Разработка электропривода насоса МН-500/300

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Физика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Курсовой проект

по теория электропривода

на тему:

«Разработка электропривода насоса МН-500/300»

Введение

Нельзя представить себе ни одного современного производственного механизма, в любой области техники, который не приводился бы в действие автоматизированным электроприводом. В электроприводе основным элементом, непосредственно преобразующим электрическую энергию в механическую, является ЭД, который чаще всего управляется при помощи соответствующих преобразовательных и управляющих устройств с целью формирования статических и динамических характеристик электропривода, отвечающих требованиям производственного механизма. Речь идёт не только о сообщении машине вращательного или поступательного движения, но, главным образом, об обеспечении с помощью автоматизированного электропривода оптимального режима работы машин, при котором достигается наибольшая производительность при высокой точности 3.

Целью данного курсового проекта является разработка электропривода магистрального насоса НМ-500/300:

· обеспечение подачи насосов НПС «Шкапово» в соответствии с проектируемой, а также возможность регулирования объёма перекачки в требуемом диапазоне;

· сокращение удельных потерь электроэнергии на тонну*км перекачиваемой нефти;

· уменьшение числа пусков ЭД;

· возможность учёта влияния свойств перекачиваемой нефти на потребную мощность.

1. Описание технологической установки

Технологической установкой на НПС «Шкапово» является центробежный магистральный насос НМ-500/300.

Нефтяные центробежные насосы предназначены для применения в технологических установках нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств, а также в других отраслях народного хозяйства для перекачивания нефти, нефтепродуктов, сжиженных углеводородных газов и других жидкостей, сходных с указанными по физическим свойствам (удельному весу, вязкости и пр.) и коррозионному воздействию на материал деталей насосов. Насосы, изготавливаемые в различных климатических исполнениях и различных категорий, предназначены для работы вне помещений и в помещениях, где по условиям работы возможно образование взрывоопасных газов, паров или смеси пыли с воздухом, и относящихся к различным категориям взрывоопасности. Привод насосов — взрывозащищенные электродвигатели исполнения ВЗГ.

Нефтяные магистральные насосы типа НМ - предназначены для перекачивания нефти и нефтепродуктов с температурой от -5 до +80°С с содержанием механических примесей не более 0,03% по объему, размером частиц до 0,2 мм.

Конструкция насоса - горизонтальная с двухсторонним подводом жидкости к рабочему колесу и двухзавитковым спиральным отводом жидкости от рабочего колеса. Корпус насоса рассчитан на предельное рабочее давление 75 кГс/см2. Эксплуатируются в помещениях с положительной температурой. Материал деталей проточной части - сталь 25Л.

Рис. 1.1. Схема магистрального насоса

Основной элемент насоса (рис. 1) — рабочее колесо 5, насаженное на шпонке на вал 2, вращается в корпусе насоса 3, в котором осуществляется подвод 7 и отвод 6 жидкости от рабочего колеса. Для разделения области всасывания от области нагнетания применяются щелевые уплотнения 9. В качестве основных подшипников применяют подшипники скольжения 10. Возможные небольшие осевые нагрузки воспринимаются радиально-упорным подшипником 1. Разгрузка торцевых уплотнений осуществляется с помощью труб 8, соединённых с их камерами. Последние отделены от подвода 7 разделительными втулками 13. С помощью труб 12 осуществляется сбор утечек. Насос соединяется с двигателем с помощью зубчатой муфты 11. Приёмный и напорный патрубки расположены в нижней части корпуса и направлены горизонтально в противоположные стороны. Система смазки насоса принудительная, осуществляется центральной маслоустановкой. Она предназначена для подачи масла в подшипники насосов, электродвигателей и в зубчатую муфту.

Двигатели таких насосов работают в продолжительном режиме, т. е. двигатели работают в режиме, при котором интервал времени работы настолько велик, что температура двигателя при неизменной температуре окружающей среды достигает своего установившегося значения, определяемого нагрузкой.

Таблица 1.1 — Технические данные насоса НМ-500/300. Характеристика перекачиваемой нефти

Подача, Q

500 м3

Напор, H

300 м

Номинальная частота вращения,

2980 об/мин

Допускаемый кавитационный запас

4,5 м

Масса насоса, m

3000 кг

КПД насоса

0,8

Плотность перекачиваемой нефти, с

858 870 кг/м3

Под регулированием режимов понимается целенаправленное воздействие на систему с целью изменения расхода и потребляемого напора в ней. Рассмотрим существующие методы регулирования режимов работы нефтепровода, которые с той или иной степенью мобильности применяются для получения заданных технологических условий эксплуатации объекта.

Регулирование режимов работы нефтепровода изменением числа работающих насосов

С увеличением на участке числа работающих насосов расход и напор в трубопроводе возрастают. Однако рост этот происходит на станции, где включаются агрегаты, очень быстро. Время разгона агрегата до номинальных параметров составляет секунды. При таком процессе на этой станции возникает ударная волна, которая вследствие упругости жидкости и стенок трубопровода распространяется вдоль него в обе стороны со скоростью 800−1000 м/с. Эта волна давления вызывает нарушение нормальной работы нефтепровода. Частые переключения насосов отрицательно сказываются на надёжности работы нефтепровода.

Регулирование режимов работы нефтепровода изменением числа работающих станций

Этот метод часто применяют в процессе вывода нефтепровода на проектную пропускную способность. Когда промыслы ещё не нарастили добычу до максимального уровня, а магистральный нефтепровод построен, экономично вводить насосные станции очередями.

Обточка рабочих колёс

Обточка рабочих колёс центробежных насосов по наружному диаметрушироко распространённый способ регулирования режима работы нефтепровода путём изменения характеристики насоса. При обточке энергетические параметры Q, H, N уменьшаются. Если обточка ведётся в допустимых пределах, КПД падает не более чем на 13%. Метод регулирования режима работы насосных станций обточкой нельзя назвать мобильной, так как частая смена колёс насосов практически невозможна.

Установка сменных колёс

Сменные колёса применяются на начальных стадиях работы нефтепровода, когда подача не соответствует экономичному значению КПД основного насоса.

Дросселирование потока

Дросселирование потока осуществляется автоматически прикрытием проходного сечения регулятора давления. Если эта система отсутствует, дросселирование можно осуществлять задвижкой. Несмотря на простоту и удобство регулирования дросселированием, этот способ имеет существенный недостаток: он, как правило, неэкономичен. Энергия, расходуемая на дросселирование, безвозвратно теряется (диссипирует), что снижает общий КПД насосной станции.

Изменение частоты вращения

При изменении частоты вращения насоса подача его меняется пропорционально первой степени частоты вращения, напор пропорционально квадрату, мощность пропорционально кубу. Экономичным при этом является регулирование частоты вращения в небольшой зоне, так как в этом случае режимы работы на трубопровод будут оставаться в зоне высоких КПД (±30% от номинальной скорости вращения).

Оптимизация работы насосного оборудования и магистральных нефтепроводов с помощью регулируемого электропривода обеспечивает:

* автоматическую синхронизацию и оптимизацию режимов последовательно работающих НПС на магистральном нефтепроводе,

* увеличение за счёт этого пропускной способности магистральных нефтепроводов,

* исключение условий возникновения гидравлических ударов и предотвращение за счет этого аварийных разрывов магистральных трубопроводов,

* «щадящие» режимы и увеличение ресурса работы насосного оборудования,

* экономию до 30−40% электроэнергии, потребляемой насосными агрегатами.

2. Выбор типа электропривода и электродвигателя

Правильный выбор типа двигателя и особенно его номинальной мощности имеет большое народнохозяйственное значение, поскольку он определяет первоначальные затраты (капитальные вложения) и стоимость эксплуатационных расходов электропривода.

При выборе электродвигателя, необходимо учесть такие факторы как род тока, номинальное напряжение, частота вращения, конструктивное исполнение и номинальную мощность. В производственных условиях не всегда приходится решать весь комплекс этих вопросов. Часто бывают заданы род тока, напряжение, частота вращения. Основным условием, которое необходимо учесть, является правильное определение мощности и конструктивного типа электродвигателя [1].

Электрооборудование, используемое в транспорте нефти, должно удовлетворять требованиям взрывобезопасности. Применение двигателя постоянного тока для привода насоса нецелесообразно по ряду причин:

— искрения на коллекторе;

— необходимость источника постоянного тока;

— большая стоимость и невысокая надежность.

Применение СД нецелесообразно, так как не предъявляются требования к высокому качеству регулирования угловой скорости.

Таким образом, выбираем асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором взрывозащищённого исполнения. Он является самым простым и дешёвым.

3. Предварительный выбор мощности и типа электродвигателя

Согласно [6] мощность насоса равна:

(3. 1)

где Q — подача насоса, м3/c;;

Н — напор, м;

с — максимальная плотность перекачиваемой нефти, кг/м3;

н — КПД насоса.

Мощность приводного электродвигателя выбирают на основе приведенной выше формулы, но с учетом возможного отклонения режима работы насоса от его номинального (паспортного) режима. Чтобы не перегружать двигатель при любых режимах, его мощность выбирают с запасом [3].

(3. 2)

где k — коэффициент запаса, выбираем k = 1,1, так как ЭД является приводом насоса, работающего при постоянной нагрузке в продолжительном режиме, и имеет редкие пуски при закрытой задвижке.

п — кпд передачи, при соединении валов двигателя и насоса муфтой п=0,98.

Выбираем асинхронный двигатель типа 2АЗМВ1−500/6000У5 [2].

Таблица 2 — Технические данные двигателя 2АЗМВ1−500/6000У5

РНОМ,

кВт

n0, об/мин

sном,

%

, %

CosНОМ

J,

кг/м2

Масса,

кг

Оптовая

цена,

руб.

500

3000

0,7

94,8

0,89

0,85

2,4

0,85

5,7

10

3850

13 700

Скорость вращения двигателя совпадает с необходимой скоростью вращения насоса, следовательно, нет необходимости применения передачи.

центробежный насос электропривод электродвигатель

4. Механические характеристики двигателя и производственного механизма. Совместная механическая характеристика электропривода

— Номинальная скорость вращения:

nном=n0(1-sном)=3000 (1−0,007)=2979 об/мин. (4. 1)

— номинальная частота вращения двигателя:

(4. 2)

— синхронная частота вращения двигателя:

(4. 3)

— критическое скольжение:

(4. 4)

— номинальный момент двигателя:

(4. 5)

— критический момент двигателя:

(4. 6)

Зависимость частоты вращения от скольжения:

(4. 7)

Уравнение механической характеристики асинхронного двигателя:

(4. 8)

Механическая характеристика центробежного насоса:

(4. 9)

где (4. 10)

(4. 11)

, (4. 12)

, (4. 13)

Уравнение совместной механической характеристики:

(4. 14)

Изменяя s в пределах от 0 до 1 с шагом 0,01, строим в одной координатной плоскости механическую характеристику двигателя, механическую характеристику центробежного насоса и совмещённую механическую характеристику.

5. Кривая разгона двигателя и определение времени пуска

Так как ЭП — частотно регулируемый, то пуск производим при пониженных напряжении и частоте, уменьшая тем самым динамические удары и пусковые потери мощности, но увеличивается время пуска до значения, удовлетворяющего технологическому процессу. Для анализа процесса пуска произведём расчёт прямого пуска. В реальных условиях пуск приводного ЭД производится в три этапа:

— открытие задвижки на выходе насоса;

— пуск ЭД;

— открытие задвижки на входе насоса;

Так как пуск ЭД производится не под полной нагрузкой, момент сопротивления принимаем равным 0,4*Мс.

Расчет времени запуска асинхронного двигателя производим по методу площадей с помощью программы Exel на ЭВМ.

Разбиваем ось координат на ряд участков I, при этом 1 =2 = … =I, при этом точность расчета будет зависеть от количества участков разбиения.

Совместная механическая характеристика механизма заменяется аппроксимирующей ломаной кривой и считается, что на каждом участке разбиения:

(5. 1)

Общая длительность пуска:

, (5. 2)

где — определяется для каждого участка разбиения по формуле:

. (5. 3)

Суммарное время разгона электропривода до номинальной скорости:

; t = 8,773 с.

6. Определение времени торможения и построение кривой торможения

На НПС «Шкапово» перекачка ведётся в циклическом режиме, т. е. остановка одного двигателя сопровождается запуском другого по следующей схеме:

— открытие задвижки на выходе насоса, приводом которого является вновь запускаемый ЭД;

— пуск ЭД;

— открытие задвижки на входе вводимого в работу насоса и закрытие задвижки на входе выводимого из работы насоса;

отключение питания от останавливаемого насоса и закрытие задвижки на выходе этого насоса.

Магистральный насос работает в продолжительном режиме, остановка приводного ЭД необходима лишь в случае возникновения аварийных ситуаций в системе перекачки нефти или на время планового ремонта, в том числе технический осмотр и центровка ЭП. Поэтому выбираем способ торможения такой, как самоостанов ЭД под действием момента сопротивления насоса.

Расчет времени торможения производим по методу площадей, аналогично предыдущему пункту.

Суммарное время торможения

; tc = 9,85 с.

7. Построение кривых нагрева и охлаждения двигателя

При составлении выражения для построения кривой нагрева принимаем класс изоляции обмотки статора H, которая рассчитана на длительно допустимую температуру 180о С [1].

Допустимое превышение температуры изоляции над температурой окружающей среды

. (7. 1)

Постоянная времени нагрева асинхронного двигателя:

Постоянная времени охлаждения:

Выражение для построения кривой нагрева:

(7. 2)

Выражение для построения кривой охлаждения:

(7. 3)

8. Управление электроприводом

Способ регулирования скорости вращения двигателя выбираем частотный, так как этот способ обеспечивает плавное регулирование скорости в необходимом диапазоне, а получаемые характеристики обладают высокой жесткостью. Частотный способ обладает к тому же и еще весьма одним важным свойством: регулирование скорости АД не сопровождается увеличением его скольжения, поэтому потери мощности при регулировании скорости небольшие.

Для лучшего использования АД и получения высоких энергетических показателей его работы — коэффициентов мощности, полезного действия, перегрузочной способности — одновременно с частотой необходимо изменять и подводимое к двигателю напряжение. Закон изменения напряжения при этом зависит от характера момента нагрузки.

Для вентиляторного характера момента это соотношение имеет вид:

.

Распространенной системой частотно-регулируемого асинхронного привода является система со статическим преобразователем частоты с автономным инвертором. Наибольшее применение для промышленных приводов может иметь статический преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока (ПЗПТ).

Преобразователь состоит из трех силовых элементов — выпрямителя (управляемого или неуправляемого), фильтра (Ф) и автономного инвертора (АИ). На вход выпрямителя (В) подается нерегулируемое напряжение переменного тока промышленной частоты (UП); на выходе выпрямителя постоянное пульсирующее напряжение с постоянными значениями Ud и Id (в случае неуправляемого выпрямителя) или изменяющимися (в случае управляемого). С выхода выпрямителя постоянное напряжение через сглаживающий фильтр (Ф) подается на вход инвертора (чаще АИН), который преобразует постоянное напряжение в переменное регулируемой амплитуды и частоты (U2=var, f2=var). В качестве сглаживающего фильтра в данной схеме обычно используется катушка индуктивности с сердечником. Кроме силовых элементов, преобразователь содержит систему управления (рисунок 8. 2), состоящую из блока управления выпрямителя (БУВ) и блока управления инвертором (БУИ). Выходная частота регулируется в широких пределах и определяется частотой коммутации тиристоров инвертора, которая задается блоком управления инвертором. В такой схеме производится раздельное регулирование амплитуды и частоты выходного напряжения, что позволяет осуществить при помощи блока задания скорости (БЗС) требуемое соотношение между действующим значением напряжения и частотой на зажимах асинхронного двигателя.

Промежуточное звено постоянного тока позволяет регулировать частоту как вверх, так и вниз от частоты питающей сети; он отличается высоким КПД (около 0,96), значительным быстродействием, малыми габаритами, сравнительно высокой надежностью и бесшумен в работе [3].

9. Технико-экономическое сравнение вариантов подключения преобразователей частоты

Возможны два варианта подключения преобразователей частоты:

— использование высоковольтных преобразователей частоты;

— использование низковольтных преобразователей частоты по схеме: понижающий трансформатор — низковольтный преобразователь частоты — повышающий трансформатор — высоковольтный ЭД (рис. 9. 1). Наиболее экономичную схему частотного преобразователя определим по наименьшим потерям мощности в элементах схемы.

Данная схема подключения обеспечивает возможность использования низковольтного преобразователя частоты с высоковольтным электродвигателем.

Трансформатор Т1 — понижает напряжение питания до 690 В (380В) и обеспечивает гальваническую развязку электропривода с питающей сетью.

Преобразователь частоты — осуществляет управление частотой вращения электродвигателя, его плавный запуск и останов, а также обеспечивает функции защиты.

Выходной дроссель улучшает синусоидальность выходного напряжения.

Трансформатор Т2 — повышает выходное напряжение преобразователя частоты до 6кВ и обеспечивает гальваническую развязку преобразователя частоты с электродвигателем.

Входной трансформатор

Назначение

Входной трансформатор служит для преобразования входного напряжения (3 фазы, 6 кВ) в выходное напряжение (18 фаз, 578 В), которое после выпрямления питает ячейки инвертирования.

Устройство

Основной особенностью данного трансформатора является то, что вторичные обмотки разделены на три группы — по шесть обмоток в группе. Фазовый сдвиг между соседними обмотками в группе составляет 10°. Фазовый сдвиг между первой и шестой обмотками группы составляет 50°. Каждая выходная обмотка трансформатора нагружена на выпрямитель своей ячейки инвертирования.

Данная серия преобразователей частоты обладает следующими основными свойствами:

1. Высокий КПД (около 98%) и высокий коэффициент мощности (около 95%).

2. Регулирование выходного напряжения и частоты.

3. Управление преобразователем от пульта управления, внешними командами, с помощью персонального компьютера и контроллера.

4. Возможность подключения к общепромышленным сетям со стандартными протоколами (Device NET, Profibus DP, Modbus Plus).

5. Большой ряд мощностей преобразователей (8250 В, 6600 В)

6. Использование IGBT-ключей в силовой цепи преобразователей частоты.

7. Способ управления — многоуровневая широтно-импульсная модуляция.

8. Преобразователи частоты данной конструкции не требуют дополнительных сетевых фильтров для защиты сети от помех генерируемых преобразователем

Инвертор

Инвертор на каждую фазу состоит из шести ячеек инвертирования, что позволяет осуществлять на обмотке двигателя амплитудную модуляцию по 13 уровням, в сочетании с широтно-импульсной модуляции. Подобная многоуровневая ШИМ позволяет получать практически синусоидальные токи в обмотках и снижает потери в двигателе.

Рассчитаем КПД высоковольтного частотного преобразователя:

(9. 1)

Потери мощности в высоковольтном частотном преобразователе вычисляются по формуле:

, (9. 2)

где ДPтр — потери мощности в трансформаторе;

ДPв — потери мощности в вентилях;

ДPф — потери мощности в фильтре (дросселе);

ДPвсп =0,5ч3% ДPd — потери мощности во вспомогательных устройствах;

Выбираем трансформатор по справочнику [9] ТМГ-630.

Таблица 9.1 — Технические характеристики трансформатора ТМГ-630

Мощность, кВА

Схема и группа соединения

Ток х. х., % от номинального

Напряжение к. з., %

Потери, Вт

Шумовые характеристики, дБА

Габаритные размеры, мм

Стоимость включая НДС=18%, руб.

К. з.

Х. х.

LА

LPА

L

B

H

130 862

630

У/Ун-0

2

5,5

1240

7600

59

68

1300

860

1350

Д/Ун-11

Найдём потери мощности в трансформаторе [10]

Потери активной мощности в трансформаторе:

(9. 3)

Потери мощности в вентилях в современных выпрямительных устройствах представляют собой очень малую величину, т. е. ДPв?0. Потери мощности в фильтре вычисляются по формуле: где Rдр? 0 — активное сопротивление дросселя, следовательно, потерями мощности в фильтре можно также пренебречь. Таким образом, КПД высоковольтного частотного преобразователя будет равен:

Коэффициент мощности ч можно подсчитать по следующей формуле:

где н=0,99 — коэффициент искажения формы для неуправляемых выпрямителей. Отсюда.

Таблица 9.2 — Преобразователи частоты серии FDU40−500 кВт

Тип FDU40

900

Номинальная мощность, кВт

500

Номинальный выходной ток, А

900

Ограничение тока ICL, 120 с, А

1080

Пиковый ток двигателя, А

2547

Входной ток А

865

Окружающая температура при номинальной мощности IP20, IP54,оС

0−40

0−35

Частота коммутации fS,кГц

1.5 кГц

К.п.д. (Рном при fS = 1,5 кГц), %

98

Потери (Рном при fS = 1,5 кГц), кВт

10

Снижение мощности, %/ оС

-2.5 до +10 оС

Степень защиты

IP20

Размеры, ВхШхГIP20

IP23/54 мм

3x1100 (1145) x500×420

2150×1800×500

Вес IP20 (IP23/IP54) кг

480

Таблица 9.3 — Общие данные серии FDU40

Напряжение питания

В

380−415 +10% / -15% (Возможно

перепрограммирование на 230 В +10% / -15%)

Частота сети

Гц

50 / 60

Выходная частота

Гц

0−400

Выходное напряжение

В

0 — Напряжение сети

Уровень шума

dB (A)

< =70

Относительная влажность

%

0 — 90 (без конденсата)

Атмосферное давление

кПа

86 — 106

Вибрация

EN60068−2-6 Fc: 10−150 Гц; 0,075 мм /1g

Охлаждение

Принудительное, автоматическое

Коэффициент мощности по входу

0,95

Время разгона / торможения

с

0,01−3600

Таблица 9.4 — Технические характеристики преобразователя частоты MELTRAC-F500HV-500

Модель

PMT-F560HV-500

Выходные параметры

Номинальная мощность

500

Номинальный ток

49

Токовая перегрузка

Стандартная — 120% 60 сек, опционно — 150% 60 сек

Напряжение

3 фазы 6000 В 50 / 60 Гц

Входные параметры

Номинальное входное напряжение

3 фазы 6000 В 50/60 Гц

Пределы изменения входного напряжения

5100 ~ 6600 В

Пределы изменения входной частоты

± 5%

Входная мощность

500

Тип охлаждения

Принудительное охлаждение

10. Математическая модель электропривода

Общая структура электропривода

Для составления математической модели удобно воспользоваться представлением системы в переменных входы-выходы, которая отличается отражением в модели реальных физических величин, что в свою очередь более удобно при рассмотрении конкретных систем электроприводов различных производственных механизмов.

Общая структура электропривода представляется в виде схемы, где раскрываются входные и выходные переменные каждого звена системы электропривода.

Частотный преобразователь можно разделить на три основные части: неуправляемый выпрямитель, инвертор и систему управления выпрямителем и инвертором. Частотно-регулируемый асинхронный двигатель (АД), вращая центробежное колесо насоса, воздействует на величину давления жидкости в системе трубопроводов. Давление жидкости фиксируется датчиком давления. Преобразованный с помощью измерительного преобразователя сигнал с датчика передается в системы управления ПЧ. Для представления математической модели ЭП необходимо составить систему уравнений описывающих электрическое и электромагнитное состояние ЭП, а также систему уравнений, описывающую механические процессы, протекающие в ЭП. Для составления уравнений, характеризующих электрическое и электромагнитное состояние электродвигателя, удобно воспользоваться Т-образной схемой замещения асинхронного двигателя.

Уравнения, характеризующие электрическое состояние статора и ротора электродвигателя:

U1ф — Uab = I1R1 + jX1I1; (10. 1)

— Uab = (R'2/s)·I'2 + jX'2I'2; (10. 2)

где U — напряжение фазы обмотки статора;

Uab — напряжение на «зажимах» ветви намагничивания;

I1 — ток фазы статорной обмотки;

R1, X1 — активное и индуктивное сопротивление фазы обмотки статора;

X2' — приведенное индуктивное сопротивление ротора;

R2'/s — приведенное активное сопротивление ротора с учетом механической нагрузки на валу двигателя;

I2' — приведенный ток ротора.

Уравнения, характеризующие электромагнитное состояние электродвигателя:

Uab = jX0I0; (10. 3)

I1 + I'2 = I0. (10. 4)

где X0 — индуктивное сопротивление ветви намагничивания;

I0 — ток холостого хода (ветви намагничивания).

Уравнения, описывающие механику двигателя:

; (10. 5)

где щ0 — синхронная частота вращения.

; (10. 6)

; (10. 7)

где Мс — статический момент сопротивления, Нм;

J — момент инерции двигателя, кг-см2.

После перехода к операторной форме, выражения 10. 1−10. 3, 10.7 примут следующий вид:

U1ф — Uab = I1R1 + pL1I1; (10. 8)

— Uab = (R'2/s)*I'2 + pL'2I'2; (10. 9)

Uab = pL0I0, (10. 10)

; (10. 11)

а выражения 10.4 и 10.6 для дальнейшего анализа удобно представить в виде:

I0 = I1 + I'2; (10. 12)

; (10. 13)

Структурная схема электропривода

Структурная схема выпрямителя

Соответствует уравнению 10. 14, описывающему его работу.

Ud=K1U2; (10. 14)

где К1 = 2,34.

Из выражения видно, что выходными сигналами системы управления преобразователя частоты являются глубина модуляции и частота модуляции, они же наряду с Ud, будут являться входными для инвертора с широтно-импульсной модуляцией.

Структурная схема асинхронного двигателя

Структурная схема асинхронного двигателя может быть представлена на основании выражений 10. 5,10. 8−10. 13.

Цепь статора

Преобразуем выражение 10.8 относительно I1.

; (10. 15)

где К3=1/R1 — коэффициент передачи звена;

T1=L1/R1 — постоянная времени фазы статорной обмотки.

Цепь ротора

Преобразуем выражение 10. 10 относительно I'2:

; (10. 16)

где К5=1/R'2 — коэффициент передачи звена;

T2=L2'/R'2 — постоянная времени фазы обмотки ротора.

Выводы

В данном курсовом проекте был спроектирован автоматизированный ЭП НПС «Шкапово» для насоса МН-500/300.

Для данного ЭП был произведён расчёт и анализ двух типов преобразователей частоты — высоковольтного с большой энергетической эффективностью, но большей стоимостью и низковольтного с преемлемой ценой и чуть меньшими энергетическими показателями. На данный момент внедряемым вариантом частотно-регулируемого ЭП может служить низковольтный преобразователь FDU40−900, получающий питание через понижающий трансформатор ТМГ-630 и управляющий ЭД-ем напряжением питания 6 кВ через повышающий трансформатор той же марки. ЭП работает в продолжительном режиме, для остановки ЭП используется самоторможение.

В спроектированном приводе используется двигатель серии АЗМВ, мощностью 500 кВт с синхронной частотой вращении 3000 об/мин во взрывобезопасном исполнения.

Список литературы

1. Бабакин В. И., Байбурин Э. Р., Башаров Р. А. Курсовое проектирование по теории электропривода: Учеб. пособие. Уфа: Изд-во УГНТУ, 1999. 154 с.

2. Бабакин В. И., Байбурин Э. Р., Башаров Р. А. Курсовое проектирование по теории электропривода: Учеб. пособие. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2000. 84 с.

3. Чиликин М. Г., Сандлер А. С. Общий курс электропривода. — М.: Энергоиздат, 1981. — 576 с., ил.

4. Забродин Ю. С. Промышленная электроника; Учебник для вузов. М.: Высшая школа, 1982.С. 331 337.

5. Ильинский Н. Ф., Козаченко В. Ф. Общий курс электропривода: Учебник для вузов. М.; Энергоатомиздат? 1992. 544 с.

6. Меньшов Б. Г., Суд И. И., Яризов А. А. Электрооборудование нефтяной промышленности. М: Недра 1990. 365 с.: ил.

7. Теория автоматического управления. / под, ред. А В. Нетушила, М.: Высшая школа 1967. 424 с.

8. Колпаков Л. Г. Центробежные насосы магистральных нефтепроводов. М.: Недра, 1985. 184 с.

9. Шабанов В. А., Лопатин В. П. Курсовое проектирование по электрическим сетям и электроснабжению. — Уфа: Изд-во УГНТУ, 1997.

10. Фёдоров А. А., Каменева В. В. Основы электроснабжения промышленных предприятий: Учебник для вузов. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергия, 1979. — 408 с., ил.

11. Буренина И. В. Учебно-методическое пособие к составлению экономической части дипломного проектирования для студентов специальностей 21. 02. 00, 18. 04. 00.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой