Разработка электропривода насоса д 200-95 насосной станции «ключевая»

РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОПРИВОДА НАСОСА Д 200-95 НАСОСНОЙ СТАНЦИИ «КЛЮЧЕВАЯ»

___________________________________________________________________

тема выпускной квалификационной работы прописными буквами

Выполнил студент

заочной формы обучения

направления подготовки

13.03.02 Электроэнергетика и электротехника

Захарова Олеся Леонидовна

____________________________________________

(ФИО)

Научный руководитель:

Морозов И.И. , канд. техн. наук,

доцент ____________________________________________ (ФИО, звание, должность)

Консультант:

Морозов И.И., канд. техн. наук,

Доцент

____________________________________________ (ФИО, звание, должность)

Апатиты

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ. 5

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ.. 6

1.1. Общие сведения. 6

1.2. Назначение насосной станции «Ключевая». 7

1.3. Описание основного оборудование. 8

2. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ НАСОСА Д 200-95. 11

2.1. Электроснабжение насосной станции Ключевая. 11

2.2. Силовое электрооборудование насосной. 11

2.3. Освещение. 12

2.4. Питание насосной станции. 13

2.5. Заземление. 13

2.6. Потребители насосной станции «Ключевая». 14

2.8. Определение сечений кабелей. 16

2.9. Расчёт уставок защит и определение токов короткого замыкания. 19

3. ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ.. 21

3.1. Назначение насоса д200-95 и его характеристики. 21

3.2. Характеристики насоса. 22

4 . ФОРМИРОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЯ К НАСОСНОМУ АГРЕГАТУ Д-200-95 23

4.1. Требования к составу электропривода. 23

4.2. Требования по назначению.. 23

4.3. Требования к защите. 23

4.4. Требования к сигнализации. 24

4.5. Требования по надежности. 24

4.6. Основные требования к автоматизированным насосным агрегатам. 24

5. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ОБОРУДОВАНИЯ.. 27

5.1 Расчет расхода воды насоса д200-95. 27

5.2 Расчет исходных параметров для выбора оборудования насосной станции «Ключевая». 27

5.3. Расчетный диаметр нагнетательного трубопровода. 27

5.4. Расчетный коэффициент линейных гидравлических сопротивлений трубопроводов 27

5.5. Выбор числа насосов. 28

5.6.Выбор гидравлической схемы и расчет трубопровода. 29

5.7. Расчет напорной характеристики внешней сети. 30

5.7. Допустимая высота всасывания и обеспечение всасывающей способности 31

6. РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКОЙ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИК 32

6.1. Расчетная мощность электропривода насоса. 32

6.2. Построение естественной механической характеристики электродвигателя 33

6.3. Построение искусственных механических характеристик электродвигателя 36

6.4. Построение электромеханической характеристики электродвигателя. 37

6.4. Годовое потребление электроэнергии насосными агрегатами. 41

6.5. Удельный расход электроэнергии, отнесенный к единице объема откачиваемой воды.. 41

7. ВЫБОР АППАРАТУРЫ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 42

7.1. Электрооборудование для автоматизации насосного агрегата д 200 -95 и насосной станции «Ключевая». 42

7.1.1. Расходомер-счетчик электромагнитный «ВЗЛЕТ ЭР». 42

7.1.2. Видеографический безбумажный многоканальный регистратор. 43

Метран-910. 43

7.1.3. Частотный преобразователь ALTIVAR 61. 46

8. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ.. 61

8.1.Структурная схема насосного агрегата. 61

8.2.Передаточная функция насосного агрегата. 62

8.3.Передаточная функция частотного преобразователя. 63

8.4.Структурная схема асинхронного двигателя. 63

8.5.Структурная схема САР электропривода. 71

8.6.Расчет технологического регулятора уровня. 71

ВВЕДЕНИЕ

Насосы типа Д- с горизонтальным валом одноступенчатые - предназначены для перекачивания воды и других жидкостей при температуре до 85.° С, аналогичных воде по вязкости и химической активности, а так же химически активных жидкостей, нефти, продуктов ее переработки с кинематической вязкостью до 10-4 м2/с и жидкостей с содержанием механических примесей не более 1% и с размером твердых частиц не более 0,2 мм. Основная задача автоматизации насосных агрегатов и всего оборудования в целом заключается в высвобождении обслуживающего персонала, обеспечении надежности и экономичного функционирования процесса перекачивания воды, и создать нормальные условия для потребляющих воду. Учитывая многообразие типов насосных установок, разнообразие гидрогеологических и горнотехнических условий рудников, для автоматизации этого процесса используется, как правило, серийная аппаратура. Для повышения эффективности этой аппаратуры целесообразно переводить её на современную элементную базу с применением средств вычислительной техники. Анализ требований, предъявляемых к аппаратуре автоматизации и специфики её работы в условиях насосной станции Ключевая, позволяет использовать для устройства управления насосами преобразователи частоты, а так же возможность пользоваться дистанционным управлением. Построенная на основе преобразователя частоты система автоматизации может обеспечить бесперебойное водоснабжение при минимальных затратах, а также производить преимущественное включение насоса в часы минимальной загрузки энергосистемы, например ночь, раннее утро. В результате повышается надёжность насосной установки в целом, снижаются затраты на её содержание и обслуживание, а также расходы на электроэнергию.

ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ

Общие сведения

Водозабор "Ключевой" - постоянно действующий с 1960 года водозабор, расположенный в 3,5 км восточнее г. Кировска в долине р. Юкспорьок . Подземные воды водозабора используются для хозяйственно питьевого и технического водоснабжения рудников Расвумчоррский (55%), Центральный (15%) и цеха пароснабжения (24%) (котельная Центрального рудника )Пользование недрами осуществляется АО "Апатит" на основании лицензии на право пользования недрами с целью добычи подземных вод Вудъяврского месторождения на участке "Ключевая" и "Скважины 5В" для хозяйственнопитьевого и производственного водоснабжения объектов АО "Апатит" зарегистрированной КПР по Мурманской области 02.11.1999г.

Участок водозабора "Ключевой" расположен (рис.1) на территории муниципального образования г.Кировска с подведомственной территорией в приделах низменности оз. Большой Вудьявр . Земельный участок , площадью 916 кв.м под насосной станцией "Ключевая" находится в собственности АО Апатит .

Участок существующего водозабора "Ключевой " расположен в устьевой части долины р. Юкспорйок вблизи впадения в нее р. Подъемной в 2,9 км юго-восточнее водозабора "Центральный". Рельеф участка существующего водозабора ровный , с небольшим уклоном на запад и к оз. Большой Вудьявр. Отметки поверхности изменяются от 335,0м в западной части до 338,0м в восточной части участка.. Описываемый район расположен в южной части Хибинского центрального щелочного плутона палеозойского периода , имеющего площадь 1320км² и выраженного в рельефе в виде среднегорного массива

.

Рис.1. Участок водозабора "Ключевой"

Территория водозабора ограждена забором и находится под охраной . В пределах ограждения находятся здания насосной станции и водопроводы. Здание насосной станции оборудовано канализацией с отведением сточных вод в систему бытовой канализации г.Кировска .

Освещение

Видами освещения называются различные по назначению части осветительной установки. Различают два вида освещения - рабочее и аварийное. Рабочее освещение создает требуемую по нормам величину освещенности при нормальных условиях эксплуатации. При погасании по какой либо причине рабочего освещения ,в работу включается аварийное освещение для продолжения работы.

В насосной станции используется комбинированное освещение ( светильники размещены в верхней зоне помещений) и местное ( локализованное).

Территория насосной станции и машинные залы насосной станции оборудованы светильниками РПС 05-1000-032 (рис.6, а) с лампами типа ДРЛ 1000 Е40 с напряжением 145 В, светильниками в рудничном исполнении типа НСР 01х100 (рис.6, б) с лампами накаливания 100 вт. А также светильниками РКУ 16-250-001 (рис.6, в) Лидер с типом лампы ДРЛ -250. Расчет необходимого количества светильников производится из условия их расположения по оси выработки в 7 метрах друг от друга. c высотой размещения 8 м.

а б

в

Рис.6. Освещение насосной станции

Питание насосной станции

По схеме электроснабжения (рис.8.) питание насосной станции осуществляется от ПС № 73 150 кВ (рис. 7)

Рис.7. Питание насосной станции

Рис.8.Схема электроснабжения

Заземление

Заземление электрооборудования выполнено согласно ЕПБ( единые правила безопасности). В качестве заземляющих проводников использовать металлические оболочки бронированных кабелей и заземляющие жилы гибких кабелей.

Определение сечений кабелей

Для питания электроустановок принимаем кабели гибкие. Выбранные кабели приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2.

Кабеля

№

Марка кабеля

Длина, м

Номинальный ток

Удельное сопротивление

Омическое сопротивление

In A

X0, Ом/км

R0, Ом/км

X, Ом

R, Ом

РГШС 3х35

0,081

0,394

0,016

0,079

РГШС 3х35

0,081

0,394

0,016

0,079

РГШС 3х35

0,081

0,394

0,016

0,079

РШС 3х35

0,081

0,394

0,016

0,079

РГШС 3х35

0,081

0,394

0,016

0,079

РГШС 3х35

0,081

0,394

0,016

0,079

РГШС 3х35

0,081

0,394

0,016

0,079

РГШС 3х35

0,081

0,394

0,016

0,079

РГШС 3х35

0,081

0,394

0,016

0,079

РГШС 3х35

0,081

0,394

0,016

0,079

РГШС 3х35

0,081

0,394

0,016

0,079

КГН 3х4+1х2,5

0,101

4,87

0,002

0,097

Перевод сопротивлений из удельных в омические осуществляется по формулам:

;

где L – длина соответствующего кабеля, м.

Результаты перевода приведены в таблице 2.2.

Проверка выбранных кабелей

Выбранные кабели проверяют по потере напряжения в нормальном режиме и режиме пуска наиболее мощного двигателя.

Нормальный режим.

В нормальном режиме проверка осуществляется по условию:

,

Где DU_тр, DU_мк, DU_гк – потери напряжения соответственно в трансформаторе, магистральном и гибком кабелях, В; ∆U_доп – допустимая потеря напряжения, В.

В соответствии с ГОСТ 13109–87 на качество электроэнергии ∆U_доп=63 В (максимальный рабочий ток) для U_н=380 В.

Потеря напряжения на трансформаторе равна:

,

Cos φ - коэффициент мощности нагрузки трансформатора

где b = =398/400=1- коэффициент загрузки трансформатора;

- активная составляющая напряжения короткого замыкания ,%;

Р_к- номинальная мощность трансформатора из паспорта

S_m.н -мощность трехфазного короткого замыкания на выходах

В – реактивная составляющая напряжения короткого замыкания.

=1*(0,77*0,89+24*0,49)=12,4 В.

Потеря напряжения в гибком кабеле определяется:

B

Пусковой режим.

Проверка кабелей в пусковом режиме производится для случая пуска наиболее мощного двигателя на участке. Это привод насоса.

В этом случае напряжение на зажимах будет:

,

где U₀ – напряжение холостого хода подстанции (380 В); ∆U_нр – потеря напряжения от прочих работающих двигателей; I_пн – пусковой ток двигателя, А; cosj_п – cosj двигателя при пуске (равен 0,5)

;

где I^!_гк – ток в магистральном кабеле от работающих двигателей без запускаемого,

cosj^!_св – cosj_св двигателей без запускаемого.

Ом;

Ом.

Ом;

Ом.

Тогда: =3*270(0,0137*0,89+0,029*0,5)=12 В.

В.

Условие В выполняется, так как 309>296.

То есть и это условие выполнено.

ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ

Характеристики насоса

Характеристики насоса Таблица 3.1 и 3.2

Таблица 3.1

Показатели назначения по параметрам

Тип насоса (агрегата)	Подача, м3/ч, (м3/с)	Напор, м	Потребляемая мощность насоса, кВт	Частота вращения, с-1 (об/мин
В номинальном режиме	максимальная в рабочем интервале
1Д200-95	200(0,055)				48,3(2900)

Таблица 3.2

Показатели технической и энергетической эффективности

Типоразмер насоса (агрегата)	Частота вращения, с-1(об/мин)	КПД насоса, %	Допускаемый Кавитационный запас,Δhдоп (NPSHR)м,	Утечка через сальниковое уплотнение, м3/ч(л/ч)
1Д200-95	48,3(2900)		5,5	(0,01…0,2)10-2 (0,1…2)

ФОРМИРОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЯ К НАСОСНОМУ АГРЕГАТУ Д-200-95

Требования к составу электропривода

Исполнительный двигатель;

• Статический преобразователь частоты;

• Система управления;

• Система защиты;

• Система контроля и сигнализации.

Требования по назначению

1. Электропривод предназначен для приведения в движение рабочего органа грунтового насоса.

2. Электропривод должен обеспечивать плавный пуск насосного агрегата.

3. Электропривод должен обеспечивать регулирование скорости от до , которым соответствуют значения минимального и максимального расхода воды.

4. В качестве исполнительного двигателя должен использоваться асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

5. Электропривод должен поддерживать частоту вращения двигателя на постоянном уровне с точностью не менее 5%.

6. Электропривод должен получать питание от трехфазной промышленной сети напряжением 380кВ и частотой 50Гц.

Требования к защите

Электропривод должен предусматривать следующие защиты:

1. Защита электродвигателя от аварийных режимов (короткого замыкания, обрыва фазы, перегрузки потоку, заклинивания двигателя, и т.д.);

2. Отключение масляного выключателя, который защищает понижающий трансформатор при перегрузке, коротком замыкании;

Требования к сигнализации

Электропривод должен предусматривать световую сигнализацию:

1. О наличии напряжений питания;

2. О срабатывании защит.

3. Отображение текущих значений параметров технологического процесса на буквенно-цифровой панели оператора (значение фактического давления, выходная частота напряжения, ток электродвигателя);

Требования по надежности

1. Полный назначенный ресурс электропривода должен быть не менее 20000 час.

2 . Полный назначенный срок службы – не менее 8 лет.

3. Коэффициент готовности − 0,94.

4. Вероятность безотказной работы − 0,999 за 500 часов.

4.6. Основные требования к автоматизированным насосным агрегатам

Стационарные насосные агрегаты должны обеспечивать надежную подачу воды из артезианских скважин, пробуренных на различную глубину а далее в на насосную III подъема и на сам рудник при возможно меньших эксплуатационных расходах.

Для обеспечения необходимой надежности и стабильной работы насосных установок на насосной станции ,предусматриваются водосборники, расположенные на компрессорной Расвумчерского рудника — аккумулирующие емкости(резервуары), в большинстве случаев выполняющие также роль отстойников.

Автоматизация насосных установок значительно повышает надежность их работы, поэтому при нормальной работе всех автоматизированных насосных установок обычно обеспечивается изменением и измерением давления в трубопроводе, как на самой насосной станции ключевая, так и на Расвумчерском руднике, для контролирования уровня воды в водосборнике в пределах имеющейся емкости таким образом, чтобы резервная емкость оставалась заполненной. О уменьшении уровня воды ниже установленного нижнего уровня должно быть сообщено дежурному машинисту насосных установок по телефону , для изменения увеличения давления в трубопроводе, запуску дополнительного оборудования или изменению параметров на частотных преобразователях .

Необходимым условием создания надежной автоматизированной установки является устойчивая работа насосных агрегатов как в переходные (пуск и остановка), так и в установившиеся периоды. Кроме того, должна быть обеспечена возможность быстрого переключения управления на ручное в случае неисправности аппаратуры автоматизации. Необходимо также и наличие контрольной сигнализации.

Специфика условий эксплуатации насосных установок (работа во влажной среде, коррозия деталей, находящихся в воде, и др.) требует регулярного осмотра установок и периодичности работы действующих насосов, так как длительная стоянка насоса делает невозможным его пуск без участия человека. Поэтому при наличии нескольких установок, обеспечивающих необходимый резерв, они должны работать поочередно, а при наличии одной установки длительность стоянки насосов должна быть ограничена. Условия работы установок требуют также универсальной защиты электродвигателя.

Автоматизация управления кроме повышения надежности работы насосных установок должна повысить их экономичность, т. е. снизить расходы по перекачиванию воды.

Аппаратура автоматизации должна обеспечивать следующие виды защиты: гидравлическую (по расходу), защиту от перегрева подшипников, защиту двигателя и пусковой аппаратуры в соответствии с установленными нормами, рекомендуется применять пускатели со встроенной универсальной защитой.

Необходимо также предусматривать дистанционный контроль и сигнализацию об работающем оборудовании, температуре помещений, управлению как в локальном так и в дистанционном, изменения параметров регулирования давления ,а также их диапазон, который зависит, от работы работающего оборудования на Расвумчерском руднике,(при аварий ,не исправности насосов или отключения насосов, о наличии питания и других неисправностях происходило срабатывание звукового сигнала)

Выбор числа насосов

Учитывая опыт работы выбираем насос ЭЦВ 12-210-55 и по индивидуаль­ным характеристикам определяем его параметры: Q_H = 210 м³/ч, H= 55 м, n =87%.

Насосы этого типа длительно эксплуатируются и показали надежную работу.

Необходимое число насосов при откачке нормального притока

п_нор = 90/210 = 0,43

В период нормального притока принимаем два работающих насоса. При максимальном притоке

п_тах= 240/210=1,14

Итак, при отсутствии типовых вариантов решение принимаем 2 рабочих и 2 в резерве.

Метран-910

Видеографический безбумажный многоканальный регистратор Метран-910 (рис .19.) предназначен для сбора, визуализации, регистрации и регулирования различных параметров технологических процессов.

Рис . 19. Видеографический безбумажный многоканальный регистратор Метран-910

Легко интегрируется в системы АСУТП. Чрезвычайно удобен и при автономном применении, обладая развитой системой экранных меню управления и работы с архивом, большой внутренней памятью и интерфейсом к внешней Flash-памяти.

Основные достоинства:

· контрастный цветной дисплей на TFT-матрице (5,6" или 10,4") с широким углом обзора;

· свободная программируемость аналоговых каналов под различные типы входных сигналов и межканальная гальваническая изоляция;

· высокое быстродействие;

· математическая обработка по каждому каналу;

· соответствие требованиям ЭМС.

Алгоритм работы насосного агрегата Д 200-95

Обобщенный алгоритм управления насосом Д 200-95 при постоянно открытой задвижке на нагнетательном трубопроводе и отключенном электроприводе задвижки приведен на рис.20. В соответствии с ним функционирование насоса осуществляется следующим образом.

После включения в работу аппаратуры производится настройка параметров. Когда вода доходит до ППР( первичный преобразователь расхода), при помощи которого поступают данные на Метран 910 и Взлет ЭР, если давление в трубопроводе соответствует заданному, то поступает команда на включение насоса в работу с последующим контролем за давлением при помощи Метрана -910. Если насос по какой-либо причине не развил заданной производительности, он отключается и подается сигнал диспетчеру, а аппаратура начнет новый цикл по включению в работу резервного насоса. Приведенный алгоритм отражает только порядок выполнения основных функций по включению и отключению насосов.

Рис.20. Алгоритм работы насосного агрегата Д200 -95

Назначение и применение

ПЧ Altivar 61 (рис. 21. ) служит для плавного регулирования скорости асинхронного электродвигателя за счет создания на выходе преобразователя электрического напряжения заданной частоты. Частотный преобразователь - это устройство, состоящее из инвертора (преобразователя), преобразующего постоянный ток в переменный требуемых частоты, выпрямителя (моста постоянного тока), преобразующего переменный ток промышленной частоты в постоянный и амплитуды. Выходные тиристоры (GTO) или транзисторы (IGBT) обеспечивают необходимый ток для питания электродвигателя. Для улучшения формы выходного напряжения между преобразователем и двигателем иногда ставят дроссель, а для уменьшения электромагнитных помех встроенные фильтры ЭМС класса A или B

Рис.21 . Преобразователь частоты Altivar 61

Преобразователь Altivar 61 имеет заводские настройки, соответствующие наиболее частым применениям:

· Макрофигурация: насосы/вентиляторы

· Частота напряжения питания двигателя: 50 Гц

· Применение с переменным моментом с энергосбережением.

· Способ остановки при неисправности: остановка на выбеге.

· Время линейного разгона/торможения: 3с

· Нижняя скорость : 0 Гц

· Верхняя скорость : 50Гц.

· Тепловой ток двигателя равен номинальному току двигателя.

· Ток динамического торможения равен 0,7 номинального тока преобразователя в течении 0,5 с.

· Без автоматического повторного пуска при возникновении неисправности.

· Частота коммуникации 2,5 или 12 кГц в зависимости от типоразмера ПЧ

· Аналоговый выход АО1:0-20 мА, частота двигателя

Серия преобразователей частоты Altivar 61 предназначена для двигателей мощностью от 0,75 до 800 кВт. с тремя типами сетевого питания. В данном случае используем:

Трехфазное питание – 380-480 В

Номинальный ток - 400 А

Мощность двигателя – 90-630 кВт

№ по каталогу – ATV 61HD90M3X

Регулятор скорости

Для расчётов параметров внешнего контура регулирования внутренний замкнутый контур (контур тока) можно заменить апериодическим звеном вида:

где

– эквивалентная постоянная времени контура тока,

Настройку внешнего контура будем производить в режиме холостого хода (Мс = 0).

Разомкнем контур регулирования скорости и приравняем полученное выражение к передаточной функции разомкнутого контура, настроенного на технический оптимум.

Передаточная функция разомкнутого контура тока имеет вид:

где

;

;

.

Приравняв правые части уравнений, получим:

.

Откуда

Таким образом, получили П-регулятор скорости:

где

Таким образом

где – коэффициент усиления регулятора

Введение П-регулятора скорости скомпенсировало электромеханическую постоянную времени механической части электропривода.

РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОПРИВОДА НАСОСА Д 200-95 НАСОСНОЙ СТАНЦИИ «КЛЮЧЕВАЯ»

___________________________________________________________________

тема выпускной квалификационной работы прописными буквами

Выполнил студент

заочной формы обучения

направления подготовки

13.03.02 Электроэнергетика и электротехника

Захарова Олеся Леонидовна

____________________________________________

(ФИО)

Научный руководитель:

Морозов И.И. , канд. техн. наук,

доцент ____________________________________________ (ФИО, звание, должность)

Консультант:

Морозов И.И., канд. техн. наук,

Доцент

____________________________________________ (ФИО, звание, должность)

Апатиты

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ. 5

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ.. 6

1.1. Общие сведения. 6

1.2. Назначение насосной станции «Ключевая». 7

1.3. Описание основного оборудование. 8

2. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ НАСОСА Д 200-95. 11

2.1. Электроснабжение насосной станции Ключевая. 11

2.2. Силовое электрооборудование насосной. 11

2.3. Освещение. 12

2.4. Питание насосной станции. 13

2.5. Заземление. 13

2.6. Потребители насосной станции «Ключевая». 14

2.8. Определение сечений кабелей. 16

2.9. Расчёт уставок защит и определение токов короткого замыкания. 19

3. ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ.. 21

3.1. Назначение насоса д200-95 и его характеристики. 21

3.2. Характеристики насоса. 22

4 . ФОРМИРОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЯ К НАСОСНОМУ АГРЕГАТУ Д-200-95 23

4.1. Требования к составу электропривода. 23

4.2. Требования по назначению.. 23

4.3. Требования к защите. 23

4.4. Требования к сигнализации. 24

4.5. Требования по надежности. 24

4.6. Основные требования к автоматизированным насосным агрегатам. 24

5. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ОБОРУДОВАНИЯ.. 27

5.1 Расчет расхода воды насоса д200-95. 27

5.2 Расчет исходных параметров для выбора оборудования насосной станции «Ключевая». 27

5.3. Расчетный диаметр нагнетательного трубопровода. 27

5.4. Расчетный коэффициент линейных гидравлических сопротивлений трубопроводов 27

5.5. Выбор числа насосов. 28

5.6.Выбор гидравлической схемы и расчет трубопровода. 29

5.7. Расчет напорной характеристики внешней сети. 30

5.7. Допустимая высота всасывания и обеспечение всасывающей способности 31

6. РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКОЙ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИК 32

6.1. Расчетная мощность электропривода насоса. 32

6.2. Построение естественной механической характеристики электродвигателя 33

6.3. Построение искусственных механических характеристик электродвигателя 36

6.4. Построение электромеханической характеристики электродвигателя. 37

6.4. Годовое потребление электроэнергии насосными агрегатами. 41

6.5. Удельный расход электроэнергии, отнесенный к единице объема откачиваемой воды.. 41

7. ВЫБОР АППАРАТУРЫ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 42

7.1. Электрооборудование для автоматизации насосного агрегата д 200 -95 и насосной станции «Ключевая». 42

7.1.1. Расходомер-счетчик электромагнитный «ВЗЛЕТ ЭР». 42

7.1.2. Видеографический безбумажный многоканальный регистратор. 43

Метран-910. 43

7.1.3. Частотный преобразователь ALTIVAR 61. 46

8. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ.. 61

8.1.Структурная схема насосного агрегата. 61

8.2.Передаточная функция насосного агрегата. 62

8.3.Передаточная функция частотного преобразователя. 63

8.4.Структурная схема асинхронного двигателя. 63

8.5.Структурная схема САР электропривода. 71

8.6.Расчет технологического регулятора уровня. 71

ВВЕДЕНИЕ

Насосы типа Д- с горизонтальным валом одноступенчатые - предназначены для перекачивания воды и других жидкостей при температуре до 85.° С, аналогичных воде по вязкости и химической активности, а так же химически активных жидкостей, нефти, продуктов ее переработки с кинематической вязкостью до 10-4 м2/с и жидкостей с содержанием механических примесей не более 1% и с размером твердых частиц не более 0,2 мм. Основная задача автоматизации насосных агрегатов и всего оборудования в целом заключается в высвобождении обслуживающего персонала, обеспечении надежности и экономичного функционирования процесса перекачивания воды, и создать нормальные условия для потребляющих воду. Учитывая многообразие типов насосных установок, разнообразие гидрогеологических и горнотехнических условий рудников, для автоматизации этого процесса используется, как правило, серийная аппаратура. Для повышения эффективности этой аппаратуры целесообразно переводить её на современную элементную базу с применением средств вычислительной техники. Анализ требований, предъявляемых к аппаратуре автоматизации и специфики её работы в условиях насосной станции Ключевая, позволяет использовать для устройства управления насосами преобразователи частоты, а так же возможность пользоваться дистанционным управлением. Построенная на основе преобразователя частоты система автоматизации может обеспечить бесперебойное водоснабжение при минимальных затратах, а также производить преимущественное включение насоса в часы минимальной загрузки энергосистемы, например ночь, раннее утро. В результате повышается надёжность насосной установки в целом, снижаются затраты на её содержание и обслуживание, а также расходы на электроэнергию.

ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ

Общие сведения

Водозабор "Ключевой" - постоянно действующий с 1960 года водозабор, расположенный в 3,5 км восточнее г. Кировска в долине р. Юкспорьок . Подземные воды водозабора используются для хозяйственно питьевого и технического водоснабжения рудников Расвумчоррский (55%), Центральный (15%) и цеха пароснабжения (24%) (котельная Центрального рудника )Пользование недрами осуществляется АО "Апатит" на основании лицензии на право пользования недрами с целью добычи подземных вод Вудъяврского месторождения на участке "Ключевая" и "Скважины 5В" для хозяйственнопитьевого и производственного водоснабжения объектов АО "Апатит" зарегистрированной КПР по Мурманской области 02.11.1999г.

Участок водозабора "Ключевой" расположен (рис.1) на территории муниципального образования г.Кировска с подведомственной территорией в приделах низменности оз. Большой Вудьявр . Земельный участок , площадью 916 кв.м под насосной станцией "Ключевая" находится в собственности АО Апатит .

Участок существующего водозабора "Ключевой " расположен в устьевой части долины р. Юкспорйок вблизи впадения в нее р. Подъемной в 2,9 км юго-восточнее водозабора "Центральный". Рельеф участка существующего водозабора ровный , с небольшим уклоном на запад и к оз. Большой Вудьявр. Отметки поверхности изменяются от 335,0м в западной части до 338,0м в восточной части участка.. Описываемый район расположен в южной части Хибинского центрального щелочного плутона палеозойского периода , имеющего площадь 1320км² и выраженного в рельефе в виде среднегорного массива

.

Рис.1. Участок водозабора "Ключевой"

Территория водозабора ограждена забором и находится под охраной . В пределах ограждения находятся здания насосной станции и водопроводы. Здание насосной станции оборудовано канализацией с отведением сточных вод в систему бытовой канализации г.Кировска .