Электрооборудование компрессорной установки
 Скачать 0.84 Mb.
|
|
Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования Гомельский Государственный Политехнический техникум Дипломная работа Специальность: Монтаж и эксплуатация электрооборудования Предмет: Электрооборудование предприятий и гражданских зданий Тема: Электрооборудование компрессорной установки Разработал: учащийся группы МЭ-41с к Иванов Д. Проверил: Повный А. В. 2010 год Введение Компрессоры относятся к группе механизмов, получивших широкое распространение на всех промышленных предприятия. Компрессоры применяют для получения сжатого воздуха или другого газа давлением свыше 4.105 Па (кгс/см2) с целью использования его энергии в приводах пневматических молотов и прессов, в пневматическом инструменте, в устройствах пневмоавтоматики и т.д. График потребления сжатого воздуха на промышленных предприятиях, как правило, имеет переменных характер в течение суток. Для обеспечения нормальной работы потребителей необходимо, чтобы давление воздуха поддерживалось постоянным – это является одним из основных требований, предъявляемых при автоматизации компрессорных установок. Давление в воздуховодной сети зависит от потребления воздуха и производительности компрессора. Когда расход воздуха равен производительности компрессора, давление в сети будет номинальным. Если потребление воздуха становится больше производительности, то давление падает, и наоборот. Наибольшее применение для приводов компрессоров получили асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и синхронные двигатели. 1.Назначение и краткая характеристика электрооборудования Компрессорная установка в основном предназначена для обслуживания определенных технологических процессов, поэтому производительность компрессоров зависит от потребления воздуха в ходе работы производственного участка. Главное движение осуществляется синхронным двигателем М1, который приводит во вращение поршневой механизм компрессорной установки. В компрессорной установке применяются два двигателя и возбудитель. Синхронный двигатель предназначен для вращения поршневой системы компрессорной установки. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором приводит во вращение возбудитель. Возбудитель наглухо присоединен к обмотке возбуждения главного двигателя, тем самым он возбуждает синхронный двигатель. В схеме присутствуют блокировки, обеспечивающие безопасную работу компрессорной установки. Давление масла контролируется механическим реле давления и промежуточным реле. Промежуточное реле датчика температуры контролирует температуру сжатого воздуха. Струйное реле, сигнализирует об уменьшении давления охлаждающей воды. Реле времени контролирует исчезновение охлаждающей воды. Схема автоматического управления синхронным двигателем поршневого компрессора допускает включение на напряжение 380В, 220В переменного и 220В, 48В постоянного. Q1 – масляный выключатель, включает в сеть двигатель М1; Воздушный компрессор немедленно отключить от сети: - при появлении дыма или огня из электродвигателя или его пускорегулирующей аппаратуры; - вибрации, шуме и стуке, угрожающих целости компрессора; - поломке приводного механизма; - значительном снижении числа оборотов, сопровождающимся быстром нагреве электродвигателя. Промывка отдельных узлов, деталей установки в керосине или бензине должна производится в специальном шкафу с вытяжным устройством, установленном в отдельном помещении или на открытом воздухе на расстоянии не менее 10м от источников открытого огня. Не разрешается снимать панель с блока осушки и автоматики и приступать к работе ранее, чем через 15 мин после снятия напряжения с установки. Нельзя пользоваться открытым пламенем, курить при проведении на установке работ с фреоном. В помещении должна работать вентиляция. Не реже одного раза в 6 месяцев должна производится проверка рабочих манометров установки контрольным манометром. Результаты проверки должны быть записаны в журнале контрольных проверок. Не реже одного раза в 12 месяцев должна производится проверка манометров с последующим опломбированием или клеймением. Манометр не допускается к применению в случаях когда: - отсутствует пломба или клеймо; - просрочен срок проверки; - стрелка манометра при его выключении не возвращается на нулевую отметку шкалы; - разбито стекло или имеются другие повреждения, которые могут отразиться на правильности его показаний. Требования безопасности по окончании работ: Сделать соответствующие записи в документации. Убрать инструмент в места хранения . Выключить освещение. Закрыть помещение на ключ. 2 Требования к электрооборудованию Как и в других электроустановках, компрессорная установка имеет главный электропривод, а именно асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, который приводит во вращения поршни компрессора. Двигатель работает с постоянной скоростью без реверса. В установки используется реле времени в мести с электрогидравлическим клапаном для облегчения пуска двигателя. Двигатель питается от трёхфазной сети, так же имеются аппараты защиты электропривода компрессора от короткого замыкания и перегрузки в виде автоматического выключателя. Установка снабжена манометром для поддержания давления воздуха на заданном уровне, нарушение, которых приводят к отключению компрессора. Цепь управления и сигнализация питаются фазным напряжением 220В через однополюсный автоматический выключатель. Работа компрессорной установки может, осуществляется как с пульта управления на самом агрегате, так и с диспетчерского пункта. Автоматический контроль составляет важнейшую часть системы управления. Он позволяет определить правильность процесса производства сжатого воздуха и состояние компрессорного агрегата. Отклонение контролируемых параметров от заданных значений указывает на ненормальные или нерациональные режимы работы систем агрегата, а в ряде случаев может привести к аварии. Электродвигатели и аппараты должны быть установлены таким образом, чтобы они были доступны для осмотра и замены, а также для ремонта, по возможности, на месте установки. Электродвигатели должны быть заземлены или занулены. 3 Принцип действия электрооборудования и систем управления Электрическая схема управления компрессорной установкой состоит из двух агрегатов . Двигатели компрессоров М1 и М2 питаются от трехфазной сети переменного тока напряжением 380В, через автоматические выключатели с комбинированными расцепителями. Включение и отключение двигателей производится магнитными пускателями КМ1 и КМ2. Цепи управления и сигнализация питаются фазным напряжением 220В через автоматический выключатель. Управление компрессорами может быть автоматическим и ручным. Выбор способа управления производится с помощью переключателей SA1 и SA2. При ручном управлении включение и отключение пускателей КМ1 и КМ2 осуществляется поворотом рукояток переключателей SA1 и SA2 из положения О (отключен) в положение В (включен). Автоматическое управление компрессорами производится при установке переключателей в положение О, а включение и отключение пускателей осуществляются с помощью реле КТ1 и КТ2. Контроль давления воздуха в ресиверах производится двумя электроконтактными манометрами, контакты которых включены в цепь катушек КМ1 – КМ4. Очередность включения компрессоров при падении давления устанавливается с помощью переключателя режимов SA3. Если SA3 установлен в положение К1, то первым включается компрессор К1. Если ресиверы наполнены сжатым воздухом, давление соответствует верхнему пределу (контакты манометров М1-N и M2-N разомкнуты) и компрессор не работает. В результате падения давления в ресиверах до минимального значения, установленного для пуска первого компрессора, замкнется контакт М1-N первого манометра (N-нижний предел), срабатывает реле КТ1 и своим контактом включит пускатель КМ1 двигателя первого компрессора. В результате работы компрессора К1 давление в ресиверах будет повышаться и контакт М1-N разомкнется, но это не приведет к отключению компрессора, так как катушка реле КТ1 продолжает получать питание через свой контакт и замкнутый контакт реле КТ4. При повышении давления в ресиверах до максимального предела замкнется контакт манометра М1-В (В-верхний предел), сработает реле КТ4 и своим контактом отключит реле КТ1, потеряет питание пускатель КМ1 и компрессор К1 остановится. В случае недостатка производительности первого компрессора или его неисправности давление в ресиверах будет продолжать падать. Если оно достигнет предела, установленного для замыкания контакта M2-N второго манометра, то срабатывают реле КТ3 и КТ2. Последнее своим контактом включит пускатель КМ2, т.е. вступит в работу компрессор К2. Реле КТ2 после размыкания контакта M2-N остается включенным через свой контакт и замкнутый контакт реле КТ4. Когда давление в ресиверах в результате совместной работы обоих компрессоров поднимается до верхнего предела, замыкается контакт манометра M2-В и включается реле КТ4. В результате отключаются реле КТ1 и КТ2 и пускатели КМ1 и КМ2. Оба компрессора остановятся. В схеме предусмотрен контроль исправности компрессорной установки. Если несмотря на работу обоих компрессоров давление в ресиверах продолжает падать или не изменяется, то контакт M2-N нижнего предела остается замкнутым, и реле КТ3 будет включено. Оно своим контактом приведет в действие реле КТ5, которое с выдержкой времени замкнет свой контакт в цепи аварийно – предупредительной сигнализации, и персоналу будет подан сигнал о необходимости устранения неисправности. Сигнальная лампа HL1 служит для световой сигнализации о режиме работы установки при ручном режиме. Сигнальная лампа HL2 и реле напряжения КТ6 служит для контроля наличия напряжения в цепи управления. 4 Расчёт и выбора электрических аппаратов и элементов электрической схемы При выборе руководствуемся электрическими аппаратами приведёнными в литературе. Магнитные пускатели выбирают по следующим условиям: 1. току и напряжению главных контактов 2. числу и роду главных контактов 3. напряжению катушки 4. числу и роду вспомогательных контактов 5. конструктивному исполнению Ток главных контактов рассчитывается по формуле:  ,А (2)где І- расчетная сила тока; U- напряжение; cosφ- коэффициент мощности, η – КПД двигателя.  ,АРезультаты заносим в таблицу 5.1 выбор магнитных пускателей Таблица 5.1 Выбор магнитных пускателей
ВА13 – выключатели предназначены для проведения тока в номинальном режиме и отключения тока при КЗ и перегрузке. Выбор выключателей осуществляемся по току коммутирующих устройств. В случае, если магнитный пускатель не коммутирует силовые цепи, то выбираем пускатели первой величины на Iном=10,А смотрим по количеству контактов. Следующим выбираем светодиодные сигнальные лампы типа СКЛ, результаты выбора занесены в таблицу 5.2 выбор светодиодных сигнальных ламп. Таблица 5.2 Выбор светодиодных сигнальных ламп
Светодиодные лампы типа СКЛ 13 выпускаются с цоколем Е10 Таблица 5.3 Технические характеристики промежуточных реле
Выбор аппаратов ручного управления К аппаратам управления относятся кнопки управления, выключатели, переключатели, конечные и путевые выключатели. Выбор производится: По номинальному напряжению сети:  . (5.2)По длительному расчетному току цепи:  , (5.3) . (5.4)Длительный расчетный ток цепи5  , (5.5)где S – наибольшая суммарная мощность, потребляемая аппаратами при одновременной работе.  , (5.6)где  – мощность потребляемая каждым отдельным аппаратом во включенном состоянии.S = S КМ1 +S КМ2 +S КТ1+S КТ2+S КТ3+S КТ4=50х2+8х4=132ВА (по формуле 5.6) В схеме вентиляционной установки напряжение в цепях управления составляет 220 В., максимальное количество одновременно включенных аппаратов – 4 контактора и 4 промежуточных реле. Согласно справочным данным контактор в рабочем состоянии потребляет 50 ВА, а промежуточные реле 8 ВА. Определяем длительный расчетный ток:  (по формуле 5.5)Таблица 5.4 Технические характеристики переключателей
В схеме имеется 3 переключателя SA, который обеспечивает два режима работы установки – автоматический и ручной. ПМО – переключатель малогабаритный общепромышленный, предназначен для коммутации электрических цепей управления, сигнализации и защиты напряжением от 12 до 220В постоянного тока и от 24 до 380В переменного тока частотой 50,60 и 400Гц при токах от 0,25 до 6,3А в стационарных установках. Выбор переключателей осуществляется по расчетному току. 5. Расчёт параметров и выбор аппаратов защиты Аппаратом защиты называется устройство, которое автоматически отключают защищаемую электрическую цепь при ненормальных режимах работы. К аппаратам защиты относятся плавкие предохранители, автоматические выключатели, тепловые реле. 1. Выбор автоматических выключателей: Для выбора автоматического выключателя необходимо установить все аппараты и двигатели, которые будет включать данный автоматический выключатель, и найти коммутируемые им токи. Рассчитать ток электромагнитного и теплового расцепителей. Выберем автоматический выключатель QF2 по следующему условию: Iэл. расц.≥1,2Iрасч. , А (6.1) где, Iрасч – ток расчётный двигателей, определяется по формуле: Iрасч=∑Iдв+Iупр; А(6.2) где, ∑Iдв – суммарный ток двигателей, которые включает данный автомат. Iупр – ток цепи управления. Iрасч=3,9+0,05=4,95А (по формуле 6.2) Iэл. расц.≥1,15×4,95А (по формуле 6.1) Iэл. расц.≥ 5,69А Из методических указаний по курсовому проектированию выбираем автоматический выключатель марки АЕ2020 16/6,3 с номинальным током максимального расцепителя 6,3 А и кратностью отсечки 7. Проверим выключатель на срабатывание, по условию: Iуст. эл магн. расц. .≥1,25(∑Iном. дв. +Iпуск) (6.5) 7х6,3А≥1,25х4,95А 44,1А≥6,18А Условие выполняется. Выберем автоматический выключатель QF1 для силовой цепи: Iэл.расц≥Iном, А (6.6) Iрасч=0,6А Iэл. расц.≥1,15×0,6 (по формуле 6.6) Iэл. расц.≥0,69А Выбираем автоматический выключатель АЕ2020 16/1 с номинальным током максимального расцепителя 1 А и кратностью отсечки 7. Проверим автоматический выключатель на срабатывание, по условию: 7×Iном≥Iпуск (6.7) где, 7 – кратность отсечки электромагнитного расцепителя; Iпуск – пусковой ток 7×1А≥5,6А (по формуле 6.7) 7А≥5,6А Условие выполняется. 6. Расчёт и выбор проводов кабелей Выбор проводов будем проводить по двум условиям: Iдлит.доп. ≥Iрасч Iдлит.доп. ≥Kз×Iз где, Iдлит.доп– длительно допустимый ток для проводов и кабелей Iрасч .- длительный расчётный ток линии; Kз – кратность длительно допустимого тока провода или кабеля по отношению к номинальному току или току срабатывания защитного аппарата (автоматического выключателя Kз=1, предохранителя Kз=0,33); Iз– номинальный ток, или ток срабатывания защитного аппарата. 1. Выбираем провод для цепи управления: Расчётный ток Iрасч цепи управления равен 0,6 А, цепь управления защищена автоматическим выключателем АЕ2020 16/1. Выбираем для цепи управления провод ПВ1 сечением 1,0 мм2 , т.к. по данному проводу может протекать допустимый ток 16 А. 16А≥1А Проверим выбранный провод по условию. Так как провод защищён предохранителем, то Kз= 1, тогда: 16А ≥1×1А 16А≥1 А Выбранный провод ПВ1 соответствует условию. 2. Выберем провод для питания группы электродвигателей (М1, М2). Рабочий ток цепи равен току двигателя Iном. дв = 30,19А, двигатель защищен автоматическим выключателем АЕ2040 63/50 с током электромагнитного расцепителя = 50А. Выбираем провод ПВ с ПВХ изоляцией сечением 16 мм2 Проверим выбранный провод по условию, т.к кабель защищён автоматическим выключателем, то Kз=1 60А≥1х50А Выбранный провод ПВ соответствует условию. 7. Структурная схема электрооборудования станка Схема структурная определяет основные функциональные части электрооборудования, их назначение и взаимосвязи и служит для общего ознакомления с разрабатываемой установкой. На структурной схеме раскрывается не принцип работы отдельных функциональных частей, а только взаимодействие между ними. Поэтому составленные части изображены упрощенно в виде прямоугольников произвольной формы. Графическое построение схемы дает наглядное представление о последовательности взаимодействия функциональных частей в электрооборудовании установки. На линиях взаимодействия стрелками обозначается направление хода процессов, происходящих в схеме. Схемы функциональные разъясняют определенные процессы, протекающие в отдельных функциональных частей или в установке в целом. Этими схемами пользуются для изучения принципов работы изделия, а также при их наладке, контроле, ремонте. Функциональная схема по сравнения со структурной более подробно раскрывает функции отдельных элементов и устройств. Функциональные части и связи между ними на схеме изображают в виде условных графических изображений, установленных соответствующими ГОСТами ЕСКД. Для построения структурной схемы электрооборудование разрабатываемой установки разбивают на основные функциональные блоки. 8 Размещение электрооборудования На лицевой стороне шкафа управления имеются следующие органы управления: рукоятки универсальных пакетных переключателей SA1 и SA2, для переключения в автоматический и ручной режимы работы; пакетный переключатель SA3 для определения очередности включения компрессора; Внутри шкафа управления размещаются: два автоматических выключателя серии АЕ2040 63/50 и один АЕ2020 16/1, два магнитных пускателей серии ВА13 63/40, три промежуточных реле РПЛ – 1100 + РТЛ - 11, одно РПЛ – 1100, два РПЛ – 1101. Схема соединений и подключения предназначена для упрощения процесса и подключения электрооборудования установки. Так же схема соединений и подключения позволяет значительно упростить и ускорить процесс ремонта и профилактического осмотра. Схема соединений и подключения расположена на листе №2. 9 Монтаж электрооборудования (станка, механизма, установки) Весь процесс монтажа электрооборудования можно разделить на две группы: монтаж силовой части (в большинстве своем двигатели) и монтаж коммутационных и защитных аппаратов (автоматические выключатели, магнитные пускатели, промежуточные реле, предохранители, кнопочные посты и т.д.). Монтаж коммутационных и защитных аппаратов выполняется с учетом следующих требований: 1. Размещение аппаратов должно быть компактным и удобным. 2.Комплекты главных узлов располагают в местах наиболее удобных для обслуживания. 3. Предохранители для отдельных силовых цепей ставят выше, а тепловые реле ниже соответствующих контактов. Места присоединения проводов необходимо хорошо затянуть (некачественное закрепление приводит к преждевременному выходу аппарата из строя ). Запрещено использование проводов и кабелей с поврежденной изоляцией. Также изоляция проводов должна отвечать требованиям категории безопасности помещения. Монтаж магнитных пускателей: Устанавливают на силовых распределительных скобах, на распределительных щитах или отдельно на конструкциях, прикрепляемых к стенам, колонам и т.п. Магнитные пускатели устанавливают вертикально по отвесу. При этом отклонения по вертикали допускается не более пяти градусов. Поверхность контактов пускателя осматривают после опробования его под нагрузкой и в случае появления на ней наплывов обрабатывают напильником. Смазывать контакты пускателя не допускается. Размеры раствора, провала и нажатия главных и вспомогательных контактов проверяют и регулируют в соответствии с указаниями предприятий – изготовителей. Если при включении магнитного пускателя слышно сильное гудение его магнитной системы, устраняют следующие возможные неисправности: недостаточную затяжку винтов, крепящих сердечник; повреждение короткозамкнутого витка; чрезмерное нажатие контактов; неплотное прилегание якоря сердечнику вследствие загрязнения поверхностей прилегания или наличия на них смазки. У реверсивных пускателей перед включением в работу тщательно проверяют работу блокировки, предотвращающей возможность одновременного включения силовых контактов прямого и обратного хода. Монтаж переключателей: Указанные выше приборы монтируют распределительных щитах и силовых пунктах (шкафах). Установка этих аппаратов выполняется по уровню и отвесу. Затяжка гаек и винтов производится до отказа, но с усилием не более 150 Н и без рывков. После затяжки всех креплений проверяется плотность соприкосновения контактного ножа со стойкой щупом 0,05 мм. В случае прохода щупа более чем на 1/3 контактной поверхности необходимо устранить причины перекоса. Контактные ножи аппаратов при включении должны касаться контактных стоек с обеих сторон по всей линии. При этом «отпружинивание» контактных губок стоек при входе в них ножа должно быть хорошо заметно на глаз. Все трущиеся части покрывают тонким слоем технического вазелина или специальной смазки. Монтаж проводов и кабелей: Все провода и кабели расположенные вне шкафа управления подвергаются обязательной защите от механических повреждений, путем затягивания их в металлические или полиэтиленовые трубы. Все соединения и ответвления выполняются с помощью клемных колодок или коробок. Провода в шкафах управления прокладываются параллельно друг другу, все изгибы выполняются под прямым углом. При большом количестве одинаково направленных проводов их собирают в пучки с помощью жгутов. На конец провода одевается кембрик, на котором указывается номер провода согласно схеме, для удобства обслуживания. Металлические трубы и коробки подлежат обязательному заземлению. 10 Инструкция по эксплуатации электрооборудования установки К обслуживанию и эксплуатации установки допускаются лица, ознакомленные с техническим описанием и прошедшие инструктаж по технике безопасности при работе с электрооборудованием. В специальный журнал должна быть внесена отметка об ознакомлении ответственного лица и всех членов бригады, обслуживающей установку с данной инструкцией, указаны дата и фамилия лица, проводившего инструктаж по технике безопасности. Руководитель участка должен принять все надлежащие меры для того, чтобы исключить возможность неполадок в работе оборудования, аварий и несчастных случаев с персоналом. Для этого нужно: а) обучить обслуживающий персонал безопасным методам работы, проверить наличие на рабочих местах инструкции по эксплуатации; б) категорически запретить во время работы установки ремонт или замену аппаратов и приборов. При обслуживании поршневого компрессора и питания систем автоматики и сигнализации следует руководствоваться «Правилами эксплуатации электроустановок». После первого запуска установки, необходимо осмотреть все её элементы и убедиться в отсутствии: неисправностей электрооборудования; ненормального нагрева различных частей установки; течи в трубопроводах, швах, в заглушках и фланцевых соединениях, резервуарах и т.д. Все замеченные неисправности следует зафиксировать в рабочем журнале и принять меры к быстрейшему их устранению. При заступлении на дежурство дежурный оператор должен убедиться в нормальной работе установки: в отсутствии предупредительных сигналов и отсутствии течей в вентилях, трубопроводах и т.д. Об осмотре делается соответствующая запись в оперативном журнале. При срабатывании сигнализации о ненормальной работе компрессорной установки установка отключается автоматически. Основные неисправности электрической схемы станка: Вышел из строя переключатель, возможная причина подгорели контакты, заменить старые на новые; Перегорели контакты, залипание контактов, заменить контакты; 3 Вышел из строя эл.двигатель, заменить на новый или разобрать устранить причину по которой он вышел из строя. Неисправность магнитных катушек, заменить на новые или разобрать устранить причину по которой они вышели из строя. 11 Выбор технического решения модернизации Модернизация – это внесение в конструкцию действующего электрооборудования изменений, которые повышают его технический уровень и улучшают его экономические характеристики. Модернизация оборудования является неотъемлемой частью курсового проекта. Для данной компрессорной установки осуществляем следующий вид модернизации: Включаем в схему универсальный блок защиты асинхронных электродвигателей УБЗ-301. Который предназначен для постоянного контроля параметров сетевого напряжения и действующих значений фазных/линейных токов трехфазного электрооборудования 380 В/50 Гц, для асинхронных электродвигателей. Осуществляет полную и эффективную защиту электрооборудования отключением от сети и/или блокированием его пуска в следующих случаях: некачественном сетевом напряжении (недопустимые скачки напряжения, обрыв фаз, нарушение чередования и слипания фаз, перекос фазных/линейных напряжений); механических перегрузках (симметричный перегруз по фазным/линейным токам) - защита от перегруза с зависимой выдержкой времени; несимметричных перегрузок по фазным/линейным токам, связанных с повреждениями внутри двигателя - защита от перекосов фазных токов с последующим запретом АПВ; исчезновении момента на валу ЭД - защита по минимальному пусковому и/или рабочему току; при недопустимо низком уровне изоляции на корпус - проверка перед включением с блокировкой пуска при плохой изоляции; замыкании на"землю" обмотки статора во время работы - защита по токам утечки на"землю" Заключение В данном курсовом проекте был произведён расчет автоматизированного поршневого компрессора и выбран: привод установки, аппараты управления и защиты, понижающие трансформаторы и электромагниты, провода и кабели, световая сигнализация. Была разработана и начерчена схема подключения и соединения, составлена документация по монтажу и инструкция по эксплуатации электрооборудования станка, описан принцип работы оборудования. На основе выбранного электрооборудования был составлен перечень элементов схемы. В соответствии с заданием курсового проекта была выполнена модернизация компрессорной установки путем внедрения нового защитного оборудования, которое обеспечивает надёжную и безопасную эксплуатацию установки. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||