Предварительный выбор двигателя по мощности и режиму нагрузки.

Стр 1 из 5Следующая ⇒

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ИЖЕВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»

Кафедра «Автоматизированный электропривод»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

тема: «Электропривод водоснабжающей установки»

Вариант 7-7

КП.110302.084003.ЭП.000.ПЗ

Выполнил: ___________________ _____Глушков И.С.

(подпись, дата) студент 451 группы

Принял: ______________________Решетникова И.В.

(подпись, дата)

Ижевск 2012

СОДЕРЖАНИЕ

Задание…..………………………………………………………………….............2

Аннотация………………………………………………………………………….3

Ведомость курсового проекта…………………………………………………….4

Содержание……………………………………………………………………….5

Введение……………………………………………………………………..….....7

1. Анализ существующего уровня электрификации и автоматизации хозяйства …………………………………………………………………………. ...…….......8

2 Описание технологической схемы……............................………………….….9

3. Выбор и расчет эффективного и рационального электропривода

3.1 Расчет и выбор насоса…………………………………………………… .10

3.2 Предварительный выбор двигателя по мощности ……………………….12

3.3 Расчет и построение нагрузочной диаграммы установки………………..13

3.4 Определение приведенного момента инерции …………………………...16

3.5 Расчет и построение нагрузочной диаграммы двигателя за один цикл работы машины……………………………………………………………………17

3.6 Проверка выбранного двигателя по перегрузочной способности……....20

4. Выбор и расчет элементов и схем автоматизации и определение устойчивости выбранной автоматической системы управления

4.1 Разработка и построение функциональной схемы………………………21

4.2 Расчет устойчивости системы…………………………………………….23

5. Разработка схем автоматического управления производственными процессами

5.1 Обоснование и описание принципиальной схемы управления………..28

6. Выбор аппаратуры управления и защиты…………………………………….30

7.Расчет силовых сетей и выбор силовых щитов

7.1 Краткое описание устройства и места расположения электрооборудования………………………………………………………….32

8.Мероприятия по технике безопасности и охране труда…………………..33

9. Разработка технических требований для использования автоматизированного привода на предприятии АПК……………………….34

10. Технико-экономическое обоснование…………………………………….35

Спецификация…………………………………………………………………..36

Заключение……………………………………………………………………...37

Литература………………………………………………………………………38

ЗАДАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Электрификация сельского хозяйства - составная часть общего плана электрификации всей нашей страны. Народнохозяйственное значение проблемы электрификации сельскохозяйственного производства и объективная необходимость ее осуществления определяются грандиозными задачами по увеличению производства продукции повышению производительности труда. Рост производительности труда требует более широкого внедрения электропривода и электрической энергии в самых разнообразных ее формах в технику и технологию, организацию и управление сельскохозяйственным производством.

Широкое внедрение рационального электропривода коренным образом изменяет условия работы: повышает производительность, улучшает качество продукции и облегчает труд рабочего. В этом состоит существенное значение электропривода для сельского хозяйства. В настоящие время, невозможно представить сельскохозяйственное производство без применения электрифицированного электропривода.

Основа комплексной электрификации производственных процессов сельского хозяйства – система электроприводов.

Применение электрифицированного инструмента и оборудования позволяет снизить затраты труда, а следовательно снизить себестоимость производимой продукции.

Одновременно с применением электропривода необходимо повысить его надежность и снизить эксплуатационные затраты.

Широкое внедрение электрификации в сельское хозяйство позволяет перевести его на промышленную основу и вывести на качественно новый уровень.

Разнообразие сельскохозяйственных машин, условия и особенности их работы, характер и вид нагрузок, наличие различных технологий выдвигают ряд требований к выбору электропривода.

1. Анализ существующего уровня электрификации и автоматизации хозяйства.

Предприятие ОАО Восточный «Агрокомплекс Киясовский» находится в Киясовском районе с.Подгорное. Основная задача предприятия получение прибыли за счет мясомолочного направления. Уровень электрификации данного предприятия находится на низком уровне т.к. из всех технологических процессов автоматизация частично осуществлена на коровнике. В частности автоматизировано процесс доения, уборка навоза и поение коров. На данном предприятии на мой взгляд необходимо модернизовать водобашенную установку т.к. в зимнее время возникают проблемы с подачей воды потому что в башне установлены поплавковые датчики уровней которые при низких температурах замерзают и поэтому много времени тратится на устранение гололеда. А что касается других объектов например КЗС то там никакой автоматизации нет, управление осуществляется в ручном режиме и при возникновении аварии уходит много времени на поиск и устранение причины.

2. Описание технологической схемы .

Рисунок 1- Технологическая схема насосной установки

1 - фильтр; 2 – нагнетательная труба; 3 - насос; 4 – всасывающая труба;

5 - задвижка; 6 – напорная ёмкость;

Установка состоит из всасывающего и нагнетательного трубопроводов, центробежного насоса с приводом от асинхронного электродвигателя

с короткозамкнутым ротором, задвижки, водонапорной емкости.

Вода качается в башню насосом из какого-нибудь водоёма и далее подкачивается

в зависимости от водопотребления.

Конструктивные размеры трубопроводов и удаленность башни от насоса

берем произвольно, т.к. они не указаны в исходных данных.

В нашем курсовом проекте, рассматривается только доставка воды

к сельскохозяйственным объектом.

3. Выбор и расчет эффективного и рационального электропривода.

Расчет и выбор насоса.

Выбор насоса производится по производительности и напора насоса.

Определим максимальный часовой расход воды, м³\ч

(3.1)

где

к_ч – коэффициент неравномерности часового расхода

к_ч=4 (для фермы без автопения)

к_сут – коэффициент суточной неравномерности

к_сут=1.2

Q_{р. сут.} – суточное потребление воды

η – КПД насоса

η=0.9

Определим среднесуточный расход, на ферме исходя из задания.

Q_{р. сут}=q₁N₁+ q₂N₂+ q₃N₃ (3.2)

Где q₁q_2;q₃– суточная норма водопотребления коровами, КРС, телятами.

N₁N₂N₃ – число потребителей данного вида.

Q_{р. сут}=100*500+50*1200+40*600=134000 л/сут
Подставляем полученные значения в формулу (2.1)

Q_{мах. ч}=л/час

Переведем Q_{мах. ч}в м³/ч для этого разделим на 1000.

Q_{мах. ч}≈30 м³/ч.

Определим требуемый напор необходимый для насоса

Н_тр= Н_с+ Н_n (3.3)

Где Н_тр – требуемый напор, м

Н_с – статический напор, м

Н_n – потери напора по длине трубопровода, м

Определим статический напор:

Н_с= Н_вс+ Н_наг(3.4)

Н_вс- напор на всасывание воды, м

Н_наг – напор на нагнетании,м

Н_с=7+17=24 м

Найдем потери напора по длине трубопроводов:

Н_n= (3.5)

где V – скорость течения воды, м/с

g – ускорение свободного падения;

а – коэффициент сопротивления

L – длина
- потери напора в местных сопротивлениях, м
Н_n=

Подставим все полученные напоры и получим требуемый напор, м

Н_тр=24+0,34=24,34 м

Насос выбираем из условия:
Q_н≥ Q_{мах. ч} Н_н≥ Н_тр (3.6)

По каталогу выбираем центробежный консольный насос 1К80-50-200Б с приводом от асинхронного электродвигателя.

Таблица 3.1 Технические данные насоса 1К80-50-200Б

Q м³/ч	Н,м	n мин^-1	P кВт	η_,%
40	35	2900	10.0	65

Условие 3.6 выполняется.

Предварительный выбор двигателя по мощности и режиму нагрузки.

С учетом табличных значений насоса определим потребную мощность двигателя при номинальной частоте вращения, кВт.

Р_n= (3.7)

где к- коэффициент запаса,

Q – производительность насоса, м³/ч;

Н – напор развиваемый насосом, м;

γ – удельный вес воды, γ =9800 Н/м

η_пр– КПД привода;

η_н– КПД насоса;

Р_n=кВт

Выбор электродвигателя производим по условиям:

Р_дв≥ Р_n ; n_дв≥ n_н(3.8)

По каталогу выбираем двигатель АИР112М2.

Таблица 3.2 Технические данные двигателя

P кВт	I_{н ,}A	n мин^-1	cos φ	η_н,%	I_н/ I₀	М_н/ М_н	J_{дв, кгм}²
7,5	15	3000	0.91	88	7	2.2	0.0185

Условие (3,8) выполняется, двигатель выбран верно.

Режим нагрузки – постоянный без скачков и падений.

3.3 Расчет и построение нагрузочной диаграммы установки.

Нагрузочная диаграмма наиболее полно показывает характер технического процесса и усилий приложенных к рабочей машине за время одного цикла.

Для насосной установки найдем номинальный момент сопротивления, Н м

М_с= (3.9)

Где Р_н – номинальная мощность машины, Вт

ω_н– номинальная угловая скорость вала двигателя, рад/с

ω_н=n*0.105=3000*0.105=305.55

М_с= =23,0 Н м

Для построения нагрузочной диаграммы, найдем время работы насосной установки и время паузы ,час

t_p = (3.10)

где - регулируемый объем башни, м³

t_п= (3.11)

где t_п– время паузы, час

= (3.12)

где D – диаметр бака, м.

h – рабочая высота, м.

h=H_вб – H_н.б (3.13)

h=17 – 10=7 м

Определим рабочий объем, м²

= =34,3 (м³)

t_п= =1.14 (ч).

t_p = =3.4 (ч).

Определим время полного цикла, (ч).

Т= t_н+ t_p (3.14)

Т= 1.14+3.4= 4.44 (ч)

Для определения режима работы определим продолжительность включения, %

ПВ= % (3.15) ПВ= %=82.1 (%)

По продолжительности включения, делаем вывод, что режим продолжительный.

Построим зависимость М= f(t)

Рисунок 3.1 Нагрузочная характеристика насосной установки.

Определим число рабочих циклов за сутки при постоянном расходе воды.

Z= (3.16)

Где Z – число включений-отключений за сутки,

Z= =5.4

Это выражение справедливо при равномерном и максимальном расходе воды, а т.к водораспеределение не равномерно число включений-отключений будет колебаться в меньшую сторону.

3.4 Определение приведенного момента инерции системы двигатель –рабочая машина.

Момент инерции двигатель –рабочая машина для насосных установок определяется по следующей формуле:

J=J_дв+0.8 J_дв (3.17)

где J_дв - момент инерции двигателя, кг м²

J=0.0185+0.8 *0.0185= 0.03 кг м²

Вывод: Целесообразно момент инерции на оси абсцисс при нрафическом расчете времени пуска выбрать таким образом, чтобы он находился в пределе момента минимального.

3.5 Расчет и построение нагрузочной диаграммы двигателя за один цикл работы машины.

Механическая характеристика двигателя представляет собой зависимость w=f(М), а механическая характеристика привода w=f(М_с)

Механическая характеристика двигателястроится по пяти точкам:

1 точка: М=0,S=0.

w₀= (3.18)

где: w₀ – синхронная частота вращения, рад/с

f – частота питающей сети, Гц

Р- число пар полюсов

w₀= =315 рад/с

2 точка:

w_н=n*0.105 (3.19)

где n – номинальные обороты вращения двигателя

0.105 – коэффициент перевода

w_н=3000*0.105=305.55 рад/с

М_н= (3.20)

М_н= =24,5 (Н м)

3 точка:

М_кр= (3.21)

где - критический момент двигателя, (Н м)

М_кр=2.2*24,5=53.9 (Н м)

Найдем номинальное скольжение

S_n =1 - (3.22)

S_n =1 - =0.03

Найдем критическое скольжение:

S_кр = S_n_*( ) (3.23)

S_кр = 0.03*(2.2+(2.2²– 1)=0.06

Найдем критическую угловую скорость, рад/с

ω_кр= ω_н*(1 – S_кр ) (3.24)

ω_кр= 315_*(1 – 0.06)=296,1 (рад/с)

4 точка:

(3.25)

где М_мин – минимальный момент двигателя;

- кратность минимального момента;

(Н м)

ω_мин= W₀/7 (3.26)

ω_мин= 315/7=45(рад/с)

5 точка:

ω_пуск= 0 (рад/с)

(3.27)

где М_пуска– пусковой момент двигателя, (Н м)

М_пуска =1,4*24,5=34,3 (Н м)

Далее построим механическую характеристику насоса, она описывается уравнением:

(3.28)

где: М_тр – момент трогания рабочей машины, Н м

х=2 для насосных установок

=0.25*М_н (3.29)

=0.25*23=5,75 (Н м)

Рассчитаем механическую характеристику насосной установки при различных угловых скоростях, и сведем данные в таблицу.

При w=0

=5,75 (Н м)

Таблица 3.3

W	0	20	80	140	180	240	280	305,55
M_c	5,75	5,82	6,8	9,4	11,7	16,4	20,3	23

По данным таблицы 3.3 строим w=f(М_с), насосной установки, и механическую характеристику двигателя строим в одних координатах. Диаграмму строим по методике изложенной в методичке для курсовой работы.

Определим масштаб момента инерции, кг м²/см

m =J/(ОА) (3.30)

где (ОА) длина отрезка ОА на чертеже, см

m =0,01 (кг м²/см)

Определим масштаб момента Н м/см

m_м =3,9 (Н м/см)

Найдем масштаб угловой скорости,

m_w= 22,5 ( )

Зная эти масштабы найдем масштаб времени, с/см
m_t= m_J_* m_w/ m_М

m_t=0.01*22,5/3,9=0.057 (с/см)

Определим время разгона электропривода, с

t_пуска= m_t_*(ОN)

t_пуска = 0.057*7,4=0,4 (c)

Определили время пуска электропривода графическим способом.

3.6 Проверка двигателя по перегрузочной способности, пусковому моменту.

Работа двигателя и его аварийный выход из строя очень сильно зависят от способности двигателя выдерживать кратковременные перегрузки по току, должно выполняться условие:

М_т.н ≤ М_кр*а₁ (3.31)

где: М_т.н – момент максимальной рабочей машины, (Н м)

М_кр – критический момент двигателя, (Н м)

а₁ – коэффициент учитывающий падения напряжения 10 %

23 ≤ 25.5 равенство выполняется.

Произведем проверку по условиям пуска насосной установки с выбранным двигателем.

М_тр ≤ М_пуск.д.*х

где М_тр – момент трогания рабочей машины, (Н м)

М_{пуск.д –} пусковой момент двигателя, (Н м)

х– коэффициент учитывающий скачки напряжения при пуске 50%;

5,75≤17,15 условие выполняется

По выполненной проверке, можно сделать вывод что двигатель выбран верно

4. Выбор и расчет элементов и схем автоматизации и определение устойчивости выбранной автоматической системы управления.

Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 416; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!