Панель управления насосной установки

Введение
Насосные установки широко применяются во всех отраслях промышленности для перекачивания жидких сред, а также технологической и охлаждающей воды. Сюда относятся насосы для перекачки охлаждающей эмульсии в металлообработке, насосы в системе водоснабжения и канализации, специальные насосы для химических сред в гальванических цехах, насосы для пропиточных составов, лакокрасочных материалов и т.п.
Среди многих типов насосов, таких как насосы вытеснения, струйные, пневматические, наибольшее применение получили центробежные.
Этот тип насосов имеет простую конструкцию, простоту изготовления, эксплуатации, сравнительно небольшой вес, небольшие габариты по сравнению с насосами других типов. Этот насос обеспечивает плавность подачи, равномерность подачи. Также у него отсутствует клапанная головка, как у насосов вытеснения.
Насос имеет свои недостатки: низкий напор, небольшой КПД, малую всасывающую способность.
Цель работы: создать проект панели управления насосной установки.
- задачи:
- рассчитать мощность насосной установки;
- выбрать схему и оборудование;
- рассчитать и выбрать сечение проводов.
Исходные данные для проектирования:
(Н)напор - Н1 = 12м, Н2 = 10м
Производительность - 0,3м3/с
Плотность - 1000 кг/м3
КПД насоса -0,6.



1. Кинематическая схема насосной установки
Данный насос работает под действием центробежной силы, которую вызывает вращение рабочего колеса. В корпусе насоса расположены одно или несколько колес, которые жестко закреплены на валу. Каждое колесо, если их несколько, имеет выпуклые лопасти, соединяющие пару дисков. Жидкость поступает через всасывающий патрубок. При активации агрегата вал, который соединен с электромотором, запускает колесо. Оно начинает захватывать воду и отбрасывать ее от центра к периферии колеса. Нарастающая центробежная сила способствует перемещению жидкости в нагнетательный трубопровод посредством направляющей камеры. Так, между лопастями растет давление по мере того как освобождается пространство, что и позволяет новой порции жидкости поступать из трубопровода. Обычно всасывающий патрубок имеет фильтр, который не дает взвесям и мусору проникать в корпус насоса. Принцип действия одноступенчатых и многоступенчатых насосов аналогичен. Разница заключается в том, что в многоколесных агрегатах давление растет в каждом последующем колесе.

Рисунок 1. Схема насосной установки: а) характеристика, б) схема с переливным клапаном, в) схема с регулятором подачи, 1-щель, 2-переливной клапан, 3-плунжер, 4-нерегулируемый насос, 5-регулируемый насос, 6-наклонный диск, 7-регулятор, 8-поршень
 
2. Расчёт мощности
Существует много механизмов, работающих продолжительно с неизменной или мало меняющейся нагрузкой без регулирования скорости, например насосы, компрессоры, вентиляторы и т.п.
При выборе электродвигателя для такого режима необходимо знать мощность, потребляемую механизмом. Если эта мощность неизвестна, ее определяют теоретическими расчетами.
При известной мощности механизма мощность электродвигателя выбирается по каталогу с учетом КПД промежуточной передачи.
Мощность электродвигателя для привода насоса с подрезанным колесом определяется по формуле:

Где k - коэффициент запаса мощности, принимаемый равным 1,3;
- плотность воды, кг/мі;
пер - к. п. д. передачи от двигателя к насосу (0,98-1);
об - к. п. д. насоса с обточенным колесом, определяемый по формуле:

гдер - к. п. д. насоса с нормальным колесом в рабочей точке

Где р - к. п. д. насоса с нормальным колесом в рабочей точке.
КВт

Таблица 1. Значения Q, N и Н для насоса с обточенным колесом
N, КВТ 3,4 4 4,85 5,5 6 6,2 6,5
Nоб 1.97 2.32 2.81 3.19 3.48 3.6 3.77
Q, мі/ч 14,4 28,8 43,2 57,6 72 86,4 100,8
Qоб 10.39 20.8 31.17 41.56 51.95 62.34 72.73
Н, м 26,8 27,2 26,8 26,3 24 21,5 18,6
Ноб 21.56 21.88 21.56 21.16 19.31 17.3 14.96
По мощности и частоте вращения из каталога подбираем асинхронный двигатель: АИР 100 S2 Nдв=4 кВт n = 3000 об/мин.
 
3. Выбор схемы управления
Схемой, представленной на рисунке 1, предусмотрены два режима управления двигателем:
1) дистанционное - с диспетчерского пункта (кнопками управления SB3 SB4);
2) местное - с помощью кнопок управления, расположенных непосредственно у насосного агрегата (SB1, SB2).
Пуск двигателя осуществляется нажатием кнопки SB1 (SB3), при этом насос должен быть залит водой (контакт реле контроля заливки SL будет замкнут). При нажатии кнопки SB1 (SB3) получают питание катушка промежуточного реле KL1 и катушка магнитного пускателя КМЗ. Один из контактов KL1 шунтирует кнопку SB1 (SB3), а другим подает питание на катушку промежуточного реле KL4. Контактом КМЗ подается сигнал на электромагнит включения YAC1 масляного выключателя Q1. При включении выключателя Q1 статор двигателя через реактор LR подключается к сети. При его подключении к сети в начальный момент пуска (асинхронный пуск) в цепи статора проходит ток, в несколько раз превышающий номинальный в результате чего сработает токовое реле КА, присоединенное к трансформатору тока, включенному в статор двигателя М. Контакт этого реле включает реле времени КТ2. В цепи катушки промежуточного реле KL5 размыкается контакт КТ2 и подготавливает цепь включения контактора КМ2 и магнитного пускателя КМ4, включаемых через контакты KL5 промежуточного реле. По мере разгона двигателя ток в статоре его спадает и при подсинхронной скорости (0,95 – 0,98 синхронной) значительно уменьшается, реле КА при этом разомкнет свой замыкающий контакт в цепи КТ2. С выдержкой времени (около 0,9 с) замкнется контакт реле КТ2 в цепи катушки KL5. Контактор КМ2 включается и подключает к обмотке возбуждения М постоянный ток и одновременно с этим через замыкающий контакт КМ4 (пускатель КМ4 включается одновременно с контактором КМ2) получает питание электромагнит включения YAC2 масляного выключателя Q2. Выключателем Q2 шунтируется реактор LR и к статору двигателя прикладывается полное напряжение сети, двигатель входит в синхронизм. При включении КМ2 размыкается цепь разрядного резистора Rp .
С целью облегчения вхождения М в синхронизм, если напряжение питающей сети понижено, в схеме управления предусмотрен узел форсирования возбуждения.
Форсировка может выполняться двумя способами:
1) при помощи реле напряжения KV3, присоединяемого к вторичной обмотке трансформатора напряжения, используемого в схеме управления данного двигателя (индивидуальная форсировка);
2) при помощи реле напряжения KV4, подключаемого к шинам групповой форсировки на распределительном устройстве (групповая форсировка).
При индивидуальной форсировке реле KV3 размыкающим контактом (если напряжение сети снижено) включает контактор КМ1, шунтирующий своим контактом резистор регулятора возбуждения Rb , чем и обеспечивается форсированное возбуждение синхронного двигателя М.
Недостатком индивидуальной форсировки является возможность ложной форсировки в случае отключения автоматом цепей, отходящих от трансформатора напряжения, подключенного к распределительному устройству.
Более надежной является так называемая групповая форсировка, при которой контактор КМ1 включается замыкающим контактом реле KV4. Оно в свою очередь включается при подаче питания на шины групповой форсировки, когда напряжение высоковольтной сети снижается на 15-20%. В этом случае благодаря непосредственному подключению реле на выводы вторичной обмотки трансформатора напряжения исключается возможность ложной форсировки.
Способ форсировки выбирается с помощью контактных накладок ХВ1 и ХВ2.