ПЗ (1231563), страница 6

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

Текст из файла (страница 6)

Рисунок 3.2 – График зависимости КПД от расхода

Чтобы при регулировании центробежных насосов не возникло нарушение нормальной работы насоса, дросселирующее устройство нужно располагать не на всасывающем, а на напорном трубопроводе.

Если при произвольном изменении характеристик сети от 1 до 3 необходимо обеспечивать регулирование напора и его стабилизацию в соответствии с заданным значением Н_З, то выполняют измерение давления в магистрали и с помощью регулятора давления автоматически меняют частоту вращения насоса (от ω₁ до ω₃ ) так, чтобы давление оставалось постоянным.

В соответствии с заданным значением Q_з при произвольном изменении характеристик сети стабилизация расхода воды обеспечивается аналогично регулированию расхода ( рисунок 3.3).

Рисунок 3.3 Стабилизация расхода воды

При изменении характеристики сети стабилизация расхода воды будет сопровождаться изменением напора от Н_А до Н_с, при этом частота вращения насоса будет меняться от ω₁ до значения ω_3. Обычно насосные агрегаты объединяются в насосные станции, где насосы работают параллельно на одну сеть.

Рисунок. 3.4 иллюстрирует регулирование подачи насосной станции изменением частоты вращения насосов с различными характеристиками. Два насоса с суммарной характеристикой 2 работают на сеть с характеристикой 1 в точке А с производительностью Q_а. Уменьшить их производительность до Q_а', можно двумя способами: уменьшить частоту вращения обоих насосов (их характеристики 3 и 4) или значительно снизить частоту вращения одного из насосов (характеристика 5). Оба метода равноценны.

Рисунок 3.4 Характеристики вращения насосов

С точки зрения экономичности для большинства насосных станций достаточно иметь только один регулируемый агрегат и осуществлять более глубокое регулирование отключением отдельных насосов.

Для большинства заводских компрессорных установок, когда не требуется регулирования скорости, используют двигатели переменного тока, управление которыми осуществляется магнитными или бесконтактными пускателями и предусматривают прямой, реакторный и автотрансформаторный способы пуска.

В состав технологических схем подачи воды на определенных технологических операциях входят, как правило, несколько нагнетателей.

Совместная работа нагнетателей в большинстве случаев вызвана следующими причинами:

- один нагнетатель не может обеспечить требуемую подачу или давление, а замена его другим, более мощным, невозможна;

- в соответствии с требованиями технологического процесса возникают режимы, связанные с продолжительным изменением расхода;

- конструкции зданий приводят к созданию сложных разветвленных сетей, для регулирования которых требуется установка нескольких нагнетателей. Нагнетатели в совместную работу включаются параллельным, последовательным или комбинированным методом.

Параллельное включение нагнетателей рекомендуется в том случае, когда требуется увеличение подачи воды. а изменения частоты вращения рабочего колеса или размеров нагнетателя невозможно по разным причинам (конструктивных, архитектурных, планировочных). Известны три основные схемы параллельного включения нагнетателей: полное параллельное включение (рисунок 3.5, а) и полупараллельное включение (рисунке 3.5, б и в). При любом совместном включении главным является определение режима работы не только всей системы в целом, но и каждого из нагнетателей. Обычно применяют метод суммарной характеристики нагнетателей.

Рисунок 3.5 Параллельное включение нагнетателей

Давления, создаваемые каждым нагнетателем в точках 1 и 2, одинаковы, а общая подача равна сумме подач отдельных нагнетателей. Следовательно, при построения суммарной характеристики параллельно включенных нагнетателей: складываются подачи (рисунок 3.5).

Абсциссы а, представляющие собой подачу одного нагнетателя, суммируются при каждом значении давления. При включении нагнетателей в сеть с характеристикой (1+1) режим работы определяется точкой А. При этом суммарная подача нагнетателей определяется величиной Q_A(1+1), а суммарный напор - величиной H_А(1+1), при этом H_1((1+1) = H_А(1+1) т.е. напор, создаваемый каждым нагнетателем при совместной работе, равен суммарному напору. Подача каждого нагнетателя составляет половину общей и может быть определена графически по положению точки А", т. е. Q₁₍₁₊₁₎ = Q^//_A =0,5 Q_A(1+1). КПД обоих нагнетателей равен КПД каждого из них и определяется пересечением ординаты, проходящей через точку А", с характеристикой КПД нагнетателя. Пересечение этой ординаты с характеристикой мощности определяет затраты мощности каждым нагнетателем. Суммарные затраты мощности равны сумме мощностей отдельных нагнетателей: N_А(1+1= 2N₁₍₁₊₁₎.

Рисунок 3.6 Суммарная характеристика давления

При отключении одного из нагнетателей характеристика ∆H(Q₍₁₎) становится круче из-за уменьшения площади поперечного сечения прохода воды (между точками 1 и 2 на рисунке 3.5 а). Рабочая точка (рисунок 3.6) переходит из А в положение А'. Параметрами работы нагнетателя становятся Q₁₍₁₎>Q₁₍₁₊₁₎, H₁₍₁₎<H₁₍₁₊₁₎ и N₁₍₁₎>N₁₍₁₊₁₎, что приводит к перегреванию обмоток электродвигателя. Поэтому при выключении одного из нагнетателей его участок перекрывают клапаном, а в сеть оставшегося в работе нагнетателя вводится дополнительный напор ∆Н_ш и рабочая точка перемещается в положение А". При этом затраты мощности составляют N₁₍₁₊₁₎, и перегревания электродвигателя не происходит.

Если несколько нагнетателей, имеющих разные характеристики подключить к одной камере, то в ней можно создать настолько значительное давление, что один из нагнетателей не сможет ему противодействовать, и поток воды пойдет через этот нагнетатель в обратную сторону. При этом разность полных давлений с обеих сторон нагнетателя останется положительной, а поток изменит направление и нагнетатель, следовательно, будет работать при отрицательных подачах (Q<0). Направление вращения рабочего колеса при этом не изменяется, поэтому нагнетатель по-прежнему потребляет мощность. При параллельной работе нагнетателей с разными характеристиками средний КПД нагнетателей определяется:

Отсюда, более мощные нагнетатели должны работать с максимальным КПД, а регулировать расход в системе целесообразнее менее мощным нагнетателем.

Последовательное включение двух или большего числа нагнетателей применяется тогда когда напор, создаваемое одним нагнетателем, недостаточно для преодоления сопротивления сети.

При последовательном включении одно и то же количество воды перемещается всеми нагнетателями, а напор, необходимый для преодоления сопротивления всей сети, равен сумме напора, создаваемых каждым нагнетателем. Так как энергия, сообщенная потоку первым нагнетателем, не теряется на удар, то общее статическое давление больше суммы статических давлений отдельных нагнетателей. Например, три одинаковых последовательно включенных нагнетателя создают напор равный 3Н_1(1+1+1).

При включении нагнетателя последовательно с более мощным, его подача значительно увеличиться до значений, больших, чем его собственная максимальная подача. В этом случае он становится сопротивлением для более мощного нагнетателя, т.е. при сохранении направления подачи Q>О разность давлений с обеих сторон нагнетателя изменит знак.

3.3. Расчет трехфазного синхронного двигателя переменного тока для насосной станции ст. Хабаровск-1

В соответствии с приведенным ранее определением напором насоса (Н) называется разность удельных энергий жидкости при входе и выходе из него, выраженной в метрах столба подаваемой жидкости.

Напор насоса определяют принимая за плоскость сравнения уровень жидкости в приемном резервуаре (рисунок 3.7.).

Рис. 3.7. Схема установки насоса.

где h_ВС, h_Н – потери напора во всасывающем и напорном трубопроводах, м;

H_СВ – свободный напор, гарантируемый в точке потребления, м;

H_г=(Z₂-Z₁) – геометрический напор, м;

Z₁ – отметка потока на входе в насос, м;

Z₂ - отметка потока при выходе из насоса, м;

Расчетная производительность насосной станции определяется с учетом необходимости откачки суточных водопритоков за 20 часов в соответствии с требованиями правил безопасности.

По нормальному водопритоку:

где Q_н- нормальный суточный водоприток Q_н=2,1 м³/ч

Если насос подает воду в количестве Q, м3/с, и создает напор Н, м, то совершаемая им полезная работа в единицу времени t будет равна

где Q = 1.25 м³/с – производительность насоса;

g = 9,81 м/с – ускорение свободного падения;

Н = 45 м – напор;

ρ = 1000кг/м³ – плотность воды;

η_нас = 0,8% - КПД насоса;

η_пер = 1% - КПД передачи насоса.

Учитывая расчетную мощность, выбираем приводной двигатель СТД 800 23 с параметрами:

Р_н = 800 кВт; cosφ = 0.9; U_н = 6 кВ; η = 90%; n_н = 3000 об/мин.

4. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ

На насосных станциях автоматически выполняются операции:

- пуск и останов агрегатов с выдержкой по времени перед пуском и между операциями,

- включение одного или несколько насосных агрегатов,

- создание и поддержание разрежения во всасывающем трубопроводе и насосе,

- открытие и закрытие задвижек на трубопроводов,

- контроль за выполнением установленного режима при пуске, работе и останове насосов,

- передача сигналов о работе насосных агрегатов и аварийных ситуациях,

- защита агрегатов, при перегреве приводного электропривода,

- отопление и вентиляция станции, охрана, а так же включение и выключение дренажных насосов.

Рис. 4.1. Алгоритм работы системы автоматизации водозабора

ДУ1 – датчик нижнего уровня; ДУ2 – датчик среднего уровня; ДУ3 – датчик высокого уровня; ДД1 – датчик давления на станции; ДД2 – датчик давления на башне; V1 - показания счётчика на станции; V2 - показания счётчика на башне.

На рисунке показана схема алгоритма автоматизации работы насосной станции. После включения насоса начинается опрос датчиков уровня воды на башне поочередно. В зависимости от уровня воды, преобразователь частоты регулирует скорость вращения насоса. Далее начинается опрос датчиков давления, если разница между показаниями датчика на станции и датчика на башне составляет от 0 до 20%, тогда начинается опрос счетчиков расхода воды, если свыше 20% тогда на ПК дежурному поступает сигнализация «Низкое давление на башне» после этого начинается опрос счетчиков расхода воды. Если разница показаний между счётчиком на станции и счетчиком на башне составляет от 0 до 10%, тогда алгоритм опроса начинается сначала, если свыше 10% на ПК диспетчеру поступает сигнализация «потеря воды в магистрали» далее опрос начинается сначала.

Характеристики

Список файлов ВКР