Тема: Дослідження характеристик відцентрового вентилятору при різних методах регулювання параметрів

Мета: придбання навичок роботи із запірно-реґулювальною, контрольно-вимірювальною й перетворювальною апаратурою аеродинамічного комплексу; аналіз енергетичної ефективності роботи вентиляторної установки при реґулюванні продуктивності дроселюванням і частотою обертання.

Теоретичні відомості щодо виконання лабораторної роботи наведено у другому розділі даного посібника.

Опис функціональної схеми
комп’ютеризованого аеродинамічного комплексу

Лабораторний комплекс вентиляторної установки призначений для вивчення режимів роботи вентиляторів, а також процесів, які відбуваються в трубопровідній повітряній мережі.

Функціональна схема вентилятороної установки (ВУ) наведена на
рис. 3.20.

До складу лабораторного стенда ВУ входять вентилятор В із приводним двигуном АД; засувки Z₁ та Z₂, причому Z₁ приводиться в дію електроприводом ЕПЗ, до складу якого входить двигун Д та система керування ним СУ; датчик тиску ДТ1 на виході вентилятора (перед засувкою) та датчик витрати ДВ.

Вентиляторна установка працює на видув до вентиляційної системи. У силовому ланцюзі АД установлений однофазний перетворювач частоти ПЧ з номінальною вхідною напругою 220 В. Контроль струму, напруги й споживаної потужності системи ПЧ-АД здійснюється амперметром I_АД, вольтметром U_АД, ватметром W, відповідно; контроль швидкості обертання АД – датчиком швидкості ДС. Датчики струму ДС1 і напруги ДН1 призначені для електронного зняття миттєвих значень струму й напруги, які діють у ланцюзі двигуна.

Рисунок 3.20 – Функціональна схема лабораторного стенда вентиляторної установки

 

Паралельно засувці Z₁ в обвідному трубопроводі встановлено турбомеханізм осьового типу, що працює в турбінному режимі.

На одному валу з турбінним агрегатом Т встановлено генератор постійного струму ГПС незалежного збудження. Контроль струму ГПС здійснюється за допомогою амперметра Iт, а контроль напруги – вольтметра Uт. Паралельно якірному ланцюгові генератора увімкнено активний навантажувальний опір R_н.

Зміна режиму роботи генератора здійснюється за допомогою керуючого випрямляча БЖЗ на обмотку збудження.

Контроль напруги та струму збудження ГПТ здійснюється вольтметром U_з та амперметром А_у, відповідно.

Розміщення вентиляторного та силового обладнання, контрольно-вимірювальних приладів та органів керування зображено на схемі лицьової панелі стенда (рис. 3.21).

Технічні дані обладнання, що використовується в лабораторному комплексі, наведено у таблицях 3.21–3.28.

Таблиця 3.21 – Технічні дані вентилятора

Позначення на схемі	Тип вентилятора	Подача, м3/год	Номінальний тиск, кгс/см2	Частота обертання, об/хв	Максимальний тиск, кгс/см2
Вентилятор	ВЦ4-75 № 2.5	1200	250	2750	700

Таблиця 3.22 – Технічні дані електродвигуна

Позначення на схемі	Тип ел. двигуна	N, кВт	Uном, В	Iном, А	сos j	h	n, об/хв
АД	АИР63В2У3	0,55	380	1,3	0,86	76%	2750

 

Таблиця 3.23 –Технічні показники перетворювача частоти

Позначення на схемі	Тип	S, кВА	Uном, В	Iном, А	Потужність приводного ЕП, кВт
ПЧ	ATV11 HU12M2E	1,4	220–240	6,3	0,55

 

Таблиця 3.24 – Технічні дані датчика витрати

Позначення на схемі	Тип	Перепад тиску, кгс/см2	Робочий тиск, кгс/см2	Максима-льний тиск, Nm/h	Межі вимірюваного тиску, кгс/см2
ДР	ДСО-712-2С	0,063	160	50	0–40

 

Таблиця 3.25 – Технічні дані датчика тиску

Позначення на схемі	Тип	Макс. вим. тиск, рmax, Па	Вихідний сигнал I, мА	Клас точності приладу
ДД1	SDF5000U	500	0–10	0,5

 

Рисунок 3.21 – Загальний вигляд стенда з боку передньої панелі

 

 

Таблиця 3.26 – Технічні дані вольтметрів, амперметрів і ватметрів

Позначення на схемі	Тип приладу	Рід вимір. струму	Uном, В	Iном, А	W, кВт	Частота мережі, Гц	Клас точ.
UАД	Е8030	змінний	500	-	-	50	2,5
IАД	Е365-1	змінний	-	3	-		1,5
Iт	Е377	змінний	-	0,075	-		1,5
Uт	Е8030	змінний	500	-	-		2,5
Uв	Е8030	змінний	500	-	-		2,5
Ав	Е365-1	змінний	-	3	-		1,5
W1	Д365	змінний	220	5	2		1,5

 

Таблиця 3.27 – Технічні дані турбіни

Позначен-ня на схемі	Число лопастей	Радіус колеса турбіни, м	Потужність турбіни, Вт	Швидкість потоку повітря, м/с	Номіналь-на швидкість обертання n, об/хв
Т	8	0,085	60	18	5000

 

Таблиця 3.28 – Технічні дані генератора постійного струму

Позначення на схемі	Тип ел. двигуна	Uном, В	Iном, А	сos j	n,  об/хв
ГПТ	КПА-561	30	1,5	0,85	5000

 

Модель повітродувки дозволяє досліджувати енергетичну ефективність роботи ВУ, що працює на реальну аеродинамічну мережу при використанні наступних методів реґулювання продуктивності: засувкою, встановленою на виході вентилятора; зміною частоти обертання робочого колеса вентилятора й напрямним апаратом, установленим на вході турбомеханізму; активним впливом на комунікації; комбіноване реґулювання продуктивності.

Датчик витрати

Турбінні витратоміри є лічильниками об'єму і працюють за принципом лічильників з крильчаткою Вольдмана. Вони реєструють об'єм, що протікає через поперечний перетин труби, використовуючи середню швидкість потоку.

Колесо турбіни має малу масу і розташовано в корпусі датчика концентрично. Потік набігає на колесо турбіни в осьовому напрямку. Заспокійливий пристрій зрівнює потік, таким чином, що колесо піддається дії квазіламінарного потоку. Число обертів колеса турбіни пропорційне середній швидкості потоку через поперечний перетин. Тим самим число обертів у широкому діапазоні пропорційне об'ємній витраті.

Після посилення і перетворення сигналу чутливого елементу витратоміру виходить сигнал у вигляді прямокутних імпульсів. Число імпульсів за одиницю часу пропорційне миттєвому значенню витрати.

Датчик тиску

Перетворювачі призначені для роботи в системах автоматичного контролю, реґулювання й керування технологічними процесами та забезпечують безперервне перетворення надлишкового чи абсолютного значень тиску, різниці тисків в уніфікований струмовий вихідний сигнал.

Засувка

Двоходові або триходові реґулювальні клапани в комплекті з електричним виконавчим механізмом типу Belimo – механізми, що не призначені для роботи в середовищах, які містять аґресивні гази, пари й речовини.

 

Порядок виконання роботи

1. Увімкнути автоматичний вимикач QF1 (на панелі засвітиться
лампа L1).

Попередження

– не вмикати ПЧ, не вивчивши інструкцію користувача;

– не вимикати ЕП вентилятора безпосередньо кнопкою К1 “Стоп”, коли не відключений ПЧ від двигуна.

2. Подати живлення на ПЧ, натисканням кнопки К1 “Пуск” (кнопка “Пуск” засвітиться).

3. Закрити засувку Z₂ та відкрити Z₁.

4. Установити напрямний апарат у положення “Відкрито”.

5. Запустити вентилятор, переключивши тумблер у положення “Пуск”.

6. Установити частоту живлення привода вентилятора 50 Гц ручкою на панелі стенда “Частота” (поточна частота відображається на екрані ПЧ).

7. Виконати вимірювання параметрів: витрати ДВ, тиску на виході вентилятора ДТ, потужності N і частоти обертання n_АД (ватметр W і тахометр n_АД, відповідно). Дані вимірювань занести до табл. 3.29.

8. Повторити дії, описані в пунктах 6–7, для частоти напруги живлення 40, 30, 20 Гц.

9. Прикрити засувку Z₁ на 20 % та повторити дії, описані в пп. 6–8.

10.  Повторити дії, описані в п. 9, для випадків коли засувка Z₁ прикрита на 40 %, 60 %, 80 % і повністю закрита.

11.  Відкрити повністю засувку Z₁.

12.  Прикрити напрямний апарат на 50 % та повторити дії, описані в
п. 6–10.

13.  Зупинити електричний двигун за допомогою тумблера (переключити тумблер у положення “Стоп”).

14.  Відключити ПЧ від мережі, натиснувши кнопку К1 “Стоп”. Повернути в початкове положення автоматичний вимикач QF1.

13.  Розрахувати ККД установки:

,

де р – тиск, Па; N_і – потужність, споживана приводним двигуном, Вт;
Q_i  – витрата, м³/с.

14.  Виконати розрахунок моменту на валу вентилятора:

,

де – кутова швидкість двигуна, с^-1; N_і – потужність, споживана приводним двигуном, Вт;

15.  Побудувати напірно-витратні, енергетичні й механічні характеристики ВУ при трьох методах регулювання продуктивності: регулюванні засувкою, частотою обертання вала електричного двигуна та напрямним апаратом. Зробити висновки щодо енергетичної ефективності використовуваних методів регулювання.

Зміст звіту

1. Титульна сторінка.

2. Мета, короткі теоретичні відомості, хід роботи.

3. Розрахунок значень η_і, ω_i, М _i.

4. Таблиця експериментальних та розрахункових даних.

5. Графіки залежностей ; ; ; .

6. Аналіз отриманих результатів. Висновки з роботи.

 

Контрольні питання

1. Охарактеризувати призначення й галузь застосування вентиляторних установок (ВУ).

2. Навести параметри вентиляторів та їх паспортні характеристики.

3. Які характеристики ВУ належать до безрозмірних, а які до розмірних?

4. Який принцип дії відцентрового вентилятора?

5. Як розраховується потужність приводного двигуна вентилятора?

6. Яка характеристика називається сідлоподібною?

7. Якою характеристикою описується аеродинамічна мережа?

8. Сформулювати вимоги до ЕП вентиляторних установок.

9. Які методи реґулювання параметрів реалізуються на базі лабораторного комплексу?

10. Що застосовують як запірно-реґулюючу арматуру на лабораторному стенді?

11. Дати порівняльний аналіз енергетичних показників вентилятора при реґулюванні продуктивності частотою обертання й дросельною засувкою.

12. Навести характеристики вентилятора при реґулюванні продуктивності напрямним апаратом та дроселюванням засувкою на виході механізму. Як визначаються втрати потужності при використанні цих методів?

Література: [15; 17; 18–19; 22–24]

 

Таблиця 3.29 – Технологічні та енергетичні показники вентиляторної установки

Експериментальні дані								Розрахункові величини
№	f, Гц	Положення напрямного апарату	Положення засувки Z1	Витрата Q, м3/с	Тиск р, Па	Потужність N, Вт	Частота оберт. nАД, об/хв	ККД , %	Кутова швидкість , рад/с	Момент М, Нм

 

Лабораторна робота № 7

Тема: Дослідження характеристик вентиляторної установки
при активному регулюванні параметрів

Мета: аналіз енергетичної ефективності роботи вентиляторної установки при реґулюванні продуктивності за допомогою турбінного агрегата, як альтернативного енергоефективного способу регулювання.

 

Короткі теоретичні відомості

 

Активне регулювання параметрів вентиляторної установки є альтернативним способом регулювання, що дозволяє отримати необхідну продуктивність в аеромережі за допомогою додаткового встановлення в системі турбіни, яка виконує роль регулюючого пристрою. Якщо на одному валу з турбіною встановлено генератор змінного або постійного струму, такий спосіб регулювання дозволяє додатково виробляти електричну енергію, яка може використовуватись для місцевих потреб або рекуперуватись у мережу.

В даному лабораторному комплексі використовується турбіна Т осьового типу (рис. 5.1), установлена у байпасному каналі, що знаходиться на одному валу з генератором постійного струму. У якірному ланцюзі генератора встановлено навантажувальний змінний опір та прилади для вимірювання напруги та струму. У ланцюзі обмотки збудження встановлено керований випрямляч УВ та прилади для контролю напруги та струму. Для роботи турбіни необхідно відкрити засувку Z2 та спрямувати потік повітря через байпасний канал. Розподілення повітря між байпасним та основним каналом реалізується за допомогою засувки Z1. Даний метод може бути успішно застосований у комбінації з іншими методами регулювання.

Порядок виконання роботи

1. Увімкнути автоматичний вимикач QF1 (на панелі засвітиться
лампа L1).

Попередження

– не вмикати ПЧ, не вивчивши інструкцію користувача;

– не вимикати ЕП вентилятора безпосередньо кнопкою К1 “Стоп”, коли не відключений ПЧ від двигуна.

2.  Подати живлення на ПЧ, натисканням кнопки К1 “Пуск” (кнопка “Пуск” засвітиться).

3. Закрити засувку Z₂ та відкрити Z₁.

4. Установити напрямний апарат у положення “Відкрито”.

5. Запустити вентилятор, переключивши тумблер у положення “Пуск”.

6.  Установити частоту живлення привода вентилятора 50 Гц ручкою на панелі стенда “Частота” (поточна частота відображається на екрані ПЧ).

7.  Відкрити засувку Z₂ (положення засувки Z₁ – повністю закрита). Установити максимальне значення збудження ГПС.

8.  Виконати вимірювання параметрів: витрати ДВ, тиску на виході вентилятора ДТ, потужності N і частоти обертання n_АД (ватметр W і тахометр n_АД, відповідно), струму та напруги якоря та обмотки збудження генератора постійного струму (I_г, U_г та I_з, U_з). Дані вимірів занести до табл. 3.22.

9.  Виконати дії за п. 8 для випадків, коли навантаження ГПС на 20, 40, 60, 80 % менше за максимальне значення R_н.

10. Зменшити напругу живлення на 20 % від максимального значення. Виконати дії, описані в п. 8–9.

11. Повторити дії за п. 10 для випадків, коли значення напруги живлення становить 40 та 60 від максимального значення.

12. Виконати дії, описані в п. 7–11 для наступних положень засувки Z1: 30%, 60% та повністю закритій. Дані вимірів занести до табл. 3.22.

13. Зупинити електричний двигун за допомогою тумблера (переключити тумблер в положення “Стоп”).

14. Відключити ПЧ від мережі, натиснувши кнопку “Стоп”.
Вимкнути  QF.

15. Розрахувати ККД вентиляторної установки:

,

де р – тиск, Па; Q_i  – витрата, м³/с; N_спі – потужність, споживана приводним двигуном, Вт;  – потужність, споживана обмоткою збудження
ГПС, Вт; ,  – напруга ГПС та його обмотки збудження, В, відповідно;
,  –струм ГПС та його обмотки збудження, А, відповідно.

16. Побудувати напірно-витратні H = f ( Q ) й енергетичні N 1= f ( Q ) та
η= f ( Q )  характеристики ВУ при активному регулюванні продуктивності. Зробити висновки щодо енергетичної ефективності даного методу реґулювання.

 

Зміст звіту

1. Титульна сторінка.

2. Мета, короткі теоретичні відомості, хід роботи.

3. Розрахунок значень η_і, ω_i.

4. Таблиця експериментальних та розрахункових даних.

5. Графіки залежностей ; ; .

6. Аналіз отриманих результатів. Висновки з роботи.

Контрольні питання

1. Чим зумовлена наявність втрат енергії у турбіні?

2. Які існують типи турбін?

3. Які існують засоби реґулювання потужності турбін?

4. Що застосовують як запірно-реґулювальну арматуру на лабораторному стенді?

5. Надати порівняльний аналіз енергетичних показників вентилятора при реґулюванні продуктивності частотою обертання й дросельною засувкою.

6. Навести характеристики вентилятора при реґулюванні продуктивності напрямним апаратом та дроселюванням засувкою на виході механізму. Як визначаються втрати потужності при використанні цих методів?

7. Охарактеризуйте активне регулювання як альтернативний спосіб зміни продуктивності. Які його переваги та недоліки?

Таблиця 3.22 – Технологічні та енергетичні показники вентиляторної установки

Полож. Rн	Uозг, В	Частота напруги живлення, Гц	Витрата Q, м3/с	Тиск р, Па	Iг, А	Uг, В	Iз, А	Uз, В	ККД , %	Корисна потужність, Вт	Потужність АД Nсп, Вт	Потужність обмотки збудження Noзг, Вт
1		50
2
3
1
2
3
1		40
2
3
1
2
3
1		30
2
3
1
2
3

 

Література: [4; 15–24]

---

Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 343; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!