Проект автоматизации процессов ферментации и концентрирования кормовых дрожжей

 

Таблица 2.5 – Регулирующие клапаны

Обозначения изделия	Dу мм	Ру МПа	Т 0С	Kvy М3/ч
25нж6нж1	25	1,6	-15 +220	16
26нж18кр	80	0,3	-10 +140	16

 

Клапан регулирующий 25нж6нж1 с мембранным исполнительным механизмом и позиционером имеет наиболее подходящие технические  характеристики для расчёта , как  основного регулирующего органа в проекте.

Регулирующий клапан 25нж6нж1 производит ОАО «Армагус» , который специализируется на выпуске трубопроводной арматуры.

В проект выбираем клапан регулирующий из коррозионностойкой стали типа 12Х18Н12М3ТЛ. Управление клапаном осуществляется комплектным  мембранным исполнительным механизмом МИМ по ГОСТ 13373-67.

Выбранный  DУ должен удовлетворять  уравнению:

 

Dтр ≥ DУ  ≥ 0,5 Dтр,         (2.25)

где Dтр – внутренний диаметр трубопровода, мм;

DУ – диаметр условного прохода  клапана, мм

 

25 ≥ 25 ≥12,5

 

Выбранный диаметр условного прохода  клапана удовлетворяет необходимому условию.

Проверка влияния числа Рейнольдса проходит по формуле 2.26

 

,         (2.26)

где   – максимальный расход воды, м3/ч;

 – диаметр условного прохода,  мм;

 – кинематическая вязкость, 0,0078см2/с.

 

Подставив численные значения, получим

 

 

Условие Re ≥ 2000 для выбранного D_y выполняется. Проверка на возможность возникновения кавитации для выбранного исполнительного устройства:

 

          (2.27)

где   – коэффициент сопротивления;

 – условная пропускная способность  регулирующего органа, м3/ч;

 – диаметр условного прохода,  см.

 

Подставив численные значения, получим

 

 

Принимаем коэффициент кавитации  .

Давление, при котором возникает кавитация:

 

,         (2.28)

где   – коэффициент кавитации;

 – давление среды при максимальном  расходе до ИУ, кгс/см2;

 – давление среды, кгс/см2 при  ˚С.

 

.

 

Так как  , то можно сделать вывод, что кавитации не возникает. Выбранный регулирующий орган может эксплуатироваться в данных технологических условиях [63].

 

2.7 Расчёт электропривода

 

2.7.1 Расчёт и выбор типа электродвигателя  производственной установки

 

Расчёт мощности электропривода М1 для центробежного насоса производится по формуле 2.29

 

,           (2.29)

где P – мощность электропривода, кВт

Q – подача насоса, м3/с;

H – полный напор, м;

- удельный вес перекачиваемой жидкости, Н/м3;

- коэффициент запаса;

  - КПД насоса;

  - КПД передачи.

 

Исходные  данные:

Q=10 м3/ч=0,0028 м3/с; H =20 м;  =9731 Н/м3; =1,3; =0,6; =1.

 

;

 

По численному значению , в каталоге выбираем электродвигатели, исходя из условия > , где - номинальная мощность электродвигателя, указанная в каталоге. Так же учитываем режим работы двигателя, скорости вращения рабочего органа, а так же условий эксплуатации, монтажа и охлаждения. Краткие характеристики предварительно выбранных двигателей представлены в таблице 2.6 [77, 78, 79]

 

Таблица 2.6 – Технические и пусковые данные двигателя М1

Мощ-ность, кВт	Тип	Частота враще-ния, об/мин	КПД при 100% нагрузке, %	Cos	, А				Производитель
1,5	5A80MB4	1500	75	0,81	3,8	5,5	1,9	2,2	РусЭлпром
1,5	RAM90L4	1500	78	0,80	3,5	5,5	2,3	2,8	Eldin
1,5	АИР80Б4	1500	78	0,80	3,5	5,3	2,2	2,4	Могилев
1,5	A80B4	1500	78	0,80	3,6	5,5	2,3	2,8	Eldin

 

Для электропривода М1 выбираем электродвигатель основного исполнения, т.к электропривод низкой мощности, среда не агрессивная, нагрузки равномерные и использование электропривода специального исполнения не оправдано.

Окончательный выбор электродвигателя М1 осуществляем по следующим критериям:

• степень защиты. Концентрирование дрожжей сопряжено с образованием большого количества пыли, состоящей из дрожжевых спор, влажность повышенная – возможны брызги жидкости. Исходя из этого, выбираем степень защиты: IP55;
• синхронная скорость. Для привода насоса требуются двигатель с частотой вращения – 1500 об/мин. Выбираем номинальную частоту вращения  М1 – 1500 об/мин;
• способ монтажа. Для облегчения монтажа приводов, выбираем крепление на лапах, с подшипниковыми щитами, – IM100;
• способ охлаждения. Исходя из климатических условий, выбираем электродвигатели с самовентиляцией, с вентилятором на валу – IC411;
• величина питающего напряжения. Выбираем стандартное напряжение для промышленных установок – 220/380 В, 50 Гц;
• уровень шума и вибрации. Уровень вибраций нормальный – N;
• класс нагревостойкости изоляции. Электродвигатели в стандартном исполнении имеет класс изоляции – F;
• во время старта, насос находится под нагрузкой. Выбираем двигатель с высоким пусковым моментом.

Для оформления заявки на поставку электродвигателя М1, формируем коды двигателя, согласно инструкции поставщика.

Код электродвигателя М1:

Двигатель RAM90L4; 220/380 В, 50 Гц IM1001 IP54

 

 

2.7.2 Разработка принципиальной  схемы управления электроприводами

 

Электрическая схема подключения  представлена на чертеже 

АП.000000.018 Э3.

 

2.7.3 Расчёт и обоснование выбора аппаратуры

 

2.7.3.1 Расчёт и обоснование выбора аппаратуры управления электрическими цепями

 

Магнитный пускатель выбираем из условия

 

,            (2.30)

где   - номинальный ток пускателя,

- длительный рабочий ток электроустановки.

 

Пускатели электромагнитные серии  ПМЛ предназначены для дистанционного пуска непосредственным подключением к сети, остановки и реверсировании трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Выбираем пускатель со следующей характеристикой: степень защиты IP00; напряжение питания 380 В; прочие характеристики в таблице 2.7 [80]

 

Таблица 2.7 – Пускатели серии ПМЛ

Обозначение	Длительный рабочий  ток электроустановки, А	Номинальный ток пускателя, А	Величина пускателя	Тип	Контакты вспомогательной цепи	Номинальный ток катушки  пускателя, А
1-КМ	3,5	10	1	ПМЛ-1100	1з	0,1

 

Выбор теплового реле

 

Выбор осуществляем по номинальному току нагрузки. Выбираем тепловое реле из серии РТЛ, производства «Этап» Украина. Технические характеристики реле представлены в таблице 2.8 [81]

 

Таблица 2.8 – Тепловое реле серии РТЛ

Обозначение	Номинальный ток электроустановки, А	Тип	Напряжение, В	Частота, Гц
1-КК	1,5-2,6	РТЛ-1107	660	50

 

Выбор кнопок управления

 

Выключатели кнопочные серии КЕ предназначены для коммутации электрических цепей управления переменного напряжения до 660 В частоты 50 и 60 Гц. [82]

 

Таблица 2.9 - Выключатели кнопочные серии КЕ

Обозначение	Тип	Uн, В	Управляющий элемент	Степень защиты	Контактный элемент
					замыкающих	размыкающих
1-SB2	КЕ021УЗ	220	Толкатель грибовидный	IP40	0	1
1-SB1	КЕ012УЗ	220	Толкатель цилиндрический	IP40	2	0

 

Выбор переключателей

 

Переключатели пакетные серии ПП53 предназначены для работы в качестве переключателей цепей управления и распределения электрической энергии. Переключатели коммутируют электрические цепи током до 16А,

 напряжением до 660 В переменного  тока частотой 50 и 60 Гц. Характеристики переключателя в таблице 2.10

 

Таблица 2.10 - Переключатель серии AC

Поз	Тип	Uн, В	Количество фиксированных положений	Степень защиты	Диаграмма положений
					1 поз	2 поз
1-SA	ПП53-16 1 1	220	2	IP55	0	Х
					Х	0
					0	Х

 

2.7.3.2 Расчёт и обоснование выбора аппаратуры защиты

 

Автоматические выключатели:

Автоматические выключатели предназначены  для нечастых оперативных включений и отключений электрических цепей постоянного и переменного тока, а также для защиты электрических установок при перегрузках и коротких замыканиях. Автоматический выключатель выбираем по роду тока, номинальному напряжению, номинальному току, номинальному току расцепителей.

 

Определение тока уставки электромагнитного  расцепителя

 

,         (2.31)

где   - пусковой ток двигателя,

(1,5-1,8) - коэффициент, учитывающий условия пуска.

 

1-QF:

 

Автоматические выключатели серии  ВА61 предназначены для защиты электрических цепей от перегрузок и токов короткого замыкания. Выбираем выключатели 3-х полюсные, степень защиты IP20, укомплектованные контактами состояния КС47 и модулем расцепителя максимального и минимального напряжения РММ 47 (min 170 В, max 270 В). Характеристики выключателя в таблице 2.11 [83].

 

Таблица 2.11 - Выключатели серии ВА61

Автомат	Тип выключателя	Uн, В	,А	,А
1-QF	ВА61F29-3K 2,5	~380	3,5	35

 

Выбираем выключатель для цепи управления 1-SF1. Для расчёта номинального тока, посчитаем сумму всех потребителей цепи управления и умножим её на коэффициент запаса. Характеристики выключателя в таблице 2.12

 

SF1:

 

Таблица 2.12 - Выключатель серии ВА61

Автомат	Тип выключателя	Uн, В	,А
1-SF	ВА61F29-2K 0,5	~220	0,5

 

2.7.3.3 Расчёт и обоснование выбора кабелей

 

Сечение медной токопроводящей жилы определяем исходя из 6 А на 1 мм2, но не менее 2,5 мм² (для обеспечения механической прочности кабеля).

Для питания двигателя М1 выбираем кабель ВВГ – гибкие медные жилы в виниловой изоляции, в виниловой оболочке. Характеристики кабеля в таблице 2.13

 

Таблица 2.13 – Кабель ВВГ

Потребитель	Номинальный ток потребителя, А	Номинальное сечение  медной жилы, мм2	Тип кабеля
М1	3,2	2,5	ВВГ – 3 × 2,5