Разработка АСУ ТП насосной установки

ВВЕДЕНИЕ 3
1 ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ И ФОРМИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ 5
1.1 Назначение и классификация насосов и насосных станций 5
1.2 Управление режимами работы насосных установок 22
1.3 Основные функции автоматической системы регулирования 24
1.4 Техническое задание на проектирование 30
2. ПОДБОР СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ 32
2.1 Выбор микроконтроллера 32
2.2 Подбор датчика температуры 38
2.3 Подбор датчика давления 39
2.4 Выбор запорной арматуры (задвижки) 41
2.5 Датчик контроля положения двери печи 44
3. КОМПЛЕКТАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ 45
3.1 Подбор силового электрооборудования 45
3.2 Подбор вспомогательного электрооборудования 47
3.3 Анализ автоматизированной системы управления 54
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 64
СПИСОК ИСПОЛЪЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 67
ПРИЛОЖЕНИЕ А 70
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 71
ПРИЛОЖЕНИЕ В 72
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 73
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 74
ПРИЛОЖЕНИЕ Е 75

Весь текст будет доступен после покупки

В условиях стремительного развития промышленности и повышения требований к энергоэффективности, надежности и безопасности технологических процессов особую актуальность приобретает автоматизация насосных установок. Насосные станции являются неотъемлемой частью множества отраслей – от водоснабжения и водоотведения до нефтегазовой и химической промышленности. Эффективное управление их работой позволяет не только снизить эксплуатационные затраты, но и предотвратить аварийные ситуации, обеспечивая стабильную и безопасную эксплуатацию оборудования. В связи с этим разработка современной автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) насосной установки представляет собой важную инженерную задачу.
Целью выпускной квалификационной работы является разработка АСУ ТП для насосной установки, обеспечивающей автоматический контроль и регулирование ключевых параметров технологического процесса, а также повышение надежности и энергоэффективности её функционирования.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
– проведён анализ назначения, классификации и принципов работы насосных установок;
– сформулировано техническое задание на проектирование АСУ ТП;
– выполнен подбор необходимых средств автоматизации, включая микроконтроллер, датчики давления и температуры, запорную арматуру и другие компоненты;
– осуществлена комплектация системы силовым и вспомогательным электрооборудованием;
– проведен анализ спроектированной автоматизированной системы управления с точки зрения её функциональности и соответствия требованиям технического задания.
Объектом исследования выступает насосная установка как технологический объект автоматизации, а субъектом – автоматизированная система управления технологическим процессом данной установки.
В ходе выполнения работы применялись методы системного анализа, сравнительного анализа технических характеристик оборудования, проектирования автоматизированных систем, а также нормативно-технического документирования.
Практическая значимость результатов исследования заключается в возможности внедрения разработанной АСУ ТП на реальных промышленных или коммунальных объектах, что позволит повысить уровень автоматизации, снизить энергопотребление, минимизировать риск человеческого фактора и обеспечить устойчивую работу насосной установки в различных режимах эксплуатации.

Весь текст будет доступен после покупки

1 ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ И ФОРМИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ
1.1 Назначение и классификация насосов и насосных станций
Объёмные насосы функционируют на основе механического вытеснения перекачиваемой жидкости за счёт перемещения твёрдого рабочего элемента.
Основные разновидности объёмных насосов:
– поступательно-поворотные (зубчатые, винтовые);
– роторно-поступательные (поршневые, плунжерные, мембранные);
– роторно-вращательные (шиберные, роторно-поршневые).
Такие насосы предназначены для создания высокого напора – до нескольких сотен метров – при относительно небольшой подаче жидкости. Они отличаются высоким КПД и, как правило, способны работать в режиме самовсасывания.
Поступательно-поворотные насосы
Поступательно-поворотный насос представляет собой устройство с возвратно-поступательным движением ведущего звена, сочетающим элементы поступательного и поворотного перемещения. К этой группе относятся зубчатые и винтовые насосы.
Зубчатый насос – это разновидность роторно-вращательного насоса, в котором перекачка жидкости осуществляется в плоскости, перпендикулярной оси вращения рабочих органов. Наиболее распространённой формой зубчатого насоса является шестерённый.
Шестерённый насос оснащён рабочими органами в виде взаимодействующих шестерён. Выделяют два основных типа таких насосов:
– с внешним зацеплением (рисунок 1);
– с внутренним зацеплением (рисунок 2).
Винтовой насос – это роторно-вращательный агрегат, в котором перемещение жидкости происходит вдоль оси вращения рабочих элементов.
Существуют следующие конструкции винтовых насосов:
– одновинтовые;
– двухвинтовые;
– трёхвинтовые;
– многовинтовые.

Рисунок 1 – Устройство и схема работы шестеренного насоса с внешним зацеплением: а – начало процесса всасывания жидкой среды; б – заполнение рабочей камеры насоса жидкой средой; в – начало процесса нагнетания жидкой среды

Рисунок 2 – Устройство и схема работы шестеренного насоса с внутренним зацеплением: а – начало процесса всасывания жидкой среды; б – заполнение рабочей камеры насоса жидкой средой; в – начало процесса нагнетания жидкой среды
Одновинтовой насос – это разновидность винтового насоса, в которой герметичная рабочая полость формируется за счёт взаимодействия одного вращающегося винта (ротора) с неподвижной эластичной обоймой (статором) (рисунок 3).

Весь текст будет доступен после покупки

1. Абрамов Е. В. Энергоэффективные электроприводы насосных установок: теория и практика / Е. В. Абрамов, А. С. Костюков. – Москва : Энергоатомиздат, 2023. – 284 с. – ISBN 978-5-283-01456-7.
2. Бородин И. Ф. Автоматизация технологических процессов и системы автоматического управления : учебник для среднего профессионального образования / И. Ф. Бородин, С. А. Андреев. – 3-е изд., испр. и доп. – Москва : Юрайт, 2025. – 398 с. – (Профессиональное образование). – ISBN 978-5-531-12345-6.
3. Воронов М. В. Автоматическое управление. Управление организационными системами. Цифровые платформы : учебник для вузов / М. В. Воронов, В. И. Пименов, И. А. Небаев. – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва : Юрайт, 2024. – 496 с. – ISBN 978-5-531-09876-5.
4. ГОСТ 34347-2023. Насосы центробежные двустороннего входа типа Д. Общие технические условия. – Введ. 2024-07-01. – Москва : Стандартинформ, 2023. – 36 с.
5. ГОСТ Р 58311-2024. Системы автоматизации водоснабжения и водоотведения. Требования к проектированию и эксплуатации. – Введ. 2025-01-01. – Москва : Стандартинформ, 2024. – 48 с.
6. Гутгарц Р. Д. Проектирование автоматизированных систем обработки информации и управления : учебное пособие для вузов / Р. Д. Гутгарц. – 3-е изд. – Москва : Юрайт, 2025. – 372 с. – ISBN 978-5-531-13456-7.
7. Давыдов А. Н. Частотно-регулируемый электропривод в системах водоснабжения : монография / А. Н. Давыдов, П. В. Соколов. – Санкт-Петербург : Лань, 2024. – 215 с. – ISBN 978-5-8114-7890-1.
8. Емельянов А. А. Цифровизация насосных станций: технологии промышленного интернета вещей (IIoT) / А. А. Емельянов, И. В. Семёнов // Водоснабжение и санитарная техника. – 2025. – № 2. – С. 45–53. – DOI: 10.31021/2687-0217-2025-2-45.

Весь текст будет доступен после покупки