Система управления асинхронным двигателем

Содержание

Введение

1. Технологическая часть

1.1 Анализ технологического процесса

1.2 Описание промышленной установки

2. Выбор систем электропривода и автоматизации промышленной установки

2.1 Литературный обзор по теме дипломного проекта

2.2 Формулирование требований к автоматизированному электроприводу и системе автоматизации

2.3 Проектирование функциональной схемы автоматизированного электропривода

2.4 Определение возможных вариантов и выбор рациональной системы электропривода

3. Выбор электродвигателя

3.1 Построение нагрузочной диаграммы электропривода

4. проектирование силовой схемы автоматизированного электропривода и выбор комплектного преобразователя электрической энергии

4.1 Определение возможных вариантов и обоснование выбора типа комплектного преобразователя

4.2 Расчет параметров и выбор элементов силовой цепи

5. Проектирование системы автоматического управления

5.1 Разработка математической модели автоматизированного электропривода

5.2 Расчет параметров объекта управления

5.3 Определение параметров и структуры управляющего устройства

6. анализ динамических и статических характеристик электропривода

6.1 Разработка имитационной модели электропривода

6.2 Расчет и определение показателей качества переходных процессов

6.3 Построение статических характеристик электропривода

7. Выбор и проектирование системы автоматизации производственной установки

7.1 Формализация условий работы установки

7.2 Разработка алгоритма и программы управления

7.3 Разработка функциональной логической схемы

8. Проектирование конструкции узла системы автоматизированного электропривода

9. Проектирование схемы электроснабжения и защиты установки

9.1. Выбор аппаратов, проводов и кабелей

9.2. Таблица перечня элементов электрооборудования производственной установки

10. Охрана труда

10.1 Производственная санитария

10.2 Техника безопасности

10.3 Пожарная безопасность

11. Экономическое обоснование технических решений

Заключение

Список использованных источников

Введение

В настоящее время электропривод подавляющего большинства механизмов по техническим требованиям и в пределах реализуемой мощности машины может быть выполнен на основе асинхронного короткозамкнутого двигателя. Примерами таких могут механизмов служить водяные и воздушные насосы, вентиляционные и компрессорные установки, лифты и различные подъемники, эскалаторы и т.д. При работе этого оборудования необходимо изменять режимы работы электродвигателей в широких пределах. Но главной целью является максимальная экономия электроэнергии. Поэтому, вопрос выбора системы управления асинхронным двигателем является очень важным этапом проектирования оборудования.

Современная система управления асинхронным двигателем должна обеспечивать максимальную экономию электроэнергии, высокую точность регулирования частоты, оптимальный закон управления, иметь высокую надежность и невысокую стоимость. Такие системы управления строятся на базе микропроцессоров и позволяют достигнуть высоких показателей требуемых технологических параметров.

Целью данного дипломного проекта является разработка системы управления асинхронным двигателем на базе однокристального микроконтроллера удовлетворяющей современной высоким технологическим требованиям.

Проектируемую систему планируется применять для управления асинхронными короткозамкнутыми двигателями мощностью до 50 КВт, питающимися от промышленной трехфазной сети. Данная система может применяться в водяных насосах, вентиляционных установках, компрессорах небольшой мощности. Она должна работать как при нормальных, так и при аварийных режимах.

Дополнительным требованием является возможность управления на расстоянии от контролируемой установки в условиях высоких помех, создаваемых мощным электрооборудованием. Это позволяет обслуживающему персоналу, наблюдая за технологическим процессом, точнее определить и настроить режим работы, а так же уменьшает опасность производственного травматизма.

1. Технологическая часть

1.1 Анализ технологического процесса

Насос - гидравлическая машина, в которой энергия привода преобразуется в энергию жидкости. Гидравлическими машинами называются технические устройства, преобразующие механическую энергию привода в механическую энергию жидкости, или, наоборот, механическую энергию жидкости в механическую энергию привода.

Для технологического водоснабжения Вилейского ГМЗ используется забор воды из городской сети и, в наиболее загруженные часы, когда давление падает ниже 2 атм., из собственной скважины. Из скважины вода поступает в напорную башню, а оттуда по необходимости закачивается в технологическую сеть. Данная система насосов рис 1.1 работает в режиме поддержания давления (напора).

Схема заводского водоснабжения

Рис.1.1

Система технологического водоснабжения неавтоматизированная, нет постоянного контроля давления в сети, включение подкачивающего насоса производится вручную в соответствии с накопленным опытом персонала, зачастую насос работает, выдавая излишнее давление, более 3 атм., или недостаточное, менее 3 атм. Качество водоснабжения сказывается на производительности завода и потребительских свойствах продукции.

1.2 Описание промышленной установки

Основными параметрами и характеристиками насосного оборудования являются давление, напор, подача, мощность.

Давление, создаваемое насосом,― разность удельных энергий рабочей жидкости между всасывающим и нагнетающим патрубками:

где Р_Н и Р_В― абсолютные давления на выходе и входе, Па; V_H и V_B― скорость жидкости на выходе и входе, м/c; Z_H и Z_B― высоты точек замера давления от плоскости сравнения, м; ρ― плотность жидкости, кг/м³; g― ускорение свободного падения (9,8 м/с²).

Скорости жидкости на входе V_B выходеV_Hопределятся по формулам:

V_H=Q/S_H; и V_B=Q/S_B,

где Q― подача насоса, м³/с; S_H и S_B― площади проходного сечения в местах измерения давлений P_Н и P_В, м³.

На практике, когда речь идет о динамических насосах, чаще используется понятие напора, которое измеряется в метрах столба жидкости (чаще всего― воды), м.

Напор Н=Р/ρ·g.

На основании 2-х последних формул:

.

Подача насоса Q― объем (масса) рабочей среды, подаваемой машиной в единицу времени. Подача измеряется в м³/с, м³/час, л/с, л/мин. Массовая подача Q_m измеряется в кг/с, т/ч. Если известна массовая подача Q_m, то объемная подача Q определяется из соотношения Q=Q_m/ρ.

При характеристике насосов различают:

·   оптимальную подачу Qопт― при оптимальном КПД;

·   номинальную подачу Qном― определенную по техническим условиям на поставку насоса;

·   минимальную Q мин и Q макс максимальную подачи― предельные значения подач, которыми ограничивается рабочая область насоса.

Мощность насоса (компрессора) P― мощность, передаваемая от привода (электродвигателя) на вал насоса (компрессора), измеряется обычно в кВт.

Полезная мощность:

Мощность насоса больше полезной мощности на величину потерь в насосе. Эти потери оцениваются коэффициентом полезного (КПД).

КПД равен отношению полезной мощности к мощности η=Pp/P.

Значения КПД современный насосов и компрессоров составляют 0,4-0,9.

асинхронный двигатель электропривод управление

При движении жидкости в сужающихся и сужающихся каналах (в рабочем колесе насоса, на перегибах трубопроводов, в запорной арматуре) скорость потока увеличивается, а давление падает.

Там, где давление снижается до давления насыщенного пара при данной температуре, происходит быстрое вскипание жидкости с образованием пузырьков. После перехода в зону повышенного давления пузырьки быстро сжимаются ― происходит гидравлический удар.

Повторяющиеся гидравлические удары разрушают поверхности элементов проточной части. Кроме разрушения материала, кавитация приводит к существенному снижению КПД насоса, и, как следствие― к росту потребляемой мощности, повышенной вибрации и в конечном итоге к срыву характеристик Н, Р, η.

Основным способом предупреждения кавитации, обеспечивающим надежную работу насоса, является поддержание достаточного избыточного давления на входе в насос над давление парообразования (Рв>Рп), т.е. Соблюдение такой высоты всасывания насоса, при которой кавитация не возникает. превышение напора на входе в насос над напором, равным давлению насыщенного пара перекачиваемой жидкости, называется кавитационным запасом Δh.

Бескавитационный режим работы насосов обеспечивается при соблюдении условия Δh>>Δh_ДОП, где допустимый кавитационный запас Δh_ДОП=k·Δh_КР; коэффициент запаса k=1,1-1,5 устанавливается в зависимости от условий работы и типа насоса; Δh_КР― кавитационный запас, соответствующий началу снижения параметров. Значения его определяются при кавитационных испытаниях насоса. Допустимый кавитационный запас Δh_ДОП приводится в паспорте (техническом описании) насоса.

Высота всасывания, Нвс― это расстояние между свободной поверхностью в резервуаре (водоеме), из которого жидкость забирается насосом, и осью рабочего колеса.

Высота всасывания с учетом гидравлических потерь во всасывающем трубопроводе Σh_ВС и скоростного напора в нем , называется вакуумметрической высотой всасывания.

Допустимая вакуумметрическая высота всасывания, при которой обеспечивается работа насоса без изменения основных характеристик определяется исходя из конкретных условий эксплуатации насоса и рассчитывается по формуле:

.

В процессе эксплуатации насосов возможны изменения основных параметров их работы: могут меняться подача, напор и соответственно потребляемая мощность. Поэтому необходимо располагать данными о взаимосвязи основных параметров насоса в достаточно широком диапазоне их изменения.

Зависимости напора, потребляемой мощности, КПД и допустимого кавитационного запаса насоса от подачи называют характеристиками. Они представляются обычно в виде графика H (Q), P (Q), η (Q), Δh_ДОП.

Зависимость напора от подачи H (Q) называется напорной или главной характеристикой. Характеристики насосов необходимы потребителю для подбора оборудования, определения условий монтажа и эксплуатации, согласования параметров насоса с параметрами сети.

Выбор насоса начинается с определения требующихся основных параметров: подачи и напора. Подача насоса должна быть не меньше расхода (производительности) гидросети. Расход жидкости определяется потребителем на стадии проектирования сети или гидравлической системы.

В том случае, если не имеется проекта на систему или сеть, или если в проекте не указан расход жидкости, то подача насоса определяется исходя из характеристик оборудования, установленного в сети, например, по производительности котла или бойлера.

Если насос устанавливается для подачи воды в водопроводную сеть то подачу можно определить, приняв за основу расход воды на одного человека. Этот метод пригоден и для определения производительности насоса в системе бытовой канализации.

Более ответственным этапом в подборе конкретного типа насоса является определение его напора. Этот этап существенно упрощается, если в проекте системы имеются результаты гидравлического расчета, на основании которых получена гидравлическая характеристика сети.

Гидравлической характеристикой сети называется графическая зависимость напора, расходуемого в сети Н_С, от расхода жидкости Q. Для перемещения жидкости насосом в сети необходимо затрачивать энергию на подъем жидкости в сети на высоту Н_Г, на преодолевание разности давлений Р_Н - Р_В в напорной и всасывающей емкостях и суммарных гидравлических потерь Σh_П.

В сетях, где напорная и всасывающая емкости находятся под атмосферным давлением, Р_Н=Р_В=Р_А, и Р_Н - Р_В=0.

Из рисунка очевидно, что гидравлическая характеристика сети представляет собой суммарную гидравлическую характеристику подводящего и напорного трубопроводов Σh_Г - Σh_Г (Q), смещенную вдоль оси напоров на величину Н_СТ, где Н_СТ=Н_Г+ (Р_Н-Р_В) /ρ·g.

Точка А пересечения напорной характеристики насоса с гидравлической характеристикой сети называется рабочей точкой системы насос-сеть.

При установившемся режиме работы системы насос-сеть может быть только одна рабочая точка, координаты которой представляют рабочий напор Н и его подачу Q.

На практике рабочая точка определяется наложением гидравлической характеристики сети на изображение напорной характеристики. Далее по рабочей точке определяется потребляемая мощность. Напорные характеристики насосов приводятся в паспортах, справочниках и каталогах насосного оборудования или в технических условиях на насос.

При выборе насоса следует стремиться к тому, чтобы рабочая точка системы насос-сеть соответствовала точке с максимальным КПД насоса.

Подкачивающий центробежный насос KM 80-65-160 с рабочей подачей Q=32-68 м²/час, напором Н=26-34 м, оптимальные значения Q=50 м³/час, H=32 м. Он получает вращающий момент от асинхронного двигателя АИР112М2 мощностью Р=7,5кВт, n=3000об/мин, s=3,5%, h=87,5%, cosj=0,88, M_MAX/M_НОМ=2,2, М_ПУСК/M_НОМ=2, M_MIN/M_НОМ=1, I_ПУСК/I_HOM=7,5.

Электродвигатель относится к серии асинхронных двигателей АИР. Данная серия самая массовая среди серий асинхронных двигателей, применяемая в разных отраслях промышленности. Диапазон мощностей от 0,06 до 400 КВт, с осями вращения от 50 до 355 мм. Принятый ряд мощностей двигателей соответствует ГОСТ13267-73. Габаритные, установочные и присоединительные размеры асинхронных двигателей регламентирует ГОСТ18709-73.

Двигатель основного исполнения серии АИР - это трехфазные двигатели с короткозамкнутым ротором, с частотой питания 50 Гц, со степенью защиты IP44. Серия включает основное исполнение АД, ряд модификаций и специализированного исполнения. Двигатели основного исполнения соответствует общим требованиям и предназначены для нормальных условий работы.

Конструктивное исполнение всех двигателей со степенью защиты IP44 - станина с продольными радиальными ребрами и наружный обдув, установленным на валу реверсивным центробежным вентилятором, защищенным кожухом, предназначенным одновременно и для направления воздушного потока. Станина изготавливается из сплава алюминия и чугуна. Сердечники статора и ротора выполняются наборными из листов электротехнической стали марки 2013 толщиной 0,5 мм. Обмотка имеет изоляцию класса В.

Для улучшения качества водоснабжения необходимо ставить насосную станцию, включающую в себя три насоса типа КМ 80-65-160 и преобразователь частоты. Один насос рабочий, один резервный на случай значительного увеличения водопотребления, когда один насос не справляется, один аварийный― на случай выхода из строя рабочих насосов. Туда же входит система автоматики обеспечивающая защиту системы и работу в различных режимах работы.

Характеристики насоса КМ 80-65-160 представлены на графиках H (Q), P (Q), η (Q) рис 1.2.

Зависимость H (Q) описывается формулой H=H₀- (H₀-H_H) (Q/Q_H) ², где Н₀― напор насоса без расхода при номинальной скорости вращения электродвигателя, Н_Н― номинальный напор насоса при номинальном расходе Q_H и номинальной скорости вращения двигателя. Графики P (Q) и η (Q) получены опытным путем, но, учитывая линейный вид графика P (Q), можно в EXCEL задать его как линейную функцию проходящую через определенные точки. Используя формулу

, кВт (1.1)

где Q― расход в м³, H― напор развиваемый насосом в соответствии со своей характеристикой в атмосферах, γ=удельный вес воды, γ=9,81·10³ Н/м³, η― КПД насоса в относительных единицах, можно получить зависимость η (Q).

При частотном регулировании скорости насоса для стабилизации напора потребляемая мощность рассчитывается по формуле:

,

где η_iФ― фиктивный КПД, определяемый по графику η (Q) для Q_iФ, рис.1.5., Q_iф― фиктивный расход, который находится на параболе равного КПД с рабочим значением Q_i и рабочим напором H_р:

, ,

где Н_iФ, Р_iФ― значения напора и мощности нерегулируемого насоса в при Q=Q_iФ.

1.1.   Анализ взаимодействия опрератор―промышленная установка

Задача обслуживающего персонала насосной станции с регулируемым приводом сводится к периодическому техническому осмотру и проведению текущего ремонта.

.2.     Анализ киненматической схемы, определение параметров и составление расченой механической части электропривода

В кинематической схеме центробежного насоса типа КМ не используются муфты, редукторы и другие передаточные механизмы (рис.1.3).

Кинематическая схема электропривода

Рис.1.3

Для анализа механической части электропривода реальный механизм заменяют динамически эквивалентной, приведенной расчетной схемой, состоящей из дискретных (сосредоточенных) инерционных элементов, соединенных между собой упругими связями, и обладающей таким же энергетическим запасом, как и реальная система. Здесь под дискретным инерционным элементом понимается тело, обладающее свойствами инерции, податливостью которого можно пренебречь. Под упругой связью понимается упругое звено, массой которого можно пренебречь. В приведенной расчетной схеме все инерционные элементы осуществляют один вид движения - вращательные. При этом они располагаются на какой-нибудь одной упругой связи. Расчетные параметры можно приводить к любому заранее выбранному месту кинематической схемы механизма, к любому упругому ее элементу. Если приведение производится к какому-нибудь валу механизма, то получается расчетная приведенная схема вращательной системы (рис.1.4), в которой все массы имеют общую геометрическую ось. В такой системе нагрузки характеризуются крутящими моментами М, инерционные моменты - моментами инерции J, упругие элементы - коэффициентами жесткости при кручении (крутильной жесткостью) Скр.

Расчетная приведенная схема вращательной системы

Рис 1.4.

Суммарный момент инерции электропривода определяется как:

.

Момент инерции двигателя дан в каталоге, а насоса трудно вычислить по формулам использующим геометрические параметры, принимаем его как 2J_ДВ.

2. Выбор систем электропривода и автоматизации промышленной установки

2.1 Литературный обзор по теме дипломного проекта

Развитие полупроводниковой преобразовательной техники привело к широкому использованию электроприводов с электродвигателями переменного тока и к созданию новых систем управления этими электродвигателями. По сравнению с системами управления электроприводами постоянного тока систему управления электроприводами переменного тока значительно более разнообразны. В регулируемых электроприводах используются асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым или фазным ротором, синхронные или вентильные электродвигатели. Применяются различные способы регулирования скорости электродвигателя путем изменения: напряжения статора, частоты и напряжения статора, частоты и напряжения ротора, добавочного сопротивления в цепи ротора и др. Используется значительно большее число регулируемых координат, чем в электроприводах постоянного тока. Вместе с тем имеются определенные ограничения в использовании того или иного способа управления и созданной на основе этого способа системе управления электродвигателем. Все эти обстоятельства затрудняют формирование общих подходов к синтезу автоматических систем управления электроприводом (АСУ ЭП) переменного тока в такой степени, как это было сделано в АСУ ЭП постоянного тока.

Управление электродвигателями переменного тока осложнено рядом обстоятельств, наиболее существенными из которых являются следующие:

1) момент электродвигателя определяется произведением двух результирующих векторов электромагнитных параметров статора и ротора и является функцией четырех переменных;

2) имеется сильное взаимодействие намагничивающих сил статора и ротора, взаимное состояние которых непрерывно меняется при вращении ротора;

3) с целью лучшего использования двигателя в различных режимах его работы возникает задача регулирования магнитного потока двигателя.

Электродвигатели переменного тока совместно с управляемыми преобразователями представляют собой сложные многосвязные нелинейные объекты управления. Полное математическое описание таких объектов оказывается довольно громоздким и неприемлемым для инженерных методов синтеза систем управления. Вместе с тем в практике построения систем электроприводов, включая и АСУ ЭП переменного тока, получили распространение простые приемы синтеза систем управления, основанные на принципах подчиненного управления и на использовании унифицированных настроек контуров регулирования, входящих в систему управления. Использование этих приемов позволяет не только просто выполнить синтез систем управления, но и создает обоснованную возможность упрощения математического описания электроприводов переменного тока, в частности возможность пренебрежения взаимосвязью ряда координат и параметров электроприводов.

Основная сложность при создании АСУ ЭП переменного тока заключается в создании независимого управления электромагнитным моментом и потоком двигателя. Если это удается выполнить, то АСУ ЭП переменного тока с обратными связями по скорости или по положению выполняются точно так же, как и АСУ ЭП постоянного тока, включая и способы управления пусковыми и тормозными режимами.

При синтезе взаимосвязанных систем управления используются два основных приема, обеспечивающих автономность (независимость) контуров регулирования:

1) использование различного рода дополнительных компенсационных связей между локальными контурами регулирования;

2) разделение локальных контуров регулирования по быстродействию.

Оба этих приема используются при выполнении АСУ ЭП переменного тока, и это дает основание уже на стадии формировании математической модели электропривода делать ряд упрощений.

Частотное регулирование скорости асинхронного электропривода осуществляется изменением частоты и напряжения, питающего двигатель. При рассмотрении систем управления, обеспечивающих стабилизацию потокосцеплений двигателя, структура системы управления выполняется замкнутой по внутреннему напряжению двигателя при задании, пропорциональном выходной частоте, с воздействием на регулятор выходного напряжения преобразователя частоты. Самым простым случаем является изменение амплитуды напряжения пропорционально частоте. Это наиболее распространенный случай частотного управления, который характеризуется следующими особенностями:

1) преобразователь частоты является источником напряжения;

2) амплитуда напряжения регулируется пропорционально частоте.

При частотном управлении скольжение двигателя и потребляемый ток устанавливают в соответствии с моментом, развиваемым двигателем. Момент двигателя не формируется специальным регулятором.

Данный тип привода имеет следующие недостатки:

1) низкое качество регулирования скорости как при управляющем воздействии (изменение частоты), так и при возмущающем воздействии (изменение нагрузочного момента);

2) отсутствие режима работы на “упор”. В рассматриваемых приводах при чрезмерных нагрузочных моментах привод отключается под действием защиты;

3) в рамках частотного регулирования трудно реализовать варианты специального управления, когда величина потокосцепления меняется в функции момента двигателя. При этом напряжение должно регулироваться в функции частоты и момента.

Можно упростить решение последней задачи, если осуществлять управление амплитудой тока статора, а не напряжения. Амплитуда тока статора определяется моментом (скольжением) двигателя и не зависит от частоты. Чтобы непосредственно воспроизводить заданную амплитуду тока, преобразователь частоты должен обладать свойствами источника переменного тока. Таким образом, приходим к варианту частотно-токового управления, который в наиболее типичной форме характеризуется следующими особенностями:

1) преобразователь частоты является источником переменного тока;

2) амплитуда переменного тока регулируется в функции частоты скольжения (момента). Зависимость амплитуды переменного тока от частоты скольжения определяется принятым законом управления.

Для частотно токового управления необходим датчик частоты скольжения. В наиболее распространенных исполнениях систем частотно-токового управления датчик скольжения отсутствует, в системе управления преобразователя формируется сигнал скольжения и соответствующий сигнал амплитуды тока в функции задания момента двигателя. Частота получается суммированием двух сигналов, текущего значения скорости и задания скольжения. Скольжение определяется заданием момента двигателя, которым является выходной сигнал регулятора скорости. Такие системы электропривода обладают качественными регулировочными характеристиками, обеспечивают ограничение момента на заданном уровне, независимо от скорости двигателя.

Рассмотрим применение частотного и частотно-токового управления. Частотное управление единственно возможное для многодвигательного привода, в котором может меняться число двигателей, а моменты сопротивления отдельных двигателей различаются. Частотно-токовое управление может использоваться только для однодвигательного привода. Для однодвигательного привода на практике также используется частотное управление, причем для устранения отмеченных недостатков частотного управления вводят в систему управления корректирующие сигналы по току. При этом осуществляется отход от сформулированных особенностей частотного управления.

Следует, однако, отметить определенную условность рассматриваемого деления вариантов исполнения систем управления, потому, что ток всегда определяется напряжением, и тот же закон управления может быть осуществлен с помощью источника напряжения. Система управления по своему составу и функциональным связям определяется, прежде всего, принятым основным законом управления. Лишь в исполнительной части в системе управления учитываются характерные свойства преобразователя частоты: является ли он источником тока или напряжения, а также другие более конкретные особенности.

Использование регулируемого электропривода в турбомеханизмах позволяет выиграть следующих моментах:

Высокий коэффициент мощности (cosφ) помогает снизить затраты на потребляемую электроэнергию.

За счет ликвидации токовых пиков при запуске отпадает необходимость в электрических кабелях большого сечения, в то время как двигатели с прямым подключением к сети питания поглощают ток, в 6-7 раз превышающий номинальное значение. Таким образом, можно избежать опасности поражения большими токами, а так же снизить расходы при установке и прокладке.

Отсутствие техобслуживания: инвертор не требует техобслуживания, так как состоит из статических элементов. При инвертора все проблемы, связанные с передаточным механизмом, серво-регулирующими клапанами, гидравлическими муфтами, сборниками и прочие, устраняются.

Энергосбережение: установки, содержащие насосы отличаются большими энергетическими потерями, которые могут существенно снизить общие показатели системы.

В самом деле, регулирование традиционно поручается дроссельным клапанам, расположенным ниже по течению, чем сами насосы, функцией которых является уменьшение падения давления в контуре так, чтобы изменять расход жидкости путем изменения характеристики кривой установки, как показано на рисунке, от точки А до точки В.

Знание проблем, связанных с энергосбережением, сделало эти методы управления устаревшими, способствуя введению недиссипативных систем регулирования, которые полностью устраняют падение давления; таким образом достигается максимальный КПД установки.

В самом деле, значительное энергосбережение можно получить если проанализировать выражение для мощность на валу насоса (1.1):

При установке регулирующего клапана, который по природе своей является рассеивающим элементом, регулирование можно выполнить, воздействуя на скорость насоса и находя характеристическую кривую H-Q, соответствующую конкретному числу оборотов; поэтому поскольку число оборотов меняется, кривая переносится параллельно самой себе.

В настоящее время регулирование обычно производится с помощью датчика напора насоса (Н), который имеет приемлемую начальную стоимость и обеспечивает существенное энергосбережение, но не осуществляет полного управления всей системой.

На рисунке показано, как любое изменение напора Н влияет также на кривую установки (от точки А до точки В); а это происходит, главным образом, из-за падения давления в контуре.

На рисунке возможность управлять и напором насоса Н, и подачей насоса Q позволяет перемещать кривую установки, как и ранее, параллельно номинальной кривой, в то же время поддерживая оригинальную кривую установки (от точки А до точки В). Получается значительное снижение потребляемой мощности, и работа проходит с оптимальной рабочей мощностью и максимальным КПД.

Это также можно увидеть, если проверить каждую отдельную область, где значения мощности указаны в процентах.

Рис.2.3 график зависимости сбережения мощности от расхода Q.

График, приведенный на рисунке 2.3., показывает наглядно, что сбереженная мощность, полученная за счет использования автоматизированного электропривода зависит, главным образом, от величины средней подачи, которую можно получить от насоса.

Кривая Р1 показывает мощность, необходимую для системы, когда используются дроссельные клапана или задвижки. Кривая Р2 показывает мощность, необходимую для системы, когда используется преобразователь частоты. Кривая Р3 показывает сбереженную мощность при различных уровнях подачи и максимальном КПД установки.

2.2 Формулирование требований к автоматизированному электроприводу и системе автоматизации

Основным требованием к автоматизированному электроприводу является стабилизация напора, а для системы автоматизации - в случае отказа преобразователя перейти в режим нерегулируемого насоса или включение резервного насоса при увеличении потребления воды выше возможностей одно насоса или при выведении его из строя.

Так же электроприводу насоса предъявляется следующие требования:

Высокоэффективного перекачивания, при этом устраняется необходимость в регулирующих клапанах, которые неэффективно использовались для снижения расхода воды, и нет нужды недогружать насосы, что происходит при их работе с постоянной скоростью.

Плавного пуска, помогающего избежать пиков давления и вытекающей отсюда нагрузки на выходные трубы. Это снижает риск повреждений и утечки, а также внезапных колебаний давления, которые вызывают вибрацию труб, сопровождаемую звуками, напоминающими стук молотка, называемые обычно "трамбовкой". Интенсивная трамбовка может даже вызвать разрыв труб, в то время как внезапное понижения давления может, наоборот, вызвать вдавливание. Кавитация может также вызвать коррозию трубопровода. Постепенная, а не внезапная остановка насосов к тому же предотвращает одинаково вредные для труб пики давления. Более того, она снижает износ подшипников и редукторов насоса. С помощью настройки длительности разгона и торможения можно оптимизировать процесс запуска и останова.

2.3 Проектирование функциональной схемы автоматизированного электропривода

Автоматизированный электропривод насоса со стабилизацией напора должен иметь регулятор давления, на вход которого подается разность сигнала задания и обратной связи по давлению. Стабилизация напора реализуется изменением скорости вращения двигателя с помощью регулятора частоты, на вход которого поступает разность сигналов с выхода регулятора давления.

Функциональная схема электропривода

Рис.2.4

Выходной сигнал регулятора частоты является управляющим преобразователя частоты.

Полученная схема представлена на рис.2.4., где Uзд― напряжение сигнала задания напора, Uод― напряжение сигнала обратной связи по напору, РД― регулятор давления, ДТ― датчик тока входящий в состав преобразователя, ДД― датчик давления, В― выпрямитель, Ф― фильтр, АИН― автономный инвертор напряжения, М― двигатель, ЗГЧ― задатчик генератора частоты.

Преобразователь сам рассчитывает текущее значение скорости вращения и устанавливает необходимую.

2.4 Определение возможных вариантов и выбор рациональной системы электропривода

Выбор системы управления осуществляется на основе анализа сравнительных технических данных, а именно: диапазона регулирования, способа управления, ресурса (уровня износостойкости), диапазона возможных мощностей электроприводов, показатели энергетики и динамики, а также дополнительных данных, определяющих условия эксплуатации электроприводов. Экономическая оценка систем управления должна базироваться на принципе минимальных расходов, связанных с первоначальными затратами, эксплуатационными затратами на ремонт, а также затратами на ремонт, а также затратами энергии. Выбирается система, обладающая наилучшими экономическими показателями. Если экономические показатели сравниваемых систем близки, то производится дополнительная оценка по массогабаритным показателям и условиям размещения электрооборудования. Выбранная система электропривода должен оптимально подходить для условий работы на токарном станке, необходимо рационально использовать ее ресурсы. В настоящее время наибольшее распространение получили системы электроприводов переменного тока, т.к. они дешевле и надежнее электроприводов постоянного тока.

Так как условия технологического процесса не требуют повышения скорости электропривода выше номинальной, можно отказаться от векторного управления, удовлетворившись скалярным с широтно-импульсной модуляцией.

3. Выбор электродвигателя

Консольные насосы типа КМ комплектуются двигателями наиболее подходящими по мощности, скорости, габаритным размерам. Насос КМ 80-65-160 поставляется с двигателем АИР112М2.

3.1 Построение нагрузочной диаграммы электропривода

Изменение момента на валу двигателя насоса зависит состояния водопроводной сети. При пуске двигателя до момента, когда нагнетаемое давление сравняется с номинальным и откроется клапан, вода перемешивается насосом в ограниченном пространстве при этом практически отсутствуют потери на гидравлическое трение. На этом участке нагрузка на валу изменяется по формуле:

,

где М₀― момент развиваемый двигателем при нулевом расходе воды (Q=0). Эта часть нагрузочной характеристики на рис.3.1 изображена линией I.

При открытии клапана начинается ток воды и появляется трение воды о стенки трубопровода, нагрузка изменяется по закону:

На графике линия II.

4. проектирование силовой схемы автоматизированного электропривода и выбор комплектного преобразователя электрической энергии

4.1 Определение возможных вариантов и обоснование выбора типа комплектного преобразователя

Преимущества использования частотных преобразователей.

Плавная регулировка скорости вращения электродвигателя позволяет в большинстве случаев отказаться от использования редукторов, дросселей и другой регулирующей аппаратуры. Это значительно упрощает механическую систему, повышает ее надежность и снижает эксплуатационные расходы.

При использовании частотного преобразователя пуск двигателя происходит плавно, без пусковых токов и ударов, что уменьшает нагрузку на двигатель и механику, увеличивает срок их жизни. Применение частотных преобразователей с обратной связью обеспечивает точное поддержание скорости вращения при переменной нагрузке, что во многих задачах позволяет значительно улучшить качество технологического процесса.

Для питающей сети преобразователь является чисто активной нагрузкой и потребляет ровно столько энергии, сколько требуется для выполнения механической работы (с учетом КПД преобразователя и двигателя).

Частотный преобразователь в комплекте с асинхронным электродвигателем может применяться для замены приводов постоянного тока. В этом случае значительно снижаются эксплуатационные затраты, повышается перегрузочная способность, а соответственно и надежность системы.

Применение регулируемого частотного электропривода позволяет сберегать энергию путем устранения непроизводительных затрат энергии в дроссельных заслонках, механических муфтах и других регулирующих устройствах. При этом экономия прямо пропорциональна непроизводительным затратам и может достигать 80%.

Основные возможности.

Частотный преобразователь позволяет регулировать выходную частоту в пределах от 0 до 400 Гц.

Разгон и торможение двигателя осуществляется плавно (по линейному закону), время разгона и торможения можно настраивать в пределах от 0.1 сек до 30 мин. Возможен плавный реверс двигателя.

При разгоне происходит автоматическое увеличение момента для компенсации инерционной нагрузки. Момент при пуске достигает 150% от номинального.

Частотные преобразователи обеспечивают полную электронную защиту преобразователя и двигателя от перегрузок по току, перегрева, утечки на землю и обрыва линий передачи.

Преобразователь позволяет отслеживать и отображать на цифровом пульте основные параметры системы - заданную скорость, выходную частоту, ток и напряжение двигателя, выходную мощность и момент, состояние дискретных входов, общее время работы преобразователя и т.д.

В зависимости от характера нагрузки можно выбрать подходящую вольт-частотную характеристику или создать свою собственную. Преобразователь позволяет экономить на непроизводительных затратах энергии, кроме того он имеет функцию энергосбережения. Эта функция позволяет при выполнении той же работы экономить еще от 5 до 30% электроэнергии путем поддержания электродвигателя в режиме оптимального КПД.

В режиме энергосбережения преобразователь автоматически отслеживает потребление тока, рассчитывает нагрузку и снижает выходное напряжение. Таким образом снижаются потери в обмотках двигателя и увеличивается его КПД. Режим энергосбережения хорошо подходит для следующих задач:

управление скоростью вращения вентиляторов и насосов;

управление оборудованием с переменной нагрузкой;

управление машинами, которые большую часть времени работают с малой нагрузкой.

При выборе комплектного преобразователя необходимо учитывать достаточность частотного управления, что дешевле, чем ПЧ с векторным управлением.

Электроприводы ПЧ2000 производства ООО "ИНОСАТ" и ACS (100…600) производства ABB Industry Oy на базе частотных преобразователей предназначены для питания и частотного регулирования скорости и момента асинхронных электродвигателей, устанавливаемых на насосах, вентиляторах, компрессорах, конвейерах, станках, центрифугах и т.д.

Основные технические данные:

ПЧ2000

ACS (100…600)

диапазон мощностей 11…55 кВт диапазон регулирования частоты 0,1…400 Гц различные варианты частотного управления возможность использования асинхронного электропривода взамен любых регулируемых электроприводов постоянного тока унифицированный состав основных субблоков (плат) управления встроенный силовой L-C-L фильтр питающего напряжения встроенный входной автоматический выключатель удобная, простая прочная конструкция отсутствие ограничений на частоту повторных включений инвертора

диапазон мощностей до 3000 кВт диапазон регулирования частоты до 5000 Гц самая совершенная в мире система разрывно-векторного автоматического частотного управления с прямым управлением момента и электродвигателя возможность использования асинхронного электропривода взамен любых регулируемых электроприводов постоянного тока унифицированный состав основных субблоков (плат) управления встроенный силовой фильтр входного питания поставка специализированных вариантов исполнения по требованию заказчика удобная, простая и прочная конструкция

4.2 Расчет параметров и выбор элементов силовой цепи

Для силовой цепи необходимо вычислить ёмкость С-фильтра (рис.4.1.).

Ток протекающий по силовой цепи описывается уравнением:

Отклонение напряжения в цепи постоянного тока от заданного не должно превышать 5%:

B.

Рис.4.1 силовая цепь.

Ток вычисляется по формуле:

 (4.1),

где U1H=220B; I1H=17,27A; cosφ=0,88

Подставляя значения в формулу (4.1), получим

Ёмкость вычисляем по формуле:

, (4.2)

с.

Подставляя значения в формул (4.2), получим:

мкФ

5. Проектирование системы автоматического управления

5.1 Разработка математической модели автоматизированного электропривода

В основу математической модели положена структурная схема автоматического регулирования скорости представленная в "Теории электропривода" В.И. Ключева в параграфе 7.5.

Структурная схема автоматического регулирования скорости

Рис.5.1

Тп, э=Тп/Ку. ж., Тп― машинная постоянная, учитывающая дискретность, запаздывание и наличие фильтров в системе фазового импульсного управления, Тп<0,01 с, Ку. ж. ― коэффициент увеличения модуля жесткости в замкнутой системе β_З.С. по сравнению с β_Е, β_З.С. =β_Е (1+к_{О. С}) =β_Ек_У.Ж., β_Е―жесткость механической характеристики, β_Е=2М_К/ω_0НОМs_K, Тэ― электромагнитная постоянная двигателя, Тэ=1/ω_{0ЭЛ, НОМ}s_K, Тм― механическая постоянная электропривода, Тм=Jω₀/М_К, Кп― коэфициент усиления преобразователя, Кп=Еп/U, .

5.2 Расчет параметров объекта управления

Исходя из выражений и данных двигателя, получаем:

М_ном. = Р_ном. / w_{0 ном.,}

где w_{0 ном. -} скорость двигателя, определяемая как:

w_{0 ном.} = p×n / 30,w_{0 ном.} = 3,14×3000/30 =314,16с^-1;

M_ном. = 7500/314,16 = 23,87 Нм;

Номинальная скорость двигателя определяется по формуле:

w_ном. = p×n_ном. × (1-S_ном.) / 30,w_ном. = 3,14×3000× (1-0,035) / 30 = 303с^-1;

тогда w_max =w_ном. =303 с^-1 - максимальная скорость двигателя;

w_min = w_max / D = 303/4 = 75,1 с^-1;

Определим время пуска двигателя:

t_n = J_S×w_ном. / М_п-М_с;

где М_п = 2×М_ном. =2×23,87=47,74 Нм - пусковой момент;

J_S = 2×J_дв =2×0,0075=0,015 - суммарный момент инерции системы;

t_п = 0,015×306/47,74-23,83=0, 193с;

Для расчета параметров структурной схемы необходимо произвести расчеты параметров Т-образной схемы замещения АД:

R₁ = 0,685Ом;

R₂ = 0,417Ом;

R_m = 14,9Ом;

L₁ = 0,178Гн; L₂ = 0,182Гн; L₁₂ = 0,175Гн;

х₁ = 0,864Ом; х₂ = 2,086Ом; х_m = 55,15Ом

Здесь ― эквивалентная постоянная времени статора;

 ― эквивалентное сопротивление цепи статора;

 ― эквивалентная индуктивность цепи статора;

L_э = 0,178 - 0,175²/0,182 = 0,0097Гн;

R_э = 0,685 + 0,417× (0,175²/0,182²) = 1,07Ом;

Т_э = 0,0097/1,0705 = 0,009с.

Т_м = 314×0,015/23,87×2,2=0,09с.

5.3 Определение параметров и структуры управляющего устройства

Для управления насоса производители преобразователей, в том числе АВВ, предлагают использовать ПИД-регулирование. Параметры ПИД-регулира зависят от состояния водопроводной системы, которая не вычисляется, поэтому ПИД-регулятор программируется приблизительно и настраиваеттся в процессе наладки. Согласно литературе водопроводную сеть можно представить как апериодическое звено с большой постоянной времени. Одновременно система насос-сеть реализует зависимость Н~ (ω/ω_НОМ) ².

6. анализ динамических и статических характеристик электропривода

6.1 Разработка имитационной модели электропривода

На основании математической модели разрабатываем имитационную модель в пакете MATLAB. К схеме моделирования системы ПЧ-АД, с входным сигналом задания скорости, данной в “Теории электропривода” В.И. Ключева, добавим регулятор давления в виде интегрирующего звена, на вход которого поступает разность сигналов задания и обратной связи по давлению, а на выходе задание скорости:

Реализация обратной связи по давлению (напору)

Рис.6.1

К выходу системы добавляем модель насоса реализующую преобразование сигнала скорости в сигнал напора , где Т_СЕТИ―постоянная времени сети, т.е. время за которое сеть изменяет свои параметры, из-за протяженности и наличия воздушных карманов оно достаточно велико, измеряется в десятках секунд, по сравнению с ним время переходных процессов в преобразователе частоты и электродвигателе являются малыми величинами, которые не влияют на качество регулирования.

Так как необходимо учесть изменение статического напора сети, а следовательно и момента в зависимости от скорости, вводим обратную связь по моменту реализующую зависимость , где к― коэффициент аппроксимации, . С достаточной точностью можно принять к=2,05. Полученная таким путем зависимость М (n) является аппроксимацией графика на рис.3.1 Для данного привода ω_{CT. MAX}=1,2ω_HOM=376,8 рад/с, а условием эксплуатации насоса является ω_{CT. MIN}=0,9ω_НОМ=282,6 рад/с.

6.2 Расчет и определение показателей качества переходных процессов

Анализ графиков переходных процессов дает возможность оценить работу автоматизированного электропривода и устранить возможные недостатки разработки и настройки имитационной модели. Основными показателями переходных процессов являются время стабилизации параметров системы, перерегулирование, колебательность процесса. Результирующим графиком модели, по которому оценивается ее работа будет график напора рис 6.3, он характеризуется большим временем переходного процесса 40 секунд, обусловленного большим времен стабилизации сети водоснабжения, по этой причине удалось избегнуть перерегулирования и колебательности. График угловой скорости рис.6.4 отражает работу двигателя при пуске насоса, он так же из-за большого времени переходного процесса, 40 секунд, не имеет перерегулирования и колебательности. На графиках 6.5-6.6 отображено реагирование системы на увеличение и уменьшение расхода, при изменении расхода на 10% система стабилизируется за 30 секунд, без перерегулирования и колебательности. График 6.7 отображает момент двигателя при пуске, пререгулирование составляет 78%, време переходного процесса 40 секунд, колебательность отсутствует.

6.3 Построение статических характеристик электропривода

Изменяя статический напор имитируем изменение расхода воды. Как и всякая астатическая система имеющая обратные связи, модель автоматизированного электропривода насоса, при изменении возмущающих воздействий таких как расход воды, выходит на заданный уровень выходного сигнала. Для асинхронного двигателя АИР112М2 с короткозамкнутым ротором нормального исполнения в каталоге приводятся следующие данные: Р_ном=7,5кВт, s_ном=3,5%, cosφ_ном=0,88, η_ном=87,5%, М_мах/М_ном=2,2, М_пуск/М_ном=2, I_пуск/I_ном=7,5.

Полное сопротивление короткого замыкания

где λ_I― кратность пускового тока.

Приведенное активное сопротивление фазы ротора

, где

n₀― синхронная частота вращения, об/мин.

;

.

Активное сопротивление фазы статора

R₁=Z_Kcosφ_ПУСК-R₂^/,

где cosφ_ПУСК― коэффициент мощности при пуске

где γ₁― отношение потерь мощности в обмотке статора при номинальной нагрузке к полным номинальным потерям,

;

;

R₁=1,7·0,246-0,2985=0,119.

Индуктивное сопротивление короткого замыкания

.

Индуктивные сопротивления рассеяния статора и ротора примерно равны

; .

Ток холостого хода асинхронного короткозамкнутого двигателя

где s_K― критическое скольжение, которое можно определить по формуле

где  λ_m, λ_п― кратности максимального и пускового моментов.

; ;

Коэффициент мощности при холостом ходе двигателя

где ΔР₀― потери мощности при холостом ходе, Вт

;

;

Индуктивное сопротивление намагничивающего контура

;

.

Активное сопротивление намагничивающего контура

 или

где ΔР_СТ― потери в стали статора,

, ,

тогда

Для закона управления U_S/f_S=const статическая характеристика определяется выражениями:

где s_a― абсолютное скольжение s_a= (ω₀-ω) /ω_0HOM,

Полученные характеристики на рисунке 6.8 отражают зависимость статических характеристик от частоты напряжения на выходе преобразователя (f=50 Гц).

7. Выбор и проектирование системы автоматизации производственной установки

7.1 Формализация условий работы установки

Насосная станция должна качать воду в сеть завода, при выходе из строя преобразователя частоты с переходом на неуправляемый режим работы насоса, при аварийном останове одного насоса обеспечить регулируемый пуск и работу другого, при большом расходе воды, когда работа одного насоса не обеспечивает рабочее давление, включать дополнительный. Для реализации поставленных задач применяется макропрограмма ACS 400 для управления насосами и вентиляторами (PFC).

Макропрограмма управления насосами и вентиляторами (PFC) может управлять насосной станцией с одним-четырьмя параллельными насосами. Используется следующий принцип управления насосной станцией с двумя насосами:

·   К преобразователю ACS 400 подключается двигатель насоса номер 1. Управление производительностью насоса производится путем регулирования скорости вращения двигателя.

·   Двигатель насоса номер 2 подключается непосредственно к линии. По мере необходимости преобразователь ACS 400 может включать и отключать этот насос.

·   На ПИД-контроллер преобразователя ACS 400 подается опорное и действительное значение технологической переменной. ПИД-контроллер регулирует скорость (частоту) первого насоса таким образом, чтобы действительное значение технологической переменной соответствовало опорному значению. Когда опорная частота ПИД-контроллера процессора превосходит заданный пользователем предел, макропрограмма PFC автоматически запускает второй насос. Когда частота падает ниже заданного пользователем предела, макропрограмма PFC автоматически останавливает второй насос.

·   Используя цифровые входы ACS 400, можно реализовать функцию блокировки (контроля состояния); макропрограмма PFC может определить, что насос отключен, и запускает вместо него другой насос.

·   Макропрограмма PFC обеспечивает возможность чередования насосов. Таким образом время работы всех насосов будет одинаково.

По умолчанию при выборе

В конкретном случае нижний предел частоты вращения составляет 0,9 от номинальной, верхний предел― 1,2ω_НОМ. Верхний предел обусловлен рабочей областью насоса, нижний соответствует частоте вращения двигателя насоса при поддержании заданного давления с минимальным расходом.

По умолчанию при выборе макропрограммы PFC преобразователь получает опорный сигнал (уставку) по аналоговому входу 1, действительное значение технологической переменной по аналоговому входу 2 и команды Пуск/Стоп ― по цифровому входу 1. Контроль состояния подключается к цифровому входу 4 (двигатель с регулируемой скоростью) и цифровому входу 5 (двигатель с постоянной скоростью). Сигнал "Разрешение пуска" подается на цифровой вход 2 и управление PFC активизируется/деактивизируется по цифровому входу 3. По умолчанию выходной сигнал подается через аналоговый выход (частота).

Обычно автоматическое шунтирование управления насосами и вентиляторами производится при подключении преобразователя ACS 400 в местный режим управления (на панель управления выводится LOK). В этом случае ПИД-контроллер процессора не используется и двигатель с постоянной скоростью не запускается. Однако если установить для параметра 1101 тип зад от клав значение 2 (задание 2 (%)), то в местном режиме опорное значение PFC может подаваться с пульта управления.

Преобразователь оснащен встроенным ПИД-контроллером, который используется, если выбрана макропрограмма управления. ПИД-контроллер имеет следующие основные функции:

·   Функция выключения ПИД для прекращения регулирования, когда выходной сигнал ПИД-контроллера падает ниже заданного предела, восстановление, когда действительное значение технологической переменной падает ниже заданного предела.

·   Программируемые выдержки выключения и включения. Режим выключения может также быть активизирован по цифровому входу.

·   Два набора ПИД, выбираемые по цифровому входу.

·   Параметры ПИД-контроллера находятся в группах 40 и 41.

Преобразователь ACS 400 имеет два программируемых релейных выхода. Работа релейных выходов 1 и 2 управляется параметрами 1401 релейный вых 1 и 1402 релейный вых 2. Значение 29 (PFC) выделяет релейный выход для блока управления насосами и вентиляторами. При выборе макропрограммы PFC это значение устанавливается по умолчанию для обоих релейных выходов.

При использовании блока управления насосами вентиляторами преобразователь может использовать поставляемые по отдельному заказу модули расширения ввода/вывода (NDIO). Эти модули обеспечивают дополнительные релейные выходы и цифровые входы. Расширение ввода вывода требуется в следующих случаях:

·   Когда стандартные релейные выходы преобразователя ACS 400 (R01 и R02) нужны для других целей и/или используется большое количество вспомогательных двигателей.

·   Когда стандартные цифровые входы преобразователя ACS 400 (ДВХ1 и ДВХ2) нужны для других целей и/или используется большое количество сигналов контроля состояния (вспомогательных двигателей).

Модули расширения вводы вывода подключаются к преобразователю ACS 400 по волоконно-оптической линии DDCS. Для использования DDCS необходим поставляемый по отдельному заказу коммутационный модуль DDCS.

К каналу DDCS могут быть подключены один или два модуля NDIO. Каждый модуль NDIO содержит два цифровых входа и два релейных выхода.

7.2 Разработка алгоритма и программы управления

Программирование происходит путем изменения установок групп.

Алгоритм работы автоматизированной системы управления тремя насосами, из которых один должен быть в работе, а два лругих в резерве.

После включения в работу агрегат должен проработать заданное время Т, после чего его необходимо остановить для профилактического осмотра. Вместо остановленного должен быть запущен один из резервных. Если во время работы включенного насоса обнаружится неисправность, то он должен быть немедленно остановлен и заменен резервным.

Граф-схема алгоритма представлена на рис.8.4., где Аi - пуск i-ого насоса, Bi-остановка i-ого насоса, Qi-i-ый агрегат исправен, t-время работы насоса. Основной неисправностью является перегрев изоляции двигателя, которая возникает при длительных перегрузочных токах и обнаруживается ПЧ, который по времени протекания тока определяет температуру.

Подшипники насоса мощностью 7,5 кВт в исправном состоянии не могут перегреться, так как постоянно омываются водой, поэтому контролировать их температуру нет необходимости.

7.3 Разработка функциональной логической схемы

В качестве управляющего устройства можно применить микроконтроллер КА1, входным сигналом будет аварийный сигнал с ПЧ, появляющийся при длительном токе превышающим ток уставки, его примем как сигнал 00101, выходными―пуск и останов насосов: А1―01101, А2―01102, А3―01103, В1―01104, В2―01105, В3―01106. В состав контроллера входит таймер, с помощью которого определяется время наработки насоса.

Контроллер реализует работу схемы РКС изображенную на рис.8.5.

8. Проектирование конструкции узла системы автоматизированного электропривода

Для наладки и контроля работы преобразователя насосной станции может применятся пульт дистанционного управления, который предусматривает управление при использовании макроса ПИД-управления. Схема подключения пульта показана на рис.9.1.

В качестве задатчика опорного сигнала применяется потенциометр типа СПО-1 2к7, как индикатор давления, скорости, тока используются амперметры типа М2001/1. Индикация готовности, вращения, отказа осуществляется светодиодами. Провода выбираем диаметром не менее 0,5 мм.

9. Проектирование схемы электроснабжения и защиты установки

9.1. Выбор аппаратов, проводов и кабелей

Выбор магнитных пускателей.

Магнитные пускатели предназначены для дистанционного управления и обеспечения пусковой защиты. Выбор пускателя производится по мощности электродвигателя исполнительного механизма в соответствии с выражением:

где Pдв. м - наибольшая мощность управляемого данным устройством двигателя.

Для двигателя насоса АИР112М2 с мощностью Рн=7,5кВт используются реверсивные пускатели ПМЕ - 001с номинальным током главной цепи 30А.

Выбор тепловых реле.

Тепловые реле используются для защиты для защиты электродвигателей от длительных перегрузок по току от работы при обрыве одной из фаз. При длительном режиме работы двигателей номинальный ток нагревательного элемента теплового реле Iн. э выбирают исходя из номинального тока двигателя Iн из соотношения: Iн. эIн.

Для защиты двигателей насоса используют реле ТРН - 20А и номинальным током Iн=20 А и номинальным током нагревательного элемента Iн. э=2.0А.

Выбор автоматических выключателей.

Автоматические выключатели используются для защиты электродвигателей в электрической сети от коротких замыканий. Номинальные токи автомата Iн. а. и его расцепителей Iн. р. выбирают по длительному расчетному току линии Iдл:

Iн. аIдл.

Iн. р. Iдл.

Ток срабатывания электромагнитного или комбинированного расцепителя Iср. э. проверяют по максимальному кратковременному току линии Iкр.

Iср. э1.25Iкр.

Для защиты двигателей насоса используют общий автоматический выключатель. Ток автомата должен превышать номинальный ток двигателя. Выбираем автоматический выключатель АК63М, Iн. а=150А с номинальным током отсечки 12Iн. а. Кратковременный ток линии равен пусковому току двигателя насоса

Iк. р=Iп= Кп·Iн=7,5·17,27=129,5А

Кп=7,5 - кратность пускового тока для двигателя АИР112М2.

Так как Iср. з=150>130, то автомат выбран правильно.

Для выбора общего вводного автоматического выключателя необходимо определить общую расчетную нагрузку. Активная нагрузка группы электроприемников определяется по формуле:

Pp=Км·Ки·Ри, (10.1)

где Ки - групповой коэффициент использования, Км - коэффициент максимума, Ри - суммарная номинальная нагрузка группы электродвигателей.

Определяем эффективное число электроприёмников по формуле:

,

где n число электродвигателей в группе.

Определим nэ

.

Р― мощность насоса

Так как nэ мало, то необходимо принять nэ=4. Для токарных станков групповой коэффициент использования Ки=0.4, а , Км=1.85.

Подставляя значения в формулу (10.1) получим:

кВт.

<,

где -сумма трех электродвигателей из группы имеющих наибольшую мощность, необходимо принять:

Рр= .

Тогда:

Рр=7,5+7,5+7,5=22,5кВт.

Расчетная реактивная мощность вычисляется:

Вар.

Полная расчетная нагрузка:

кВт.

Расчетный ток группы электродвигателей:

.

Выбираем автоматический выключатель АК - 60А (2, стр.571).

Проверим выключатель по перегрузочной способности. Кратковременный ток можно принять равным пусковому. Так как двигатель питается от преобразователя частоты, то его пусковой ток не превышает 1.5Iн, отсюда:

.

Автоматический выключатель выбран правильно.

Выбор питающего кабеля.

Сечение жил проводов и кабелей напряжением до 1кВ по нагреву определяется по таблицам допустимых токов, составленным для нормальных условий прокладки, в зависимости от расчетных значений длительно допустимых токовых нагрузок (IДОП) из соотношения:

,

где КП - поправочный коэффициент на условиях прокладки проводов и кабелей (при нормальных условиях КП=1).

Выбранные проводники должны соответствовать их защитным аппаратам:

, (10.2)

где Кз - кратность длительно допустимого тока провода по отношению к номинальному току или току срабатывания защитного аппарата.

Iз - номинальный ток или ток срабатывания защитного аппарата.

.

Выбираем кабель с медными жилами, резиновой изоляцией в пластмассовой оболочке для прокладки в земле трехжильный (сечение жилы ) с токовой нагрузкой 55А. Подставляя значения в проверим кабель по перегрузочной способности: 55>50.

Кабель выбран правильно.

9.2. Таблица перечня элементов электрооборудования производственной установки

Элементы электрооборудования, выбор которых осуществлялся при проектировании, сведены в таблицу 10.1.

Таблица перечня элементов силовой части электропривода составляется на основании ГОСТ 2.106-96, согласно ему графы спецификации заполняют следующим образом:

в графе "Формат" указывают форматы документов, обозначения которых записываются в графе "Обозначение". Если документ выполнен на нескольких листах различных форматов, то в графе "Формат" проставляют "звездочку" со скобкой, а в графе "Примечание" перечисляют все форматы в порядке их увеличения. Для деталей, на которые не выпущены чертежи, в графе "Формат" указывают БЧ.

в графе "Зона" указывают обозначение зоны, в которой находится номер позиции записываемой составной части (при разбивке поля чертежа на зон по ГОСТ 2.104).

в графе "Поз." указывают порядковые номера составных частей, непосредственно входящих в специфицируемое изделие, последовательность записи их в спецификации.

в графе "Обозначение" для деталей, на которые не выпущены чертежи, указывают присвоенное им обозначение.

графе "Наименование" указывают наименование, материала и другие данные, необходимые для изготовления.

в графе "Кол." для составных частей изделия указывают количество их на одно специфицируемое изделие.

в графе "Примечание" указывают дополнительные сведения для планирования и организации производства, а так же другие сведения, относящиеся к записанным в спецификацию изделиям, материалам и документам, например, для деталей, на которые не выпущены чертежи,массу.

После каждого раздела спецификации допускается оставлять несколько свободных строк для дополнительных записей (в зависимости от стадии разработки, объем записей и т.п.). допускается резервировать и номера позиций, которые проставляют в спецификацию при заполнении резервных строк.

Запись изделий рекомендуется производить в алфавитном порядке сочетания букв кодов организаций-разработчиков. В пределах этих кодовв порядке возрастания классификационной характеристики, при одинаковой классификационной характеристике по возрастанию порядкового регистрационного номера.

В пределах каждой категории стандартов запись рекомендуется производить по группам изделий, объеденных по их функциональному назначению (например, подшипники, крепежные изделия, электротехнические изделия и т.п.), в пределах каждой группы в алфавитном порядке наименований изделий, в пределах каждого.

10. Охрана труда

10.1 Производственная санитария

При эксплуатации насоса возникают такие вредные производственные факторы, как шум и вибрация. Источниками указанных вредных производственных факторов являются вращающиеся и движущиеся части механизмов насоса (электродвигатель, лопастное колесо, подшипники). Шум и вибрация классифицируются по ГОСТ 12.0.003-74 как активные, то есть они могут оказать воздействие на человека посредством заключенных в них энергетических ресурсов.

Допустимые уровни шума по ГОСТ 12.1.003-88 приведены в таблице 11.1.

Таблица 11.1

Допустимые уровни шума.

Рабочие места	Уровни звукового давления в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц								Уровни звука и эквивалентные уровни звука, дБА
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Постоянные рабочие места и рабочие зоны в производственных помещениях на территории предприятиях	99	92	86	83	80	78	76	74	80

Методы и средства борьбы с шумом принято подразделять на:

―методы снижения шума на пути распространения его от источника;

―методы снижения шума в источнике его образования;

―средства индивидуальной защиты от шума.

Снижение влияния шума насоса достигнуто вынесением его за пределы рабочей зоны. В проектируемом насосе предусматривается использование современных смазочных материалов. Снижение шума на пути его распространения от источника в значительной степени достигается проведением строительно-акустических мероприятий. В данном случае применима акустическая обработка помещений (облицовка части внутренних поверхностей ограждений звукопоглощающими материалами, а также размещение в помещении штучных поглотителей, представляющих собой свободно подвешиваемые объемные поглощающие тела различной формы), звукоизолирующие ограждения или звукозащитные кабины.

Допустимые значения параметров транспортной, транспортно-технологической и технологической вибрации согласно ГОСТ 12.1.012-90 приведены в таблице 11.2 Для борьбы с вибрацией предполагается установить источники вибрации на виброизоляторы.

Таблица 11.2

Допустимые значения параметров вибрации.

Вид вибрации	Категория вибрации по санитарным нормам	Направление действия	Нормативные, корректированные по частоте и эквивалентные корректированные значения
			Виброускорение		Виброскорость
			м×с-2	дБ	м×с-1×10-	дБ
Общая	3 тип "а"	Z0, Y0, X0	0,1	100	0,2	92

При выборе и расчете освещения производственного участка руководствуются нормами проектирования производственного освещения СНБ 2.04.05-98, в которых задаются как количественные (величина минимальной освещенности), так и качественные характеристики (показатель ослепленности и дискомфорта, глубина пульсации освещенности) искусственного освещения. Согласно СНБ 2.04.05-98 нормы для данного типа производства приведены в таблице 11.3.

Наиболее распространены три типа источника света: лампы накаливания, люминесцентные лампы и газоразрядные лампы высокого давления. Преимущество ламп накаливания состоит в том, что они включаются в сеть без дополнительных пусковых приспособлений. Однако имеют относительно низкую световую отдачу. Газоразрядные лампы высокого давления отличаются высокой световой отдачей и компактностью, однако, имеют сложную схему включения и невысокий срок службы.

Для освещения данного производственного участка из-за редкого нахождения в нем обслуживающего персонала наиболее подходят лампы накаливания

Содержание вредных веществ в воздухе регламентируется ГОСТ 12.1.005-88. В рассматриваемом производственном процессе отсутствуют значительные выделения вредных веществ, а значит, нет необходимости предусматривать специальную очистку воздуха.

Для повышения производительности труда, снижения утомляемости в производственных помещениях поддерживается микроклимат в соответствии со СНиП 2.04.05-91. В нем устанавливаются значения температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха для рабочей зоны производственных помещений в зависимости от категории тяжести выполняемой работы, величины избытков явного тепла, выделяемого в помещении, и период года. В данном случае работа оператора заключается в периодическом осмотре насосов и следовательно может бать отнесена к категории "Легкая 1а". Тогда, согласно СНиП 2.04.05-91, допустимые температуры, скорость и относительная влажность воздуха на постоянных и рабочих местах производственных помещений устанавливается согласно таблице 11.4.

Таблица 11.4

Параметры микроклимата

Период года	Категория работ	Оптимальные нормы на постоянных и непостоянных рабочих местах		Относительная влажность, %
		Температура, С	Скорость движения воздуха, м/c, не более
Теплый	Легкая 1а	23-25	0,1	40-60
	Легкая 1б	22-23	0,2
Холодный	Легкая 1а	22-24	0,1	40-60
	Легкая 1б	21-23	0,1

Поддержание указанных значений микроклимата можно поддерживать путем использования кондиционеров, отопительных приборов в виде радиаторов, а также смешанной вентиляцией с частичным использованием естественного побуждения для притока или удаления воздуха.

При работе с дисплеем ЭВМ возникают следующие вредные факторы:

·   электромагнитные поля;

·   рентгеновское излучение;

·   ультрафиолетовое и инфракрасное излучение.

Воздействие электромагнитных полей на человека зависит от напряженности электрического и магнитного полей, потока энергии, частоты колебаний, размера облучаемой поверхности тела и индивидуальных особенностей организма.

Наиболее эффективным и часто применяемым из названных методов защиты от электромагнитных излучений является установка экранов. Экранируют либо источник излучения, либо рабочее место. Экраны бывают отражающие и поглощающие. Индивидуальные экранирующие комплексы предназначены для защиты от воздействия электрического поля, напряженность которого не превышает 60 кВ/м.

Для обеспечения безопасности работ с источниками электромагнитных волн (в данном случае с ПЭВМ) производится систематический контроль фактических значений нормируемых параметров на рабочих местах. Контроль осуществляется измерением напряжения электрического и магнитного полей, а также измерением плотности потока энергии.

Для экранов применяют материалы с высокой электрической проводимость (сталь, медь, алюминий, латунь) в виде листов толщиной не менее 0,5 мм или сетки с ячейками не более 4´4 мм. Каждый экран обязательно заземляют. Защита с помощью экранов выполняется многоступенчатой, включая экранирования генераторного (первичного) контура, рабочих контуров (плавильных, нагревательных и др.) и установки в целом.

Степень ослабления электромагнитного поля экраном характеризуется величиной, условно называемой глубиной проникновения электромагнитного поля в материал экрана, толщина которого должна быть больше глубины проникновения поля.

Эластичные экраны (из специальной ткани с вплетенной тонкой металлической сеткой) применяют для изготовления экранных штор, чехлов, спецодежды и т.п. Для экранов применяют и оптически прозрачное стекло, покрытое полупроводником - двуокисью олова; оно также обеспечивает ослабление электромагнитного поля.

10.2 Техника безопасности

Основными опасными производственными факторами в данном насосе являются вращающиеся и движущиеся части механизмов и электрический ток.

Для предупреждения травматизма при работе необходимо, чтобы планировка участка обеспечивала свободный, удобный и безопасный доступ обслуживающего персонала к насосу, основному и вспомогательному технологическому оборудованию, к органам управления и аварийного отключения всех видов оборудования, входящих в его состав. Для обеспечения безопасности лиц, обслуживающих насос, он оснащается предохранительными, блокирующими и другими защитными устройствами.

Электрооборудование насоса оснащается пусковой аппаратурой, исключающей самопроизвольное включение при восстановлении внезапно исчезнувшего напряжения независимо от положения органов управления к этому моменту. Электробезопасность насоса обеспечивается изготовлением электрооборудования в соответствии с ГОСТ 12.2.007.0-75, ГОСТ 12.2.007.14-75, ГОСТ 12.1.019-79 и соблюдением правил ПУЭ при их эксплуатации. В частности необходимо произвести защитное зануление насоса согласно ГОСТ 12.1.030-81. Обеспечить надежную изоляцию всех токоведущих частей. В случае повреждений изоляции токоведущих частей возможно попадание человека под фазное напряжение. Расчет тока, проходящего через тело человека при однофазном прикосновении к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети 380/220 В с заземленной нейтралью при благоприятных и неблагоприятных условиях.

Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью.

а - схема сети;                       б - эквивалентная схема

Рис.11.1

На рис.11.1 показаны рассматриваемая сеть и ее эквивалентная схема в момент прикосновения человека к фазному проводу.

В этом случае напряжение, приложенное к телу человека, прикоснувшегося к фазе 1, в комплексной форме определяется формулой

 (11.1)

Ток, проходящий через тело человека, равен:

, (11.2)

где Y₁, Y₂, Y₃, Y_н, Y₀, Y_h - полные проводимости изоляции фазных и нулевого проводов относительно земли, заземления нейтрали и тела человека, См;

U_ф - фазное напряжение, В;

а - фазный оператор трехфазной системы, учитывающий сдвиг фаз:

.

,

где w=2pf - угловая частота, с^-1; f - частота тока, Гц.

Рассмотрим расчет для двух режимов работы сети: нормального и аварийного.

При нормальном режиме работы сети проводимость фазных и нулевого проводов относительно земли по сравнению с Y₀ имеют малые значения и с некоторым допущением могут быть приравнены к нулю, т.е.

Y₁= Y₂= Y₃= Y_н=0.

В этом случае (11.1) и (11.2) значительно упрощаются. Так, напряжение прикосновения в действительной форме будет

 (11.3)

или

, (11.4)

а ток через человека, А,

. (11.5)

Согласно требованиям "Правил устройства электроустановок" наибольшее значение r₀ составляет 60 Ом; сопротивление же тела человека не опускается ниже нескольких сотен Ом. Следовательно, можно пренебречь значением r₀.

При аварийном режиме, когда одна из фаз сети, например фаза 3, замкнута на землю через относительно малое активное сопротивление r_зм, имеет вид:

. (11.6)

Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью при аварийном режиме.

Учитывая, что Y_зм=1/r_зм, Y₀=1/r₀, Y_h=1/R_h, получим напряжение прикосновения в действительной форме:

 В. (11.7)

Ток через человека

 А. (11.8)

Для случая нормальной работы примем, что r₀=4 Ом; R_h=1000 Ом; r₁=r₂=r₃=r_н=r=10⁴ Ом; С₁=С₂=С₃=С_н=C=0,1 мкФ (X_c=32*10³ Ом).

Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью при аварийном режиме

Рис.11.2

Так как проводимости каждой фазы и нулевого провода весьма малы по сравнению с проводимостью заземления нейтрали, то ток через тело человека можно рассчитать по формуле (11.5):

I_h=220/ (1000+4) =219 мА.

В случае аварийного режима при r_зм=100 Ом ток через тело человека будет

226 мА.

При r_зм=0,5 Ом ток через тело человека равен 362 мА.

Таким образом, прикосновение человека к исправному фазному проводу сети с заземленной нейтралью в аварийном режиме более опасно, чем при нормальной работе.

При установке стационарных блокировок и ограждений они обеспечивают проход человека в ограждаемую зону только через места, оборудованные соответствующими устройствами. Ограждения окрашивают по ГОСТ 12.4.026-76 (в данном случае в желтый цвет). На дверь навешивают знак "Вход воспрещен", выполненный по ГОСТ 12.4.026-76.

Эксплуатация насоса, проводится в соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.072-82.

Для персонала, обслуживающего насос, должны быть разработаны и утверждены в установленном порядке инструкции по охране труда, в которых приводят обязанности обслуживающего персонала, безопасные приемы и методы работы при обучении, наладке, ремонте и перепрограммировании преобразователя частоты, формы организации контроля за мероприятиями и средствами обеспечения безопасности, рациональные режимы труда и отдыха персонала, обслуживающего данный насос.

В инструкцию по эксплуатации включают следующие разделы.

1. Общие требования безопасности. Указываются назначение и характеристики насоса, особенности его привода, характеристика опасных и вредных производственных факторов, действующих на работающих, требования по обеспечению взрыво- и пожаробезопасности, условия допуска лиц к выполнению работы, а также ответственность работающего за нарушение требований инструкции.

2. Требования безопасности перед началом работы. В частности необходимо указать на то, что оператор должен проверить исправность оборудования, приспособлений и инструмента, ограждений, сигнализации, блокировочных и других устройств, защитного зануления, вентиляции, провести пробный цикл работы на холостом ходу, провести тестовую проверку функционирования частей станка. Особо внимание при этом уделяется блокировочным устройствам, которые должны срабатывать в соответствии с электрической схемой.

3. Требования безопасности во время работы. Указываются способы и приемы безопасного выполнения работ, правила использования технологического оборудования, приспособлений и инструментов.

4. Требования безопасности в аварийных ситуациях. Отражаются порядок безопасного отключения и действия персонала при возникновении опасных, критических и аварийных ситуаций, которые могут сформировать несчастный случай или аварию.

5. Требования безопасности по окончанию работы. Указывается порядок отключения и остановки насоса, переключения его на неуправляемый режим, записей в журнале о техническом состоянии, передачи насоса по смене.

6. Требования безопасности, безопасные приемы и методы работы при обучении, проведении наладочных, ремонтных и профилактических работ.

7. Требования к организации контроля за безопасной работой. Указывается, что контроль за исправностью оборудования и средств защиты на насосе, соблюдением работающими правил безопасности труда осуществляют ИТР цеха, отдел охраны труда предприятия совместно со службой, проводящей контроль за оборудованием.

10.3 Пожарная безопасность

В соответствии со ОНТП 24-88 данное производство по пожарной, взрывной и взрывопожарной опасности можно отнести к категории Д. Категория Д - это производства, в которых обрабатываются негорючие вещества и материалы в холодном состоянии. Согласно СНиП 2.01.02-85 здание, в котором предполагается размещение данного насоса, можно отнести ко II степени огнестойкости. Согласно указанному СНиП допускается использовать один эвакуационный выход, если число работающих соответствует приведенному в таблице 11.5.

Ширина эвакуационного прохода составляет не менее 1 м., коридор или переход в другое здание - не менее 1,4 метра. Ширина лестничных маршей не менее ширины выхода на лестничную площадку с наиболее населенного этажа, но не менее 1 метра. Максимальное расстояние от наиболее удаленного рабочего места до эвакуационного выхода должно составлять 50 метров.

Таблица 11.5

Степень огнестойкости здания	Предельное число эвакуируемых человек с одного этажа здания при числе этажей
	2	3	4 и более
II	70	35	15

В качестве способа предотвращения распространения огня, здание оборудовано огнестойкими противопожарными перегородками 1 типа.

Помещение, в котором располагается насос, оборудовано первичными средствами пожаротушения. В качестве таких средств можно применять углекислотные и порошковые огнетушители, предназначенные для тушения различных материалов установок под напряжением до 1000В (например, ОУ-2А, ОХП-10, ОК-10).

11. Экономическое обоснование технических решений

В данном дипломном проекте сравниваются насосные станции с нерегулируемым и регулируемым приводами, поэтому необходимо доказать экономическую целесообразность замены. Самым наглядным способом будет сравнение графиков потребления электрической энергии обоих вариантов. Используя формулу (1.1) для нерегулируемого привода, когда система трубопровод-насос в зависимости от расхода Q скользит по естественной характеристике насоса

,

где Q― расход в м³, H― напор развиваемый насосом в соответствии со своей характеристикой в атмосферах, γ=удельный вес воды, γ=9,81·10³ Н/м³, η― КПД насоса в относительных единицах. При частотном регулировании скорости насоса для стабилизации напора потребляемая мощность рассчитывается по формуле:

,

где η_iФ― фиктивный КПД, определяемый по графику η (Q) для Q_iФ, Q_iф― фиктивный расход, который находится на параболе равного КПД с рабочим значением Q_i и рабочим напором H_р:

;

,

где Н_iФ, Р_iФ― значения напора и мощности нерегулируемого насоса в при Q=Q_iФ. Используя характеристики насоса КМ 80-65-160 получим графики рис.12.1 потребляемой мощности. Зная график водопотребления, можно подсчитать сэкономленную электрическую энергию.

Таблица 12.1

Потребление и экономия электроэнергии в течении суток.

Время Суток	00-04	04-07	07-12	12-17	17-00
Q― расход воды	30	40	65	35	25
Р-нерулируемый	5,091	5,636	7,336	5,364	4,828
Р-регулируемый	4,229	4,874	7	4,576	3,908
ΔР―сэкономленная мощность	0,862	0,685	-0,336	0,788	0,910
ΔW―сэкономленная энергия	3,448	2,055	-1,68	3,94	6,37

За сутки экономится 15,813 кВт·ч, что при стоимости электроэнергии для промышленных предприятий 84 руб за кВч·ч, составит 1328,292 руб., а за год 484826,58 руб. При цене 1973$ преобразователь ACS 400 окупится через 8 лет. Это не учитывая эффект от улучшения качества водоснабжения молокозавода, что скажется на потребительских качествах продукции, и условиях эксплуатации оборудования. В период с 7-12 часов происходит экономия установленной мощности, следующим по мощности является насос КМ 100-80-160 с подачей 132-100-65, напором 28-32-36, мощностью 15 кВт, его цена 1170 тыс. руб., а насос КМ 80-65-160 стоит 573 тыс. руб.

Заключение

На примере дипломного проекта показано, что использование частотных преобразователей на насосных станциях водоснабжения промышленных предприятий оправдано не только с точки зрения улучшения водоснабжения, но и с точки зрения экономии электроэнергии. Однако при установке преобразователей для многодвигательных систем следует выбирать из двух вариантов одновременного управления преобразователем всеми двигателями и управления одним и включения остальных по мере иссякания возможностей управления, при этом, когда включается новый насос необходимо его довести до рабочего давления системы, что избежать обратного тока жидкости. В этом режиме не избежать ступенчатости, из-за ограниченности рабочей зоны насоса, эффективность перекачивания при расходе ниже рабочей зоны очень низкая. Хотя при регулируемом приводе лучше, чем нерегулируемом. В случае одновременного управления необходим преобразователь суммарной мощности двигателей что при улучшении регулирования, увеличивает капитальные затраты на преобразователь и коммутационное оборудование.

Список использованных источников

1. Руководство по программному обеспечению для преобразователей частоты серии ACS 400. ABB Industry Oy. 1999.

2. АО БелНасосПром: Насосы, задвижки…2002.

3. STARVERTiH LG: Решения для эффективного водоснабжения. 2000.

4. Т.С. Камалов, М.М. Хамудханов. Система электропривода насосных установок машинного орошения. Ташкент. 1985.

5. Б.И. Фираго. Учебное методическое пособие по теории электропривода. 1993.

6. Грейвулис Я.П., Рыбницкий Л.С. К вопросу регулирования скорости вращения центробежных насосов на повысительных водонасосных станциях в сети городского водоснабжения. Моделирование и автоматизация электрических систем. Рига. 1979.

7. Рыбницкий Л.С. регулирование скорости вращения асинхронных короткозамкнутых двигателей средней мощности для привода центробежных насосов. Рига. 1976.

8. Ильинский Н.Ф. Повышение эффективности промышленных установок средствами электропривода. 1987.

9. Ильинский Н.Ф. проблемы энергосбережения в проектировании и эксплуатации новых видов электропривода. 1986.

10.Лопастные насосы: справочник. 1986.

11.Правила устройства электроустановок