Привод оросительной установки

Э3.2.cdw

Электропривод оросительной установки
Схема электрическая принципиальная
Электродвигатель ассинхронный
Выключатель автоматический
Переключатель позиционный
Пост управления кнопочный
Арматура светосигнальная
Клапан электромагнитный

Схема кинем. 5.11.cdw

- центробежный насос;
Электропривод оросительной
Схема кинематическая.

Схема технолог_чна 5.111.cdw

- Всасывающий трубопровод
- Насосная установка
- Нагнетающий трубопровід
- Водонакопительный резервуар
оросительной установки.
Схема технологическая.

курсак Привод.docx

Технологическая и кинематическая схема установки. Краткое
Расчет и построение механической характеристики и диаграммы
нагрузки рабочей машины.
Выбор электродвигателя для привода рабочей машины
Выбор электродвигателя по частоте вращения.
Выбор типа передачи.
Выбор мощности с учетом режима работы.
Выбор двигателя по электрической модификации.
Выбор двигателя по степени защиты климатическому исполне-
нию и категории размещения.
Проверка выбранного двигателя по условиям пуска и на пере-
грузочную способность.
Расчет переходных процессов электропривода.
Определение приведенного момента инерции.
Расчет и построение механической характеристики электро-
Определение времени пуска и торможения электропривода.
Расчет и построение нагрузочной диаграммы электродвигателя
Определение допустимого числа пуска привода.
Выбор схемы управления электроприводом. Описание схемы
Выбор аппаратуры управления и защиты.
Выбор магнитных пускателей.
Выбор и проверка автоматических выключателей.
Выбор элементов схемы автоматического управления.
Перечень элементов схемы управления с указанием технических
Расчет стоимости выбранного комплекта оборудования.
Многовековой опыт и данные современной науки показывает что орошение создает благоприятные условия для более полного использования растениями питательных веществ и удобрений находящихся в почве. При этом улучшается взаимодействие оросительной воды почвы и растения. Вода является одним из важнейших факторов почвообразования. Систематическое орошение существенно влияет на почвообразовательный процесс и даже может менять его направление человек как бы перемещает почву в зону более влажного климата. При орошении основным поставщиком механической энергии и соответственно потребителем электрической является электропривод технологического оборудования. Если двигатели перегружены то они быстро выходят из строя если недогружены - работают неэффективно снижается КПД. Таким образом основные условия для работы электроприводов любых технологических установок и оросительной в частности–является тщательный подбор двигателя по мощности в соответствии с потребляемой нагрузкой при работе желательно автоматическом режиме.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ И КИНЕМАТИЧЕСКАЯ СХЕМА УСТАНОВКИ. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СХЕМЫ.
Технологическая схема.
Перед запуском агрегата полость насоса заполняется водой так как центробежный насос не создает вакуум. Через открытый клапан установленный на заливной линии насоса вода поступает во всасывающую линию и насос вытесняя из них воздух. В конце процесса заливки насоса включается приводной двигатель и при достижении номинальной частоты вращения в свою очередь включается двигатель задвижки который полностью открывает ее и вода поступает в бассейн наполняя его до максимального уровня.
Кинематическая схема.
Кинематическая схема изображает двигатель и насос соединенные между собой непосредственно с помощью муфты. Указан так же путь передачи механической энергии от вращающегося ротора двигателя к валу насоса.
РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ДИАГРАММЫ НАГРУЗКИ РАБОЧЕЙ МАШИНЫ.
Режим работы электродвигателя привода насоса относится к продолжительному режиму S1 так как время пуска и торможения электропривода мало по сравнению с общим временем работы при каждом включении и нагрев двигателя может и не учитываться. Нагрузочная диаграмма будет представлять собой в данном случае прямую линию:
Выбор двигателя будем производить по расчетной мощности насоса. Для этого нужно определить необходимую подачу воды исходя из условий задания. Подачу насосной установки определяют по оросительной норме (количеству воды вносимой в почву за оросительный вегетационный период.) Норму подачи воды называют гидромодулем. Расчетная ордината гидромодуля для овощей и сахарной свеклы составляет 045-055 лсга.[3]
Производительность (подачу) насосного агрегата находят из выражения
где: gмакс- расчетная ордината гидромодуля лсга;
F- орошаемая площадь га;
- к..д. оросительной установки.
Рассчитанную подачу разделяем на три насосных агрегата при этом подача одного насосного агрегата будет составлять около 196 лс.
По каталожным данным выбираем подходящий насосный агрегат учитывая необходимую подачу и напор и систему водозабора.
По каталожным данным [3] выбираем центробежный насос марки 12НДс со следующими характеристиками:
Q1 =196 лс = 7056м3ч = 02 м3с.
Выбор электродвигателя производим по данным рабочей машины.
Необходимая мощность двигателя для привода насоса определяется по выражению:
где: Q1- подача насоса м3с ;
Н1- полный напор насоса м;
- удельный вес жидкости Нм3;
Кз- коэффициент запаса
пер - к.п.д. передачи.
Согласно полученной расчетной мощности по каталожным данным [4] выбираем двигатель серии АИР250S4У3
Механическая характеристика насоса в общем виде описывается выражением:
где: - начальный момент Нм;
- момент сопротивления при Нм;
-номинальная угловая скорость радс;
-текущая угловая скорость радс;
х - показатель степени для насосов х=2;
Механическая характеристика зависит от способа пуска. По нашей схеме центробежный насос запускается с закрытой заслонкой на напорном трубопроводе при этом момент сопротивления на скорости близок к и составляет (04-05) т.е. пуск облегчается. Зная мощность выбранного нами двигателя и угловую скорость:
Для расчета и построения зависимости произведем расчет по формуле (3) и занесем данные в таблицу:
Пример произведения расчета:
ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ ПРИВОДА РАБОЧЕЙ МАШИНЫ.
Выбор электродвигателя по частоте вращения.
Для центробежного насоса очень важен правильный выбор угловой скорости двигателя так как от нее зависит производительность насоса или создаваемый им напор и момент мощности на валу двигателя. Центробежные насосы в большинстве случаев выполняются быстроходными поэтому двигатель выбираем по каталожным данным по расчетной мощности с учетом частоты вращения насоса.
Так как частота вращения двигателя будет находиться в пределах частоты вращения насоса соединение вала двигателя и насоса производим непосредственно с помощью муфты с к.п.д. передачи равным 1
Так как рабочей машиной у нас является центробежный насос то по механической характеристике пусковым способностям и конструктивному исполнению электродвигатель не требует особого исполнения. Выбираем двигатель серии АИ основного исполнения предназначенного для сухих помещений с климатическим исполнением У (умеренный климат) категорией размещения 3 (для работы в закрытых помещениях без искусственной вентиляции) и степенью защиты IP44(защита от твердых тел более10 м.; защита от брызг.).
Проверка двигателя по условиям пуска и перегрузочной способности.
Выбранный двигатель проверим по пусковому моменту потому что большинство машин имеют повышенное сопротивление трения во время пуска:
где: -пусковой момент при сниженном напряжении Нм;
где: номинальный момент Нм;
-кратность пускового момента Нм;
-коэффициент учитывающий снижения напряжения в сети.
=09; =4841 Нм; 1549 радс;
Статический момент пуска машины составляет:
где: -статический момент сопротивления который соответствует номинальной скорости вращения Нм.
Согласно выражению (4)
Выбранный двигатель выполняет условия пуска.
Проверка электродвигателя по перегрузочной способности.
где: -значение максимального момента электродвигателя с учетом снижения напряжения Нм;
-значение максимального статического момента сопротивления рабочей машины Нм;
12 - коэффициент учитывающий разброс величины сопротивления рабочей машины Нм.
где: - кратность максимального момента Нм;
Максимальное значение статического момента сопротивления рабочей машины равняется:
Согласно выражению (7):
Выбранный электродвигатель удовлетворяет условия на перегрузочную способность.
РАСЧЕТ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ЭЛЕКТРОПРИВОДА.
Приведенный к валу двигателя момент инерции частей электропривода которые находятся в движении определяется по выражению:
Так как в нашей системе электродвигатель - рабочая машина происходить только вращательное движение то часть выражения которое определяет инерцию поступательного движения можем не учитывать.
где: - момент инерции ротора электродвигателя кгм2;
- 11 12-коэфициент который учитывает момент инерции механической передачи;
-момент инерции вращающейся части привода кгм2;
- угловая скорость вала рабочей машины радс;
- угловая скорость электродвигателя радс.
= 089 кгм2; = =1549 радс.
При расчете необходимый момент инерции вращающейся части в виде цилиндра может быть определен в общем виде из формулы:
где:- масса вращающегося цилиндра кг;
- внешний и внутренний радиус цилиндрического тела м.
Зная из каталожных данных[2] установочные размеры электродвигателя: диаметр и длину вала ротора (D=75 мм R=375 мм); материал из которого он изготовлен можем определить его массу m= 2860 кг при этом ротор принимаем за цельный цилиндр и r = 0.
Исходя из этих данных можем определить момент инерции :
Согласно формуле (12):
Расчет и построение механической характеристики электродвигателя.
Расчет механической характеристики электродвигателя производиться на основе уточненной формулы Клосса с интерполяцией в пусковой части в отношении к минимальному и пусковому моменту;
где: - максимальный момент что развивает электродвигатель Нм;
S- текущее значение скольжения;
- критическое значение скольжения;
где: Sн- номинальное значение скольжения;
-кратность максимального момента.
Максимальный момент будет равен:
Максимальная угловая скорость будет равна:
Минимальный момент будет равен:
Минимальная угловая скорость будет равна:
Пусковой момент будет равен:
Рассчитанные данные занесем в таблицу:
При текущем значении угловой скорости:
По полученным данным можем произвести построение механической характеристики электродвигателя.
Определение времени пуска производим графоаналитичиским способом. Для этого на одном графике совмещаем механическую характеристику электродвигателя и рабочей машины и строим кривую динамического момента как разницу между моментом электродвигателя при сниженном напряжении и рабочей машины. Кривую динамического момента разбиваем на 10 участков и продолжительность пуска определяем по выражению:
где: - среднее значение динамического момента на участке Нм;
- значение угловой скорости электродвигателя на участке радс;
Продолжительность пуска будет равна сумме значений времени разбега на всех участках:
Время пуска двигателя составляет 029 с.
Время торможения системы двигатель- рабочая машина определяем по выражению:
где: - момент сопротивления рабочей машины при номинальной скорости равный 242 Нм.
Время торможения системы двигатель - рабочая машина составляет 063 с.
Расчет и построение нагрузочной диаграммы на период пуска.
После того как определены время пуска и торможения строим нагрузочную диаграмму на период пуска.
Момент двигателя находим по графику механической характеристики двигателя с учетом снижения напряжения при пуске.
Определение допустимого числа пусков привода.
Так как режим работы насосного агрегата S1 и время работы составляет около 8 часов в сутки то проверка электродвигателя на допустимое количество включений в час не производим.
ВЫБОР СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ. ОПИСАНИЕ СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ.
При разработке схем автоматизации управления насосными установками кроме системы защиты электродвигателей надо учитывать следующие процессы и факторы: пуск и остановку двигателей заливку и пуск насосов управление задвижками сигнализацию и защиту оборудования при авариях предохранение напорных трубопроводов от гидравлического удара и т.д.
Автоматическое управление оросительными насосными станциями требует дополнительного электрооборудования для предварительного залива насоса водой. В режиме ручного управления переключатель SA3 ставят в положение Р и управляют работой отдельных узлов при помощи кнопочных станций.
В случае когда вода не поступает в напорный трубопровод после пуска основного двигателя контакты струйного реле останутся закрытыми. Сработает реле времени КТ включив в свою очередь аварийное реле КН которое разомкнет цепь катушки промежуточного реле KL1 и замкнет цепь аварийной сигнализации. Основной двигатель отключиться. Реле КН получает питание через свои контакты до тех пор пока после устранения неполадок не будет нажата кнопка деблокировки SB6. Вслед за выключением главного электродвигателя электромагнитный клапан YA отключается контактами KL2. Положение задвижки контролирует по сигнальным лампам HL1 и HL2.
ВЫБОР АПАРАТУРЫ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ.
Магнитный пускатель предназначенный для коммутации и защиты электродвигателя выбирают исходя из следующих условий:
-по типу или серии:- ПМЛ;
-по номинальному напряжению магнитного пускателя:
-по номинальному току магнитного пускателя:
-по исполнению: не реверсивный без теплового реле с наличием кнопок «ПУСК» и «СТОП».
- по степени защиты климатическому исполнению и категории размещения и степени износостойкости:- IP54 О2 А.
По справочной литературе [4] выбираем автоматический магнитный пускатель ПМЛ713002А со следующими техническими характеристиками: UН.МП.= 660В IН.МП= 200А нереверсивный без теплового реле со степенью защиты IP54 и кнопками «ПУСК» и «СТОП» с климатическим исполнением О2 и классом износостойкости против срабатывания- А.
Так же выбираем тепловое реле РТЛ316004С со следующими техническими характеристиками: UТР= 660В IН..ТР= 200А IН.Н.ТР= 138А с климатическим исполнением и категорией размещения О4с одним размыкающим контактом.
Автоматический выключатель QF2 для защиты электродвигателя М1 привода насоса выбирается исходя из следующих условий [4]:
- по типу или серии: ВА-51;
- по номинальному напряжению автоматического выключателя:
где: - напряжение сети;
- по номинальному току автоматического выключателя:
- по количеству полюсов - трехполюсный с расцепителями в трех полюсах;
-по виду расцепителей - тепловой и электромагнитный;
-по номинальному току теплового расцепителя:
-По току отсечки электромагнитного расцепителя:
Ток отсечки электромагнитного расцепителя определяем по выражению:
где: - кратность отсечки автоматического выключателя [4] ;
Расчетное значение тока электродвигателя определим из выражения:
где: - кратность пускового тока электродвигателя =50.
- по климатическому исполнению и категории размещения: - УХЛ2;
- по степени защиты- IP54.
По справочной литературе [4] выбираем автоматический выключатель ВА31-35-34001000УХЛ2 со следующими техническими характеристиками: UН.AB= 660В IН.AB= 250А IН.ТР. = 200А k = 12
Выбор элементов схемы управления.
Для включения схемы в ручной или автоматический режим были выбраны переключатели типаПКУ3-31Д0014У3 посты управления в ручном режиме кнопочныеПКЕ 212-2У3 и соответствующие реле устройства сигнализации выполняющие условие автоматизации данного привода оросительной установки. Выбор производился по таким параметрам как UН и IН. протекающий через контакты командных устройств.
ПЕРЕЧЕНЬ ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ С УКАЗАНИЕМ ТЕХНИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ И ГОСТ.
Электромагнитный пускатель
ПМЛ713002А ТУ16-644001-83.
Электротепловое токовое реле
РТЛ316004С ТУ16-523.549-82.
переключатель ПКУ3-31Д0014У3 ТУ 16.524.014-75.
Пост управления кнопочный ПКЕ 212-2У3 ТУ16.642.046-86.
Промежуточное реле РПЛ 22-213У3 ТУ 16.523.554-78.
Арматура светосигнальная АСЛ ТУ 16.535.681-76.
Реле времени ВС-43-3 О4 ТУ 16.647.026-86.
Выключатель путевой ВП21-21А121-55У33 ТУ16-642031-85.
Клапан электромагнитный
Реле давления ДТ-25.
Реле аварийное РЭ3Э-6
РАСЧЕТ СТОИМОСТИ ВЫБРАННОГО КОМПЛЕКТА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
Так как отсутствуют данные о стоимости комплекта электрооборудования произведем технико-экономический расчет стоимости потребленной электрической энергии приводами насосных агрегатов орошаемой установки за один поливной период.
Установленная мощность эл. двигателя необходимая для привода насосных агрегатов
Количество приводных двигателей.
Количество часов работы двигателя в сутки.
Количество часов работы за поливной период(90 дней)
Потребление эл. энергии за поливной период
Текущий тариф на стоимость эл. энергии (с ПДВ)
Стоимость потребленной эл. энергии за поливной период.
В результате получаем что расчетная стоимость потребленной электрической энергии за один поливной период составляет:
тридцать тысяч шестьсот двадцать три гривны 44 коп.
В данной курсовой работе был произведен обоснованный выбор электродвигателя для привода насосной установки с учетом частоты вращения и мощности рабочей машины. Произведена проверка электродвигателя по условиям пуска и перегрузочной способности.
Рассмотрена технологическая и кинематическая схемы оросительной насосной установки.
Рассчитаны переходные процессы электропривода а именно: рассчитан приведенный момент инерции определенно время пуска и торможения системы «двигатель - рабочая машина» рассчитана и построена нагрузочная диаграмма на период пуска так же построена механическая характеристика электродвигателя.
Приведена и описана схема автоматизированного управления электроприводом. Произведен выбор аппаратуры управления и защиты.
Выполнен технико-экономический расчет стоимости потребленной электрической энергии приводами насосных агрегатов орошаемой установки за один поливной период.
Фоменков А.П. Электропривод сельскохозяйственных машин агрегатов и поточных линийА.П. Фоменков- М.: Колос 1984г.-288с.
Электропривід сільсько-господарських машин агрегатів та потокових ліній. Підручник.Л. Жулай; Б.В. Зайцев; Ю.И. Лаврененко [та ін.] за редакцією .Л. Жулая . -К.: Вища освіта 2001р.-288с.
Применение электрической энергии в сельскохозяйственном производстве. Справочник М.Я. Алышев В.Н. Андрианов [та ін.] под редакцией П.Н. Листова.-М.: Колос 1974г.-623с.
Марченко О.С. Довідник по монтажу і налагодженню електрообладнання в сільському господарстві О.С. Марченко- К.: Урожай 1994-237с.
Електропривод оросительной установки.
Хасанова Евгения Усмановна: Курсовая работа
В курсовой работе приведены технологическая кинематическая схемы и принципиальная электрическая схема автоматизированного управления электроприводом приведены описания этих схем.
Произведен расчет и построение механических характеристик рабочей машины и электродвигателя.
Произведен выбор двигателя по мощности с учетом режима работы по частоте вращения по типу передачи по электрической модификации по степени защиты климатическому исполнению и категории размещения. Двигатель проверен по условиям пуска и перегрузочной способности.
Рассчитаны переходные процессы электропривода: приведенного момента инерции пуск и торможение электропривода. Рассчитана и построена нагрузочная диаграмма на период пуска. Произведен выбор аппаратуры управления и зашиты.
Произведен расчет стоимости потребленной электрической энергии приводами насосных агрегатов орошаемой установки за один поливной период.
Табл. 6; граф. 7; лит. 4.
Міністерство аграрної політики України
Таврійський державний агротехнологічний університет
КАФЕДРА «АВТОМОТИЗИРОВАННИЙ ЕЛЕКТРОПРИВД»
«Електропривід зрошувальної установки»
з дисципліни Електропривід
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
Студент: Хасанова вгенія Усманована
Службові примітки: Курсова робота захищена