Компресорна станція (стр. 2 из 4)
Кількість ресиверів – 1 шт.
Ємність ресивера – 12 м3.
Робочий тиск на виході – 10±0,1 атм.
Кількість компресорів – 3 шт.
Забезпечити захист:
Від КЗ в схемі, обриву фаз, критичного рівня масла в картері, критичної температури на виході, критичного рівня конденсату в ресивері, передбачити автоматичний скид конденсату з ресивера.
Схема принципова повинна забезпечити автоматичний режим роботи та автоматичний запуск компресорів при пониженому тиску до вирівнювання з необхідним тиском.
2.2 Розробка і розрахунок циклограми робочих органів
Схемою електричною принциповою передбачено автоматичне вмикання компресорів при значному падінні вихідного тиску в пневмосистемі та запуску іншого двигуна при виході з ладу іншого двигуна.
2.3 Розробка циклограми вхідних та вихідних елементів
Вхідні елементи
SB1 – Загальний стоп
SB2 – Перевірка стану обладнання
SB3 – Запуск системи управління
SP – датчик контролю тиску
SL1…3 – Датчик рівня масла в картерах
SL4 – Датчик рівня конденсату в ресивері
QF2 – автомат несправності двигуна М1
QF3 - автомат несправності двигуна М2
QF4 - автомат несправності двигуна М3
KU – реле напруги
Вихідні елементи.
VS1-3 – Привод двигуна М1
VS4-6 – Привод двигуна М2
VS7-9 – Привод двигуна М3
YA1 – Електромагніт скиду конденсату
2.4 Розробка циклограми вхідних та вихідних елементів
Рис. 6. Циклограма вхідних та вихідних елементів
2.5 Розробка математичної моделі схеми управління
2.6 Розробка схеми електричної принципової
Схема електрична принципова складається з мікроконтроллера, двох АЦП та двох мультиплексорів які в об‘єднанні складають блок контролю та управління технологічних параметрів. Програмно мікроконтроллер опитує кожен з датчиків на предмет виміру вихідного параметру шляхом подачі управляючого сигналу на входи А1 та А2 мультиплексорів. На входи мультиплексорів під‘єднуються аналогові датчики температури та аналоговий датчик тиску.
Схема працює таким чином:
Оператор, перш ніж запустити систему натискає кнопку SB2 – котра перевіряє стан роботи системи і запускає її в режим очікування. Для запуску системи натискають на кнопку SB3. Алгоритмом роботи запускаються всі двигуни і працюють до тих пір, поки не настане робочий тиск, і після цього вимикаються і за релейним законом підтримують тиск на виході. По мірі витрати тиску вмикається відповідна кількість двигунів. При виході з ладу одного з двигуна запускається інший, а цей ремонтують не вимикаючи системи та підтримуючи відповідний тиск. Системою передбачено контроль температур двигунів та компресорів, при спрацюванні відповідного вмикається інший двигун з компресором, а в якому підвищена температура йде на охолодження чи на відповідний ремонт. При критичних режимах, коли наявна несправність двигуна чи його КЗ спрацьовує контакт автоматичного вимикача та індикується відповідний світлодіод. В такому випадку вмикається інший робочий двигун. При обриві фаз робота силового блоку неможлива, тому блок вимикається.
Рис. 7. Схема електрична принципова силова
Рис. 8. Схема електрична принципова управління
2.7 Розрахунок та вибір елементів контролю та регулювання , силового обладнання та захисту на базі ПК з використанням електронної бази даних
2.7.1 Розрахунок двигуна компресорів
Дані по дослідженню компресорної установки.
| t, сек | 0 | 156 | 500 | 679 | 906 | 1250 | 1625 | 2200 | 3000 |
| Р, атм | 0 | 2 | 4 | 5 | 6 | 7,5 | 8,5 | 9,7 | 10 |
1. Об‘єкт самовирівнювальний.
2. Одноємнісний.
3. Постійна часу Т=500 с.
4. Час досягнення часу – 3000 с.
5. Ємність об‘єкту Соб.
6. Коефіцієнт ємності К=Соб/Т.
7.Передатна функція W(S)=k/Tp+1.
Формула розрахунку двигуна приводу компресора.
Q – продуктивність = V/t
t=3000c
P=10 атм ( див. П.1.2)
V=7,5м3 ( див. П.1.2)
ηк=0,8
ηп=0,9
kз=1,1
A=280дж/м3 (при умові, що Р=10 атм. – див. Зимин, стор. 454).
Вибираємо тип двигуна 4А180М8У3 (Рн=15 кВт, n=730 об/хв., Ін=32,6А).
2.7.2 Вибір автомата двигунів компресорів
Для розрахунку струму спрацювання автомата , використовується формула (2. с 87. IV.4):
Іавт=k х Iн/а, А. (2).
де а – 0,8...3.
Ін- номінальний струм двигуна
k – кратність пускового струму до номінального.
Іавт=7 х 32,6/1=230А
Струм теплового розчеплювача автомата розраховується за формулою (2, с. 89, IV.7):
Ітепл= 1,1...2,5Ін (3).
Ітепл=1,5 х 32,6=47А.
Обираю автомат типу BA88-37: Iт=50 А, Iел=230 А (струм спрацювання виставляється вручну).
2.7.3 Вибір силових симісторів двигунів компресорів
Для нормального запуску двигуна потрібно обирати симістори у яких робочий струм повинен перевищувати пусковий струм двигуна, щоб симістор в момент запуску не вийшов з ладу.
Робочий струм симістора розраховується за формулою (3. с 51).
Ісим=(k*Ін)*X, A. (8).
де k – кратність пускового струму двигуна.
Ін – номінальний струм двигуна, А.
X – коефіцієнт запасу по струму (1,1...1,5).
Ісим=(7 х 32,6) х 1,5=250 А.
Обираємо силові симістори типу ТС132-250.
2.7.4. Розрахунок резисторів та конденсаторів в колі оптронів та вибір оптронів.
Рспр=1Вт – потужність спрацювання симісторів
Uж=24В – напруга живлення в колі симісторів
В колі оптрона потрібно погасити напругу:
Uгас=380-Uж=380-24=356В.
Ігас=Рспр/Uгас=1/356=0,0028А – струм гасіння в колі управління симісторів.
Розраховуємо опір гасіння:
R=Uгас/Iгас=356/0,0028=127кОм.
Обираю конденсатор ємністю 0,1мкФ з робочою напругою 500В котрий має опір частоті 50Гц:
Хс=1/2πfc=1/2 х 3,14 х 50 х 0,1 х 10-6=32 кОм.
Опір резисторів рівний:
127-32=95кОм.
Найближчий номінал резистора рівний 100 кОм.
Потужність розсіювання резистора:
Рроз=І2 х R=0.00282 х 100000=0,78 Вт
Найближчий номінал потужності росіювання рівний 1 вт.
Тому виходячи з робочих струмів в колі управління симісторами обираю оптрони типу МОС3081 для всіх двигунів (див.додатки табл. 5).
2.7.5 Вибір реле обриву фаз:
Для захисту обладнання необхідно контролювати зміну напруги в три-фазному колі. Для цього використовую реле контролю трифазних кіл, яке повинно мати велику швидкодію, просліджувати любі зміни напруги в колі. Згідно необхідних вимог обираю реле контролю трифазних кіл типу TRW400VN4X U=200…400B (див. додатки, табл. 6).
2.7.6 Вибір блоку живлення.
Для схеми управління необхідне живлення 5 В, 10 В та 24 В. Тому вибираю стабілізований здвоєнний блок живлення типу ABL-7RE2405 P=60 Вт (див. додатки, табл. 2).
2.7.7 Для схеми управління необхідно 3 кнопки, тому я обираю кнопки 21 типу U=25 B, Ik=0,5 A.
2.7.8 Вибір електромагнітних клапанів
Потрібно використати електромагнітні клапани типу ПВДФ з витримкою тиску в 10 атм та з січним перерізом в 16 мм.
2.7.9 Вибір світлодіодів індикації.
Для індикації потрібні світлодіоди з напругою живлення 5 В, червоного кольору. Світлодіоди повинні бути підключені послідовно з опором, номінал якого лежить в межах 1–5 кОм.
2.8 Розрахунок та вибір електричного пульта управління
При розрахунку, виборі та розміщенні приладів на фасадах електричного пульта управління необхідно враховувати наступне:
1. Елементи аварійного вимкнення повинні мати зручну форму, для миттєвої дії на них.
2. Більш важку апаратуру розміщувати в нижній частині всередині пульта, щита.
3. Апаратуру, яка виділяє багато тепла розміщувати зверху пульта.
При розміщенні апаратури всередині пульта, щита між цією апара-турою повинна бути передбачена відстань для:
1. Монтажу.
2. Шильників з’єднувальних проводів, джгутів і т.д.
3. Підключення проводів до електроапаратури.
4. Встановлення шильників, бірочок функціонального чи схематичного призначення приладів.
5. З урахуванням „мертвих” зон пультів – 50 мм з кожної сторони.
6. З урахуванням коефіцієнту запасу між кожним елементом – 1,2…1,3.
Рис. 9 Схема розміщень елементів.
Рис. 10. Схема розміщень елементів вид збоку.
2.9 Розробка схеми з‘єднань
Схеми з‘єднань (зовнішніх з’єднань) показують з’єднання між конструктивними вузлами й окремо встанановлюємими струмоприймачами ти приладами. Є розбіжності в оформленні схем підключень в системах автоматизації технологічних процесів систем управління, які входять в комплект поставки обладнаня.
Зовнішні прилади зображають у вигляді контурів з розміщеними всередині його клемами підєднання (у вигляді кіл) і номерами проводів, що підходять (над клемами). Розміщують прилади в ряд без дотримання їх реального розміщення на технологічному обладнанні чи у виробничому приміщенні. Під зображенням приладів розміщують таблицю з технічними даними та методом встановлення приладів.
Схеми підключення в системах управління технологічним обладнанням виконують наступним чином. Пульти й інші вузли, для яких були виконані схеми з’єднань, зображають прямокутником. Всередині контура позначають всі клемні набори та штепселі, включаючи набір, до якого підєднаний ввід. Вузли (щити, пульти), окремовстановлюємі прилади та струмоприймачі зображають так, як вони були б розміщені на плані обладнання. Всередині контура прилада, використовуючи умовні графічні позначення, зображають його елементи та схеми приєднання. Якщо є прилади зі складною внутрішньою