РОЗДІЛ 1 РЕЖИМИ РОБОТИ НАСОСНИХ УСТАНОВОК

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

КРЕМЕНЧУЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ МИХАЙЛА ОСТРОГРАДСЬКОГО

ІНСТИТУТ ЕЛЕКТРОМЕХАНІКИ, ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ І

СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ

 

Т. В. КОРЕНЬКОВА, О. О. СЕРДЮК, В. Г. КОВАЛЬЧУК

 

Автоматизований електропривод
насосних та вентилятор них установок
у задачах енергоресурсозбереження

Навчальний посібник

 

 

КРЕМЕНЧУК 2013

УДК 62-83-52:621.5.004.18(075.8)

Рецензенти:

Толмачов С. Т. – доктор технічних наук, професор, завідуючий кафедрою електромеханіки Криворізького технічного університету

Дубінець Л. В. – доктор технічних наук, професор кафедри електротехніки та електромеханіки Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна

Грабко В. В. – доктор технічних наук, професор, ректор Вінницького національно-технічного університету, завідувач кафедри електромеханічних систем автоматизації в промисловості і на транспорті

 

Рекомендовано до друку Вченою радою

Кременчуцького національного університету імені Михайла Остроградського

(протокол № 5 від 28 березня 201 3 року)

 

Коренькова Т. В. Автоматизований електропривод насосних та вентиляторних установок у задачах енергоресурсозбереження: навч. посібник / Т. В. Коренькова.
О. О. Сердюк, В. Г. Ковальчук. – Кременчук: Кременчуцький національний університет імені Михайла Остроградського, 2013. – 198 с.

 

У навчальному посібнику розглянуто особливості функціонування, технічні показники та характеристики насосних та вентиляторних установок. Наведено опис розроблених авторами комп’ютеризованих електромеханічних комплексів для дослідження статичних та динамічних режимів роботи насосів та вентиляторів у системах з реґульованим та нереґульованим електроприводом, проведено аналіз їх енергетичних характеристик при змінних параметрах трубопровідної системи та різних методах реґулювання продуктивності. Наведено теоретичні відомості та запропоновано лабораторні роботи, рекомендовані для проведення навчальної підготовки студентів денної та заочної форм навчання зі спеціальностей: 7.05070204, 8.05070204 – «Електромеханічні системи автоматизації та електропривод», 7.05070207, 8.05070207 – “Електромеханічне обладнання енергоємних виробництв” з курсів “Автоматизований електропривод типових промислових механізмів”, “Електромеханічне обладнання енергоємних виробництв”, а також для науково-дослідної роботи маґістрантів та аспірантів відповідного напряму.

 

 

ЗМІСТ

 

Вступ……………………………………………………………………………..	5
РОЗДІЛ 1 РЕЖИМИ РОБОТИ НАСОСНИХ УСТАНОВОК………………..	8
1.1 Характеристика насосного обладнання……………………………..	8
1.2 Електропривод насосних установок…………………………………	13
1.3 Характеристика трубопровідної мережі…………………………..	15
1.4 Визначення втрат тиску в трубопроводі…………………………….	16
1.5 Керування продуктивністю насосної установки……………………	17
1.6 Вплив зміни діаметра робочого колеса насоса на його характеристики………………………………………………………………..	22
1.7 Існуючі способи опису характеристик насосних аґреґатів……….	24
1.8 Апроксимація напірних та енергетичних характеристик насоса…	25
1.9 Аналіз напірно-витратних й енергетичних характеристик насоса при роботі на гідромережу……………………………………………………	28
1.10 Визначення діапазону регулювання швидкості поодиноко працюючого насоса……………………………………………………………	32
1.11 Характеристики паралельно працюючих насосів при зміні швидкості обертання одного з турбомеханізмів……………………………	33
1.12 Розрахунок діапазону регулювання швидкості регульованого насоса при паралельній роботі турбомеханізмів…………………………….	39
1.13 Характеристики послідовно працюючих насосів при зміні швидкості обертання одного з турбомеханізмів……………………………..	44
1.14 Розрахунок діапазону регулювання швидкості регульованого насоса при послідовній роботі турбомеханізмів………………………….….	48
1.15 Альтернативні способи реґулювання параметрів НУ……………..	52
1.16 Перехідні процеси в насосних комплексах………………………..	54
1.17 Засоби гідрозахисту насосних комплексів…………………………	75
Список літератури до розділу 1……………………………………………...	82
РОЗДІЛ 2 РЕЖИМИ РОБОТИ ВЕНТИЛЯТОРНИХ УСТАНОВОК……….	86
2.1 Галузі використання та принцип дії відцентрових вентиляторів….	86
2.2 Технічні показники та характеристики вентиляторів………………	87
2.3 Реґулювання параметрів вентиляторних установок………………..	92
Список літератури до розділу 2……………………………………………….	94
РОЗДІЛ 3 ЛАБОРАТОРНИЙ ПРАКТИКУМ………………………………..	96
Лабораторна робота № 1 Визначення технологічних та енергетичних характеристик насосної установки при регулюванні продуктивності……..	96
Лабораторна робота № 2 Дослідження характеристик насосного комплексу при різних схемах з’єднання насосних агрегатів………………..	117
Лабораторна робота № 3 Дослідження динамічних характеристик насосної установки у пускових режимах……………………………………..	121
Лабораторна робота № 4 Дослідження динамічних характеристик насосної установки у нестаціонарних режимах роботи…………………….	128
Лабораторна робота № 5 Дослідження динамічних характеристик насосної установки в аварійних режимах…………………………………….	137
Лабораторна робота № 6 Дослідження характеристик відцентрового вентилятору при різних методах регулювання параметрів………………….	140
Лабораторна робота № 7 Дослідження характеристик вентиляторної установки при активному регулюванні параметрів………………………….	149
Список літератури до розділу 3………………………………………………..	153
ВИСНОВОК…………………………………………………………………….	154
Додаток А Титульна сторінка…………………………………………………. Додаток Б Технічні показники та характеристики турбомеханізмів………. Додаток В Приклад обробки даних у пакеті MathCad………………………. Додаток Г Словник іншомовних термінів за фахом………………………… Додаток Д Параметри перетворювачів частоти……………………………… Додаток Е Налагодження програмного забезпечення LGraph…………….	155 158 160 167 185 187

ВСТУП

 

Технологічні комплекси, обладнані насосами та вентиляторами, належать до широко використовуваних промислових установок різних галузей народного господарства і є одними з найбільших енергоспоживачів. На електропривод (ЕП) турбомеханізмів припадає більше 60 % усієї споживаної електроенергії, причому більше половини (до 2/3) зазначеного рівня припадає на турбомеханізми. Одиночні потужності цих механізмів досягають десятків мегават. У більшості випадків у насосних та вентиляторних установках використовується нереґульований ЕП з енергозатратними методами регулювання технологічних параметрів. У зв'язку з цим навіть невелике підвищення ефективності використання ЕП турбомеханізмів (ТМ) в енергетичному відношенні може дати помітний результат.

Насосні установки (НУ) є основними об’єктами систем комунального та промислового водопостачання, кар’єрного водовідливу, нафтоперекачування та ін. Великі НУ – групові споживачі, де одночасно можуть працювати кілька насосних аґреґатів (НА), увімкнених паралельно чи послідовно в загальну трубопровідну систему, характерними рисами якої є наявність протитиску (статичного напору) і гідродинамічного опору мережі. У процесі експлуатації режим роботи НА необхідно змінювати через змінний характер водоспоживання, надходження стічних вод до приймальних резервуарів, що не піддається попередньому вірогідному прогнозуванню. Так, необхідний технологічний діапазон регулювання продуктивності для НУ систем міського водопостачання складає 50–70 % від номінального значення. Відомі способи регулювання продуктивності НА впливом на комунікаційну мережу (дроселювання), на турбомеханізм (поворот лопаток робочого колеса), ступеневе регулювання подачі (зміною числа працюючих одночасно турбомашин) належать до простих, але енергетично неефективних методів, оскільки спрямовані лише на розв’язання технологічних задач і не стосуються енергетичних аспектів транспорту води. Істотний економічний ефект досягається за рахунок економії електроенергії шляхом використання регульованого ЕП, а також за рахунок раціонального керування промисловими установками в точній відповідності до технологічних вимог, що враховують усі особливості функціонування насосних станцій і енергопостачальних мереж. При цьому регульованим приводом доцільно оснащувати один із працюючих турбоаґреґатів. Крім того, заслуговують на увагу альтернативні варіанти регулювання параметрів на базі активних регулювальних пристроїв з використанням гідротурбіни, електромеханічного перетворювача та системи регулювання її потужності, що дозволяє здійснити регулювання продуктивності у необхідних межах з одночасною віддачею електроенергії до промислової енергомережі.  

Вентиляція має важливе значення у виробничому процесі на підприємствах, оскільки можливість проведення робіт, здоров'я і продуктивність праці робітників значною мірою залежать від стану провітрювання виробничих приміщень і шахт. У вугільній і гірничорудній промисловості експлуатується велика кількість вентиляторних установок (ВУ) головного провітрювання із загальною встановленою потужністю електродвигунів понад 1 млн кВт, а потужність приводів окремих вентиляторів досягає 4000 кВт. ВУ витрачають більше 30 % від споживаної шахтами електроенергії. Разом з тим, переважна більшість установок вентиляторів головного провітрювання працюють з ККД меншим за 0,6. Для підвищення ефективності роботи устаткування ВУ необхідно здійснювати реґулювання кількості та тиску повітря, що подається.

Регулювання продуктивності ВУ щодо шкідливих речовин, які виділяються у рудничну атмосферу, є ефективним засобом зниження непродуктивних втрат електроенергії на вентиляцію. Для керування режимами ВУ з мінімізацією споживання електроенергії можна використовувати програмне керування зі стабілізацією режимів засобами привода чи напрямного апарата. Застосування зазначених технічних рішень дозволить знизити витрати електроенергії на 20–25 %.

З урахуванням сказаного, важливими стають питання дослідження шляхів підвищення ефективності та надійності функціонування промислових комплексів, обладнаних насосними та вентиляторними аґреґатами. Найбільш раціональним шляхом розв’язання цієї проблеми є можливість проведення аналізу статичних та динамічних режимів роботи НУ та ВУ на базі комп’ютеризованих лабораторних комплексів, розроблених на кафедрі систем автоматичного керування та електропривода та виконання запропонованих лабораторних робіт, що дозволяють:

– вивчити особливості функціонування насосних та вентиляторних установок в умовах змінних режимів гідро- і аеромереж відповідно;

– провести аналіз режимів роботи і характеристик ЕП турбомеханізмів як у статичних, так і у динамічних режимах; 

– визначити енергетичні показники НУ, ВУ при використанні різних методів регулювання параметрів й обґрунтувати вибір раціональної схеми ЕП та керування технологічними комплексами, що дозволить знизити енерговитрати, підвищити надійність та термін експлуатації обладнання.

Навчальний посібник містить три розділи: перші два охоплюють основні теоретичні відомості відносно режимів роботи насосних та вентиляторних установок, галузі їх застосування, аналіз технологічних та енергетичних характеристик, останній розділ присвячений лабораторному практикуму з дисципліни. Для кращого засвоєння матеріалу запропоновані контрольні запитання, довідкові дані з основних параметрів та характеристик насосного та вентиляторного обладнання. Окремо наведений словник англомовних термінів за даною тематикою, при підготовці якого автори висловлюють подяку
доц. Гордієнко М.Г. та студ. Кознодій О.В.

 

РОЗДІЛ 1 РЕЖИМИ РОБОТИ НАСОСНИХ УСТАНОВОК

 

---

Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 504; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!