Производственная сигнализация —
Производственная сигнализация шлюза подразделяется: по назначению — на оперативную, аварийную, поисковую и по исполнению — на световую, звуковую и сельсинную. Оперативная сигнализация контролирует технологические операции, связанные со шлюзованием, аварийная сигнализирует о наличии неисправностей, поисковая указывает поврежденный участок.
Световая оперативная сигнализация. Лампы накаливания HI, Н2, Н4, Н9 в схеме световой оперативной сигнализации (рис. 8.2, а) установлены в арматуре с линзами зеленого и красного цвета. Зеленый цвет соответствует открытому конечному положению ворот и затворов шлюза, красный — закрытому. Лампа НЗ белого цвета загорается при конечном положении затвора в процессе наполнения камеры шлюза. Лампы НЮ и НИ синего и желтого цвета горят при сравнявшихся уровнях соответственно при наполнении и опорожнении камеры.
Все сигнальные лампы в процессе выполнения операции горят мигающим светом, а в конце операции — ровным. Например, при открывании двустворчатых ворот зеленая лампа Н6 подключена контактом дублирующего реле К10 к источнику мигающего света, в открытом конечном положении этих ворот Н6 подключена контактом концевого реле К9 к источнику постоянного напряжения.
В качестве источников мигающего света на шлюзах применяют бесконтактные генераторы пульсирующего напряжения (рис. 8.2, б), в состав которых входят: переключающий диод-динистор VI, выпрямительный диод V2 тиристор V3; электрический конденсатор С и резисторы R1 и R2.
Напряжение на выходе генератора пульсирующего напряжения (ГПН) появляется при включении тиристора УЗ, работающего здесь в ключевом режиме. При запирании тиристора V3 напряжение на выходе генератора равно нулю. С момента подачи питания на вход ГПН происходит заряд конденсатора С по цепи: V2—R1—С с постоянной времени 7 = RXC. При некотором напряжении на конденсаторе открывается динистор VI и конденсатор разряжается по цепи: «плюс» обкладки С, R2, VI, переход управляющий электрод—катод V3, «минус» обкладки С. Ток разряда открывает тиристор, на выходе генератора появляется напряжение. Время включения и отключения тири- 162 стора регулируют изменением параметров резисторов Rl, R2, конденсатора С и подбором напряжений переключения динистора.
Сельсинная оперативная сигнализация. Этот вид сигнализации передает на центральный пульт информацию о положении ворот и затворов, наличии и размерах перекоса основного и аварийного затворов подъемно-опускных ворот, уровне воды в камере и бьефах и т. п.
Устройство сельсинной сигнализации включает в себя сельсины- датчики, связанные с механизмами, положения которых они должны указывать, и сельсины-приемники, установленные на пульте управления. Для удобства эксплуатации нескольких сельсинов-приемников, обслуживающих конкретный механизм шлюза, например затворы галерей, объединяют в общем корпусе и называют их шлюзовыми индикаторами. Различают указательные и контрольные индикаторы. В указательных индикаторах при вращении вала сельсина-приемника происходит перемещение стрелки или макета механизма. К указательным относятся индикаторы положения ворот, затворов и уровней бьефов. В контрольных индикаторах применены легкие контакты телефонного типа, которые переключаются с помощью поворотного кулачка, укрепленного на выходном валу сельсина-приемника. К контрольным относятся индикаторы перекоса верхних рабочих и аварийных ворот, а также индикаторы разности уровней (напоров) для каждой головы шлюза.
На схеме сельсинной сигнализации с использованием индикаторов (рис. 8.3, а) приняты следующие обозначения: В1, ВЗ, В11 — датчики положения соответственно левой, правой стороны и в целом верхних рабочих ворот; В2, В12 — индикаторы соответственно перекоса и положения верхних рабочих ворот; В5, В7, В9 — датчики уровней воды соответственно в верхнем бьефе, камере и нижнем бьефе; В4, В6, BS, В10—индикаторы соответственно уровня воды в верхнем бьефе, разностей уровней воды в верхнем бьефе и камере, разностей уровней воды в нижнем бьефе и камере, уровня воды в нижнем бьефе; В13— В16—датчики и индикаторы двустворчатых ворот нижней головы; В17—В20 — датчики и индикаторы затворов галерей; К1—КЗ — реле перекоса, К4 — реле контроля напряжения; К5 — реле разности уровней воды в верхнем бьефе и камере; Кб, К7 — реле разности уровней воды в нижнем бьефе и камере.
Сельсины подключают к питающей сети напряжением 110 В однофазными обмотками возбуждения. Обмотки синхронизации связаны по трехпроводным линиям. Дифференциальные сельсины-приемники В2, В6, В8 соединены только с роторными обмотками соответствующих сельсинов-датчиков и выполняют в схеме роль контрольных индикаторов.
Рассмотрим, например, работу индикатора перекоса верхних рабочих ворот шлюза. При наличии перекоса левой или правой стороны ворот вал сельсина В2 поворачивается, замыкая контакты в цепи реле перекоса С, К2. При перекосе ворот более допустимого 30—60 мм размыкаются контакты В2.3, реле перекоса КЗ обесточивается и главный контактор отключается.
Дифференциальную сельсинную связь применяют также и для определения разности смежных уровней (например, напор на ворота). С этой целью в камере, в верхнем и нижнем бьефах установлены сель- сины-датчики В5, В7, В9. Они подключены к двум сельсинам-приемникам: В5, В9 — к указательным и контрольным индикаторам В4, В6 и В8, В10 соответственно; датчик уровня В7 — к контрольным индикаторам В6 и В8. При сравнении уровней в камере с уровнями верхнего или нижнего бьефов замыкаются контакты В6.1, В8.1, В8.2, при этом срабатывают реле разности уровней К5 или Кб, К7 соответственно.
Схема сельсинной сигнализации с использованием индикаторов имеет существенный недостаток. Если, например, при отсутствии питающего напряжения сельсин-датчик повернется на угол менее 180°, то при подаче напряжения сельсин-приемник также поворачивается на этот же угол. Если же угол поворота датчика окажется больше 180°, то при восстановлении питающего напряжения сельсин-приемник займет новое положение, отличающееся от положения сельсина-датчика на угол 360п, где п — число полных оборотов.
Сказанное особенно существенно для работы индикаторов уровня и напора на ворота, так как уровень воды в камере и бьефах может меняться и при включенных сельсинах. Поэтому на шлюзах для определения напоров на верхние и нижние ворота используют комбинированный водомерный прибор (рис. 8.3, б), состоящий из трех пар сельсинов (В1—ВЗ — датчики; В4—В6 — приемники, включенных по схеме усиленной связи. Обмотки синхронизации сельсинов подключены к сети напряжением 30 В. Однофазные обмотки каждой пары сельсинов (датчик—приемник) подключены к обмоткам возбуждения двухфазных микродвигателей Ml—М3. Микродвигатели приводят в движение сельсины-приемники, счетные устройства, отмечающие уровни воды в бьефах, а также механические дифференциальные устройства Д1, ДЗ, которые в свою очередь приводят в движение счетчики разностей уровней и микропереключателей разности уровней камеры со смежными бьефами. Схема питается от трансформатора напряжением 380/36 В, резисторы R1—R3 ограничивают напряжение на обмотках синхронизации сельсинов до 30 В. Реле К предназначено для контроля напряжения в схеме.
Предельный угол поворота (рассогласования) роторов сельсинов в схеме принимают равным 160°. Поэтому система самосинхронизи-руется, т. е. приходит в состояние согласования, если при отсутствии питающего напряжения сельсин-датчик повернулся на некоторый угол.
Недостатком указанной схемы является ее невысокая чувствительность. Так, например, при перепаде уровня воды в 16 м поворот ротора сельсина-датчика на 1° соответствует изменению уровня воды на 0,1 м, т. е. погрешность прибора составляет 0,1 м. Поэтому при больших перепадах уровней (16—17 м) применяют усиленную сельсинную связь с использованием фазочувствительного усилителя переменного тока (рис. 8.4,). В этой схеме сельсин-приемник В2 работает в режимах трансформаторной связи. При повороте ротора сельсина-датчика В1 на какой-либо угол на выводах однофазной обмотки сельсина-приемника образуется э. д. с., пропорциональная углу рассогласования между роторами сельсинов, а по фазе — знаку рассогласования. Однофазная обмотка сельсина-приемника В2 подключена к входу усилителя А, к выходу которого в свою очередь подключена обмотка двухфазного двигателя М. Вторая обмотка двигателя через конденсатор подключена к питающей сети переменного тока. Вал двигателя через редуктор Ред соединен с ротором приемника В2, механическим дифференциалом Д и кулачковым валом, переключающим контакты микропереключателей SI, S2.-
Вращающий момент двигателя зависит от сдвига фаз токов в его обмотках и при их совпадении равен нулю. При повороте сельсина- датчика на некоторый угол фаза тока, питающего одну из обмоток двигателя, изменится. Вал двигателя начнет вращаться и вызовет поворот ротора сельсина-приемника в ту сторону, при которой угол рассогласования между сельсинами изменяется до нуля. Таким образом, разность фаз токов в обмотках двигателя соответствует определенному значению. а сельсин-приемник повторяет движение сельсина-датчика. Напряжения на обмотках двигателя сохраняют неизменное значение, гак как одна из них подключена к сети, а другая — к усилителю, имеющему релейную характеристику. Поэтому схема отличается высокой чувствительностью и стабильностью в работе.
К недостаткам сельсинной связи (см. рис. 8.3, б и 8.4) следует отнести возможность возникновения «самохода» — произвольной работы двигателей при обрывах в цепях роторов или одного из конденсаторов. что может привести к нарушению нормального режима работы электроприводов ворот и затворов шлюза.
Аварийная сигнализация. Для подачи светового и звукового сигнала при срабатывании электрической аппаратуры защиты или аварийной блокировки применяют аварийную сигнализацию. После того, как обслуживающий персонал шлюза определил место неисправности. звуковой сигнал отключают, а сигнальная лампа гаснет только после устранения неисправности.
Существует несколько схем аварийной сигнализации. На одной из них (рис. 8.5, а) катушки сигнальных реле К1—К5 (на схеме не показаны) получают питание при срабатывании аппаратуры защиты и аварийных переключателей и замыкают свои контакты в цепи сигнальной лампы HI и звукового сигнала (звонка) Н2. Выключатель служит для временного отключения звонка и после устранения неисправности должен быть включен.
В ряде схем используют телемеханический искатель повреждений, который действует при срабатывании аппаратуры защиты и блокировок.
В этом случае аварийная сигнализация включается контактами искателя (рис. 8.5, б). Сигнальные лампы загораются при срабатывании контактов К1.1, К2.1, К3.1 искателя, контакты К1.2, К2.2. К3.2 включают звуковой сигнализатор Н4. Для временного снятия звукового сигнала К4 применена кнопка S, которая замыкает цепь питания обмотки реле 1(4. Реле К4 своим размыкающим контактом К4.1 отключает цепь Н4, а замыкающим К4.2 ставит реле на самоблокировку. После устранения неисправности и размыкания контактов К 1.2, К2.2, КЗ.2 реле возвращается в исходное состояние, автоматически подготавливая к работе цепь звукового сигнала.
Аварийную сигнализацию применяют также на некоторых двух- и многокамерных шлюзах для контроля за возможным осушением верхней камеры или перелива нижней. Такие режимы возможны при перепуске воды из верхней камеры в нижнюю из-за неплотно закрытых затворов и нечеткой работы блокировок. Схема аварийной сигнализации (рис. 8.5, в) при переполнении и осушении камер двухкамерного шлюза действует по принципу, основанному на измерении изменения уровней в камерах в процессе перепуска. В этой схеме применены реле переливов нижней камеры К1 и реле осушения верхней камеры К2, которые получают питание через контакты датчиков уровня S1 и S2 и контакты реле восстановления средней головы К3.1 и КЗ.2. Датчики уровней переключаются при одинаковой заданной разности уровней (например, 2 м).
В исходном положении перед перепуском воды реле К1 и К2 включены через замыкающие контакты датчиков уровня S1 и S2. контакты К3.1 и КЗ.2 находятся на самоблокировке с помощью контактов К1Л и К2.1. После начала перепуска при заданном изменении уровней в камерах происходит переключение контактов датчиков уровней практически одновременно и реле К1 и К2 остаются включенными. Для исключения ложных срабатываний оба реле имеют небольшую выдержку времени на отпадание. При неплотно закрытых затворах нижней головы (что может привести к осушению верхней камеры) датчик уровня S1 задерживается с переключением по сравнению с датчиком S2. Тогда катушка реле К2 обесточивается, контакт К2.2 замыкается, включаются сигнальная лампа HI и звонок НЗ.
Переполнение нижней камеры возможно при неплотном закрытии затворов верхней головы. В этом случае с переключением запаздывает датчик уровня S2. обесточивается катушка реле К1, замыкается контакт К1-3, включаются сигнальная лампа Н2 и звонок НЗ.
Контакты К1-1 и К2.1 в схеме осуществляют нулевую защиту, препятствующую самопроизвольному отключению аварийного сигнала, если процесс перепуска еще не закончен.
Поисковая сигнализация. Поисковую сигнализацию применяют с целью быстрого обнаружения неисправной цепи. Для этого на шлюзах используют ручные и телемеханические искатели (телеискатели), электрически связанные с контактами реле защиты и блокировочных выключателей.
Ручной искатель повреждений (рис. 8.6, а) состоит из плоского коммутатора и сигнальной лампы. При возникновении неисправности в системе управления поворотом рукоятки перемещают ползунок (подвижный контакт) искателя по неподвижным контактам, связанным с участками проверяемой цепи. В момент загорания лампы ползунок находится на контакте сработавшего аппарата.
Ручной искатель устанавливают в помещении центрального пульта, поэтому для каждого проверяемого контакта из помещения, где установлены контакторные панели и панели автоматики, необходима прокладка отдельного провода к искателю. Поскольку для управления механизмами шлюза используют много реле и блокировочных выключателей, число контрольных кабелей получается большим. Кроме того, множество проводов и контактов усложняет схему, делает ее менее надежной. Этот недостаток отсутствует у телеискателя.
Телеискатель состоит из датчиков и приемников, которые движутся синфазно. Датчик и приемник конструктивно схожи с ручным искателем, но в отличие от него имеют электрический привод. Датчик располагается на панели автоматики, ближайшей к механизмам, приемник с табло — на центральном пульте. Связь между ними осуществляется двумя или тремя проводами. На шлюзах широко распространен телеискатель на базе шагового искателя (рис. 8.6, б).
Ползунки датчика перемещаются по контактным полям S1 и S2 коммутатора с помощью конденсаторного двигателя М. Двигатель работает при размыкании цепи с контактами датчика 5 и реле пуска искателя К1, шунтирующего обмотку возбуждения II двигателя М. В качестве привода указателя приемника используют электромагнит У шагового искателя. При включении и отключении электромагнита храповой механизм указателя перемещается на один шаг. Реле искателя К2 при работе датчика переключается на каждом переходе ползунка по ламелям коммутатора S1.
При подаче питающего напряжения на трансформатор получает питание и обмотка возбуждения двигателя М, одновременно через диод V происходит заряд электролитического конденсатора С2. В момент срабатывания аппарата защиты отключается главный контактор и его контакты К3.1 и К3.2 замыкаются. Замыкание контакта К3.1 приводит к срабатыванию реле пуска искателя К1 и размыканию цепи, шунтирующей обмотку возбуждения II двигателя. Ползунки датчика на обоих контактных полях переходят на ламели 1. Замыкание контакта К3.2 приводит к включению электромагнита У, который затем снова обесточивается при размыкании контакта S датчика и переводит указатель приемника на один шаг. Если участок цепи, связанный с ламелью У коммутатора S1 исправен, то она находится под напряжением. Реле искателя К2 срабатывает, его контакт К2.1 деблокирует обмотку II двигателя, а контакт К2.2 подает питание на обмотку электромагнита У. Двигатель перемещает ползунки на ламели 2. В промежутке между перемещениями реле К2 обесточивается и обесточивает электромагнит, благодаря чему указатель перемещается на вторую позицию.
Рассмотренный цикл повторяется до тех пор, пока ползунок не дойдет до обесточенной ламели контактного поля SI. Тогда реле К2 обесточится и его контакт зашунтирует обмотку возбуждения 11. Двигатель остановится и указатель приемника остановится на обозначении сработавшей защиты.
После устранения неисправности реле К2 включается, датчик и приемник синфазно движутся до нулевого положения, при котором контактом К1 реле пуска искателя обесточивается обмотка II двигателя /И, и он останавливается.
В схеме телеискателя применены два кнопочных выключателя S3 и S4, которые позволяют раздельно управлять работой датчика и приемника при наладочных работах.