Разработка автоматизированного электропривода центробежного насоса. Вариант 2

Основная часть насосных установок действует в водонасосных станциях промышленных предприятий и городских системах водоснабжения. Регулирование напора и подачи воды в водонасосных станциях с насосными установками мощностью до 100кВт осуществляется дросселированием заслонки нагнетающего трубопровода, что приводит к значительным потерям электроэнергии и вызывает трудности автоматизации водонасосной станции.

Более рациональное использование водных ресурсов, а также экономия энергетических затрат на переработку воды обеспечивается путем регулировании электроприводов насосных установок. Следовательно, повышение качества газо- и водоснабжения промышленных предприятий и жилых массивов с целью обеспечения технологического процесса, а также для удовлетворения санитарно-гигиенических норм и повышения комфорта населения в большой мере способствует осуществлению планов развития народного хозяйства.

Цель качественного водоснабжения – поддержание заданно уровня давления воды в диктующих точках трубопровода. Регулирование давления воды в таких точках из-за инерционности гидравлической системы предъявляет особые требования к схемам управления привода и водонассной станции. Надежность установки регулируемого привода насоса является главным требованием технологического процесса переработки воды, особенно на водонасосных станциях, работающих с бесперебойной подачей воды потребителю.

1  Описание технологического процесса. Формирование требований предъявляемых к АЭП.

В химической промышленности важное значение имеет транспортирование жидких или газообразных продуктов по трубопроводам как внутри предприятия между аппаратами и установками, так и вне его.

Движение жидкостей по трубопроводам и через аппараты связано с затратами энергии. При перемещении жидкости по горизонтальным трубопроводам и с низшего уровня на высший применяют насосы.

Насосы – гидравлические машины, которые преобразуют механическую энергию двигателя в энергию перемещаемой жидкости, повышая её давление. Разность давлений жидкости в насосе и  трубопроводе обуславливает её перемещение.

По принципу действия различают насосы типов:

·  Лопастные(центробежные)- давление создаётся центробежной силой , действующей на жидкость при вращении лопастных колес.

·  Объемные - разность давлений возникает при вытеснении жидкости из замкнутого пространства телами, движущимися возвратно-поступательно или вращающимися (поршневые, шестеренчатые, пластинчатые и винтовые насосы).

·  Вихревые- в энергию давления трансформируется энергия вихрей, образующихся в жидкости при вращении рабочего колеса.

·  Осевые, действие которых основано на перемещении жидкости, возникающем при вращении с ней устройства типа гребного винта.

Основные параметры насосов:

·  Производительность, или подача,–Q (м³/сек) определяется объемом жидкости, подаваемой насосом в нагнетательный трубопровод в единицу времени.

·  Напор– Н (м) характеризует удельную энергию, которая сообщается насосом единице веса перекачиваемой жидкости. Этот параметр показывает , на какую величину возрастает удельная энергия жидкости при прохождении её через насос.

·  Мощность.

Полезная мощность, затрачиваемая насосом на сообщение жидкости энергии давления,  равна произведению удельной энергии Е на расход жидкости γQ:

,                                                   (1.1)

Мощность на валубольше полезной мощности в связи с потерями энергии в насосе, относительная величина которых оценивается к.п.д. насоса:

,                                                     (1.2)

Коэффициент полезного действия  характеризует совершенство конструкции и экономичность эксплуатации насоса и зависит от конструкции и степени износа насоса. Эта величина отражает относительные потери мощности в самом насосе и выражается произведением:

                                                          (1.3)

где – коэффициент подачи, или объемный к.п.д., представляющий собой отношение действительной производительности насоса к теоретической (учитывает потери производительности при утечках жидкости через зазоры, а также вследствие неодновременного перекрытия клапанов и выделение воздуха из перекачиваемой жидкости при давлении ниже атмосферного- во время всасывания).

η_Г- гидравлический к.п.д.- отношение действительного напора насоса к теоретическому (учитывает потери напора при движении жидкости через насос).

η_МЕХ - механический к.п.д., характеризующий потери мощности на механическое трение в наосе(в подшипниках и т.д.).

Мощность, потребляемая двигателем, или номинальная мощность двигателя, больше мощности на валу на величину механических потерь в передаче от электродвигателя к насосу и в самом электродвигателе:

,                                                   (1.4)

где η_ПЕР -к.п.д. передачи,

η_ДВ - к.п.д. двигателя.

– полный к.п.д., который характеризует полные потери мощности насосной установки