ЛИТЕРАТУРНЫЙ И ПАТЕНТНЫЙ ОБЗОР

РЕФЕРАТ

Отчет 54 с., 11 наим. исп. ист., 70 формул, 20 таблиц, 13 рисунков.

Электропривод, механическое оборудование, электрические преобразователи, системы управления электрооборудованием, статические характеристики, динамические характеристики

Объектом разработки является электрооборудование блока стабилизации установки Л-16. Целью работы является спроектировать электрооборудование, которое отвечает технологическим требованиям.

По данным блока стабилизации установки Л-16 произведена ее характеристика, сделан расчет и выбор электрооборудования, разработана система управления электрооборудованием, произведен расчет статических и динамических характеристик системы электропривода

Графическая часть включает в себя план расположения электрооборудования, схему электрическую принципиальную управления, защиты и сигнализации, графики статических характеристик системы электропривода, структурные схемы и графики переходных процессов системы электропривода.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. 4

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ И ПАТЕНТНЫЙ ОБЗОРЫ.. 5

2 ХАРАКТЕРИСТИКА БЛОКА СТАБИЛИЗАЦИИИ УСТАНОВКИ Л-16. 11

2.1 Описание технологического процесса и технологической схемы.. 11

2.2 Краткая характеристика и режимы работы механического оборудования. 16

2.3 Краткая характеристика и режимы работы электрооборудования. 16

2.4 Характеристика окружающей среды на установке. 19

3 ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ БЛОКА СТАБИЛИЗАЦИИ УСТАНОВКИ Л-16. 20

3.1 Расчет мощности и выбор электродвигателей. 20

3.2 Обоснование и выбор автоматизированного электропривода блока стабилизации 22

3.3 Расчет мощности и выбор электрических преобразователей. 24

3.3 Обоснование и выбор систем регулирования технологических параметров. 27

3.5 Выбор технических средств регулирования координат электропривода. 29

4 Разработка системы управления электрооборудованием.. 32

4.1 Разработка системы управления в статических режимах. 32

4.2 Разработка системы управления в динамических режимах. 35

5 Расчет статических характеристик системы электропривода 37

5.1 Расчет статических характеристик производственного механизма. 37

5.2 Расчет статических характеристик электродвигателя. 39

5.3 Анализ статической устойчивости системы электропривода. 44

6 РАСЧЕТ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА.. 46

6.1 Расчет параметров передаточных функций звеньев. 46

6.2 Расчет системы автоматического регулирования скорости. 47

6.3 Расчет переходных процессов системы регулирования скорости. 48

6.4 Анализ переходных процессов. 51

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 53

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 54

ВВЕДЕНИЕ

Ускорение научно-технического прогресса требует всемерной ав­томатизации производственных процессов. Для этого необходимо создавать электрические машины, удовлетворяющие по своим пока­зателям и характеристикам весьма разнообразным требованиям различных отраслей народного хозяйства

В настоящее время предприятия нефтехимической промышленности потребляют значительное количество электрической энергии. Внедрение новых энергоемких технологических процессов и повышение общего технологического уровня производства вызывает необходимость значительного повышения уровня надежности электрооборудования и экономичного использования электроэнергии.

К общепромышленным механизмам относится большой класс рабочих машин, которые применяются в самых разнообразных отраслях народного хозяйства: в промышленности, сельскохозяйственном производстве, строительстве и на транспорте. В большинстве случаев эти механизмы обслуживают основное производство различных отраслей.

Системы электроснабжения являются сложными производственными объектами кибернетического типа, все элементы которых участвуют в едином производственном процессе, основными специфическими особенностями которого являются быстротечность явлений и неизбежность повреждений аварийного характера – коротких замыканий в электрических установках. Поэтому надежное и экономичное функционирование систем электроснабжения возможно только при автоматическом управлении ими.

Общепромышленные механизмы играют в народном хозяйстве страны важную роль. Они являются основным средством механизации и автоматизации различных производственных процессов. Поэтому уровень промышленного производства и производительность труда в значительной степени зависят от оснащенности производства общепромышленными механизмами и от их технического совершенства.

ЛИТЕРАТУРНЫЙ И ПАТЕНТНЫЙ ОБЗОР

Все машины и механизмы на технологической установке приводятся в работу с помощью электродвигателей.

В качестве электрических приводов технологического оборудования установки синтеза карбамида применяются асинхронные электродвигатели с короткозамкнутом ротором напряжением 380 В и асинхронные напряжением 6 кВ.

Асинхронная машина является электрической машиной переменного тока, ротор которой вращается несинхронно с вращающимся магнитным полем машины. На практике эти машины используются главным образом в качестве электродвигателей.

Электродвигатели объекта 437 находится в двух насосных залах.

Электрооборудование установки предназначено для бесперебойного и надежного электроснабжения электроэнергией привода технологического оборудования.

Электроснабжение установки Л-16 по степени надежности относится к I категории и осуществляется от двух независимых взаиморезервируемых источников ППК и СТЭЦ.

Совместно с нагнетательным трубопроводом нагнетательная машина образует систему для перемещения жидкостей.

На установке для создания материальных потоков жидкостей широко используются центробежные и поршневые машины.

Насос, выбранный рабочим, управляется дистанционно со щита управления. Насос, принятый резервным включается автоматически при аварийном останове работающего насоса. Во избежание ложных включений резервного насоса избиратель резерва ставится в положение “деблокировано”, при этом загорается аварийный сигнал резервного насоса.

После запуска рабочих насосов избиратель резерва ставится в положение резерва, аварийный сигнал гасится.

При аварийном отключении работающего насоса и при автоматическом включении резервного насоса зажигается аварийный световой сигнал и включается аварийный звуковой сигнал.

После включения резервного насоса его ключ ставится соответственно в положение “включено” и лишь после этого меняется положение избирателя резерва.

При этом гасится аварийный световой сигнал автоматически включенного резервного насоса.

Аварийный световой сигнал включается также при всех несоответствиях положения ключа и работы электродвигателя, а также при отсутствии напряжения в цепи резервного насоса.

Установка гидрокрекинка связана с использованием пожаро- и взрывоопасных продуктов. Климатическая зона предприятия – умеренная. Место установки электрооборудования – внутреннее, отапливаемое, вентилируемое помещение.

Установка оборудована минимально необходимым количеством контрольно- измерительных приборов, требующихся для безаварийной и экономичной работы.

На установке потоки жидкостей и газов используются в качестве управляющих воздействий, поэтому регулирование расходов этих потоков является одной из основных задач автоматизации технологических процессов. Традиционные методы регулирования расхода потоков жидкостей и газов основаны на изменении параметров и характеристик трубопроводов и совершенно не затрагивают режимы работы насосов. Однако наиболее эффективным является прямое регулирование производительности нагнетательных машин путем изменения их скорости вращения. Достигается это с помощью управляемых преобразователей, которые позволяют в больших пределах изменять количество электрической энергии, поступающей к приводному электродвигателю.

Объект регулирование состоит из электропривода, насоса, трубопровода, теоретического объекта регулирования и измерительного преобразователя.

Технологический процесс протекает неравномерно. При изменении какого-либо параметра необходимо его регулирование. С помощью электропривода регулирование возможно путем изменения производительности агрегатов.

На плунжерные насосы установлена линия байпасирования. Плунжерные насосы работают при номинальном режиме. А для технологического процесса требуется производительность меньшая номинальной. Через байпасную линию насосов лишний продукт перебрасывается с трубопровода на всас насосов. А электроэнергия затрачивается на номинальный режим работы.

Таким образом, действующая система регулирования не предусматривает изменения производительности насоса путем изменения режима работы электродвигателя, что приводит к значительным потерям электроэнергии и, в конечном итоге, удорожанию продукции.

Применение регулирования технологических параметров путем изменения скорости вращения электродвигателя приводит к сокращению электропотребления (байпасная линия уже не нужна), что является экономически выгодным и целесообразным.

Изменение скорости вращения электродвигателя возможно при использовании управляемого преобразователя, в этом случае реализуется система регулирования с применением автоматизированного электропривода.

Частотно-регулируемый привод это: энергосбережение; экономию перекачиваемых сред; снижение эксплуатационных затрат; повышение качества производства; источник информации и звено современных систем управления технологическими и производственными процессами.

Большинство производственных установок практически всех отраслей промышленности по условиям технологии применяют электродвигатели, которыми используется до 65 % всей потребляемой электроэнергии [2].

В первую очередь это насосные установки.

Как правило, используются электроприводы с большим запасом по мощности для обеспечения пиковых нагрузок, при этом продолжительность пиковых нагрузок составляет 15 – 20 % от общего времени работы, что приводит к низкой эффективности использования электроэнергии – до 40 % [2].

Оснащение их частотно-регулируемыми электроприводами взамен нерегулируемых позволяет существенно снизить потребление электроэнергии. По оценкам экспертов экономия электроэнергии при внедрении частотно-регулируемых электроприводов в насосных установках составляет 25 – 30 % [2].

Применение частотно регулируемого привода обеспечит:

а) снижение величины пусковых токов электродвигателей до уровня номинальных и, соответственно, исключение вредного воздействия этих токов на питающую сеть;

б) практическое исключение из работы дросселей, заслонок, различного рода регулирующих клапанов;

в) исключение или существенное снижение динамических воздействий на технологическое оборудование и сети;

г) продление срока службы подшипников и других вращающихся частей, за счет того, что в течение длительного времени они работают с частотами вращения меньшими номинальных.

В результате – значительное снижение эксплуатационных расходов и уменьшение возможной аварийности всего оборудования в целом.

Частотно-регулируемые электроприводы позволяют сократить расходы на эксплуатацию, поскольку основаны на применении асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, основными преимуществами которых являются:

а) низкая стоимость;

б) малые габариты и масса;

в) простота и надежность конструкции.

Регулируемые электропривода с преобразователями частоты позволяют оптимизировать работу механизмов в различных режимах и обеспечивают плавный пуск, бесступенчатое регулирование скорости, работу механизма с необходимой скоростью, бесконтактный реверс, равномерное вращение вала электродвигателя в зоне низких частот, высокие энергетические показатели электропривода (КПД, коэффициент мощности).

Это позволяет достичь:

а) повышения качества продукции и эффективности технологического процесса;

б) повышения объема выпускаемой продукции и производительности;

в) бесступенчатого поиска наиболее целесообразной по технологическим требованиям скорости и согласования ее с фактическими требованиями к качеству и количеству продукции;

Частотно-регулируемый привод как источник информации и звено современных систем управления технологическими и производственными процессами.

Современные частотно-регулируемые привода обладающие внутренней микропроцессорной системой управления и оснащенные стандартизованными интерфейсами предоставляют информацию по энергетическим, производственным и технологическим параметрам работы привода и технологического оборудования.

Наибольший эффект при использовании частотно-регулируемых приводов проявляется при включении их в автоматизированные системы управления технологическими и производственными процессами, как источник информации и как звено управления технологическим процессом.

С помощью частотно-регулируемых приводов, наряду с типовыми датчиками и исполнительными механизмами, осуществляется своевременный контроль хода технологического процесса и высокоточное и надежное регулирование технологических параметров.

Кроме того, производственные и энергетические параметры, снимаемые с частотно-регулируемых приводов, обеспечивают информацией в режиме реального времени системы технического учета потребления энергоресурсов (АСТУЭ) и системы управления производственными процессами класса MES для оценки эффективности использования технологического оборудования и качества ведения технологического процесса.

Как показывают расчеты, подтвержденные реальными условиями промышленной эксплуатации, срок окупаемости систем частотно-регулируемого электропривода составляет от 0,5 года до 2 лет и постоянно снижается в связи с ростом цен на электроэнергию и энергоносители [2].

Разработаны новые принципы, методы, способы и устройства управления преобразовательными системами и технологическими процессами на базе регулируемых электроприводов, которые защищены патентами и авторскими свидетельствами на изобретения.

Pазработаны теоретические основы синхронной векторной модуляции сигналов преобразователей для электропривода, как нового направления исследований в области импульсной модуляции, изложенные совокупностью новых понятий, правил, законов, алгоритмов и аналитических соотношений, описывающих модуляционные процессы в преобразовательных системах, и позволяющие улучшить их параметры и характеристики [3].

Показано, что использование алгоритмов синхронной векторной модуляции в таких системах позволяет обеспечить [3]:

а) снижение величины коэффициента искажения выходного напряжения преобразователей до 35%;

б) исключение из спектра выходного напряжения преобразователей субгармоник и комбинационных гармоник, что особенно важно для систем регулируемого электропривода повышенной мощности;

в) повышение эффективности алгоритмов управления в 2-3 раза;

г) минимизацию величины паразитных напряжений и токов в системах электропривода переменного тока, и связанное с этим увеличение срока службы систем.

Разработаны развитые математические модели регулируемого асинхронного электропривода инверторного типа, учитывающие насыщение статора и ротора, дискретность преобразователя частоты, системы управления и регулирования, обеспечивающие повышенную точность моделирования электромагнитных переходных процессов в системах как в стандартных, так и в специальных режимах работы электроприводов [3].

Создана оригинальная методика диагностики текущего технического состояния мощных электрических машин, базирующаяся на анализе их вибрационных характеристик [3].

Поиск по сайту: