Как я искал работу. Эпизод 3, часть 3.

[fixik_papus]

Начало тут , продолжение там.

Итак, немного (пару недель) поработав "техником по холодильному, компрессорному и вентиляционному оборудованию", а коротко - "холодильщиком", пережив десяток "моргушек" и изучив сменные журналы - я решил, что пора переходить к делу.

И начать с участка, куда дальше (и, соответственно, дольше) всего бегать. С водокачки.
Конечно, объяснение "мне надоело бегать на водокачку" начальство не поймет.
А вот объяснение "из-за проблем с электрикой и программой фабрика уже не раз оставалась без воды" с приложением выписок из сменного журнала - еще как поймет, если адекватное.
Я полулегально выпросил у айтишников старый списанный программатор (с дохлой батарейкой и аццким разрешением экрана 800х600), сходил к электроникам и списал проекты (холодильщики доступа на сервер с проектами не имеют, ибо ростом не вышли в проекты смотреть), там же взял попользовать нужные шнурки - и отправился наводить порядок.

Водокачка фабричная - это три сарайки в поле у леса, на самом краю территории, метрах в 500 от электромастерской. В каждой сарайке - артезианская скважина, в каждой скважине - погружной насос, у каждого насоса - частотный привод.
Одна из сараек размером чуть больше, в ней живет электрошкаф питания и управления всем этим нехитрым хозяйством, а также фильтр ГМО (грубой механической очистки, а не то, что вы подумали).
От водокачки идет труба к полуподземному пожарному водоему и станции водочистки, это уже совсем рядом с главным корпусом.

Что в этой простейшей системе может пойти не так?
Оооо... больше, чем вы можете себе представить.

Первое, что я обнаружил (точнее, до меня давно обнаружили) - удивительный факт: насосы вообще никогда не останавливаются. Хоть есть разбор воды, хоть нету. И соответственно, бестолку вырабатывают моторесурс и кушают электричество.

Что за чудеса? Никто не знает, известно лишь, что раньше деревья были зеленее такого не было.

Выяснение причины начнем с понимания: а как вообще водокачка узнает, качать или не качать?
Диспетчеризации никакой нет. Точнее есть, но... несколько специфическая (см. ниже).
Очень просто.

Потребителей два - пожарный водоем (в нормальной беспожарной жизни заполненный "под завязку") и относительно небольшой буферный бак запаса воды перед водочисткой.
И там, и там имеется простой механический клапан. В точности, как в сливном бачке унитаза - рычажок с поплавком и подвижной пробкой (ну, чуть посложнее и с гистерезисом). Есть вода - поплавок всплывает, клапан запирается. Нет воды - поплавок опускается, клапан открывается.
Контроллер водокачки смотрит за давлением на подаче. Если при выключенных насосах давление упало - клапан открылся - нужно качать. Когда клапан закрывается - давление подскакивает - насосы выключаются.

Теперь добавим к этому ПИД-регулятор давления, управляющий оборотами насосов в соответствии с уставкой давления.
Как это может работать вместе? В случае идеального регулятора - никак. Если давление строго постоянно - определение расхода по давлению не работает. Но поскольку у насосов есть инерция, а идеальных регуляторов не бывает - то при удачно "пойманной" настройке все работает.

Точнее, работало. До поры...
Что случилось потом? Тут пришлось крепко подумать. И вот в чем дело.
Со временем седло клапана чуть износилось, трение в механике чуть выросло, пружинка ослабла, или еще чего... и клапан по-прежнему закрывался, но чуть медленнее. Соответственно, при закрытии - давление нарастало чуть медленнее.
Этого "чуть" хватало, чтобы регулятор успевал отработать скачок давления и убавить обороты насосов.

Вспоминаем свойства центробежных насосов.
Кому интересно - вот тут хорошее описание, "что происходит". Там же есть и формулы, графики и прочая.
При уменьшении оборотов напор падает. Как только обороты снижаются так, что напор равен уставке давления на подаче плюс гравитационное давление за счет высоты подъема, при нулевом расходе - насос крутится "сам на себя". Проще говоря, баламутит воду в скважине. Не забывая потреблять электричество и вырабатывать моторесурс.

Для проверки я попросил напарника перемещать поплавок в емкости и понаблюдал за поведением регулятора.
Да, все так и есть.

Откуда такой ляп? А посмотрите любой справочный материал про центробежные насосы. Включая вышеупомянутый. Везде утверждается, что КПД насоса при изменении частоты вращения рабочего колеса изменяется мало. Ну, вот наладчики и не заморачивались.
Это, вообще говоря, правильно. Но! но только в определенном диапазоне частот. При выходе за его границы КПД фатально падает, вплоть до нуля. Но об этом-то если и упоминается, то мельком!
Это раз.

А два:
99% нынешних наладчиков свято верят в чудодейственные свойства ПИД-регулятора. Достаточно его применить и прогнать автонастройку - и все, наладка окончена.
В данном случае - руки чешутся сбить настройку регулятора. Чтобы регулировал похуже-помедленнее и таким образом, компенсировал не-идеальное поведение запорного клапана. Однако это в корне неправильно.
Нужно начиная с малых лет вдалбливать: первым делом - изучаем физику, затем математику объекта. Понимаем, что в нем происходит. Изучаем граничные параметры. На основе этого делаем алгоритм. И ПИД-регулятор - это будет только маленький кусочек алгоритма.

В нашем случае - пуск насосов по падению давления оставляем. Регулятор настраиваем на номинальном расходе с небольшим перерегулированием.
А вот останов делаем... нет, не по давлению. А по падению оборотов насосов ниже некой  уставки. Уставку сперва прикидываем в WinCaps (это программулина насчет насосов от Grundfos), а затем подстраиваем экспериментально, попросив напарника подергать по-разному поплавок клапана (получилось 21 Гц).

ОК, двигаемся дальше. Переходим к анализу поведения системы в аварийных ситуациях и самой типичной из них - "моргушке".

Тут нужно сказать о диспетчеризации.
Чтобы из-за отсутствия диспетчеризации можно было как-то определить наличие аварии - над дверью сарайки повесили фонарь. Самый обычный уличный фонарь, только стекло покрасили красной краской. Лампочка включается с контроллера. Этот фонарь видно через поле из окон электромастерской. (ага, других дел у нас нет, кроме как на водокачку через поле пялиться. И вообще мы из электромастерской не выходим никогда). Кроме того, его же видно с будки охраны на проходной, вот обычно охрана и звонит, как заметит. Мол, "у вас там на водокачке лампочка горит".

По проекту вообще-то как бы предусмотрена там оптика.
Но... кто сказал, что фонарь с лампочкой - это не оптика?


Осталось еще продублировать сигнализацию почтовым голубем. Так, чтобы при аварии дверца клетки открывалась, и он вылетал. А голубя - специально обучить разыскивать на фабрике дежурного водяного, а при отсутствии его - электрика.
Вот только лаборатория такую инновацию явно не одобрит: появление птицы в "чистой зоне" у них приведет к массовому инфаркту и инсульту одновременно.


С этой инновационной нанотехнологичной чудо-системой диспетчеризации случилась пара казусов.
Лампочка - самая обычная лампочка накаливания, на 220В. Поскольку так вышло, что горела она достаточно часто и долго (почему - см. в следующей части) - однажды лампочка перегорела.
И аварийную остановку всех насосов - никто не заметил.
Стоит ли упоминать,что произошло сие событие в субботу, когда водяных на фабрике нет?
А диспетчеризации на водочистке тогда тоже не было... (и вообще на половине утилит не было).
Обнаружил это... правильно, котельщик. У которого внезапно! закончилась вода для подпитки котлов.
В результате из-за перегоревшей лампочки фабрика осталась не только без холодной воды, но и без горячей воды и без пара.

В другой раз - выбило вводной автомат.
Почему его выбило - разговор отдельный. Водокачка стоит на отшибе, и отопление с котельной туда не потащили. Вместо этого - тепловентиляторы, которые зимой подогревают помещение до +5. Дабы не замерзло.
Вот в нем ТЭН сгорел и коротнул.
Почему при этом автомат защиты ТЭНа не выбило, зато выбило вводной автомат - это вопрос к проектантам, которые поставили туда автоматы на ОДИНАКОВЫЙ номинальный ток. (ну вот как так можно, а?). А закон Мерфи никто не отменял: из двух неприятностей случится та, ущерб от которой больше.

Ой, соврал я. Не самая большая из возможных неприятностей.
Потому что автомат на тепловентилятор, очевидно, был переразмерен, и не соответствал сечению кабеля.
Кабель мог бы перегреться и загореться.

Пожар на водокачке - это звучит гордо, да..

На этот раз фабрика осталась не только без воды и пара, но еще и без отопления (зима, однако).
(К моменту моего трудоустройства баг с номиналами автоматов уже пофиксили.)

О том, почему аварийная лампочка так много горела, что аж перегорела, и где между фабрикой и водокачкой потерялась диспетчеризация - в следующей части.

Comments

[udarnik-truda.livejournal.com]

Что-то мне кажется, что если скажем, поставить два автомата последовательно, ну, например, на 40 и 16 ампер, и устроить КЗ, то вынесет их оба. Ну, если у них характеристика одинаковая. Там же внутри автомата как бы еще два автомата, тепловой расцепитель и электромагнитный, тепловой инерционен и при КЗ не успевает сработать, он от перегрева провода нужен, а электромагнитный как раз для случая КЗ, он срабатывает быстро, но от весьма большого тока, ограниченного только сопротивлением петли фаза-ноль... А чтоб селективность отключения обеспечить, надо не столько на ток смотреть, сколько на другое... Нет?

[fixik-papus.livejournal.com]

Нет, выбьет именно 16А с вероятностью 99.9%
"золотое правило" - номинал автоматов должен уменьшаться по ходу от ТП к потребителям.

[udarnik-truda.livejournal.com]

Может, и обоснование этого заявления какое-то будет? Просто как бы за ток, тот который на корпусе написан, отвечает биметаллическая пластина, а за КЗ - электромагнитный расцепитель, который соленоид, а пластина она очень инерционна, пока она нагреется... Там же не спроста в корпусе автомата как бы два совершенно разных расцепителя-то делают... Может, почитать чего на тему, вникнуть?..

[fixik-papus.livejournal.com]

Ток КЗ коррелирует с током термореле.
(не потому что они физически связаны, а потому что автоматы так проектируют)
Посему у автомата на меньший ток - электромагнитный расцепитель сработает раньше (он сработает при меньшем токе, а ток нарастает не мгновенно)

Ресурсы для изучения:
http://blogelectrica.ru/
http://zametkielectrika.ru/

[udarnik-truda.livejournal.com]

Да не надо мне ссылок, я и сам с усам, знаете ли, тем более нет никаких гарантий, что по этим ссылкам не бред какого-нибудь чайника изложен, в интернете же что угодно написать можно... Я вам тоже мог бы накидать ссылок, но я так не люблю, ссылками разговаривать, я лучше своими словами... :)

Вот смотрите, на автоматах всегда пишут что-то типа С16, с цифрой "16" все понятно, а вот что значит буква "С"? Может, и она что-то значит тоже? А может, там и другие буквы могут стоять?..

[antontsau.livejournal.com]

это для тепловой уставки, с характеристикой "время страбатывания от перегрузки" и пр.

[iron-nafigat0r.livejournal.com]

собирал сестре шкаф домой в новостройку, матерясь на ее рабочих.
в щитке - C50 IEK
в шкафу на линии - C16 30ma диф. от CHiNT.
сверлю ей по отделке под новую розетку алмазом стену.. бабах - ой, диагональный.. проводок попался.

выбило и в щите и на этаже.

ТКЗ вблизи с подстанцией оказался вполне хорош...

[iron-nafigat0r.livejournal.com]

и, наоборот. старый фонд, 1972 год. в щите - C25 iek (рэконструкция). в комнате временный щит с c16.
включаю ИБП с КЗ на входе - c16 отработал как нужно.

но и ТП у нас хилая...

[shurets.livejournal.com]

ЕМНИП это называется "селективная защита".

[antontsau.livejournal.com]

именно такЪ. Скорость отшибания автомата по ЭМ уставке нормируется только сверху, и вообще говоря одинакова для всей линейки, хоть 6А хоть 63А. Так что начнут отшибать вместе, а победит дружба.

[udarnik-truda.livejournal.com]

Вот... А некоторые не верят...

[antontsau.livejournal.com]

да эту идею никто не понимает. Потом смотрят в щиток и с удивлением обнаруживают вышибленные 63А трехфазники, еще долго ищут что ж такое случилось, почему да как, в каком из кабелюк у них замыкает... все там нормально с кабелюками, это в самом дальнем сортире гнилая лампочка взорвалась и коротнула, после чего локальный автомат юзеры сами нашли, воткнули обратно, результата не достигли но успокоились, а в щитовую у них доступа не было.

[udarnik-truda.livejournal.com]

Да, реально это для многих открытие, да еще и не всем удается его открыть... :)

[fixik-papus.livejournal.com]

Не так.
ВСЕ кривые срабатывания автоматов нормируются коэффициентом к номинальному току.
См. например (стр.4)

[antontsau.livejournal.com]

эм не нормируются. На этих графиках это вертикальные участки, типа "при 10 номиналах время отшибания не более чем 0.000хзЪ". Быстрее - может, и даже хочет, чем быстрее отшибить тем меньше дуга наворотит. Соответственно начинают хором, при хорошем КЗ там токи более чем в в 10 номиналов что для локального 16А что для щиточного 63А, вопрос исключительно в том, успеет ли механизм улететь из точки покоя достаточно далеко (чисто механика, инерция движущихся частей, и индуктивность цепи) чтоб, даже если локальный автомат успел хоть в космос улететь, отшибить и погасить дугу, все равно обратно уже не вернуться, начали процесс отстрела значит начали, обратного хода нет.

приходится ставить вот такое

http://www.abb.com/product/seitp329/9dc15d0249c4e6a8c1257c130039cef5.aspx

[coctic]

Нормируются-нормируются, только в широких пределах. Характеристика C - срабатывание ЭМ расцепителя при 5-10 Iном, B - 3-5, D - 10-20 (про верхнюю границу не уверен). Но границы такие широкие, что запросто могут перекрыться у разных автоматов.
C40 должен отработать где-то от 200 до 400 А, C16 - от 160 до 320. Запросто C40 может сработать при меньшем токе, чем C16, право имеет.

[vaquero1978.livejournal.com]

я точно не знаю как это по-русски )) но
ток кз по идее много выше кривого участка, поэтому скоординировать два автомата не получится, если только в том что выше по цепи нет специальной задержки (definite time delay). Так что может выбить оба.

[antontsau.livejournal.com]

там не задержка, а двойное срабатывание. Ну то есть отключать он начинает сразу и немедленно, по реальному КЗ задерживаться нельзя, дуга все разнесет, но не отрубает сразу и навсегда, а только попытается один разок, и только если после первичного разрыва ток продолжает течь (открывшиеся контакты шунтируются термопластинкой), то вышибет уже насовсем. А если прекращает, то значит там да, было кз, но его отработали где-то внизу, ок, включаемся взатт и продолжаем нести вахту.

Автоматы с задержкой по времени это для всяких установок с тяжелым пуском мотора, конденсаторами и прочей фигни иногда дающей могучие но кратковременные выбросы. Там либо надо ставить совсем уж огромную уставку и тем самым ухудшать безопасность, либо рисковать что оно отшибет при самом обычном пуске.

[shredder-by.livejournal.com]

Дело в том что при 100*Iном и при 200*Iном время срабатывания практически одинаковое

[fixik-papus.livejournal.com]

В реальной жизни получить ток 200*Iном несколько проблематично, и удается такое не часто.
Внутреннее сопротивление источника тока, сопротивление проводников и эквивалентное сопротивление дуги ток - ограничивают.

Кстати, 200 I ном для автомата на 50А - это 10 кА, уже предел (или за пределом) физического испарения проводящих элементов в автомате :)

[denver-24.livejournal.com]

Доброе время суток.

Я с этого дела раньше тоже мучался (когда на квартирах работал), так и не прокурил эту тему. Подозреваю, что сей вопрос лечится покупкой более дорогих "верхних" автоматов, которых на рынке нема, только в "Электромонтаже" или в подобных ему организациях...

С уважением, Денис.

[udarnik-truda.livejournal.com]

А это таки немного прокурил, и подозреваю, что этот вопрос лечится установкой автоматов с разной характеристикой ЭМ расцепителя, да и не я один, судя по откликам в теме... Вообще решение технических вопросов покупкой чего-то дорогого, а не вдумчивым анализом и разбором ситуации, малопродуктивно... :)

[udarnik-truda.livejournal.com]

А это таки немного прокурил, и подозреваю, что этот вопрос лечится установкой автоматов с разной характеристикой ЭМ расцепителя, да и не я один, судя по откликам в теме... Вообще решение технических вопросов покупкой чего-то дорогого, а не вдумчивым анализом и разбором ситуации, малопродуктивно... :)

[theamk.livejournal.com]

В самолётных автоматах такое нормируется. Вот например для Klixon TC гарантируется правильный порядок выбивания при условии что разница номиналов как минимум два раза:
"
The 2, 3, 6 and 9TC breaker ratings are coordinated so any rating will trip before another circuit breaker, twice its rating, in the event of a fault of up to 6000 amps let-thru current.
This results in improved overall equipment performance, since only the smallest faulted circuit is interrupted, while larger circuits remain operational (see pages 6 and 7 for 6/9TC details).
"
Но и стоит соответственно, и токи небольшие.

[udarnik-truda.livejournal.com]

Я не знаю, какими способами что там в самолетных автоматах Klixon TC гарантируется, но в русских "самолетных" автоматах серии АЗС, там время отключения при перегрузке более 3Iном указывается чуть не до минуты, и именно в силу того, что там чисто биметаллическая пластина. А от того, что там ничего не сделано с дугогашением, то их ресурс отключения по превышению тока 100 раз, а по КЗ вообще раз пять всего... :)