- •Министерство сельского хозяйства
- •1. Пояснительная записка
- •1.1. Актуальность изучения учебной дисциплины
- •1.2. Цели и задачи учебной дисциплины
- •1.3. Требования к уровню освоения содержания учебной дисциплины
- •2. Основные термины и определения
- •3. Содержание учебной дисциплины
- •Тема 10. Автоматизация насосных станций……………………….. 96
- •Тема 11. Автоматизация насосных установок артезианских
- •Тема 12. Автоматизация гидротехнических сооружений и мелиоративных систем……………………………………………………….117
- •Тема 13. Телемеханизация…………………………………………....126
- •Тема 14. Электроснабжение автоматизированных систем………130
- •Тема 15. Экономическая эффективность автоматизации мелиоративных систем………………………………………………………….147
- •Введение
- •Тема 1. Мелиоративные системы как объекты автоматизации
- •1.1. Степень автоматизации мелиоративных систем
- •1.2. Автоматический контроль за состоянием оборудования и сооружений
- •1.3. Автоматическая защита от ненормальных режимов работы и повреждений
- •1.4. Автоматизация работы отдельного объекта
- •1.5. Очередность автоматизации
- •1.6. Объекты автоматизации
- •Контрольные вопросы к теме 1
- •Тема 2. Классификация систем автоматизации
- •2.1. Общие сведения о системах автоматизации
- •2.2. Классификация автоматических систем
- •2.3.Типы систем автоматического регулирования
- •2.4. Три основных класса систем автоматического регулирования
- •2.5. Принципы автоматизации гидромелиоративных систем
- •2.6. Основные сведения по составлению схем автоматики
- •2.7.Функуиональные и структурные схемы автоматики
- •Контрольные вопросы к теме 2
- •Тема 3. Элементы автоматики
- •3.1. Функции элементов автоматики
- •3.2. Основные параметры элементов автоматики
- •3.3. Виды автоматизации
- •3.4. Элементы автоматики
- •3.5. Характеристики элементов автоматики
- •3.6. Контактные и бесконтактные элементы
- •Контрольные вопросы к теме 3
- •Тема 4. Электрические цепи
- •4.1. Электрическая цепь и ее элементы
- •4.2. Классификация электрических токов и напряжений
- •4.3. Классификация электрических цепей и их элементов
- •4.4. Параметры элементов электрической цепи
- •4.5. Изображение электрических цепей
- •4.6. Положительные направления токов и напряжений
- •Контрольные вопросы к теме 4
- •Тема 5. Датчики в системах автоматики
- •5.1. Общие сведения о датчиках
- •5.2. Реостатные датчики
- •5.3. Индуктивные и трансформаторные датчики
- •5.4. Емкостные и пьезоэлектрические датчики
- •5.5. Теплоэлектрические и тепломеханические датчики
- •5.6. Электромеханические датчики уровня, давления, расхода и скорости
- •5.7. Датчики влажности
- •Контрольные вопросы по теме 5
- •Тема 6. Системы автоматических измерений
- •6.1. Измерение уровня воды
- •6.2. Измерение давления.
- •6.3. Измерение расхода воды
- •6.4. Измерение влажности
- •Контрольные вопросы по теме 6.
- •Тема 7. Усилители, блоки сравнения, задатчики, командные устройства.
- •7.1. Полупроводниковые усилители
- •7.2. Гидравлические и пневматические усилители
- •Контрольные вопросы по теме 7.
- •Тема 8. Исполнительные элементы.
- •8.1. Электромагнитные реле
- •8.2. Реле выдержки времени и программные устройства
- •8.3. Электрические исполнительные механизмы.
- •8.4. Гидравлические исполнительные механизмы.
- •Контрольные вопросы к теме 8.
- •Тема 9. Электроприводы в системах автоматизации.
- •9.1. Устройство трехфазных асинхронных машин
- •9.2. Вращающееся двухполюсное поле
- •9.3. Вращающееся многополюсное поле
- •9.4. Режимы работы трехфазной асинхронной машины
- •9.5. Режим генератора
- •9.6. Элементы электропривода
- •9.7. Заземления и зануления в трехфазных сетях
- •9.8. Расчет мощности и выбор электродвигателя
- •9.9. Классификация режимов работы электропривода
- •9.10. Выбор типа электродвигателя
- •9.11. Аппаратура и схемы управления
- •9.12. Релейно-контакторное управление
- •Контрольные вопросы к теме 9.
- •Тема 10. Автоматизация насосных станций
- •10.1. Схемы управления насосными агрегатами
- •10.2. Заливка насосов водой
- •10.3. Автоматический пуск и остановка центробежных насосов
- •10.4. Автоматическое, полуавтоматическое и программное управление насосными станциями
- •10.5. Регулирование подачи центробежных насосов
- •10.6. Гидропневматические напорно-регулирующие установки
- •10.7. Источники питания повышенной частоты
- •Тема 11. Автоматизация насосных установок артезианских скважин.
- •11.1. Особенности автоматизации артезианских насосных установок
- •11.2. Схемы автоматического управления артезианскими насосными агрегатами
- •11.3. Схемы самозапуска артезианских автоматических насосных установок
- •11.4. Электродные датчики и их установка в водопонижающих скважинах
- •Тема 12. Автоматизация гидротехнических сооружений и мелиоративных систем.
- •12.1. Выбор затворов автоматизированных сооружений.
- •12.2. Минимальная мощность электропривода
- •12.3. Выбор электропривода
- •12.4. Скорость маневрирования затворами
- •12.5. Автоматизация капельного орошения
- •Тема 13. Телемеханизация.
- •13.1. Требования мелиоративных систем к устройствам телемеханики
- •13.2. Объемы телемеханизации
- •Тема 14. Электроснабжениеавтоматизированных систем.
- •14.1. Особенности энергоснабжения
- •14.2. Централизованное электроснабжение
- •14.3. Система электроснабжения напряжением 6 - 10 кв
- •14.4. Резервирование электроснабжения
- •14.5. Трансформаторные подстанции
- •30% В течение 2 ч
- •14.6. Расчет линии электропередачи
- •14.7. Конструктивные особенности электроснабжения 6 – 10 кВ.
- •14.8. Электроснабжение напряжением до 380/220 в
- •14.9. Определение предельной длины линии 380/220 в
- •Тема 15. Экономическая эффективность автоматизации мелиоративных систем.
- •15.1. Основные источники экономической эффективности
- •15.2. Расчет единовременных затрат.
- •15.3. Эксплуатационные расходы
- •15.4. Затраты по заработной плате
- •15.5. Амортизационные отчисления
- •15.6. Затраты на электроэнергию
- •15.7. Затраты на материалы, необходимые для обслуживания технических средств.
- •15.8. Прочие затраты
- •15.9. Определение ожидаемой годовой экономии.
- •Леонид Иванович Кумачев
1.3. Требования к уровню освоения содержания учебной дисциплины
В результате изучения дисциплины студент должен закрепить следующие академические (АК) и социально-личностные (СЛК) компетенции, предусмотренные образовательным стандартом:
АК-1. Уметь применять базовые научно-теоретические знания для решения теоретических и практических производственных задач.
АК-2. Владеть приемами сравнительного анализа в области автоматизации процессов.
АК-3. Уметь работать самостоятельно.
АК-4. Владеть междисциплинарным подходом при решении возникающих проблем.
СЛК-1. Обладать способностью к межличностным коммуникациям.
СЛК-2. Уметь работать в коллективе.
Студент должен обладать следующими профессиональными компетенциями (ПК), предусмотренными образовательным стандартом Республики Беларусь «Высшее образование, первая ступень, специальность 1-74 05 01 «Мелиорация и водное хозяйство»»:
ПК-1. Выполнять анализ производственных процессов.
ПК-2. Формулировать задачи их автоматизации.
ПК-3. Составлять алгоритм функционирования системы автоматизации.
ПК-4. Оценивать возможность улучшения устаревших инженерных систем путем их автоматизации.
ПК-5. Рассчитывать величину энерго-ресурсосбережения, полученного от автоматизации.
Для приобретения компетенций ПК-1 – ПК-5 студент должен знать:
- основные подходы к проблемам автоматизации технологических процессов;
- устройство, назначение и применение основных элементов автоматики;
- приемы составления схем автоматики;
- методику расчетов величины энерго-ресурсосбережения, получаемого от автоматизации.
Студент должен уметь и быть способным:
- правильно сформулировать цель автоматизации;
- разработать схему автоматизации;
- выбрать необходимые элементы автоматики;
- произвести расчеты по энерго-ресурсосбережению.
2. Основные термины и определения
Автоматическое регулирование- это процесс автоматического поддержания параметра объекта на заданном уровне или изменения его по заданному закону.
Автоматическая системауправления это совокупность управляющего устройства и объекта управления.
Автоматическая сигнализация- предназначена для оповещения обслуживающего персонала о нарушениях в технологическом процессе.
Автоматическое измерение- это процесс автоматического определения значения физической величины в заданной точке объекта и передачи результата на регистрирующее или показывающее устройство.
Автоматическая защита- это автоматическое выключение оборудования в результате возникших нарушений в технологическом процессе.
Автоматическая блокировка- это автоматическое недопущение неправильного начала технологического процесса.
Алгоритм управления- это последовательность выполнения операций, воздействующих на объект.
Автоматизированный электропривод- это электропривод, в котором предусматривается выработка человеком только начального управляющего воздействия.
Автоматический электропривод- это электропривод, в котором предусматривается участие человека только в надзоре за электромеханической системой.
Абсолютная погрешность измерения- это разность между результатом измерения величины и ее действительным значением.
Активные элементы цепи- это все источники электрической энергии и ряд приемников тока, для описания работы которых необходимо вводить э.д.с.
Аналоговый прибор- измерительный прибор, показания которого являются непрерывной функцией измеряемой величины.
Величина (сила) электрического тока- это количество электричества (заряд) проходящее сквозь поверхность, равную поперечному сечению проводника, в единицу времени.
Входной сигнал- это внешняя физическая величина, оказывающая воздействие на элемент автоматики.
Выходной сигнал- это физическая величина, которая появляется на выходе элемента в результате преобразований в нем самом.
Внутренний участок цепи- это ее участок, образуемый источником тока.
Внешний участок цепи- это ее участок, образованный элементами-приемниками.
Возмущение - это непланируемое изменение управляемой величины, характеризующей состояние объекта.
Датчик- это элемент автоматики, измеряющий физическую величину и преобразующий ее в выходной сигнал.
Двигатель- это устройство, преобразующее различные виды подводимой к нему энергии в механическую.
Дифференциал реле- это разница значений порога срабатывания и порога отпускания реле.
Емкость- это свойство элемента электрической цепи накапливать заряды и возбуждать ими электрическое поле.
Заданная величина- это величина, характеризующая требуемое (или опасное) значение регулируемого или контролируемого параметра.
Задатчик- это элемент автоматики, с помощью которого можно задать системе автоматически требуемое значение регулируемого или контролируемого параметра.
Исходное состояние реле- это его состояние при отсутствии внешнего воздействия на него.
Информационная автоматическая система- это система, в которой воздействие на объект формируется под влиянием информации, получаемой от датчиков.
Исполнительный элемент- это устройство, непосредственно воздействующее на объект регулирования (управления).
Интегрирующий прибор- это измерительный прибор, в котором подводимая к нему величина суммируется во времени.
Измерительный преобразователь- измеряет искомую величину и вырабатывает выходной сигнал в виде, удобном для передачи, обработки или хранения.
Измерение- это процесс определения значения интересующей физической величины опытным путем.
Индуктивность- это параметр элемента электрической цепи, преобразующего электрический ток в собственное магнитное поле.
Источник питания- это элемент электрической цепи, предназначенный для генерирования электрической энергии.
Контур электрической цепи- это любой замкнутый участок цепи.
Кратковременный режим- это режим работы электродвигателя, при котором его температура во время работы не достигает установившегося значения, а во время паузы снижается до температуры окружающей среды.
Комплексная автоматизация- это автоматизация всех операций технологического процесса, за исключением операций анализа его протекания и внесения поправок.
Монтажная схема- это схема, на которой показаны соединения составных частей электроустановки, разводка проводов и кабелей, их сечения, способы прокладки, места соединения.
Максимальная мощность внешней цепи- это мощность при условии равенства ее сопротивления внутреннему сопротивлению источника.
Магнитный усилитель- это бесконечное электромагнитное устройство, предназначенное для управления мощностью, поступающей от источников в нагрузку.
Мгновенное значение тока- это значение изменяющегося тока в рассматриваемый момент времени.
Неавтоматизированный электропривод- это такой электропривод, в котором предусматривается участие человека в выработке управляющих воздействий.
Нуль-орган- это сравнивающий элемент автоматики, воспринимающий на одном входе фактическую величину, а на другом - заданную величину сигнала и формирующий выходной сигнал и его знак, как результат отличия двух входных сигналов.
Номинальный резким источника- это его режим работы, при котором напряжение, ток и мощность его соответствует расчетным значениям.
Несинусоидальный ток- это ток, закон изменения которого отличен от гармонического.
Обратная связь- это связь между элементами автоматической системы в направлении от объекта к регулятору.
Относительная погрешность измерения- это отношение абсолютной погрешности к значению измеренной величины.
Пассивные элементы цепи- это элементы, которые не могут реализовать свои свойства без воздействия на них посторонних источников тока.
Переменный ток- это электрический ток, величина и направление которого не остаются постоянными.
Передаточный коэффициент- это отношение значения выходного сигнала элемента автоматики к значению входного сигнала.
Периодические токи- это токи, мгновенные значения которых повторяются через определенные промежутки времени.
Период- это наименьший промежуток времени, по истечении которого мгновенное значение тока повторяется.
Прибор сравнения (блок сравнения)- устройство, сравнивающее величину измеренного параметра и его требуемого значения.
Приемник электрической энергии- это элемент электрической цепи, использующий электрическую энергию.
Принципиальная электрическая схема- это схема, составленная из элементов автоматики с изображением соединений между ними и путей прохождения тока.
Повторно-кратковременный режим- это режим работы электродвигателя, при котором его температура не достигает установившегося значения ни во время работы, ни во время паузы.
Показывающий прибор- это измерительный прибор представляющий результат измерения в виде отсчета.
Полная автоматизация- это автоматизация всех операций технологического процесса, включая операции анализа и коррекции процесса.
Порог срабатывания реле- это значение входного сигнала, при котором оно переходит из исходного состояния во второе.
Порог отпускания реле- это значение входного сигнала, при котором оно переходит из второго состояния в исходное.
Последовательное соединение- это соединение элементов цепи, при котором по ним проходит один и тот же ток.
Постоянный ток- электрический ток, величина и направление которого остаются постоянными.
Программная автоматическая система- это система, в которой воздействие на объект формируется согласно наперед заданной программе.
Продолжительный резким- это режим работы электродвигателя такой длительности, при котором его температура достигает во время работы установившегося значения.
Прямая связь- это связь между элементами автоматики системы в направлении от регулятора к объекту.
Регулирование по отклонению- это автоматическое воздействие на объект по величине отклонения регулируемой величины от заданного значения.
Регулирование по возмущению- это автоматическое воздействие на объект в зависимости от величины непланируемого внешнего воздействия на него.
Режим холостого хода источника- это режим, при котором ток в нем равен нулю.
Режим короткого замыкания- это режим, при котором на внешних зажимах источника напряжение равно нулю.
Реле- это элемент автоматики, выходной сигнал которого принимает два (три) фиксированных значения при плавном изменении входного сигнала.
Система с разомкнутым контуром- это система автоматики, в которой входными воздействиями являются только внешние воздействия.
Система с замкнутым контуром- это система автоматики, в которой входными воздействиями являются не только внешние воздействия, но и воздействия со стороны объекта.
Система непрерывного регулирования- это такая система, у которой воздействие на объект есть непрерывная функция времени, пропорциональная воздействующей величине.
Система прерывистого регулирования- это система воздействия на объект, у которой это воздействие представляется собой ряд последовательных импульсов, параметры которых зависят от воздействующей величины.
Система релейного регулирования- это система воздействия на объект, у которой имеется только два значения фиксированных воздействий на объект.
Синусоидальный ток- это ток, мгновенное значение которого изменяется по гармоническому закону.
Сопротивление- это параметр элемента электрической цепи, имеющего свойство поглощать из нее энергию преобразовывать ее в другие виды энергии.
Средства измерения- это технические средства, используемые при измерениях физических величин.
Стабилизатор- это элемент автоматики, поддерживающий постоянное значение выходного сигнала, несмотря на изменение входного.
Статическая характеристикаэлемента автоматики - это графическая зависимость между входным и выходным сигналами этого элемента.
Схема электрической цепи- это графическое изображение соединений элементов цепи с помощью стандартных условных обозначений.
Трехфазная цепь- это электрическая цепь, по которой проходят три синусоидальных тока, отличающихся по фазе.
Управление в технических системах- это процесс воздействия на объект в соответствии с заданным алгоритмом управления.
Управляемый объект- это часть общей системы, нуждающейся в воздействии автоматики.
Управляемая величина- это параметр объекта, величина которого изменяется под влиянием регулятора.
Усилитель- это элемент автоматики, увеличивающий мощность входного сигнала, не внося изменений в его физическую природу.
Участок цепи- это часть электрической цепи, содержащая выделенные в ней элементы.
Функциональная схема- это схема автоматической системы, составленная в виде функциональных блоков, с указанием направлений воздействий между ними.
Цифровой измерительный прибор- в котором непрерывная измеряемая величина преобразуется в дискретную, подвергается цифровому кодированию, а результат измерения представляется в цифровой форме.
Частичная автоматизация- это автоматизация только отдельных операций в технологическом процессе.
Частота тока- это число периодов в одну секунду.
Электрическая цепь- совокупность устройств, процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий об электрическом токе, напряжении и электродвижущей силе (э.д.с.)
Электрический ток- это направленное движение носителей электрических зарядов.
Электродвижущая сила (э.д.с.)- это основное свойство источника - электрической энергии, выражающееся в способности создавать и поддерживать разность потенциалов на разомкнутом участке цепи, а так же возбуждать и поддерживать электрический ток в замкнутой цепи.
Электропривод- электромеханическое устройство, состоящее из электродвигателя, передаточного, исполнительного и управляющего устройств.
Элементы электрической цепи- это отдельные устройства, входящие в состав электрической цепи.
Элемент автоматики- это составная часть системы автоматики, выполняющая определенные функции.
