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

Текст из файла

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра «Электротехника, электроника и электромеханика»

К ЗАЩИТЕ ДОПУСТИТЬ

Заведующий кафедрой

___________О.А. Малышева

"____"_____________2016 г.

ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД НАСОСА НА НАСОСНО- ФИЛЬТРОВАЛЬНОЙ СТАНЦИИ ЦНФС-1

г. ХАБАРОВСК

Пояснительная записка к выпускной квалификационной работе

БР 13.03.02 ПЗ – 648

Студент М.В. Новикова

Руководитель Р.Х. Сайфутдинов

Нормоконтроль Е.В. Константинова

Хабаровск – 2016

ABSTRACT

The objective of this final qualifying work is the study of variable frequency drive and modernization of actually existing pumping station of Khabarovsk: the design of frequency control system. Equipment selection has been made, a brief calculation and the reasons for the decision. Identified advantages and disadvantages of the method. Made and submitted the results of the scheme.

РЕФЕРАТ

Выпускная квалификационная работа представлена пояснительной запиской объемом 51 страницы, чертежами и плакатами на 4 листах формата А3.

ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, ДВИГАТЕЛЬ, НАСОС, СТАНЦИЯ, СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, ТРУБОПРОВОД, ВОДОСНАБЖЕНИЕ, РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ, СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ.

В дипломном проекте разработана система управления синхронным электроприводом насосной станции, построенная на базе частотного преобразователя.

В соответствии с заданием проведен обзор существующих систем управления электроприводами насосов. Обоснованы причины необходимости внедрения частотно-регулируемых электроприводов на станциях городского водоснабжения, описаны достоинства и недостатки метода. Выбран насосный агрегат, произведен расчет, выбор и обоснование выбора электродвигателя, описаны его технические характеристики. Также, произведен и обоснован выбор преобразователя частоты, описана его настройка. Описана работа системы управления. Приведены некоторые данные по действительным изменениям расхода электрической энергии, показан экономический эффект.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 8

1 КЛАССИФИКАЦИЯ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ 11

2 ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОДАЧИ ВОДЫ 13

3 РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ РАБОЧЕГО КОЛЕСА НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ 18

3.1 Станции частотного регулирования 20

3.2 Достоинства и недостатки метода 24

3.3 Частотно-регулируемый привод 25

3.4 Устройство частотных преобразователей Altivar1200 26

3.5 Методы управления двигателем 28

4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА 30

4.1 Техническое задание 30

4.2 Технологическая схема насосной станции 30

4.3 Функции системы управления 31

4.4 Выбор оборудования 31

4.4.1 Требования к электроприводу и выбор системы 31

4.4.2 Выбор насосного оборудования 33

4.4.3 Расчет и выбор двигателя 35

4.4.4 Особенности пуска синхронного двигателя. Цифровой регулятор возбуждения синхронного двигателя 38

4.4.5 Выбор преобразователя частоты и его описание 39

4.6 Выбор датчика давления 43

4.7 Описание схемы электрической принципиальной подключения частотного преобразователя 43

4.8 Описание схемы электрической принципиальной подключения ВПЧ 44

4.9 Описание функциональной схемы управления 45

5 ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ 47

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 48

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 50

ВВЕДЕНИЕ

В XXI веке сбережение природных ресурсов – важная задача: рационализация технических процессов и грамотное потребление электрической энергии стало одной из важнейших направлений технической стратегии и политики во всех развитых странах мира.

В настоящее время существуют электроприводы, которые являются нерегулируемыми. В то же время, технологические процессы, которые обслуживаются данными электроприводами, как правило, нуждаются в управлении какими-либо величинами, например, температурой, скоростью, давлением, расходом жидкостей или газов и т.д. Из-за отсутствия автоматизации, это управление производится неэффективно и приводит к большим затратам энергии.

Наглядным примером данного явления может служить нерегулируемый синхронный электропривод водозаборных насосных станций водоснабжения зданий. После запуска агрегаты непрерывно работают в установленном режиме даже ночью, когда водопотребление намного ниже, то есть, из-за отсутствия автоматизации, насосы вынуждены работать в том же темпе, что и днём.

Чаще всего, насос создает избыточный, не требуемый расходом в данный момент напор, т.е. подводит к головным очистным сооружениям водоснабжения излишнюю, бесполезную мощность. Такой способ работы всей системы приводит к тому, что затрачивается избыточная электрическая энергия, за которую платит потребитель, так же, избыточный напор приводит за счет возрастания утечек к большим потерям воды (7...9% на каждую лишнюю атмосферу), вредным для работы системы водоснабжения явлениям: гидравлическим ударам при пуске, разрывам труб, лишнему шуму и прочему.

Все эти условия стали причиной приоритетного изучения возможности внедрения частотного-регулируемого электропривода в системы водоснабжения. Вследствие неоднократных расчетов и наблюдений, стало ясно, что регулирование скорости рабочего колеса насосов позволяет получить значительную экономию электроэнергии, и сократить переизбытки закачиваемой воды за счет исключения избытка давления в гидравлической сети.

Самым распространенным методом реализации этого технического решения на данным момент, является модернизация действующих насосных станций: в цепь питания синхронного двигателя насоса устанавливаются преобразователи частоты (ПЧ), позволяющие регулировать скорость двигателя. При этом используются преобразователи иностранных компаний: Schneider Electric (производство Франция), Hitachi (производство Япония), Mitsubishi (производство Япония), Dan Foss (производство Дания) и др., а также разработки российских фирм: "Триол", "Приводная техника", ЧЭАЗ, МПП "Цикл".

Таким образом, возможности, открывающиеся при использовании преобразователя частоты в качестве регулирующего устройства для электропривода, выполненного на синхронном электродвигателе, действительно обширны. Но основной целью изучения и совершенствования современного регулируемого электропривода можно назвать его использование в целях сбережения энергетических ресурсов и экологии.

Управление системой регулируемого электропривода осуществляется микроконтроллером со сложным программным обеспечением, которое позволяет задавать параметры регулирования в зависимости от необходимых условий работы механизма. Это расширяет возможную область применения регулируемого электропривода. При этом важным становится повышение энергетической эффективности существующих электроприводов, позволяющих решать технологические задачи при минимальных затратах.

В данной выпускной квалификационной работе речь пойдет о системе автоматического управления синхронным электроприводом, который приводит во вращение два насоса центробежного типа. Насосы предназначены для забора воды из реки Амур в головные очистные сооружения водоснабжения (ГОСВ).

Насосы работают попеременно, переключение происходит с периодичностью, установленной графиком планово-предупредительных работ (1 раз в 30 дней). Модернизация насосной станции и внедрение преобразователей частоты было сделано, во-первых, для повышения экономической эффективности насосной станции (вариация частотно-управляемых электроприводов, по сравнению с системой «электродвигатель – насос – дроссельная задвижка», когда регулирование подачи воды производилось вручную операторам, более экономична). Во-вторых, для того, чтобы снизить частоту и вариантность возникновения аварийных ситуаций (снижен человеческий фактор, снижены нагрузки на трубы).

1 КЛАССИФИКАЦИЯ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ

Насосными станциями называют здания или помещения, в которых расположены насосные агрегаты, соединяющие их трубопроводы, арматура, силовое электрооборудование, контрольно-измерительные приборы, грузоподъемное и вспомогательное оборудование, обеспечивающие нормальную работу насосных агрегатов, их ремонт или замену. Насосные станции являются наиболее ответственными сооружениями в системах водоснабжения и водоотведения, обеспечивающими подачу необходимого расхода воды с требуемым напором. От того насколько правильно запроектирована и построена насосная станция, зависит не только ее надежность и удобство эксплуатации, но и надежность и экономичность работы системы водоснабжения или водоотведения.

Насосные станции классифицируют по назначению, по требуемой надежности действия, по расположению машинного зала относительно уровня земли, по степени автоматизации и т.д.

В области водного хозяйства по назначению различают четыре основные группы насосных станций.

• водопроводные - предназначенные для работы в системах водоснабжения городов, населенных мест и промышленных предприятий;

• канализационные - предназначенные для работы в системах водоотведения городов и промышленных предприятий;

• ирригационные - предназначенные для подачи воды в системы орошения сельскохозяйственных угодий;

• дренажные - предназначенные для откачки воды в системах дренажа территорий и промышленных площадок.

В свою очередь водопроводные насосные станции в зависимости от их назначения в системе водоснабжения подразделяют на насосные станции первого и второго подъема, повысительные (подкачки) и циркуляционные.

Насосные станции первого подъема предназначены для подачи воды из источника водоснабжения на очистные сооружения или непосредственно в сеть, резервуары или водонапорную башню, если очистка воды не требуется. В некоторых (чаще всего малых) системах водоснабжения насосная станция первого подъема может быть единственной в данной системе. Тогда ее называют просто насосной станцией. Если в системе имеется несколько таких независимо действующих насосных станций, то их, как правило, нумеруют (насосная станция № 1, № 2 и т.д.). В некоторых случаях на насосной станции первого подъема устанавливают две или более групп насосов, например, для подачи воды на очистные сооружения и непосредственно потребителям (на нужды промышленных предприятий и т. п.)[1]

Насосные станции второго подъема предназначены для подачи очищенной воды из резервуаров в водоводы и распределительную сеть. Иногда насосную станцию второго подъема блокируют с очистными сооружениями или (при благоприятном рельефе местности) с насосной станцией первого подъема.[1]

Повысительные насосные станции (станции подкачки), как это следует из их названия, предназначены для повышения напора в сети отдельных районов города или на некоторых участках районных водопроводов. Эти насосные станции забирают воду из водоводов или распределительной сети.[1]

Циркуляционные насосные станции устраивают в оборотных системах водоснабжения промышленных предприятий и тепловых электростанций. Как правило, на таких насосных станциях устанавливают две группы насосов: первая подает воду на охлаждающие устройства, а вторая забирает ее из резервуаров охлажденной воды и подает в сеть потребителя.[1]

2 ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОДАЧИ ВОДЫ

Существуют данные [2], что на сегодняшний день, вся произведенная электроэнергия в развитых странах (в том числе, в России) распределяется так, что на долю электроприводов приходится около 70% электроэнергии.

В свою очередь, из части электроэнергии, которая направляется на работу электроприводов, на работу насосных агрегатов и вентиляторов приходится около 60%. Так, более 40% всей вырабатываемой в мире электроэнергии направляется на нужды электроприводов. Центробежные вентиляторы, насосы и компрессоры объединены в один класс нагрузочных механизмов для электропривода, потому что характеристики данных механизмов имеют много общего, если говорить об условиях работы и требований к ним. И на сегодняшний день, довольно большая часть электроприводов этих механизмов является нерегулируемой.

В последнее время, предметом пристального изучения со стороны многих эксплуатирующих организаций является тема применения регулируемого электропривода насосных станций в системах коммунального и промышленного водоснабжения. Для регулирования уровня давления в магистрали пользуются двумя способами: регулирование с помощью дроссельной заслонки и регулирование изменением скорости вращения рабочего колеса насоса. Первый способ представляет собой изменение параметров трубопровода: его гидравлического сопротивления, при сохранении параметров и характеристики насоса. Второй способ наоборот – смещение характеристики насоса при сохранении параметров трубопровода.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов ВКР