125671 (Приводные характеристики сельскохозяйственных машин и условия работы сельскохозяйственных электроприводов)

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Тема:

«Приводные характеристики сельскохозяйственных машин и условия работы сельскохозяйственных электроприводов»

п. Майский, 2010

1. Теоретическая часть

1. Автоматизация насосных установок

Управление насосными агрегатами может быть автоматическим, полуавтоматическим и дистанционным.

Автоматическое управление пуска, остановки и контроля за состоянием оборудования обеспечивается специальными автоматами. При автоматическом управлении роль обслуживающего персонала сводится к налаживанию системы, пуску ее в ход, периодическому осмотру и наблюдению за аппаратурой и оборудованием.

При полуавтоматическом управлении первоначальный импульс на включение и остановку агрегатов подает обслуживающий персонал, а все последующие процессы производятся автоматически.

Дистанционное управление осуществляется при подаче импульсов обслуживающим персоналом из пункта, удаленного от насосной станции.

Современные насосные станции проектируют, как правило, полностью автоматическими или управляемыми с диспетчерских пунктов, и дежурного персонала на них не требуется.

Автоматизация включения и отключения насосных агрегатов предусматривается главным образом в зависимости от уровня воды в резервуарах, но проектируются также схемы автоматизации насосных агрегатов, работающих на водопроводную сеть, в зависимости от давления или расхода воды в сети.

Основное преимущество автоматического управления состоит в том, что оно обеспечивает бесперебойную работу станции при заданных расходах и напорах, приводит к значительному сокращению числа обслуживающего персонала, уменьшает расход энергии и затраты на эксплуатацию. По данным МКХ РФ, себестоимость воды снижается на 5–10%, а затраты на автоматизацию окупаются сравнительно быстро – за 2–3 года. Удешевляется при автоматизации и строительство: насосные станции сооружают более простого типа и меньшей кубатуры.

В автоматических станциях следует предусматривать возможность переключения их на полуавтоматическую работу на ручной (кнопочный) пуск и остановку агрегатов. При автоматизации должны быть гарантированы бесперебойное снабжение насосной станции электроэнергией и нормальное напряжение в электросети.

Оборудование автоматических насосных станций должно быть однотипным: аварийная защита предусматривает отключение работающего насоса в случае прекращения подачи тока или перегрузки электродвигателя, падения давления в водоводе и т.п.

Для пуска электродвигателя насоса, подающего воду в резервуары, последний оборудуют автоматическими приборами – реле уровней поплавкового и беспоплавкового типов.

Принцип работы поплавкового реле уровней заключается в том, что при изменении уровня воды вместе с поплавком перемещаются контакты его переключателя от одного положения в другое.

Поплавковые реле уровней часто заменяют беспоплавковыми следующих типов: сильфонными, манометрическими, диафрагменными или электродными.

Для контроля давления применяют манометрическое реле с трубчатой пружиной, снабженное электрическими контактами. В настоящее время выпускаются контактные манометры, контакты которых управляют электрической цепью напряжением до 380 в.

Автоматизация машин, установок и производственных процессов является в настоящее время одним из важнейших направлений технического прогресса во всех отраслях народного хозяйства.

Оборудование насосных станций и режимы его работы позволяют сравнительно легко автоматизировать эти сооружения. Автоматизация обеспечивает управление насосными агрегатами без постоянного присутствия обслуживающего персонала, повышает надежность работы станции, сохранность ее оборудования и обеспечивает наиболее экономичные режимы работы насосных агрегатов и станции в целом.
В принципе насосные станции всех назначений следует проектировать полностью автоматизированными, т.е. без постоянного пребывания обслуживающего персонала. Однако станции со сложным оборудованием, с большим числом задвижек и при наличии агрегатов, не приспособленных для автоматизации, следует проектировать как полуавтоматические с дежурным персоналом. Управление агрегатами при этом должно быть централизованным (со щита управления, установленного в здании насосной станции).

На автоматических насосных станциях все операции пуска и остановки агрегатов, а также контроль за состоянием оборудования проводятся в установленной последовательности автоматическими устройствами без участия человека. Автоматизировано и включение резервных агрегатов при аварийном выключении рабочих установок. Автоматически с помощью приборов и реле осуществляется также контроль за основными параметрами работы станции, давлением в напорных трубопроводах, вакуумом (или давлением) во всасывающих линиях, температурой подшипников и т.п. Кроме того, предусматривается защита установок от перегрузок, короткого замыкания и других неполадок. При неполадках в работе оборудования срабатывает реле защиты и агрегат выключается из работы. Последующее включение его блокируется и становится возможным только после устранения неполадок.

В соответствии с перечисленными задачами автоматизации насосных станций автоматические устройства выполняют следующие функции:

1) создают и передают импульсы для пуска и остановки насосных агрегатов;

2) осуществляют выдержку времени между отдельными операциями, связанными с пуском агрегата;

3) обеспечивают пуск насосных агрегатов в установленной последовательности (как при прямом пуске, так и при ступенчатом);

4) поддерживают необходимое разрежение во всасывающем трубопроводе;

5) открывают и закрывают задвижки на трубопроводах в соответствующие периоды пуска или остановки насоса;

6) контролируют режимы пуска, работы и остановки агрегатов;

7) отключают рабочий агрегат при нарушении режима его работы и включают резервный;

8) передают сигналы о состоянии агрегатов на диспетчерский пункт;

9) защищают агрегаты от поломок при перегреве подшипников, или при выпадении фазы и перегрузке электродвигателя;

10) производят пуск и остановку дренажных насосов;

11) поддерживают заданную температуру и проектные параметры системы вентиляции здания.

Кроме выполнения перечисленных функций, автоматические Устройства могут регулировать подачу и напор, создаваемые насосными агрегатами.

Современные системы водоснабжения имеют разветвленную сеть и большое число водопитателей, расположенных на обширной территории. Визуальный контроль за состоянием технологического оборудования и ручное управление агрегатами не могут обеспечить достаточной надежности и экономичности работы насосных станций.

На насосных станциях автоматизируются: пуск и остановка насосных агрегатов и вспомогательных насосных установок; контроль и поддержание заданных параметров (например, уровня воды, подачи, напора и т.д.); прием импульсов параметров и. передача сигналов в диспетчерский пункт. Для наблюдения за параметрами работы насосной станции служат различные датчики, которые преобразуют контролируемую величину в электрический сигнал, поступающий в исполнительный механизм.

Датчиком называется элемент автоматического устройства, контролирующий колебания той или иной физической величины и преобразующий эти колебания в изменения другой величины, удобной для передачи на расстояние и воздействия на последующие элементы автоматических устройств.

Реле называют устройства, которые состоят из трех основных органов: воспринимающего, промежуточного и исполнительного. Воспринимающий орган принимает управляющий импульс и преобразует его в физическую величину, воздействующую на промежуточный орган. Промежуточный орган, принимая сигнал, воздействует на исполнительный орган, который скачкообразно изменяет выходной сигнал и передает его электрическим цепям управления.

В автоматизированных системах управления насосными агрегатами применяют следующие типы датчиков и реле:

датчики уровня – для подачи импульсов на включение и остановку насосов при изменении уровня воды в баках и резервуарах;

датчики, или электроконтактные манометры, – для управления цепями автоматики при изменении давления в трубопроводе;

струйные реле – для управления цепями автоматики в зависимости от направления движения воды в контролируемом трубопроводе;

реле времени – для отсчета времени, необходимого для протекания определенных процессов при работе агрегатов;

термические реле – для контроля за температурой подшипников и сальников, а в некоторых случаях за выдержкой времени;

вакуум-реле – для поддержания определенного разрежения в насосе или во всасывающем трубопроводе;

промежуточные реле – для переключения отдельных цепей в установленной последовательности;

реле напряжения – для обеспечения работы агрегатов на определенном напряжении;

аварийные реле – для отключения агрегатов при нарушении установленного режима работы.

Структурная схема автоматизированного управления насосных агрегатов, являясь замкнутой цепью воздействия отдельных элементов, должна включать:

измерительные датчики и реле, реагирующие на изменение неэлектрических величин;

преобразователи импульса изменения неэлектрической величины в электрическую;

усилители, увеличивающие мощность преобразованной величины для приведения в действие исполнительного механизма;

исполнительный механизм, выполняющий необходимые операции для поддержания в заданном режиме параметра, на который настроено автоматизированное управление.

Все указанные элементы, независимо от места их установки, связаны одной общей схемой, которая составляется в соответствии с технологическим заданием и должна обеспечить определенную последовательность выполнения операций рабочими механизмами, а также необходимые блокировки.

Для автоматического управления работой насосных агрегатов широко применяют электрические релейно-контактные схемы, состоящие из электрических контактов, соединенных в определенной последовательности, и регулирующих устройств, на которые эти контакты воздействуют.

Основным принципом работы релейно-контактной схемы является последовательность действия отдельных ее элементов. Все элементы, входящие в релейно-контактную схему, можно разделить на три основные группы: приемные, промежуточные и исполнительные. Каждая релейно-контактная схема состоит из схемы цепи главного тока и схемы цепи управления.

2. Расчетная часть

Исходные данные

Задание 1. Для системы электродвигатель – рабочая машина подобрать электродвигатель, рассчитать и графически изобразить:

• механическую характеристику рабочей машины ;

• приведенный момент сопротивления рабочей машины ;

• механическую характеристику электродвигателя ;

Решение.

Определяем номинальную мощность для привода машины: