Диплом 2017 (1195293), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Хотелось бы подробнее рассказать возможности подключения к микропроцессору промышленной панели оператора. Данные панели бывают как черно-белые (монохромные) так и многоцветные (65 тыс. цветов). С помощью данной панели можно полностью визуализировать весь процесс работы системы охлаждения и расширить функциональность, как системы охлаждения, так и работы всех процессов подстанции в целом. Например, при подключении дополнительных датчиков появляется возможность управлять отдельно каждым двигателем, контролировать количество оборотов или вообще отключать его из системы на время ремонта или диагностики неисправностей, не останавливая при этом остальные двигатели.
С применением данной панели становится возможным контролировать нагрузку трансформатора за час, день, неделю, месяц, строить графики для большей наглядности, выводить затраты электроэнергии за определенный промежуток времени и так далее.
4.8 Запуск системы
Запуск микропроцессорной системы управления охлаждением трансформатора необходимо произвести при полностью охлажденном трансформаторе.
На первом этапе производится ввод параметров трансформатора, температурных значений и других значений. К ним относятся: потери холостого хода, потери короткого замыкания, номинальный ток трансформатора, номинальная мощность трансформатора, количество двигателей системы охлаждения, номинальный ток одного двигателя, пределы температуры масла и окружающей среды. На втором этапе происходит получение информации с датчиков. После чего полученные данные сравниваются со значениями, введенными на первом этапе. Результатом сравнения может быть два пути: первый - система работает правильно, все данные полученные с датчиков и преобразователей лежат в указанных на первом этапе пределах, и программа рассчитывает температуру обмоток; второй - в системе произошел сбой, обрыв или неисправность датчиков, на блоке индикации, представленном на рисунке 10, загорится индикатор сбоя, и на дисплее появится сообщение об ошибке начальных данных и будет предложен вариант включения системы охлаждения по температуре масла, либо ручной режим. Если же система работает правильно и все параметры в норме система каждую секунду снимает показания с датчиков и циклически вычисляет температуру обмоток, сравнивая её с пределами, введенными на первом этапе. Когда вычисляемая температура достигнет значения, при котором должна включиться система охлаждения, программа сравнит температуры масла и температуру, вычисленную аналитически они не должны отличаться более чем на 15 градусов. Если это условие выполняется, то программа посылается сигнал на устройство плавного пуска на запуск двигателей системы охлаждения. Если же условие не выполняется, то система выдаст сообщение о сбое и перейдет на программу охлаждения по температуре масла. При переходе на охлаждение по температуре масла, так же производится контроль значений температуры со значениями, введенными на первом этапе. Если температура находится в указанных пределах, то происходит сравнение с температурой, при которой необходимо включить охлаждение, и если она достигнута, то программа посылает сигнал устройству плавного пуска на включение системы охлаждения.
Если же температура масла вышла за указанные пределы, то программы выдаст сообщение о сбое и подаст сигнал на устройство плавного пуска о постоянной работе системы охлаждения до тех пор, пока программу не перезапустят либо не отключат автоматический режим. Перезапуск системы осуществляется путем отключения питания ПЛК. Повторный ввод параметров трансформатора при этом не требуется, так как они автоматически сохраняются в памяти ПЛК и могут быть изменены только во время первоначальной настройки исполняющей программы.
Рисунок 4.10 - Внешний вид блока индикации и настройки
На экране блока индикации и настройки отображаются следующие параметры: текущая температура масла; аналитически рассчитанная температура обмоток; токи всех трёх фаз; количество работающих двигателей системы охлаждения. С помощью кнопок «Назад», «Вперед» и «Выбор» осуществляется ввод параметров трансформатора и коэффициенты для расчета температуры обмоток. Слева от экрана на блоке индикации и настройки сигнализируется текущее состояние системы охлаждения.
В программе должно быть реализовано:
-ввод начальных условий;
-сравнение информации от датчиков с начальными условиями, и в случае ошибки выдача сообщение;
-расчет температуры обмоток;
-разделение режимов работы системы охлаждения на: ручной режим, автоматический режим (принудительный запуск или по алгоритму программы);
-контроль работы программы по температуре обмоток;
-контроль работы двигателей системы охлаждения и расчет их количества;
-выдача сигналов на устройство плавного пуска для управления двигателями системы охлаждения;
-вывод на экран основных параметров системы и сообщений об ошибках.
После того как задачи определены можно приступить к созданию алгоритма будущей программы.
4.9 Плавный пуск асинхронного двигателя
Из всех видов двигателей асинхронные двигатели получили наиболее широкое распространение в промышленности и продолжают вытеснять все больше и больше двигатели постоянного тока.
Асинхронные двигатели получили широкое распространение благодаря следующим своим качествам:
а) дешевизне двигателя;
б) простоте конструкции;
в) надежности;
г) высокому КПД.
Недостатками асинхронных двигателей являются:
а) квадратичная зависимость момента от напряжения, при падении напряжения в сети сильно уменьшаются пусковой и критический моменты;
б) опасность перегрева статора, особенно при повышениях напряжения сети, и ротора при понижении напряжения;
в) малый воздушный зазор, несколько понижающий надежность двигателя;
г) большие пусковые токи асинхронных двигателей. При пуске асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором ток статора больше номинального в 5 - 10 раз. Такие большие токи в статоре недопустимы по условиям динамических усилий в обмотках и нагрева обмоток. В асинхронных двигателях могут возникать переходные режимы с большими бросками тока не только при подключении двигателя к сети но и при его реверсе и торможении.
Итак, для чего нужно ограничивать пусковой ток в обмотках статора асинхронного электродвигателя?
Необходимость ограничения тока двигателей диктуется причинами электрического и механического характера. Причины электрического характера ограничения тока двигателей могут быть следующие:
а) уменьшение толчков тока в сети. В некоторых случаях для крупных двигателей требуется ограничить пусковой ток до допускаемого для питающей системы;
б) уменьшение электродинамических усилий в обмотках двигателя.
Уменьшение толчков тока в сети требуется обычно при пуске крупных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, если они получают питание от сравнительно маломощной питающей системы. Кроме того, для крупных двигателей заводы-изготовители машин не разрешают прямой пуск из-за чрезмерно больших электродинамических усилий в лобовых частях обмоток статора и ротора.
Причины механического характера ограничения момента двигателей могут быть самыми разнообразными, например:
а) предотвращение поломки (при отрицательных температурах, масло застывает и при резком запуске двигателя, подшипник ротора может прийти в негодность);
б) быстрого изнашивания передач;
в) соскальзывания ремней со шкивов.
Иногда требуется уменьшить пусковой момент двигателей, даже небольших, для того чтобы смягчить удары в передачах и обеспечить плавное ускорение.
Пусковой момент асинхронного двигателя Мпд (Н*м) прямо пропорционален напряжению пускового двигателя в квадрате U2пд (В).
Реализация линейного увеличения пускового момента за время, осуществляется путем изменения открытия угла симистора α (рад), t ɛ [0,tпуск].
Напряжение пускового двигателя рассчитывается по формуле:
Uпд = Uп · cosα, (4.1)
где Uп – напряжение питания, В
α – угол открытия симистора
Мпд = k · U2пд =k·(Uп · cosα)2 , (4.2)
где k – коэффицент пропорциональности квадрата напряжения питания двигателя к пусковому моменту двигателя.
α = arccos(
) (4.3)
Мпд
= М мах · t, (4.4)
где t ɛ [0,tпуск];
Ммах – момент максимальный ( Н·м);
Тогда из формулы (4.3) следует, что в момент tпуска
= Uп (4.5)
Подставим формулу (4.5) в формулу (4.3):
α=arccos(
= arccos(
), [0,tпуск] (4.6)
Для того чтобы изменять величину α, воспользуемся схемой симисторного регулятора мощности на 500 Вт, управляемого напряжением с ПЛК. Для управления одним трехфазным асинхронным двигателем, потребуется три таких схемы (на каждую фазу).
R1,R2 - электрическое сопротивление; ПЛК U упр - управляющий сигнал с программируемого логического контроллера; U1 - оптопара; VS1 - динистор; VS2 - симистор; C1 - емкость; HL1 - светодиод; VD1 - диод.
Рисунок 4.11 -Симисторный регулятор мощности управляемый напряжением
Симисторный регулятор мощности использует принцип фазового управления. Принцип работы такого регулятора основан на изменении момента включения симистора относительно перехода сетевого напряжения через ноль.
В начале действия положительного полупериода симистор закрыт. По мере увеличения сетевого напряжения, конденсатор С1 заряжается. Увеличение напряжения на конденсаторе С1 отстает (сдвигается по фазе) от сетевого на величину, зависящую от сопротивления R1, управляющего напряжения Uупр и емкости С1. Заряд конденсатора продолжается до тех пор, пока напряжение на нем не достигнет порога «пробоя» динистора (около 32В). Как только динистор откроется (следовательно, откроется и симистор), через нагрузку потечет ток, определяемый суммарным сопротивлением открытого симистора и нагрузки. Симистор остается открытым до конца полупериода. Управляющим напряжением Uупр устанавливается напряжение открывания динистора и симистора. То есть этим управляющим напряжением Uупр производится плавный пуск.
5 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Расчет экономических затрат на закупку оборудования, монтаж и отладка работы микропроцессорной системы управления охлаждением трансформатора.
Расчетная формула для расчета затрат принимает следующий вид:
Затраты = ЗП СО + 0 + ПР, (5.1)
где ЗП – заработная плата
СО – социальные отчисления
0 – оборудование
ПР – прочие расходы 20%
Заработная плата (ЗП) рассчитывается по формуле:
ЗП = С час · Т раб, (5.2)
где С час – стоимость 1 часа работы
Т раб – время работы
Стоимость 1 часа работ слесаря по третьему разряду равна 107 рублей. Социальные отчисления составляют 30,4%
Для расчета стоимости оборудования необходимо знать стоимость всех составляющих и расходных материалов. В таблице 1 приведена смета всех деталей и расходных материалов.
Сборкой микропроцессорной системы управления охлаждением трансформатора может заниматься электромонтер или слесарь 3 разряда того учреждения, которое обслуживает данный трансформатор. При наличии всех составляющих, подготовка и монтаж микропроцессорной системы управления охлаждением трансформатора занимает 5 часов. Для настройки программной части требуется инженер-программист со знанием промышленных языков программирования IL,CFC, SFC, FBD, LD, ST. Настройка и отладка программы занимает 1 час. Стоимость работы инженера-программиста составляет 178 рублей.
Таблица 5.1 - Смета расходных материалов и оборудования для микропроцессорной системы управления охлаждением трансформатора
| Наименование | Количество | Единицы измерения | Цена, руб |
| ПЛК ОВЕН 150-220 А-М | 1 | Шт | 11033 |
| Датчик тока CSLA2EJ,300A | 3 | Шт | 2230 |
| Датчик тока CSLA1CD, 57A | 1 | Шт | 930 |
| Температурный датчик LM335 | 2 | Шт | 40 |
| Резистор 1 Ом 5 Вт | 4 | Шт | 10 |
| Соединительный провод 0.75 мм2 | 2 | М | 20 |
| Тумблер | 1 | Шт | 35 |
| Симисторный регулятор мощности 500 Вт/ ̴ 220В | 3 | Шт | 290 |
| Термоусадка 1 мм2 | 2 | М | 15 |
| Силовой кабель | 1 | Шт | 80 |
| Итого | 19737 | ||
Таблица 5.2 Расчет заработной платы на монтаж, настройку, отладку программы и подготовку к эксплуатации микропроцессорной системы управлением охлаждения трансформатора.
| Вид работ | Исполнитель | Рабочее время,чел/час | Заработная плата, руб | |
| Заготовительные работы | Слесарь 3-го разряда | 1 | 107 | |
| Подготовка к монтажу | Слесарь 3-го разряда | 1 | 107 | |
| Монтаж | Слесарь 3-го разряда | 3 | 321 | |
| Настройка и отладка программы | Инженер-программист | 1 | 178 | |
| Итого | 929,75 | |||
После проведения расчетов заработной платы и стоимости материалов можно рассчитать затраты
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
