Do Projektu iAutomatyka dołączyli:

https://iautomatyka.pl/wp-content/uploads/2022/09/pompo1.jpg

Automatyczne przepompownie ścieków – awarie

autor: MatAutomat.

Praca w branży Wodociągowo – Kanalizacyjnej podobnie jak w fabryce bywa zaskakująca i potrafi zaskoczyć niespodziewaną awarią w najmniej odpowiednim momencie. Wraz z automatyzacją obiekty zyskały samodzielność pracy. Należy zaznaczyć, że są obiekty, na których stacjonują operatorzy całodobowo. Praca automatyka w tej gałęzi przemysłu jest z pewnością ciekawa. W poniższym artykule opiszę najczęstsze awarie spotykane na obiektach związanych z przepompowniami ścieków z punktu widzenia automatyka. Do dzieła! 


1. Awaria wyłącznika pływakowego

Jest to podstawowy element, z którego składa się automatyczna przepompownia ścieków. Zastosowań ma wiele. W przypadku przepompowni ścieków służy do awaryjnej pracy obiektu.wyjątki, gdzie jest nadrzędnym elementem sterującym. Może być również zastosowany jako wskaźnik poziomu na zbiorniku wody, ale o tym nie dziś. Troszkę teorii. 

Powyższe zdjęcie przedstawia przykładowy wyłącznik pływakowy. Potocznie zwany “gruchą”. Wspomniany wyłącznik służy do awaryjnej pracy automatycznej przepompowni ścieków. Należy zaznaczyć, iż zdarzają się obiekty, gdzie służy jako główny wskaźnik pracy. Cały algorytm pracy automatycznych przepompowni ścieków opiera się  zazwyczaj pomiarze poziomu za pomocą sond hydrostatycznych. W większości przypadków jest to analogowy pomiar poziomu w zbiorniku po pętli 4-20 [mA]. W przypadku awarii sondy poziomu wyłączniki pływakowe służą jako podrzędny element sterowania pompami. Zazwyczaj przepompownia wyposażona jest w 4 wyłączniki pływakowe. Jest to zależne również od ilości pomp na obiekcie. Pierwszym wyłącznikiem pływakowym jest suchobieg. Stosowany jest często jako wskaźnik odłączający pracę pompy. Ma jeszcze jeden cel. Najniżej umiejscowiony pływak zabezpiecza przed pracą na sucho pomp. Taka praca pompy często prowadzi do usterek oraz zatarć. Choć z własnego doświadczenia wiem, że nie zawsze uchroni pompę przed pracą na sucho. Kolejne “gruszki” służą do załączania pracy pomp. Potocznie zwane roboczymi. Ilość pomp określa ilość wyłączników pływakowych. Większość przepompowni charakteryzuje się swoim własnym programem pracy i może się zdarzyć przypadek, gdy wyłącznik od poziomu roboczego 2 załączy pompę a wyłącznik poziomu roboczego 1 ją odstawi (pomijając pływak suchobieg). Charakterystyk pracy automatycznych przepompowni jest kilka. Najwyżej położoną “gruszką” jest wysoki poziom. Informuje operatora o tym, że poziom ścieku jest już wysoki a przepompownia stoi bądź pompy nie są w pełni wydajne. 

Każdy z wyłączników może pracować jako NC bądź NO. Pływaki załączające pracę pomp oraz wysoki poziom podłączone są jako NO. Inaczej jest w przypadku najniżej ułożonej gruszki. Działa na zasadzie styku NC, cewka jest wysterowana gdy styk się otwiera (poziom spada poniżej ustawionej wysokości). 

Poniższe zdjęcie przedstawia typowe podłączenie pływaka wraz z dołożeniem lampki ostrzegającej. Występujące gruszki są zasilane zarówno napięciem znamionowym DC oraz AC.

Tak jak już wspomniano wyżej każdy z wyłączników ma inne zadanie do wykonania. Telefon 7;01 dzwoni operator z informacją, że na wizualizacji dostrzegł ciągłą pracę jednej z pomp na pobliskiej przepompowni ścieków. Szybko pakujemy samochód i w drogę. Na miejscu pierwsze co otwieramy zbiornik i widzimy: faktycznie pompa pracuje cały czas. Obok widać jak gruszka od poziomu roboczego P2 przykleiła się do ścianki zbiornika. Zbiornik pusty. Udało się odkleić pływak i pompa stanęła. Pierwsze co się nasuwa się na myśl to co z gruszką suchobiegu? W tym przypadku nie zareagowała, gdyż program w PLC był tak napisany, że sterowanie odbywało się tylko i wyłącznie  za pomocą dwóch pływaków roboczych. Sterownik cały czas widział „I” na wejściu  pływaka i z tego wynikała praca na sucho pompy.

Sobota. Telefon o godzinie 9:30. Potrzebny automatyk przepompownia stoi. Wysoki poziom na wizualizacji. Przyjazd na miejsce około godziny 10:30. Schemat w dłoń. Szybka analiza: Praca przepompowni opiera się na samych pływakach. Miernik do ręki i szybkie potwierdzenie diagnozy –  uszkodzona grucha od poziomu roboczego. Teraz tylko w głowie nadzieja, że uda się przeciągnąć kabel w peszlu. Udało się. Godzinka i obiekt pracuje w trybie AUTO. Jakie wnioski? Jeden uszkodzony pływak uniemożliwia pracę automatycznej przepompowni i zmusza automatyka do szybkiego działania. 

Czas mija a tu kolejne wezwanie. Wysoki poziom na obiekcie. Pompy stoją. Zerkam na panel HMI w celu szybkiej analizy wizualizacji obiektu. Poziom ponad 3 metry. Na oko się zgadza. Patrzę dalej a tu niespodzianka. Wszystkie pływaki załączone na zielono (stan wysoki) a suchobieg pali się na czerwono. Miernik w dłoń. Faktycznie. Uszkodzony wyłącznik pływakowy od suchobiegu. Szybka zworka na listwach ZUG w celu pominięcia uszkodzonego pływaka aby obiekt mógł zacząć pracę. Gdy obiekt został spompowany do danej wysokości mogę zabierać się za wymianę gruszki. Tutaj natomiast program w PLC był tak skonstruowany, że uszkodzony pływak suchobiegu uniemożliwia pracę całej przepompowni.

Wnioski? Trzy inne obiekty. Każdy charakteryzuje się innym algorytmem działania. Za każdym razem zawinił inny pływak. Skutek ten sam – awaria.

Przykład zadziałania pływaka gdy jest podłączona jako NO i w chwili pomiaru jest uniesiona (ZUG 15 & 16):

 

Jak widzimy pływak działa poprawnie – w chwili uniesienia się na ścieku zamyka obwód i podaje sygnał na PLC jako „1”.

Poniższe zdjęcie przedstawia przykład diagnostyki sondy hydrostatycznej na obiekcie. Tak jak już wspomnieliśmy wyżej, sonda działa po pętli prądowej 4-20 mA.

Tutaj mamy przykład sprawnie działającej sondy poziomu. Nasz miliamperomierz wyświetla wartość rzędu 4.84 [mA]. Na ujęciu zamontowana jest sonda 6- metrowa. Sterownik przeskalował wartość prądu i przeliczył nam na okolice 30cm w zbiorniku co jest zgodne z rzeczywistością.

2. Awaria obiektu – „Włamanie”

Każdy z obiektów wyposażony jest w kontaktrony. Inaczej mówiąc, są to proste czujniki magnetyczne działające 0-1. Składają się z magnesu oraz czujnika kontaktronowego. Gdy przyłożymy magnes do czujnika, styki które znajdują się wewnątrz wspomnianego czujnika zwierają się. W przypadku gdy magnes oddalimy, styki się rozwierają.

Kontaktrony są zazwyczaj montowane na przepompowniach w kilku miejscach. Instalowane są zazwyczaj w zbiorniku, szafce pośredniej oraz głównej szafie AKPiA. W większości przypadków są połączone w szeregu. Poniższa ilustracja pomoże zobrazować układ połączeń (wariant z jednym kontaktronem oraz przełącznik z kluczykiem):

W przypadku gdy mamy więcej jak jeden czujnik magnetyczny istnieje spore prawdopodobieństwo na wystąpienie włamania. Czasami wystarczy żle domknięta klapa od zbiornika. Mając pewność, że wszystko domknięte sprawdzamy miernikiem po kolei obecność napięcia na zugach. Istnieje wariant wspólny – kolega przykładający magnes do czujnika oraz my z miernikiem sprawdzający ciągłość obwodu :). Są to z reguły najprostsze i najprzyjemniejsze awarie na obiektach przepompowni.

3. Awaria CKF

Jest to nieodłączny element wyposażenia każdej przepompowni ścieków. Głównie stosowany jest w jednym celu. Ma za zadanie zabezpieczyć pompy zasilane z sieci trójfazowej, gdy zanika napięcie w co najmniej jednej fazie. W zależności od danych wersji chronić może też od asymetrii napięć oraz zabezpiecza kierunek obrotów silnika w przypadku zamiany faz.  

CKF zabezpiecza silnik przed wyżej przedstawionymi czynnikami. Zjawiska te mogą powodować nadmierne przegrzewanie się silnika. Prowadzi to często do awarii jednostek napędowych. Zmiana kolejności faz prowadzi do zmiany kierunku wirowania co może prowadzić do mechanicznych usterek silnika. Praca silnika trójfazowego na dwóch fazach często może prowadzić do pracy o zwiększonym prądzie na dwóch pozostałych fazach nawet o 60% prądu znamionowego. W przypadku asymetrii napięć podczas pracy pompy doprowadzi to do dwukrotnego zwiększenia prądów zasilających a w rezultacie zatrzymania silnika bądź spalenia jego izolacji. Chciałbym zaznaczyć, że występują różne wersje czujników CKF i nie każdy chroni aparaturę przed wszystkimi wyżej wymienionymi czynnikami.

W przypadku gdy czujnik wykryje zanik napięcia na jednej z faz bądź asymetrię napięciową między fazami zadziała po 4 sekundach. Odstawi przekaźnik poprawności zasilania przepompowni. Z czym to się wiąże? Sterownik PLC będzie to widział jako brak zasilania i uniemożliwi pracę obiektu. 

Jadę na awarię związaną z zasilaniem obiektu. Po drodze z tyłu głowy przewija mi się awaria CKF. Przyjeżdżam na obiekt i mierzę napięcie w szafie AKPiA. Wszystkie 3 fazy są.  Szybka diagnoza i pierwsza myśl okazała się trafną – uszkodzony ckf. Zworka i szybko na warsztat po nowy czujnik, żeby zdążyć przed 15:-)

Awarie czujników zdarzają się stosunkowo często. Naprawa opiera się na wymianie uszkodzonego CKF. W przypadkach nagłych, gdy nie mamy dostępu do elementu możemy iść na skróty i zrobić to na samym przekaźniku aby sterownik nie blokował algorytmu pracy.

4. Awaria pomp

Na automatycznych przepompowniach są stosowane zazwyczaj 3-fazowe zatapialne pompy ściekowe rzędu mocy (0.5kW – 10kW). Nie oznacza to, że na innych większych obiektach są większe pompy rzędu 30kW bądź 40kW. Wszystko zależy od lokalizacji, częstotliwości pracy, napływu czy też średnicy rurociągu tłoczonego. Awarie tego typu należą do najczęstszych. Wymieńmy kilka z nich:

  • Uszkodzenie mechaniczne pompy – zazwyczaj objawia się zbyt dużym prądem rozruchowym. Pierwszą czynnością jest sprawdzenie czy nie doszło do zapchania nieczystościami. Wady mechaniczne możemy zdiagnozować również poprzez nietypowe dźwięki wydawane przez jednostkę napędową podczas pracy. Pompa wydaje charakterystyczny „dźwięk” mogący informować o zużytym łożysku. Wszelkie usterki mechaniczne diagnozujemy po wcześniejszych pomiarach elektrycznych silnika.

Uszkodzenie elektryczne – kiedy sprawdzimy wszystkie elementy sterowania i mamy pewność, że pompa sama w sobie jest uszkodzona przystępujemy do pomiarów elektrycznych silnika. Mierzymy rezystancję uzwojeń. Zazwyczaj wykonujemy 3 pomiary rezystancji uzwojeń. Zależy to od sposób podłączenia. Wyniki powinny być na bardzo podobnym poziomie z kilku % odchyleniem procentowym ( zakładamy 5%). Gdy widzimy niezgodność w pomiarach bądź miernik wskazuje nam nieskończoność informuje to nas o tym, że nastąpiło przerwanie uzwojenia i pompa wymaga naprawy. Przykład pomiaru rezystancji dwóch uzwojeń sprawnej pompy.

Kolejnym etapem jest pomiar Riso. Mierzymy rezystancję izolacji do PE. Wyniki powinny zaczynać się od poziomu 5M Ohm (w przypadku naszych pomp). Gdy rezystancja jest dużo niższa bądź nie jesteśmy w stanie wykonać pomiaru (miernik nie dobija do 500V bądź 1kV w zależności od nastaw na mierniku) jest to dla nas informacja o usterce pompy. Zazwyczaj jest to usterka kabla zasilającego pompę albo jej zalania wewnątrz. Awaria tego typu jest jednoznaczna z demontażem. Przykład pomiaru rezystancji izolacji uzwojenia do PE. Wyniki poprawny.

A tu taki przykład „spalenia” II uzwojenia 🙂

  • Termik – jest to jedno z zabezpieczeń pomp przed przegrzaniem. W awaryjnych sytuacjach dochodzi do odstawienia pompy z powodu wyrzucenia termika. Zbyt długa praca to najczęstsza przyczyna. Zdarzają się przypadki gdzie PLC widzi awarię termika mimo, że jest cały. Wystarczył poluzowany kabel w szafce pośredniej aby zatrzymać pracę pompy. W takim przypadku wystarczyło wymienić zug’a i problem rozwiązany.
  • Stycznik – są przypadki w których awaria stycznika uniemożliwia rozruch i pracę pompy. Mierzymy napięcie na wejściu i wyjściu i mamy potwierdzenie usterki (nie pomijając sprawdzenia cewki). Awarie pomp spowodowane są również zepsutymi przekaźnikami. Bywały awarie w których dochodziło często do uszkodzenia przekaźników potwierdzenia pracy które uniemożliwiały dalszą pracę pomp.
  • Spalone bezpieczniki/ zadziałanie wyłącznika silnikowego – kiedy dochodzi do zapchania wirnika pompy ściekowej następuje wzrost prądu znamionowego co może skutkować spaleniem bezpieczników i uniemożliwieniem dalszej pracy. Przyczyną awarii tego typu może być żle nastawiony wyłącznik silnikowy i w konsekwencji zadziałanie zabezpieczenia.

Przykład działania wyłącznika silnikowego w przypadku braku awarii. Przepuszcza dalej napięcie na poszczególne elementy sterowania.

Przykład zadziałania wyłącznika silnikowego (zbyt duży prąd rozruchowy pompy i odstawienie) :

Wyłączniki silnikowe zapewniają odpowiednią ochronę pomp. W przypadku wystąpienia przeciążeń bądź zwarć momentalnie odcinają pracę urządzenia. Silnikowe wyłączniki dobiera się zgodnie z wymaganiami do danej pompy ( prąd znamionowy pracy).



Utworzono: / Kategoria:

Reklama

Newsletter

Zapisz się i jako pierwszy otrzymuj nowości!



PRZECZYTAJ RÓWNIEŻ



NAJNOWSZE PUBLIKACJE OD UŻYTKOWNIKÓW I FIRM

Reklama



POLECANE FIRMY I PRODUKTY
  • SICK oferuje całą gamę elektronicznych przetworników pomiarowych ciśnienia i presostatów, które ze względu na inteligentne i wszechstronne możliwości konfiguracji dają się optymalnie dopasować do indywidualnych wymagań klienta. W typowy dla...
  • Sterowniki  z serii SIMATIC S7-1200 oferują szeroki zakres funkcjonalności i zintegrowane wejścia/wyjścia zamknięte w kompaktowej obudowie. Są doskonałym narzędziem do realizacji standardowych projektów i zadań automatyki, a jednostki S7-12...
  • PR200 to uniwersalne i łatwe w obsłudze urządzenie zaprojektowane w plastikowej obudowie do montażu na szynie DIN jako alternatywa dla PLC. Przekaźnik jest dostępny w kilku wersjach dla napięcia stałego i przemiennego. Jest wyposażony w cyf...
  • SCADA z wbudowanym serwerem sieci Web i routerem, bez licencji, bez limitów rejestrów! Brzmi dobrze? A to dopiero początek! Jest to urządzenie umożliwiające zarządzanie zarówno w sieci lokalnej jak i przez Internet z komputera, bądź urządze...
  • Obsługa za pomocą urządzeń mobilnych zapewnia wygodę i ciągłość pracy Operatorzy maszyn mogą teraz płynnie przełączać kontrolę nad maszyną między głównym interfejsem HMI a urządzeniami mobilnymi. Nowa funkcja systemu mapp View firmy B&R...
  • EPLAN Electric P8 oferuje nieograniczone możliwości planowania projektu, tworzenia dokumentacji oraz zarządzania projektami automatyki. Zautomatyzowane tworzenie szczegółowych raportów opartych na schematach okablowania jest integralnym ele...