Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Введение
Насосы - это устройства для перекачивания жидкостей под действием искусственно создаваемого давления. Насос представляет собой гидравлическую машину, преобразующую механическую энергию приводного двигателя в энергию жидкости, обеспечивающую её движение.
Исходя из функционального назначения, определяющими техническими параметрами являются подача и напор (давление). Подача - это объем жидкости, подаваемой в единицу времени, выраженной в м3/час (кубометров в час) или л/сек, (литров в секунду). Обозначается "Q". Напор - это разность удельных энергий жидкости в сечениях после и до насоса, выраженная в метрах водного столба. Обозначается "Н".
Названия большинства устройств, применяемых для всасывания и нагнетания жидкостей, состоят из слова "насос" и соответствующего определения, характеризующего, как правило, либо принцип его действия (например, центробежный, электромагнитный), либо особенности конструкции (горизонтальный, зубчатый, шиберный), либо подаваемую среду (например, грунтовой). Иногда определительное слово фиксирует назначение или область применения насоса (например, лабораторный, дозировочный), тип привода (ручной, с электроприводом), а также автора конструкции или название фирмы. Некоторые из рассматриваемых устройств получили особые названия, например: газлифт, одна из конструкций которого называется насос Маммута; вытеснители, к которым относится монжус или пневматический насос; гидроэлеватор, инжектор и эжектор, являющиеся разновидностями струйного насоса Под названием насос известны также устройства совершенно иного назначения, например: вакуумные насосы, предназначенные для удаления газов из замкнутых объёмов; тепловой насос - установка для передачи теплоты из окружающей среды (воздуха или воды), имеющей низкую температуру, к объекту с более высокой температурой (например, к воде отопительной системы); насос магнитного потока, осуществляющий периодические изменения магнитного потока в замкнутой цепи, и др.
Устройства для напорного перемещения жидкостей разделяют на виды и разновидности по различным признакам, например по принципу действия и конструкции. Насосы можно также условно разделить на 2 группы: приводимые в действие от двигателей, и агрегаты, которые действуют за счёт иных источников энергии и не имеют движущихся рабочих органов. насосы бывают лопастные (центробежные, осевые, вихревые), поршневые, роторные (шестерённые, коловратные, пластинчатые, винтовые и др.). К насосам аппаратам относятся струйные (жидкостно-жидкостные и газожидкостные), газлифты (в том числе эрлифты), вытеснители (в том числе паровые и газовые), гидравлические тараны, магнитогидродинамические насос и др.
1 ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
1.1 Особенности электрооборудования
Насосное оборудование используют для перекачивания жидкостей с разными физико-химическими свойствами (кислоты щелочей в широком диапазоне концентраций, органических продуктов, сжиженных газов и т. п.) при различных температурах. Перекачиваемые жидкости характеризуются различными температурами кристаллизации, взрывоопасностью, токсичностью, склонностью к полимеризации и налипанию, содержанием растворенных газов и т.д.
|
Наименование параметра |
Параметр |
|
Частота, Гц Производительность, м3/час Напор, м Размер помещения Длинна, м Ширина, м Высота, м Рабочая среда Длина трубопровода, м Диаметр трубопровода ,м Число колен, шт Число вентилей, шт Число задвижек, шт |
50 46 42 32 12 6 Продукт разложения индикаторов 24 0.18 4 3 3 |
Таблица 2.1 Техническая характеристика насоса.
1.2 Требования к электроприводу и его выбор
Требования к электроприводу:
1)Надежность
2)Долговечность
3)Экономичность
Заданные показатели надежности и долговечности гарантируются при условии эксплуатации двигателей в режимах близких к номинальным. В части температуры, числа пусков, условий окружающей среды, механических воздействий, а также при обеспечении надлежащей защиты от перенагрузок и других аварийных режимах и соблюдении правил эксплуатации и технического обслуживания.
Конструкция двигателей должна обеспечивать:
-сохранение технических параметров в течении заданного срока службы;
-заданную степень защиты;
-минимальные уровни шума и вибрации механического происхождения;
-удобство монтажа;
-безопасность обслуживания машины, то есть приспособленность к обнаружению
и предупреждению причин отказов и повреждений, и устранению их последствий
путем проведения технического обслуживания или ремонтов. При этом время и
стоимость восстановления работоспособности двигателя не должны превышать заданных значений;
-эстетическую форму и хороший товарный вид, сохраняемость товарного вида
после длительного хранения и эксплуатации.
Исходя из масштабов производства двигателей и их энергопотребления. Экономичность является главным критерием при оценке тех или иных вариантов конструкции двигателей массовых серий.
Для насосной установки используют асинхронный двигатель. Механические свойства: легко регулируется скорость, высокая экономичность, долговечность, прост в изготовлении.
1.3 Описание работы электрической схемы
Включаем автоматический выключатель QF1. После нажатия на кнопку SB1 питание подается на катушку магнитного пускателя КМ1. Двигатель готов к работе. Однако, двигатель еще не запускается. Это происходит потому, что обмотки реле пока обесточены, и их нормально-замкнутые контакты шунтируют выводы микросхем через резисторы . Это обстоятельство не дает заряжаться конденсаторам , поэтому управляющие импульсы микросхемы не вырабатывают.
Плавный пуск осуществляется при помощи постепенного увеличения напряжения на обмотках двигателя от нулевого значения до номинального. Это достигается за счет увеличения угла открывания тиристорных ключей за время, называемое временем запуска.
В конструкции используется трехфазный электродвигатель 50 Гц, 380 В. Обмотки двигателя, соединенные «звездой», подключаются к выходным цепям, обозначенным на схеме как . Средняя точка «звезды» подключается к сетевой нейтрали (N).
Выходные ключи выполнены на тиристорах включенных встречно – параллельно. В конструкции применены импортные тиристоры типа 40TPS12. При небольшой стоимости они обладают достаточно большим током – до 35 А, а их обратное напряжение 1200 В. Кроме них в ключах присутствуют еще несколько элементов. Их назначение следующее: демпфирующие RC цепочки, включенные параллельно тиристорам, предотвращают ложные включения последних , а с помощью варисторов поглощаются коммутационные помехи, амплитуда которых превышает 500 В.
В качестве управляющих узлов для выходных ключей используются микросхемы типа КР1182ПМ1. Эти микросхемы достаточно подробно были рассмотрены в первой части статьи. Конденсаторы внутри микросхемы формируют пилообразное напряжение, которое синхронизировано сетевым. Сигналы управления тиристорами в микросхеме формируются путем сравнения пилообразного напряжения с напряжением между выводами микросхемы 3 и 6.
Для питания реле в устройстве имеется блок питания, который состоит всего из нескольких элементов. Это трансформатор , выпрямительный мостик , сглаживающий конденсатор . На выходе выпрямителя установлен интегральный стабилизатор типа 7812 обеспечивающий на выходе напряжение 12 В, и защиту от коротких замыканий и перегрузок на выходе.
При замыкании тумблера напряжение 12 В включает реле . Их нормально-замкнутые контакты размыкаются, что обеспечивает возможность зарядки конденсаторов от внутренних генераторов тока. Вместе с увеличением напряжения на этих конденсаторах увеличивается и угол открывания тиристоров. Тем самым достигается плавное увеличение напряжения на обмотках двигателя. Когда конденсаторы зарядятся полностью, угол включения тиристоров достигнет максимальной величины, и частота вращения электродвигателя достигнет номинальной.
Для выключения двигателя следует разомкнуть выключатель , Это приведет к отключению реле . Их нормально – замкнутые контакты замкнутся, что приведет к разряду конденсаторов через резисторы . Разряд конденсаторов будет длиться несколько секунд, за это же время произойдет останов двигателя.
1.4 Анализ надежности защиты электрооборудования
Наиболее распространенной электрической сетью напряжением до 1 кВ является четырехпроводная сеть с глухозаземленной нейтралью. В такой сети основными видами повреждения является короткое замыкание между фазами и отдельных фаз на землю. Так как корпус электрооборудования соединен с нулевым проводом, то при этом замыкании фазы на корпус приводит к однофазному короткому замыканию. В соответствии с ПУЭ электрические сети напряжением до 1 кВ должны иметь защиту от токов короткого замыкания, обеспечивающую по возможности наименьшее время отключения. Для защиты от токов короткого замыкания применяются автоматические выключатели.
В силовых цепях установлен автоматический выключатель QF1 с электромагнитным расцепителем. Цепи управления защищены от короткого замыкания автоматом QF 2.
В схеме управления предусмотрен магнитный пускатель. Пускатель представляет собой контактор переменного тока. Магнитный пускатель защищает двигатель от недопустимого понижения напряжения. Реверсивный магнитный пускатель снабжен электрической блокировкой, препятствующей включению одного из контактов в то время, когда включен другой
В схеме управления двигателем предусмотрен магнитный пускатель КМ 1.
2.1 Расчет мощности и выбор электродвигателя насоса.
1. Вес перекачиваемой жидкости , Н/м3 определили согласно /2,стр.6/ по формуле
где g- ускорение свободного падения, g=9.81 м/с2
2. Сечение трубопровода S,м2 определили согласно /2,стр.6/ по формуле :
3, Скорость жидкости в магистрали υопределили согласно /1,стр.337/ по формуле :
4.Потери напора в магистрали , м, определили согласно /1с.337/ по формуле:
Где α-коэффициент, зависящий от материала и срока службы трубопровода
5. Потери напора в коленах ΔН2,м.,определили согласно /1с.337/ по формуле:
ΔН2=Nк*E
Где Е-коэффициент зависящий, от отношения диаметра трубы d к радиусу ее закругления R:
Таблица 2.1 Отношение диаметра трубы к радиусу ее закругления
|
d/R |
0.1 |
0.2 |
0.3 |
0.4 |
0.5 |
0.6 |
0.8 |
1.0 |
|
E |
0.13 |
0.138 |
0.158 |
0.21 |
0.29 |
0.44 |
0.98 |
1.98 |
6. Потери напора в вентилях ΔН3,м определили по формуле:
ΔН3=,
Где коэффициент, зависящий от количества и конструкции вентилей. Коэффициент К приняли согласно /3.с.61/ К=0.49.
ΔН3=4*0.5*
7. Потери напора в задвижках ΔН4,м определяют согласно /1c.338/ по формуле:
ΔН4*з*m
где m-коэффициент, зависящий от количества и конструкции заслонок, приняли согласно /3c.61/ m=0.06
ΔН4=
8. Суммарные потери напора ΔН, определили по формуле:
ΔН= ΔН1+ ΔН2+ ΔН3+ ΔН4,
ΔН=0.061+0.023+0,02+0,027=0.13м.
9.Мощность электродвигателя насоса Р,кВт определили согласно /1 c.338/ по формуле
P=
Где -К.П.Д насоса,
- К.П.Д передачи,
-коэффициент запаса.
К.П.Д насоса принимают согласно /4c.471/ для поршневых насосов К.П.Д передачи приняли согласно /4c.471/ -0.9,
Выбрал асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором марки В100S2, BP100L2
Таблица 2.2 Техническая характеристика двигателя.
|
Марка |
Р, кВт |
I, А |
КПД,% |
Мn/Mном |
In/I ном |
Масса |
|
B100S2 |
15 |
24 |
89,5 |
2,3 |
6,0 |
- |
2.2 Проверка выбранного двигателя на нагрев и перегрузку.
Проверка двигателя по нагреву состоит в сопоставлении допустимой для него температуры с той, которую он имеет при работе.
1.При проверке двигателя по нагреву обычно оценивается не абсолютная его температура, а так называемый перегрев τдоп, который представляет собой разность температур двигателя Qдоп и окружающей среды Qо согласно /1c.261/.
Допустимая температура нагрева двигателя Qдоп оС определяется классом нагревостойкости его изоляции. Основными применяемые в настоящее время классами изоляции являются B,Fи Н допустимая температура нагрева которых соответствует 130 оС,155 оС и 180 оС. Температура окружающей среды принимается согласно /1 c.261/ Qo =40 оС.
2. Двигатель будет работать в допустимом тепловом режиме при выполнении условии согласно /1 c.261/
где - максимальный нагрев двигателя за время его работы, оС(максимальное установившееся превышение температуры двигателя)
3.Максимальное установившееся превышение температуры двигателя , оС определяют согласно /1,с.261/ по формуле:
4. Теплоотдача А, Дж определили согласно /1,с.261/ по формуле:
где С-теплоемкость двигателя, Дж/( оС*с)
Тн- постоянная переменная нагрева двигателя, оС
5. Мощность тепловых потерь определили согласно /1 с.261/ по формуле:
где Рн - номинальная мощность двигателя, Вт.,
номинальный К.П.Д двигателя.
6. Теплоемкость двигателя С, Дж/ оС определили согласно /1 с.261/ по формуле:
m-масса двигателя, кг.,
с- удельная теплоемкость стали определили согласно /1 с.260/
с=452Дж/ оС*кг.
Величина постоянная времени нагрева определяется размерами двигателя и формой защиты его от воздействий окружающей среды. У открытых и защищенных двигателей малой мощности постоянная времени нагрева определили согласно /2 с.75/ равна 20-30 мин. У закрытых электродвигателей большой мощности она доходит до 2-3ч.
Определение значений С,А,τmax проверяют его на соответствии условно
. Если это условие выполняется, то двигатель проходит по нагреву.
2.3 Расчет механической характеристики выбранного двигателя.
1. Естественная механическая характеристик строиться согласно /1 с.44/ по уточненной формуле Клосса.
где ,
q - вспомогательная величина,
S - скольжение,
Sк - критическое скольжение.
2. Критическое скольжение Sк определили согласно /1 с.44/ по формуле:
где - номинальное скольжение,
А – вспомогательная величина.
3. Номинальное значение определили согласно /1 с.45/ по формуле:
где nc - синхронная частота вращения двигателя, об/мин.,
nн – номинальная частота вращения двигателя об/мин.
4. Вспомогательная величина А определили согласно /1 с.44/ по формуле:
где λn - краткость пускового момента.
5. Вспомогательная величина q определи согласно /1 с.44/ по формуле:
6. Подставляя значение скольжения S от до 1.0 с шагом 0.1 в формулу Клосса определили значение моментов. Данные расчетов занесли в таблицу 2.3
Таблица 2.3 Расчет механической характеристики.
|
S |
0 |
Sн |
0.1 |
0.2 |
0.3 |
Sк |
0.4 |
0.5 |
0.6 |
0.7 |
0.8 |
0.9 |
1.0 |
|
W=1-S |
1 |
1.02 |
0.9 |
0.8 |
0.7 |
0.37 |
0.6 |
0.5 |
0.4 |
0.3 |
0.2 |
0.1 |
0 |
|
M |
0 |
1.02 |
1.85 |
2.34 |
2.48 |
2.5 |
2.5 |
2.46 |
2.4 |
2.33 |
2.25 |
2.18 |
2.1 |
7. По расчетным данным, занесенные в таблицу 2.3 построили естественную механическую характеристику.