ВВЕДЕНИЕ
1 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ПЕРЕДОВЫХ
ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ
1.1 Преобразователь частоты Веспер (Россия)
1.2 Преобразователь частоты Русэлком (Россия)....
1.З Преобразователь частоты INNOVERT (Китай).
1.4 Преобразователь частоты Delta (Тайвань)
Выводы по разделу один
2 ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМЕ АВТОМАТИЗАЦИИ 16
Выводы по разделу два - 18
3 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ И
ЗАДАЧЕ АВТОМАТИЗАЦИИ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ
3.1 Назначение и виды насосных станций
3.2 11асосные установки
3.3 Регулирование режимов работы насосных установок
Выводы по разделу три
4 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ
НАСОСНЫМИ УСТАНОВКАМИ
4.1 Регулировка подачи насосов
4.2 Выбор принятых показателей качества
4.3 Обоснование выбора системы регулирования привода
по схеме 114-АД
Выводы но разделу четыре
5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
5.1 Расчет мощности и выбор электродвигателя насосной
установки
5.2 Выбор преобразовательного устройства
5.3 Выбор датчика давления
5.4 Расчет и выбор кабеля питания
5.5 Выбор аппаратов защиты
5.6 Выбор управляющего устройства
Выводы но разделу пять
6 СИНТЕЗ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
6.1 Разработка структурной схемы
6.2 Расчет параметров передаточной функции объекта
управления
6.3 Синтез контура регулирования давления
Выводы но разделу шесть
7 ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ САУ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ 53
7.1 Составление модели САУ насосной установки 53
7.2 Анализ динамических режимов без учета ограничений 54
7.3 Анализ динамических режимов с учетом ограничений 58
Выводы по разделу семь 59
8 ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 60
8.1 Описание оборудования насосной станции 60
8.2 Описание режима энергосберегающего управления 63
8.3 Описание встроенного ПИД-регулятора 65
8.4 Описание используемых входов и выходов 66
Выводы по разделу восемь 67
9 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ 68
9.1 Технико-экономическое сравнение вариантов проектных
решений 68
9.2 Приведение сравниваемых вариантов к сопоставительному
виду 71
9.3 Расчеты капитальных затрат по сравниваемым вариантам 71
9.4 Расчеты ежегодных эксплуатационных затрат по сравниваемым
вариантам 73
9.5 Расчеты приведенных затрат и выбор оптимального варианта 75
9.6 Экономия электроэнергии 76
9.7 Расчеты экономического эффекта 78
Выводы по разделу девять 79
10 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 80
10.1 Задачи в области охраны труда 80
10.2 Опасные н вредные производственные факторы на насосной
станции 80
10.3 Требования безопасности ори эксплуатации и ремонте
насосной станции 87
10.4 Обеспечение пожарной безопасности 88
10.5 Меры по обеспечению электробезопасности
электрооборудования в условиях повышенной влажности 89
Выводы по разделу десять 94
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 95
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 96
Около 60 % затрат электроэнергии в промышленности и коммунальном хозяйстве (ЖКХ) приходится на долю электродвигателей. При этом большая часть этого энергопотребления приходится на приводные системы вентиляторов, компрессоров, насосов и других установок с циклическим режимом нагрузки
Быстрый рост цен на энергоносители и ресурсы привел к тому, что доля затрат на них в суммарных расходах на производство стала несоразмерно большой. В результате перед многими промышленными предприятиями и предприятиями ЖКХ остро встала задача уменьшения энерго- и ресурсоемкое™ выпускаемой продукции и услуг, т.е. задача энергосбережения. Анализ расхода энергоресурсов на многих предприятиях показывает, что решение этой задачи имеет два направления - организационно-технические мероприятия, направленные на исключение бесполезного расходования энергоресурсов, и внедрение энергоэффективных технологий и энергосберегающего оборудования, позволяющих выполнить тот же объем работ при меньших затратах энергии.
Электропривод, является энергосиловой основой современного производства и в свою очередь, среди промышленных электроприводов преобладают электроприводы с асинхронными короткозамкнутыми двигателями, потребляющие до 50% энергии потребляемой электроприводом. 'Эти электроприводы благодаря своей простоте и относительно невысокой стоимости, нашли широкое применение в различных механизмах. Общеизвестны и их недостатки - тяжелый пуск при прямом подключении к сети, сопровождающийся 6-7 кратными токами, if, как следствие, невысокая эксплуатационная надежность, трудность регулирования скорости.
Характерным примером использования асинхронных двигателей являются насосные станции холодного и горячего водоснабжения, канализационные насосные станции и системы отопления. Этот тип механизмов потребляет не менее 20-25% всей вырабатываемой электроэнергии.
Рассматривая отрасль коммунального водоснабжения, можно отметить, что реально потребляемый уровень электроэнергии далек от достаточного. Рост цен на электроэнергию заставляет задуматься о реально достаточном уровне потребления последней электродвигателями насосных установок.
Завышенный уровень потребления электроэнергии является следствием низкого KI1Д насосных установок и систем водоснабжения в целом.
В подавляющем большинстве случаев электроприводы указанных механизмов являются нерегулируемыми, что не позволяет обеспечить режим рационального энергопотребления и расхода при изменении технологических потребностей в широких пределах. Выбранные, исходя из максимальной производительности, эти механизмы значительную часть времени работают с меньшей производительностью, что определяется изменением потребности в разные периоды времени.
С внедрением в производство автоматической системы управления технологическими процессами качественно меняется форма и характер труда, повышается безопасность, квалификация и уровень знаний рабочих, стирается грань между физическим и умственным трудом.
Целью этой выпускной работы является разработка электропривода центробежного насоса с использованием современной элементной базы, обеспечивающего выполнение следующих требований:
- экономия электроэнергии:
- возможность гибкой настройки привода при меняющихся режимах работы. Для решения этой задачи требуется:
1) ознакомится с процессом и технологией подачи воды:
2) провести аналитический обзор технической литературы по данной проблематике;
3) дать технико-экономическое обоснование выбранного принципа управления;
4) осуществить выбор элементов электропривода, обеспечивающих работоспособность систем ы;
5) разработать функциональные схемы системы автоматического управления;
6) провести математическое описание объекта и системы управления;
7) осуществить моделирование и исследование статики и динамики САУ на ЭВМ.
В выпускной квалификационной работе разработана система автоматизации насосной установки станции подкачки воды жилого комплекса. Система разработана на базе регулируемого асинхронного электропривода с частотным управлением.
Исходя из заданных величин давления и затраты воды, была рассчитана мощность электродвигателя насоса и выбраны двигатель типа 5AM280S4 УЗ и частотный преобразователь типа 3G3IIV-BIIK японской фирмы OMRON.
Синтезирована одноконтурная система управления с ИИД-регулятором давления.
Методом цифрового моделирования в программном пакете Matlab проведено исследования динамических режимов САР.
Техническая реализация разработанной системы управления выполнена на базе программируемого логического контроллера МС8 фирмы МЗТА.
Результаты моделирования показали, что разработанная система обеспечивает заданные характеристики стабилизации давления воды при изменении затрат воды.
Изложенное выше разрешает сделать вывод, что задание на выпускную квалификационную работу выполнено. Спроектированный электропривод удовлетворяет требованиям к электроприводам насосных установок по качеству переходных процессов и быстродействию.
1 Лобачев. II.В. Насосы и насосные станции: учебник / 11.В. Лобачев. - М.: Стройиздат, 1990. - 191 с.
2 СНиП 2.04.02-84. Насосные станции. Электрооборудование, технологический контроль, автоматизация и системы управления. - М.: ГП ЦПП. 1996.-30 с.
3 Попкович, Г.С. Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения: учебник/Г.С. Попкович. М.А. Гордеев.-М.: Высшая школа, 1986. - 151 с.
4 Лезнев, Б.С. Энергосбережение и регулируемый привод в насосных установках / Б.С. Лезнев. - М.: НК «Ягорба»-Биоинформсервис, 1998. - 360 с.
5 Возможности использования современного регулируемого электропривода в системах водоснабжения. - hup;//www,privod.ru.
6 Преобразователь частоты с многомоторной функцией управления, http: //www. pri vod .ru.
7 Башарин. А.В. Управление электроприводами: учебное пособие для вузов / А.В. Башарин, В.А. Новиков. Г.Г. Соколовский. - Л.: Энергоиздат. Леиннгр. отд- ние, 1982.-392 с.
8 Регулируемый электропривод в насосных установках. http://www.privod.ru.
9 Каталог продукции ОАО «Владимирский электромоторный завод». - h ttp://w w w.e lektrod v i gatel. net.
10 ОАО «Ливгидромаш». Насосы центробежные двустороннего входа типа Д и агрегаты электронасосные на их основе. Руководство по эксплуатации. ПОЗ.3.302.00.00.000 РЭ.
11 Частотные преобразователи OMRON серии SYSDRIVE 3G3HV. http://www.omron.ru.
12 Датчики давления Метрам-100. - http://www.metran.com.
13 Ионович, II.Г. Теория электропривода: учебное пособие / Н.Г. Попович,
11. Г. Борисюк. - К.: Выща шк., 1993. - 494 с.
14 Москаленко, В.В. Электрический привод: учебник / В.В. Москаленко. М.: Высшая школа, 1991. - 430 с.
15 Асинхронные электродвигатели. - http://www.privod.ru/engines.
16 Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования / под ред. В.И. Круповича, Ю.Г. Барыбина, М.Л. Самовера. - М.: Энергоиздат, 1981.- 460 с.
17 Справочник по автоматизированному электроприводу / под ред. В.А. Елисеева, А.В. Шинянского. - М.: Энергоатомиздат, 1983. — 616 с.
18 Безопасность жизнедеятельности: учебник / под ред. Г.А. Михайлова. - М.: ИЦ Академия, 2008. - 272 с.