Разработка электропривода насоса

 

Рисунок 11.13 – Структурная схема  звена обратной связи

 

В качестве датчика давления можно  применить электронный манометр, по-строенный по схеме прямого  преобразования давления с тензорезистивным преобразователем. Далее сигнал поступает на систему управления, которая изме-няя коэффициент глубины модуляции μ и частоту модуляции f_S, регулирует скорость вращения двигателя ω, следовательно, и величину напора Н.

 

12 Оценка надежности  электропривода

 

Надежность - это свойство ЭП выполнять требуемые функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели и характеристики в течении заданного времени. Надежность представляет собой комплексное свойство, сочетающая в себе понятие работоспособности, безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.

При практических расчетах надежности ЭП возникают трудности из-за отсутствия достоверных данных для большинства  номенклатуры элементов, узлов и  устройств ЭП. Выход из этого положения  дает применение так называемого коэффициентного метода, широко используемого при расчете надежности ЭП.

Сущность коэффициентного метода состоит в том, что при расчете  надежности ЭП используют не абсолютные значения интенсивности отказов  λ_J, а коэффициенты надежности K_J, связывающие значения λ_I с интенсивностью отказов λб какого-либо базового элемента

 

К_i=λ_i/λ_б;  (12.1)

 

Коэффициент надежности К практически  не зависит от условий эксплу-атации и для данного элемента является константой, а различие условий эксплуатации учитывается соответствующим изменением λ>б,

Влияние на надежность элементов основных дестабилизирующих факторов – электрических  нагрузок и температуры окружающей среды – учитывается введе-нием в расчет поправочных коэффициентов.

Результирующий коэффициент надежности элементов ЭП с учетом электрических нагрузок и температуры окружающей среды (исключая релейно-контакторную систему).

К^'_I= а₁·а₂·а₃·а₄·К_i;  (12.2)

 

где  Ki - номинальное значение коэффициента надежности;

а₁ – коэффициент, учитывающий отклонение температуры окружающей сре-ды и электрической нагрузки от номинальной;

а₂ – коэффициент, учитывающий отклонение температуры окружающей сре-ды от номинальной;

а₃ – коэффициент, учитывающий снижение электрической нагрузки относи-тельно номинальной;

а₄ - коэффициент использования элемента, определяемый отношением времени работы элемента к времени работы ЭП.

Коэффициент надежности релейно-контактных аппаратов

;  (12.3)

где К_i0 и K_jk - номинальные коэффициенты надежности воспринимающей (цепь катушки) и исполнительной части (контактная система) частей аппаратуры;

а₃ – поправочный коэффициент, учитывающий уровень электрической нагрузки контактов,

а₄ – поправочный коэффициент, учитывающий долю времени нахождения обмотки под напряжением в течение одного цикла;

n – число контактных групп;

f_Ф и f_НОМ – фактическое и номинальная частота срабатывания аппарата в час.

После определения коэффициентов  надежности отдельных элементов  рассчитываются показатели надежности ЭП в целом. Вероятность безотказной  работы:

; (12.4)

 

где N – число однотипных элементов i-oй группы в ЭП;

n – общее число элементов в ЭП, имеющих логически последовательное соединение.

Наработка до отказа ЭП:

; (12.5)

 

Дли расчета, в соответствие с рекомендациями принимаем интенсивность отказов базового элемента интенсивность отказа насоса λ_б=0,036·10^-6 1/ч. Все расчеты сводим в таблицу 8.1

 

Таблица 3 – Расчет надежности

 

Элементы	λmax10-6	λmin10-6	Ki	a1	а2	a3	a4	K'i	K''i	N	K’i· N
Двигатель	65,6	0.8	22,22	1	1	0,8	2,4	42.66		1	42.67
Насос	0,036	0,12	1					1		1	1
Пускатели	13,7	0,35	9,72			0,75	0,76	–	20,25	2	40,5
Инвертор	100	10,7	297,22					297,22		1	297,22
Реостат	0,19	0,07	1,944					1,944		10	19,44
Диоды	0,38	0,23	8,389	0,25				1,59		8	12,78
Дроссели	0,1	0,01	0,278					–	2,25	6	13,5
Транзисторы	0,6	0,07	1,944	0,25				0,49		8	3,89
Конденсатор	0,054	0,003	0,083	0,02				0,00108		14	0,015
Сумма											431,015

 

 

Рассчитаем наработку до отказа и вероятность безотказной работы за время Т_э = 5000 ч.

 

;

.

Каких либо стандартов, регламентирующих показатели надежности системы ПЧ-Д  переменного тока, пока не существует, но за основу можно принять стандарт (ГОСТ 5.764-71) для регулируемых тиристорных приводов постоянного тока, который предусматривает, в частности, средний срок службы 10 лет (и вероятность безотказной работы 0,8 в течение 5000 ч эксплуатации).

Найденные показатели надежности сравниваются с требуемыми по техни-ческим условиям. Если их расчетные значения ниже требуемых, выявляются менее надежные группы элементов  и принимаются меры по повышению  надежности системы Рекомендуемая последовательность использования методов повышения надежности следующая:

• снижение электрических нагрузок на элементах схемы;
• использование элементов с более высокими показателями надежности;
• обеспечение условий работы элементов.

Данный ЭП удовлетворяет необходимым требования надежности.

 

Выводы

 

В данной курсовой работе был разработан электропривод для центробежного  насоса типа "Х" марки Х100–65–315.

Данный ЭП предназначен для эксплуатации в умеренном климате с категориями  размещения 3, 5 по ГОСТ15160-69 и рассчитан на напряжение 380 В с частотой сети 50 Гц. Режим работы продолжительной постоянной нагрузки с самоторможением.

В спроектированном приводе используется двигатель серии ВАО, мощностью 75 кВт, типа ВАО–92–2 с синхронной частотой вращении 3000 об/мин во взрывобезопасном исполнения. Этот двигатель удовлетворяет условиям: нагрева, кратковременным перегрузкам и возможности пуска. Проверка этих условий приведена в разделе 8 данной работы.

Регулирование скорости вращения производится с помощью преобразователя частоты за счет изменения частоты и величены подводимого к нему напряжения. В качестве преобразователя частоты используется преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока. Преобразователь частоты обеспечивает рабочий диапазон изменения частоты (5...80) Гц при номинальной частоте 50 Гц. Диапазон регулирования напряжения составляет (0.. .380) В. КПД данного привода лежит в пределах (85.. .96)%.

Система электропривода замкнутая, в  ней осуществлена обратная связь  по давлению, датчик давления установлен на выходе из насоса.

Проведенная оценка надежности показала, что наработка на отказ составляет около 7 лет, а вероятность безотказной  работы за время 5000 часов составляет 0,925, что удовлетворяет необходимым  условиям.

 

Список использованных источников

 

1 Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий  курс электропривода. – М.: Знерго-издат, 1981. – 576 с.

2 Насосы. Справочное пособие. –  М.: Машиностроение, 1979, – 502 с.

3 Неклепаев Б.Н., Крючков И.П.  Электрическая часть электростанций  и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 608 с.

4 Рахмилевич З.З. Насосы в  химической промышленности: Справочное  издание. – М.: Химия, 1990. – 240 с.

5 Бабакин В.И., Байбурин Э.Р., Башаров  Р.А. Курсовое проектирование по теории электропривода. – Уфа.: Изд–во УГНТУ, 1999. – 154 с.

6 Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е.  Промышленная электроника. –  М.: Энерго-атомиздат, 1988. – 320 с.

 

Приложение А

Рисунок А..1 – Структурная схема  электропривода