Проектирование насосной станции (стр. 2 из 5)

Н = Нс + Ндин = Нс + сQ2.

В системе с преобладанием статического напора при незначительном изменении скорости двигателя от ω1 = ωном до ω3 характеристика насоса не пересекается с характеристикой системы. Это значит, что насос перестает подавать жидкость в систему. Такое положение может иметь место при асинхронном приводе насоса, когда снижение напряжения сети (Uc) обуславливает уменьшение скорости двигателя. Что может вызвать остановку насоса.

Если в системе преобладает динамический напор, то снижение Uc не приводит к остановке асинхронного двигателя, однако производительность насоса уменьшается. При синхронном приводе насоса снижение Uc не изменяет скорости двигателя, и подача жидкости в систему не прекращается, но оно вызывает увеличение угла отставания θ ротора от статора и уменьшение Ммакс синхронного двигателя; при значительном снижении Uc двигатель выпадает из синхронизма и останавливается.

Расчет мощности приводных электродвигателей насосов

Выбираем асинхронный двигатель типа АИ (асинхронный интер-электродвигатель) предназначенный для замены АД серии 4А и 4АМ в соответствии с рекомендацией Международной Электротехнической Комиссией (МЭК). Двигатель основного исполнения имеет степень защиты 1Р43 (защищенное исполнение). По климатическому исполнению выбираем водостойкий.

Определяем мощность электродвигателей:

Рдв = kз

где ρ – плотность перекачиваемой жидкости кг/м3.

g – ускорение свободного падения – 9,81 м/с.

Q – производительность насоса – 60 м3/ч (0,0166 м3/с).

Н – статистический напор, определяемы как сумма высоты всасывания и нагнетания: hв + hн = 8+20=28 м.

ΔН – потери напора в трубопроводе насосной установки – 1,2 м.

КПД – ηном = 0,7, ηП = 0,9

Кз = 1,2

И так, мощность электродвигателя составит:

Рдв =

Рдв = 54.5 кВт ≈55 кВт

Мощность одного приводного электродвигателя 55 кВт. На основании расчетов и исходных данных выбираем электродвигатель типа АИР250М6, технические данные которого приведены в таблице (Литература 3 «Справочник электромонтера» В.В. Москоленко, издательство «Академия», Москва 2005).

Тип двигателя	Рном кВт	nном об/мин	Iном А	ηном%	сosφном					JP кг/м2	Масса кг
АИР250М6	55	975	101	98,5	0,86	6,5	1.5	2,3	1,4	1,1	420

Согласно заданию (где n = 950 об/мин, Р = 1,5 кВт) выбираем электродвигатель напорной задвижки типа АИР90L6 (Литература №3 «Справочник электромонтера» В.В. Москоленко, издательство «Академия», Москва 2005).

Данные электродвигателя приводятся в таблице.

Тип двигателя	Рном кВт	nном об/мин	Iном А	ηном%	сosφном					JP кг/м2	Масса кг
АИР90L6	1.5	950	4.1	76	0.72	6	2	2,2	1,6	0.0073	16,9

Согласно заданию (где n = 1420 об/мин, Р = 2,5 кВт), по той же таблице (Литература №3), выбираем электродвигатель вакуум-насосной установки выбираем типа АИР100S4. Его данные:

Тип двигателя	Рном кВт	nном об/мин	Iном А	ηном%	сosφном					JP кг/м2	Масса кг
АИР100S4	2,4	1420	7	82	0.83	5	2	1,6	2,2	0.0087	21,6

Электросхема управления насосной установкой и описание ее работы

Кроме аппаратуры общего назначения – контакторов, пускателей, промежуточных реле, универсальных переключателе и т.п. в системах автоматизации насосных установок используют специальные аппараты управления и контроля – реле контроля уровня жидкости, струйные реле, реле давления, реле контроля заливки центробежных насосов. В качестве реле контроля уровня применяют поплавковое реле, электродные реле, манометры различных типов, датчики емкостного типа, радиоактивные датчики.

Рассмотрим примеры построения схем управления электроприводами насосных агрегатов, поясняющие основные принципы, используемее при автоматическом управлении работой указанных механизмов.

На рисунке 1.1 приведена схема автоматизации простейшего насосного агрегата, предусматривающая два режима управления: ручное и автоматическое. Выбор режима производится с помощью ключа КУ. Если рукоятка КУ поставлена в положение Р (ручное), то управление двигателем М насоса осуществляется по обычной схеме – с помощью кнопок SBC (пуск), SBТ (стоп) и магнитного пускателя КМ. Включение или отключение насоса производится оператором, который следит за уровнем жидкости в резервуаре.

При установке ключа в положение А, автоматическое управление двигателем производится от датчика уровня. При малом уровне жидкости в резервуаре контакт РУ разомкнут, и насос не включен. Если жидкость достигнет верхнего уровня, контакт РУ замкнется, получит питание катушка пускателя КМ, и включится двигатель М. насос начинает работать и перекачивать жидкость из емкости к потребителю. Контакт РУ остается замкнут до тех пор, пока уровень жидкости в резервуаре не снизится до нижней отметки. Тогда контакт РУ разомкнется, что вызовет отключение пускателя КМ и остановку двигателя насоса.

Защита двигателя и агрегатов управления от тока к.з. и перегрузки осуществляется автоматическим выключателем QF, имеющим комбинированный расцепитель. Нулевая защита обеспечивается катушкой магнитного пускателя. Датчик уровня ДУ работает без понижающего трансформатора, а импульс управления с ДУ передается в схему непосредственно – без промежуточного реле. Такую схему можно применять при небольшом расстоянии между насосами и резервуаром, когда падение напряжения в проводах, соединяющих катушку КМ с контактами реле РУ, невелико.

На рисунке рис. 1.2 приведена схема автоматического управления двумя насосными агрегатами Н1 и Н2, эксплуатируемыми без дежурного персонала. Работа схемы основана на принципе пуска и остановки насосов в зависимости от уровня жидкости в контролируемом резервуаре, из которого производится откачка. Для контроля заполнения бака жидкостью применяют электронный датчик уровня ДУ. Схема разработана для условий пуска и остановки насосных агрегатов при постоянно открытых задвижках на выходном трубопроводе. Из двух насосных агрегатов один является рабочим, а второй – резервным. Режим работы агрегатов задается переключателем откачки ПО: положение 1 – насос Н1 с двигателем М1 рабочий, насос Н2 с двигателем М2 – резервным, который включается, если производительность насоса Н1 окажется недостаточной. В положении 2 рабочим является насос Н2, а резервным – Н1.

Рассмотрим работу схемы при установленном переключателе откачки в положении 1, а ПУ1 и ПУ2 в положении А - стоит автоматическое управление насосами. Контакты 1 и 3 переключателя ПО замыкают цепи катушек реле РУ1 и РУ2, но реле не включается, т.к. при нормальном уровне жидкости остаются разомкнутыми электроды Э2, Э3 датчика уровня ДУ. При повышении уровня до электрода Э2 замыкается цепь катушки реле РУ1, оно срабатывает, и через замыкающий контакт РУ1 подается питание в катушку пускателя КМ1. Включается двигатель М1 и насос Н1 начинает откачку. Уровень жидкости в емкости понижается, но при разрыве контакта Э2 двигатель не останавливается, т.к. катушка реле РУ1 продолжает получать питание через свой контакт РУ1 и замкнутый контакт электрода Э1. Такая блокировка реле РУ1 применена во избежание частых пусков и остановок насосного агрегата при небольших изменениях уровня жидкости и обеспечивает отключение насоса лишь тогда, когда уровень жидкости спадает ниже нормального и размыкается контакт Э1.

При аварийном отключении рабочего насоса или недостаточной его производительности, уровень жидкость в резервуаре будет повышаться. Когда он достигнет электрода ЭЗ датчика ДУ, получит питание катушка реле РУ2. Реле сработает и включит магнитный пускатель ПМ2; включится двигатель М2 резервного насоса. Отключение резервного насоса произойдет при падении уровня жидкости ниже электрода Э1.

Схема автоматизации работы насоса. Рис.1.1

Если по каким либо причинам будет иметь место большой приток жидкости, то производительность обоих насосных агрегатов может оказаться недостаточной, и жидкость поднимется до предельно допустимого уровня, на котором установлен электрод Э4. При этом замкнется цепь катушки реле РА, которое сработает и замкнет цепь аварийной сигнализации, оповещая персонал о ненормальной работе насосных агрегатов. Для подачи предупредительного сигнала при исчезновении напряжения в цепях управления служит реле контроля напряжения РКН. Цепь аварийной сигнализации питается от самостоятельного источника. Белая сигнальная лампа НL служит для оповещения персонала о наличии напряжения в цепях управления при контрольных осмотрах аппаратуры.