Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Энергосберегающие системы электропривода переменного тока с частотным управлением для механизмов с вентиляторным статическим моментом. Учебное пособие
.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
В.Н.МЕЩЕРЯКОВ
ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ЧАСТОТНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ ДЛЯ
МЕХАНИЗМОВ С ВЕНТИЛЯТОРНЫМ СТАТИЧЕСКИМ МОМЕНТОМ
Учебное пособие
Липецк
Липецкий государственный технический университет
2012
2
УДК 621.34:621.86(07)
М 565
Рецензенты: кафедра Робототехнических систем Воронежского государственного технического университета; Анненков А.Н., д-р техн. наук,
профессор
Мещеряков, В.Н.
М 565 Энергосберегающие системы электропривода переменного тока с
частотным управлением для механизмов с вентиляторным статическим
моментом [Текст]: учеб. пос. / В.Н.Мещеряков. – Липецк: Изд-во ЛГТУ,
2012.- 50 с.
В учебном пособии рассматриваются системы электропривода переменного тока с частотным управлением для механизмов с вентиляторным статическим моментом, таких как компрессорные установки центробежного типа и питательные насосы паровых котлов. Приведены основные характеристики компрессорных установок и питательных насосов. Дана сравнительная оценка
энергоэффективности систем частотно-регулируемого и переменного тока.
Пособие предназначено для студентов и аспирантов, занимающихся изучением и исследованиями систем электропривода переменного тока типовых
производственных механизмов.
УДК 621.34:621.86(07)
М 565
Печатается по решению редакционно-издательского совета ЛГТУ
© Мещеряков В.Н.
© «ФГБОУ ВПО Липецкий
государственный технический
университет», 2012
3
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ……………..…………………………………………………………...4
1. КОМПРЕССОРНЫЕ УСТАНОВКИ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ТИПА ………........5
1.1. Основные характеристики компрессора центробежного типа …….………5
1.2. Групповое регулирование производительности компрессоров
кислородной станции ……………………………………….…………..…………19
1.3. Системы пуска мощных синхронных двигателей и их математическое мо-
делирование ……..…………………………………………………………...........25
2. ПИТАТЕЛЬНЫЙ НАСОС ПАРОВОГО КОТЛА И ИХ ОСОБЕННОСТИ….31
2.1. Теплоснабжение потребителей паровым котлом …………………………...31
2.2. Сравнительная оценка систем электропривода питательного насоса……...37
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ...…………………………………………. 50
4
В В Е Д Е Н И Е
Среди большого разнообразия механизмов общепромышленного назначения широкое применение находят механизмы центробежного типа - воздуходувные машины и насосные устройства.
Воздуходувные машины выполняют функции транспортировки воздуха и
газов. С их помощью может осуществляться получение сжатого воздуха. По
степени повышения давления воздуха или газа воздуходувные машины подразделяются на вентиляторы и компрессоры. К вентиляторам относятся те воздуходувные машины, выходное давление которых превышает входное не более
чем на 10%. При большем отношении выходного давления к входному воздуходувные машины относят к классу компрессоров.
По принципу действия насосы и воздуходувные машины разделяются на
поршневые, лопастные и ротационные. Поршневые машины обеспечивают получение высокого выходного давления. В лопастных машинах сообщаемая газу
или жидкости энергия пропорциональна квадрату окружной скорости, которая
для компрессоров может достигать 400..500 м/с. Большое давление может быть
достигнуто также путём увеличения числа ступеней. Высокая скорость движения среды обуславливает высокую производительность лопастных машин. В
ротационном компрессоре сжатие воздуха осуществляется между соседними
лопастями, свободно скользящими в радиальных пазах эксцентрично расположенного ротора.
Насосные агрегаты используются для подачи жидкости потребителю,
создавая необходимый напор на выходе из насосной станции.
Насосы и воздуходувные машины в большинстве случаев работают в
длительном режиме с редкими пусками, причём по условиям технологического
процесса реверсирования не требуется, обычно при пуске момент трогания не
превышает 30-35% номинального момента. В среднем для регулируемых механизмов центробежного типа диапазон регулирования скорости обычно не превышает 3:1 [3,5].
5
1. КОМПРЕССОРНАЯ УСТАНОВКА ЦЕНТРОБЕЖНОГО ТИПА
С ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫМ СИНХРОННЫМ
ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ
1.1. Основные характеристики компрессора центробежного типа
Компрессорные установки центробежного типа относятся к воздуходувным машинам, выполняющим функции транспортировки воздуха и газов. С их
помощью может осуществляться получение сжатого воздуха для его дальнейшей транспортировки. По степени повышения давления воздуха или газа воздуходувные машины подразделяются на вентиляторы и компрессоры. К вентиляторам относятся те воздуходувные машины, выходное давление которых
превышает входное не более чем на 10%. При большем отношении выходного
давления к входному воздуходувные машины относят к классу компрессоров.
По статистическим данным приблизительно 25% вырабатываемой электроэнергии потребляют приводы центробежных насосов и вентиляторов, используемых в различных отраслях промышленности. Электроприводы переменного тока занимают доминирующее положение на турбомеханизмах, вентиляционных установках, водонасосных станциях и магистральных насосах для
перекачки газа и нефти.
Компрессорная станция, предназначенная для компрессии воздуха, является важным объектом кислородного производства металлургического предприятия.
Компрессор состоит из собственно компрессора, приводного электродвигателя, смазочной системы, системы регулирования, системы контроля, защиты
и сигнализации, щитов теплотехнического контроля.
Технические характеристики компрессора К 3000-63-1 приведены
в табл. 1.1.
6
Основные параметры компрессора К3000-63-1
Параметры
Численное
значение
Массовая производительность, кг/с
60,25
Объемная производительность при условиях всасывания,
м3/мин
3300
Давление конечное, МПа
0,706
Начальные параметры:
температура, оС
30
давление, МПа абс
удельная теплоемкость, Дж/(кг·К)
0,095
289,5
Частота вращения ротора (ЦНД/ЦВД) номинальная, мин-1
3000
Мощность, потребляемая компрессором, МВт
15,5
Диаметр входного патрубка, мм
Диаметр выходного патрубка, мм
1600
800
Расход охлаждающей воды, м3/ч
1572
Габаритные размеры, м:
длина фундамента
15
ширина фундамента
7
высота подвального помещения
6
высота подъема крюка крана от уровня пола машзала
7
Масса (расчетная), т:
компрессора в объеме поставки
224
наиболее тяжелой части при монтаже (эксплуатации)
40,5 (39)
Таблица 1.1
Компрессор К3000-63-1 (рис. 1.1) — одноцилиндровый, шестисту-
пенчатый, содержит три двухступенчатые секции. Воздух после пер-
вых двух секций охлаждается в двух промежуточных воздухоохладите-
лях кожухотрубного типа с рефренными трубками, после третьей
секции — в трех параллельно включенных концевых воздухоохлади-
телях. Первая и вторая ступени компрессора (рис. 1.2) снабжены вход-
ными регулирующими аппаратами, позволяющими расширить зону
работы компрессора с сохранением высокой экономичности.
Привод компрессора осуществляется от синхронного электродвигателя
ТДС-20000-2УХЛ4, мощностью 20000 кВт.
7
Рис. 1.1. Компрессор центробежный К 3000-63-1 (продольный разрез)
Рис. 1.2. Схема одной ступени компрессора
8
Рис. 1.3. Ротор компрессора
Рис. 1.4. Газодинамические характеристики компрессора К 3000-63-1 при
различном положении лопаток
9
Конструкция ротора компрессора К 3000-63-1 показана на рис. 1.3, а газодинамические характеристики компрессора при различном положении лопаток ротора – на рис. 1.4.
Все необходимые зависимости для турбомеханизмов определяются из так
называемых QH - характеристик, представляющих графические зависимости
производительности Q (расхода) от развиваемого турбокомпрессором давления
Н при разных числах оборотов. Характеристики турбомеханизма (рис. 1.5, линия 1) обычно рассматриваются совместно с характеристикой сети, с которой
он работает [8].
Характеристика сети Н = f(Q) показывает, какое давление должно быть
создано турбомеханизмом в начале сети для перемещения по ней определённого количества воздуха. Это давление складывается из двух составляющих: статического давления НСТ, идущего на преодоление противодавления в воздухосборнике и динамического давления RQ2, необходимого для преодоления гидродинамического сопротивления сети (трубопровода) R при расходе газа Q. Характеристика сети с постоянными параметрами определяется потерями напора
на внутреннее трение, трение потока о стенки рабочей сети и па преодоление
местных сопротивлений, пропорциональных квадрату скорости потока, т.e.
пропорциональных квадрату производительности турбомеханизма. При этих
условиях характеристика сети (рис. 1.5, кривая 2) будет определяться уравнением:
Н = НCT + RQ2. (1.1)
При отсутствии противодавления характеристика сети (рис. 1.5, кривая 3)
будет определяться уравнением:
Н = RQ2. (1.2)
Точка пересечения А характеристики турбомеханизма (кривая 1) с характеристикой сети определяет режим работы турбомеханизма, т.е. те значения Q,
Р и ηтм, с которыми будет работать установка.
10
0
0
Рис. 1.5. Работа насоса на сеть с постоянными параметрами:
1- характеристика турбомеханизма;
2 - характеристика сети при наличии противодавления H = HCT + RQ2;
3 - характеристика сети без противодавления H=RQ2
Рис. 1.6. Регулирование производительности дросселированием:
1 - характеристика турбомеханизма;
2, 3, 4 - характеристики сети при наличии противодавления H = HCT + RQ2; 5 -
потребляемая мощность из сети
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]