Электропривод 3-х агрегатной насосной станции

ВВЕДЕНИЕ 7
1 ЛИТЕРАТУНЫЙ ОБЗОР 9
2 МОДУЛЬНЫЕ НАСОСНЫЕ АГРЕГАТЫ: ПРИМЕНЕНИЕ, ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА 22
3 ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ ТРЕХАГРЕГАТНОЙ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ 33
4 ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ И ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА САУ МНУ 43
5 ОБЗОР АЛГОРИТМОВ РАБОТЫ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ 46
6 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ НАСОСА С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ ПО ДАВЛЕНИЮ 51
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 60
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 63
ПРИЛОЖЕНИЕ А Схема гидравлической системы трехагрегатной насосной установки 66
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Схема электрическая принципиальная трехагрегатной насосной установки 67
ПРИЛОЖЕНИЕ В Алгоритм исполнительных режимов. Схема функциональная 68
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Селективность привода. Схема функциональная 69

Весь текст будет доступен после покупки

В связи с постоянным повышением тарифов на энергоносители и их увеличивающимся дефицитом стала весьма острой проблема экономии всех видов энергоресурсов и переход на энергосберегающие технологии. Особенно существенно это проявляется на объектах жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ), теплоэнергетики, в нефтяной, нефтедобывающей, химической отраслях при транспортировке воды, газа, нефти и т.д.
К одним из самых энергоемких отраслей промышленности и транспорта относится нефтепроводный и газопроводный транспорт, где плата за потребленную электроэнергию составляет 15-20 % себестоимости перекачки нефти и газа [1].
На перекачку чистых и сточных вод в России ежегодно расходуется порядка 12–13 миллиардов киловатт-часов электроэнергии. Стоимость электроэнергии в общей сумме эксплуатационных расходов в системах водоснабжения и водоотведения составляет 40–50 %. При использовании подземных вод показатель увеличивается до 70–80 % [2].
Одновременно с этим нерешенной является проблема экономии электроэнергии на собственные нужды тепловых и атомных электростанций, где электроприводы водоперекачивающих и газовоздушных механизмов составляют 5-6 % общей генерируемой мощности ТЭС и АЭС.
По данным экспертов Европейского союза, доля потребления электроэнергии насосами, вентиляторами, компрессорами в промышленном и коммерческом секторах составляет до 60 % всей вырабатываемой электроэнергии.

Весь текст будет доступен после покупки

Асинхронный двигатель является наиболее массовым электрическим двигателем. Эти двигатели выпускаются мощностью от 0,1 кВт до нескольких тысяч киловатт и находят применение во всех отраслях хозяйства. Основные достоинства асинхронного двигателя – это простота конструкции и невысокая стоимость. Однако по принципу своего действия асинхронный двигатель в прямой схеме включения не допускает регулирования скорости его вращения. Особое внимание следует обратить на то, что избежать значительных потерь энергии, т.е. перегрева ротора, в короткозамкнутом асинхронном двигателе можно, если двигатель будет работать в длительном режиме с минимальными значениями скольжения.
Рассмотрим возможные способы регулирования скорости асинхронных двигателей (рис. 1.1) [3].


Рисунок 1.1 – Классификация способов регулирования асинхронных двигателей

Скорость двигателя определяют две величины – скорость вращения электромагнитного поля статора и скольжение :


(1.1)

Исходя из (1.1) принципиально возможны два способа регу-лирования скорости: регулирование скорости поля статора и ре-гулирование скольжения при постоянной скорости поля статора.
Скорость поля статора определяется двумя величинами: частотой напряжения подводимого к обмоткам статора, и числом пар полюсов двигателя .
В соответствии с этим возможны два способа регулирования скорости поля статора: изменение частоты напряжения питания посредством преобразователей частоты, включаемых в цепь ста¬тора двигателя (частотное регулирование), и путем изменения числа пар полюсов двигателя.
Регулирование скольжения двигателя при постоянной скоро¬сти поля статора для короткозамкнутых асинхронных двигателей возможно путем изменения напряжения статора при постоянной частоте этого напряжения. Для асинхронных двигателей с фазным ротором, кроме того, возможны еще два способа: введение в цепь ротора добавочных резисторов (реостатное регулирование) и вве¬дение в цепь ротора добавочной регулируемой ЭДС посредством преобразователей частоты, включаемых в цепь ротора (асинхрон¬ный вентильный каскад и двигатель двойного питания).
В настоящее время благодаря развитию силовой преобразова-тельной техники созданы и серийно выпускаются различные виды полупроводниковых преобразователей частоты. Это определило опережающее развитие и широкое применение частотно-регули¬руемого асинхронного электропривода.
Основные достоинства этого электропривода:
- плавность регулирования и высокая жесткость механических характеристик, что позволяет регулировать скорость в широком диапазоне;
- экономичность регулирования, определяемая тем, что двигатель работает с малыми значениями абсолютного скольжения и потери в двигателе не превышают номинальных.
Недостатками частотного регулирования являются сложность и высокая стоимость (особенно для приводов большой мощности) преобразователей частоты, а также сложность реализации в большинстве схем режима рекуперативного торможения.
Изменение скорости переключением числа пар полюсов асинхронного двигателя позволяет получать от двух до четырех рабочих скоростей, т.е. плавное регулирование скорости и формирование переходных процессов при этом способе невозможно. Поэтому, хотя данный способ имеет определенные области применения, он не может рассматриваться как основа для построения систем регулируемого электропривода.
Регулирование скорости асинхронного двигателя изменением питающего напряжения при постоянной (стандартной) его частоте было рассмотрено в [3]. Было отмечено, что этот способ регулирования для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором имеет весьма ограниченное применение вследствие того, что регулирование скорости здесь сопряжено с потерями энергии скольжения в роторе двигателя, ведущими к его перегреву. Получаемые при этом способе механические характеристики неблагоприятны для качественного регулирования. Диапазон регулирования не превышает 1,5:1; больший диапазон регулирования скорости можно допускать только кратковременно. Исходя из этого регулирование изменением напряжения питания применяется главным образом только для обеспечения плавного пуска нерегулируемых асинхронных электроприводов или для кратковременного снижения скорости. Иногда этот способ регулирования используется для регулирования скорости насосов и вентиляторов (механизмов с вентиляторным характером нагрузки) небольшой мощности (до 15 кВт), однако и в этом случае необходимо увеличение установленной мощности двигателя.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Ларионов В.Н. Энергоэффективность и энергосбережение в электроприводах с вентиляторной нагрузкой: учеб. пособие / В.Н. Ларионов, А.Г. Калинин. 2-е изд., доп. и перераб. ? Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2017. 145 с.
2. Основные характеристики российской электроэнергетики (Электронный ресурс). URL: https://minenergo.gov.ru/node/532 (дата обращения: 03.05.2023)
3. Онищенко Г.Б. Теория электропривода: учебник для студентов высших учебных заведений, обучающихся по профилю "Электропривод и автоматика" направления подготовки 13.03.02 "Электроэнергетика и электротехника" / Г. Б. Онищенко. – М.: ИНФРА-М, 2015. - 292, [1] с.: ил., табл.; 22 см. - (Высшее образование - Бакалавриат).
4. Терехов В.М. Системы управления электроприводов: учеб. для вузов / В.М. Терехов, О.Н. Осипов. — М.: Издательский центр «Академия», 2015. – 304 с.
5. Белов М.П. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов: учеб. для вузов / М.П. Белов, В.А. Новиков, Л. Н. Рассудов. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 576 с.
6. Современные блочно-модульные насосные станции (Электронный ресурс) URL: https://agronasos.ru/wp-content/uploads/2017/05/doklad-prezentatsiya-blochnyie-nasosnyie.pdf (дата обращения: 03.05.2023)
7. ГОСТ Р 56624-2015 «Энергетическая эффективность. Погружные лопастные насосы и электродвигатели для добычи нефти. Классы энергоэффективности» (Электронный ресурс) URL: https://docs.cntd.ru/document/1200126001
8. Интернациональный стандарт (Электронный ресурс) URL: dvigatel.myfor.ru›download/file.php (дата обращения: 05.05.2023)
9. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике (ССНТ). Основные понятия. Определения (Электронный ресурс) URL: https://docs.cntd.ru/document/1200004984 (дата обращения: 05.05.2023)

Весь текст будет доступен после покупки