Востриков насосные. Курсовая работа по дисциплине Электрические машины и электропривод Расчет энергетических показателей электроприводов типовых технологических процессов
 Скачать 3.82 Mb.
|
 Рисунок 26. Электрокар 3.Типовые технологические процессы железнодорожной отрасли. Насосные установки (НУ) предназначены для транспортировки жидкости, заполнения и осушения резервуаров (системы водоснабжения и канализации), обслуживания исполнительных механизмов (системы водяного охлаждения) и применяются для обеспечения жизнедеятельности работающего коллектива и технологического процесса предприятия (перекачка агрессивных и технологических жидкостей и т.п.). По принципу действия насосы можно разделить на три группы: поршневые, центробежные и оседиагональные. Поршневые НУ предназначены для перекачивания жидкости при больших высотах всасывания (до 6 м) с небольшой производительностью. Как и для всех поршневых систем, характерны неравномерность хода и пульсация нагрузки (при всасывании жидкости − холостой ход, а при сжатии − рабочий), поэтому жидкость в напорном трубопроводе течет неравномерно. Для сглаживания пульсаций нагрузки и повышения равномерности хода в одном насосе применяют несколько рабочих цилиндров, а на валу устанавливают маховик. Во избежание гидроудара и поломки поршневые НУ пускаются только при открытых задвижках на напоре. При работе на магистраль с постоянным напором, поршню при каждом ходе приходится преодолевать постоянное среднее усилие независимо от скорости перемещения:  ;  ;  ,где Рср − средняя мощность на валу, [кВт]; Н − напор, [м.ст.ж]; Q − производительность, [м3/с]; Мср − среднее значение момента на валу, [Н∙м]. При Мср = const следует, что поршневой насос пускается в работу под нагрузкой и требует выбора ЭД с повышенным пусковым моментом. Для нормальной эксплуатации поршневых НУ необходимы вспомогательные системы (водяного охлаждения и смазки). Центробежные НУ предназначены для перекачивания жидкости при малых высотах всасывания с большой производительностью. Они обладают равномерным ходом, а истечение жидкости происходит без пульсаций. Особенностью насосов является необходимость заполнения полости жидкостью перед пуском, в противном случае, насос не будет перекачивать жидкость из-за «разрыва струи». Пуск центробежногонасоса в работу возможен при трех вариантах: а) вхолостую, при закрытой напорной задвижке. В этом случае, давление в напорном трубопроводе повышается плавно и гидравлический удар исключен; б) при открытой напорной задвижке. Применяется, если насос расположен ниже уровня жидкости и есть обратный клапан; время пуска меньше, чем при закрытой задвижке, так как не требуется тратить время на открытие задвижки; в) при одновременном открытии напорной задвижки и пуске ЭД − это частный случай первых двух вариантов. При остановке НУ необходимо сначала медленно закрыть задвижку на напоре, а затем остановить ЭД насоса. Предварительное закрытие задвижки на напоре (перед остановкой) необходимо во избежание возможного гидроудара (при отсутствии обратного клапана) и гидротурбинного режима насоса под напором жидкости в системе. Эксплуатационные свойства центробежных НУ определяются зависимостью напора (давление жидкости) на выходе от производительности при различных скоростях: H = f(Q), где H − напор на выходе, [м. ст. жид.]; Q − производительность, [м3/с]. Эти зависимости приводятся в виде графиков в каталогах для каждого конкретного агрегата. Для задания рабочей точки производительности, определяется точка пересечения (рисунок 28) двух характеристик напора − насоса Hн = f(Q) и магистрали Нм = f(Q).
Полный напор в системе (H) состоит из двух составляющих:  ,где Hс, − статический (рисунок 28, а) и Hдин − динамический (рисунок 28 , б)напоры; Q − производительность; С − постоянный коэффициент. Выбор рабочей точки определяет режим работы привода центробежной НУ и скорости вращения АД: а) при статической характеристике магистрали: − производительность изменяется (от Qн до Q1) значительно; − чрезмерное снижение скорости АД, когда характеристики не пересекаются, насос перестает качать («срыв струи»). Такой вариант возможен при понижении напряжения сети. б) при динамической характеристике магистрали: − производительность изменяется (от Qн до Q1) незначительно; − чрезмерное снижение скорости (до 2) не приводит к прекращению подачи жидкости, но производительность уменьшается. В приводе с СД скорость вращения не изменяется, но угол отставания ротора от статора увеличивается, что уменьшает момент на валу двигателя. При чрезмерном снижении напряжения сети синхронные машины выпадают из синхронизма и останавливаются. Производительность НУ можно регулировать следующими способами: − дросселированием трубопровода (т. е. изменять выходное сечение магистрали); − изменением угловой скорости (ω) приводного ЭД (например, изменением напряжения в цепи статора АД); − изменением положения рабочего органа механизма (например, поворотом лопаток рабочего колеса); − изменением числа работающих на магистраль агрегатов. Оседиагональные НУ предназначены для транспортировки неоднородных по плотности и вязкости жидкостей. Например, откачка разлитой нефти, удаление нефтеостатков из емкостей, перекачка грунтовых и глинистых растворов. Насосы данного типа более мощны, долговечны и виброустойчивы, чем все известные. При малом весе (например, 35 кг) они имеют производительность до 150 м3/час. В настоящее время выпущены насосы производительностью до 1000 м3/час для выполнения уникальной операции − перекачки холодного мазута. В качестве исполнительных двигателей ЭП перечисленных выше технологических процессов используются: − асинхронные с короткозамкнутым ротором (АДКР), мощностью до 100 кВт при напряжении 380В, с прямым пуском от мощной сети или через автотрансформатор (реактор), ограничивающий пусковой ток; − СД, мощностью более 100 кВт при напряжении до 10 кВ, с прямым пуском от мощной сети. Режим работы − продолжительный, реверса не требуется. Наиболее используемые двигатели: серии 4А (основного исполнения), 4АР (с повышенным пусковым моментом), АИ и СДН (насосы, вентиляторы, дымососы), СДК (компрессоры). В устройства автоматизации насосных установок наряду с аппаратурой общего назначения для пуска, переключения и управления, применяется специальная аппаратура: поплавковые реле, электродное реле, струйное реле, реле контроля заливки. 4 Проектирование систем электропривода насосной установки 4.1. Расчет циклической мощности электродвигателя НУ. В зависимости от вида ТП и энергетических параметров ТУ необходимо вычислить значение циклической мощности приводного ЭД на каждом интервале работы. Насосная установка. Мощность электродвигателя насоса [кВт] определяется по формуле:  ,где kз = (1,1÷1,3) − коэффициент запаса; ρ [кг/м3] − плотность перекачиваемой жидкости; g = 9,81 [м/с2] − ускорение свободного падения; Q [м3/с] − производительность насоса (исх. данные);  [м]− расчетная высота подъема (исх. данные); Нс [м]− статический напор, определяемый как сумма высот всасывания и нагнетания; ΔН [м]− потеря напора в трубопроводах насосной установки, зависящий от сечения и качества обработки труб, кривизны участков трубопровода, наличия вентилей и задвижек; ηнас = (0,9÷0,95) − КПД насоса; ηп = (0,640,94) − КПД механической передачи.Таблица 2 Расчёт мощности
     4.1.1. Расчёт циклической мощности приводного электродвигателя насосной установки в программе «Электропривод»  Рисунок 29. ЭП ЖД Для проверки и подтверждения полученных мощностей произвелись расчёты в программе «Электропривод»:  Рисунок 29.1 Результаты расчётов в программе «Электропривод»  Рисунок 29.2 Результаты расчётов мощности в ПО Электропривод. Сопоставляя данные рассчитанные ручным способ и программой мы видим, что они идентичны, следовательно, расчёт верный. Построенная циклограмма позволяет установить режим работы электродвигателя – продолжительный режим с изменяющейся нагрузкой. 4.2. Построение циклограммы нагрузки и определение режима работы приводного электродвигателя.  Рисунок 30. Циклограммы нагрузки 4.3. Расчёт эквивалентной мощности электродвигателя системы электродвигателя насосной установки Находим длительность цикла:  240+300+600+60+150=1350 с.Полученное значение позволяет судить, что цикл нагрузки двигателя повторяется каждые 1350 секунд. Находим эквивалентную мощность исполнительного двигателя:    10,4 кВтЭто значит, что за рассматриваемый цикл работы  потери энергии и температура нагрева изоляции электрического двигателя, работающего с постоянной мощностью  будут такими же, как и при изменяющейся мощности нагрузки  . Иными словами, переменная мощность нагрузки в течение цикла может быть заменена постоянной эквивалентной мощностью двигателя.4.3.1 Расчёт эквивалентной мощности при длительном режиме работы в программе «Электропривод» Для проверки и подтверждения полученной эквивалентной мощности произвелись расчёты в программе «Электропривод»:  Рисунок 31. Результаты расчётов в программе «Электропривод»  Рисунок 31.1. Результат расчётов в ПО Электропривод. Сопоставляя данные рассчитанные ручным способ и программой мы видим, что они идентичны, следовательно, расчёт верный. 4.4 Выбор типа размера электродвигателя При выполнении условия Рн > Рэкв используя справочные данные выбираем типоразмер АД с синхронной частотой вращения ротора n2 = 1500 об/мин. Для рассматриваемого варианта задания при выборе типоразмера двигателя учтем требования со стороны ТУ по нерегулированной скорости. Выбираем АД серии 5АИ с синхронными скоростями вращения 1500 [об/мин], параметры которого приведены в таблице 5. Таблица 3 – Характеристики двигателя Таблица 3 Характеристики двигателя
4.5 Проверка на перегрузочною способность Для данного двигателя выполняется соотношение: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
