Автоматизированный электропривод насоса ЭЦВ8-40-125
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
области регулирования, не ухудшая при этом КПД насоса в сравнении с дросселированием. На рисунке 2-6 показано, как изменяется механическая характеристика насоса в зависимости от частоты вращения электродвигателя.
Рисунок 6
Физический принцип действия циркуляционных насосов определяет законы подобия для основных характеристик насоса: производительность насоса Q линейно зависит от скорости вращения колеса, создаваемый при этом напор ?H зависит от квадрата скорости, и, соответственно, требуемая при этом механическая мощность P зависит от куба скорости. Таким образом, потребление электроэнергии при частотном регулировании пропорционально кубу производительности насоса. Регулирование скорости вращения рабочего колеса насоса возможно с помощью электронных преобразователей частоты, которые обеспечивают качественное управление асинхронными электродвигателями в широком диапазоне изменения частоты. При этом с помощью преобразователя частоты по сигналу от датчика давления, установленного в напорном трубопроводе, можно автоматически изменять частоту вращения рабочего колеса насоса, оперативно реагируя на изменение расхода жидкости и обеспечивая поддержание заданного давления с высокой точностью. Применение преобразователей частоты обеспечивает следующие преимущества по сравнению с другими методами:
эффективное использование асинхронных электродвигателей, дешевых в эксплуатации и ремонте;
КПД электродвигателя во всем диапазоне регулирования максимально соответствует КПД электродвигателя в номинальном режиме;
КПД преобразователя 95 - 98 %, коэффициент мощности около 1,0;
плавный пуск электродвигателя, отсутствие гидравлических ударов;
снижения уровня шума при пуске и работе;
автономная безопасная работа, интеграция в АСУ ТП.
Рисунок 7
Рисунок 7 даёт сравнение различных методов регулирования производительности насосов с точки зрения потребления электроэнергии.
Наибольшая эффективность применения преобразователей частоты проявляется на объёктах с большой суточной, сезонной переменной нагрузкой, расходом, т.е. требует большой глубины регулирования. При малых расходах воды насосный агрегат вращается на малой скорости, обеспечивающей поддержание номинального давления, потребляя при этом только то количество электроэнергии, которое необходимо для выполнения технологической задачи. При работе в энергоэффективном режиме экономится не только электроэнергия и ресурс оборудования, но и в зависимости от функции автоматизируемого объекта - вода, тепло.
Увеличение ресурса электродвигателя при этом способе регулирования напрямую связано с ресурсом подшипников, который определяется радиальными и осевыми нагрузками и частотой вращения. В общем случае можно пренебречь тем фактом, что при снижении частоты энергетическая составляющая вибрации уменьшается пропорционально квадрату, и в расчете ресурса подшипников учитывать только уменьшение скорости вращения. Именно благодаря регулированию скорости, в среднем в 2,5 - 3 раза, удаётся увеличить межремонтные интервалы насоса и электродвигателя.
3. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
.1 Исходные данные для расчета
МаркаПодача, м3/часНапор, мМощность, кВтЭЦВ 8-40-1254012520
Серия Высота оси вала,мм Мощность, кВт Частота, об./мин Напряжение, В КПД, % cos ПЭДВ 20-180 180 20 3000 380 84 0,775
Исходные данные: ном. =40 м3 /час;
Нном.т.м.=121м;
Нст.=113м.
Характеристики насоса показаны на Рисунках 8, 9, 10.
Рисунок 8 - Характеристика H=f(Q)
Рисунок 9 - Характеристика P=f(Q)
Рисунок 10 - Характеристика =f(Q)
Согласно показанным характеристикам насос имеет следующие номинальные параметры:
- номинальный напор насоса, ;
- номинальная подача насоса, ;
- номинальный напор магистрали, ,
- статический напор в сети (номинальная высота подъема), .
Так как магистраль в нашем случае со статическим напором, то ее характеристика имеет следующий вид:
.
Характеристика магистрали с естественной напорной характеристикой изображена на рисунке 11.
Рисунок 11 - Совместная работа турбомеханизма и магистрали
3.2 Расчет основных параметров насоса и двигателя
Определим мощность турбомеханизма в номинальном режиме
,
где .
Номинальный момент турбомеханизма
.
Определим угловую скорость двигателя, с которой начинается перекачка
.
Найдем момент инерции электропривода:
где .
С помощью характеристики P=f(Q) определяем отношение
.
Определим мощность, с которой начинается режим перекачивания
.
Определим момент с которого начинается режим перекачивания
.
Определим площади фигур для нахождения среднего момента:
.
Найдем средний статический момент:
;
Найдем средний пусковой момент:
.
Найдем средний динамический момент:
3.3 Проверка двигателя по прямому пуску
В нашем случае используется регулируемый электропривод с системой ПЧИН - АДКЗР. Но преобразователь частоты характеризуется значительно меньшей надежностью, чем двигатель. По этому требуется предусмотреть случай, когда преобразователь частоты выйдет из строя, и двигатель автоматически подключается на прямую к трехфазной сети, а параметры насоса регулируются установленной на выходе насоса задвижкой. Для этого двигатель должен подходить по условиям пр