27 Введение

В настоящее время подавляющего большинства механизмов по техническим требованиям и в пределах реализуемой мощности машины может быть выполнено на основе асинхронного двигателя. Примерами таких механизмов могут служить водяные и воздушные насосы, вентиляционные и компрессорные установки, лифты и различные подъемники, эскалаторы и т.д. При работе этого оборудования необходимо изменять режимы работы электродвигателей в широких пределах. Но главной целью является максимальная экономия электроэнергии. Поэтому, вопрос выбора системы управления асинхронным двигателем является очень важным этапом проектирования оборудования.

Современная система управления асинхронным двигателем должна обеспечивать максимальную экономию электроэнергии, высокую точность регулирования частоты, оптимальный закон управления, иметь высокую надежность и невысокую стоимость. Такие системы управления строятся на базе микропроцессоров и позволяют достигнуть высоких показателей требуемых технологических параметров.

Таким образом, тема настоящего дипломного проекта, проектирование управляемого автоматизированного электропривода насосной установки системы отопления, является актуальной.

1. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОМЫШЛЕННОЙ УСТАНОВКИ И ФОРМУЛИРОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К АВТОМАТИЗИРОВАННОМУ ЭЛЕКТРОПРИВОДУ

1. Описание промышленной установки.

Насосы представляют собой гидравлические машины, предназначенные для перемещения жидкостей под напором. Преобразуя механическую энергию приводного двигателя в механическую энергию движущейся жидкости, насосы поднимают жидкость на определенную высоту, подают ее на необходимое расстояние в горизонтальной плоскости или заставляют циркулировать в какой-либо замкнутой системе [1].

Система отопления это – взаимосвязанная совокупность устройств и элементов, предназначенная для нагрева воздуха в помещении до установленной температуры и поддержания её в заданных пределах в течение необходимого времени.

Функционирование отопления характеризуется определенной периодичностью в течение года и изменчивостью использований мощности установки, зависящей, прежде всего, от метеорологических условий в холодное время года. Для жилых зданий необходимо предусмотреть температуру теплоносителя не ниже 95⁰С.

Наиболее широкое применение нашли три типа водяных систем отопления: вертикальные однотрубные, вертикальные двухтрубные и горизонтальные двухтрубные поквартирные системы. В данном дипломном проекте речь будет идти о системе отопления вертикального двухтрубного типа.

Основной составляющей насосной установки является насос. Для обеспечения циркуляции теплоносителя в системах отопления используются специальные циркуляционные насосы. Циркуляционные насосы предназначены для обеспечения принудительного движения жидкости по замкнутому контуру. В частности, это может быть замкнутая герметичная система отопления здания. В данном дипломном проекте используется центробежный насос. Рассмотрим конструктивное устройство центробежного насоса (рисунок 1.1)[3].

Рисунок. 1.1- Кинематическая схема центробежного насоса.

На рисунке 1.1 обозначены: 1 - Рабочее колесо; 2 - Рабочие лопатки; 3 - Подводящий канал с фланцем; 4 - Корпус с направляющей улиткой; 5 - Подшипники валов; 6 - Сальники, манжеты, набивка; 7 - Сальниковая набивка; 8 - Прибивная шайба; 9 - Муфта; 10 - Двигатель.

Преимущества применение циркуляционных насосов обеспечивает высокую степень комфорта в отапливаемых помещениях, поскольку есть возможность поддерживать заданную температуру в каждом из помещений, Кроме того, циркулярный насос позволяет устанавливать в системе трубы небольшого диаметра и практически исключает потери теплоносителя на испарение.

При выборе циркуляционного насоса необходимо обратить внимание на следующее - технические характеристики будущего насоса должны соответствовать поставленной перед ним задаче, т.е. он должен перекачивать строго определенное количество жидкости за определенное время. Основная определяемая величина - подача (или производительность) насоса. Второй величиной, которую необходимо определить при выборе насоса, является требуемый напор. Напором называется полное количество энергии, сообщаемое насосом единице массы жидкости. Данный параметр напрямую связан с самой системой отопления и равняется суммарной величине гидравлического сопротивления всей системы. В величине гидравлического сопротивления при замкнутой системе отопления не учитывается этажность здания. Определив требуемые подачу и напор, можно приступать к выбору насоса.

При установившемся режиме работы системы насос-сеть может быть только одна рабочая точка, координаты которой представляют рабочий напор Н и его подачу Q .

На практике рабочая точка определяется наложением гидравлической характеристики сети на изображение напорной характеристики. Далее по рабочей точке определяется потребляемая мощность. Напорные характеристики насосов приводятся в паспортах, справочниках и каталогах насосного оборудования или в технических условиях на насос.

В состав нашей насосной установки (рисунок 1.2) будут входить 2 насоса(1 насос рабочий, 1 насос резервный) типа Wilo BL 40/210-11/2 (циркуляционный насос с сухим ротором). Насосы типа типа Wilo-BL предназначены для перекачивания воды систем отопления. Номинальная характеристика насоса: производительность Q_ном=50 ; напор Н_ном=30м; число оборотов n_ном=2900 об/мин[4].

В установке можно выделить следующие узлы:

- электроприводы насосов, производят включение двигателей, как в автоматическом, так и в ручном режиме;

- цепи управления, обеспечивают включение электроприводов насосов в необходимый момент и их защиту в аварийных режимах.

Должен присутствовать набор датчиков процесса:

- датчик «сухого хода». Защита от включения насоса при отсутствии перекачиваемой жидкости.

- датчик давления на напорном трубопроводе для определения характеристик сети и работы насоса.

На рисунке 1.2 обозначены: ПЧ – преобразователь частоты; программируемый логический контроллер; ДД – датчик давления; СХ-датчик «сухого хода»; Н1, Н2– насосы рабочий, резервный; М1, М2– двигатели относящиеся к насосам Н1, Н2 соответственно; пульт управления; QF1 – автоматический выключатель; FU1…FU3 – предохранители, осуществляют защиту цепей управления; QS1,QS2,QS3 – разъединители; КМ1,КМ2,КМ3 – контакторы; КК1…КК6 – тепловые реле, осуществляют защиту от перегрузок.

Рисунок 1.2 – Технологическая схема установки

Технические характеристики насоса приведены в таблице 1.1

Таблица 1.1. Технические характеристики насоса типа Wilo BL 40/210-11/2 [4].

Подача, м3/ч	50
Напор, м	30
Частота обращения рабочего колеса, об/мин	2900
КПД насоса, %	67
Максимальная температура перекачиваемой жидкости(°С)	110
Номинальный диаметр всасывающего и напорного патрубка (мм)	50