Отчет по преддипломной практике на АО Шымкентмай - файл n1.doc

Отчет по преддипломной практике на АО Шымкентмай
скачать (860.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc861kb.08.07.2012 21:40скачать

n1.doc



Содержание
Стр.

1.Введение

2. История «Шымкентмай»

3.Описание технологической установки

4.Выбор типа электропривода и электродвигателя

5.Выбор мощности и типа электродвигателя

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

7.Построение совместной механической характеристики с учетом влияния передачи

8 .Определение времени пуска двигателя и построение кривой разгона

9. Определение времени торможения и построение кривой торможения

10 .Расчет и построение нагрузочной диаграммы электропривода.

Проверка правильности выбора двигателя

11. Построение кривых нагрева и охлаждения двигателя

12. Управление электроприводом

13.Математическая модель электропривода

14.Оценка надежности электропривода

15.Выводы

16. ТБ и ОТ


1. Введениие

Современное промышленное и сельскохозяйственное производство, транспорт, коммунальное хозяйство, сферы жизнеобеспечения и быта связанны с использованием разнообразных технологических процессов, большинство из которых основано на применении рабочих машин и механизмов, разнообразие и число которых огромно. Там, где применяются технологические машины – используется электропривод. Практически все процессы, связанные с движением с использованием механической энергии, осуществляются электроприводам. Исключение составляют лишь некоторые транспортные и сельскохозяйственные машины (автомобили, тракторы и др.), но и в этой области перспективы использования электропривода стали вполне реальны.

Электропривод – главный потребитель электрической энергии. В развитых странах на долю электропривода приходится свыше 60% всей вырабатываемой электроэнергии.

Электроприводы различны по своим техническим характеристикам: по мощности, скорости вращения, конструктивному исполнению и другим. Мощность электроприводов прокатных станов, компрессоров газоперекачивающих станций и ряда других уникальных машин доходит до нескольких тысяч киловатт. Мощность электроприводов, используемых в различных приборах и устройствах автоматика, составляет несколько ватт. Диапазон мощности электроприводов очень широк. Также велик диапазон электроприводов по скорости вращения.

Большинство производственных рабочих машин и механизмов приводится в движение электрическими двигателями. Двигатель вместе с механическими устройствами (редукторы, трансмиссии, кривошипно-шатунные механизмы и др.), служащими для передачи движения рабочему органу машины, а также с устройствами управления и контроля образует электромеханическую систему, которая является энергетической, кинематической и кибернетической (в смысле управления) основой функционирования рабочих машин.

В более сложных технологических машинных комплексах (прокатные станы, экскаваторы, обрабатывающие центры и другие), где имеется несколько рабочих органов или технологически сопряженных рабочих машин, используется несколько электромеханических систем (электроприводов), которые в сочетании с электрическими системами распределения электроэнергии и общей системой управления образуют электромеханический комплекс.

Большие скорости обработки, высокая и стабильная точность выполнения технологических операций потребовали создания высокодинамичных электроприводов и автоматическим управлением. Стремление снизить материальные и энергетические затраты на выполнение технологических процессов обусловило необходимость технологической и энергетической оптимизации процессов; эта задача также легла на электропривод. На этапе технического развития машинного производства, достигнутого к концу XX века, электромеханические комплексы и системы стали определять технологические возможности и технический уровень рабочих машин, механизмов и технологических установок.

Создание современных электроприводов базируется на использовании новейших достижений силовой электротехники, механики, автоматики, микроэлектроники и компьютерной техники. Это быстро развивающиеся области науки, что определяет высокую динамичность развития электромеханических систем.

В последние годы с появлением доступных технических средств для регулирования скорости асинхронных двигателей для привода насосов в системах тепло- и водоснабжения стали применятся регулируемые электроприводы.

Электропривод насоса выполняет две функции: преобразует электрическую энергию в механическую, необходимую для подачи воды потребителю, и управляет работой установки таким образом, чтобы поддерживать требуемую величину напора и расхода воды.

Автоматизированный электропривод получил в последние десятилетия интенсивное ускоренное развитие. Это определяется, в первую очередь, общим прогрессом машиностроения, направленным на интенсификацию производственных процессов, их автоматизацию, повышение точностных характеристик и других технических требований, связанных с обеспечением стабильности качества производимой продукции.

Вторым обстоятельством, обусловившим развитие электропривода, явилось распространение его применения не только на промышленное производство, но и на другие сферы, определяющие жизнедеятельность человека: сельское хозяйство, транспорт, медицину, электробытовые установки и др.

Третья причина связана с наметившимся переходом от экстенсивного развития производства электрической энергии к более эффективному ее использованию. Повышение эффективности электромеханического использования электроэнергии всецело зависит от совершенствования электропривода.

Таким образом, можно без преувеличения сказать, что дальнейшее развитие человечества напрямую связано с развитием электропривода.

2. История «Шымкентмай»

В 2002 году наше предприятие перешагнуло шестидесятилетний рубеж. 7 ноября можно по праву считать красным днём в календаре завода. В этот день в тяжёлый 1942 год крупнейшее в Казахстане предприятие масложировой промышленности – маслоэкстракционный завод – выдал свою первую продукцию - хлопковое масло. Однако приёмочная комиссия, назначенная Наркомпищепромом СССР для подписания акта приёмки первой очереди Чимкентского маслоэкстракционного завода, в связи со сложным военным положением, смогла прибыть только в июне 1943 г. В 1943 году молодой коллектив предприятия за героический труд был отмечен переходящим Красным Знаменем Государственного Комитета Обороны. Было награждено 278 работников медалью «За доблестный труд в Великой Отечественной войне (1941-1945)»
  1944 год был самым успешным в военной истории завода. Досрочно были выполнены годовые программы по выпуску всех видов запланированной продукции. Инженеры, техники и рабочие во главе с главным инженером завода К. И. Орликом провели большую работу по увеличению рентабельности производства, удалось сократить нормы по расходованию топлива на 1,8 %, поднять производительность труда на 7,2% и уменьшив потери в производстве, дать сверх норм выхода годовой продукции (58150 кг) высококачественного масла. В 1945 году за доблестный труд коллективу завода дважды присуждались III-я премия, один раз II-я и два раза переходящее Красное Знамя ВЦСПС и Наркомпищепрома СССР, а также денежные премии.
    После войны завод, как и вся страна, вступил в полосу нового бурного развития. Основные задачи, на этот период, для тружеников маслоэкстракционного завода заключались в совершенствовании технологий производства, проведения модернизаций оборудования, улучшения условий труда, обеспечения роста производительности. Стали входить в эксплуатацию такие цеха как: форпрессовый, гидрогенизационный, литой тары для мыла, линтерный, расщепительный, рафинации чёрного хлопкового масла. Постепенно расширялся ассортимент продукции, совершенствовались технологии и оборудование.
    В 1946 году завод шесть раз выходил победителем среди участников Всесоюзного социалистического соревнования предприятий пищевой промышленности. Решением ВЦСПС и Министерства пищевой промышленности СССР заводу было присуждено шесть премий, из них: три I-вых, две II-ых и одна III-ья. В июле заводу было вручено переходящее Красное Знамя Чимкентского Горсовета и ГК КП КазахстанаВ январе 1948 года был введён в эксплуатацию форпрессовый цех второй очереди строительства завода. Коллектив нового цеха план первого года завершил досрочно – 21 ноября. В этот день, был достигнут уровень выработки чёрного масла, запланированный на 1950 год. Обязательство было перевыполнено на 136 тыс. пудов, дополнительно выработано 15443 пуда чёрного масла. Производительность труда возросла на 25,7%.
    1 сентября 1949 года маслоэкстракционный завод переименовали в масложировой комбинат Главного Управления растительного масла и жиров «Главрасжирмасло» Министерства пищевой промышленности СССР. С большим трудовым подъёмом трудился коллектив комбината в 1950-м, завершающем году IV-ой пятилетки. Техническое перевооружение, проведённое в послевоенные годы, ввод в эксплуатацию новых цехов, значительно повысило производственные мощности предприятия.
    В марте 1950 года вошёл в строй цех литой тары для мыла, в июле - пухоотделительный цех (линтерный цех). Коллектив комбината внёс ряд ценных предложений по усовершенствованию оборудования и установлению дополнительных агрегатов, способствующих увеличению мощности комбината. Мощность комбината, за первую послевоенную пятилетку, выросла на 220 %.В этом же году, для повышения производительности труда, увеличения выпуска продукции, на комбинате было проведено расширение мыловаренного цеха, с установкой мылосушильного агрегата, штамповального пресса с рольгангом, закончен монтаж четвёртого бака для масла, введены в эксплуатацию бурат и пурефайер подготовительного цеха, навес для сырья.
    Выпуск валовой продукции на одного рабочего, по сравнению с 1945 годом, увеличился почти в два раза. Одной из причин улучшения качества продукции был капитальный ремонт всего оборудования. В форпрессовом цехе за счёт уплотнения полезной производственной площади были установлены пятитонная жаровня и два форпресса. В экстракционном цехе введены в действие два экстрактора и установлен аммиачный компрессор. В подготовительном цехе реконструированы 12 сепараторов, смонтирован дополнительный и установлен девятый гуллер со встряхивателем. Коллективы этих цехов повысили выпуск продукции по сравнению с 1949 годом на 70%.
    В 1953 году завершилось строительство расщепительного цеха. В этом цехе из отходов, образующихся при рафинации сырого масла, стали получать свободные жирные кислоты, которые шли на приготовление высококачественных сортов мыла. За десять с лишним лет работы масложировой комбинат, оснащённый передовой технологией, дал стране сотни тысяч тонн хлопкового масла и мыла.
    За успешное выполнение социалистических обязательств, масложировой комбинат был занесён в Республиканскую Книгу Почёта и на областную Доску Почёта. Хорошая работа комбината дважды отмечалась во Всесоюзном социалистическом соревновании.
    В 1958 году на комбинате была организована исследовательская группа, которая разработала новые технологии мыловарения, рафинации масел с высокими кислотными числами, экстракции масла и жаренья. А также были установлены технологические схемы и инструкции. Масложировой комбинат постоянно оказывал большую помощь сельскому хозяйству области, особенно подшефным колхозам и совхозам. В 1957 году трудовой десант комбината работал в подшефном совхозе им. Абая на прополке хлопка, оказывал помощь в перевозке зерна, удобрения и т. д.
    В 1959 году в производственной жизни комбината произошло большое событие: вступил в эксплуатацию самый крупный в стране цех непрерывной экстракции чёрного хлопкового масла, оснащённый новейшей техникой. Коллектив комбината перешёл на новую технологию карбонатного омыления, которая впервые в Советском Союзе была введена при варке мыла из хлопковых отходов. В рафинационном цехе старые фильтропрессы с ручным зажимом были заменены на фильтропрессы с гидравлическим зажимом, что в значительной мере облегчило ручной труд.
    В 1964 году на комбинате проводился смотр внедрения в производство достижений науки, новой техники и передового опыта. На смотре были отмечены комплексная механизация работ по разгрузке, складированию и транспортировке масличных семян в производство. Впервые в стране на Чимкентском масложировом комбинате была пущена полупромышленная опытная установка по испытанию нового процесса. Данные предварительных испытаний показали возможность снижения температуры гидрирования до 40-60 градусов с сохранением витаминного состава жиров и ряда других примесей. Полученный, например, таким способом твёрдый жир близок по составу к говяжьему.
    1972 год был вдвойне знаменателен для комбината. К этому времени завод превратился в крупное предприятие государственного значения. По мощности производства, объёму и номенклатуре выпускаемой продукции комбинат вошёл в число передовых масложировых предприятий страны. На комбинате вырабатывалось десять видов продукции. Валовой продукции выпускалось на 49 млн. рублей. Ежегодная прибыль составляла более 4 млн. рублей.
    В 1975 году была завершена реконструкция одного из основных участков производства – экстракционного цеха. Крупный комплекс был произведён в сжатые сроки – вместо 6 месяцев, за 50 дней. Благодаря внедрению передовой технологии, комбинат достиг больших результатов и по заслугам считался одним из передовых предприятий пищевой промышленности не только в области и республике, но и страны. Только в годы IX-ой пятилетки комбинат 15 раз удостаивался призовых мест во Всесоюзных соревнованиях. За три последние пятилетки более 500 передовиков производства были награждены правительственными наградами.
    Активность коллектива в деле решения проблем научно-технического прогресса позволила предприятию добиться лучших показателей по выходу готовой продукции, планомерного снижения её себестоимости.
    Следующие десять лет работы отличались стабильностью переработки в среднем по 275 тыс. тн в год масличных культур и выработкой масла растительного до 50 тыс.тн, мыла хозяйственного до 27 тыс.тн. С хорошим настроением коллектив завода вступил в 1985, завершающий год XI-пятилетки. С начала пятилетки на комбинате был создан задел для эффективной, высокопроизводительной работы. План четырёх лет пятилетки по объёму реализации товарной продукции был завершён 15 ноября 1984 года, по другим важным показателям - ещё раньше. В цехах до конца года было выработано дополнительно 5 тыс. тонн растительного масла, много другой продукции. Самоотверженный труд коллектива комбината в годы ХI-пятилетки был по достоинству отмечен. 14 раз ему присуждалось первенство во Всесоюзном социалистическом соревновании и вручалось переходящее Красное Знамя ЦК КПСС, ВЦСПС, Совета Министерства пищевой промышленности СССР и ЦК профсоюза отрасли, 3 раза присуждалось первенство в Республиканском соцсоревновании.
    Начало 90-х годов, тогда ещё масложировой комбинат встретил уверенно. В 1990 году использование производственной мощности достигло 107%. Начиная с 1991 года, появилась тенденция к снижению использования производственных мощностей. 90-е годы - годы перестройки и глобальных перемен в стране, республике и, конечно, на нашем предприятииЭти годы сложных преобразований во всех сферах человеческого бытия не могли не отразиться и на нашем предприятии. С распадом СССР разрушились хозяйственные связи, в течение многих лет объединявшие наше предприятие с поставщиками сырья и потребителями готовой продукции.
    28 декабря 1993 года масложировой комбинат был приватизирован и преобразован в АО "Шымкентмай". Первым президентом предприятия стал Адирбеков Ж.А. На его долю выпала большая ответственность удержать завод от распада, сохранить его мощности и кадровый потенциал.
    В 1998 году мы использовали только 15% существующих мощностей. Этот год стал переломным для АО "Шымкентмай". За счёт собственных средств была построена котельная. В том же году, благодаря кредитам, удалось закупить семена подсолнечника и впервые осуществить его переработку. Снижение затрат на производство продукции за счёт экономии пара, жёсткая экономия во всех сферах, проведение технической политики на удержание в работоспособном состоянии оборудования позволило стабилизировать положение и удержать падение производства. Начиная с 1992 г. с увеличением объёма переработки мсличных культур, использование мощности в 2002 году достигли 61%. В настоящее время предприятие освоило переработку практически всех основных масличных культур - хлопка, подсолнечника, сафлора, горчицы, рапса, сои и льна. При этом особое внимание уделяется улучшению качества выпускаемой продукции.

    Если говорить о результатах деятельности нашего предприятия за все годы его существования, то можно представить всё выработанное за этот период растительное масло в количестве 2121565 тн в виде железнодорожного состава из 43704 цистерн с маслом (по 50 тн каждая), протянувшегося примерно от Шымкента до Бишкека, т.е. на расстояние свыше 400 км.

Акционерное общество "ШЫМКЕНТМАЙ" создано в 1993 году в рамках разгосударствления на базе масложирового комбината, построенного и пущенного в эксплуатацию в 1942 году. Предприятие является одним из крупнейших среди аналогичных предприятий масложировой отрасли в Республике Казахстан и СНГ.
   Первоначально мощности предприятия создавались для переработки семян хлопчатника по безотходной технологии. Проектная мощность предприятия составляла 280 тн переработки семян хлопчатника в сутки. За годы существования предприятие на тех же производственных мощностях увеличило мощность до 1150 тн в сутки. За все годы производственной деятельности предприятие расширяло ассортимент выпускаемой продукции, улучшая технико-экономические показатели, что позволило предприятию постоянно удерживать одно из первых мест среди предприятий масложировой промышленности. По мере развития на АО "Шымкентмай" освоены технологии переработки различных масличных культур - семян хлопчатника, подсолнечника, сафлора, горчицы, рапса, бобов сои. Предприятие работает по безотходной технологии. Мощности предприятия позволяют перерабатывать до 350 тысяч тонн хлопчатника и 200 тысяч тонн подсолнечника в год. В составе предприятия имеются следующие комплексы цехов:
-Комплекс по добыванию масла представлен подготовительным, экстракционным, цехами рафинации и дезодорации. Склады комплекса позволяют одновременно принять 20 тысяч тонн сырья;
-Комплекс по переработке масла представлен отделениями гидрогенизации, расщепления жиров, дистилляции;
-Мыловаренный цех по производству хозяйственного и туалетного мыла;
-Энергетический комплекс представлен собственной котельной, трансформаторной подстанцией, цехом по обслуживанию и ремонту энергетического оборудования, лабораторией по обслуживанию и ремонту контрольно-измерительных приборов, цехом водоснабжения, канализации и очистки сточных вод;
-Ремонтно-механический комплекс представлен цехом по ремонту механического оборудования, ремонтно-строительным участком, литейным участком.

Основное направление производственной деятельности АО "Шымкентмай" - производство растительных масел.
Добывание масла включает следующие стадии:
Подготовка сырья; форпрессование; фильтрация сырого масла; экстракцию масла из жмыха; раздельная рафинация форпрессового и экстракционного масел - отбелка и винтеризация; дезодорация масла.
Предприятие имеет склады готовой продукции:
Для масла нефасованного 2400 тонн; для масла фасованного около 300 тонн (330000 бутылок); для шрота 1200 тонн.
Линия расфасовки масла в ПЭТ бутылки производительностью от 2500 до 3000 бутылок в час.
Процесс производства аппаратурный с непрерывным технологическим циклом. Территория предприятия составляет 22 тыс.кв.м, из них под производственными зданиями и сооружениями занято 4,0 тыс.кв.м.
Основная продукция (производимая и планируемая) предприятия - масла растительные в следующем ассортименте:



Масло рафинированное недезодорированное хлопко-

•ое;


Масло рафинированное дезодорированное хлопковое ГОСТ 1128-75;



Масло нерафинированное подсолнечное ГОСТ 1129-93;



Масло рафинированное недезодорированное подсол-нечное;



Масло рафинированное дезодорированное подсол-нечное;



Масло нерафинированное горчичное;



Масло рафинированное недезодорированное горчичное;



Масло рафинированное дезодорированное горчичное;



Масло нерафинированное сафлоровое ТУ 659 РК 00393301-01-97;



Масло рафинированное недезодорированное сафло-ровое;



Масло рафинированное дезодорированное сафло-ровое;



Масло нерафинированное рапсовое ГОСТ 8988-77;



Масло рафинированное недезодорированное рапсовое;



Масло рафинированное дезодорированное рапсовое;



Масло гидратированное соевое;



Масло

•рафинированное недезодорированное соевое;


Масло рафинированное дезодорированное соевое.







Масла растительные вырабатываемые на предприятии высокого качества и пользуются большим спросом у населения. Применяются для приготовления пищи, кроме того они используются для производства маргарина и кулинарных жиров. Масла, выпускаемые предприятием, отличаются высокой степенью очистки, в сравнении с аналогичной продукцией кустарных мини-заводов. Фасованное масло АО "Шымкентмай" не уступает по своему качеству многим

   Отходы производства на предприятии являются его попутной продукцией. Это - шрот, шелуха. В частности, предприятие выпускает следующие виды шротов: подсолнечный шрот из необрушенных семян ТУ 659 РК 00393301-02-98; хлопковый шрот ГОСТ 606-75; рапсовый шрот ГОСТ 30257-95 Шрот и шелуха используются главным образом в качестве фуража и применяются для откорма крупного рогатого скота, птицы и других домашних животных.
   В связи с предстоящим вступлением Казахстана в ВТО и новыми требованиями времени к качеству на АО "Шымкентмай", единственном из масложировых предприятий Казахстана, разрабатывается и внедряется интегрированная система менеджмента качества на базе международных стандартов ИСО 9001:2000 и ИСО 14001:2004. Коллектив предприятия всецело поддерживает выбор руководства предприятия в данном направлении - ведь в выигрыше будут все заинтересованные стороны: мы - как производители высококачественной продукции, и Вы - наши потребители, чьи требования соблюдая, мы гарантируем качество нашей продукции. Вы можете ознакомиться с Политикой нашего предприятия по качеству и его экологической политикой
3. Описание технологической установки

Агрегаты электронасосные типа «X-Д» предназначены для перекачивания химически активных жидкостей с объемной кон­центрацией твердых включений не более 0,1%, с размером час­тиц не более 0,2 мм, , при температуре перекачиваемой жидкости от 233 до 378К (от минус 40 до плюс 105єC), вязкостью до 30 сСт, плотностью не более 1850 кг/м3. Пределы температуры перекачиваемой жидкости в зависимости от исполнения насоса по материалу проточной части.

Агрегаты изготовлены по II группе изделия, вид изделия 1 (восстанавливаемые) РД50-650—87, в климатическом исполнении У и Т, категории размещения 2,3 ГОСТ 15150—69. Применяется в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности, отвечает требованиям международного стандарта ИСО 2858.

Насос должен эксплуатироваться в интервале подач рабочей части характеристики насоса, приведенной на рис. . Эксплуа­тация насоса при подачах больших, чем в рабочей части характерис­тики, не рекомендуется из-за возможной перегрузки электродви­гателя и возникновения кавитации.

Технологическая установка (рисунок 1.1), представляет собой насосную установку с центробежным насосом Х80-50-160Д для перекачивания химически активных и нефтехимических жидкостей.

Насосная установка состоит из насосного агрегата и системы трубопроводов, предназначенных для подвода воды из приемного резервуара – 1 через систему всасывающих трубопроводов – 3 в напорный резервуар – 5 через систему напорных трубопроводов – 4. Насосный агрегат включает в себя центробежный насос 8 и асинхронный двигатель.

Система всасывающих и напорных трубопроводов оборудуется арматурой для регулирования, устройствами защиты и контрольно-измерительной аппа-ратурой: 2 – приемный клапан; 6 – обратный клапан; 7 – задвижка.

При перекачке нефтепродуктов режим работы насосного агрегата может быть переменным, вследствие перекачки разных сортов нефтепродуктов с различной плотностью, вязкостью, регулировании скорости подачи в соответствии с технологическим режимом перекачки одним насосом разных видов жидкостей. Переменная подача насоса может быть достигнута изменением угловой скорости вращения приводного двигателя. В связи с этим при проектировании должно быть предусмотрено регулирование скорости вращения электродвигателя.


Рисунок 3.1 – Схема технологической установки

Рисунок 3.2 – Поперечный осевой разрез насоса
4. Выбор типа электропривода и электродвигателя
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 химическом производстве, должно удовлетворять требованиям взрывобезопасности. Применение двигателя постоянного тока для привода насоса нецелесообразно по особенности конструкции(искрения на коллекторе, необходимость источника постоянного тока, большая стоимость и невысокая надежность.)

Применение синхронного двигателя также нецелесообразно, так как приводимый механизм обладает небольшой мощностью. Поэтому для электропривода насоса выбирается асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, выполненный во взрывобезопасном исполнении.

Электропривод насосной установки выбираем частотно–регулируемый с промежуточным звеном постоянного тока.
5. Выбор мощности и типа электродвигателя
При мощности до 200 кВт применяют короткозамкнутые асинхронные двигатели во взрывобезопасном исполнении на напряжение до 600 В.

Кроме того, асинхронные двигатели имеют ряд преимуществ: "Прямой пуск", при котором обмотка статора двигателя подключается на номинальное напряжение сети, широко применяется в нефтяной промышленности. Совре­менные короткозамкнутые асинхронные двигатели по возникающим при пуске электродинамическим усилиям и условиям нагрева допускают прямой пуск

Согласно [4] мощность насоса равна:



(5.1)
где Q – подача насоса, м3/c;

;

Н – напор, м;

? – плотность перекачиваемой жидкости (спирты и кислоты), 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].



(5.2)

где k – коэффициент запаса, k = 1,2;

П – кпд передачи, при соединении валов двигателя и насоса муфтой П=0,98.

Выбираем асинхронный двигатель типа ВАО– 42–2 [3]. ВАО – взрывобезо-пасный асинхронный обдуваемый.


Таблица 2 - Технические данные двигателя ВАО– 42–2.


РНОМ,

кВт


nном,

об/мин

,

%


CosНОМ








J,

кг/м2


7,5

2900

86,5

0,88

2,1

2,6

6,5

0,03


6. Механические характеристики двигателя и производственного механиз­ма

Номинальная частота вращения

ном = 2 ·  · nном / 60 = 2 ·  · 2900 / 60 = 303,69 рад/с. (6.1)

Синхронная частота вращения

0 = 2 ·  · n0 / 60 = 2 ·  · 3000/ 60 = 314,16 рад/с. (6.2)

Номинальный момент

Мном. = Рном. /ном. = 7500 / 303,69 = 24,7 Н · м. (6.3)

Критическое скольжение (6.4)

Критический момент асинхронного двигателя

МК =  · Мном. = 2,6 · 24,7 = 64,22 Н·м. (6.5)

Зависимость скольжения от частоты вращения

, (6.6)

Уравнение механической характеристики АД

(6.7)

Уравнение механической характеристики насоса

, (6.8)

где Мсо нас =0,1·Мном дв; Мсо нас =0,1· 24,7 = 2,47 Нм;

Мс ном нас=0,8·Мном дв; Мс ном нас=0,8·24,7 = 19,76 Нм.



0

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

315

M

-20,63

-22,67

-25,14

-28,19

-32,00

-36,87

-43,18

-51,23

-60,31

-63,40

-32,64

2,0808

Mc

-2,47

-2,638

-3,143

-3,985

-5,163

-6,678

-8,530

-10,718

-13,243

-16,105

-19,303

-21,0288



-18,16

-20,03

-22,00

-24,20

-26,84

-30,20

-34,65

-40,51

-47,06

-47,29

-13,34

23,10

Механические характеристики:
Рис. 6.1- Механическая характеристика двигателя




Рис. 6.2- Механическая характеристика насоса
7. Совместная механическая характеристика с учетом влияния передачи
Уравнение совместной механической характеристики:

Мд () = М () - Мс (). (7.1)



Рисунок 7.1- Совместная механическая характеристика

8. Определение времени пуска двигателя и кривая разгона



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

Разбиваем ось координат на ряд участков I, при этом 1 =2 = … =I.

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

(8.1)

Общая длительность пуска:

, (8.2)

где – определяется для каждого участка разбиения по формуле:

. (8.3)

Суммарное время разгона электропривода до номинальной скорости:

; t = 0,4056 c.



Рисунок 8.1 – Кривая разгона электропривода

9. Определение времени торможения и построение кривой торможения
Расчет времени торможения производим по методу площадей, аналогично предыдущему пункту.

Суммарное время торможения

; tc = 1,7069 с.




Рисунок 9.1 – Кривая торможения электропривода

10. Расчет и построение нагрузочной диаграммы электропривода. Проверка правильности выбора двигателя



После того как определены время пуска и торможения строится нагрузочная диаграмма электропривода.

Нагрузочный режим продолжительной постоянной нагрузки. Каждый цикл нагрузки задан тремя значениями моментов нагрузки М1, М2, М3, вре­менем их действия t1, t2, t3 и временем паузы to, где t1 и М1 - время пуска и среднее значение момента на валу ЭД при пуске; t2 и М2 - время и среднее значение момента при работе электродвигателя с постоянной скоростью; t3 и М3 - время торможения и среднее значение момента при остановке ЭД.

Эквивалентный момент нагрузки:

; (10.1)


где 1 = 3 = 0,75, 2 = 1, о = 0,5  коэффициенты, учитывающие ухудшение теплоотдачи вследствие снижения скорости при пуске, торможении и остановки по сравнению с периодом постоянной нагрузки;
tп = 0,418 с; tр = 10800 с; tт = 1,929 с; to = 10800 с.

Проверка выбора двигателя по возможности запуска:



;

;

Мпуск. > М1. 51,866 Нм >20,63 Нм.

Электродвигатель проходит по условию запуска.

Проверка по перегрузочной способности:

МК > МК.МАХ 64,21 Нм > 60,45 Нм
Выбранный двигатель удовлетворяет условиям пуска и перегрузочным способностям.



Рисунок 10 – Нагрузочная диаграмма электропривода

11. Построение кривой 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 [5].

Допустимое превышение температуры изоляции над температурой окружающей среды

. (11.1)

Постоянная времени нагрева асинхронного двигателя:



Постоянная времени охлаждения:



Выражение для построения кривой нагрева:



Выражение для построения кривой охлаждения:


Рисунок 11.1 - Кривая нагрева асинхронного двигателя


Рисунок 11.2 - Кривая охлаждения асинхронного двигателя


12. 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). Структурная схема такого привода показана на рисунке 10.1.




Рисунок 10.1 – Структурная схема частотно–регулируемого привода
Преобразователь состоит из трех силовых элементов – выпрямителя (управ-ляемого 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 выпря-мителя постоянное напряжение через сглаживающий фильтр (Ф) подается на вход инвертора (чаще АИН), который преобразует постоянное напряжение в пере-менное регулируемой амплитуды и частоты (U2=var, f2=var). В качестве сглажива-ющего фильтра в данной схеме обычно используется катушка индуктивности с сердечником. Кроме силовых элементов, преобразователь содержит систему управления (рисунок 10.2), 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.

Рисунок 12.2 – Система управления выпрямителем и инвертором
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 высо-кой надежностью и бесшумен в работе [5].

13. Математическая модель электропривода

13.1 Общая структура электропривода
Для составления математической модели удобно воспользоваться пред­ставлением системы в переменных входы-выходы, которая отличается своей физичностыо, 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 (рису­нок 11.1), где раскрываются входные и выходные переменные каждого звена системы электропривода.



Рису­нок 13.1- Общая структура 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.

Р
исунок 12.2 – Схема замещения асинхронного двигателя
Уравнения, характеризующие электрическое состояние статора и ротора электродвигателя:

U1ф - Uab = I1R1 + jX1I1 ; (13.1)

-Uab = (R2/s)·I2 + jX2I’2 ; (13.2)
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 ; (13.3)

I1 + I2 = I0. (13.4)
где X0 – индуктивное сопротивление ветви намагничивания;

I0 – ток холостого хода (ветви намагничивания).
Уравнения, описывающие механику двигателя:

; (13.5)

где ?0 – синхронная частота вращения.

; (13.6)

; (13.7)

где Мс - статический момент сопротивления, Нм;

J - момент инерции двигателя, кг-см2.

После перехода к операторной форме, выражения 11.1–11.3,11–7 примут следующий вид:

U1ф - Uab = I1R1 + pL1I1 ; (13.8)

-Uab = (R2/s)*I2 + pL2I’2 ; (13.9)

Uab = pL0I0, (13.10)

; (13.11)

выражения 11.4 и 11.6 для дальнейшего анализа удобно представить в виде:

I0 = I1 + I2; (13.12)
; (13.13)

Поскольку регулирование скорости вращения ЭП производится преоб-разователем частоты с ПЗПТ, то необходимо рассмотреть в отдельности выпрямитель и инвертор.

Неуправляемый выпрямитель преобразует трехфазное переменное напря-жение в пульсирующее. В качестве выпрямителя используется трехфазная мосто-вая схема выпрямления, наиболее распространенная в области средних и больших мощностей [6]. Среднее значение выходного напряжения выпрямителя (Ud):

; (13.14)

Инвертор с широтно–импульсной модуляцией преобразует постоянное (пульсирующее) напряжение в переменное (синусоидальное) с заданной частотой и амплитудой, так как при использовании инверторов с широтно–импульсной модуляцией отпадает необходимость в источнике регулируемого выпрямленного напряжения, что упрощает силовую схему и позволяет получить коэффициент мощности преобразователя, близкий к единице [1]. Среднее значение напряжения на нагрузке за период несущей частоты равно:
; (13.15)

где ? = ?t1 – ?t2 – период несущей частоты.

Если при постоянной ? изменить соотношение между ?t1 и ?t2 по синусоидальному закону (?t1 – ?t2)/?=?·sin?t, то среднее значение напряжения на нагрузке за период несущей частоты также будет меняться по синусоидальному закону с частотой модуляции:

; (13.16)

где – круговая частота модуляции (выходная частота);

? – коэффициент глубины модуляции, показывающий в каких пределах изменяется длительность интервалов ?t1 и ?t2 в течение периода частоты модуляции.

12.2 Структурная схема электропривода
12.2.1 Структурная схема выпрямителя
Соответствует уравнению 12.14, описывающему его работу.
Ud=K1U2; (13.17)

где К1 = 2,34.



Рисунок 11.3 – Структурная схема выпрямителя
12.2.2 Структурная схема инвертора
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.




Рисунок 13.4 – Структурная схема инвертора
На рисунке 13.4 – К2 = 2? – пропорциональное звено перехода к круговой частоте модуляции.

12.2.3 Структурная схема асинхронного двигателя
Структурная схема асинхронного двигателя может быть представлена на основании выражений 13.5,13.8–13.13.
12.2.3.1 Цепь статора
Преобразуем выражение 13.8 относительно I1.
; (13.18)
где К3=1/R1 – коэффициент передачи звена;

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


Рисунок 11.5 – Структурная схема цепи статора асинхронного двигателя


13.2.3.2 Цепь ротора
Преобразуем выражение 12.9 относительно I'2:
; (13.19)

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

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


Рисунок 13.6 – Структурная схема цепи ротора асинхронного двигателя


13.2.3.3 Цепь намагничивания
Используя выражения 12.10 и 12.12 и приняв L0=K4, получаем структурную схему:



Рисунок 13.7 – Структурная схема цепи намагничивания
13.2.3.4 Момент двигателя
Приняв К0=3R2' (коэффициент усиления звена), получаем структурную схему:


Рисунок 12.8 – Структурная схема выражения вращающего момента двигателя

13.2.3.5 Скольжение


Рисунок 13.9 – Структурная схема выражения скольжения

13.2.3.6 Классическое уравнение движения привода

Представляет собой интегрирующее звено:


Рисунок 13.9 – Структурная схема интегрирующего звена

13.2.4 Структурная схема статического момента сопротивления производственного механизма
Производственный механизм оказывает влияние на величину угловой скорости вращения двигателя внесением отрицательного момента сопротивления в структурную схему электропривода. Статический момент сопротивления явля-ется отрицательным по отношению к моменту двигателя. В общем случае, для подавляющего большинства центробежных насосов механическая харак-теристика может быть выражена эмпирической формулой [1]:

; (13.20)
где МС – момент сопротивления производственного механизма при скорости ?;

МС0 – момент сопротивления трения в движущихся частях механизма;

МС.НОМ – момент сопротивления при номинальной скорости ?НОМ.


Рисунок 13.12 – Структурная схема насоса
Общая структурная схема, показанная на рисунке А..1(стр. 33), включает в себя также обратную связь (рисунок 12.13), входной величиной, которой является давление в системе трубопроводов (уровень в наполняемом резервуаре), выходной – изменение электрического параметра (например, напряжения).


Рисунок 13.13 – Структурная схема звена обратной связи
В качестве датчика давления можно применить электронный манометр, по-строенный по схеме прямого преобразования давления с тензорезистивным преобразователем. Далее сигнал поступает на систему управления, которая изме-няя коэффициент глубины модуляции ? и частоту модуляции fS, регулирует скорость вращения двигателя ?, следовательно, и величину напора Н.

14 Оценка надежности электропривода
Надежность - это свойство ЭП выполнять требуемые функции, сохра­няя свои эксплуатационные показатели и характеристики в течении заданного времени. Надежность представляет собой комплексное свойство, сочетающая в себе понятие работоспособности, безотказности, долговечности, ремонто­пригодности и сохраняемости.

При практических расчетах надежности ЭП возникают трудности из-за отсутствия достоверных данных для большинства номенклатуры элементов, узлов и устройств ЭП. Выход из этого положения дает применение так называемого коэффициентного метода, широко используемого при расчете на­дежности ЭП.

Сущность коэффициентного метода состоит в том, что при расчете на­дежности ЭП используют не абсолютные значения интенсивности отказов ?J, а коэффициенты надежности KJ, связывающие значения ?I с интенсивностью отказов ?б какого-либо базового элемента
Кi=?i/?б; (14.1)
Коэффициент надежности К практически не зависит от условий эксплу-атации и для данного элемента является константой, а различие условий эксплуатации учитывается соответствующим изменением ?>б,

Влияние на надежность элементов основных дестабилизирующих фак­торов – электрических нагрузок и температуры окружающей среды – учиты­вается введе-нием в расчет поправочных коэффициентов.

Результирующий коэффициент надежности элементов ЭП с учетом электрических нагрузок и температуры окружающей среды (исключая релейно-контакторную систему).

К'I= а1·а2·а3·а4·Кi; (14.2)
где Ki - номинальное значение коэффициента надежности;

а1 – коэффициент, учитывающий отклонение температуры окружающей сре-ды и электрической нагрузки от номинальной;

а2 – коэффициент, учитывающий отклонение температуры окружающей сре-ды от номинальной;

а3 – коэффициент, учитывающий снижение электрической нагрузки относи-тельно номинальной;

а4 - коэффициент использования элемента, определяемый отношением времени работы элемента к времени работы ЭП.

Коэффициент надежности релейно-контактных аппаратов

; (14.3)

где Кi0 и Kjk - номинальные коэффициенты надежности воспринимающей (цепь катушки) и исполнительной части (контактная система) частей аппа­ратуры;

а3 – поправочный коэффициент, учитывающий уровень электрической на­грузки контактов,

а4 – поправочный коэффициент, учитывающий долю времени нахождения обмотки под напряжением в течение одного цикла;

n – число контактных групп;

fФ и fНОМ – фактическое и номинальная частота срабатывания аппарата в час.

После определения коэффициентов надежности отдельных элементов рассчитываются показатели надежности ЭП в целом. Вероятность безотказной работы:

; (14.4)
где N – число однотипных элементов i-oй группы в ЭП;

n – общее число элементов в ЭП, имеющих логически последовательное соединение.

Наработка до отказа ЭП:

; (14.5)
Дли расчета, в соответствие с рекомендациями принимаем интенсив­ность отказов базового элемента интенсивность отказа насоса ?б=0,036·10-6 1/ч. Все расчеты сводим в таблицу 8.1
Таблица 3 – Расчет надежности


Элементы


?max10-6

?min10-6

Ki


a1


а2


a3


a4


K'i


K''i


N


Ki· N


Двигатель


65,6


0.8


22,22


1


1


0,8


2,4


42.66




1


42.67


Насос


0,036


0,12


1










1




1


1


Пускатели


13,7


0,35


9,72






0,75


0,76





20,25


2


40,5


Инвертор


100


10,7


297,22










297,22




1


297,22


Реостат


0,19


0,07


1,944










1,944




10


19,44


Диоды

0,38


0,23


8,389


0,25








1,59




8


12,78


Дроссели


0,1


0,01


0,278













2,25


6


13,5


Транзисторы


0,6


0,07


1,944


0,25








0,49




8


3,89


Конденсатор


0,054


0,003


0,083


0,02








0,00108




14


0,015


Сумма






















431,015




Рассчитаем наработку до отказа и вероятность безотказной работы за время Тэ = 5000 ч.
;

.

Каких либо стандартов, регламентирующих показатели надежности системы ПЧ-Д переменного тока, пока не существует, но за основу можно принять стандарт (ГОСТ 5.764-71) для регулируемых тиристорных приводов постоянного тока, который предусматривает, в частности, средний срок службы 10 лет (и вероятность безотказной работы 0,8 в течение 5000 ч эксплуатации).

Найденные показатели надежности сравниваются с требуемыми по техни-ческим условиям. Если их расчетные значения ниже требуемых, выяв­ляются менее надежные группы элементов и принимаются меры по повыше­нию надежности системы Рекомендуемая последовательность использования методов повышения надежности следующая:

Данный ЭП удовлетворяет необходимым требования надежности.

Выводы



В данном отчете по преддипломной практике был разработан электропривод для центро­бежного насоса типа "Х" марки Х80–50–160Д.

Данный ЭП предназначен для эксплуатации в умеренном климате с категориями размещения 3, 5 по ГОСТ15160-69 и рассчитан на напряжение 380 В с частотой сети 50 Гц. Режим работы продолжительной постоянной нагрузки с самоторможением.

В спроектированном приводе используется двигатель серии ВАО, мощно­стью 7,5 кВт, типа ВАО–42–2 с синхронной частотой вращении 3000 об/мин во взрывобезопасном исполнения. Этот двигатель удовлетворяет условиям: нагрева, кратко­временным перегрузкам и возможности пуска. Проверка этих условий при­ведена в разделе 8 данной работы.

Регулирование скорости вращения производится с помощью преобразователя частоты за счет изменения частоты и величены подводимого к нему напряжения. В качестве преобразователя частоты используется преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока. Преобразователь частоты обеспечивает рабочий диапазон изменения часто­ты (5...80) Гц при номинальной частоте 50 Гц. Диапазон регулирования на­пряжения составляет (0.. .380) В. КПД данного привода лежит в пределах (85.. .96)%.

Система электропривода замкнутая, в ней осуществлена обратная связь по давлению, датчик давления установлен на выходе из насоса.

Проведенная оценка надежности показала, что наработка на отказ составляет около 7 лет, а вероятность безотказной работы за время 5000 часов составляет 0,925, что удовлетворяет необходимым условиям.

Список использованных источников
1 Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. – М.: Знерго-издат, 1981. – 576 с.

2 Насосы. Справочное пособие. – М.: Машиностроение, 1979, – 502 с.

3 Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 608 с.

4 Рахмилевич З.З. Насосы в химической промышленности: Справочное издание. – М.: Химия, 1990. – 240 с.

5 Бабакин В.И., Байбурин Э.Р., Башаров Р.А. Курсовое проектирование по теории электропривода. – Уфа.: Изд–во УГНТУ, 1999. – 154 с.

6 Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. – М.: Энерго-атомиздат, 1988. – 320 с.

Рисунок А..1 – Структурная схема электропривода



Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации