Техническое задание

Исполнитель:

Студенческая проектная группа №5.

Цель проектирования:

Проектирование автоматизированной системы управления установки фильтрации СОЖ

Основание проектирования:

Задание на курсовой проект.

Граница применимости:

Машино- и станкостроительное производство.

Стадийность проектирования:

Техно – рабочий проект. Одна стадия.

Планируемый уровень капитальных затрат:

Уровень капитальных затрат уточняется в ходе проектных работ.

Предложения по централизации управления технологическими процессами:

В ходе проектных разработок будет получен объект с двухуровневой системой автоматизации:

Контроллер управляет пятью насосными агрегатами и отслеживает правильность выполнения технологического процесса.

Предложения по размещению основного оборудования:

- Частотный преобразователь Altivar 61

- Насосный агрегат СД450/95 (5шт)

- Асинхронный электродвигатель АИР161 53кВт (5шт)

- Датчик давления DMP 330M

- Панель оператора Magelis XBT GT73.

Проектирование насосных станций

Проектирование насосных станций как новых, так и модернизируемых, ставит перед проектировщиками достаточно сложные технические задачи по увязке насосных агрегатов, рассчитанных на постоянный режим работы, со средствами регулирования скорости двигателей насосов (полупроводниковые преобразователи частоты и др.) и средствами автоматики (датчики, регуляторы и др.).

При создании новых установок и глубокой модернизации действующих представляется комплексное более эффективным проектирование и поставка автоматизированных насосных агрегатов. В этом случае используются насосные агрегаты, запорная арматура, обратные клапаны, соединительные трубопроводы, электрический шкаф с коммутационной аппаратурой, преобразователем частоты, аппаратурой автоматики, а также контрольно-измерительные приборы.

Проект станции включает в себя:

• насосные агрегаты;

• запорную арматуру, обратные клапаны, соединительные трубопроводы;

• электрический шкаф управления, содержащий коммутационную аппаратуру управления и защиты, преобразователь частоты для плавного регулирования скорости (производительности) насосного агрегата по показаниям датчика давления в сети;

• контрольно-измерительную аппаратуру (человеко-машинный интерфейс).

Центробежные насосы

Центробежные насосы имеют очень широкий диапазон мощностей, расходов и давлений. Они используются во многих приложениях, особенно в секторе обработки воды. Это наиболее распространенный тип насосов. Подведенная к рабочему колесу извне механическая энергия через лопатки рабочего колеса передается жидкости и преобразуется в потенциальную (давление) и кинетическую (расход) энергию.

На Рисунке 1 показаны основные части центробежного насоса:

- корпус насоса в всасывающим и напорным патрубками

- рабочее колесо, закрепленное на валу.

Рис. 2

На Рисунке 2 показан центробежный насос с приводом от трехфазного асинхронного электродвигателя, наиболее распространенного из пользуемых в настоящее время. При прямом подключении к сети эти вигатели вращаются в постоянной скоростью, однако в полной мере могут

использоваться также совместно с преобразователями частоты, работая при этом с переменной частотой вращения.

Основная задача насоса заключается в перемещении определенного количества жидкости за заданное время при заданном давлении. Основными параметрами при этом являются подача и напор.

Подача (или производительность) Q определяется как объем жидкости, перемещенный за единицу времени, и выражается в м3/с.

Напор (H) определяется как давление в данной точке сети, выраженное в метрах столба перекачиваемой жидкости*.

Зависимость между напором и давлением определяется выражением: Pr = rgH

Pr: давление (Па)

r: плотность жидкости (кг/м3)

g: ускорение свободного падения (9.81 м/с2)

H: напор (м)

Плотность воды: r = 1000 кг/м3

Полный напор (Total Dynamic Head, TDH) – разница давлений жидкости между входным и выходным патрубками насоса. TDH изменяется в зависимости от подачи насоса. Кривая изменения TDH в зависимости от подачи – основная характеристика каждого насоса.

Каждому значению частоты вращения насоса соответствует своя характеристика изменения TDH.

Максимальный напор (TDHmax) - максимальное давление, которое насос может создать при нулевой подаче. Соответствует максимальной высоте столба жидкости, как показано на Рисунке 4.

Полезная мощность (Pu), переданная жидкости, рассчитывается по формуле: Pu = rgHQ (в Вт)

Механическая мощность (P) рассчитывается с учетом КПД (n) насоса:

P=( 1/n)Pu =(1/n)rgHQ

Коэффициент полезного действия насоса n изменяется в зависимости от подачи насоса. Он равен нулю, если напор или подача также равны нулю. В этом случае никакой энергии жидкости не передается.

Номинальная рабочая точка ( BEP, Best Efficiency Point), определяется как точка характеристики, в которой КПД максимален. На Рисунке 5 представлены характеристики изменения напора, КПД и мощности в зависимости

от подачи для типового центробежного насоса.

На Рисунке 6 продемонстрирована упрощенная технологическая схема системы очистки и подачи СОЖ с насосным агрегатом.

Рис. 6