Электроснабжение насосной станции (стр. 2 из 19)
- сужение проходного сечения подводящих каналов и полный срыв работы насосов при активном холодном кипении, что связано с выделением растворенных газов, в том числе и воздуха, из жидкости при прохождении ею области вакуума.
Вихревые насосы получили наибольшее распространение в стационарных и передвижных установках мощностью не превышающие несколько десятков киловатт для перекачки маловязких жидкостей, не содержащих абразивных примесей. Напор вихревых насосов в 2 - 5 раз больше напора центробежных насосов при тех же значениях диаметра колеса и частоты вращения, но они отличаются низким к.п.д. (0,25 – 0,5).
Объемные насосы характеризуются тем, что рабочие органы их периодически образуют замкнутые объемы жидкости и вытесняют эти отобранные порции жидкости, увеличивая давление в нагнетательный трубопровод. Особенностями объемных насосов являются постоянное, почти герметичное, разделение всасывающей и нагнетательной камер, а также способность к самовсасыванию. Подача объемного насоса определяется геометрическими размерами его рабочих органов и числом циклов в единицу времени. Подача объемных насосов от 0,8 до 800 м3/ч. В объемных насосах величина напора принципиально не ограничена.
Области применения различных типов насосов в зависимости от их подачи и напора приведены на рис. 1.1 [1].
Центробежные насосы, применяемые в широком диапазоне напоров и подач, отличаются многообразием конструктивных исполнений. Они выполняются вертикальными и горизонтальными, как одноступенчатыми, так и многоступенчатыми, одностороннего и двустороннего входа.
Такое многообразие параметров и назначений центробежных насосов вызвало множество разных конструктивных решений. Конструкторам центробежных насосов приходится сопоставлять преимущества разных конструктивных решений и, анализируя их, находить самое оптимальное для каждого конкретного случая.
Определение числа и единичной подачи (напора) насосной установки производится по полной подаче (напору) насосной станции, по условиям оптимального числа центробежных насосов, исходя из необходимости маневрирования потоками перекачиваемой жидкости и надежности в электроснабжении.
Технологическая схема насосной установки представлена на рис.1.2.
Насосная станция — это замкнутое помещение, в котором необходимо создать условия для работы обслуживающего персонала. Насосы с их приводами являются сильными источниками тепла в помещении. Например, некоторые части насосной установки (электродвигателя) нагреты постоянно свыше 100 °С. Эти источники тепла достаточно серьезно влияют на микроклимат внутри насосной станции. В летние месяцы работы насосной станции температура воздуха в помещении может достигать уровня, при котором невозможен комфортный и производительный труд человека. К тому же в любом помещении необходима периодическая замена воздуха. Этим целям служит вентиляция помещений. В дипломе необходимо реализовать вентиляцию на основании опыта уже устроенных систем вентиляции на уже существующих насосных станциях.
Два приточных вентилятора в блоке с калориферами устанавливаются по бокам от главных ворот, предназначенных для подачи транспорта. Калориферы необходимы для создания тепловой завесы в зимнее время, что повышает эффективность отопления и снижает сквозняки от дверей. Еще один блок приточной вентиляции с калорифером устанавливается у центрального входа в мастерскую с улицы. Три вытяжных вентилятора устанавливаются с задней стены насосной станции.
В конструкциях насосных установок имеется множество металлических деталей, которые при эксплуатации подвергаются термическому и механическому воздействию, и как следствие этого процесса они изнашиваются. Для изготовления простых новых деталей, и поддержания старых в нормальном состоянии, а также для плановых и аварийных ремонтов узлов и агрегатов машин в мастерской устанавливается группа металлообрабатывающих станков и сварочных автоматов. Перечень типового устанавливаемого оборудования:
- один сверлильный станок;
- два токарно-винторезных станка;
- один фрезерный станок;
- один круглошлифовальный станок;
- один обдирочно-шлифовальный станок;
- два сварочных трансформатора.
Для монтажа насосов необходим кран. Мостовой кран необходим для замены крупных деталей насосов и электродвигателей. Назначение крана - подъем и доставка насосов к месту назначения.
В случае возникновения пожара необходимо его ликвидировать. Для этой цели устанавливаются два пожарных насоса по бокам от главных ворот.
Таким образом, основными электроприемниками насосной станции являются двигатели приводов насосов, вентиляторов, приводы оборудования мастерской, крановый привод, а также общее освещение производственной площади.
Генеральный план насосной станций представлен на рис. 1.3.
2 Определение расчетных электрических
нагрузок насосной станции
2.1 Выбор типа и числа рабочих насосов
Мощность на валу насоса Рнас (кВт) или мощность, отдаваемая насосу ведущим двигателем при непосредственном соединении, определяется по следующей формуле [1]:
(2.1)где Кз - коэффициент запаса (Кз = 1,03 при Р>50 кВт);
r — плотность перекачиваемой жидкости, для холодной воды равна 1000 кг/м3;
g — ускорение силы тяжести, м2/с;
Q — производительность насоса, м3/с;
Н — напор, м;
hнас - полный к.п.д. насоса.
Выбираем 8 насосов типа 800В-2,5/63 со следующими каталожными данными [1]: Qh = 4 м3/с; Нн =- 63 м; hн = 88%; nн = 600 об/мин; Рн = 1950 кВт; m = 25000 кг; габариты L x B x H = 4300х4200х7000 мм.
В качестве ведущих двигателей выбираем синхронные электродвигатели типа СДН-17-71/10 со следующими каталожными данными [2]:
Рн = 2000 кВт; n0,=500 об/мин; cos j = 0,9; Iстат = 135 А; hн = 95,3%; Uh = 10 кВ;
Mmax/Мн = 1; Ms=0.05/Mн = 1,6; Ub = 85 В; Iв = 255 A; m=17400 кг, габариты LxB=4450x3250 мм.
Присоединенная мощность (кВт) определяется по следующей формуле:
(2.2)где n - количество электродвигателей;
Рн — номинальная мощность электродвигателя, кВт;
hн - номинальный к.п.д. электродвигателя;
Кз - коэффициент загрузки.
Коэффициент загрузки определяется по следующему выражению:
Тогда по (2.2);
Выбранный тип насоса обеспечивает требуемую производительность и напор, если на сеть параллельно работают 8 насосов. Область работы насосов представлена на рис. 2.1. Параметры насосов по верхней границе поля Q-H обеспечиваются базовым рабочим колесом (РК), а в других точках поля - его обточкой по наружному диаметру или применением других колес в том же корпусе.
2.2 Выбор мощности вентиляторов
Для вентиляции машинного зала насосной станции с объемом помещения V= 22 55,5 16 = 19536 м3 и высотой 16 м и мастерской с объемом V=22 14,5 5= =1595 м3 и высотой 5 м устанавливаются центробежные вентиляторы.
Определим мощность приводного двигателя вентилятора, если часовая кратность обмена воздуха равна i = 2.0, полное сопротивление воздушного тракта, преодолеваемое вентилятором, составляет 120 кг/м2 (мм вод. ст.).
Необходимая производительность вентилятора, м3/с:
(2.3)где Q - объем помещения, м3.
Мощность электродвигателя вентилятора определяется по формуле:
(2.4)где Q - производительность вентилятора, м3/с;
h — полное давление, кг/м2;
k - коэффициент запаса (к = 1,1 –1,6);
h — полный коэффициент полезного действия вентилятора (0,5-0,85).
Количество воздуха, подаваемого вентилятором в машинный зал насосной станции по (2.3):
Мощность электродвигателя вентилятора установленного в машинном зале насосной станции по (2.4):
Для привода вентилятора выбираем асинхронный двигатель с КЗ ротором типа 4А160S2У3 с каталожными данными [3]:
Рн = 7,5 кВт; Uн = 380/660 В; cosjн, =0,91; hн = 88 %; n0 = 3000 об/мин;
Sн = 2,3 %; Iп/Iн = 7,5; Mmax/Мн = 2,2; Мп/Мн = 1,4.
Количество воздуха, подаваемого вентилятором в мастерскую по (2.3):
Мощность электродвигателя вентилятора установленного в мастерской по (2.4):
Для привода вентилятора выбираем асинхронный двигатель с КЗ ротором типа 4А80В2УЗ с каталожными данными [3]:
Рн = 2,5 кВт; Uн =380 В; cosjн, =0,87; hн = 83 %; n0 = 3000 об/мин;
Sн = 5 ; Iп/Iн = 6,5; Mmax/Мн = 2,2; Мп/Мн = 2.
Мощность электродвигателей дня приточной и вытяжной вентиляции принимаем одинаковой.
Приточные вентиляторы работают в блоке с калориферами. Мощность каждого калорифера принимаем равной 2 кВт.