📄Работа №202042
Тема: Частотно-регулируемый привод центробежного насоса для перекачивания криогенной жидкости
Тип работы
Бакалаврская работа
Предмет
электротехника
Объем:
93 листов
Год:
2022
Просмотров:
47
4930
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Реферат 9
ВВЕДЕНИЕ 13
1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС 15
1.1. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ЗАВОДА ПО
СЖИЖЕНИЮ ГАЗА 15
1.2. ОБЗОР НАСОСОВ ДЛЯ ЗАПРАВКИ КРИОГЕННОЙ
ЖИДКОСТИ 17
1.3. ОСОБЕННОСТИ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ 20
1.4. ОПИСАНИЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАСОСНОЙ
УСТАНОВКИ 22
2 РАСЧЕТ И ВЫБОР СИЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ СИСТЕМЫ
РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА 25
2.1 ВЫБОР НАСОСА 25
2.2 ВЫБОР ДВИГАТЕЛЯ 25
2.4 ВЫБОР АППАРАТУРЫ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ 29
2.5 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ ОТ ПРОСАДКИ НАПРЯЖЕНИЯ И
ПЕРЕКОСА ФАЗ В СЕТИ 29
3 СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АСИНХРОННОГО
ДВИГАТЕЛЯ 31
3.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ АСИНХРОННОГО
ДВИГАТЕЛЯ 31
3.2 РАСЧЕТ ЕСТЕСТВЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК 35
3.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРА И ВИДА СТАТИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ ЦН 40
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
ЭЛЕКТРОПРИВОДА 43
4.1. РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ 43
4.2. ИССЛЕДОВАНИЯ ПРЯМОГО ПУСКА АД ОТ СЕТИ ПРИ РЕАКТИВНОЙ
НАГРУЗКЕ 51
4.3. ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗОМКНУТОЙ СИСТЕМЫ ПЧ-АД ПРИ ПУСКЕ И
ТОРМОЖЕНИИ C ЗАДАТЧИКОМ ИНТЕНСИВНОСТИ БЕЗ ВОЛЬТ ЧАСТОТНОЙ
ДОБАВКИ 53
4.4. ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗОМКНУТОЙ СИСТЕМЫ ПЧ-АД ПРИ ПУСКЕ И ТОРМОЖЕНИИ с ЗАДАТЧИКОМ ИНТЕНСИВНОСТИ С ВОЛЬТ ЧАСТОТНОЙ ДОБАВКОЙ 55
5 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 58
5.1. ОЦЕНКА КОММЕРЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА И ПЕРСПЕКТИВНОСТИ
ПРОВЕДЕНИЯ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ С ПОЗИЦИИ РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТИ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ 58
5.1.1. ОЦЕНКА ПЕРСПЕКТИВНОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ НАУЧНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ 58
5.1.2. SWOT-АНАЛИЗ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ДЛЯ ЗАПРАВКИ
КРИОГЕННЫХ ЖИДКОСТЕЙ 60
5.2.1. СТРУКТУРА РАБОТ В РАМКАХ НАУЧНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ 63
5.2.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРУДОЕМКОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ 65
5.3.5. НАКЛАДНЫЕ РАСХОДЫ 74
5.3.6. ФОРМИРОВАНИЕ БЮДЖЕТА ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОЕКТА 74
ВЫВОД ПО ГЛАВЕ «ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ» 77
6. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 78
ВВЕДЕНИЕ 78
6.1. ПРАВОВЫЕ И ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
БЕЗОПАСНОСТИ 79
6.2. ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 80
6.3. АНАЛИЗ ОПАСНЫХ И ВРЕДНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ФАКТОРОВ И
ОБОСНОВАНИЕ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ИХ УСТРАНЕНИЮ 80
6.3.2. ПОВЫШЕННЫЙ УРОВЕНЬ ШУМА НА РАБОЧЕМ МЕСТЕ 82
6.3.3. ПОВЫШЕННЫЙ УРОВЕНЬ ОБЩЕЙ ВИБРАЦИИ 82
6.3.5. ЭЛЕКТРОПОРАЖЕНИЕ 84
6.4. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 85
6.5. БЕЗОПАСНОСТЬ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ 86
6.5.1. АНАЛИЗ ЧС, КОТОРЫЕ МОГУТ ПРОИЗОЙТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ИССЛЕДОВАНИЙ 87
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ГЛАВЕ «СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ» 88
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 90
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 92
ВВЕДЕНИЕ 13
1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС 15
1.1. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ЗАВОДА ПО
СЖИЖЕНИЮ ГАЗА 15
1.2. ОБЗОР НАСОСОВ ДЛЯ ЗАПРАВКИ КРИОГЕННОЙ
ЖИДКОСТИ 17
1.3. ОСОБЕННОСТИ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ 20
1.4. ОПИСАНИЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАСОСНОЙ
УСТАНОВКИ 22
2 РАСЧЕТ И ВЫБОР СИЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ СИСТЕМЫ
РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА 25
2.1 ВЫБОР НАСОСА 25
2.2 ВЫБОР ДВИГАТЕЛЯ 25
2.4 ВЫБОР АППАРАТУРЫ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ 29
2.5 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ ОТ ПРОСАДКИ НАПРЯЖЕНИЯ И
ПЕРЕКОСА ФАЗ В СЕТИ 29
3 СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АСИНХРОННОГО
ДВИГАТЕЛЯ 31
3.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ АСИНХРОННОГО
ДВИГАТЕЛЯ 31
3.2 РАСЧЕТ ЕСТЕСТВЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК 35
3.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРА И ВИДА СТАТИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ ЦН 40
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
ЭЛЕКТРОПРИВОДА 43
4.1. РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ 43
4.2. ИССЛЕДОВАНИЯ ПРЯМОГО ПУСКА АД ОТ СЕТИ ПРИ РЕАКТИВНОЙ
НАГРУЗКЕ 51
4.3. ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗОМКНУТОЙ СИСТЕМЫ ПЧ-АД ПРИ ПУСКЕ И
ТОРМОЖЕНИИ C ЗАДАТЧИКОМ ИНТЕНСИВНОСТИ БЕЗ ВОЛЬТ ЧАСТОТНОЙ
ДОБАВКИ 53
4.4. ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗОМКНУТОЙ СИСТЕМЫ ПЧ-АД ПРИ ПУСКЕ И ТОРМОЖЕНИИ с ЗАДАТЧИКОМ ИНТЕНСИВНОСТИ С ВОЛЬТ ЧАСТОТНОЙ ДОБАВКОЙ 55
5 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 58
5.1. ОЦЕНКА КОММЕРЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА И ПЕРСПЕКТИВНОСТИ
ПРОВЕДЕНИЯ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ С ПОЗИЦИИ РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТИ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ 58
5.1.1. ОЦЕНКА ПЕРСПЕКТИВНОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ НАУЧНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ 58
5.1.2. SWOT-АНАЛИЗ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ДЛЯ ЗАПРАВКИ
КРИОГЕННЫХ ЖИДКОСТЕЙ 60
5.2.1. СТРУКТУРА РАБОТ В РАМКАХ НАУЧНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ 63
5.2.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРУДОЕМКОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ 65
5.3.5. НАКЛАДНЫЕ РАСХОДЫ 74
5.3.6. ФОРМИРОВАНИЕ БЮДЖЕТА ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОЕКТА 74
ВЫВОД ПО ГЛАВЕ «ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ» 77
6. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 78
ВВЕДЕНИЕ 78
6.1. ПРАВОВЫЕ И ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
БЕЗОПАСНОСТИ 79
6.2. ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 80
6.3. АНАЛИЗ ОПАСНЫХ И ВРЕДНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ФАКТОРОВ И
ОБОСНОВАНИЕ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ИХ УСТРАНЕНИЮ 80
6.3.2. ПОВЫШЕННЫЙ УРОВЕНЬ ШУМА НА РАБОЧЕМ МЕСТЕ 82
6.3.3. ПОВЫШЕННЫЙ УРОВЕНЬ ОБЩЕЙ ВИБРАЦИИ 82
6.3.5. ЭЛЕКТРОПОРАЖЕНИЕ 84
6.4. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 85
6.5. БЕЗОПАСНОСТЬ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ 86
6.5.1. АНАЛИЗ ЧС, КОТОРЫЕ МОГУТ ПРОИЗОЙТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ИССЛЕДОВАНИЙ 87
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ГЛАВЕ «СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ» 88
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 90
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 92
📖 Введение
На сегодняшний день на любом производстве основная доля электроэнергии потребляется электродвигателями. Приводные системы насосов, вентиляторов и прочих систем с периодической нагрузкой жизненно необходимы предприятиям.
Большое количество электродвигателей требует большого количества электрозатрат, следовательно, первой должен стоять вопрос о снижении расходов на электроэнергию. Анализируя расходы некоторого предприятия, можем прийти к выводу, что решить такую задачу можно способом применения более совершенного оборудования или оптимизацией расходов электроэнергии.
Электроприводы служат для приведения в движение основных компонентов механизма. Самыми распространенными двигателями являются электроприводы с короткозамкнутым ротором. Большая популярность была получена благодаря двум составляющим: относительная невысокая стоимость и простая сложность конструкции.
Из самых важных недостатков, в первую очередь, необходимо упомянуть о тяжелом пуске при включении к сети и затрудненном регулировании скорости вращения ротора. Благодаря совокупности положительных и отрицательных сторон, АД с КЗ ротором активно применяются в насосных станциях водоснабжения, канализационных и отопительных системах.
Насосные установки имеют относительно невысокое КПД, а значит потребляемая электроэнергия не дает желаемого результата. Учитывая, что электроприводы данных установок являются нерегулируемыми, то факты использования электроэнергии и, естественно, огромное энергопотребление при изменении технологического процесса нерациональны.
Главная задача криогенных установок - получение чистейшего сжиженного природного газ. Очистка включает в себя несколько этапов. Происходит первичная фильтрация и нагнетение сырьевого газа. Следующим шагом избавляются от двуокиси углерода. Газ сжимается в компрессоре, происходит удаление влаги и углекислоты. С помощью холодильного компрессора температура достигает -160оС. Сам процесс достаточно энергоемкий. Каждый этап требует значительного количества времени. Однако на выходе получается значительный объём и высокое качество продукта.
На таком производстве особое внимание уделяют используемым материалам при производстве, транспортировке и хранении, так как низкие температуры способны отрицательно влиять на физико-механические свойства материалов.
Цель данной выпускной квалификационной работы - разработка электропривода центробежного насоса по заправке криогенной жидкости, расчет и подбор параметров необходимых для моделирования данной установки в середе MATLAB Simulink.
Большое количество электродвигателей требует большого количества электрозатрат, следовательно, первой должен стоять вопрос о снижении расходов на электроэнергию. Анализируя расходы некоторого предприятия, можем прийти к выводу, что решить такую задачу можно способом применения более совершенного оборудования или оптимизацией расходов электроэнергии.
Электроприводы служат для приведения в движение основных компонентов механизма. Самыми распространенными двигателями являются электроприводы с короткозамкнутым ротором. Большая популярность была получена благодаря двум составляющим: относительная невысокая стоимость и простая сложность конструкции.
Из самых важных недостатков, в первую очередь, необходимо упомянуть о тяжелом пуске при включении к сети и затрудненном регулировании скорости вращения ротора. Благодаря совокупности положительных и отрицательных сторон, АД с КЗ ротором активно применяются в насосных станциях водоснабжения, канализационных и отопительных системах.
Насосные установки имеют относительно невысокое КПД, а значит потребляемая электроэнергия не дает желаемого результата. Учитывая, что электроприводы данных установок являются нерегулируемыми, то факты использования электроэнергии и, естественно, огромное энергопотребление при изменении технологического процесса нерациональны.
Главная задача криогенных установок - получение чистейшего сжиженного природного газ. Очистка включает в себя несколько этапов. Происходит первичная фильтрация и нагнетение сырьевого газа. Следующим шагом избавляются от двуокиси углерода. Газ сжимается в компрессоре, происходит удаление влаги и углекислоты. С помощью холодильного компрессора температура достигает -160оС. Сам процесс достаточно энергоемкий. Каждый этап требует значительного количества времени. Однако на выходе получается значительный объём и высокое качество продукта.
На таком производстве особое внимание уделяют используемым материалам при производстве, транспортировке и хранении, так как низкие температуры способны отрицательно влиять на физико-механические свойства материалов.
Цель данной выпускной квалификационной работы - разработка электропривода центробежного насоса по заправке криогенной жидкости, расчет и подбор параметров необходимых для моделирования данной установки в середе MATLAB Simulink.
✅ Заключение
В данной работе рассмотрено получение сжиженного природного газа, приведены основные данные, свойства и функционирования центробежного насоса по заправке криогенной жидкости.
Выбран требуемый насос по требуемой подаче и напору. По мощности насоса определен электродвигатель «Cemp AB30r 160MB» с
взрывонепроницаемой оболочкой. Выбран преобразователь частоты серии «Altivar 61», обеспечивающий ЭД необходимыми параметрами и защитой от:
- «сухого хода»;
- перегрузки ЭД;
- КЗ;
- недогрузки ЭД;
- перенапряжения во входной сети;
- дисбаланса токов.
Получены все необходимые характеристики для анализа ЭД с
Построены модели в программной среде MATLAB Simulink, получены необходимые переходные процессы тока статора, угловой скорости и электромагнитного момента при различных режимах эксплуатации электропривода.
По полученным данным и переходным процессам была выявлена корректная работа электропривода.
Было рассмотрено использование задатчика интенсивности, благодаря которому осуществили плавный разгон выбранного электродвигателя. При наличии задатчика интенсивности, а также преобразователя частоты, была выявлена грамотная корректировка параметров для успешной работы на низких частотах, что при номинальных данных было невозможно.
На насосной установке можно добиться следующего:
- Уменьшить затраты на плановый и капитальный ремонт оборудования (всей инфраструктуры подачи криогенных жидкостей), в результате пресечения различных аварийных ситуаций, вызванных в частности гидравлическим ударом;
- Уменьшить пусковые токи и электромагнитный момент;
- Добиться оптимальных параметров пуска и работы АД.
Выбран требуемый насос по требуемой подаче и напору. По мощности насоса определен электродвигатель «Cemp AB30r 160MB» с
взрывонепроницаемой оболочкой. Выбран преобразователь частоты серии «Altivar 61», обеспечивающий ЭД необходимыми параметрами и защитой от:
- «сухого хода»;
- перегрузки ЭД;
- КЗ;
- недогрузки ЭД;
- перенапряжения во входной сети;
- дисбаланса токов.
Получены все необходимые характеристики для анализа ЭД с
Построены модели в программной среде MATLAB Simulink, получены необходимые переходные процессы тока статора, угловой скорости и электромагнитного момента при различных режимах эксплуатации электропривода.
По полученным данным и переходным процессам была выявлена корректная работа электропривода.
Было рассмотрено использование задатчика интенсивности, благодаря которому осуществили плавный разгон выбранного электродвигателя. При наличии задатчика интенсивности, а также преобразователя частоты, была выявлена грамотная корректировка параметров для успешной работы на низких частотах, что при номинальных данных было невозможно.
На насосной установке можно добиться следующего:
- Уменьшить затраты на плановый и капитальный ремонт оборудования (всей инфраструктуры подачи криогенных жидкостей), в результате пресечения различных аварийных ситуаций, вызванных в частности гидравлическим ударом;
- Уменьшить пусковые токи и электромагнитный момент;
- Добиться оптимальных параметров пуска и работы АД.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.