Диплом Фомин конечный (1195309), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

— с разбрызгивателем.

а — из одной водной струи; б — многоструйный; в — из нескольких чаш с переливом воды; г — с одной чашей.

Рисунок 1.2 - Типы фонтанов

Для создания водяной композиции используются форсунки (распылители). Они изготавливаются из латуни, бронзы, нержавеющей стали или композиционных материалов. У всех форсунок различные назначения. Струя их плавная или прерывистая, высокая или низкая. Есть фонтаны, которые вертятся вокруг своей оси, другие образуют пузырьки, поднимающиеся из-под воды на поверхность.

Именно для достижения многообразия в рисунке движения воды используют форсунки (распылители) различных видов:

— одиночный — мелкие вертикальные струи с выбросом воды на определенную высоту;

— ярусный — мелкие вертикальные струи с выбросом воды на разную высоту и формирующие при это несколько ярусов;

— «вертушка» — несколько спиралевидных потоков, образующихся при вращении струей воды;

— «водяная струя» — выброс воды, производящийся горизонтально из отверстия в декорированной стене на определенном расстоянии от поверхности земли (водоема, пола);

— «рыбий хвост» — несколько вертикальных струй, расходящихся веером и образующих почти сплошную ниспадающую стену;

— «гейзер» — струя воды с большим количество воздушных пузырьков;

— «тюльпан» — поток воды, поднимающийся по напором, формирующий воронку, расширяющуюся сверху, и ниспадающий по кругу, при этом образуете тонкий водяной купол;

— «кольцо» — вертикальный выброс воды из отверстий, расположенных по окружности, на одинаковую высоту;

— «полушарие» — струйки воды, выбрасываемые из большого количества трубочек форсунки-шарика и образующие полушарие;

— «колокол» — тонкий водяной купол, образующийся из ниспадающей воды, вытекающей из верхней части форсунки, имеющей форму диска;

— «Тиффани» — колокол, из-под купола которого выбрасываются струи воды одинаковой высоты, создавая изящный рисунок, так как под куполом распылитель имеет несколько отверстий.

а - одиночный; б - ярусный; в - «вертушка»; г - «водяная струя»; д - «рыбий хвост»; е - «гейзер»; ж - «тюльпан»; з - «кольцо»; и - «полушарие»; к - «колокол»; л - «Тиффани»

Рисунок 1.2 – Типы форсунок

Комбинируя различные типы фонтанов и виды распылителей, можно создать удивительное их сочетание по внешнему виду.

1. Устройство фонтана

Рассмотрим устройство фонтана на примере фонтана с оборотной системой водоснабжения. Чертеж фонтана представлен на БР 13.03.02 025 001.

Вода в бассейн поступает из водопроводного ввода. Далее через всасывающую трубу 3 вода перекачивается насосом, который приводится в движение электрическим двигателем. К насосу подключена труба, которая разделяется на несколько труб меньшего диаметра. Эти трубы подключены к элементами фонтана, из которых струится вода. В данной схеме существует 4 контура для создания струи:

• центральный насадок. Из него вода струится вверх с наибольшей высотой;

• внешнее кольцо, в котором установлены наклонные форсунки;

• внутреннее кольцо, которое находится вокруг центральной насадки. В нем установлены наклонные форсунки;

• труба для излива из маскарон.

Также в схеме предусмотрен контур для добавления воды в резервуар. Здесь расположен шаровой кран, подающий воды ровно столько, сколько необходимо для поддержания постоянного уровня в резервуаре.

Переливная труба 1 предназначена для слива воды в канализацию из бассейна, в случае его переполнения от дождевых осадков.

Вентиляционная труба 2 предназначена для циркуляции воздуха в насосной камере.

В данной системе установлен один насос, а регулировку отдельных струй производят с помощью вентилей.

1. Обзор конструктивных элементов и механизмов объекта модернизации

Объектом модернизации является городской фонтан на нижних прудах города Хабаровска.

Технические характеристики фонтана:

• фонтанный комплекс размещен в открытом водоеме

• расход воды – 51 719 л/c

• способ водоснабжения - с помощью насоса из водоема, со сбросом воды в него же;

• высота подъема струи – 25 м;

• количество насосов – 8 штук;

• ширина фонтана - 8.7 м;

• высота фонтана – 1 м;

Рисунок 1.3 - Фонтан (вид на центральное ядро)

Рисунок 1.4 - Фонтан (вид на центральное ядро спереди)

Рисунок 1.5 - Фонтан (вид на центральное ядро сбоку)

Фонтан состоит из 5 гидравлических контуров.

Первый гидравлический контур выполнен из погружного насоса нагнетающего трубопровода и вертикально установленной кольцевой форсунки.

Второй гидравлический контур группы состоит из 2-х погружных насосов с установленными на них обратными клапанами, нагнетающих трубопроводов, 2-х вентилей слива, напорного коллектора, вентилей и 8 кольцевых форсунок установленных концентрично относительно форсунки первого контура.

Третий гидравлический контур группы состоит из погружного насоса, нагнетающего трубопровода, напорного коллектора, вентилей и 8 кольцевых форсунок, установленных концентрично относительно форсунки первого контура.

Четвертый гидравлический контур группы состоит из 2-х погружных насосов, с установленными на них обратными клапанами, нагнетающих трубопроводов, вентилей слива, напорного коллектора, вентилей и 16 кольцевых форсунок, установленных концентрично относительно форсунки первого контура.

Пятый гидравлический контур группы состоит из 2-х погружных насосов, с установленными на них обратными клапанами, вентилей слива, напорного коллектора, вентилей и 16 кольцевых форсунок, установленных концентрично относительно форсунки первого контура.

Насосы и напорные коллектора установлены на единую пространственную опорную раму. Дополнительно на нее установлены 11 шкафов управления освещением, выполненные в погружном исполнении. Шкафы управления освещением пятого контура установлены на опорные площадки коллектора.

По принципу действия насосы классифицируют на:

а) импеллерные (ламельные) насосы - перекачивание происходит при вращении гибкого резинового или пластикового ротора с лопастями, расположенного в овальном корпусе насоса;

б) пластинчатые (шиберные) насосы - вытеснителями в ней являются две и более пластин (шиберов);

в) водокольцевой насос - жидкость прижимается к стенкам рабочего цилиндра за счёт центробежных сил, получая импульс вращения от ротора;

г) шестерённые насосы – вытеснение жидкости происходит за счет вращающихся шестерён в корпусе насоса;

д) аксиально-плунжерные насосы – при вращении вала гидромашины плунжер, находящийся внизу, перемещается вверх и всасывает жидкость, а плунжер, находящийся вверху, перемещается вниз и нагнетает жидкость;

е) радиально-плунжерные насосы – принцип действия схож с аксиально-плунжерным насосом, только поршни движутся в разных осях;

ж) винтовые (шнековые) - создание напора нагнетаемой жидкости осуществляется за счёт вытеснения жидкости одним или несколькими винтовыми металлическими роторами, вращающимися внутри статора соответствующей формы;

з) поршневые - вытеснителями являются один или несколько поршней (плунжеров), совершающих возвратно-поступательное движение;

и) центробежные - движение жидкости и необходимый напор создаются за счёт центробежной силы, возникающей при воздействии лопастей рабочего колеса на жидкость;

к) осевые - движение жидкости и приращение напора происходит за счет преобразования кинетической энергии;

л) роторные - перемещают жидкую среду в результате периодического изменения объёма заполняемых ею камер или цилиндров;

м) струйные - действие основано на увлечении нагнетаемого вещества струёй жидкости;

н) синусоидальные – нагнетание происходит за счет движения ротора - диска с двумя синусоидальными волнами, повернутыми на 90 градусов внутри двух полуцилиндрических пластиковых статоров;

о) перистальтические - принцип действия основан на передавливании эластичной трубки каким-либо механическим органом;

п) мембранные - рабочий орган - гибкая пластина, закреплённая по краям; пластина изгибается под действием рычажного механизма или в результате изменения давления жидкости, выполняя функцию, эквивалентную функции поршня в поршневом насосе.

В модернизируемом объекте используются центробежные насосы. Мощность насосов – 7.5 кВт.

1. Постановка задачи модернизации.

1.4.1 Обзор существующей релейно-контакторной системы управления

На данный момент фонтан управляется посредством релейно контакторных схем.

Основными функциями системы является:

• пуск и остановка насосов;

• выполнение команд оператора;

• управление элементами подстветки.

В городских фонтанах для пуска насосов используются твердотелые реле GJH150-W-3P.

Внешний вид реле представлен на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 - Внешний вид реле

На рисунке 1.5 приведена принципиальная электрическая схема управления электроприводом с релейным пуском насоса.

Рисунок 1.5 - Принципиальная электрическая схема с релейным пуском насоса

По команде управляющего контроллера приходит сигнал напряжением 5 В на катушку КМ, замыкается трехполюсный контакт КМ и насос запускается. Для остановки насоса отключают управляющий сигнал, катушка КМ перестает получать питание, реле размыкается и насос останавливается.

Недостатки существующей системы:

• наличие ударных динамических моментов при пуске и остановке;

• отсутствие регулирования скорости;

• повышенный износ насосов.

Данная система не надежна, так как частые пуски насосов с постоянными ударными динамическими нагрузками сопровождаются выходом насосов из строя.

1.4.2 Описание целей модернизации

На нижних прудах города Хабаровска находится 5 фонтанов, каждый из которых включает в себя от 6 до 8 насосов, т.е. всего на территории нижних прудов используется более 35 насосов (QSPB80) китайского производителя. При существующей системе пуска надежность системы невелика. Также не надежны и сами насосы. Так, при ежедневном их использовании и частых пусках за 2016 год вышло из строя 4 насоса.

Таким образом, основными целями модернизации будут являться:

• замена релейно-контакторной схемы управления современной, построенной на основе частотных преобразователей и программируемых логических контроллеров;

• исключение быстроизнашивающейся релейно-контакторной аппаратуры;

• замена насосов и подбор двигателей

• снижение динамических нагрузок на механизмы во время пуска и торможения;

• повышение плавности переходных процессов;

• расширение диапазона регулирования скорости электродвигателей насосов.

• разработка алгоритма работы системы и разработка схем;

• настрoйка элементoв системы;

Вносимые в систему изменения позволят сократить количество замен оборудования, а, следовательно, расходы денежных средств и человеко-часы на обслуживание фонтанов.

1. Обзор системы управления, построенной на основе частотного регулирования

Частотное регулирование заключается в управлении двигателем с помощью преобразователя частоты, который включает в себя управление пуском, торможением, реверсом и скоростью вращения электродвигателя.

Преимуществами являются плавный пуск электродвигателя и возможность регулирования тока в требуемых пределах, что позволяет уменьшить нагрев двигателя при пуске, увеличить производительность и время безоткозной работы элементов всей системы в целом. Преобразователь частоты создаёт возможность регулировать частоту асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в соотвестсвии с характером нагрузки. Это в свою очередь создаёт возможность избежать возникновения сложных переходных процессов и ухудшения качества питающей сети во время пуска. Таким образом одним из преимуществ систем управления, построенных на основе частотного преобразователя является экономия электроэнергии.

Основные возможности частотных преобразователей:

• регулирование частоты трехфазного напряжение питания электродвигателя в пределах от 0 до 400 Гц;

• плавный разгон и торможение двигателя, при необходимости по линейному закону от времени;

• реверс двигателя, при необходимимости с плавным торможение и разгоном до противоположной заданной частоты вращения;

• увеличение пусковых и динамических моментов до 150%;

• защита двигателей от перегрузки по току, перегрева, обрыва линии питания и нессиметричных фаз;

• отстлеживание и отображение на цифровом индикаторе основных параметров системы – частоте питающего двигатель напряжения, токе, напряжении, скорости вращения двигателя и др.;

• формирование требуемых вольт-частотных характеристик в зависимости от вида нагрузки;

• в некоторых видах преобразователей частоты присутствует векторное управление, которое удерживает полный момент двигателя в области низких частот, поддерживает скорость при переменной нагрузке без датчиков обратной связи и точно контроллирует момент на валу двигателя.

Структура частотного преобразователя (ПЧ)

Характеристики

Список файлов ВКР