Сорғыш қондырғының өнімділігін реттеу
АҢДАТПА
Дипломдық жобада тұрғын кешеніне су беру станциясы сорғыш
қондырғының автоматтандырылған электр жетегі ойлап құрастырылған.
Жобада сорғыш қондырғының түрлері, құрылысы және жұмыс режимін
реттеу туралы мәліметтер келтірілген. Тиімді жетек ретінде "жиіліктік
түрлендіргіш - асинхронды қозғалтқыш (ТЖ-АҚ)" электр жетек жүйесі
таңдалып,
оның құрылымдық
сұлбасы құрастырылған және негізгі
элементтерінің параметрлері анықталған. Асинхронды қозғалтқыштың табиғи
және жасанды механикалық, электромеханикалық сипаттамалары анықталған,
және оның математикалық моделі мен құрылымдық сұлбасы құрастырылған.
Matlab пакетінде қозғалтқыштың имитациялық моделі жасалынып, әр түрлі
режим кезіндегі өтпелі үрдістер зерттелген.
Тұрғын үй үшін өрт қауіпсіздігі және еңбек қорғауға қатысты шаралар
қарастырылған және таңдалған электр жетектің экономикалық тиімділігі
анықталған.
АННОТАЦИЯ
В дипломном проекте разработан автоматизированный электропривод
насосной установки.станции подкачки воды жилищнего комплекса.
В проекте приведены сведения о типах , контрукциях и регулировании
рабочих режимов насосной установки. В качестве эффективного привода
выбрана система электропривода "тиристорный преобразователь частоты-АД-
ПЧ", разработана ее структурная схема и определены параметры основных
элементов. Приведены естественные и искуственные механические и
электромеханические характеристики асинхронного двигателя, построены его
математическая и имитационная модели и изучены переходные процессы в
различных режимах работы.
Предусмотрены мероприятия по охране труда и обеспечению пожарной
безопасности в жилом комплексе.
ANNOTATION
Pumping unit automation system of water supply into a housing estate was
developed in this graduation work.
The task of control system is to keep the set pressure steady in water main of
the housing estate, maintain stable pressure within 24 hours, maintain energy-saving
pressure control, prevent from increased and reduced pressure in water supply
network
In accordance with the output data the motor and frequency transformer were
chosen, power supply of pumping station was rated, structural scheme of control
system was developed, parameters of dynamic links were determined. PID-
regulator of pressure was synthesized. The study of dynamic modes of control
system was carried out by means of modeling in a computer. Efficiency analysis of
implementation frequency regulation of pumping unit drive was carried out and
measures to ensure safety labor conditions at a pumping station were elaborated.
Мазмұны
Кіріспе
10
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
2
2.1
2.2
2.3
3
3.1
3.2
4
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
5
5.1
5.2
5.3
Сорғыш қондырғы және оны автоматтандыру туралы жалпы
мәліметтер
Сорғыш қондырғыларының арналымы мен түрлері
Сорғыш қондырғылардың құрылысы
Сорғыш қондырғылардың жұмыс режимін реттеу
Сорғыш қондырғының автоматты реттеу жүйесінің негізгі
міндеттері және оған қойылатын талаптар
Автоматтандырылған сорғыш станциясының құрылымы
Сорғыш қондырғысын басқару әдістеріне аналитикалық шолу
Сорғыш қондырғының өнімділігін реттеу
Басқару жүйесінің сапалық көрсеткіштерін таңдау
ЖТ-АҚ электржетек жүйесін таңдауды негіздеу
Электр жетегінің негізгі элементтерін анықтау
Сорғыш қондырғысының электр қозғалтқышын таңдау және
қуатын есептеу
Қозғалтқыштың Т-тәріздес орынбасу сұлбасының
параметрлерін анықтау
Жиіліктік түрлендіргішті таңдау
Жиілік түрлендіргіші мен күштік сызбалардың элементтері
мен параметрлерінің есебі.
Транзистор және кері токтың диодтары арқылы келетін
токтың орташа мәнін есептеу.
Автоматтандырылған электр жетектің күштік сызбасын
жобалау және электр энергиясының жиынтық түрлендіргішін
таңдау.
Күш тізбегінің элементтерін таңдау және параметрлерін
есептеу
Жиілік түрлендіргішінің динамикалық үлгісі
Электр жетегінің электромеханикалық және механикалық
сипаттамаларын есептеу және құрылымдық сұлбасын
құрастыру
Скалярлық басқару кезінде механикалық сипаттамасын
тұрғызу
Электржетектің жылдамдық сипаттамасын есептеу
Электржетегінің құрылымдық сұлбасын құрастыру
12
12
14
15
17
18
20
20
24
25
30
30
32
35
35
36
38
39
42
43
44
47
50
5.4
Асинхронды қозғалтқыштың математикалық моделі және 54
құрылымдық сұлбасы
5.5
6
6.1
6.2
6.3
7
7.1
7.2
7.3
7.4
Асинхронды қозғалтқыштың имитациялық моделін құру
және өтпелі үрдістерін зерттеу
Өміртіршілік қауіпсіздігі
Электржетектерді пайдаланудағы қауiпсiздiк техникасы
Көп пәтерлі үйлерде тұратын тұрғындар мен жалға
алушыларға өрт қауіпсіздігі туралы нұсқаулық
Инженерлік - техникалық жүйелер мен жабдықтар
Техникалық-экономикалық есептеулер
Жобалық шешімдердің нұсқаларын техникалық-
экономикалық салыстыру
Салыстырмалы нұсқаларды салыстыру түріне келтіру
Салыстырмалы нұсқалар бойынша әр жылдағы тасымалдауға
кеткен шығындар есептемелері
Экономикалық тиімділіктің көрсеткіштері
Қорытынды
Әдебиеттер тізімі
62
71
71
73
75
80
80
83
85
90
92
93
Кіріспе
Өнеркәсіптегі және тұрғын-үй коммуналдық шаруашылығындағы
пайдаланатын электр энергиясының 60%-ға жуығы электрлі
қозғалтқыштардың үлесінен болады. Бұл жұмсалған энергияның басым бөлігі
желдеткіштердің жетекші жүйелері, компрессорлар, сорғыштар және басқа да
циклдік режимді жүктемесі бар қондырғыларға кетеді.
Энергия ресурстары мен энергияны тасымалдағыштардың бағасының
күрт өсуі өндірістегі оларға жұмсалатын жалпы шығындар сомасынан едәуір
асып кетуіне әкелді. Нәтижесінде көптеген өндірістік кәсіпорындар мен
тұрғын-үй коммуналдық шаруашылықтар алдында энергияны үнемдеу міндеті
туындады. Көптеген
өнеркәсіп орындарындағы
энергия ресурстарын
жұмсауға талдау жасай отырып, жағдаяттан шығудың екі бағыты бар екенін
энергия ресурстарын қажетсіз нәрсеге пайдалануды болдырмау мақсатында
жүргізілетін ұйымдастыру-техникалық шаралары және энергия үнемдеуші
технологияны пайдалана отырып энергия үнемдеуші жабдықтар енгізу
арқылы энергия шығындарын аз пайдаланып, бастапқы көлемді орындау.
Электр жетек қазіргі заманғы өндірістің негізгі энергиялық күші болып
табылады және өз кезегінде өндірістегі электржетектердің арасында
электржетектің 50%
дейін энергиясын пайдаланатынасинхронды
қысқатолқынды қозғағыштар басым.
Бұл
электр
жетектер өзінің
қарапайымдылығымен және құнының
арзандығына байланысты
түрлі
механизмдерде кең қолданысқа енді. Олардың кемшін тұстары да баршаға
белгілі- тура желіге қосқанда ауыр іске қосылады, 6-7 еселік ток ұру қатар
жүреді, пайдалану мерзімі төмен, жылдамдықты реттеуде қиындық келтіреді.
Асинхронды қозғағыштарды пайдаланудың қарапайым мысалы суық және
ыстық сумен қамтамасыз ететін сорғыш станциялары, кәріздік сорғыш
станциялары мен жылу жүйелері. Механизмнің осы үлгісі бүкіл шығарылатын
электр энергиясының 20-25% құрайды.
Коммуналды сумен қамсыздандыру саласын қарастыра отырып, электр
энергиясын шынайы пайдалану деңгейінің қажет деңгейден алшақ екенін
айтуға болады. Электр энергиясы құнының өсуі насосты қондырғылардың
электр қозғалтқыштарына қажет энергияны жетерліктей пайдаланып отыр ма
деген ойға әкеледі.
Электр энергиясын пайдаланудың аса жоғары деңгейі жалпы сумен
қамсыздандыру жүйесі мен насос қондырғыларының төмен ПӘК - ң салдары.
Көп жағдайда көрсетілген механизмдердің электржетектері реттеуге
келмейтін болып келеді де, технологиялық қажеттіліктердің шығыны
өзгергенде бұл энергия пайдаланудың тиімді режимін қамтамасыз ете
алмайды. Бұл механизмдер уақыттың басым бөлігін аз өнімділікпен жұмыс
жасайды, қажеттіліктің өзгерісі уақыттың әр кезеңінде анықталады.
Өндіріске технологиялық процестерді автоматты басқару жүйесін
ендіргенде еңбектің сапасы артады, жұмысшылардың білім сапасы, біліктілігі,
еңбек қауіпсіздігі жоғарылайды, физикалық және ақыл-ой еңбегі арасындағы
айырмашылық жойылады.
Бұл дипломдық жобаның мақсаты заманауи элементті базаны қолдана
отырып төмендегі талаптарға сай келетін ортадан тепкіш сорғыштың электр
жетегін жасап шығару:
электр энергиясын үнемдеу;
жұмыстың ауыспалы режимінде жетектің күйін реттеу мүмкіндігі;
Бұл міндеттерді шешу үшін қажет:
суды берудің үдерісімен және технологиясымен танысу;
осы мәселеге байланысты техникалық әдебиеттерге шолу жасау;
таңдалып алынған басқару принципіне техникалық-экономикалық негіз
жасау;
жүйенің жұмыс қабілеттілігін қамтамасыз ететін электр жетек
элементтеріне таңдау жүргізу;
автоматты басқару жүйесінің функциялық сызбанұсқасын әзірлеу;
нысанмен басқару жүйесінің математикалық сипаттамасын жүргізу;
компьтерлік
бағдарламаларда электржетектің статикалық және
динамикалық режимдеріне зертттеу жүргізу және модельдеуді жүзеге
асыру;
Қалыпты және апатты жағдайларда жөндеу және техникалық қызмет
көрсету үнімділігін оңайландыру мен жедел жасалуына мүмкіндік туғызатын
сорғыш қондырғысын жақсы жарық берілген, жылу жүйесі бар ғимаратта,
техникалық жұмысшының қызмет етуіне ыңғайлы орында орналастырумен
техникалық эстетика мен эргономикаға қойылатын талаптарды қамтамасыз
етеді.
Техникалық құралдарды орналастыру үшін электрмен жабдықтауды
және ғимаратты жасанды жарықтандыру жүйесін жобалау кезінде Электр
қондырғысы жабдықтарының ережесі талаптарын орындауы керек.
Дипломдық жобада тұрғын кешеніне су беру станциясы сорғыш
қондырғының автоматтандырылған электр жетегі ойлап құрастырылған.
1. Сорғыш қондырғы және оны автоматтандыру туралы жалпы
мәліметтер
1.1 Сорғыш қондырғыларының арналымы мен түрлері
Сорғыш станциялары электр энергиясын механикалық энергияның
сұйық тасқынына айналдыратын және осы өзгерістер үдерісін басқаруды
жүзеге асыратын
ғимараттар мен жабдықтардың
күрделі
электрогидравликалық кешенін құрайды.
Сорғышты су айдағыш станциялары жалпы сумен қамсыздандыру
жүйесіндегі орнына қарай 1 - ші, 2 - ші, 3 - ші және одан да жоғары станцияларға
және кәріздік болып бөлінеді. Олардың мақсаттары 2.1 кестеде көрсетілген.
1.1 кесте- Сорғыш станцияның түрлері мен мақсаттары
Сорғышты станциялардың негізгі мақсаты төмендегілерді қамтамасыз
ету болып табылады:
Қалыпты және апатты жағдайларда сұйықтықты берудің талап етілетін
кестесі;Нысан
Мақсаты
1 - ші деңгейлі
сорғыш станциясы
Ұңғымаларда орналасқан тереңге кететін сорғыштарды
басқару. Жинаушы қоймадағы судың белгіленген
деңгейін ұстап тұру. 2-ші және 3-ші деңгейдегі
сорғыштарды басқару станцияларымен бірге су
тартатын технологиялық құрылғылардың құрамында
қолданылады.
2 - ші деңгейлі
сорғыш станциясы
Жинаушы сыйымдылықтан су тарту арқылы су құбыры
жүйесіне қысым тудыру. Кіші және орта қабаттылықты
салуды қамтамасыз ететін есеппен қысым туады.
Қысымның тұрақты мәнін ұстап тұру тәуліктік немесе
апталық кестеге сәйкес болады.
3 - ші деңгейлі
сорғыш станциясы
және келесі
деңгейлер
Орта және жоғары қабатты ғимараттар үшін 2-ші
деңгейлі станциядан су тарту арқылы су құбырындағы
керекті қысымды тудыру және ұстап тұру. Қысымның
тұрақты мәнін ұстап тұру тәуліктік немесе апталық
кестеге сәйкес болады.
Кәріздік сорғыш
станциясы
Тазарту ғимаратындағы құрғатпа суды айдау үшін,
тұрғын үй, өндірістік және басқа да ғимараттардың
жертөлелерін, шұңқырлар және тағы басқа құрылыс,
құтқару және осыған ұқсас жұмыстар кезіндегі
сыйымдылықтарды құрғату.
Құрылыс салуға, жабдықтауға және пайдалануға төмен шығын жұмсау;
Сенімділіктің қажетті деңгейі, демек жұмыс үздіксіздігінің белгілі
деңгейі;
Нысанның технологиялық маңыздылығына сәйкес келетін төзімділігі;
Пайдалану қолайлылығы (автоматика мен телемеханиканы кеңінен
қолдану);
Сұйықтықты пайдаланудың үздіксіз өзгермелі көлемі мен тәртібі
кезінде және пайдаланушы құрамы өзгерісіндегі пайдалану.
Сорғыш станцияларын мақсатына қарай келесідей түрге бөлуге болады:
өнеркәсіп мекемелері мен елді-мекендерді шаруашылық және ішуге жарамды
сумен жабдықтау; өнеркәсіп мекемелерін айналмалы сумен жабдықтау;
кәріздік, жылумен жабдықтау жүйесі; құрғатқыш; өртке қарсы қолданылатын
сумен жабдықтау; жер өңдеу мұнай айдау және басқалары.
Сорғыштардың бірігу әдістері бойынша дербес жұмыс жасайтын
сорғыш станциялары және біріге жұмыс жасайтын сорғыш станциялары деп
бөлуге болады. Бірінші жағдайда төмен бірлі-жарым қуатты және жұмыс
сенімділігіне қойылатын төмен талаптар бар СС сипатталады. СС барлық
түрлерінде бірігіп жұмыс жасайтын сорғыштар кеңінен қолданыс тапқан.
Қажетті технологиялық көрсеткіштерді қамтамасыз ету үшін параллельді,
кезекті және біріктірілген қондырғылар қосылыстары қолданылады. СС көп
түрінді қолданылатын сорғыштардың параллельді қосылыстары неғұрлым
ерекше болып табылады. Кезекті қосылысты сорғышты қондырғылар
барынша жоғары қысым тудыру керек болғанда, мысалы тұтқыр ерітінділерді
(мұнай, тұнба және басқалары) тасымалдау кезінде қолданылады.
СС реттеуші параметрлері бойынша қысымды реттегіш станцияларға
және беруді реттегіш станцияларға бөлуге болады.
Технологиялық нысанға тасымалданатын сұйықтықтың беруін сенімді
қамтамасыз ету талаптарына сәйкес СС 1-ші, 2-ші немесе 3-ші санатқа жатуы
мүмкін.
Жоғарыда қарастырылған СС ішінде елді-мекендер мен өнеркәсіп
орындарына су тасу және сумен жабдықтау жүйесінде, өндіріс нысандарының
технологиялық кешендерін, оның ішінде түсті металдар өндірісі мен мұнай
өндіру зауыттарын айналмалы сумен жабдықтау жүйесінде қолданылатын
параллельді қосылысты СС кең қолданыс тапты.
1.1 сурет - Типтік сорғыш станциясының технологиялық сұлбасы
1.1 суретте СС типтік технологиялық сызбанұсқасы бейнеленген.
Сұйықтық СС коллекторының кірісіне түседі және резервуарға жинақталады.
Кіріс резервуарынан сорғыш арқылы айдалып, СС шығыс коллекторына, әрі
қарай торапты құбырға беріледі, ол жерден тұтынушыларға таратылады
немесе келесі СС кірісіне келіп түседі. Сорғыш құбырдан ажыратуда
сорғыштың кіріс және қарқынды келте құбырына орнатылған ысырма қызмет
атқарады. Одан басқа, сорғыштың шығыс келте құбырына сорғыш арқылы
сұйықтықтың кері ағынын болдырмайтын қайтармалы қақпақ
орналастырылған. Ысырма мен сорғыш электр жетегі ретінде электр
қозғалтқыштар қолданылады. 1.1-суреттің оң жағында әр СС нысанына
арналған бақыланбалы параметрлердің тізімі келтірілген кесте орналасқан. СС
мақсатына және сорғыш қондырғысының қуатына байланысты келтірілген
тізім өзгеруі мүмкін.
1.2 Сорғыш қондырғылардың құрылысы
Құбырлардың айдау және сору жүйесі, тиекті тірек, электр жетек,
сонымен қатар қондырғының технологиялық
параметрлерін өлшейтін
құрылғысынан,
бір немесе бірнеше
сорғыштардан
тұратын
сорғыш
қондырғылар СС негізгі энергетикалық элементі болып табылады. СС негізгі
күштік жабдық ретінде көлемдік немесе динамикалық
қолданылады.
сорғыштар
1 - жұмысшы камера; 2 - жұмысшы доңғалақ; 3 - бағыттаушы құрылғы; 4
- білік; 5 - жұмысшы доңғалақтың қалақшасы; 6 - бағыттаушы құрылғының
қалақшасы; 7 - айдау келте құбыры; 8 - мойынтірек; 9 - сорғыш
қаңқасы(тіреуіш тірек ); 10 - біліктің гидравликалық дөңбек тығыздағышы
(тығыздағыш);11 - сору келте құбыры.
1.2 сурет - Ортадан тепкіш сорғышының принциптік сұлбасы
Көлемдік сорғышты сығу нәтижесінде тасымалданатын сұйықтық
қысымы көтерілген кезде ығыстыру принципі бойынша жұмыс жасайды.
Оларға қайтармалы-үдемелі (диафрагмалы, поршенді) және роторлы
(аксиалды-поршенді және радиалды-поршенді, тісті, шиберлі, винтті және
т.б.) сорғыштар жатады.
Үдемелі сорғыштар ауыстырылатын ортаға күштік әсер негізінде жұмыс
жасайды. Оларға қалақшалы (ортадан тепкіш (1.2-сурет), осьтік) айдағыштар
және үйкеліс айдағыштар (құйынды, дискілі, ағынды және т.б) жатады.
Ортадан тепкіш сорғыштар жақсы қолданысқа ие болған.
СС негізгі сипаттамалары болып сұйықтық қысымы мен шығыс
берілісінің уақытқа және кіріс берілуіне, сонымен қатар кері әсерлерге
тәуелділігі болып табылады. Бұл тәуелділіктер СС жұмысы режимінің
өзгерісін көрсетеді.
1.3 Сорғыш қондырғылардың жұмыс режимін реттеу
Жұмыс жағдайының өзгеруі кезінде СС берілген жұмыс режімін
қамтамасыз ету үшін сорғышты қондырғылардың жұмыс режимін реттеу
жүргізу талап етіледі. Бұл тапсырма екі бағытқа бөлінуі мүмкін: насос
жұмысының гидравликалық режимін реттеу және СС электр жетегінің
энергетикалық тиімділігін реттеу.
Ортадан тепкіш типті сорғыш қондырғылары үшін келесідей сұйықтық
берілуін және қысымын реттеу әдістері қолданылады:
- құбырларды дроссельдеу;
- сорғыштың шығыс келте құбырынан кіріс келте құбырына
сұйықтықтың бір бөлігін қайта ағызу;
- сорғыштарды іске қосу мен ажырату (сатылай реттеу);
- сорғыштың жұмысшы доңғалағының айналу жиілігінің өзгеруі.
Құбырларды дроссельдеу сұйықтық берілісі мен қысымын реттеудің кең
тараған түрі болып табылады. Бұл жағдайда сорғыштың қарқынды құбырында
орналасқан және өзінің ауысуы есебінен құбырдың көлденең қимасын
өзгертетін шибер, дроссель-қалпақша, ысырмалар, диафрагмалар және т.б.
түріндегі механикалық құрылғылар реттеуші элементтер болып табылады.
Берілген реттеу әдісі өзінің қарапайымдылығына қарамастан, бірнеше
кемшіліктері де бар. Олардың бірі әсіресе берілуді терең реттеу кезінде СС
ПӘК-нің төмендеуі болып табылады. Бұл реттеуші қондырғылардың қосымша
кедергілерін жоюға кеткен энергия берілген сәйкестікке сай төменгі
энергетикалық тиімділікті анықтайтын жылулық шығындарға айналуына
шартталған. Бұдан басқа, ысырманы жабу кезінде сорғыш шығысындағы
қысымның өсуі тиек қондырғылары мен тығындардың қызмет ету ұзақтығын
қысқартуға, сонымен қатар қосылысқан жерлер мен саңылаулардан ағып
кетуге алып келеді. Бұл әдістің тағы басқа кемшілігі сорғыш қондырғысы
қарқыны мен берісінің азайған жағында бір зоналық реттеу мүмкіндігіның
болуы болып табылады.
Қайта іске қосу арқылы қарқынды реттеу сұйықтық ағынының бір
бөлігін сорғыш кірісіне оның шығысынан алып кетуге негізделген. Бұл кезде
сұйықтықтың айналуына жұмсалған энергия әсіресе терең реттеу кезінде
қондырғы ПӘК-ін төмендететін пайдалы жұмыс тудырмайды. Алдындағы
әдістердегідей СС берілуі тек қана кему бағытына қарай реттеледі.
Сорғыш станциясының беруін сатылай реттеу сорғышты немесе
сорғыштар тобын қосу немесе ажырату есебінен болады. Бұл әдіс қосымша
реттегіш
құрылғыларды қажет етпейтіндіктен өзінің басқаруда
қарапайымдылығымен сипатталады. Алайда ол сұйықтықты мөлшерін өзгерту
кезінде қарқынды сапалы және үздіксіз ұстап тұруды қамтамасыз ете алмайды
және қозғалтқышты жиі іске қосуға тура келеді, ол жабдықтардың жұмыс
істеу ұзақтығын азайтып, СС берілуінің ауытқуын реттеу үшін аралық
жинақтаушы резервуарды салуды талап етеді. Сонымен қатар, электр
жетектер тиімді емес режимде жұмыс жасайды, ол барлық СС ПӘК-ін
төмендетеді.
Көрсетілген
ерекшеліктер жоғарыда қаралған реттеу әдістерін
қолданатын СС қысқаруына шартталады.
Сорғыш қондырғысының жұмысшы доңғалағының айналу жиілігінің
өзгеруі алдыңғы нұсқалардағыдай аз энергия шығындалатын СС
өнеркәсіптерін үздіксіз реттеуді жүзеге асырады. Алайда, ол реттеуші
жабдықтарға, әсіресе ортадан жоғары қуатты қондырғылар үшін көп
шығынды қажет етеді және желімен қоректенетін электромагниттік
сәйкестіктің нашарлауына әкеліп соғады. Дегенмен, реттеуші электр
жетектердің төмен бағасы бұл әдісті неғұрлым перспективті етеді.
Реттеудің бірнеше әдістерін біріктірілуі де мүмкін. Сорғыш қондырғысы
жұмыс доңғалағының айналу жиілігінің өзгеруімен сатылай реттеуді біріктіру
реттеудің кең қолданылатын түрінің бірі болып табылады. Сипаттамаларға
сәйкес 2-3 жұмысшы агрегаттар тобында бір сорғыш агрегатын реттеуші
электр жетекпен жабдықтау керек.
СС жабдықтарының энергетикалық тиімділігін реттеу үшін олардың
бірігіп жұмыс жасау кезінде энергия тұтынуы бойынша тиімді жұмыс
режимін таңдау керек. Бұл тапсырманы шешудің жолдарының бірі әдебиетте
келтірілген.
1.4 Сорғыш қондырғының автоматты реттеу жүйесінің негізгі
міндеттері және оған қойылатын талаптар
Барлық мақсаттағы сорғышты станциялар құрылыс нормалары мен
талаптарына сәйкес жобалануы керек, әдеттегідей жұмысшының көмегінсіз
басқару: автоматты
--
технологиялық параметрлерге тәуелді
(сыйымдылықтағы су деңгейі, желідегі судың шығыны мен қысымы);
қашықтықтан басқару (телемеханикалық) -- басқару орнынан; жергілікті --
тұрақты жұмысшысы бар орынға немесе керекті дабылды басқару орнына
жеткізетін жұмысшының периодты келіп кетуі.
Реттеуші электр жетекпен басқару негізінен резервуардағы су деңгейі,
жүйеге берілетін су шығыны, жүйедегі жазып алушы нүктелердегі қысымға
тәуелді автоматты түрде жүзеге асады.
СС қарқынды сутартқыштардағы және әр сорғыш агрегатындағы
қысымды өлшеу, қарқынды сутартқыштардағы судың шығыны, сонымен
қатар вакуум-қазандар мен сусіңгіш шұңқырлардағы су деңгейін, агрегат
мойынтіректерінің температурасын (қажет болған жағдайда), су басудың
апатты деңгейін (машина залында электр жетектері іргетасының деңгейінде
судың пайда болуы) бақылап отыру керек. Сорғыш агрегатының қуаты 100
кВт және одан көп болған кезде қателік 3%-тен көп емес ПӘК мәнін периодты
қарап отыру керек.
1.3 сурет - Сорғыш станциясының құрылымы
Автоматты және қашықтан (телемеханикалық) басқару кезінде
жергілікті басқаруды да қарастыру керек.
Сорғыш станцияларында келесі қосымша үдерістерді автоматтандыру
қарастырылу керек: деңгейдің құлауы немесе уақыт бойынша реттелген
берілген бағдарлама бойынша айналмалы торларды шаю, су деңгейі бойынша
сусіңгіш суды тарту, ғимараттағы ауа температурасын электрлі жылыту,
сонымен қатар желдету.
1.5 Автоматтандырылған сорғыш станциясының құрылымы
1.3 а суретте күш тізбегінің қарапайым электрлік сызбанұсқасы. Жиілік
түрлендіргіші мен жүйеге электр қозғалтқышын бір уақытта қосуға тыйым
салатын контактты аппараттарды өзара механикалық блокадалау сызықшалы
сызықты жұлдызшамен белгіленген. 1.3 б суретте гидравликалық жүйе мен
станция шоғырының өзара әрекетті көрсетілген.
1.4 суретте жиілікті реттеуші электр жетегі бар автоматтандырылған СС
қарапайым құрылымдық сызбанұсқасы көрсетілген.
СС электрмен жабдықтау трансформаторлы аралық станциясымен
жүзеге асады. Электр энергиясы күштік электрлі жабдық қосылған таратқыш
құрылғыға келіп түседі. Осы жерде пайданатын электр энергиясы құралдары
үшін біріншілік аппараттар орналасқан.
Электрмен қоршалған СС күштік электр жабдықтары орналасқан. Оның
құрамында басқарудың күштік шкафтары, қажет болғанда жиілікті
түрлендіргіш, реактивті қуатты өтемдеуіш (компенсатор). Басқарудың күштік
шкафы М ортадан тепкіш насостың электр желісін коммутациялық
қоректендіруді жүзеге асыратын коммутациялық аппараттардан тұрады.
1.4 сурет - Автоматтандырылған сорғыш станциясының құрылымдық сұлбасы
СС негізгі және қосымша аппараттар орналасқан. Негізгі жабдықтар
ЦН1 - ЦН3 насостарынан, М1 - М3 электр жетектерінен тұрады. Қосымша
жабдықтардың құрамына: сусіңіргіш, өрт сөндіргіш, вакуум- сорғыштар;
ысырмалар; желдеткіштер; қыздырғыштар және басқа да жабыдықтар кіреді.
Оларды басқару орындаушы механизмдер ИМ1 - Имn көмегімен жүргізіледі.
Реттелуші параметрлердің мәндері туралы мәліметті алу үшін Д1 - Дm
құрылғылары жұмыс істейді.
СС жабдықтарынан келетін өлшеу және басқару дабылдары басқару
шкафына жиналады. Осы жерде олар жалпы бір ақпараттық байланыс
сызығына бірігеді, ол технологиялық контроллерге қосылады.
Технологиялық контроллер СС басқарудың жалпы алгоритмін және
технологиялық кешенді автоматтандырылған жүйемен басқарудың ТК АЖБ
ақпаратымен алмасуды іске асырады. ТК бағдарламалық қамсыздандыру
бағдарламалық дәрежеде жүргізілген функционалды блоктар қатарынан
тұрады:
- негізгі сорғыш қондырғысын басқару;
- қосымша сорғыш қондырғысы, мысалы өрт сөндіргіш сорғыштарды
басқару;
- сусіңіргіш сорғыштарды басқару;
- СС жабдықтарының параметрлерін өңдеу және өлшеу;
- СС ғимаратының желдетуі мен жылытылуын басқару;
- СС территориясына бөтен адамдардың рұқсатсыз кірмеуі үшін күзет
қызметін жүзеге асыру;
- Жергілікті терминалға қызмет көрсету;
ТК АБЖ-дегі СС жұмыс режимі мен параметрлері туралы ақпарат беру
және алынған басқару дабылдарын өңдеу.
2 Сорғыш қондырғысын басқару әдістеріне аналитикалық шолу
2.1 Сорғыш қондырғының өнімділігін реттеу
Сорғыштың берілуі негізінен үш түрлі әдіспен реттеледі:
- Қақпақтар (клапан) көмегімен дроссельдеу
- Үзілісті реттеумен (іске қосу - тоқтау)
- Реттелетін электр жетек көмегімен
сорғыштың айналу
жылдамдығын реттеу
Өндіріс орындарында неғұрлым кең таралған дроссельдеумен реттеу
әдісі. Бұл реттеу әр түрлі жапқыштардың айдаушы магистральдарын енгізумен
жүзеге асады. Дроссельдеу арқылы реттеу ПӘК-і энергия үнемділігін 50%-ға
жиі көтеретін айналу жылдамдығын реттеудің ПӘК-нен біршама төмен. Бұл
әдіс аз қуатты қондырғыларда қолданылады және реттеудің аз шегімен
сипатталады.
Су құбыры және су тазалау жабдықтарындағы сорғыштарды
реттеудің үзілісті әдісімен орындалады. Бұл әдістің кемшіліктеріне:
төмен ПӘК-і, жиі қосылу мен тоқтаулар, құбырлар мен жабдықтарға
теріс әсер етушілер, бірқалыпты реттеудің мүмкін болмауы жатады.
Реттеудің бұл әдісін қолдану кезінде қозғалтқыш қуаты бойынша керекті
қор қарастырылу керек. Берілуді реттеу кезінде қосымша шығындардын
болмауынан өте жоғары үнемшілдігі бұл әдістің артықшылығы болып
табылады.
Айналу жылдамдығын реттеу нақыт және бірқалыпты реттеуді жүзеге
асыруға мүмкіндік береді. Айналу жылдамдығын реттеуді қолдануына
байланысты құбырлар мен клапандар аз жүктеме алады; олардың қызмет
көрсету мерзімі ұзарады және оларға қызмет көрсету қажеттілігі азаяды.
Реттеуіші бар
сорғыштың электр қозғалтқышының тіке қосудан
айырмашылығы жиілік түрлендіргіші жүйесінен жүргізілетін токтың аз ғана
бөлігін алады. Осылайша, электр жабдықтардың габаритті өлшемдері оларды
сатып алуда шығынды қысқартып, азайтады. Жиілікті түрлендіргіш жетекті
қолдану арқылы қозғалтқыш габариттерін 10-20%-ға азайтуға болады.
Жүйе біріңғай жоғары қысымда жұмыс істемейтін болғандықтан
магистральдың статикалық жүктемесі азаяды. Қысым берілген деңгейде
ұсталынады.
Үздікті
реттеумен салыстырғанда жұмсақ реттеу кезінде
динамикалық жүктемелер едәуір төмендейді. Құбырлар мен жабдықтарды
тоздыратын гидравликалық соққылар жойылады. Жабдықтың қызмет ету
мерзімі ұзаруы да мүмкін.
Айналу жылдамдығын өзгерту арқылы реттеу энергияны үнемдеуді
де жүзеге асырады.
Жоғарыда айтылғандардан, қарқынды реттеу әдісі ретінде сорғыштың
айналу жылдамдығын өзгерту арқылы реттеуді таңдаймыз.
Ортадан тепкіш типті механизмдер конструкциясы мен технологиялық
процесс шарттарының ерекшеліктеріне байланысты реверсивтеуді талап
етпейді, олардың жылдамдығы қозғалтқыш жылдамдығымен сейкес келеді,
сондықтан бұл қондырғылардың электр жетектері бәсеңдетусіз орындалады
және әдеттегідей механизммен бірге жеткізіледі.
Қарастырылған механизмдер тобының негізгі ерекшеліктері оларды
іске қосуда жеңіл шарттарының болуы. Бұл механизмдер қалыпты
жағдайда және апатты жағдайда да сөніп қалудан кейін ережедегідей
өзінен-өзі қосылады. Осыған байланысты қозғалту моменті номиналды
моменттен 30-35% артық аспайды. Жүктемемен қосылатын желдеткіш типті
қондырғылар үшін кедергі моменті асинхронды қозғалтқыштың механикалық
сипаттама формасымен оңай үйлесетін жылдамдықтың өсуімен бірқалыпты
артады. Нәтижесінде қарастырылған асинхронды қысқа тұйықталған
қозғалтқышты немесе асинхронды іске қосу орамы бар синхронды
қозғалтышты механизмдердің тікелей қосылуы өзгермейтін динамикалық
моменттің әсерінен жүзеге асады. Көп жағдайда ортадан тепкіш типті
механизмдердің белгіленген ерекшеліктері олардың жетектері үшін қысқа
тұйықталған роторлы реттелмеген асинхронды қозғалтқыштарды қолдануға
мүмкіндік береді. Қондырғыларда аз қуатты синхронды қозғалтқыштарды
мақсатты қолдану өндіріс мекемелері жүйесінен пайдаланылатын қорытқы
реактивті қуатқа белсенді әсер етуіне мүмкіндік береді.
Кейбір желдеткіш типті үлкен қондырғыларда электр жетектің жалпы
инерция моменті қозғалтқыштың инерция моментінен біршама асып түседі.
Осының әсерінен тікелей қосылу ұзақ және асинхронды қысқа тұйықталған
немесе синхронды қозғалтқыш орамын біршама қыздырумен жүреді.
Сондықтан көрсетілген қондырғылардың электр жетектерінде жылдамдықты
реттеу керек болмаған жағдайда фазалық роторлы асинхронды
қозғалтқыштарды қолданылады. Мұндай қозғалтқыштарды қосудың
реостатты әдісі қондырғыны айдау процесін жеңілдетеді, қозғалтқыш
байламын қыздыруды және қосу тогын азайтады.
Сорғыш қондырғыларының көбісі агрессивті, жоғары температура
мен ылғалдылықтағы жарылысқа қауіпті орта жағ дайында жұмыс
жасайды. Бұндай қондырғылар үшін жабықта орындалатын асинхронды
қысқа тұйықталған қозғалтқыштар қолданылады. Пайдаланудың ерекше
ауыр жағдайларында арнайы құрылымдағы қозғалтқыштар қолданылады.
Береудің бірқалыпты және автоматты реттеуді талап ететін қондырғыларда
электр жетек реттелген болады. Ортадан тепкіш типті механизмедердің
сипаттамалары статикалық жүктемеге салыстырмалы түрде де,
жылдамдықты реттеудің керекті шегінде де реттегіш электр жетект ер
жұмысының тиімді шарттарын тудырады. Механикалық сипаттамаға сәйкес
жылдамдықтың төмендеуі кезінде қозғалтқыш жетегіндегі кедергі моменті
квадратты түрде төмендейді. Қозғалтқыштың төмен жылдамдықтағы
жұмысы кезінде жылулық режимді төмендетеді. Статикалық қарқын Нст=0
болмаған жағдайда жылдамдықты реттеудің керекті шегі берілудің өзгерісінің
берілген шегінен аспайды.
Ортадан тепкіш типті реттелетін механизмдер үшін орташа
алғанда жылдамдықты реттеудің қажетті шегі 2:1 асып кетпейді.
Берілген механизмдердің белгіленген ерекшеліктері және механикалық
сипаттамардың қаттылығына қойылатын төмен талаптар олар үшін
реттеуші асинхронды электр жетектердің қарапайым түрлерін
қолдануға мүмкіндік береді.
Қолданылатын реттегіш электр жетектердің негізгі нұсқаларын
қарастырамыз.
Салыстырмалы аз қуатты (7-10 кВт) қондырғылар үшін реттеу міндеті
кернеуді реттегіш - қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыш
көмегімен шешіледі. Кернеуді реттегіш ретінде тиристорлы коммутатор
қолданыс тапты. Жүктеменің желдеткішті
механикалық сипаттамасы
қайтымсыз байланыстарсыз жылдамдықтың жеткілікті шегіндегі асинхронды
қозғалтқыш - тиристорлы коммутатор жүйесі бойынша электр жетектің
тұрақты жұмысын қамтамасыз етеді.
Реттегіш электр жетекке қатысты технологиялық режимнің
әдеттегі өзгерісі өте баяу өтеді және жоғары тез әсерді талап етпейді.
Сондықтан кернеуді реттегіш ретінде статор тізбегіне қосылған үш
фазалы магнитті күшейткіш қолданылуы мүмкін. Асинхронды
қозғалтқыш жылдамдығын реттеудің импульсті әдістерін жүзеге
асыру өте қарапайым. Тиристорлы кілт тұйықталып және ажырап,
коммутация кезінде қосымша кедергінің мәнін орташа өгертеді. Бұл
кедергі кең импульсті модуляция қуыстығына пропорционалды.
Қуыстылықты реттей о тырып, электр жетектің механикалық
сипаттамаларының жиынын алуға болады. Қуыстылық тиристорлы
кілтпен басқару жүйесінің кірісіндегі жетекші кернеуге тәуелді
болады.
Қосымша
кедергінің қосылуы
кезінде қозғалтқыштың
критикалық жылжуы азаятындықтан, же лдеткішті механизм
сипаттамасы кезінде де жетектің тұрақты жұмысының жылдамдық
шегінің мәні біршама аз. Жылдамдық бойынша қайтымды байланысты
енгізу қатаң механикалық сипаттамаларды және механизмге қажет
жылдамдық шегіндегі электр жетектің тұйық жүйесінің тұрақты жұмысын
қамтамасыз етеді.
Қарастырылған
реттелген электр жетектердің
нұсқаларының жалпы кемшілігі қозғалтқыштың өзінде жылдамдықтың
төмендеуі кезінде жылжу шығынының болуы. Бұл шығындар қозғалтқышты
қосымша қыздыруды және қозғалтқыштың орнатылған қуатына сәйкес
көтеруді талап етеді.
Пайдалану шарттары рұқсат ететін жерлерде фазалы роторлы
асинхронды қозғалтқышты қолдану реттелетін электр жетектердің
мүмкіндіктері кеңейеді. Ротордың тізбегіне қосымша кедергіні енгізу
қозғалтқыш орамының жылжу шығынын алып кетуге мүмкіндік береді.
Осыған орай қозғалтқыштың кейбір қажетті жоғары габариттері төмендейді
және жоғарыда қарастырылған жылдамдықты реттеудің әдістерінде жетектің
қуатының шегін кеңейтуге мүмкіндік туады. Мысалы, реттеудің импульсті
әдісі ротор тізбегіндегі қосымша кедергі коммутациясына қарағанда неғұрлым
мақсатқа сәйкес. Осыған байланысты жетектің механикалық сипаттамалары
электр жетектің ашық жүйелеріндегі жылдамдық жеткілікті үлкен шегінде
тұрақты жұмыс істеуге жағдай жасайды.
Барлық қарастырылған нұсқаларда қозғалтқыш орамдарында, реттегіш
кедергілерде немесе жылжу муфтасында (жалғастырғыш) жылу ретінде
шашырайтын жылжу шығыны едәуір орын алады және электр жетек ПӘК-і
төмен болады. Соныдықтан қарастырылған жүзден мың киловатқа дейінгі
қуаттылықты электр жетектер үшін жылжу шығыны жүйеге немесе
қозғалтқыш білігіне қайта келетін жылдамдықты реттеудің каскадты
нұсқалары қолданылады.
Реттеудің үлкен шектерінде (D 2) және электр жетектің механикалық
сипаттамаларына қаттылыққа қойылатын жоғары талаптарында қысқа
тұйықталған асинхронды қозғалтқыш
-
транзисторлы жиілік
түрлендіргішіның сызбасы перспективті. Электрлі тежеу қажеттілігі мен
ортадан тепкіш типті механизмдердің жетегінің міндеттемесінің болмауы
жиілік түрлендіргішінің транзисторлы құрылымын жеңілдетеді және оны
басқарылатын түзеткіш пен кернеудің автономды инверторы базасында
қолдануға мүмкіндік береді.
Созылмалы режимдегі сорғыштың жылдамдығын басқару үшін сенімді
және арзан жиілік түрлендіргішінің болмауынан кернеу түрлендіргішін, яғни
параметрлік реттегішті жүзеге асыруды қолдануға тырысты.
Бұл әдіс кернеудің тиристорлы түрлендіргішінің (КТТ) өте қарапайым
және арзан болуымен тартымды. Алайда, қозғалтқыштағы энергияның көп
шығыны
-
созылмалы режимдегі параметрлік реттеуді қолдануға
принципиалды шектеу бар. Сонда да бұл әдісті қолдану үшін энтузиасттар
электр жетектің орнатылған қуатын 2 - 2,5 есе көтеруге, жоғары жылжумен
арнайы төмендетілген роторды қолдануға барады.
Тәжірибе жүзінде іске асыруда арзан КТТ түрлендіргішті жүйесі өте
қымбат және тиімсіз болып болып шығады. Қозғалтқыш жылдамдығы
қоректендіргіш кернеудің жиілігі өзгеруімен реттелетін ЖТ-АД жүйесі
аталған кемшіліктерден толықтай айырылған сорғыштағы энергияның
үнемделген жартысы қозғалтқышқа, оның мойынтіректерінің (подшипник)
және басқа бөлшектерінің қызмет ету мерзімін азайта отырып, сейілетін КТТ
жүйелеріндегідей бұл жүйеде шамамен екі есе энергия үнемделеді.
Баяндалғандардан маңызды қорытынды шығады: АД жылдамдығын
реттеудің неғұрлым тиімді әдісі - ЖТ қолдану кезінде кернеудің бір мезгілде
өзгеруімен жиілікті түрлендіру. Осыған байланысты жабдықтарға салымды
өндіру мерзімі механизмдер, оның жұмысының ремиждері және жетек
қозғалтқышының қуатына тәуелді 6 дан 18 айға дейін болады.
Турбо механизмнің қарқыны статикалық қарқынға тең болған кезде
айналымның жиілігін өзгерту тек белгілі шамаға дейін өзгерткенде ғана
пайдалы болады. Сорғыш өнімділігінің әрі қарай төмендеуі кезінде жүйедегі
статикалық қарқынды еңсеруде турбо механизммен артатын қарқын
жеткіліксіз болады.
2.2 Басқару жүйесінің сапалық көрсеткіштерін таңдау
Автоматты басқару мен реттеу жүйесін жасау процесінде олардың әр
түрлі сипаттамаларымен байланысқан талаптардың сан алуан кешенін
ескеруге тура келеді. Бұл талаптарды кейбір негізгі топтарға біріктіруге
болады.
Өлшемдердің
бірінші тобына статикалық және динамикалық
қасиеттермен байланысқан талаптарды жатқызуға болады. Олардың ішінде
нақты сипаттамалар маңызды орын алады. Олар әр түрлі режимдегі басқару
жүйесіндегі орын алатын қателерді анықтайды.
Екінші топқа басқару жүйесінің жұмысының сенімділігімен, оның
сыртқы орта әсеріне төзімділігімен байланысқан талаптар жатады. Бұған
бірінші кезекте тоқтаусыз жұмыс жасау ықтималдығы, жұмыс
температураларының аралығы, дірілге тұрақтылығы, ресурс, сақтау шарттары
сияқты талаптар жатады.
Үшінші
топқа басқару жүйесін пайдалану сипаттамаларымен
байланысқан талаптар кіреді. Бұған оның жұмысы процесінде жүйеге қызмет
ету шарттары, қызмет көрсететін жұмысшының біліктілігі, жөндеу
мүмкіндіктері жатады.
Төртінші топқа жүйенің шекті массасы мен габариттерімен және шекті
энергия жұмсаумен байланысты талаптар жатады.
Бесінші топқа басқару жүйесін дайындауда технологиялығымен
байланысқан талаптар жатады.
Біздің жағдайымызда сорғышты агрегатты электр жетекпен басқару
жүйесіне көрсетілетін келесі сапаларды ерекшелейміз:
1. жүйенің максималды дәлдігі
2. максималды ПӘК.
3. минималды құн.
4. минималды габариттер.
2.3 "Жиіліктік түрлендіргіш - асинхронды қозғалтқыш (ЖТ-АҚ)"
электржетек жүйесін таңдауды негіздеу
Қазіргі кезде неғұрлым перспективті және кең қолданылатын әдіс
жиілікті әдіс болып табылады. Бұл әдіс жоғары қаттылыққа ие сипаттамалар
алынатын кең шектегі бірқалыпты реттеуді қамтамасыз етеді. Жиілікті әдіс
тағы бір маңызды қасиетімен ерекшеленеді: АҚ жылдамдығын реттеу кезінде
оның жылжуы артпайды.
ЖТ негізгі типтерінің сипаттамаларын қарастырайық.
СЖТ жоғары жиілікті төменгі жиілікке түрлендіруге арналған және
қарсы параллельді топтармен біріктірілген 18 тиристордан тұрады (2.1-сурет).
Түрлендіргіштің негізінде түзетудің үшфазалы нөлдік сызбасы жатыр;
түрлендіргіштің әрбір фазасы екі осындай қарсы түзеткіштерден тұрады.
СЖТ біріккен және дербес басқарумен ажыратады.
Дербес басқару кезінде басқарушы импульстер жүктемедегі ток
бағытына сәйкес вентильді топтардың бірінің тиристорына берілуі керек.
Дербес жұмысты қамтамасыз ету үшін басқа топта ток өтуі кезінде бір
топтағы токтың өту мүмкіндігін болдырмайтын, арнайы логикалық қондырғы
қолданылады.
Біріккен жұмысты вентильді топтардың түрлендіргіштерінде әрбір
топтың вентильдері арасындағы теңгермелі тогын шектейтінқосымша
реакторлар қосу керек, ал дұрыс және бұрыс топтардың басқару бұрышы
теңгермелі токтың тұрақты құраушысының пайда болуын болдырмайтын
белгілі заңға сәйкес өзгереді. Вентильді топтардың жұмысының біріккен
басқаруы бар түрлендіргіштер күш элементтерінің үлкен орнатылған қуатын
иемденеді.
Синусоидалды пішіне жақын шығыс кернеуін алу үшін вентильдерді
қосу бұрышын синусоидалды заң бойынша шығыс кернеуінің жарты периоды
ішінде кернеу мәні қоректендіргіш жүйенің жарты периодында орташа
өзгеретіндей өзгерту керек. Түрлендіргіштің шығысындағы кернеу мен
жиілікті реттеу вентильді қосу бұрышын өзгертумен жүзеге асады.
АД
2.1 сурет - Тіке байланысқан жиіліктік түрлендіргіш
Бұл типті түрлендіргіштердің артықшылықтары:
1) энергияның бір рет түрленуі, солай болғандықтан жоғары ПӘК-і
(шамамен 0,97 -- 0,98);
2) жиіліктен шығуында кернеу амплитудасын тәуелсіз реттеу
мүмкіндігі;
3) жүйеден қозғалтқышқа және кері реактивті және активті энергияның
еркін алмасуы;
4) коммутациялаушы конденсаторлардың болмауы, өйткені
тиристорлардың коммутациясы шынайы жолмен іске асады (жүйедегі
кернеумен).
Қарастырылып отырған ЖТ кемшіліктеріне жатады:
1) шығыстың шекті реттелуі;
2)күш вентильдерінің салыстырмалы үлкен саны және оларды
басқарудың күрделі сызбасы;
3)қуаттың
төмен коэффициенті
--
түрлендіргіштің кірісіндегі
максималды мәні шамамен 0,8.
Тұрақты ток буыны бар ЖТ:
Қазіргі заманғы жиілікті реттегіш жетектерде тұрақты ток буыны анық
көрсетілген түрлендіргіштер неғұрлым кең қолданыс тапты, оның
функционалдық схемасы
2.2-суретте келтірілген. Бұл кластың
түрлендіргіштерінде электр энергиясының қос түрлендіргіші қолданылады:
тұрақты амплитудалы және жиілікті кіріс синусоидалды кернеу түзеткіште
түзетіледі, сүзгішпен сүзгіленеді, үтіктеледі, сосын инвертормен қайта
түрленеді. Энергияны екі есе түрлендіру ПӘК-ң төмендеуіне және кейбір
массогабаритті көрсеткіштердің нашарлауына әкеледі.
Тұрақты токтың аралық буынды түрлендіргіші қоректендіргіш жүйе
жиілігінен жоғары да, төмен де реттеуге мүмкіндік береді; ол жоғары ПӘК-
мен (шамамен 0,96); біршама тез жүрумен, салыстырмалы аз габаритпен және
сенімділікпен ерекшеленеді.
СФ
В
С
ТК
АИ
МФ
ДТ
АД
ДН
Rт
СУ
ЖС - жоғарғы гармониканы кесу үшін желілік сүзгі; Т - түзеткіш,
тұрақты ток буынындағы кернеуді реттеу үшін реттелмейді (ЖТ бірінші
буыны); ТҚ және КҚ - ток пен кернеуді өлшеу құрылғысы; ТК - тежеу кілті;
АИ - автономды инвертор, әдетте ШИМ (2.3-сурет); МС - мотор-сүзгі,
қозғалтқыштағы жоғары гармониканы төмендету; БЖ - басқару жүйесі.
2.2 сурет. - Тұрақты ток буыны бар ЖТ-тің функционалды сұлбасы.
АИ реттеуші кілттері ретінде (2.3-сурет) GTO тиристорлар немесе IGBT
транзисторлар қолданылуы мүмкін.
Тиристор жартылай басқарылатын аспап болып табылады:оны қосу
үшін басқарушы түйініне қысқа импульс беру жеткілікті, бірақ сөндіру үшін
оған не кері кернеу қосу керек, не коммутациялаушы токты нөлге дейін
төмендету керек. Бұл үшін жиіліктің тиристорлы түрлендіргішіне күрделі
және ауыр басқару жүйесі талап етіледі.
{
+
VT1
VT3
VT5
-
VT2
VD1
VD2
VT4
VD3
VD4
VT6
VD5
VD6
A
B
C
2.3 сурет - АИ принципиалды сызбасы
Оқшауланған ысырмасы бар
полярлы транзисторлар IGBT
тиристорлардан толық басқарылуымен, басқарудың қарапайым энергияны көп
қажет етпейтін жүйесі және ең жоғыры жұмыс жиілігімен ажыратылады.
Осының салдарынан IGBТ жиілік түрлендіргіші қозғалтқыштың айналу
жылдамдығын басқару шегін кеңейтуге, жетектің түгелдей тез жүруін
көтеруге мүмкіндік береді.
Қайта
қосудың неғұрлым жоғары жиілікті IGBT жиілікті
түрлендіргіштегі басқарудың микропроцессорлы жүйесімен біріге қолдану
тиристорлы түрлендіргіштерге тән жоғары гармоника деңгейін төмендетеді.
Нәтижесі - электр қозғалтқыштың магнит сымындағы және орамындағы аз
қосымша жоғалтулар, электр машиналарын қыздыруының азаюы, момент
соғысының төмендеуі және кіші жиілік аймағындағы ротордың
адымдауының болмауы. Конденсатор батареяларындағы,
трансформаторлардағы шығындар төмендейді, олардың қызмет ету мерзімі
мен сымдарды оқшаулар артады, қорғаныс құрылғыларының жалған істен
шығу саны мен индукциялық өлшеуіш аспаптар қателігінің азаюы.
Күш кілттеріне басқарушы моменттердің берілу периодының өзгеруімен
қозғалтқышқа берілетін кернеу жиілігінің өзгеруіне әкеледі.
Uz
VT1
ωt
VT2
VT3
ωt
ωt
}
A
VT4
VT5
VT6
ωt
ωt
ωt
}
}
B
C
2.4 сурет - Транзисторларға импульстердің берілу алгоритмі
(бағдаржолы)
Уақыттың кез-келген сәтіндегі бұндай алгоритм кезінде үш күш кілті
жұмыс жасайды (VT1, VT4, VT6).
Қозғалтқыштың жұмысы үшін жиілікті өзгертумен кернеуді де өзгерту
керек. Ол үшін оны тұрақты ток буынында өзгертеді немесе ШИМ қолданады.
Кернеу мен жиіліктің арақатынасын таңдау кезінде жүктемені ауыстыру
қабілетін сақтау шарттары негізделеді.
Мына шарттан жиілік түрлендіргішін таңдау жүргізіледі:
I выч.пч I1н ;
U вых.пч U1н ;
(2.1)
3 Электр жетегінің негізгі элементтерін анықтау
3.1 Сорғыш қондырғысының электр қозғалтқышын таңдау және
қуатын есептеу
Техникалық тапсырма талаптарын орындау үшін қуатты есептеу керек
және өндіруші тізімі бойынша сәйкес жабдықты таңдау керек .
Мақсат насостың жұмысшы доңғалағының айналу жиілігінің өзгеруімен
қарқынды реттеу болғандықтан осы қондырғыда таңдалған жетек қозғалтқыш
білігінің айналу жылдамдығын өзгерте алатын болу керек.
Электр жетек жүйесінде негізгі буын электр қозғалтқыш болып
табылады. Асинхронды қозғалтқыштарды қолдану электр жетек сенімділін
арттырып, капиталды шығындар мен пайдалану шығындарын азайтатыны
белгілі.
Берілген тапсырма бойынша су айдау өнімділігі:
Q=315 м3сағ=0,087 м3с
Қарқыны - 50 м.
Осы берілген тапсырмаға сәйкес 1Д типті насосты таңдаймыз.
Насостың шартты белгілері:
Насос (агрегат) 1Д315-71 УХЛ3.1 ТУ26-06-1510-88 1.
1 - бірінші жетілдіру;
Д - екі жақты кіріс;
315 - беру, м3сағ;
50 - қарқын, м;
УХЛ немесе Т - климаттық орындау;
3.1 кесте - 1Д315-50-2 ортадан тепкіш сорғыштың нақты мәліметтері Параметр
Белгіленуі
Мәні
Өлшем
бірлігі
Беру
Q
315
(0,087)
3
м сағ
3
(м с)
Қарқын
H
50
М
Айналу жиілігі
N
1478
айнмин
Максималды тұтынылатын
қуат
N
68
кВт
Шекті кавитациялық қор
∆H
6,5
м,
аз емес
Сорғыш массасы
M
450
Кг
ПӘК
н
83
%
Инерция моменті
Jн
1.91
2
кгм
Сорғыштар дәл осы уақытта қозғалтқыш білігіне қандай күш түсетінін
нақты айтуға келмейтін механизмдерге жатады. Егер
сорғыштарды
статистикалық түрде қарайтын болсақ, онда уақыттың көп бөлігінде суды
пайдалану аз болады, осыған сәйкес қарқын ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Дипломдық жобада тұрғын кешеніне су беру станциясы сорғыш
қондырғының автоматтандырылған электр жетегі ойлап құрастырылған.
Жобада сорғыш қондырғының түрлері, құрылысы және жұмыс режимін
реттеу туралы мәліметтер келтірілген. Тиімді жетек ретінде "жиіліктік
түрлендіргіш - асинхронды қозғалтқыш (ТЖ-АҚ)" электр жетек жүйесі
таңдалып,
оның құрылымдық
сұлбасы құрастырылған және негізгі
элементтерінің параметрлері анықталған. Асинхронды қозғалтқыштың табиғи
және жасанды механикалық, электромеханикалық сипаттамалары анықталған,
және оның математикалық моделі мен құрылымдық сұлбасы құрастырылған.
Matlab пакетінде қозғалтқыштың имитациялық моделі жасалынып, әр түрлі
режим кезіндегі өтпелі үрдістер зерттелген.
Тұрғын үй үшін өрт қауіпсіздігі және еңбек қорғауға қатысты шаралар
қарастырылған және таңдалған электр жетектің экономикалық тиімділігі
анықталған.
АННОТАЦИЯ
В дипломном проекте разработан автоматизированный электропривод
насосной установки.станции подкачки воды жилищнего комплекса.
В проекте приведены сведения о типах , контрукциях и регулировании
рабочих режимов насосной установки. В качестве эффективного привода
выбрана система электропривода "тиристорный преобразователь частоты-АД-
ПЧ", разработана ее структурная схема и определены параметры основных
элементов. Приведены естественные и искуственные механические и
электромеханические характеристики асинхронного двигателя, построены его
математическая и имитационная модели и изучены переходные процессы в
различных режимах работы.
Предусмотрены мероприятия по охране труда и обеспечению пожарной
безопасности в жилом комплексе.
ANNOTATION
Pumping unit automation system of water supply into a housing estate was
developed in this graduation work.
The task of control system is to keep the set pressure steady in water main of
the housing estate, maintain stable pressure within 24 hours, maintain energy-saving
pressure control, prevent from increased and reduced pressure in water supply
network
In accordance with the output data the motor and frequency transformer were
chosen, power supply of pumping station was rated, structural scheme of control
system was developed, parameters of dynamic links were determined. PID-
regulator of pressure was synthesized. The study of dynamic modes of control
system was carried out by means of modeling in a computer. Efficiency analysis of
implementation frequency regulation of pumping unit drive was carried out and
measures to ensure safety labor conditions at a pumping station were elaborated.
Мазмұны
Кіріспе
10
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
2
2.1
2.2
2.3
3
3.1
3.2
4
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
5
5.1
5.2
5.3
Сорғыш қондырғы және оны автоматтандыру туралы жалпы
мәліметтер
Сорғыш қондырғыларының арналымы мен түрлері
Сорғыш қондырғылардың құрылысы
Сорғыш қондырғылардың жұмыс режимін реттеу
Сорғыш қондырғының автоматты реттеу жүйесінің негізгі
міндеттері және оған қойылатын талаптар
Автоматтандырылған сорғыш станциясының құрылымы
Сорғыш қондырғысын басқару әдістеріне аналитикалық шолу
Сорғыш қондырғының өнімділігін реттеу
Басқару жүйесінің сапалық көрсеткіштерін таңдау
ЖТ-АҚ электржетек жүйесін таңдауды негіздеу
Электр жетегінің негізгі элементтерін анықтау
Сорғыш қондырғысының электр қозғалтқышын таңдау және
қуатын есептеу
Қозғалтқыштың Т-тәріздес орынбасу сұлбасының
параметрлерін анықтау
Жиіліктік түрлендіргішті таңдау
Жиілік түрлендіргіші мен күштік сызбалардың элементтері
мен параметрлерінің есебі.
Транзистор және кері токтың диодтары арқылы келетін
токтың орташа мәнін есептеу.
Автоматтандырылған электр жетектің күштік сызбасын
жобалау және электр энергиясының жиынтық түрлендіргішін
таңдау.
Күш тізбегінің элементтерін таңдау және параметрлерін
есептеу
Жиілік түрлендіргішінің динамикалық үлгісі
Электр жетегінің электромеханикалық және механикалық
сипаттамаларын есептеу және құрылымдық сұлбасын
құрастыру
Скалярлық басқару кезінде механикалық сипаттамасын
тұрғызу
Электржетектің жылдамдық сипаттамасын есептеу
Электржетегінің құрылымдық сұлбасын құрастыру
12
12
14
15
17
18
20
20
24
25
30
30
32
35
35
36
38
39
42
43
44
47
50
5.4
Асинхронды қозғалтқыштың математикалық моделі және 54
құрылымдық сұлбасы
5.5
6
6.1
6.2
6.3
7
7.1
7.2
7.3
7.4
Асинхронды қозғалтқыштың имитациялық моделін құру
және өтпелі үрдістерін зерттеу
Өміртіршілік қауіпсіздігі
Электржетектерді пайдаланудағы қауiпсiздiк техникасы
Көп пәтерлі үйлерде тұратын тұрғындар мен жалға
алушыларға өрт қауіпсіздігі туралы нұсқаулық
Инженерлік - техникалық жүйелер мен жабдықтар
Техникалық-экономикалық есептеулер
Жобалық шешімдердің нұсқаларын техникалық-
экономикалық салыстыру
Салыстырмалы нұсқаларды салыстыру түріне келтіру
Салыстырмалы нұсқалар бойынша әр жылдағы тасымалдауға
кеткен шығындар есептемелері
Экономикалық тиімділіктің көрсеткіштері
Қорытынды
Әдебиеттер тізімі
62
71
71
73
75
80
80
83
85
90
92
93
Кіріспе
Өнеркәсіптегі және тұрғын-үй коммуналдық шаруашылығындағы
пайдаланатын электр энергиясының 60%-ға жуығы электрлі
қозғалтқыштардың үлесінен болады. Бұл жұмсалған энергияның басым бөлігі
желдеткіштердің жетекші жүйелері, компрессорлар, сорғыштар және басқа да
циклдік режимді жүктемесі бар қондырғыларға кетеді.
Энергия ресурстары мен энергияны тасымалдағыштардың бағасының
күрт өсуі өндірістегі оларға жұмсалатын жалпы шығындар сомасынан едәуір
асып кетуіне әкелді. Нәтижесінде көптеген өндірістік кәсіпорындар мен
тұрғын-үй коммуналдық шаруашылықтар алдында энергияны үнемдеу міндеті
туындады. Көптеген
өнеркәсіп орындарындағы
энергия ресурстарын
жұмсауға талдау жасай отырып, жағдаяттан шығудың екі бағыты бар екенін
энергия ресурстарын қажетсіз нәрсеге пайдалануды болдырмау мақсатында
жүргізілетін ұйымдастыру-техникалық шаралары және энергия үнемдеуші
технологияны пайдалана отырып энергия үнемдеуші жабдықтар енгізу
арқылы энергия шығындарын аз пайдаланып, бастапқы көлемді орындау.
Электр жетек қазіргі заманғы өндірістің негізгі энергиялық күші болып
табылады және өз кезегінде өндірістегі электржетектердің арасында
электржетектің 50%
дейін энергиясын пайдаланатынасинхронды
қысқатолқынды қозғағыштар басым.
Бұл
электр
жетектер өзінің
қарапайымдылығымен және құнының
арзандығына байланысты
түрлі
механизмдерде кең қолданысқа енді. Олардың кемшін тұстары да баршаға
белгілі- тура желіге қосқанда ауыр іске қосылады, 6-7 еселік ток ұру қатар
жүреді, пайдалану мерзімі төмен, жылдамдықты реттеуде қиындық келтіреді.
Асинхронды қозғағыштарды пайдаланудың қарапайым мысалы суық және
ыстық сумен қамтамасыз ететін сорғыш станциялары, кәріздік сорғыш
станциялары мен жылу жүйелері. Механизмнің осы үлгісі бүкіл шығарылатын
электр энергиясының 20-25% құрайды.
Коммуналды сумен қамсыздандыру саласын қарастыра отырып, электр
энергиясын шынайы пайдалану деңгейінің қажет деңгейден алшақ екенін
айтуға болады. Электр энергиясы құнының өсуі насосты қондырғылардың
электр қозғалтқыштарына қажет энергияны жетерліктей пайдаланып отыр ма
деген ойға әкеледі.
Электр энергиясын пайдаланудың аса жоғары деңгейі жалпы сумен
қамсыздандыру жүйесі мен насос қондырғыларының төмен ПӘК - ң салдары.
Көп жағдайда көрсетілген механизмдердің электржетектері реттеуге
келмейтін болып келеді де, технологиялық қажеттіліктердің шығыны
өзгергенде бұл энергия пайдаланудың тиімді режимін қамтамасыз ете
алмайды. Бұл механизмдер уақыттың басым бөлігін аз өнімділікпен жұмыс
жасайды, қажеттіліктің өзгерісі уақыттың әр кезеңінде анықталады.
Өндіріске технологиялық процестерді автоматты басқару жүйесін
ендіргенде еңбектің сапасы артады, жұмысшылардың білім сапасы, біліктілігі,
еңбек қауіпсіздігі жоғарылайды, физикалық және ақыл-ой еңбегі арасындағы
айырмашылық жойылады.
Бұл дипломдық жобаның мақсаты заманауи элементті базаны қолдана
отырып төмендегі талаптарға сай келетін ортадан тепкіш сорғыштың электр
жетегін жасап шығару:
электр энергиясын үнемдеу;
жұмыстың ауыспалы режимінде жетектің күйін реттеу мүмкіндігі;
Бұл міндеттерді шешу үшін қажет:
суды берудің үдерісімен және технологиясымен танысу;
осы мәселеге байланысты техникалық әдебиеттерге шолу жасау;
таңдалып алынған басқару принципіне техникалық-экономикалық негіз
жасау;
жүйенің жұмыс қабілеттілігін қамтамасыз ететін электр жетек
элементтеріне таңдау жүргізу;
автоматты басқару жүйесінің функциялық сызбанұсқасын әзірлеу;
нысанмен басқару жүйесінің математикалық сипаттамасын жүргізу;
компьтерлік
бағдарламаларда электржетектің статикалық және
динамикалық режимдеріне зертттеу жүргізу және модельдеуді жүзеге
асыру;
Қалыпты және апатты жағдайларда жөндеу және техникалық қызмет
көрсету үнімділігін оңайландыру мен жедел жасалуына мүмкіндік туғызатын
сорғыш қондырғысын жақсы жарық берілген, жылу жүйесі бар ғимаратта,
техникалық жұмысшының қызмет етуіне ыңғайлы орында орналастырумен
техникалық эстетика мен эргономикаға қойылатын талаптарды қамтамасыз
етеді.
Техникалық құралдарды орналастыру үшін электрмен жабдықтауды
және ғимаратты жасанды жарықтандыру жүйесін жобалау кезінде Электр
қондырғысы жабдықтарының ережесі талаптарын орындауы керек.
Дипломдық жобада тұрғын кешеніне су беру станциясы сорғыш
қондырғының автоматтандырылған электр жетегі ойлап құрастырылған.
1. Сорғыш қондырғы және оны автоматтандыру туралы жалпы
мәліметтер
1.1 Сорғыш қондырғыларының арналымы мен түрлері
Сорғыш станциялары электр энергиясын механикалық энергияның
сұйық тасқынына айналдыратын және осы өзгерістер үдерісін басқаруды
жүзеге асыратын
ғимараттар мен жабдықтардың
күрделі
электрогидравликалық кешенін құрайды.
Сорғышты су айдағыш станциялары жалпы сумен қамсыздандыру
жүйесіндегі орнына қарай 1 - ші, 2 - ші, 3 - ші және одан да жоғары станцияларға
және кәріздік болып бөлінеді. Олардың мақсаттары 2.1 кестеде көрсетілген.
1.1 кесте- Сорғыш станцияның түрлері мен мақсаттары
Сорғышты станциялардың негізгі мақсаты төмендегілерді қамтамасыз
ету болып табылады:
Қалыпты және апатты жағдайларда сұйықтықты берудің талап етілетін
кестесі;Нысан
Мақсаты
1 - ші деңгейлі
сорғыш станциясы
Ұңғымаларда орналасқан тереңге кететін сорғыштарды
басқару. Жинаушы қоймадағы судың белгіленген
деңгейін ұстап тұру. 2-ші және 3-ші деңгейдегі
сорғыштарды басқару станцияларымен бірге су
тартатын технологиялық құрылғылардың құрамында
қолданылады.
2 - ші деңгейлі
сорғыш станциясы
Жинаушы сыйымдылықтан су тарту арқылы су құбыры
жүйесіне қысым тудыру. Кіші және орта қабаттылықты
салуды қамтамасыз ететін есеппен қысым туады.
Қысымның тұрақты мәнін ұстап тұру тәуліктік немесе
апталық кестеге сәйкес болады.
3 - ші деңгейлі
сорғыш станциясы
және келесі
деңгейлер
Орта және жоғары қабатты ғимараттар үшін 2-ші
деңгейлі станциядан су тарту арқылы су құбырындағы
керекті қысымды тудыру және ұстап тұру. Қысымның
тұрақты мәнін ұстап тұру тәуліктік немесе апталық
кестеге сәйкес болады.
Кәріздік сорғыш
станциясы
Тазарту ғимаратындағы құрғатпа суды айдау үшін,
тұрғын үй, өндірістік және басқа да ғимараттардың
жертөлелерін, шұңқырлар және тағы басқа құрылыс,
құтқару және осыған ұқсас жұмыстар кезіндегі
сыйымдылықтарды құрғату.
Құрылыс салуға, жабдықтауға және пайдалануға төмен шығын жұмсау;
Сенімділіктің қажетті деңгейі, демек жұмыс үздіксіздігінің белгілі
деңгейі;
Нысанның технологиялық маңыздылығына сәйкес келетін төзімділігі;
Пайдалану қолайлылығы (автоматика мен телемеханиканы кеңінен
қолдану);
Сұйықтықты пайдаланудың үздіксіз өзгермелі көлемі мен тәртібі
кезінде және пайдаланушы құрамы өзгерісіндегі пайдалану.
Сорғыш станцияларын мақсатына қарай келесідей түрге бөлуге болады:
өнеркәсіп мекемелері мен елді-мекендерді шаруашылық және ішуге жарамды
сумен жабдықтау; өнеркәсіп мекемелерін айналмалы сумен жабдықтау;
кәріздік, жылумен жабдықтау жүйесі; құрғатқыш; өртке қарсы қолданылатын
сумен жабдықтау; жер өңдеу мұнай айдау және басқалары.
Сорғыштардың бірігу әдістері бойынша дербес жұмыс жасайтын
сорғыш станциялары және біріге жұмыс жасайтын сорғыш станциялары деп
бөлуге болады. Бірінші жағдайда төмен бірлі-жарым қуатты және жұмыс
сенімділігіне қойылатын төмен талаптар бар СС сипатталады. СС барлық
түрлерінде бірігіп жұмыс жасайтын сорғыштар кеңінен қолданыс тапқан.
Қажетті технологиялық көрсеткіштерді қамтамасыз ету үшін параллельді,
кезекті және біріктірілген қондырғылар қосылыстары қолданылады. СС көп
түрінді қолданылатын сорғыштардың параллельді қосылыстары неғұрлым
ерекше болып табылады. Кезекті қосылысты сорғышты қондырғылар
барынша жоғары қысым тудыру керек болғанда, мысалы тұтқыр ерітінділерді
(мұнай, тұнба және басқалары) тасымалдау кезінде қолданылады.
СС реттеуші параметрлері бойынша қысымды реттегіш станцияларға
және беруді реттегіш станцияларға бөлуге болады.
Технологиялық нысанға тасымалданатын сұйықтықтың беруін сенімді
қамтамасыз ету талаптарына сәйкес СС 1-ші, 2-ші немесе 3-ші санатқа жатуы
мүмкін.
Жоғарыда қарастырылған СС ішінде елді-мекендер мен өнеркәсіп
орындарына су тасу және сумен жабдықтау жүйесінде, өндіріс нысандарының
технологиялық кешендерін, оның ішінде түсті металдар өндірісі мен мұнай
өндіру зауыттарын айналмалы сумен жабдықтау жүйесінде қолданылатын
параллельді қосылысты СС кең қолданыс тапты.
1.1 сурет - Типтік сорғыш станциясының технологиялық сұлбасы
1.1 суретте СС типтік технологиялық сызбанұсқасы бейнеленген.
Сұйықтық СС коллекторының кірісіне түседі және резервуарға жинақталады.
Кіріс резервуарынан сорғыш арқылы айдалып, СС шығыс коллекторына, әрі
қарай торапты құбырға беріледі, ол жерден тұтынушыларға таратылады
немесе келесі СС кірісіне келіп түседі. Сорғыш құбырдан ажыратуда
сорғыштың кіріс және қарқынды келте құбырына орнатылған ысырма қызмет
атқарады. Одан басқа, сорғыштың шығыс келте құбырына сорғыш арқылы
сұйықтықтың кері ағынын болдырмайтын қайтармалы қақпақ
орналастырылған. Ысырма мен сорғыш электр жетегі ретінде электр
қозғалтқыштар қолданылады. 1.1-суреттің оң жағында әр СС нысанына
арналған бақыланбалы параметрлердің тізімі келтірілген кесте орналасқан. СС
мақсатына және сорғыш қондырғысының қуатына байланысты келтірілген
тізім өзгеруі мүмкін.
1.2 Сорғыш қондырғылардың құрылысы
Құбырлардың айдау және сору жүйесі, тиекті тірек, электр жетек,
сонымен қатар қондырғының технологиялық
параметрлерін өлшейтін
құрылғысынан,
бір немесе бірнеше
сорғыштардан
тұратын
сорғыш
қондырғылар СС негізгі энергетикалық элементі болып табылады. СС негізгі
күштік жабдық ретінде көлемдік немесе динамикалық
қолданылады.
сорғыштар
1 - жұмысшы камера; 2 - жұмысшы доңғалақ; 3 - бағыттаушы құрылғы; 4
- білік; 5 - жұмысшы доңғалақтың қалақшасы; 6 - бағыттаушы құрылғының
қалақшасы; 7 - айдау келте құбыры; 8 - мойынтірек; 9 - сорғыш
қаңқасы(тіреуіш тірек ); 10 - біліктің гидравликалық дөңбек тығыздағышы
(тығыздағыш);11 - сору келте құбыры.
1.2 сурет - Ортадан тепкіш сорғышының принциптік сұлбасы
Көлемдік сорғышты сығу нәтижесінде тасымалданатын сұйықтық
қысымы көтерілген кезде ығыстыру принципі бойынша жұмыс жасайды.
Оларға қайтармалы-үдемелі (диафрагмалы, поршенді) және роторлы
(аксиалды-поршенді және радиалды-поршенді, тісті, шиберлі, винтті және
т.б.) сорғыштар жатады.
Үдемелі сорғыштар ауыстырылатын ортаға күштік әсер негізінде жұмыс
жасайды. Оларға қалақшалы (ортадан тепкіш (1.2-сурет), осьтік) айдағыштар
және үйкеліс айдағыштар (құйынды, дискілі, ағынды және т.б) жатады.
Ортадан тепкіш сорғыштар жақсы қолданысқа ие болған.
СС негізгі сипаттамалары болып сұйықтық қысымы мен шығыс
берілісінің уақытқа және кіріс берілуіне, сонымен қатар кері әсерлерге
тәуелділігі болып табылады. Бұл тәуелділіктер СС жұмысы режимінің
өзгерісін көрсетеді.
1.3 Сорғыш қондырғылардың жұмыс режимін реттеу
Жұмыс жағдайының өзгеруі кезінде СС берілген жұмыс режімін
қамтамасыз ету үшін сорғышты қондырғылардың жұмыс режимін реттеу
жүргізу талап етіледі. Бұл тапсырма екі бағытқа бөлінуі мүмкін: насос
жұмысының гидравликалық режимін реттеу және СС электр жетегінің
энергетикалық тиімділігін реттеу.
Ортадан тепкіш типті сорғыш қондырғылары үшін келесідей сұйықтық
берілуін және қысымын реттеу әдістері қолданылады:
- құбырларды дроссельдеу;
- сорғыштың шығыс келте құбырынан кіріс келте құбырына
сұйықтықтың бір бөлігін қайта ағызу;
- сорғыштарды іске қосу мен ажырату (сатылай реттеу);
- сорғыштың жұмысшы доңғалағының айналу жиілігінің өзгеруі.
Құбырларды дроссельдеу сұйықтық берілісі мен қысымын реттеудің кең
тараған түрі болып табылады. Бұл жағдайда сорғыштың қарқынды құбырында
орналасқан және өзінің ауысуы есебінен құбырдың көлденең қимасын
өзгертетін шибер, дроссель-қалпақша, ысырмалар, диафрагмалар және т.б.
түріндегі механикалық құрылғылар реттеуші элементтер болып табылады.
Берілген реттеу әдісі өзінің қарапайымдылығына қарамастан, бірнеше
кемшіліктері де бар. Олардың бірі әсіресе берілуді терең реттеу кезінде СС
ПӘК-нің төмендеуі болып табылады. Бұл реттеуші қондырғылардың қосымша
кедергілерін жоюға кеткен энергия берілген сәйкестікке сай төменгі
энергетикалық тиімділікті анықтайтын жылулық шығындарға айналуына
шартталған. Бұдан басқа, ысырманы жабу кезінде сорғыш шығысындағы
қысымның өсуі тиек қондырғылары мен тығындардың қызмет ету ұзақтығын
қысқартуға, сонымен қатар қосылысқан жерлер мен саңылаулардан ағып
кетуге алып келеді. Бұл әдістің тағы басқа кемшілігі сорғыш қондырғысы
қарқыны мен берісінің азайған жағында бір зоналық реттеу мүмкіндігіның
болуы болып табылады.
Қайта іске қосу арқылы қарқынды реттеу сұйықтық ағынының бір
бөлігін сорғыш кірісіне оның шығысынан алып кетуге негізделген. Бұл кезде
сұйықтықтың айналуына жұмсалған энергия әсіресе терең реттеу кезінде
қондырғы ПӘК-ін төмендететін пайдалы жұмыс тудырмайды. Алдындағы
әдістердегідей СС берілуі тек қана кему бағытына қарай реттеледі.
Сорғыш станциясының беруін сатылай реттеу сорғышты немесе
сорғыштар тобын қосу немесе ажырату есебінен болады. Бұл әдіс қосымша
реттегіш
құрылғыларды қажет етпейтіндіктен өзінің басқаруда
қарапайымдылығымен сипатталады. Алайда ол сұйықтықты мөлшерін өзгерту
кезінде қарқынды сапалы және үздіксіз ұстап тұруды қамтамасыз ете алмайды
және қозғалтқышты жиі іске қосуға тура келеді, ол жабдықтардың жұмыс
істеу ұзақтығын азайтып, СС берілуінің ауытқуын реттеу үшін аралық
жинақтаушы резервуарды салуды талап етеді. Сонымен қатар, электр
жетектер тиімді емес режимде жұмыс жасайды, ол барлық СС ПӘК-ін
төмендетеді.
Көрсетілген
ерекшеліктер жоғарыда қаралған реттеу әдістерін
қолданатын СС қысқаруына шартталады.
Сорғыш қондырғысының жұмысшы доңғалағының айналу жиілігінің
өзгеруі алдыңғы нұсқалардағыдай аз энергия шығындалатын СС
өнеркәсіптерін үздіксіз реттеуді жүзеге асырады. Алайда, ол реттеуші
жабдықтарға, әсіресе ортадан жоғары қуатты қондырғылар үшін көп
шығынды қажет етеді және желімен қоректенетін электромагниттік
сәйкестіктің нашарлауына әкеліп соғады. Дегенмен, реттеуші электр
жетектердің төмен бағасы бұл әдісті неғұрлым перспективті етеді.
Реттеудің бірнеше әдістерін біріктірілуі де мүмкін. Сорғыш қондырғысы
жұмыс доңғалағының айналу жиілігінің өзгеруімен сатылай реттеуді біріктіру
реттеудің кең қолданылатын түрінің бірі болып табылады. Сипаттамаларға
сәйкес 2-3 жұмысшы агрегаттар тобында бір сорғыш агрегатын реттеуші
электр жетекпен жабдықтау керек.
СС жабдықтарының энергетикалық тиімділігін реттеу үшін олардың
бірігіп жұмыс жасау кезінде энергия тұтынуы бойынша тиімді жұмыс
режимін таңдау керек. Бұл тапсырманы шешудің жолдарының бірі әдебиетте
келтірілген.
1.4 Сорғыш қондырғының автоматты реттеу жүйесінің негізгі
міндеттері және оған қойылатын талаптар
Барлық мақсаттағы сорғышты станциялар құрылыс нормалары мен
талаптарына сәйкес жобалануы керек, әдеттегідей жұмысшының көмегінсіз
басқару: автоматты
--
технологиялық параметрлерге тәуелді
(сыйымдылықтағы су деңгейі, желідегі судың шығыны мен қысымы);
қашықтықтан басқару (телемеханикалық) -- басқару орнынан; жергілікті --
тұрақты жұмысшысы бар орынға немесе керекті дабылды басқару орнына
жеткізетін жұмысшының периодты келіп кетуі.
Реттеуші электр жетекпен басқару негізінен резервуардағы су деңгейі,
жүйеге берілетін су шығыны, жүйедегі жазып алушы нүктелердегі қысымға
тәуелді автоматты түрде жүзеге асады.
СС қарқынды сутартқыштардағы және әр сорғыш агрегатындағы
қысымды өлшеу, қарқынды сутартқыштардағы судың шығыны, сонымен
қатар вакуум-қазандар мен сусіңгіш шұңқырлардағы су деңгейін, агрегат
мойынтіректерінің температурасын (қажет болған жағдайда), су басудың
апатты деңгейін (машина залында электр жетектері іргетасының деңгейінде
судың пайда болуы) бақылап отыру керек. Сорғыш агрегатының қуаты 100
кВт және одан көп болған кезде қателік 3%-тен көп емес ПӘК мәнін периодты
қарап отыру керек.
1.3 сурет - Сорғыш станциясының құрылымы
Автоматты және қашықтан (телемеханикалық) басқару кезінде
жергілікті басқаруды да қарастыру керек.
Сорғыш станцияларында келесі қосымша үдерістерді автоматтандыру
қарастырылу керек: деңгейдің құлауы немесе уақыт бойынша реттелген
берілген бағдарлама бойынша айналмалы торларды шаю, су деңгейі бойынша
сусіңгіш суды тарту, ғимараттағы ауа температурасын электрлі жылыту,
сонымен қатар желдету.
1.5 Автоматтандырылған сорғыш станциясының құрылымы
1.3 а суретте күш тізбегінің қарапайым электрлік сызбанұсқасы. Жиілік
түрлендіргіші мен жүйеге электр қозғалтқышын бір уақытта қосуға тыйым
салатын контактты аппараттарды өзара механикалық блокадалау сызықшалы
сызықты жұлдызшамен белгіленген. 1.3 б суретте гидравликалық жүйе мен
станция шоғырының өзара әрекетті көрсетілген.
1.4 суретте жиілікті реттеуші электр жетегі бар автоматтандырылған СС
қарапайым құрылымдық сызбанұсқасы көрсетілген.
СС электрмен жабдықтау трансформаторлы аралық станциясымен
жүзеге асады. Электр энергиясы күштік электрлі жабдық қосылған таратқыш
құрылғыға келіп түседі. Осы жерде пайданатын электр энергиясы құралдары
үшін біріншілік аппараттар орналасқан.
Электрмен қоршалған СС күштік электр жабдықтары орналасқан. Оның
құрамында басқарудың күштік шкафтары, қажет болғанда жиілікті
түрлендіргіш, реактивті қуатты өтемдеуіш (компенсатор). Басқарудың күштік
шкафы М ортадан тепкіш насостың электр желісін коммутациялық
қоректендіруді жүзеге асыратын коммутациялық аппараттардан тұрады.
1.4 сурет - Автоматтандырылған сорғыш станциясының құрылымдық сұлбасы
СС негізгі және қосымша аппараттар орналасқан. Негізгі жабдықтар
ЦН1 - ЦН3 насостарынан, М1 - М3 электр жетектерінен тұрады. Қосымша
жабдықтардың құрамына: сусіңіргіш, өрт сөндіргіш, вакуум- сорғыштар;
ысырмалар; желдеткіштер; қыздырғыштар және басқа да жабыдықтар кіреді.
Оларды басқару орындаушы механизмдер ИМ1 - Имn көмегімен жүргізіледі.
Реттелуші параметрлердің мәндері туралы мәліметті алу үшін Д1 - Дm
құрылғылары жұмыс істейді.
СС жабдықтарынан келетін өлшеу және басқару дабылдары басқару
шкафына жиналады. Осы жерде олар жалпы бір ақпараттық байланыс
сызығына бірігеді, ол технологиялық контроллерге қосылады.
Технологиялық контроллер СС басқарудың жалпы алгоритмін және
технологиялық кешенді автоматтандырылған жүйемен басқарудың ТК АЖБ
ақпаратымен алмасуды іске асырады. ТК бағдарламалық қамсыздандыру
бағдарламалық дәрежеде жүргізілген функционалды блоктар қатарынан
тұрады:
- негізгі сорғыш қондырғысын басқару;
- қосымша сорғыш қондырғысы, мысалы өрт сөндіргіш сорғыштарды
басқару;
- сусіңіргіш сорғыштарды басқару;
- СС жабдықтарының параметрлерін өңдеу және өлшеу;
- СС ғимаратының желдетуі мен жылытылуын басқару;
- СС территориясына бөтен адамдардың рұқсатсыз кірмеуі үшін күзет
қызметін жүзеге асыру;
- Жергілікті терминалға қызмет көрсету;
ТК АБЖ-дегі СС жұмыс режимі мен параметрлері туралы ақпарат беру
және алынған басқару дабылдарын өңдеу.
2 Сорғыш қондырғысын басқару әдістеріне аналитикалық шолу
2.1 Сорғыш қондырғының өнімділігін реттеу
Сорғыштың берілуі негізінен үш түрлі әдіспен реттеледі:
- Қақпақтар (клапан) көмегімен дроссельдеу
- Үзілісті реттеумен (іске қосу - тоқтау)
- Реттелетін электр жетек көмегімен
сорғыштың айналу
жылдамдығын реттеу
Өндіріс орындарында неғұрлым кең таралған дроссельдеумен реттеу
әдісі. Бұл реттеу әр түрлі жапқыштардың айдаушы магистральдарын енгізумен
жүзеге асады. Дроссельдеу арқылы реттеу ПӘК-і энергия үнемділігін 50%-ға
жиі көтеретін айналу жылдамдығын реттеудің ПӘК-нен біршама төмен. Бұл
әдіс аз қуатты қондырғыларда қолданылады және реттеудің аз шегімен
сипатталады.
Су құбыры және су тазалау жабдықтарындағы сорғыштарды
реттеудің үзілісті әдісімен орындалады. Бұл әдістің кемшіліктеріне:
төмен ПӘК-і, жиі қосылу мен тоқтаулар, құбырлар мен жабдықтарға
теріс әсер етушілер, бірқалыпты реттеудің мүмкін болмауы жатады.
Реттеудің бұл әдісін қолдану кезінде қозғалтқыш қуаты бойынша керекті
қор қарастырылу керек. Берілуді реттеу кезінде қосымша шығындардын
болмауынан өте жоғары үнемшілдігі бұл әдістің артықшылығы болып
табылады.
Айналу жылдамдығын реттеу нақыт және бірқалыпты реттеуді жүзеге
асыруға мүмкіндік береді. Айналу жылдамдығын реттеуді қолдануына
байланысты құбырлар мен клапандар аз жүктеме алады; олардың қызмет
көрсету мерзімі ұзарады және оларға қызмет көрсету қажеттілігі азаяды.
Реттеуіші бар
сорғыштың электр қозғалтқышының тіке қосудан
айырмашылығы жиілік түрлендіргіші жүйесінен жүргізілетін токтың аз ғана
бөлігін алады. Осылайша, электр жабдықтардың габаритті өлшемдері оларды
сатып алуда шығынды қысқартып, азайтады. Жиілікті түрлендіргіш жетекті
қолдану арқылы қозғалтқыш габариттерін 10-20%-ға азайтуға болады.
Жүйе біріңғай жоғары қысымда жұмыс істемейтін болғандықтан
магистральдың статикалық жүктемесі азаяды. Қысым берілген деңгейде
ұсталынады.
Үздікті
реттеумен салыстырғанда жұмсақ реттеу кезінде
динамикалық жүктемелер едәуір төмендейді. Құбырлар мен жабдықтарды
тоздыратын гидравликалық соққылар жойылады. Жабдықтың қызмет ету
мерзімі ұзаруы да мүмкін.
Айналу жылдамдығын өзгерту арқылы реттеу энергияны үнемдеуді
де жүзеге асырады.
Жоғарыда айтылғандардан, қарқынды реттеу әдісі ретінде сорғыштың
айналу жылдамдығын өзгерту арқылы реттеуді таңдаймыз.
Ортадан тепкіш типті механизмдер конструкциясы мен технологиялық
процесс шарттарының ерекшеліктеріне байланысты реверсивтеуді талап
етпейді, олардың жылдамдығы қозғалтқыш жылдамдығымен сейкес келеді,
сондықтан бұл қондырғылардың электр жетектері бәсеңдетусіз орындалады
және әдеттегідей механизммен бірге жеткізіледі.
Қарастырылған механизмдер тобының негізгі ерекшеліктері оларды
іске қосуда жеңіл шарттарының болуы. Бұл механизмдер қалыпты
жағдайда және апатты жағдайда да сөніп қалудан кейін ережедегідей
өзінен-өзі қосылады. Осыған байланысты қозғалту моменті номиналды
моменттен 30-35% артық аспайды. Жүктемемен қосылатын желдеткіш типті
қондырғылар үшін кедергі моменті асинхронды қозғалтқыштың механикалық
сипаттама формасымен оңай үйлесетін жылдамдықтың өсуімен бірқалыпты
артады. Нәтижесінде қарастырылған асинхронды қысқа тұйықталған
қозғалтқышты немесе асинхронды іске қосу орамы бар синхронды
қозғалтышты механизмдердің тікелей қосылуы өзгермейтін динамикалық
моменттің әсерінен жүзеге асады. Көп жағдайда ортадан тепкіш типті
механизмдердің белгіленген ерекшеліктері олардың жетектері үшін қысқа
тұйықталған роторлы реттелмеген асинхронды қозғалтқыштарды қолдануға
мүмкіндік береді. Қондырғыларда аз қуатты синхронды қозғалтқыштарды
мақсатты қолдану өндіріс мекемелері жүйесінен пайдаланылатын қорытқы
реактивті қуатқа белсенді әсер етуіне мүмкіндік береді.
Кейбір желдеткіш типті үлкен қондырғыларда электр жетектің жалпы
инерция моменті қозғалтқыштың инерция моментінен біршама асып түседі.
Осының әсерінен тікелей қосылу ұзақ және асинхронды қысқа тұйықталған
немесе синхронды қозғалтқыш орамын біршама қыздырумен жүреді.
Сондықтан көрсетілген қондырғылардың электр жетектерінде жылдамдықты
реттеу керек болмаған жағдайда фазалық роторлы асинхронды
қозғалтқыштарды қолданылады. Мұндай қозғалтқыштарды қосудың
реостатты әдісі қондырғыны айдау процесін жеңілдетеді, қозғалтқыш
байламын қыздыруды және қосу тогын азайтады.
Сорғыш қондырғыларының көбісі агрессивті, жоғары температура
мен ылғалдылықтағы жарылысқа қауіпті орта жағ дайында жұмыс
жасайды. Бұндай қондырғылар үшін жабықта орындалатын асинхронды
қысқа тұйықталған қозғалтқыштар қолданылады. Пайдаланудың ерекше
ауыр жағдайларында арнайы құрылымдағы қозғалтқыштар қолданылады.
Береудің бірқалыпты және автоматты реттеуді талап ететін қондырғыларда
электр жетек реттелген болады. Ортадан тепкіш типті механизмедердің
сипаттамалары статикалық жүктемеге салыстырмалы түрде де,
жылдамдықты реттеудің керекті шегінде де реттегіш электр жетект ер
жұмысының тиімді шарттарын тудырады. Механикалық сипаттамаға сәйкес
жылдамдықтың төмендеуі кезінде қозғалтқыш жетегіндегі кедергі моменті
квадратты түрде төмендейді. Қозғалтқыштың төмен жылдамдықтағы
жұмысы кезінде жылулық режимді төмендетеді. Статикалық қарқын Нст=0
болмаған жағдайда жылдамдықты реттеудің керекті шегі берілудің өзгерісінің
берілген шегінен аспайды.
Ортадан тепкіш типті реттелетін механизмдер үшін орташа
алғанда жылдамдықты реттеудің қажетті шегі 2:1 асып кетпейді.
Берілген механизмдердің белгіленген ерекшеліктері және механикалық
сипаттамардың қаттылығына қойылатын төмен талаптар олар үшін
реттеуші асинхронды электр жетектердің қарапайым түрлерін
қолдануға мүмкіндік береді.
Қолданылатын реттегіш электр жетектердің негізгі нұсқаларын
қарастырамыз.
Салыстырмалы аз қуатты (7-10 кВт) қондырғылар үшін реттеу міндеті
кернеуді реттегіш - қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыш
көмегімен шешіледі. Кернеуді реттегіш ретінде тиристорлы коммутатор
қолданыс тапты. Жүктеменің желдеткішті
механикалық сипаттамасы
қайтымсыз байланыстарсыз жылдамдықтың жеткілікті шегіндегі асинхронды
қозғалтқыш - тиристорлы коммутатор жүйесі бойынша электр жетектің
тұрақты жұмысын қамтамасыз етеді.
Реттегіш электр жетекке қатысты технологиялық режимнің
әдеттегі өзгерісі өте баяу өтеді және жоғары тез әсерді талап етпейді.
Сондықтан кернеуді реттегіш ретінде статор тізбегіне қосылған үш
фазалы магнитті күшейткіш қолданылуы мүмкін. Асинхронды
қозғалтқыш жылдамдығын реттеудің импульсті әдістерін жүзеге
асыру өте қарапайым. Тиристорлы кілт тұйықталып және ажырап,
коммутация кезінде қосымша кедергінің мәнін орташа өгертеді. Бұл
кедергі кең импульсті модуляция қуыстығына пропорционалды.
Қуыстылықты реттей о тырып, электр жетектің механикалық
сипаттамаларының жиынын алуға болады. Қуыстылық тиристорлы
кілтпен басқару жүйесінің кірісіндегі жетекші кернеуге тәуелді
болады.
Қосымша
кедергінің қосылуы
кезінде қозғалтқыштың
критикалық жылжуы азаятындықтан, же лдеткішті механизм
сипаттамасы кезінде де жетектің тұрақты жұмысының жылдамдық
шегінің мәні біршама аз. Жылдамдық бойынша қайтымды байланысты
енгізу қатаң механикалық сипаттамаларды және механизмге қажет
жылдамдық шегіндегі электр жетектің тұйық жүйесінің тұрақты жұмысын
қамтамасыз етеді.
Қарастырылған
реттелген электр жетектердің
нұсқаларының жалпы кемшілігі қозғалтқыштың өзінде жылдамдықтың
төмендеуі кезінде жылжу шығынының болуы. Бұл шығындар қозғалтқышты
қосымша қыздыруды және қозғалтқыштың орнатылған қуатына сәйкес
көтеруді талап етеді.
Пайдалану шарттары рұқсат ететін жерлерде фазалы роторлы
асинхронды қозғалтқышты қолдану реттелетін электр жетектердің
мүмкіндіктері кеңейеді. Ротордың тізбегіне қосымша кедергіні енгізу
қозғалтқыш орамының жылжу шығынын алып кетуге мүмкіндік береді.
Осыған орай қозғалтқыштың кейбір қажетті жоғары габариттері төмендейді
және жоғарыда қарастырылған жылдамдықты реттеудің әдістерінде жетектің
қуатының шегін кеңейтуге мүмкіндік туады. Мысалы, реттеудің импульсті
әдісі ротор тізбегіндегі қосымша кедергі коммутациясына қарағанда неғұрлым
мақсатқа сәйкес. Осыған байланысты жетектің механикалық сипаттамалары
электр жетектің ашық жүйелеріндегі жылдамдық жеткілікті үлкен шегінде
тұрақты жұмыс істеуге жағдай жасайды.
Барлық қарастырылған нұсқаларда қозғалтқыш орамдарында, реттегіш
кедергілерде немесе жылжу муфтасында (жалғастырғыш) жылу ретінде
шашырайтын жылжу шығыны едәуір орын алады және электр жетек ПӘК-і
төмен болады. Соныдықтан қарастырылған жүзден мың киловатқа дейінгі
қуаттылықты электр жетектер үшін жылжу шығыны жүйеге немесе
қозғалтқыш білігіне қайта келетін жылдамдықты реттеудің каскадты
нұсқалары қолданылады.
Реттеудің үлкен шектерінде (D 2) және электр жетектің механикалық
сипаттамаларына қаттылыққа қойылатын жоғары талаптарында қысқа
тұйықталған асинхронды қозғалтқыш
-
транзисторлы жиілік
түрлендіргішіның сызбасы перспективті. Электрлі тежеу қажеттілігі мен
ортадан тепкіш типті механизмдердің жетегінің міндеттемесінің болмауы
жиілік түрлендіргішінің транзисторлы құрылымын жеңілдетеді және оны
басқарылатын түзеткіш пен кернеудің автономды инверторы базасында
қолдануға мүмкіндік береді.
Созылмалы режимдегі сорғыштың жылдамдығын басқару үшін сенімді
және арзан жиілік түрлендіргішінің болмауынан кернеу түрлендіргішін, яғни
параметрлік реттегішті жүзеге асыруды қолдануға тырысты.
Бұл әдіс кернеудің тиристорлы түрлендіргішінің (КТТ) өте қарапайым
және арзан болуымен тартымды. Алайда, қозғалтқыштағы энергияның көп
шығыны
-
созылмалы режимдегі параметрлік реттеуді қолдануға
принципиалды шектеу бар. Сонда да бұл әдісті қолдану үшін энтузиасттар
электр жетектің орнатылған қуатын 2 - 2,5 есе көтеруге, жоғары жылжумен
арнайы төмендетілген роторды қолдануға барады.
Тәжірибе жүзінде іске асыруда арзан КТТ түрлендіргішті жүйесі өте
қымбат және тиімсіз болып болып шығады. Қозғалтқыш жылдамдығы
қоректендіргіш кернеудің жиілігі өзгеруімен реттелетін ЖТ-АД жүйесі
аталған кемшіліктерден толықтай айырылған сорғыштағы энергияның
үнемделген жартысы қозғалтқышқа, оның мойынтіректерінің (подшипник)
және басқа бөлшектерінің қызмет ету мерзімін азайта отырып, сейілетін КТТ
жүйелеріндегідей бұл жүйеде шамамен екі есе энергия үнемделеді.
Баяндалғандардан маңызды қорытынды шығады: АД жылдамдығын
реттеудің неғұрлым тиімді әдісі - ЖТ қолдану кезінде кернеудің бір мезгілде
өзгеруімен жиілікті түрлендіру. Осыған байланысты жабдықтарға салымды
өндіру мерзімі механизмдер, оның жұмысының ремиждері және жетек
қозғалтқышының қуатына тәуелді 6 дан 18 айға дейін болады.
Турбо механизмнің қарқыны статикалық қарқынға тең болған кезде
айналымның жиілігін өзгерту тек белгілі шамаға дейін өзгерткенде ғана
пайдалы болады. Сорғыш өнімділігінің әрі қарай төмендеуі кезінде жүйедегі
статикалық қарқынды еңсеруде турбо механизммен артатын қарқын
жеткіліксіз болады.
2.2 Басқару жүйесінің сапалық көрсеткіштерін таңдау
Автоматты басқару мен реттеу жүйесін жасау процесінде олардың әр
түрлі сипаттамаларымен байланысқан талаптардың сан алуан кешенін
ескеруге тура келеді. Бұл талаптарды кейбір негізгі топтарға біріктіруге
болады.
Өлшемдердің
бірінші тобына статикалық және динамикалық
қасиеттермен байланысқан талаптарды жатқызуға болады. Олардың ішінде
нақты сипаттамалар маңызды орын алады. Олар әр түрлі режимдегі басқару
жүйесіндегі орын алатын қателерді анықтайды.
Екінші топқа басқару жүйесінің жұмысының сенімділігімен, оның
сыртқы орта әсеріне төзімділігімен байланысқан талаптар жатады. Бұған
бірінші кезекте тоқтаусыз жұмыс жасау ықтималдығы, жұмыс
температураларының аралығы, дірілге тұрақтылығы, ресурс, сақтау шарттары
сияқты талаптар жатады.
Үшінші
топқа басқару жүйесін пайдалану сипаттамаларымен
байланысқан талаптар кіреді. Бұған оның жұмысы процесінде жүйеге қызмет
ету шарттары, қызмет көрсететін жұмысшының біліктілігі, жөндеу
мүмкіндіктері жатады.
Төртінші топқа жүйенің шекті массасы мен габариттерімен және шекті
энергия жұмсаумен байланысты талаптар жатады.
Бесінші топқа басқару жүйесін дайындауда технологиялығымен
байланысқан талаптар жатады.
Біздің жағдайымызда сорғышты агрегатты электр жетекпен басқару
жүйесіне көрсетілетін келесі сапаларды ерекшелейміз:
1. жүйенің максималды дәлдігі
2. максималды ПӘК.
3. минималды құн.
4. минималды габариттер.
2.3 "Жиіліктік түрлендіргіш - асинхронды қозғалтқыш (ЖТ-АҚ)"
электржетек жүйесін таңдауды негіздеу
Қазіргі кезде неғұрлым перспективті және кең қолданылатын әдіс
жиілікті әдіс болып табылады. Бұл әдіс жоғары қаттылыққа ие сипаттамалар
алынатын кең шектегі бірқалыпты реттеуді қамтамасыз етеді. Жиілікті әдіс
тағы бір маңызды қасиетімен ерекшеленеді: АҚ жылдамдығын реттеу кезінде
оның жылжуы артпайды.
ЖТ негізгі типтерінің сипаттамаларын қарастырайық.
СЖТ жоғары жиілікті төменгі жиілікке түрлендіруге арналған және
қарсы параллельді топтармен біріктірілген 18 тиристордан тұрады (2.1-сурет).
Түрлендіргіштің негізінде түзетудің үшфазалы нөлдік сызбасы жатыр;
түрлендіргіштің әрбір фазасы екі осындай қарсы түзеткіштерден тұрады.
СЖТ біріккен және дербес басқарумен ажыратады.
Дербес басқару кезінде басқарушы импульстер жүктемедегі ток
бағытына сәйкес вентильді топтардың бірінің тиристорына берілуі керек.
Дербес жұмысты қамтамасыз ету үшін басқа топта ток өтуі кезінде бір
топтағы токтың өту мүмкіндігін болдырмайтын, арнайы логикалық қондырғы
қолданылады.
Біріккен жұмысты вентильді топтардың түрлендіргіштерінде әрбір
топтың вентильдері арасындағы теңгермелі тогын шектейтінқосымша
реакторлар қосу керек, ал дұрыс және бұрыс топтардың басқару бұрышы
теңгермелі токтың тұрақты құраушысының пайда болуын болдырмайтын
белгілі заңға сәйкес өзгереді. Вентильді топтардың жұмысының біріккен
басқаруы бар түрлендіргіштер күш элементтерінің үлкен орнатылған қуатын
иемденеді.
Синусоидалды пішіне жақын шығыс кернеуін алу үшін вентильдерді
қосу бұрышын синусоидалды заң бойынша шығыс кернеуінің жарты периоды
ішінде кернеу мәні қоректендіргіш жүйенің жарты периодында орташа
өзгеретіндей өзгерту керек. Түрлендіргіштің шығысындағы кернеу мен
жиілікті реттеу вентильді қосу бұрышын өзгертумен жүзеге асады.
АД
2.1 сурет - Тіке байланысқан жиіліктік түрлендіргіш
Бұл типті түрлендіргіштердің артықшылықтары:
1) энергияның бір рет түрленуі, солай болғандықтан жоғары ПӘК-і
(шамамен 0,97 -- 0,98);
2) жиіліктен шығуында кернеу амплитудасын тәуелсіз реттеу
мүмкіндігі;
3) жүйеден қозғалтқышқа және кері реактивті және активті энергияның
еркін алмасуы;
4) коммутациялаушы конденсаторлардың болмауы, өйткені
тиристорлардың коммутациясы шынайы жолмен іске асады (жүйедегі
кернеумен).
Қарастырылып отырған ЖТ кемшіліктеріне жатады:
1) шығыстың шекті реттелуі;
2)күш вентильдерінің салыстырмалы үлкен саны және оларды
басқарудың күрделі сызбасы;
3)қуаттың
төмен коэффициенті
--
түрлендіргіштің кірісіндегі
максималды мәні шамамен 0,8.
Тұрақты ток буыны бар ЖТ:
Қазіргі заманғы жиілікті реттегіш жетектерде тұрақты ток буыны анық
көрсетілген түрлендіргіштер неғұрлым кең қолданыс тапты, оның
функционалдық схемасы
2.2-суретте келтірілген. Бұл кластың
түрлендіргіштерінде электр энергиясының қос түрлендіргіші қолданылады:
тұрақты амплитудалы және жиілікті кіріс синусоидалды кернеу түзеткіште
түзетіледі, сүзгішпен сүзгіленеді, үтіктеледі, сосын инвертормен қайта
түрленеді. Энергияны екі есе түрлендіру ПӘК-ң төмендеуіне және кейбір
массогабаритті көрсеткіштердің нашарлауына әкеледі.
Тұрақты токтың аралық буынды түрлендіргіші қоректендіргіш жүйе
жиілігінен жоғары да, төмен де реттеуге мүмкіндік береді; ол жоғары ПӘК-
мен (шамамен 0,96); біршама тез жүрумен, салыстырмалы аз габаритпен және
сенімділікпен ерекшеленеді.
СФ
В
С
ТК
АИ
МФ
ДТ
АД
ДН
Rт
СУ
ЖС - жоғарғы гармониканы кесу үшін желілік сүзгі; Т - түзеткіш,
тұрақты ток буынындағы кернеуді реттеу үшін реттелмейді (ЖТ бірінші
буыны); ТҚ және КҚ - ток пен кернеуді өлшеу құрылғысы; ТК - тежеу кілті;
АИ - автономды инвертор, әдетте ШИМ (2.3-сурет); МС - мотор-сүзгі,
қозғалтқыштағы жоғары гармониканы төмендету; БЖ - басқару жүйесі.
2.2 сурет. - Тұрақты ток буыны бар ЖТ-тің функционалды сұлбасы.
АИ реттеуші кілттері ретінде (2.3-сурет) GTO тиристорлар немесе IGBT
транзисторлар қолданылуы мүмкін.
Тиристор жартылай басқарылатын аспап болып табылады:оны қосу
үшін басқарушы түйініне қысқа импульс беру жеткілікті, бірақ сөндіру үшін
оған не кері кернеу қосу керек, не коммутациялаушы токты нөлге дейін
төмендету керек. Бұл үшін жиіліктің тиристорлы түрлендіргішіне күрделі
және ауыр басқару жүйесі талап етіледі.
{
+
VT1
VT3
VT5
-
VT2
VD1
VD2
VT4
VD3
VD4
VT6
VD5
VD6
A
B
C
2.3 сурет - АИ принципиалды сызбасы
Оқшауланған ысырмасы бар
полярлы транзисторлар IGBT
тиристорлардан толық басқарылуымен, басқарудың қарапайым энергияны көп
қажет етпейтін жүйесі және ең жоғыры жұмыс жиілігімен ажыратылады.
Осының салдарынан IGBТ жиілік түрлендіргіші қозғалтқыштың айналу
жылдамдығын басқару шегін кеңейтуге, жетектің түгелдей тез жүруін
көтеруге мүмкіндік береді.
Қайта
қосудың неғұрлым жоғары жиілікті IGBT жиілікті
түрлендіргіштегі басқарудың микропроцессорлы жүйесімен біріге қолдану
тиристорлы түрлендіргіштерге тән жоғары гармоника деңгейін төмендетеді.
Нәтижесі - электр қозғалтқыштың магнит сымындағы және орамындағы аз
қосымша жоғалтулар, электр машиналарын қыздыруының азаюы, момент
соғысының төмендеуі және кіші жиілік аймағындағы ротордың
адымдауының болмауы. Конденсатор батареяларындағы,
трансформаторлардағы шығындар төмендейді, олардың қызмет ету мерзімі
мен сымдарды оқшаулар артады, қорғаныс құрылғыларының жалған істен
шығу саны мен индукциялық өлшеуіш аспаптар қателігінің азаюы.
Күш кілттеріне басқарушы моменттердің берілу периодының өзгеруімен
қозғалтқышқа берілетін кернеу жиілігінің өзгеруіне әкеледі.
Uz
VT1
ωt
VT2
VT3
ωt
ωt
}
A
VT4
VT5
VT6
ωt
ωt
ωt
}
}
B
C
2.4 сурет - Транзисторларға импульстердің берілу алгоритмі
(бағдаржолы)
Уақыттың кез-келген сәтіндегі бұндай алгоритм кезінде үш күш кілті
жұмыс жасайды (VT1, VT4, VT6).
Қозғалтқыштың жұмысы үшін жиілікті өзгертумен кернеуді де өзгерту
керек. Ол үшін оны тұрақты ток буынында өзгертеді немесе ШИМ қолданады.
Кернеу мен жиіліктің арақатынасын таңдау кезінде жүктемені ауыстыру
қабілетін сақтау шарттары негізделеді.
Мына шарттан жиілік түрлендіргішін таңдау жүргізіледі:
I выч.пч I1н ;
U вых.пч U1н ;
(2.1)
3 Электр жетегінің негізгі элементтерін анықтау
3.1 Сорғыш қондырғысының электр қозғалтқышын таңдау және
қуатын есептеу
Техникалық тапсырма талаптарын орындау үшін қуатты есептеу керек
және өндіруші тізімі бойынша сәйкес жабдықты таңдау керек .
Мақсат насостың жұмысшы доңғалағының айналу жиілігінің өзгеруімен
қарқынды реттеу болғандықтан осы қондырғыда таңдалған жетек қозғалтқыш
білігінің айналу жылдамдығын өзгерте алатын болу керек.
Электр жетек жүйесінде негізгі буын электр қозғалтқыш болып
табылады. Асинхронды қозғалтқыштарды қолдану электр жетек сенімділін
арттырып, капиталды шығындар мен пайдалану шығындарын азайтатыны
белгілі.
Берілген тапсырма бойынша су айдау өнімділігі:
Q=315 м3сағ=0,087 м3с
Қарқыны - 50 м.
Осы берілген тапсырмаға сәйкес 1Д типті насосты таңдаймыз.
Насостың шартты белгілері:
Насос (агрегат) 1Д315-71 УХЛ3.1 ТУ26-06-1510-88 1.
1 - бірінші жетілдіру;
Д - екі жақты кіріс;
315 - беру, м3сағ;
50 - қарқын, м;
УХЛ немесе Т - климаттық орындау;
3.1 кесте - 1Д315-50-2 ортадан тепкіш сорғыштың нақты мәліметтері Параметр
Белгіленуі
Мәні
Өлшем
бірлігі
Беру
Q
315
(0,087)
3
м сағ
3
(м с)
Қарқын
H
50
М
Айналу жиілігі
N
1478
айнмин
Максималды тұтынылатын
қуат
N
68
кВт
Шекті кавитациялық қор
∆H
6,5
м,
аз емес
Сорғыш массасы
M
450
Кг
ПӘК
н
83
%
Инерция моменті
Jн
1.91
2
кгм
Сорғыштар дәл осы уақытта қозғалтқыш білігіне қандай күш түсетінін
нақты айтуға келмейтін механизмдерге жатады. Егер
сорғыштарды
статистикалық түрде қарайтын болсақ, онда уақыттың көп бөлігінде суды
пайдалану аз болады, осыған сәйкес қарқын ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz