Размещено на http://www.allbest.ru/
Курсовой проект по теория электропривода
на тему:
«Разработка электропривода насоса МН-500/300»
Введение
Нельзя представить себе ни одного современного производственного механизма, в любой области техники, который не приводился бы в действие автоматизированным электроприводом. В электроприводе основным элементом, непосредственно преобразующим электрическую энергию в механическую, является ЭД, который чаще всего управляется при помощи соответствующих преобразовательных и управляющих устройств с целью формирования статических и динамических характеристик электропривода, отвечающих требованиям производственного механизма. Речь идёт не только о сообщении машине вращательного или поступательного движения, но, главным образом, об обеспечении с помощью автоматизированного электропривода оптимального режима работы машин, при котором достигается наибольшая производительность при высокой точности 3.
Целью данного курсового проекта является разработка электропривода магистрального насоса НМ-500/300:
обеспечение подачи насосов НПС «Шкапово» в соответствии с проектируемой, а также возможность регулирования объёма перекачки в требуемом диапазоне;
сокращение удельных потерь электроэнергии на тонну*км перекачиваемой нефти;
уменьшение числа пусков ЭД;
возможность учёта влияния свойств перекачиваемой нефти на потребную мощность.
1. Описание технологической установки
Технологической установкой на НПС «Шкапово» является центробежный магистральный насос НМ-500/300.
Нефтяные центробежные насосы предназначены для применения в технологических установках нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств, а также в других отраслях народного хозяйства для перекачивания нефти, нефтепродуктов, сжиженных углеводородных газов и других жидкостей, сходных с указанными по физическим свойствам (удельному весу, вязкости и пр.) и коррозионному воздействию на материал деталей насосов. Насосы, изготавливаемые в различных климатических исполнениях и различных категорий, предназначены для работы вне помещений и в помещениях, где по условиям работы возможно образование взрывоопасных газов, паров или смеси пыли с воздухом, и относящихся к различным категориям взрывоопасности. Привод насосов – взрывозащищенные электродвигатели исполнения ВЗГ.
Нефтяные магистральные насосы типа НМ – предназначены для перекачивания нефти и нефтепродуктов с температурой от -5 до +80°С с содержанием механических примесей не более 0,03% по объему, размером частиц до 0,2 мм.
Конструкция насоса – горизонтальная с двухсторонним подводом жидкости к рабочему колесу и двухзавитковым спиральным отводом жидкости от рабочего колеса. Корпус насоса рассчитан на предельное рабочее давление 75 кГс/см2. Эксплуатируются в помещениях с положительной температурой. Материал деталей проточной части – сталь 25Л.
Рис. 1.1. Схема магистрального насоса
Основной элемент насоса (рис. 1) – рабочее колесо 5, насаженное на шпонке на вал 2, вращается в корпусе насоса 3, в котором осуществляется подвод 7 и отвод 6 жидкости от рабочего колеса. Для разделения области всасывания от области нагнетания применяются щелевые уплотнения 9. В качестве основных подшипников применяют подшипники скольжения 10. Возможные небольшие осевые нагрузки воспринимаются радиально-упорным подшипником 1. Разгрузка торцевых уплотнений осуществляется с помощью труб 8, соединённых с их камерами. Последние отделены от подвода 7 разделительными втулками 13. С помощью труб 12 осуществляется сбор утечек. Насос соединяется с двигателем с помощью зубчатой муфты 11. Приёмный и напорный патрубки расположены в нижней части корпуса и направлены горизонтально в противоположные стороны. Система смазки насоса принудительная, осуществляется центральной маслоустановкой. Она предназначена для подачи масла в подшипники насосов, электродвигателей и в зубчатую муфту.
Двигатели таких насосов работают в продолжительном режиме, т.е. двигатели работают в режиме, при котором интервал времени работы настолько велик, что температура двигателя при неизменной температуре окружающей среды достигает своего установившегося значения, определяемого нагрузкой.
Таблица 1.1 – Технические данные насоса НМ-500/300. Характеристика перекачиваемой нефти
|
Подача, Q |
500м3/с |
|
Напор, H |
300 м |
|
Номинальная частота вращения, |
2980 об/мин |
|
Допускаемый кавитационный запас |
4,5 м |
|
Масса насоса, m |
3000 кг |
|
КПД насоса |
0,8 |
|
Плотность перекачиваемой нефти, ρ |
858 870 кг/м3 |
Под регулированием режимов понимается целенаправленное воздействие на систему с целью изменения расхода и потребляемого напора в ней. Рассмотрим существующие методы регулирования режимов работы нефтепровода, которые с той или иной степенью мобильности применяются для получения заданных технологических условий эксплуатации объекта.
Регулирование режимов работы нефтепровода изменением числа работающих насосов
С увеличением на участке числа работающих насосов расход и напор в трубопроводе возрастают. Однако рост этот происходит на станции, где включаются агрегаты, очень быстро. Время разгона агрегата до номинальных параметров составляет секунды. При таком процессе на этой станции возникает ударная волна, которая вследствие упругости жидкости и стенок трубопровода распространяется вдоль него в обе стороны со скоростью 800–1000 м/с. Эта волна давления вызывает нарушение нормальной работы нефтепровода. Частые переключения насосов отрицательно сказываются на надёжности работы нефтепровода.
Регулирование режимов работы нефтепровода изменением числа работающих станций
Этот метод часто применяют в процессе вывода нефтепровода на проектную пропускную способность. Когда промыслы ещё не нарастили добычу до максимального уровня, а магистральный нефтепровод построен, экономично вводить насосные станции очередями.
Обточка рабочих колёс
Обточка рабочих колёс центробежных насосов по наружному диаметрушироко распространённый способ регулирования режима работы нефтепровода путём изменения характеристики насоса. При обточке энергетические параметры Q, H, N уменьшаются. Если обточка ведётся в допустимых пределах, КПД падает не более чем на 13%. Метод регулирования режима работы насосных станций обточкой нельзя назвать мобильной, так как частая смена колёс насосов практически невозможна.
Установка сменных колёс
Сменные колёса применяются на начальных стадиях работы нефтепровода, когда подача не соответствует экономичному значению КПД основного насоса.
Дросселирование потока
Дросселирование потока осуществляется автоматически прикрытием проходного сечения регулятора давления. Если эта система отсутствует, дросселирование можно осуществлять задвижкой. Несмотря на простоту и удобство регулирования дросселированием, этот способ имеет существенный недостаток: он, как правило, неэкономичен. Энергия, расходуемая на дросселирование, безвозвратно теряется (диссипирует), что снижает общий КПД насосной станции.
Изменение частоты вращения
При изменении частоты вращения насоса подача его меняется пропорционально первой степени частоты вращения, напор пропорционально квадрату, мощность пропорционально кубу. Экономичным при этом является регулирование частоты вращения в небольшой зоне, так как в этом случае режимы работы на трубопровод будут оставаться в зоне высоких КПД (±30% от номинальной скорости вращения).
Оптимизация работы насосного оборудования и магистральных нефтепроводов с помощью регулируемого электропривода обеспечивает:
• автоматическую синхронизацию и оптимизацию режимов последовательно работающих НПС на магистральном нефтепроводе,
• увеличение за счёт этого пропускной способности магистральных нефтепроводов,
• исключение условий возникновения гидравлических ударов и предотвращение за счет этого аварийных разрывов магистральных трубопроводов,
• «щадящие» режимы и увеличение ресурса работы насосного оборудования,
• экономию до 30–40% электроэнергии, потребляемой насосными агрегатами.