СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Литературный обзор

2 Техническая характеристика и расчетная часть

2.1 Описание режимов работы установки

2.2 Анализ недостатков существующей схемы управления

2.3 Требования к электроприводу и автоматики

2.4 Выбор рода тока и величины питающей сети

2.5 Выбор системы электропривода, методов, регулирования скорости и

торможения

2.6 Расчёт мощности и выбор электродвигателя компрессора

2.7 Внесения изменения в схему управления компрессором

2.8 Проверочный расчёт выбранного электродвигателя по нагреву

и перегрузке

2.9 Выбор аппарата защиты и автоматике, плавких вставок,

нагревателей тепловых реле и автоматических выключателей, пускателей

и трансформаторов

2.10 Выбор сечения проводов и питающих кабелей

2.11 Описание запроектированной схемы

2.12 Устройство и проверка заземления на установке

2.13 Расчёт электрического освещения методом коэффициента

использования светового потока

2.14 Характеристика помещения и оценка зрительных работ

2.15 Выбор освещённости, системы освещения и источников света

2.16 Выбор типа светильников, их размещение и высота подвеса

2.17 Расчёт мощности и выбор ламп

2.18 Выбор схемы питания, типа осветительных щитков

2.19 Расчёт и выбор сечения питающей и распределительной сети

2.20 Аварийное освещение

2.21 Проверочный расчёт электрического освещения точечным методом

2.22 Составление сводной таблицы светотехнического расчёта

3 Организационно – технологическая часть

3.1 Организация ремонта электрооборудования

3.2 Система планово – предупредительного ремонта (ППР) и

составление его графика

3.3 Подсчёт количества рабочих (ремонтников) для выполнения работ,

предусмотренных графиком ППР

3.4 Описание технологии ремонта и расчет потребностей в основных

ремонтных изделиях, материалах, инструменте для ремонта двигателя

4 Экономическая часть

4.1 Технико-экономический выбор варианта электропривода

(электродвигателя) производственных механизмов

4.2 Смета на электрооборудования производственного механизма

4.3 Расчёт доходов на содержания и эксплуатацию электрооборудования

5 Охрана труда

5.1 Мероприятия по технике безопасности при монтаже (или эксплуатации)

электрооборудования

5.2 Составления инструкций по эксплуатации электрооборудования

водородного компрессора

5.3 Составление ведомости специального инвентаря и принадлежностей по

технике безопасности при монтаже (или эксплуатации)

электрооборудования

5.4 Противопожарные мероприятия

6 Заключение (вывод)

7 Литература

ВВЕДЕНИЕ

Компрессорами называют машины, предназначенные для сжатия, подачи газов и паров из пространства меньшим давлением в пространство с большим давлением.

К компрессорам, работающим по принципу уменьшения объема рабочей полости, относятся поршневые и ротационные, у которых объем рабочей полости цилиндра, изменяется при вращении одного или двух порш­ней, и мембранные, у которых этот объем изменяется вследствие прогиба упругой мембраны.

Поршневые компрессоры характеризуются возвратно-поступательным движением поршня. В ротационных компрес­сорах один или два поршня имеют вращательное движение в цилиндре.

К компрессорам, работающим по принципу уменьшения объема, отно­сятся также гидравлические ком­прессоры, где поршнем является столб воды, всасывающий в трубу воздух, который далее выделяется в водоотделителе.

По принципу сообщения скорости потоку газа работают центробежные, осевые и эжекторные компрессоры. У центробежных компрессоров в рабочем колесе, вращающемся с числом оборотов 3000—27000 в минуту, лопатки сообщают газу большую скорость. Возникающая при этом центробежная сила вызывает сжатие газа, которое еще более возрастает после выхода газа из рабочего колеса и понижения его скорости в диффузоре. У осевых компрессо­ров поток газа направлен по оси вращения рабочего колеса.

К другим признакам, по которым можно классифицировать компрессоры, относятся тип привода, вид охлаждения, расположение цилиндров и т. п. Эксплуатационные особенности различных типов компрессоров определяют области их применения.

У лопаточных машин значительны потери вследствие неплотностей, что является одной из причин применения этих компрессоров при низких давлениях и больших производительностях.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

В России компрессоростроение стало развиваться только с 1930—1931 гг. Заводы им. Фрунзе, «Борец» и «Компрес­сор» выпускают горизонтальные, вертикальные и V-образные компрессоры, появляются первые мотор-компрессоры и турбо-машины. За последние годы в компрессоростроении достигнуты значительнее успехи. Например, сконструированы такие уникаль­ные машины, как поршневые компрессоры производительностью Q = 16000 м³ /час на 320am и производительностью 300 м³ /час на 1500am, а также турбомашина производительностью Q = 4100 м³ /мин.

Тенденцией современного компрессоростроения являются облег­чение удельного веса машин, повышение их КПД, увеличение надежности работы, автоматизация регулирования производи­тельности и защита от аварий. Стремление повысить безопасность работы компрессора и снизить расход энергии при отношениях давлений больших 5—8 (в зависимости от типа машин) привело к созданию двухступенчатых и многоступенчатых машин.

В соответствии с этим современные поршневые компрессоры строят с большим числом оборотов и непосредственным соедине­нием с электродвигателем. Ротором электродвигателя часто слу­жит коленчатый вал компрессора. Машины снабжаются многоступенчатым регулированием производительности и защитой, обеспечивающей остановку компрессора при отсутствии давления в системе смазки, прекращении подачи охлаждающей воды, чрез­мерном повышении температуры конца сжатия и т. д. Все боль­шее распространение получают угловые компрессоры, т. е. ком­прессоры, у которых первая ступень расположена вертикально, а вторая горизонтально.

Наконец, следует отметить появление компрессоров нового типа — винтовых. Эти компрессоры состоят из двух винтов, син­хронно вращающихся с большой скоростью (до 10000об/мин). Такие компрессоры могут развивать давление до 12am.

2 ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

производительность, м³ /с 2,08

давление начальное, МПа 0,098

давление конечное, МПа 0,196

длина, м 4,90

ширина, м 1,6

высота, м 2,54

2.1 Описание режимов работы установки

Режим работы непрерывный продолжительный.

В отделения установлено два компрессора. Они находится в работе, второй – в ремонте или в резерве. Продолжительность между текущими ремонтами 8520 часов, время простоя в текущем ремонте 120 часов. Время работы между капитальными ремонтами 60000часов, время простоя в капитальном ремонте 720 часов. Кроме этого ежемесячно компрессор останавливается для текущего ремонта продолжительностью 8 часов.

2.2 Анализ недостатков существующей схемы управления

Недостатки, существующие в схеме – это масленый выключатель.

Недостаток состоит в том, что при включение масленого выключателя, у него подгорают контакты, образуется дуга при отключении, горит масло и частое обслуживание.

2.3 Требование к электроприводу и автоматике

Турбокомпрессоры являются наиболее мощными турбомашинами. В настоящее время мощность турбокомпрессоров достигает 18000кВт и выше. Эти машины предназначены для повышения давления газа и транспортировки его по трубопроводам. Наиболее типичные области применения турбокомпрессоров: генерирование пневматической энергии; транспортировка газа по магистральным газопроводам; компрессирование воздуха для получения кислорода методом разделения подачи воздуха и кислорода в доменную печь; холодильная техника.

Регулирование производительности турбокомпрессоров в настоящее время осуществляется в основном дросселированием на стороне нагнетания. Коэффициент полезного действия турбокомпрессора при этом снижается пропорционально регулированию производительности.

Особенность работы турбокомпрессоров состоит также в том, что каждой частоте вращения соответствует определённая критическая подача машины, ниже которой работа становится неустойчивой. Причиной возникновения неустойчивой работы турбокомпрессоров является повторяющийся срыв потока с рабочих и направляющих лопаток, что приводит к сильным пульсациям давления. Задачей регулирования подачи компрессоров является в данном случае обеспечение транспортировки требуемого количества газа при минимальных энергетических затратах. При сокращении потребления газа необходимо снижение подачи во избежание излишнего повышения давления в трубопроводах. Поскольку турбокомпрессоры объединяют в станции, состоящие из нескольких последовательно или параллельно работающих компрессоров, в настоящее время регулирование подачи ведётся ступенчато изменением числа работающих машин.

Турбокомпрессоры, нагнетатели и воздуходувки, как правило, являются машинами с режимом длительной нагрузки, вследствие чего их электроприводы должны быть рас­считаны на длительную работу с большим числом часов работы в год (до 8400ч). Они являются быстроходными механизмами с час­тотой вращения рабочего колеса от 3000 до 20000об/мин, что определяет целесообраз­ность применения для их приводов высоко­скоростных двигателей. Все турбокомпрессоры, за исключением турбовоздуходувок, работают на сеть с соп­ротивлением, что определяет существенную зависимость момента сопротивления

на валу от частоты вращения. Наиболее совершенным способом регу­лирования

производительности турбоком­прессоров является изменение частоты вра­щения.

Пуск турбокомпрессоров производится обычно при разгруженной машине путем со­единения полости нагнетания с атмосферой или с полостью всасывания, вследствие чего максимальный момент при пуске не превышает 0,4 номинального.

Автоматика таких машин должна удовлетворять требованиям, основными из которых являются:

1) быстродействие;

2) селективность;

3) чувствительность;

4) надёжность.

Селективностью автоматики называется её способность отключать при коротком замыкании только повреждённый участок или ближайший участок к месту повреждения.

Чувствительность всех видов автоматики оценивается коэффициентом чувствительности и минимальному току короткого замыкания.

Надёжностью работы автоматики заключается в её безопасном действии во всех предусмотренных случаях.

2.4 Выбор рода тока и величины питающей сети

Для питания компрессора выбирается переменный ток, т.к. по сравнению с постоянным током, он легче генерируется и передаётся на большие расстояния.

Для питания силовой части проекта, выбирается переменное напряжение из стандартного ряда напряжений – 6кВ. Цепи управления запитываются стандартным постоянным напряжением 220В.

2.5 Выбор системы электропривода, методов, регулирования скорости и торможения

Разнообразие условий применения турбомеханизмов, их конструкций, режимов эксплуатации определяет возможность и эко­номическую целесообразность использования различных систем электропривода. Развитие техники самого электропривода обусловливает смену одних систем регулируемого электропривода другими, что также приводит к разнообразию возможных технических ре­шений,

Для привода ком­прессоров до настоящего времени применя­лись нерегулируемые электроприводы. Несмо­тря на очевидные тенденции к более широкому использованию регулируемых электроприво­дов турбомеханизмов, особенно для мощнос­тей свыше 500 киловатт, нерегулируемый привод будет оставаться основным видом электропри­вода в тех случаях, когда режим работы турбомеханизма по технологическим условиям постоянен или мощность турбомеханизмов невелика и регулирование их производительности без больших потерь энергии может быть осуществлено воздействием на турбомеханизм или на его гидравлическую сеть.

Наиболее распространенным видом при­вода вследствие своей простоты и наименьших капитальных вложений является короткозамкнутый асинхронный двигатель. Этот вид привода применяется для турбомеханизмов от самых малых мощностей до нескольких тысяч киловатт. При мощности свыше 300 киловатт наряду с короткозамкнутым двигателем все шире применяют синхронные двигатели.

Системы регулируемого электропривода обеспечивают ступенчатое регулирование частоты вращения. Для двигателей большой мощности получили применение схемы с питанием синхронного двигателя от источников различной частоты.

Регулируемый электропривод с плавным изменением частоты вращения в широком диапазоне наилучшим образом удовлетворяет условиям автоматического и экономического регулирования производительности турбомеханизмов.

2.6 Расчёт мощности и выбор электродвигателя компрессора

Мощность электродвигателя Р, кВт, определили согласно /4, с.311/ по формуле

, (1)

где k_з – коэффициент запаса;

Q – производительность, м³ /с;

А – работа сжатия, кг×м/м³ ;

h_к – КПД компрессора;

h_п – КПД передачи.

Работу А, кг×м/м³ , для сжатия воздуха определили согласно /4, с.311/ по формуле

, (2)

где р₁ – начальное давление, ат;

р₂ – конечное давление, ат.

Коэффициент полезного действия компрессора приняли согласно /4, с.311/.

h=0,6 – 0,8.

Коэффициент запаса для данного типа компрессора

K_з =1,1 – 1,2.

Коэффициент полезного действия передачи приняли согласно /4, с.311/.

h=0,9,

,

.

Мощность электродвигателя для компрессора Р_д , кВт определили согласно /2, с.221/ по формуле

, (3)

где h_мех – механический КПД.

Механический КПД приняли согласно /2, с.221/

h_мех =0,7,

.

Для электропривода компрессора электродвигатель выбрали согласно /3, с.104/

Таблица 1 – Технические данные двигателя.

Тип двигателя	Мощность, кВт	КПД, %	cosj			Iн , А
4АЗМО – 630/60002УХЛ4	630	95,7	0,88	1	5,3	72

2.7 Внесение изменения в схему управления компрессором

Исходя из недостатков схемы управления изменить её можно поставив вместо масленого выключателя вакуумный. Так как, вакуумный выключатель имеет ряд таких достоинств, которых нет у масленого выключателя, это: малые размеры, в момент разрыва контактов не образуется электрическая дуга, малый ход подвижного контакта 5 – 6мм и другие.

2.8 Проверочный расчёт выбранного электродвигателя по нагреву и перегрузке

Для проверки электродвигателя по нагреву должно соблюдаться условие согласно /4, с.185/ по формуле

, (4)

где t_max – максимальная установившаяся температура превышения;

t_доп – допустимое превышение температуры для изоляции двигателя.

Допустимое превышение температуры t_доп , ^° С, определили согласно /4, с.185/ по формуле

, (5)

где q_доп – предельно допустимое превышение температуры ,

электроизоляционных материалов применяемых при

изготовлении электрических машин, ^° С;

q₀ – температура окружающей среды, ^° С.

Предельно допустимое превышение температуры электроизоляционных материалов применяемых при изготовлении электрических машин, приняли согласно /5, с.185, таблица 5.14/

q_доп =155^° С.

Температуру окружающей среды, приняли

q₀ =40^° С,

.

Максимальную установившеюся температуры превышения определили согласно/4, с.185/ по формуле

, (6)

где DР_т – мощность тепловых потерь, Вт

А – теплоотдача, Дж/(С×с).

Теплоотдачу определили согласно /4, с.184/ по формуле

, (7)

где С – теплоёмкость двигателя;

Т_н – постоянная времени нагрева

Постоянную нагрева двигателя, приняли

Т_н =2000с.

Мощность тепловых потерь определили согласно /4, с.184/ по формуле

, (8)

где Р_ном – номинальная мощность электродвигателя, кВт;

h - КПД электродвигателя.

Коэффициент полезного действия электродвигатели приняли

h=0,91,

.

Теплоёмкость двигателя определили согласно /5,с.127/ по формуле

, (9)

где Q – количество теплоты, Дж;

Т₁ – температура двигателя перед работой, К;

Т₂ – конечная температура двигателя, К.

Температуру двигателя перед работой приняли равной

Т₁ =313К.

Конечную температуру двигателя приняли равной

Т₂ =338К.

Количество теплоты определили согласно /5, с.127/ по формуле

, (10)

где m – масса двигателя, кг;

с – удельная теплоёмкость, Дж/кг×К.

Массу двигателя взяли равной

m=2660кг.

Удельную теплоёмкость, с изоляцией F, для стали взяли равной

с=460Дж/кг×К,

,

,

,

,

t_доп =115>81,1=t_max .

2.9 Выбор аппаратов защиты и автоматики, плавких вставок, нагревателей тепловых реле и автоматических выключателей, пускателей и трансформаторов

Автоматические выключатели обеспечивают одновременно функции коммутаций силовых цепей и защиты электроприёмника, а также, от перегрузки и коротких замыканий. Аппараты имеют тепловой расцепитель и, как правило, электродинамический расцепитель. Автоматы, как правило, снабжаются дугогасящими устройствами в виде фибровых пластин либо дугогасящих камер. Автоматы используются для коммутации и защиты цепей электроустановок различного назначения. Они устанавливаются в шкафах отходящих линий комплектных трансформаторных подстанций. Автоматы выпускают на переменные напряжения от 220 до 660В и постоянные – от 110 до 440В с ручным и электродвигательным приводом.

Автоматы выбирают по их номинальному току. Уставки токов расцепителей определяют по следующим соотношениям:

Для силовых одиночных электроприёмников:

Ток уставки теплового расцепителя I_Т , А определили согласно /3, с 140/

, (11)

где I_max – расчётная максимальная токовая нагрузка, А.

Расчётную максимальную токовую нагрузку определили согласно /5, с 168/

(12)

где Р_max – расчётная максимальная нагрузка, кВт;

U_нл – минимальное линейное напряжение, В;

сos j - коэффициент мощности нагрузки.

Коэффициент мощности нагрузки принимаем согласно /3, с 168/

cosj=0,85,

,

,

.

Масляные выключатели предназначены для включений и отключений высоковольтных сетей под нагрузкой, а также при коротких замыканиях в высоковольтных сетях и электроприёмниках. Разрыв цепи и гашение дуги в этих выключателях происходит в масле.

Масляный выключатель выбрали согласно /3, с 158, таблица 10,1/ ВМЭ-6-200-4.

Таблица 2 – Техническая характеристика масленого выключателя.

Для цепей управления автоматический выключатель выбрали согласно /7, с 148, таблица 30.6/ марки АП-50 на напряжение 220В двухполюсный с номинальным током 50А.

Контакторы переменного и постоянного тока являются коммутационными аппаратами с самовозвратом. В контакторах не предусмотрены защиты, присущие автоматам. Контакторы обеспечивают большое число включений и отключений при дистанционном управлении ими. Контакторы имеют главные (силовые) контакты и вспомогательные или блок – контакты, предназначенные для организации цепей управления и блокировки. Контактор выбрали на постоянное напряжение 220В марки согласно /3, с143, таблица 9.2.2/ КП1на номинальный ток 20А.

2.10 Выбор сечения проводов питающих кабелей

Сечение проводов и кабелей выбирается с учётом следующих требований:

1) провода, кабели не должны нагреваться сверх допустимой температуры при протекании по ним расчётного тока нагрузки;

2) отклонение напряжения на зажимах электроприёмников не должно превышать -2,5+5% для осветительной нагрузки и ±5% для силовой;

3) провода и кабели должны обладать достаточной для данного вида сети механической прочностью;

4) отклонения напряжения из-за кратковременного отклонения нагрузки должны соответствовать значениям, установленным ГОСТ 13109-67;

5) аппараты защиты должны обеспечивать защиту всех участков сети от коротких замыканий;

6) для некоторых видов сетей выбор сечения проводов осуществляется по

экономической плотности тока.

Кабель выбрали согласно /10, с 35, таблица.1.3.20/ марки СБГ сечением 95мм² с длительно допустимым током 210А.

Кабель проверяли согласно /3, с 168/ с учётом выбранного масляного выключателя. Перегрева кабеля не произойдет, если выполняется условие

,

,

1,05³1.

Перегрева двигателя не произойдёт.

2.11 Описание запроектированной схемы управления

Электродвигатель компрессора включается масленым выключателем ВМП - 10, с дистанционного пульта управления, с операторной, и местного пульта, не посредственно кнопкой у компрессора.

Масленый выключатель включается двумя соленоидами: включения YA1 и отключается YA2.

Чтобы подготовить цепи управления к работе, необходимо подать на них напряжение, включением автоматических выключателей SF1 и SF2. В цепях управления установлен переключать SA1, который позволяет управлять электродвигателем компрессора, как дистанционно, так и с местного пульта управления. Если переключатель SA1 стоит в положении «дистанционно», то при нажатии на кнопку SB4, тем самым мы подаём напряжение на катушку контактора КМ1 (контакт КИП К25:1 при нормальной работе замкнут). Он при этом срабатывает и замыкаются вспомогательные контакты КМ1 и соленоид YA1 включается, нормально – замкнутые контакты Q при этом размыкаются, а нормально


29-04-2015, 04:18