1. Анализ технологического процесса промышленной установки и формулирование требований к автоматизированному электроприводу

1.1 Описание промышленной установки

В состав насосной станции входят 3 консольно-моноблочных насоса Grundfos NB/NK 50-200/210 (1 насос рабочий, 1 насос резервный, 1 насос аварийный с ручным управлением). Номинальная характеристика насоса: производительность Q=80 ; напор Н=57 м; число оборотов n=2900 об/мин.

ПЧ - преобразователь частоты;- программируемый логический контроллер;

ДД - датчик давления;

Н1, Н2, Н3 - насосы рабочий, резервный и с ручным управлением соответственно;

М1, М2, М3 - двигатели относящиеся к насосам Н1, Н2, Н3 соответственно;- автоматический выключатель.

Рисунок 1.1 - Упрощённая схема установки

Система технологического водоснабжения неавтоматизированная, нет постоянного контроля давления в сети, включение подкачивающего насоса производится вручную в соответствии с накопленным опытом персонала, зачастую насос работает, выдавая излишнее давление, более 3 атм., или недостаточное, менее 3 атм. Качество водоснабжения сказывается на производительности завода и потребительских свойствах продукции.

Основными параметрами и характеристиками насосного оборудования являются давление, напор, подача, мощность.

Давление, создаваемое насосом,― разность удельных энергий рабочей жидкости между всасывающим и нагнетающим патрубками:

где Р_Н и Р_{В -} абсолютные давления на выходе и входе, Па;_H и V_{B -} скорость жидкости на выходе и входе, м/c;_H и Z_{B -} высоты точек замера давления от плоскости сравнения, м;

ρ - плотность жидкости, кг/м³;- ускорение свободного падения (9,8 м/с²).

Скорости жидкости на входе V_B выходеV_Hопределятся по формулам: V_H=Q/S_H;

_B=Q/S_B,

где - подача насоса, м³/с;_H и S_B― площади проходного сечения в местах измерения давлений P_Н и P_В, м³.

На практике, когда речь идет о динамических насосах, чаще используется понятие напора, которое измеряется в метрах столба жидкости (чаще всего― воды), м.

Напор Н=Р/ρ·g.

На основании двух последних формул:

.

Подача насоса Q― объем (масса) рабочей среды, подаваемой машиной в единицу времени. Подача измеряется в м³/с, м³/час, л/с, л/мин. Массовая подача Q_m измеряется в кг/с, т/ч. Если известна массовая подача Q_m, то объемная подача Q определяется из соотношения Q=Q_m/ρ.

При характеристике насосов различают:

оптимальную подачу Qопт - при оптимальном КПД;

номинальную подачу Qном - определенную по техническим условиям на поставку насоса;

Минимальную q мин и q макс максимальную подачи - предельные значения подач, которыми ограничивается рабочая область насоса.

Мощность насоса (компрессора) P - мощность, передаваемая от привода (электродвигателя) на вал насоса (компрессора), измеряется обычно в кВт.

Полезная мощность:

Мощность насоса больше полезной мощности на величину потерь в насосе. Эти потери оцениваются коэффициентом полезного (КПД).

КПД равен отношению полезной мощности к мощности η=Pp/P.

Значения КПД современный насосов и компрессоров составляют 0,4-0,9.

В процессе эксплуатации насосов возможны изменения основных параметров их работы: могут меняться подача, напор и соответственно потребляемая мощность. Поэтому необходимо располагать данными о взаимосвязи основных параметров насоса в достаточно широком диапазоне их изменения.

Зависимости напора, потребляемой мощности, КПД и допустимого кавитационного запаса насоса от подачи называют характеристиками. Они представляются обычно в виде графика H (Q), P (Q), η (Q), Δh_ДОП.

Зависимость напора от подачи H (Q) называется напорной или главной характеристикой. Характеристики насосов необходимы потребителю для подбора оборудования, определения условий монтажа и эксплуатации, согласования параметров насоса с параметрами сети.