Автоматизированный частотный электропривод насосной установки

Расчет и выбор мощности насоса и электродвигателя, построение гидравлических характеристик насосной установки. Выбор силовых элементов автоматизированного частотного электропривода. Обоснование закона управления при частотном способе управления.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

ГОУ ВПО

«БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. В. Г. ШУХОВА»

Кафедра электротехники и автоматики

Курсовой проект

на тему: «Автоматизированный частотный электропривод насосной установки»

Выполнил: студент гр. ЭА-51

Митрохин П.Н.

Руководитель: Авербух М.А.

Белгород 2013

1. Краткое описание технологического процесса

В качестве оборудования, где необходимо применение регулируемого электропривода была взята насосная установка.

Применение насосных установок различное: поднятие жидкости на определенную высоту, подача ее на необходимое расстояние в горизонтальной плоскости или циркуляция воды в какой-либо замкнутой системе.

Схема поднятия воды на высоту представлена на рис 1.1.:

Рис. 1.1 Гидравлическая схема насосной системы.

где: 1 - напорный трубопровод; 2 - задвижка; 3 - обратный клапан; 4 - насос; 5 - приемный клапан; 8 - всасывающий трубопровод; H - полная высота подъема.

2. Исходные данные для проектирования

Исходные данные принимаются в соответствии задания для курсового проектирования.

Исходные данные представлены в табл. 2.1.

H0н, м	Hм, м	Нс, м	Qм, м3/ч
28	20	1,4	35

Принимаем кинематическую схему установки, представленную на рис. 2.1.

Рис. 2.1 Кинематическая схема насосной установки

2.1 Расчет и выбор мощности насоса и электродвигателя, построение гидравлических характеристик

Расчет и выбор мощности насоса.

Ориентировочная мощность насоса определяется по формуле [1]:

где - максимальный расход, /с; - максимальный напор, м; =1000 кг/м³ - плотность вещества; =9,81 / - ускорение свободного падения; - КПД насоса.

Выбираем насос исходя из следующего условия:

Согласно условию выбора (2.2) выбираем насос Grundfos TP 100-240/2 [2].

Параметры насоса:

Grundfos TP 65-190/2

, В	, кВт	, об/мин	, м	, /ч	T, ?С
380	2,2	1752	20	20	140

Расчет и выбор мощности двигателя.

Ориентировочная мощность насоса определяется по формуле [1]:

где=1,4 - коэффициент запаса; - номинальная мощность насоса, Вт;

0,9 - КПД двигателя.

Выбираем двигатель исходя из следующего условия:



Согласно условию выбора (2.4) выбираем электродвигатель серии АИР [3].

Параметры двигателя: 4А80В2УЗ

Номинальная мощность, кВт	Pн дв	2,2
Номинальная частота вращения, об/мин	nн дв	2850
Синхронная частота вращения, об/мин	n1	3000
Номинальный ток, А	Iн дв	4.616
Линейное напряжение, В	U1н дв	380
Частота сети, Гц	f1	50
к.п.д.		0,83
Коэффициент мощности		0,87
Число пар полюсов	pп	1
Момент инерции, кг•м2	Jдв	0,021
Кратность пускового тока	ki	6,5
Кратность пускового момента	kп	1.2
Кратность критического момента	kм	2

Построение гидравлических характеристик насоса и сети.

Характеристика насоса [1]:

где - напор насоса, м; - напор насоса при расходе равным нулю, м; - номинальная скорость вращения двигателя, рад/с; щ - скорость вращения двигателя, рад/с; Q - расход насоса, м³/с; С - конструктивный коэффициент насоса, определяемый по формуле (2.6).

Характеристика магистрали [1]:

где - статический напор; R - коэффициент сопротивления магистрали, определяемый по формуле (2.8).

Построим гидравлическую характеристику:

1) - характеристика насоса;

при щ=:

при щ=:

2) - характеристика магистрали.



Рис. 2.2 Гидравлические характеристики насоса и сети

3. Выбор силовых элементов системы ППЧ-АД

3.1 Выбор силового преобразователя частоты

Так как для привода насоса используют высокоскоростной асинхронный двигатель, то примем преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока. На рис. 3.1 представлена укрупненная схема электропривода насоса по системе ППЧ-АД.

Рис. 3.1 Принципиальная схема системы ППЧ-АД с промежуточным звеном постоянного тока

ПЧ выбираем из следующего условия:

Полная номинальная мощность двигателя, потребляемая из сети, определяется по формуле:



Согласно условию выбора (3.1) выбираем преобразователь Mitsubishi F740-00052 EC

Технические характеристики преобразователя представлены в табл. 3.1

Модель преобразователя	F740-00052 EC
Номинальная мощность двигателя, кВт	Рн пр	5,5
Выход	Полная мощность преобразователя, кВ•А	Sн пр	9,6
	Номинальный выходной ток, А	Iн пр	12
	Выходное напряжение, В	Uпр вых	3-х фазное 0-380
	Выходная частота, Гц	fвых	0,5-400 Гц
Вход	Номинальный входной ток, А	Iвх пр	14
	Номинальное входное напряжение, В	Uвх пр	380-480 В, -15%/+10%
	Номинальная частота сети, Гц	f	50 / 60 Гц ± 5%

Рис. 3.2 Схема внешних подключений для преобразователя частоты VFD-B

Преобразователь имеет следующие характеристики: