2. Примеры расчета электропривода вентилятора.

Пример 9.1.

Рассчитать Р_ЭД вентилятора (схема вентиляции на рис.9.3), если необходимый обмен воздуха пятикратный в течение часа.

Рис.9.3. Приточная вентиляция помещения.

1. Находим объемы вентилируемых помещений

V₁ = 6×12×14=1008 м³ ; V₂ = 840 м³; Σ V= V₁ + V₂ = 1008+840=1848 м³

2. Находим необходимый расход воздуха

Q₁ =5V₁ =5040м³/час=1,4м³/с

Q₂ =5V₂ =4200м³/час=1,17м³/с ∑Q=1,4+1,17=2,57м³/с

3. Разбиваем воздуховод по участкам

I = AB; II = BE; III = BCD.

4. Выбираем по таблице 9.1 скорость притока

υ_ср = υ₁ = υ₂ = 4 м/с

5. Находим диаметры воздуховодов

а) участок ВЕ

б) участок ВСD

в) участок АВ

6. Находим напор на участке BCD; BE; AB

λ_ТР = коэффициент трения, функция от числа Рейнгольда.

При R_e≤100000

При R_e>100000

Принимаем R_e от 80000 до 120000, тогда λ_ТР =0,019 – 0,017.

Для стальных воздуховодов принимаем λ_ТР =0,018.

а) участок BCD

б) участок ВЕ

из таблицы 9.3 ξ =2,8

в) участок АВ

Общий напор вентилятора:

Н_В = Н_ВЕ +H_BCD +H_AB = 52+43+25,75=121 ПА

Q = 9240 м³/час = 2,57 м³/сек

7. Из таблицы выбираем осевой вентилятор № 7 серии МЦ

n = 1449 об/мин., Q = 11000 м³/час, Н = 246 ПА, η_в = 40%

8. Расчетная мощность ЭД (АД с КЗР)

Из таблицы выбираем

N_ЭД = 2,2 квт, n = 1500 об/мин.

4А∙100 - АД с обычным ротором

ЭД вентилятора нагружен, т.к.

Можно выбрать два вентилятора № 6 n = 1440 об/мин, Н = 157 ПА, Q = 5400 м³/час=1,5 м³/с,

η_в =0,54, тогда

Из таблицы 2х N_ЭД = 0,55 n = 1500 об/мин.

2. Выбор основного эо и схемы управления.

Электровентилятор – это потребитель длительного режима работы. Характер нагрузки – спокойный.

В промышленности в качестве электропривода используют АД с к.з. ротором с высокой скоростью вращения (п=1500, 3000 об/мин), напряжение сети 380 В, частота 50 Гц.

В мощных дутьевых вентиляторах и дымососах масса и диаметр рабочего колеса достигает значительных значений, поэтому пусковой момент может в несколько раз превысить статический момент сопротивления, и время запуска достигает нескольких секунд.

При выборе мощности на валу ЭД и скорости вращения приводного ЭД необходимо учитывать то обстоятельство, что по условиям механической прочности и относительной бесшумности окружная скорость ЦВ :

D – диаметр колеса вентилятора, м.

Скорость ограничивается 40 – 55 м/с.

Основной способ запуска ЭД – прямой.

Схема управления включает в себя пускатель со встроенным тепловым расцепителем и кнопочный пост – все это размещается в корпусе пускателя.

Во взрыво и пожароопасных помещениях при достижении опасных концентраций газа возникает необходимость вынести кнопку запуска вентилятора вне помещения (например, аммиачная компрессорная). Этой кнопкой пуска запускаются вдувные и вытяжные вентиляторы одновременно.

Разработка принципиальных схем.

Перед тем как приступить к разработке и составлению принципиальных электрических схем контроля и управления электромеханизмом, необходимо определить параметры технологической установки (процесса), участвующие в управлении.

К ним относятся контролируемые, сигнализируемые и регулируемые величины, параметры защиты и блокировки, а также параметры, путем изменения которых осуществляются управляющие воздействия на электроустановку.

Регулируемые величины и пределы их изменения принимают в зависимости от назначения проектируемого электропотребителя. В сложных электроустановках возникает необходимость регулировать одновременно несколько величин (например, давление, температуру, мощность и т.д.).

При выборе контролируемых величин необходимо исходить из того, что при минимальном количестве они должны давать наиболее полное представление о технологическом процессе.

Контролю подлежат прежде всего те параметры, значение текущих значений которых облегчает пуск, наладку и наблюдение за ходом технологического процесса.

Для осуществления оперативного управления возникает потребность контролировать наиболее важные выходные параметры процесса.

С целью изучения данных, необходимых для хозрасчетных операций и подсчета технико-экономических показателей, контролируют еще одну группу параметров, к которым относятся, например, количество потребляемой электроэнергии, воды, газа, тепло и хладо носителей и т.п.

Сигнализация должна срабатывать при изменении всех параметров, чрезмерное отклонение которых от нормы может привести к аварии иди серьезному нарушению технологического процесса.

К ним относятся, например, концентрация взрывоопасных и отравляющих веществ в воздухе вентилируемого помещения, уровень жидкости, давление и температура в котле и т.п..

Кроме того должна быть исполнена сигнализация о пуске в работе оборудования, о состоянии главных параметров регулирования, об остановке оборудования, не предусмотренной технологическим режимом, о предельных значениях параметров, о прекращении подачи теплоносителя электроэнергии и т.п.

Устройство и системы автоматической защиты выполняют для предотвращения взрыва оборудования или газовой смеси в воздухе помещения, работы технологического оборудования в непредусмотренном или недопустимом режиме, в результате которого возможно отравление и травматизм персонала, преждевременный выход из строя оборудования и аппаратуру управления.

Перед тем как исполнить принципиальную электрическую схему управления разрабатывают функциональную технологическую схему электроустановки.

Схема должна давать ясное представление о проектируемом объекте, о контроле, регулировании, программном управлении, сигнализации, защите, блокировках, о технических средствах, используемых при автоматизации.

Иногда защиту, блокировку и сигнализацию более подробно отражают на отдельных схемах.

На функциональной технологической схеме в виде условных обозначений показывают технологическое оборудование (насос, компрессор, станок и т.п.), коммуникации, органы управления, датчики и приборы с указанием связей между ними.

Специального стандарта на изображение технологическое оборудования нет, однако, принято вычерчивать каждую машину, аппарат, механизм в виде упрощенных контуров их действительной конфигурации без строгого соблюдения масштаба и без изображения второстепенных конструктивных деталей.

На обозначении основного оборудования пишут либо его название, либо номер римскими цифрами.

Коммуникации жидкости, газа и пара изображают и обозначают на схемах по ГОСТ 3464-63 «Условные обозначения трубопроводов для жидкостей и газов, применяемых на схемах и чертежах».

На функциональную схему наносят все виды средств контроля, регулирования, сигнализации, защиты и блокировки.

На рис. 1 функциональная технологическая схема автоматического регулирования системы вентиляции склада готовой продукции.

М1, М2, М3 – электродвигатели; ТР – терморегулятор;

К – калорифер; Н1 – Н3 - сигнальные лампы;

ИМ – исполнительный механизм; ПТ и ОТ – подающий и обратный

В1, В2 – центробежные вентиляторы; трубопроводы теплоносители.;

КУ1- КУ3- кнопки управления; ПДУ – пульт дистанционного управления;

ПМ1, ПМ2 – электромагнитные пускатели; НВ, ПВ – наружный т приточный воздух;

Т⁰ – датчик температуры в помещении.

Таблица 1.

Содержимое трубопроводов	Условные обозначения на схеме	Цвет на мнемосхемах
Жидкость или газ, преобладающие в данном проекте. Вода. Пар. Воздух. Азот. Кислород. Аммиак. Кислота (окислитель) Щелочь. Масло (гидравлика) Жидкое горючее Противопожарный трубопровод Трубопровод под вакуумом	- -1 – 1- - 2 – 2 - - 3 – 3 - - 4 – 4- - 5 – 5 - - 11 – 11 - - 12 – 12 - - 13 – 13 - - 14 – 14 - - 15 – 15 - - 26 – 26 - - 27 – 2 7-	Красный, черный Зеленый Розовый Голубой Темно-желтый Синий Серый Оливковый Серо-коричневый Коричневый Желтый Красный Светло-серый

Рис.1.

Аппаратуру контроля, сигнализации, управления и регулирования размещают в соответствии с ее назначением следующим образом:

• Датчики, исполнительные механизмы и регулирующие органы – в соответствующих точках технологической схемы или определенных местах технологического оборудования.

• Приборы, установленные на месту, - под условной линией приборов и аппаратуры местного действия.

• Аппаратуру и приборы, устанавливаемые на щитах контроля и ПУ, - под соответствующими условными линиями щитов и пультов.

Линии щитов и пультов управления размещают в нижней части функциональной технологической схемы, располагая следующим образом (сверху вниз):

• Линия приборов местного действия.

• Линия оперативных щитов и пультов.

• Линия дополнительных и центральных щитов (диспетчерские щиты, щиты общих измерений и т.п.).

Функциональная связь между отдельными элементами показывают тонкими сплошными линиями На линиях, соединяющих датчики с приборами на щитах и ПУ, часто проставляют рабочие значения измеряемых величин.

В правом нижнем углу над «штампом» приводят расшифровку условных обозначений в схеме, но не предусмотренных ГОСТом.

В верхнем правом углу или на другом свободном месте помещают примечания и необходимые пояснения к схеме.

В пояснительной записке приводят обоснования технологической схемы, необходимые расчеты и пояснения к выбору датчиков, приборов, исполнительных элементов и других средств автоматики и управления, обеспечивающих нормальную работу электротехнологической установки в целом. По выбранным датчикам и приборам доставляют спецификацию.

Выполнив описанную вами работу, студенты составляют принципиальную электрическую схему управления и защиты, которая представляет собой изображение взаимной электрической связи аппаратов, приборов и устройств, действия которых обеспечивают решения задачи контроля, управления, регулирования, измерения и сигнализации технологических процессов электрической установки.

Наряду с принципиальной схемой разрабатывают схему соединений и схему внешних подключений. На схемах соединений (монтажных) показывают соединения между составными частями электроустановки и определяют провода, жгуты, кабели и трубопроводы, которыми осуществляются эти соединения, а также места их присоединений и ввода.

Схемы соединений нужны при разработке планов и чертежей прокладки и способов крепления проводов, жгутов, шин, кабелей, трубопроводов, а также при осуществлении монтажа, при контроле правильности его выполнения, при эксплуатации и ремонте проводок и трубопроводов.

Схемы подключения (внешних соединений) – это схемы, показывающие внешние подключения электроустановки. Эти схемы используют в процессе монтажных работ и при эксплуатации электроустановок. Более подробно исполнения схемы управления описано в графической части проекта.

Если в исходных данных на проектирование электромеханизма указан диапазон изменения скорости в нормальном эксплуатационном режиме, либо заданы ограничения по времени разгона или торможения электропривода в переходных режимах, возникает необходимость расчета дополнительных пусковых, тормозных устройств и сопротивлений.