sursa de energie (sau de alimentare) amplificatoarele se mpart n: amplificatoare de mrimi electrice (electronice, magnetice, rotative etc.); amplificatoare de mrimi neelectrice (mecanice, pneumatice i hidraulice).Elementele caracteristice pentru definirea amplificatorului sunt: coeficientul de amplificare; puterea folosit de sursa de alimentare; puterea de ieire; tipul de caracteristice Xe=f(Xi).Deoarece n calitate de schem de msurare a fost aleas puntea de msurare, pentru amplificarea semnalului provenit de schema de msurare se va utiliza amplificatorul electronic. Amplificatoarele electronice pot fi cu tuburi electronice sau cu tranzistoare. n prezent sunt larg rspndite amplificatoarele cu tranzistoare.

Schema poate fi n dou stri:1. Echilibrat;2. Dezechilibrat.

Schema este echilibrat atunci cnd curentul n diagonala BD = 0, ceea ce nseamn c se respect relaia :R1R4 = R2R3sau produsele rezistenelor din braele opuse sunt egale.Cnd se realizeaz aceast relaie se spune, c schema este echilibrat i dac R4=Rx , Atunci se poate de aflat:

dac R1=R2 atunci Rx=R3 .Rezistena variabil R4 din schema de msurare va fi nlocuit cu rezistena nivelmetrului de rezisten.Pentru a msura o rezisten necunoscut o unim la bornele c-d, dup aceea echilibrm schema n modul urmtor: micm cursorul rezistenei R3 pn cnd galvanometrul ne va arta (zero), de pe scara de msurare lum rezultatul i-l nmulim la valoarea coeficientului K (nscris pe aparat).Schema pentru o msurare manual este folosit, atunci cnd parametrul de msurat nu se schimb n timp (este constant) sau se schimb puin ca omul s reueasc s ia msurrile.

Fig.2. Schema amplificatorului electroniccu dou trepte de amplificare

6. Schema cu dou regimuri de comand a motoarelor electrice

n instalaiile de construcii deseori este necesar de folosit motoare electrice, care pun n funcie elemente (organele) de reglare a sistemelor automate. Procesul de reglare a parametrilor tehnologici cere schimbarea direciei de deplasare a elementului de reglare (de exemplu clapete, vane, ventiluri etc), de aceea trebuie de condus motorul pentru a se roti n dou sensuri. Pentru aceasta putem folosi schema de comand a motoarelor electrice,care prevede regimul manual de comand. Fiindc reglarea automat se realizeaz printr-o msurare a valorilor parametrilor de reglare, trebuie de folosit comanda automat n dependen de valorile parametrilor de reglare. Dou regimuri de comand (comand manual i automat din schem). Aceast schem prevede schimbarea regimurilor de comand cu ajutorul comutatorului de comand CC i oprirea automat a motorului n dependen de poziia elementului de reglare cu ajutorul contactelor butoanelor automat. Pentru a lmuri detaliat funcionarea schemei desfurate electrice folosim ca exemplu vana de reglare a debitului de ap. Schema constructiv a vanei este reprezentat n figura 3.

Fig.3. Schema constructiv a vanei de reglare

De exemplu vana 4 (fig. 3) schimb debitul apei, care este folosit ntr-o oarecare instalaie de epurare a apelor uzate. Se cere de a regla nivelul ntre valorile maxime i minime. Aceasta se efectueaz prin schimbarea debitului apei cu ajutorul vanei care poate ocupa o poziie maxim sau o poziie minim. Pentru a regla cu o precizie mai nalt nu se folosesc poziiile vanei complet nchis sau complect deschis, ci poziiile intermediare minim sau maxim. Schema de comand a motorului trifazat fr revers funcioneaz n cazul dat n dependen de valorile maxime i minime a nivelului i totodat n dependen de poziiile maxim i minim a vanei de reglare.Dac se acioneaz butonul de pornire BP1 se alimenteaz bobina starterului electromagnetic SE1 pe circuitul: faza F-sigurana, Sgl -butonul oprire ;BP-butonul pornire, BP1 - contactul nchis, 3SE2-bobina, SE1-contactul releului termic, 1Ret-polul 0.Starterul SE1 nchide contactele 1SE1, 2SE1 i deschide contactul 3SE1,care nu permite s se alimenteze bobina SE2. Prin contactul 1SEI se nchid circuitele: faza F-sigurana, Sg-1SE1-bobina motorului, LI-elementul termic, Ret-0 (circuitul principal - direct) i faza, F-sigurana, Sgl-1SE1 condensatorul, C-bobina motorului, L2-elementul termic, Ret-0 (circuitul auxiliar - indirect). Cele dou bobine LI i L2 sunt parcurse de cureni 11 i 12 care produc cte un cmp magnetic n jurul bobinelor. Rezultanta acestor cmpuri este un cmp magnetic nvrtitor care determin o micare de rotaie a rotorului, de exemplu n sensul (1). Se oprete motorul prin acionarea butonului BO.Dac se acioneaz butonul de pornire BP2 se alimenteaz bobina starterului electromagnetic SE2 pe circuitul, faza F-Sgl-BO-BP2-3SEI-SE2-1Ret-0.Starterul SE2 nchide contactele 1SE2, 2SE2 i deschide contactul 3SE2, pentru a nu se alimenta bobina SE1.Prin contactul 2SE2 se nchid circuitele: faza F-Sgl-1SE2-L2-Ret-0 (circuit principal) i faza F-Sg1-1SE2-C-Ll-Ret-0 (circuit auxiliar). n acest caz sensul cmpului magnetic nvrtitor este invers i determin o micare de rotaie a rotorului n sens invers (2).

n producie sunt instalaii, mecanisme care cer schimbarea direciei de rotaie a arborelui motorului electric. Principiul care st la baza reversrii este schimbarea locului de unire a dou faze ntre ele ceea ce conduce la reversarea sensului cmpului nvrtitor, respectiv la reversarea sensului arborelui motorului electric.Schema realizeaz cerina sus artat i ea cuprinde circuitul de putere i circuitul de comand.Circuitul de putere cuprinde trei contacte de putere (principale) ale unui starter electromagnetic 1SE1, 2SE1, 3SE1 i trei contacte de putere ale altui starter electromagnetic 1SE2, 2SE2, 3SE2. Prin aceste serii de contacte se realizeaz comutarea a dou faze ntre ele. Circuitul de comand manuala cuprinde: sigurana Sg4, butonul de oprire BO, dou butoane de pornire BP1 i BP2, dou bobine ale starterelor electromagnetice SE1 i SE2, contactul releului termic 1Ret, contactele de interblocare ntre cele dou startere 5SEI i 5SE2.Schema funcioneaz n modul urmtor: dac acionm butonul BP1 se alimenteaz bobina SE1 pe circuitul: faza C-Sg4-BO-BPl-5SE2-5SEl-IRet faza B. Cnd se alimenteaz SE1 se pune n funcie starterul, se nchid contactele 1SE1, 2SE1, 3SE1, 4SEI i se deschide contactul 5SE1.Prin contactele de putere se unesc la motor fazele n ordinea A, B, C i arborele motorului se rotete n sensul (1). Contactul 4SE1 blocheaz butonul BP1, asigurnd automeninerea pe circuitul: C-Sg4-B0-4SE1-5SE2-SE1-1Ret-faza B. Contactul 5SE1 asigur dezalimentarea bobinei SE2 cnd este alimentat bobina SE1.Pentru oprire se acioneaz asupra butonului BO care ntrerupe circuitul de alimentare a bobinei SE1. Starterul SE1 revine, deschide contactele 1SEl, 2SE1, 3SE1, 4SE1 i nchide contactul 5SE1. Contactele de putere 1SEl, 2SE1, 3SE1 dezalimenteaz motorul i el se oprete.Dac dup oprirea motorului se acioneaz butonul de pornire BP2 atunci se alimenteaz bobina SE2 pe circuitul: faza C-Sg4-BO-BP2-SE2-lRet1 faza B. Starterul SE2 analogic ca i starterul SE1 nchide contactele 1SE2, 2SE2, 3SE2, 4SE2 i deschide contactul 5SE2. Prin contactele 1SE2, 2SE2, 3SE2 se unesc la motor fazele n ordinea B, A, C ceea ce nseamn c unirea la motor a fazelor A i B s-a schimbat cu locul i arborele motorului se rotete n sens invers (2).Rolul contactului 4SE2 este acelai ca i contactul 4SE1. Oprirea motorului se realizeaz tot acionnd butonul de oprire BO. Celelalte elemente din schem realizeaz aceleai protecii ca i n schema motorului trifazat fr revers.

7. Bibliografie1. Victor Ursu. ndrumar de proiectare Proiectarea sistemelor automate pentru construcii , Secia Redactare i Editare a U.T.M., Chiinu, 2003.

17