МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

Национальный технический университет Украины “КПИ”

Институт энергосбережения и энергоменеджмента

Кафедра автоматизации управления

электротехническими комплексами

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №15

для дисциплин:

"Автоматизация установок и комплексов горного производства"

"Основы автоматизации производственных процессов"

"Автоматизация типовых установок и комплексов"

"Электрооборудование и автоматизация систем

вентиляции и кондиционирования"

"Основы автоматизации"

В.Г.Дубовик, Лебедев Л.Н.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ

НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ

Утверждено

на заседании кафедры

автоматизации управления

электротехническими комплексами

Протокол № 6 от 14 января 2009 г.

Киев 2009

Исследования энергетических режимов насосной установки с использованием преобразователя частоты // Методические указания к выполнению лабораторной работы №15 для студентов специальности 7.092203 "Электромеханические системы автоматизации и электропривод". / Сост. В.Г.Дубовик, Лебедев Л.Н. – К.: НТУУ "КПИ" ИЭЭ, 2009. – 54 с.

Составители: В.Г.Дубовик

Л.Н. Лебедев

Компьютерная подготовка: В.Г.Дубовик

Содержание

1. Цель работы 4

2. Программа работы 4

3. Содержание отчета 4

4. Описание лабораторного стенда 5

5. Порядок выполнения работы 7

6. Контрольные вопросы 15

7. Приложения 16

   1. Приложение №1. Насос Grundfos CH 2-40 16

   2. Приложение №2. Преобразователь частоты Lenze ESMD 112 L4TXA 20

   3. Приложение №3. Датчик давления MBS3000 33

   4. Приложение №4. Расходомер Integral MaXX 34

   5. Приложение №5. Цифровой мультиметр DMK22 41

   6. Приложение №6. SCM-38I. Преобразователь интерфейса (RS485-RS232) 51

1. Цель работы

Цель работы – изучение режимов работы частотно-регулируемого электропривода при управлении насосной установкой. Исследование энергосберегающих режимов насосных установок с использованием преобразователя частоты.

2. Программа работы

1. Ознакомиться с теоретическими положениями работы ПЧ.

2. Ознакомится с техническими характеристиками устройств лабораторного стенда.

3. Ознакомится с интерфейсом программы Global Drive Control (GDC) для управления ПЧ.

4. Снять внешнюю характеристику насоса при номинальной частоте вращения , . Электродвигатель насоса подключается непосредственно к сети.

5. Снять внешние характеристики насоса при полностью открытом вентиле при разных частотах вращения вала ;

6. Снять зависимость , изменяя частоту вращения двигателя.

7. Снять энергетические характеристики насосной установки , при подключении двигателя насоса непосредственно к питающей сети;

8. Снять энергетические характеристики насосной установки , при подключении двигателя насоса к преобразователю частоты при ;

9. Снять значения мощности, напора и расхода при двух разных значениях частоты: , , , , , .

3. Содержание отчета

1. Название работы.

2. Цель работы.

3. Программа работы.

4. Схемы испытаний.

5. Результаты испытаний с выводами по каждому из опытов.

4. Описание лабораторного стенда

Лабораторный стенд, структурная схема которого приведена на рис. 1, выполнен на базе автоматизированной станции водоснабжения с насосом Н1 фирмы Grundfos (см. Приложение №1). Автоматизация насосной станции осуществляется с помощью преобразователя частоты UZ1 фирмы Lenze (см. Приложение №2) с использованием датчика давления, и ее работа заключена в контроле и поддержании заданного давления в напорном трубопроводе. Преобразователь частоты имеет встроенный ПИ-регулятор, на вход которого подается внутренний сигнал задания и обратная связь по давлению, реализованная с помощью датчика давления фирмы Danfoss марки MBS 3000 (см. Приложение №3). Датчик преобразовывает значение давления в токовый аналоговый сигнал 4-20 мА, который подается на клеммы преобразователя частоты для подключения обратной связи. Важным узлом станции водоснабжения является мембранный бак (HA), в котором находится подвижная мембрана, с одной стороны которой находится воздух под давлением 4 бара. При включении наоса, бак заполняется водой до тех пор, пока не будет достигнуто заданное давление, после чего насос останавливается, а с помощью мембранного бака в напорном трубопроводе поддерживается необходимое давление. При появлении расхода, вода выдавливается из бака. При падении давления, ниже заданного, насос снова включается, и будет работать, либо на сеть, либо на заполнение мембранного бака в зависимости от того, в каком положении находится вентиль Z1.

Регулирование сечения трубопровода осуществляется с помощью вентиля Z1, что позволяет изменять расход. Забор воды происходит из емкости. Для предотвращения вытекания воды из напорного трубопровода обратно в емкость и осушения рабочей камеры насоса, что недопустимо, на вход насоса поставлен обратный клапан (RV).

Для измерения расхода, создаваемого насосом, на его выходе установлен расходомер фирмы Actaris (см. Приложение №4) он позволяет осуществить измерение температуры на входе и выходе насоса. Измерение электрических параметров производится с помощью измерителя параметров сети Socomec Diris A40 (см. Приложение №5), который позволяет контролировать фазные и линейные напряжения, токи, а так же мощность, коэффициент мощности и др. параметры.

Рис. 1. Структурная схема лабораторного стенда.