Введение 11
Технология центрифугирования 13
1 Основы центрифугирования 13
1.1 Общие сведения 13
1.2 Процессы центрифугирования 14
1.3 Классификация центрифуг 16
1.4 Характеристики суспензий и эмульсий 21
2 Центрифугирование в системе очистке буровых растворов 24
2.1 Применение центрифуг 24
2.2 Осадительные центрифуги со шнековой выгрузкой осадка 24
2.3 Расчет центрифуги. Данные для расчета 25
2.4 Материальный баланс 26
2.5 Конструктивный расчет 27
2.6 Расчет момента инерции ротора 34
3 Центрифуга GEA 38
3.1 Общие сведения и принцип работы центрифуги 38
3.2 Описание устройства и составных частей центрифуги 39
3.3 Электрооборудование центрифуги 42
3.4 Технические характеристики центрифуги 43
4 Электропривод 45
4.1 Общие сведения 45
4.1.1 Назначение и функции электропривода 45
4.1.2 Структура электропривода 46
4.1.3 Автоматизированный электропривод 47
4.1.4 Энергосберегающий электропривод 48
4.2 Состав электропривода ротора центрифуги 49
5 Исследование асинхронного электропривода 50
5.1 Общие положения 50
5.2 Разработка структуры векторного частотно-токового управления 50
5.3 Математическое описание асинхронной короткозамкнутой машины относительно двух
переменных состояния: is л 54
5.3.1 Описание в относительной форме в произвольной системе координат 54
5.3.2 Описание в абсолютных единицах в произвольной системе координат 59
6 Имитационное исследование в Simulink 60
6.1 Математическое описание векторного управления двигателем 60
6.2 Расчёт параметров регулятора тока при идеальном источнике тока 68
6.3 Исследование влияния насыщения регулятора, квантования сигнала токовой обратной
связи по уровню и времени 73
6.4 Исследование влияния реальных свойств преобразователя частоты на статические и
динамические свойства контура тока 76
6.5 Расчёт параметров регулятора потока при идеальном источнике тока 79
6.6 Исследование влияния насыщения регулятора, квантования и задержки обратной связи,
способа реализации источника тока 82
6.7 Расчёт параметров регулятора скорости при идеальном источнике тока 87
6.8 Исследование влияния насыщения регуляторов, квантования и запаздывания сигнала
обратной связи 94
6.9 Компьютерное моделирование двухдвигательного электропривода механизмов
центрифуги в MATLAB 103
Заключение
Список использованных источников
Приложение А
Центрифуга — устройство, (машина или прибор), служащее для разделения сыпучих материалов или жидкостей или отделения жидкостей от твёрдых тел путем использования центробежной силы. При вращении в центрифуге частицы с наибольшим удельным весом располагаются на периферии, а частицы с меньшим удельным весом — ближе к оси вращения.
Центрифуги применяются в лабораторной практике, в сельском хозяйстве для очистки зерна, выдавливания мёда из сот, выделения жира из молока, в промышленности для обогащения руд, в крахмало-паточном производстве, в текстильном производстве, в прачечных для отжима воды из белья и т. п.
Центрифуги широко используются в нефтедобывающей отрасли для обезвоживания материалов. Они особенно удобны в тех случаях, когда разделяемая суспензия содержит значительное количество твёрдого материала и дальнейшее удаление влаги обычными способами обезвоживания (сгущение, фильтрация) затруднено. Перерабатываемые на шнековых центрифугах суспензии могут иметь самые разнообразные физико-химические свойства. Центрифуги позволяют: разделять суспензии с кристаллической и аморфной, абразивной и легкоразрушаемой твердой фазой при высоких требованиях к степени обезвоживания осадка и качеству осветленной жидкости, а также очистки другой продукции, применение центрифужных установок в научно-исследовательских целях. Непрерывность работы данных центрифуг позволяет автоматизировать технологический процесс, осуществляемый с помощью центрифуг, что в свою очередь позволяет использовать их в системе АСУ ТП установки очистки буровых растворов от механических примесей.
Цель выпускной квалификационной работы:
Исследование электропривода ротора осадительной центрифуги, разработка структуры векторного частотно-токового управления, для реализации исследования создание виртуальной модели асинхронного двигателя в современном мощном программном продукте Simulink (Matlab). На основе математического описания и методик, представленных в учебной и технической литературе, исследовать статические характеристики двигателя с различным характером нагрузки и воздействия нагрузки номинального значения во всём диапазоне частоты вращения.
Смоделировать синхронный пуск с ведущим приводом на номинальную скорость после выхода на номинальную скорость задать отставание ведомого привода от ведущего на 1...30 об/мин. Задание на скорость выполнить с помощью S-образного задатчика интенсивности.
Выпускная квалификационная работа выполнена в соответствии с заданием на проектирование.
В данной работе рассмотрена технология очистки буровых растворов от механических примесей центрифугированием. По научно-учебной литературе рассмотрен принцип работы центрифуг, а также приведены расчеты по осадительной центрифуге GEA. В работе проведено исследование электропривода ротора осадительной центрифуги, произведен расчет, момента инерции ротора /рт = 2,5956 кг ■ м2 суммарный момент инерции учитывающий инерционность как самой машины, так и приведенной к валу иннерционности рабочего механизма и редуктора, /г = 2,73 кг ■ м2,
Для реализации исследования асинхронного электропривода использовался современный мощный программный продукт Simulink (Matlab). Виртуальные модели асинхронного двигателя, созданные, в Simulink позволили выполнить процесс исследования электропривода, который в реальной действительности полностью реализовать трудно.
Для исследования в Simulink использовалась методика проектирования и иследования асинхронного электропривода, а также технические данные электропривода и преобразователя частоты модели FC302 фирмы Danfoss.
Мощность двигателя Рн = 30 кВт, частота вращения двигателя
пн = 1475 об/мин, /н = 56,6 А ПЧ с точностью регулирования от 30-4000об/мин, перегрузочная способность по мощности Рн = 37кВт и по току /н = 67,1 А
Разработана структура векторного частотно-токового управления, сделано математическое описание асинхронной короткозамкнутой машины, определены параметры схемы замещения асинхронной машины.
На моделях, созданных в Simulink (Matlab) проведены ряд исследований: контура тока, контура управления магнитным потоком, влияния насыщения регулятора квантования сигнала токовой обратной связи по уровню и по времени, влияние реальных свойств преобразователя частоты на статические и динамические свойства контура тока, а также ряд других исследований.
Полученные расчетные характеристики с отдельными числовыми координатами представлены в графическом виде.
Имитационное исследование в Simulink проводилось в режимах работы привода: на малой, средней и большой скорости; с номинальной нагрузкой и нагрузкой 70Нм, продемонстрирована работа привода с реактивной и активной нагрузкой момента; отработан режим пуска и реверса с векторным управлением.
Вывод: исследуемый электропривод уверенно работает в заданном диапазоне с различным характером нагрузки, привод выполняет все задания и при воздействии нагрузки номинального значения астатические свойства системы не нарушаются во всём диапазоне частоты вращения.
Представлены результаты анализа безопасности и экологичности ВКР. Проанализирован микроклимат помещения и рассмотрены шумы, произведен расчет освещения, рассмотрены мероприятия по пожарной безопасности и охране окружающей среды.
Рассмотрены организация и планирование работ по разработке темы и расчет затрат. Произведена оценка экономической эффективности разработки.
Таким образом, выпускная квалификационная работа выполнена в соответствии с выданным заданием, исследуемый электропривод ротора осадительной центрифуги выполняет поставленные задачи и может использоваться в системе АСУ ТП установки очистки буровых растворов от механических примесей.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
