Курсовые работы / ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ВАНН / Печать

2.2 Выбор насоса

Подберем аксиально-плунжерный регулируемый насос НП-90, так как он предназначен для применения в системах перекачки кислот.

При подборе насоса стремились, что бы заданные режимы работы находились в области наибольших значений КПД.

Выбранный насос обладает следующими техническими характеристиками: [2 стр. 54]

Рабочий объем (номинальный), см³……………………………………...…………..89

Частота вращения при номинальном давлении, с^-1

Номинальная…………………………………………………………………..25

Максимальная……………………………………………………………...43,16

Подача (расход) насоса (номинальная), л/мин…………………………………119,71

Давление в гидролинии высокого давления (номинальное), МПа……...……...22,05

КПД насоса не менее………………………………………………………………..0,89

Масса насоса, кг…………………………………………………………….не более 78

Номинальная потребляемая мощность насоса, кВт……………………………..6

Номинальный крутящий момент, Нм………………………………….не менее 248,3

Аксиально-плунжерный насос – это объемный насос, рабочий орган которого – плунжер (поршень, имеющий длину, значительно превышающую диаметр) – совершает возвратно-поступательное движение.

Передаточная функция такого насоса имеет вид: [3, стр.94]

(1)

где k_н – передаточный коэффициент насоса, определяемый следующим образом: [4, стр.140]

(2)

где D – диаметр плунжера, м

z – число плунжеров,

h – ход плунжера, м

В нашем случае D = 25 см [5, табл. 15.1, стр.212],

h = 0,75 см [5, табл. 15.2, стр.212],

z = 1

(3)

Таким образом, передаточная функция насоса примет вид:

(4)

2.4 Выбор двигателя

Выбран двигатель постоянного тока серии 2ПБ175МУХЛ3 с паспортными данными [8]:

Номинальная мощность Р_ном, кВт 7.5

Номинальное напряжение U_ном, В 220-440

Номинальная частота вращения двигателя nном, об/мин 1500

Номинальный момент М_ном, Нм 1.96

Ток якоря I_a, А 20

Сопротивление якоря R_a, Ом 2.4

Момент инерции двигателя J_дв, кгм³ 0.15

Масса двигателя m, кг 207

Номинальный КПД η 0.875

Принимается:

Частота вращения нагрузки n_н, об/мин 1500

Момент инерции нагрузки J_н, кгм³ 8

Передаточная функция ДПТ представляется как:

(14)

(электрической постоянной данного двигателя можно пренебречь).

Определим номинальную скорость вращения нагрузки:

(рад/с); (15)

(рад/с); (16)

(рад/с). (17)

Т. к. _ном = _треб, то выбранный двигатель по скорости проходит.

Определим конструктивные постоянные двигателя по ЭДС и по моменту:

(В·с/рад); (18)

(Н·м/А). (19)

Эквивалентный момент инерции:

(кгм²). (20)

Электрическая и механическая постоянные времени:

(с). (21)

Коэффициент передачи двигателя:

. (22)

Передаточная функция ДПТ:

. (23)

Выбор двигателя

По мощности насоса и числу оборотов с учетом условий, в которых должен работать агрегат (сырость, брызги, кислота), подбираем двигатель постоянного тока 4ПФ 200М.

Технические характеристики выше названного двигателя: [4, стр.363,367]

Номинальная мощность (Р_ном),кВт…………………………………………………...90

Номинальная частота вращения (n_ном), об/мин…………………………………...1500

Напряжение (U_н), В………………………………………………………………….440

Ток якоря (I_я), А……………………………………………………………………...226

КПД (), %…………………………………………………………………………...88,6

Максимальная частота вращения (n_max), об/мин………………………………….3600

Момент инерции (J), 10^-2кг м²……………………………………………………...1,42

Сопротивление обмотки при 15 ⁰С (R_a), Ом………………………………………0,92

Момент нагрузки (М_ном), Нм…………………………………………………………95

Определим передаточную функцию ДПТ: [7, стр.25]

1. Найдем коэффициент момента

(5)

2. Найдем коэффициент противоЭДС

(6)

3. Коэффициент демпфирования равен

(7)

4) Определим механическую постоянную времени

(8)

5) Определим коэффициент двигателя

(9)

6) Передаточная функция двигателя запишется в виде

где

тогда (10)

2.4. Выбор концентратомера

Остановим свой выбор на электрическом концентратомере ДВП-113, так как он сконструирован для измерения концентрации серной кислоты. Принцип действия данного концентратомера основан на законе Архимеда. При изменении концентрации кислоты, проходящей через корпус, изменяется действующая на чувствительные элементы выталкивающая сила. Данный концентратомер выбран исходя из следующих характеристик: малые габариты и масса, особенности работы системы.

Основные технические характеристики: [3, стр.104]

Индуктивности обмоток L_1-2, Гн………………………………………………..2,3*10³

Сопротивление электрической цепи R, Ом……………………………………….2500

Номинальный коэффициент преобразования……………………………………1,805

Напряжение питания U, В…………………………………………………………...220

Рабочий ток I, мА….……………………………………………………………….0 – 5

Передаточная функция такого концентратомера имеет вид: [3, стр.94]

, (11)

где ,

тогда (12)

2.3 Выбор и расчет передаточной функции электромагнитного клапана\

Так как основным требованием, предъявляемым к аппаратуре, является её работа на постоянном токе, то для реализации системы необходимо выбрать электромагнитный клапан основой которого является поляризованное реле.

Исходя из условий технического задания, выбирается поляризованное реле типа РП – 5 со следующими техническими характеристиками [3]:

1. Максимальное напряжение на обмотке реле U_MAX = 100 В

2. Номинальное возбуждение 10 а-в

3. Нагрузка обмотки Р_нагр = 1 Вт

4. Максимальная частота работы f_раб = 200 Гц

Клапан имеет характеристику изображенную на рисунке 2.

Рисунок 2 – Характеристика электромагнитного клапана.

Сопротивление обмоток R_обм = 3000 Ом. Достоинствами этого клапана является низкое время запаздывания и срабатывания, развиваемое усилие на шток клапана, возможность частых переключений.

Клапан имеет нелинейную передаточную функцию, поэтому проведем линеаризацию. Коэффициент линеаризации равен [4], так как линеаризация статическая то передаточная функция будет приблизительно равна коэффициенту линеаризации. Передаточная функция имеет вид:

(5)

где В – диаметр условного прохода переходного отверстия электромагнитного

клапана В = 5 см [5];

А – сигнал на входе устройства, поступающий на вход электромагнитного

клапана с выхода усилителя А = 50 В.

Таким образом, получим следующую передаточную функцию клапана:

см/В (6)

4.4 К л а п а н э л е к т р о м а г н и т н ы й

Для перекрытия трубопроводов используются вентиль запорный с электромагнитным приводом 13с803. Данный тип вентиля предназначен для работы в качестве запорных механизмов на трубопроводах для воздуха или неагрессивной среды. Принцип действия заключается в том, что золотник, перемещаясь под действием электромагнита, перекрывает каналы связи. Конструктивное исполнение - проходной, род тока - постоянный 12 В. В данной системе применяются клапаны с двумя диаметрами условного прохода: 10 и 40 мм (по 10 мм - для пробоотборника) [1, стр.318].

Данный элемент имеет релейную однозначную характеристику с зоной нечувствительности. Характеристика клапана выражается следующим образом:

Для получения передаточной функции нелинейного элемента (НЭ) воспользуемся методом гармонической линеаризации. В этом случае передаточной функцией нелинейного элемента называется отношение амплитуды первой гармоники выходного сигнала НЭ к амплитуде входного гармонического сигнала. Такое допущение в представление процессов, происходящих в нелинейной системе, позволяет со степенью приближения, достаточной для практических расчетов, определять условия устойчивости, судить о возможности возникновения автоколебательных режимов. На этой базе можно также давать оценку качества процесса регулирования и производить его корректирование [22,стр.467].

Принимая во внимание сказанное выше об определении приблизительной передаточной функции НЭ, можно видеть, что она представляет собой комплексный коэффициент усиления W_н=к_{н .} Так как нелинейность является однозначной, то к_н является вещественной функцией и определяется следующим образом [5, стр.345] :

, (13)

где , а U^*=14 В - максимальная амплитуда входного сигнала.

Тогда А=1,17 , cos=0,515 ,а коэффициент усиления примет следующую зависимость от пропускной способности клапана:

(14)

Определим пропускные способности клапанов, учитывая, что их диаметры и давление в трубопроводах различные. В соответствие с нумерацией на функциональной схеме имеем:

1) Клапаны 6,7 (на выходе из бака готовой СОЖ).

Диаметр условного прохода клапана: D₆=D₇=40 мм

Давление на выходе из бака определим следующим образом:

p₁=gH+р_атм=9009.811+10⁵=108820 Па.

Тогда пропускную способность определим по формуле [16, стр.34]:

(15)

м³/ч

2) Клапан 9 (на входе пробоотборника) при диаметре D₉=10 мм и давление p₁=108820 Па по формуле (15) получим V₉=4,4 м³/ч

3) Клапан 10 (на выходе пробоотборника) имеет диаметр D₁₀=10 мм, а давление на выходе пробоотборника:

p₂=gh+р_атм=9009,810,25+10⁵=102207 Па.

По формуле (15) получим V₁₀=4,26 м³/ч.

4) Клапан 8 (на выходе системы) имеет диаметр D₈=40 мм.

Давление на выходе системы:

р₃=р₁+р₂=108820+102207=111027 Па

По формуле (15) получим V₈=71,05 м³/ч.

Подставляя найденные значения пропускной способности клапанов в формулу (14), получим следующие передаточные функции (комплексные коэффициенты усиления):

W_н1=к_н6=к_н7=0,07970,3=5,55;

W_н2=к_н8=0,07971,05=5,6;

W_н3=к_н9=0,0794,4=0,35;

W_н4=к_н10=0,0794,26=0,34.