Управление водродным компрессором, цех4 ЗАО Каустик - Технология - Скачать бесплатно
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Литературный обзор
2 Техническая характеристика и расчетная часть
2.1 Описание режимов работы установки
2.2 Анализ недостатков существующей схемы управления
2.3 Требования к электроприводу и автоматики
2.4 Выбор рода тока и величины питающей сети
2.5 Выбор системы электропривода, методов, регулирования скорости и
торможения
2.6 Расчёт мощности и выбор электродвигателя компрессора
2.7 Внесения изменения в схему управления компрессором
2.8 Проверочный расчёт выбранного электродвигателя по нагреву
и перегрузке
2.9 Выбор аппарата защиты и автоматике, плавких вставок,
нагревателей тепловых реле и автоматических выключателей, пускателей
и трансформаторов
2.10 Выбор сечения проводов и питающих кабелей
2.11 Описание запроектированной схемы
2.12 Устройство и проверка заземления на установке
2.13 Расчёт электрического освещения методом коэффициента
использования светового потока
2.14 Характеристика помещения и оценка зрительных работ
2.15 Выбор освещённости, системы освещения и источников света
2.16 Выбор типа светильников, их размещение и высота подвеса
2.17 Расчёт мощности и выбор ламп
2.18 Выбор схемы питания, типа осветительных щитков
2.19 Расчёт и выбор сечения питающей и распределительной сети
2.20 Аварийное освещение
2.21 Проверочный расчёт электрического освещения точечным методом
2.22 Составление сводной таблицы светотехнического расчёта
3 Организационно – технологическая часть
3.1 Организация ремонта электрооборудования
3.2 Система планово – предупредительного ремонта (ППР) и
составление его графика
3.3 Подсчёт количества рабочих (ремонтников) для выполнения работ,
предусмотренных графиком ППР
3.4 Описание технологии ремонта и расчет потребностей в основных
ремонтных изделиях, материалах, инструменте для ремонта двигателя
4 Экономическая часть
4.1 Технико-экономический выбор варианта электропривода
(электродвигателя) производственных механизмов
4.2 Смета на электрооборудования производственного механизма
4.3 Расчёт доходов на содержания и эксплуатацию электрооборудования
5 Охрана труда
5.1 Мероприятия по технике безопасности при монтаже (или эксплуатации)
электрооборудования
5.2 Составления инструкций по эксплуатации электрооборудования
водородного компрессора
5.3 Составление ведомости специального инвентаря и принадлежностей по
технике безопасности при монтаже (или эксплуатации)
электрооборудования
5.4 Противопожарные мероприятия
6 Заключение (вывод)
7 Литература
ВВЕДЕНИЕ
Компрессорами называют машины, предназначенные для сжатия, подачи газов
и паров из пространства меньшим давлением в пространство с большим
давлением.
К компрессорам, работающим по принципу уменьшения объема рабочей
полости, относятся поршневые и ротационные, у которых объем рабочей полости
цилиндра, изменяется при вращении одного или двух поршней, и мембранные, у
которых этот объем изменяется вследствие прогиба упругой мембраны.
Поршневые компрессоры характеризуются возвратно-поступательным
движением поршня. В ротационных компрессорах один или два поршня имеют
вращательное движение в цилиндре.
К компрессорам, работающим по принципу уменьшения объема, относятся
также гидравлические компрессоры, где поршнем является столб воды,
всасывающий в трубу воздух, который далее выделяется в
водоотделителе.
По принципу сообщения скорости потоку газа работают центробежные,
осевые и эжекторные компрессоры. У центробежных компрессоров в рабочем
колесе, вращающемся с числом оборотов 3000—27000 в минуту, лопатки сообщают
газу большую скорость. Возникающая при этом центробежная сила вызывает
сжатие газа, которое еще более возрастает после выхода газа из рабочего
колеса и понижения его скорости в диффузоре. У осевых компрессоров поток
газа направлен по оси вращения рабочего колеса.
К другим признакам, по которым можно классифицировать компрессоры,
относятся тип привода, вид охлаждения, расположение цилиндров и т. п.
Эксплуатационные особенности различных типов компрессоров определяют
области их применения.
У лопаточных машин значительны потери вследствие неплотностей, что
является одной из причин применения этих компрессоров при низких давлениях
и больших производительностях.
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
В России компрессоростроение стало развиваться только с 1930—1931 гг.
Заводы им. Фрунзе, «Борец» и «Компрессор» выпускают горизонтальные,
вертикальные и V-образные компрессоры, появляются первые мотор-компрессоры
и турбо-машины. За последние годы в компрессоростроении достигнуты
значительнее успехи. Например, сконструированы такие уникальные машины, как
поршневые компрессоры производительностью Q = 16000 м3/час на 320am и
производительностью 300 м3/час на 1500am, а также турбомашина
производительностью Q = 4100 м3/мин.
Тенденцией современного компрессоростроения являются облегчение
удельного веса машин, повышение их КПД, увеличение надежности работы,
автоматизация регулирования производительности и защита от аварий.
Стремление повысить безопасность работы компрессора и снизить расход
энергии при отношениях давлений больших 5—8 (в зависимости от типа машин)
привело к созданию двухступенчатых и многоступенчатых машин.
В соответствии с этим современные поршневые компрессоры строят с
большим числом оборотов и непосредственным соединением с электродвигателем.
Ротором электродвигателя часто служит коленчатый вал компрессора. Машины
снабжаются многоступенчатым регулированием производительности и защитой,
обеспечивающей остановку компрессора при отсутствии давления в системе
смазки, прекращении подачи охлаждающей воды, чрезмерном повышении
температуры конца сжатия и т. д. Все большее распространение получают
угловые компрессоры, т. е. компрессоры, у которых первая ступень
расположена вертикально, а вторая горизонтально.
Наконец, следует отметить появление компрессоров нового типа —
винтовых. Эти компрессоры состоят из двух винтов, синхронно вращающихся с
большой скоростью (до 10000об/мин). Такие компрессоры могут развивать
давление до 12am.
2 ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
производительность, м3/с
2,08
давление начальное, МПа 0,098
давление конечное, МПа
0,196
длина, м
4,90
ширина, м 1,6
высота, м
2,54
2.1 Описание режимов работы установки
Режим работы непрерывный продолжительный.
В отделения установлено два компрессора. Они находится в работе, второй
– в ремонте или в резерве. Продолжительность между текущими ремонтами 8520
часов, время простоя в текущем ремонте 120 часов. Время работы между
капитальными ремонтами 60000часов, время простоя в капитальном ремонте 720
часов. Кроме этого ежемесячно компрессор останавливается для текущего
ремонта продолжительностью 8 часов.
2.2 Анализ недостатков существующей схемы управления
Недостатки, существующие в схеме – это масленый выключатель.
Недостаток состоит в том, что при включение масленого выключателя, у
него подгорают контакты, образуется дуга при отключении, горит масло и
частое обслуживание.
2.3 Требование к электроприводу и автоматике
Турбокомпрессоры являются наиболее мощными турбомашинами. В настоящее
время мощность турбокомпрессоров достигает 18000кВт и выше. Эти машины
предназначены для повышения давления газа и транспортировки его по
трубопроводам. Наиболее типичные области применения турбокомпрессоров:
генерирование пневматической энергии; транспортировка газа по магистральным
газопроводам; компрессирование воздуха для получения кислорода методом
разделения подачи воздуха и кислорода в доменную печь; холодильная техника.
Регулирование производительности турбокомпрессоров в настоящее время
осуществляется в основном дросселированием на стороне нагнетания.
Коэффициент полезного действия турбокомпрессора при этом снижается
пропорционально регулированию производительности.
Особенность работы турбокомпрессоров состоит также в том, что каждой
частоте вращения соответствует определённая критическая подача машины, ниже
которой работа становится неустойчивой. Причиной возникновения неустойчивой
работы турбокомпрессоров является повторяющийся срыв потока с рабочих и
направляющих лопаток, что приводит к сильным пульсациям давления. Задачей
регулирования подачи компрессоров является в данном случае обеспечение
транспортировки требуемого количества газа при минимальных энергетических
затратах. При сокращении потребления газа необходимо снижение подачи во
избежание излишнего повышения давления в трубопроводах. Поскольку
турбокомпрессоры объединяют в станции, состоящие из нескольких
последовательно или параллельно работающих компрессоров, в настоящее время
регулирование подачи ведётся ступенчато изменением числа работающих машин.
Турбокомпрессоры, нагнетатели и воздуходувки, как правило, являются
машинами с режимом длительной нагрузки, вследствие чего их электроприводы
должны быть рассчитаны на длительную работу с большим числом часов работы в
год (до 8400ч). Они являются быстроходными механизмами с частотой вращения
рабочего колеса от 3000 до 20000об/мин, что определяет целесообразность
применения для их приводов высокоскоростных двигателей. Все
турбокомпрессоры, за исключением турбовоздуходувок, работают на сеть с
сопротивлением, что определяет существенную зависимость момента
сопротивления
на валу от частоты вращения. Наиболее совершенным способом регулирования
производительности турбокомпрессоров является изменение частоты вращения.
Пуск турбокомпрессоров производится обычно при разгруженной машине
путем соединения полости нагнетания с атмосферой или с полостью всасывания,
вследствие чего максимальный момент при пуске не превышает 0,4
номинального.
Автоматика таких машин должна удовлетворять требованиям, основными из
которых являются:
1) быстродействие;
2) селективность;
3) чувствительность;
4) надёжность.
Селективностью автоматики называется её способность отключать при
коротком замыкании только повреждённый участок или ближайший участок к
месту повреждения.
Чувствительность всех видов автоматики оценивается коэффициентом
чувствительности и минимальному току короткого замыкания.
Надёжностью работы автоматики заключается в её безопасном действии во
всех предусмотренных случаях.
2.4 Выбор рода тока и величины питающей сети
Для питания компрессора выбирается переменный ток, т.к. по сравнению с
постоянным током, он легче генерируется и передаётся на большие расстояния.
Для питания силовой части проекта, выбирается переменное напряжение из
стандартного ряда напряжений – 6кВ. Цепи управления запитываются
стандартным постоянным напряжением 220В.
2.5 Выбор системы электропривода, методов, регулирования скорости и
торможения
Разнообразие условий применения турбомеханизмов, их конструкций,
режимов эксплуатации определяет возможность и экономическую
целесообразность использования различных систем электропривода. Развитие
техники самого электропривода обусловливает смену одних систем
регулируемого электропривода другими, что также приводит к разнообразию
возможных технических решений,
Для привода компрессоров до настоящего времени применялись
нерегулируемые электроприводы. Несмотря на очевидные тенденции к более
широкому использованию регулируемых электроприводов турбомеханизмов,
особенно для мощностей свыше 500 киловатт, нерегулируемый привод будет
оставаться основным видом электропривода в тех случаях, когда режим работы
турбомеханизма по технологическим условиям постоянен или мощность
турбомеханизмов невелика и регулирование их производительности без больших
потерь энергии может быть осуществлено воздействием на турбомеханизм или на
его гидравлическую сеть.
Наиболее распространенным видом привода вследствие своей простоты и
наименьших капитальных вложений является короткозамкнутый асинхронный
двигатель. Этот вид привода применяется для турбомеханизмов от самых малых
мощностей до нескольких тысяч киловатт. При мощности свыше 300 киловатт
наряду с короткозамкнутым двигателем все шире применяют синхронные
двигатели.
Системы регулируемого электропривода обеспечивают ступенчатое
регулирование частоты вращения. Для двигателей большой мощности получили
применение схемы с питанием синхронного двигателя от источников различной
частоты.
Регулируемый электропривод с плавным изменением частоты вращения в
широком диапазоне наилучшим образом удовлетворяет условиям автоматического
и экономического регулирования производительности турбомеханизмов.
2.6 Расчёт мощности и выбор электродвигателя компрессора
Мощность электродвигателя Р, кВт, определили согласно /4, с.311/ по
формуле
[pic], (1)
где kз – коэффициент запаса;
Q – производительность, м3/с;
А – работа сжатия, кг(м/м3;
(к – КПД компрессора;
(п – КПД передачи.
Работу А, кг(м/м3, для сжатия воздуха определили согласно /4, с.311/ по
формуле
[pic], (2)
где р1 – начальное давление, ат;
р2 – конечное давление, ат.
Коэффициент полезного действия компрессора приняли согласно /4, с.311/.
(=0,6 – 0,8.
Коэффициент запаса для данного типа компрессора
Kз=1,1 – 1,2.
Коэффициент полезного действия передачи приняли согласно /4, с.311/.
(=0,9,
[pic],
[pic].
Мощность электродвигателя для компрессора Рд, кВт определили согласно
/2, с.221/ по формуле
[pic], (3)
где (мех – механический КПД.
Механический КПД приняли согласно /2, с.221/
(мех=0,7,
[pic].
Для электропривода компрессора электродвигатель выбрали согласно /3,
с.104/
Таблица 1 – Технические данные двигателя.
|Тип двигателя |Мощность, |КПД, % |cos( |[pic] |[pic] |Iн, А|
| |кВт | | | | | |
|4АЗМО – 630/60002УХЛ4 |630 |95,7 |0,88 |1 |5,3 |72 |
2.7 Внесение изменения в схему управления компрессором
Исходя из недостатков схемы управления изменить её можно поставив
вместо масленого выключателя вакуумный. Так как, вакуумный выключатель
имеет ряд таких достоинств, которых нет у масленого выключателя, это: малые
размеры, в момент разрыва контактов не образуется электрическая дуга, малый
ход подвижного контакта 5 – 6мм и другие.
2.8 Проверочный расчёт выбранного электродвигателя по нагреву и
перегрузке
Для проверки электродвигателя по нагреву должно соблюдаться условие
согласно /4, с.185/ по формуле
[pic], (4)
где (max – максимальная установившаяся температура превышения;
(доп – допустимое превышение температуры для изоляции
двигателя.
Допустимое превышение температуры (доп, (С, определили согласно /4,
с.185/ по формуле
[pic], (5)
где (доп – предельно допустимое превышение температуры ,
электроизоляционных материалов применяемых при
изготовлении электрических машин, (С;
(0 – температура окружающей среды, (С.
Предельно допустимое превышение температуры электроизоляционных
материалов применяемых при изготовлении электрических машин, приняли
согласно /5, с.185, таблица 5.14/
(доп=155(С.
Температуру окружающей среды, приняли
(0=40(С,
[pic].
Максимальную установившеюся температуры превышения определили
согласно/4, с.185/ по формуле
[pic], (6)
где (Рт – мощность тепловых потерь, Вт
А – теплоотдача, Дж/(С(с).
Теплоотдачу определили согласно /4, с.184/ по формуле
[pic], (7)
где С – теплоёмкость двигателя;
Тн – постоянная времени нагрева
Постоянную нагрева двигателя, приняли
Тн=2000с.
Мощность тепловых потерь определили согласно /4, с.184/ по формуле
[pic] , (8)
где Рном – номинальная мощность электродвигателя, кВт;
( - КПД электродвигателя.
Коэффициент полезного действия электродвигатели приняли
(=0,91,
[pic].
Теплоёмкость двигателя определили согласно /5,с.127/ по формуле
[pic], (9)
где Q – количество теплоты, Дж;
Т1 – температура двигателя перед работой, К;
Т2 – конечная температура двигателя, К.
Температуру двигателя перед работой приняли равной
Т1=313К.
Конечную температуру двигателя приняли равной
Т2=338К.
Количество теплоты определили согласно /5, с.127/ по формуле
[pic], (10)
где m – масса двигателя, кг;
с – удельная теплоёмкость, Дж/кг(К.
Массу двигателя взяли равной
m=2660кг.
Удельную теплоёмкость, с изоляцией F, для стали взяли равной
с=460Дж/кг(К,
[pic],
[pic],
[pic],
[pic],
(доп=115>81,1=(max.
2.9 Выбор аппаратов защиты и автоматики, плавких вставок, нагревателей
тепловых реле и автоматических выключателей, пускателей и трансформаторов
Автоматические выключатели обеспечивают одновременно функции коммутаций
силовых цепей и защиты электроприёмника, а также, от перегрузки и коротких
замыканий. Аппараты имеют тепловой расцепитель и, как правило,
электродинамический расцепитель. Автоматы, как правило, снабжаются
дугогасящими устройствами в виде фибровых пластин либо дугогасящих камер.
Автоматы используются для коммутации и защиты цепей электроустановок
различного назначения. Они устанавливаются в шкафах отходящих линий
комплектных трансформаторных подстанций. Автоматы выпускают на переменные
напряжения от 220 до 660В и постоянные – от 110 до 440В с ручным и
электродвигательным приводом.
Автоматы выбирают по их номинальному току. Уставки токов расцепителей
определяют по следующим соотношениям:
Для силовых одиночных электроприёмников:
Ток уставки теплового расцепителя IТ, А определили согласно /3, с 140/
[pic], (11)
где Imax – расчётная максимальная токовая нагрузка, А.
Расчётную максимальную токовую нагрузку определили согласно /5, с 168/
|
