Помощь студентам в учебе
Электропривод установки активации жидких сред
|
РЕФЕРАТ 9
ВВЕДЕНИЕ 13
1. АНАЛИЗ ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ 15
1.1. Состав и основные характеристики нефти 15
1.2. Отложения парафинов 17
1.3. Имеющиеся технологии подогрева нефти 18
1.4. Технология и оборудование ВСМА 21
1.5. Влияние технологии В СМА на текучие свойства (вязкость) нефти 24
2. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ВИБРОАКТИВАТОРА ДЛЯ АКТИВАЦИИ
ЖИДКИХ СРЕД 28
2.1. Единичный рабочий модуль виброобработки 28
2.2. Расчет производительности активации (обработки) МВО 30
2.3. Конструирование и расчет параметров электромагнита 33
2.4. Расчет обмоточных данных модуля ВСМА 40
2.5. Конструирование пружинного подвеса модуля ВСМА 44
3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УСТРОЙСТВА 47
3.1. Электрическая схема замещения контуров установки 47
3.2. Активное сопротивление обмотки модуля ВСМА 49
3.3. Расчётное начальное значение индуктивности обмотки МВО 49
3.4. Расчётное начальное значение взаимоиндуктивности основных обмоток 49
3.5. Расчётное активное сопротивление короткозамкнутого витка, образованного
стенкой корпуса МВО 50
3.6. Расчётное начальное значение взаимоиндуктивности обмоток основного контура
и к.з.к 51
3.7. Механический контур модуля ВСМА 51
3.8. Уравнения для электрических контуров 52
3.9. Система дифференциальных уравнений модуля виброобработки 54
3.10. Алгоритм расчета системы дифференциальных уравнений 57
4. АНАЛИЗ РЕЖИМОВ РАБОТЫ 59
4.1. Анализ работы электроустановки активации жидкой нефти 59
4.2. Анализ работы электроустановки активации нефти средней вязкости 62
4.3. Анализ работы электроустановки активации загустевшей нефти 66
5. ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРОПРИВОДА УСТАНОВКИ 70
5.1. Выбор преобразовательного устройства для системы 71
5.2. Выбор аппаратуры управления и защиты 72
5.2.1. Аппаратура управления 72
5.2.2. Аппаратура защиты 72
5.3. Расчет и выбор типа и сечения кабеля сети 73
5.4. Выбор диода 74
6. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 75
6.1. Предпроектный анализ 75
6.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 75
6.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции ресурсоэффективности
и ресурсосбережения 76
6.1.3 SWOT-анализ 77
6.1.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации 80
6.1.5 Методы коммерциализации результатов научно-технического исследования 81
6.2 Инициация проекта 82
6.3. Управления научно-техническим проектом 83
6.3.1. Иерархическая структура работ проекта 84
6.3.2. План проект 84
6.4. Бюджет научного исследования 86
6.4.1. Основная заработная плата 86
6.4.2. Отчисления во внебюджетные фонды 87
6.4.3 Накладные расходы 88
6.4.4 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта 88
6.5. Организационная структура проекта 89
6.5.1. План управления коммуникациями проекта 89
6.5.2 Реестр рисков проекта 90
6.6. Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности 90
6.6.1 Оценка абсолютной эффективности исследования 90
5.6.2. Оценка сравнительной эффективности исследования 95
7. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 98
7.1. Введение 98
7.2. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 98
7.3. Производственная безопасность 100
7.3.1. Анализ опасных и вредных факторов на рабочем месте 100
7.3.2. Превышение уровня шума 101
7.3.4. Недостаточная освещенность рабочей зоны 102
7.3.5. Выделения вредных веществ 105
7.3.6. Электромагнитное излучение 106
7.4. Экологическая безопасность при эксплуатации 107
7.5. Безопасность в чрезвычайных ситуациях 108
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 111
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 112
ВВЕДЕНИЕ 13
1. АНАЛИЗ ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ 15
1.1. Состав и основные характеристики нефти 15
1.2. Отложения парафинов 17
1.3. Имеющиеся технологии подогрева нефти 18
1.4. Технология и оборудование ВСМА 21
1.5. Влияние технологии В СМА на текучие свойства (вязкость) нефти 24
2. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ВИБРОАКТИВАТОРА ДЛЯ АКТИВАЦИИ
ЖИДКИХ СРЕД 28
2.1. Единичный рабочий модуль виброобработки 28
2.2. Расчет производительности активации (обработки) МВО 30
2.3. Конструирование и расчет параметров электромагнита 33
2.4. Расчет обмоточных данных модуля ВСМА 40
2.5. Конструирование пружинного подвеса модуля ВСМА 44
3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УСТРОЙСТВА 47
3.1. Электрическая схема замещения контуров установки 47
3.2. Активное сопротивление обмотки модуля ВСМА 49
3.3. Расчётное начальное значение индуктивности обмотки МВО 49
3.4. Расчётное начальное значение взаимоиндуктивности основных обмоток 49
3.5. Расчётное активное сопротивление короткозамкнутого витка, образованного
стенкой корпуса МВО 50
3.6. Расчётное начальное значение взаимоиндуктивности обмоток основного контура
и к.з.к 51
3.7. Механический контур модуля ВСМА 51
3.8. Уравнения для электрических контуров 52
3.9. Система дифференциальных уравнений модуля виброобработки 54
3.10. Алгоритм расчета системы дифференциальных уравнений 57
4. АНАЛИЗ РЕЖИМОВ РАБОТЫ 59
4.1. Анализ работы электроустановки активации жидкой нефти 59
4.2. Анализ работы электроустановки активации нефти средней вязкости 62
4.3. Анализ работы электроустановки активации загустевшей нефти 66
5. ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРОПРИВОДА УСТАНОВКИ 70
5.1. Выбор преобразовательного устройства для системы 71
5.2. Выбор аппаратуры управления и защиты 72
5.2.1. Аппаратура управления 72
5.2.2. Аппаратура защиты 72
5.3. Расчет и выбор типа и сечения кабеля сети 73
5.4. Выбор диода 74
6. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 75
6.1. Предпроектный анализ 75
6.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 75
6.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции ресурсоэффективности
и ресурсосбережения 76
6.1.3 SWOT-анализ 77
6.1.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации 80
6.1.5 Методы коммерциализации результатов научно-технического исследования 81
6.2 Инициация проекта 82
6.3. Управления научно-техническим проектом 83
6.3.1. Иерархическая структура работ проекта 84
6.3.2. План проект 84
6.4. Бюджет научного исследования 86
6.4.1. Основная заработная плата 86
6.4.2. Отчисления во внебюджетные фонды 87
6.4.3 Накладные расходы 88
6.4.4 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта 88
6.5. Организационная структура проекта 89
6.5.1. План управления коммуникациями проекта 89
6.5.2 Реестр рисков проекта 90
6.6. Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности 90
6.6.1 Оценка абсолютной эффективности исследования 90
5.6.2. Оценка сравнительной эффективности исследования 95
7. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 98
7.1. Введение 98
7.2. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 98
7.3. Производственная безопасность 100
7.3.1. Анализ опасных и вредных факторов на рабочем месте 100
7.3.2. Превышение уровня шума 101
7.3.4. Недостаточная освещенность рабочей зоны 102
7.3.5. Выделения вредных веществ 105
7.3.6. Электромагнитное излучение 106
7.4. Экологическая безопасность при эксплуатации 107
7.5. Безопасность в чрезвычайных ситуациях 108
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 111
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 112
Одним из условий к жидким средам служит их подвижность при низких температурах. Снижение подвижности нефти представляется последствием способности твердых углеводородов кристаллизоваться при снижении температуры из растворов нефтяных фракций.
Подвижность нефти при низких температурах обдает высокой значительностью в процессах перекачки, хранения и транспортировки ее в зимних условиях. В результате хранения и транспортировки жидких сред в емкостях, особенно при низких температурах, происходит образование высоковязких нефтепродуктов.
Анализ имеющихся технологий и устройств для удаления и предотвращения образования высоковязких жидких сред под влиянием низких температур имеет значительную актуальность и представляет широкий практический интерес для разработки актуальных способов и усовершенствованию имеющихся систем, позволяющих эффективно разжижать высоковязкие жидкие среды.
Объект исследования - электромагнитный электропривод установки активации высоковязких жидких сред.
Предмет исследования - разработка конструкции виброактиватора, математическая модель для анализа режимов работы виброактиватора при изменении механического сопротивления, учитывающего форму активатора, определение резонансной частоты, определяющей максимальную производительность активации.
Цель настоящей работы - разработка конструкции и модели устройства виброструйного магнитного воздействия для разжижения нефти в стальных резервуарах в условиях низких температур.
Задачи исследования:
1. Разработка конструкции виброактиватора с производительностью разжижения не менее 5 м3/час;
2. Разработка математической модели виброактиватора;
3. Провести анализ режимов его работы для летнего, осенневесеннего и зимнего периодов года;
3. Разработка схемы подключения виброактиватора с использованием преобразователя частоты для создания резонансного режима;
Методы исследования - в диссертационной работе применены: численные методы решения дифференциальных уравнений математической модели в программной среде MathCAD 15. Проверка результатов теоретических исследований осуществлялась экспериментальными методами.
Научная новизна:
1. Выявлено влияние формы и размеров активатора модуля виброобработки на производительность разжижение нефтепродукта.
2. Разработана конструкция виброактиватора, обеспечивающая заданную производительность, за счет создания локальной зоны высокоинтенсивной активации.
Практическая ценность
1. Разработана математическая модель, позволяющая анализировать режимы работы виброактиватора на стадии проектирования.
2. Разработана конструкция устройства, обеспечивающая заданную производительность.
На защиту выносятся следующие положения
1. Методика определение производительности активации высоковязких нефтепродуктов.
2. Результаты анализа режимов работы виброактиватора, полученные на основе расчётов математической модели и позволяющие выбирать эксплуатационные параметры установки.
Общие требования к системе разжижения высоковязких жидких сред в стальных резервуарах:
1. Производительность разжижения должна быть не менее 5 м3/час.
2. Источник электроэнергии: 220/380 В, 50 Гц.
Подвижность нефти при низких температурах обдает высокой значительностью в процессах перекачки, хранения и транспортировки ее в зимних условиях. В результате хранения и транспортировки жидких сред в емкостях, особенно при низких температурах, происходит образование высоковязких нефтепродуктов.
Анализ имеющихся технологий и устройств для удаления и предотвращения образования высоковязких жидких сред под влиянием низких температур имеет значительную актуальность и представляет широкий практический интерес для разработки актуальных способов и усовершенствованию имеющихся систем, позволяющих эффективно разжижать высоковязкие жидкие среды.
Объект исследования - электромагнитный электропривод установки активации высоковязких жидких сред.
Предмет исследования - разработка конструкции виброактиватора, математическая модель для анализа режимов работы виброактиватора при изменении механического сопротивления, учитывающего форму активатора, определение резонансной частоты, определяющей максимальную производительность активации.
Цель настоящей работы - разработка конструкции и модели устройства виброструйного магнитного воздействия для разжижения нефти в стальных резервуарах в условиях низких температур.
Задачи исследования:
1. Разработка конструкции виброактиватора с производительностью разжижения не менее 5 м3/час;
2. Разработка математической модели виброактиватора;
3. Провести анализ режимов его работы для летнего, осенневесеннего и зимнего периодов года;
3. Разработка схемы подключения виброактиватора с использованием преобразователя частоты для создания резонансного режима;
Методы исследования - в диссертационной работе применены: численные методы решения дифференциальных уравнений математической модели в программной среде MathCAD 15. Проверка результатов теоретических исследований осуществлялась экспериментальными методами.
Научная новизна:
1. Выявлено влияние формы и размеров активатора модуля виброобработки на производительность разжижение нефтепродукта.
2. Разработана конструкция виброактиватора, обеспечивающая заданную производительность, за счет создания локальной зоны высокоинтенсивной активации.
Практическая ценность
1. Разработана математическая модель, позволяющая анализировать режимы работы виброактиватора на стадии проектирования.
2. Разработана конструкция устройства, обеспечивающая заданную производительность.
На защиту выносятся следующие положения
1. Методика определение производительности активации высоковязких нефтепродуктов.
2. Результаты анализа режимов работы виброактиватора, полученные на основе расчётов математической модели и позволяющие выбирать эксплуатационные параметры установки.
Общие требования к системе разжижения высоковязких жидких сред в стальных резервуарах:
1. Производительность разжижения должна быть не менее 5 м3/час.
2. Источник электроэнергии: 220/380 В, 50 Гц.
В результате проделанной работы по разработке электромагнитного активатора для разжижения высоковязких нефтепродуктов переработки следует сделать следующие выводы:
Разработана математическая модель, позволяющая произвести оценку основных показателей на этапе проектирования. Рекомендуемый начальный зазор при настройке устройства ВСМА следует выбирать не менее 0,8 мм, так как при нем можно добиться максимальной производительности активации. Во время работы необходимо периодически регулировать частоту и амплитуду напряжения питания для обеспечения работы виброактиватора в резонанс режиме. Диапазон регулирования частоты может составлять от 35 до 60 Гц, диапазон регулировки амплитуды напряжения может составлять от 110 о 240 В.
В результате анализа полученных данных для оптимальной работы котельных, необходимо ориентироваться на следующие режимы:
- в летний период резонанс работы наблюдается на частотах близких к f = 60 Гц, и оптимальная величина воздушного зазора. дх = 0,006 м, что обеспечивает достаточно высокое значение производительности активации 10,3 м3/час;
- в осенний период резонанс работы наблюдается на частотах близких к f = 50 Гц и оптимальной величиной воздушного зазора. дх = 0,006 м, что обеспечивает достаточно высокое значение производительности активации 8,91 м3/час;
- в зимний период резонанс работы на частотах близких к f = 45 Гц и оптимальной величиной воздушного зазора. дх = 0,005 м, что обеспечивает достаточно высокое значение производительности активации 5,45 м3/час.
Разработана математическая модель, позволяющая произвести оценку основных показателей на этапе проектирования. Рекомендуемый начальный зазор при настройке устройства ВСМА следует выбирать не менее 0,8 мм, так как при нем можно добиться максимальной производительности активации. Во время работы необходимо периодически регулировать частоту и амплитуду напряжения питания для обеспечения работы виброактиватора в резонанс режиме. Диапазон регулирования частоты может составлять от 35 до 60 Гц, диапазон регулировки амплитуды напряжения может составлять от 110 о 240 В.
В результате анализа полученных данных для оптимальной работы котельных, необходимо ориентироваться на следующие режимы:
- в летний период резонанс работы наблюдается на частотах близких к f = 60 Гц, и оптимальная величина воздушного зазора. дх = 0,006 м, что обеспечивает достаточно высокое значение производительности активации 10,3 м3/час;
- в осенний период резонанс работы наблюдается на частотах близких к f = 50 Гц и оптимальной величиной воздушного зазора. дх = 0,006 м, что обеспечивает достаточно высокое значение производительности активации 8,91 м3/час;
- в зимний период резонанс работы на частотах близких к f = 45 Гц и оптимальной величиной воздушного зазора. дх = 0,005 м, что обеспечивает достаточно высокое значение производительности активации 5,45 м3/час.
