95978

Разработка электропривода и система автоматического управления насосной установки

Дипломная

Энергетика

Задачей настоящего дипломного проекта является проектирование автоматизированного электропривода насосной установки системы горячего водоснабжения т. Назначение системы теплоснабжения состоит в обеспечении потребителей необходимым количеством теплоты в виде пара и горячей воды требуемых параметров.

Русский

2015-10-01

1.8 MB

16 чел.

Введение

Рациональное использование водных и топливно-энергетических ресурсов, а также охрана окружающей среды определили направление развития систем водо - и теплоснабжения. При проектировании новых и реконструкции существующих систем водоснабжения все чаще предусматривается создание систем бессточного водопользования на базе замкнутых циклов. Основными энергетическими звеньями систем водоснабжения, обеспечивающими перемещение различных жидких сред по водопроводам, являются насосные станции.

Задачей настоящего дипломного проекта является проектирование автоматизированного электропривода насосной установки системы горячего водоснабжения, т.е. насосной станции горячего водоснабжения (теплового пункта).

Значительная экономия топливно-энергетических ресурсов достигается при централизации теплоснабжения жилых, промышленных и общественных зданий в городах и других населенных пунктах. Рациональная концентрация и централизация производства горячей воды и пара для отопительных и технологических нужд, постепенная ликвидация нерентабельных мелких котельных, строительство ТЭЦ и крупных районных котельных - основные пути развития централизованного теплоснабжения. С этим развитием связано строительство протяженных и широко разветвленных тепловых сетей с многочисленными тепловыми пунктами разнородных потребителей жилого и промышленного секторов.

Теплоснабжение народного хозяйства и населения является одной из основных подсистем энергетики страны. Назначение системы теплоснабжения состоит в обеспечении потребителей необходимым количеством теплоты в виде пара и горячей воды требуемых параметров. 

В системах централизованного теплоснабжения (СЦТ) осуществляются следующие технологические процессы: производство и отпуск теплоты, транспортирование и использование теплоносителя.

Производство и отпуск теплоты осуществляются в теплоподготовительных установках источников теплоты - ТЭЦ и городских или промышленных котельных. В источниках теплоты используют органическое или ядерное топливо. Основное назначение источников теплоты - обеспечение экономичных режимов отпуска теплоты в тепловую сеть, надежная, бесперебойная и экономичная работа их агрегатов.

Транспортирование теплоносителя производится по тепловым сетям, соединяющим источник теплоты с потребителями. К тепловым сетям относят теплопроводы и сооружения на них - сетевые станции (подкачивающие, смесительные, дроссельные). СЦТ городов являются, как правило, водяными системами, где в качестве теплоносителя применяется вода.

Водяные системы теплоснабжения могут быть закрытыми и открытыми. В закрытых системах циркулирующая в тепловой сети вода используется только как теплоноситель, из сети для потребления она не отбирается; в открытых системах теплоноситель (вода) разбирается у потребителей для нужд горячего водоснабжения.

Для теплоснабжения городов от источников теплоты до данной группы потребителей, как правило, используются двухтрубные тепловые сети.

Назначение тепловых сетей - надежная, бесперебойная транспортировка теплоносителя при минимальных потерях теплоты и воды.

Использование теплоносителя (отпуск теплоты) осуществляется в теплоприемниках потребителей: в системах отопления, вентиляции, горячего водоснабжения. При отпуске теплоты потребителям осуществляется поддержание по заданному закону параметров нагреваемой среды.

В связи с возрастающей стоимостью электроэнергии тема данного проекта является актуальной.

1 Анализ методов управления электроприводом насосных станций и постановка задачи исследования

1.1 Описание технологического процесса и принцип работы оператора

При описании технологической установки используются некоторые термины, являющиеся специфическими для данного типа установок:

  •  Насос - гидравлическая машина, создающая напорное перемещение жидкости при сообщении ей энергии.
    •  Насосный агрегат (НА) - совокупность насоса, электропривода и передаточного механизма (муфта, редуктор, шкив).
      •  Насосная установка (НУ) - комплекс оборудования обеспечивающий требуемый режим работы насосов одного или нескольких насосных агрегатов. НУ состоит из одного или нескольких насосных агрегатов, трубопроводов, запорной и регулирующей арматуры, контрольно-измерительной аппаратуры, а также аппаратуры управления и защиты.
      •  Насосная станция (НС) - сооружение, включающее в себя одну или несколько насосных установок, а также вспомогательные системы и оборудование.

Насосные установки подразделяются на водопроводные, канализационные, мелиоративные, теплофикационные и др.

Теплофикационные насосные станции (тепловые пункты) предназначены для подачи потребителям горячей воды требуемых параметров.

Насосные установки ежегодно расходуют около 20% электроэнергии, вырабатываемой энергосистемами республики. В настоящее время большая часть насосных установок работают неэкономично. Потери электроэнергии составляют 10.15%, а иногда достигают 20.25% потребляемой электроэнергии.

Применение экономичных способов регулирования, основанных на изменении частоты вращения рабочих колес насоса, позволяет значительно сократить потери электроэнергии в насосных установках. В современных насосных установках изменение частоты вращения насосов осуществляется с помощью автоматизированного электропривода (АЭП).

Поступление горячей воды в систему хозяйственно-бытового потребления и характер распределения ее суточных расходов, неравномерны и зависят от степени благоустройства зданий и от числа жителей населенного пункта.

В открытых системах теплоснабжения жилых районов между центральным тепловым пунктом и тепловыми пунктами зданий прокладывается четырехтрубная тепловая сеть: два трубопровода - подающий и обратный - для подачи теплоты в системы отопления зданий и два трубопровода - подающий и циркуляционный - для подачи воды в системы горячего водоснабжения. Схема такого теплового пункта представлена на рисунке 1.1.

Режим работы насосной установки подачи горячей воды определяется режимом водопотребления и наличием напорно-регулирующих сооружений системы водоснабжения. В таблице 1.1 приведено примерное распределение среднесуточного расхода горячей воды по часам суток при среднем секундном их расходе 20 л/с и общем коэффициенте неравномерности водоотведения Кобщ=1,3 [1]. Если в сети водопотребителя нет регулирующей емкости, то для обеспечения потребителя водой в час максимального водопотребления (по таблице от 9 до 10 ч) часовую подачу установки необходимо принимать по максимуму, т.е. равной 5,6% объема суточного водопотребления.

1 - грязевик; 2 - датчик расхода; 3 - теплосчетчик с измерением расхода в подающем и обратном трубопроводах; 4 - трехходовой смесительный клапан регулятора температуры воды; 5 - регулятор температуры воды;

6 - циркуляционные насосы; 7 - обратные затворы; 8 - водомеры.

Рисунок 1.1 -  Схема теплового пункта с непосредственным водозабором на горячее водоснабжение

Общую подачу и мощность насосной станции можно уменьшить, если ввести в сеть потребителей водонапорную башню с регулирующей емкостью, но, в отдельных случаях, регулирующая емкость напорной башни может получиться непомерно большой, а ее строительство окажется экономически нецелесообразным.

Оборудование насосных установок центробежными насосами, обладающими возможностью саморегулирования, позволяет использовать системы горячего водоснабжения без регулирующих емкостей.

Насосная станция системы горячего водоснабжения состоит из входного коллектора, к которому через щитовой затвор подведены всасывающие линии двух насосов (тип К90/20). Напорные линии насосов объединены напорным коллектором. Один из насосов является основным, второй - аварийным. Функции насосов периодически меняются. Насосную станцию с потребителями соединяют напорные водоводы.

Таблица 1.1- Примерное распределение среднесуточного расхода горячей воды по часам суток при среднем секундном расходе 20 л/с и коэффициенте неравномерности водоотведения Кобщ=1,3

    Часы суток

Часовой расход,%

     Часы суток

Часовой      расход,%

0.1

3

12.13

4,7

1.2

2,5

13.14

4,1

2.3

2,5

14.15

4,1

3.4

2,6

15.16

4,4

4.5

3,5

16.17

4,7

5.6

4.1

17.18

4,1

6.7

4,5

18.19

4,5

7…8

4,9

19.20

4,5

8.9

4,9

20.21

4,5

9.10

5,6

21.22

4,8

10.11

4,9

22.23

4,6

11…12

4,7

23…24

3,3

По заданию на данной насосной установке теплового пункта системы горячего водоснабжения используем насос типа К (горизонтальный центробежный консольный насос). Насосы типа К предназначены для подачи чистой воды и других чистых жидких сред температурой до 105С. Приводятся в движение асинхронным двигателем типа 4А. Технические характеристики насоса приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2- Технические характеристики насоса типа К90/20

Подача м3

л/с

60

80

100

16,7

22,2

27,8

Напор, м

25,7

22,8

18,9

Частота обращения рабочего колеса, об/мин

            2900

Мощность насоса, кВт

5,6

6,3

6,7

КПД насоса, %

   76

     79,5

       77

Допустимая вакуумметрическая высота всасывания, м

   5,4

5,3

      4,2

Диаметр рабочего колеса, мм

            148

Система автоматического управления может работать как в ручном, так и в автоматическом режиме. При работе системы в ручном режиме функция оператора заключается в ручной коммутации насосов в зависимости от напора жидкости в сети. Напор жидкости в сети в этом режиме может контролироваться по датчикам. Считаем, что температура жидкости контролируется автоматически на центральном тепловом пункте.

При работе системы в автоматическом режиме функция оператора заключается в визуальном контроле исправности системы управления.

1.2 Общие сведения и патентно-информационный обзор по насосным установкам

Работа насосных установок электроэнергии. В современных отечественных и зарубежных системах регулирование режимов работы насосных установок осуществляется посредством автоматизированного регулируемого электропривода. В таких системах регулируемым параметром является напор жидкости. Современное развитие техники позволяет поддерживать заданный напор с большой точностью. Однако высокая точность влечет за собой непрерывное изменение частоты вращения электродвигателя насосного агрегата и вследствие этого способствует возникновению знакопеременных нагрузок на отдельные элементы насосного агрегата (эластичные муфты, соединяющие насос с двигателем и др.), ведущих к преждевременному их износу. Поэтому в ряде случаев приходится устанавливать повышенную зону нечувствительности системы регулирования, что понижает точность стабилизации напора.

В качестве регулируемого электропривода насосной установки в системе горячего водоснабжения предусматривается использование одного из типов электропривода, в том числе: индукторных муфт скольжения (ИМС) с питанием возбуждения от тиристорных блоков БУ-3509 и им подобных; частотных преобразователей серии ПЧТ, ПЧР-2 SAMI (фирма Stromberg) и других типов; электроприводов по схеме АВК на базе преобразователей ТДП-2 и станций управления ШДУ; электроприводов на базе вентильных электродвигателей с преобразователями ПЧВН, ПЧВС.

Стабилизация напора жидкости осуществляется за счет того, что при уменьшении водоразбора напор в сети увеличивается, а частота вращения электродвигателя насоса в результате действия системы регулирования уменьшается. При увеличении водопотребления, наоборот, напор жидкости в сети падает, а частота вращения увеличивается. Основная цель системы стабилизации напора жидкости в системе трубопроводов заключается в поддержании напора на заданной отметке.

В системах стабилизации напоров в сети, необходимо предусматривать включение дополнительных нерегулируемых насосов при существенных увеличениях притока или водопотребления и отключение их при уменьшении.

Регулируемым приводом должны оснащаться наиболее крупные насосные агрегаты с наиболее пологой характеристикой. В случае использования однотипных насосов во избежание образования мертвых зон рабочие колеса нерегулируемых насосов должны иметь диаметры, меньшие регулируемых. При равенстве диаметров и работе регулируемого насоса в режиме максимальных подач с повышенной частотой вращения (в случае применения частотного электропривода) он должен быть укомплектован двигателем повышенной мощности в соответствии с рекомендациями.

Несмотря на явные преимущества, регулируемый электропривод еще не получил широкого распространения в насосных установках. В настоящее время сложились условия, требующие его более широкого использования. Бурное развитие полупроводниковой техники позволило создать на базе статических преобразователей надежные и сравнительно недорогие регулируемые электроприводы. Кроме того, мировой энергетический кризис наглядно продемонстрировал подлинную ценность энергетических ресурсов и стимулировал меры по их рациональному расходованию. В результате этого расширились работы по исследованию, разработке и созданию насосных установок, оснащенных автоматизированным регулируемым электроприводом. Ниже приводится описание некоторых, наиболее характерных установок.

1.3 Режимы работы насосной установки

Режимы работы насосной установки существенно зависят от изменения режимов водопотребления.

Режим водопотребления обычно характеризуется суточными, недельными и т.п. графиками водопотребления. На рисунке 1.2 представлен примерный суточный график водопотребления небольшого населенного пункта.

Рисунок 1.2 - Суточный график водопотребления.

Графики водопотребления характеризуются коэффициентами неравномерности. Максимальный коэффициент неравномерности:   

            

                                         Kmax=Qmax/Qcp,                                                    (1.1)

где Qmax- максимальное водопотребление;

Qcp-   среднее значение водопотребления.

Минимальный коэффициент неравномерности:

                                          Kmin= Qmin/Qcp,                                                    (1.2)

где Qmin-минимальное водопотребление.

Диапазон колебания водопотребления характеризуется отношением

                                          = Qmin/ Qmax,                                                     (1.3)                  

которое может быть также выражено через коэффициенты максимальной и минимальной неравномерности

                                           = Кmin/ Кmax                                                    (1.4)

В любой системе водоподачи имеются утечки и непроизводительные расходы, значения которых достигают во многих случаях 15-20% общей подачи. Следовательно, подача насосной установки должна быть больше водопотребления именно на это значение.

При стабильном водопотреблении установки работают с постоянными подачей и давлением или напором, которые между собой связаны соотношением:

                                          Pпол = H*Q γ g,                                                    (1.5)    

        

где     Н-напор, м; Па;

Q-подача;

g- ускорение свободного падения, м/с2.

 

С ростом водопотребления подачу приходится увеличивать. При этом потери давления в трубах увеличиваются. Чтобы компенсировать эти потери, следует увеличить давление, развиваемое насосной установкой. При уменьшении водопотребления подача и давление должны быть уменьшены.

1.4 Способы регулирования насосной установки

Регулирующие воздействия могут носить конструкторско-технологический характер или оперативно-эксплуатационный.

 К конструкторско-технологическим воздействиям на характеристики системы насос-трубопровод следует отнести:

- выбор   геометрических   и   технологических   параметров   самого трубопровода в соответствии с техническим заданием;

- подбор параметров насоса;

- обточка колеса насоса с целью изменения его характеристики;

- замена колеса насоса с той же целью.

Все эти мероприятия выполняются на стадии проекта, монтажа и наладки трубопровода, они не могут быть использованы оператором в процессе ежедневной эксплуатации трубопровода, поэтому мы рассматривать их далее не будем.

В настоящее время известны четыре метода оперативного регулирования режимов работы водопроводов:  

- регулирование методом последовательного (параллельного) включения насосов;

-  регулирование методом  дросселирования трубопровода;

-  регулирование методом перепуска части подачи насоса на его вход;

-  регулирование изменением частоты вращения приводного электродвигателя.

На рисунке 1.3 приведены (в о.е.) зависимости потребляемой насосом мощности Р при нерегулируемом приводе и РН  при регулируемом приводе от подачи (разбора) воды. Кривая Р, определяемая графической  разностью, характеризует – мощность, сэкономленную в случае установки регулируемого привода. В зависимости от статического напора НС* экономия электроэнергии может составлять до 30% от установленной мощности двигателя.

1 - мощность потребляемая нерегулируемыми насосами;  2 - мощность потребляемая регулируемыми насосами; 3 - мощность, сэкономленная при установке регулируемого привода.

Рисунок 1.3 - Зависимости потребляемой насосом мощности

1.5 Основные сведения о частотно-регулируемом электроприводе. Скалярное и векторное управление асинхронным двигателем

1.5.1 Управление асинхронным электродвигателем в частотном режиме до недавнего времени было большой проблемой, хотя теория частотного регулирования была разработана еще в тридцатых годах. Развитие частотно-регулируемого электропривода сдерживалось высокой стоимостью преобразователей частоты. Появление силовых схем с IGBT-транзисторами, разработка высокопроизводительных микропроцессорных систем управления  позволило различным фирмам Европы, США и Японии создать современные преобразователи частоты доступной стоимости.
       Известно, что регулирование частоты вращения исполнительных механизмов можно осуществлять  при помощи различных устройств: механических вариаторов,  гидравлических муфт, дополнительно вводимыми в статор или ротор резисторами, электромеханическими преобразователями частоты, статическими преобразователями частоты. 
       Применение первых четырех устройств не обеспечивает высокого качества регулирования скорости,  неэкономично, требует больших затрат при монтаже и эксплуатации. Статические преобразователи частоты являются наиболее совершенными устройствами управления асинхронным приводом в настоящее время.

Принцип частотного метода регулирования скорости асинхронного двигателя заключается в том, что,  изменяя частоту f1 питающего напряжения, можно в соответствии с выражением

.

неизменном числе  пар полюсов p изменять угловую скорость магнитного поля статора.
       Этот способ обеспечивает плавное регулирование скорости в широком диапазоне, а механические характеристики обладают высокой жесткостью.
       Регулирование скорости при этом не сопровождается увеличением скольжения асинхронного двигателя, поэтому потери мощности при регулировании невелики.
       Для получения высоких энергетических показателей асинхронного двигателя – коэффициентов мощности, полезного действия, перегрузочной способности – необходимо одновременно с частотой изменять и подводимое напряжение.

Закон изменения напряжения зависит от характера  момента  нагрузки Mс.  При постоянном  моменте   нагрузки Mс=const напряжение на статоре должно регулироваться пропорционально частоте:

.

Для вентиляторного характера момента нагрузки это состояние имеет вид:

               .

При моменте нагрузки, обратно пропорциональном скорости:

.

Таким образом, для плавного бесступенчатого регулирования частоты вращения вала асинхронного электродвигателя, преобразователь частоты должен обеспечивать одновременное регулирование частоты и напряжения на статоре асинхронного двигателя.

При скалярном управлении по определенному закону изменяют амплитуду и частоту приложенного к двигателю напряжения. Изменение частоты питающего напряжения приводит к отклонению от расчетных значений максимального и пускового моментов двигателя, к.п.д., коэффициента мощности. Поэтому для поддержания требуемых рабочих характеристик двигателя необходимо с изменением частоты одновременно соответственно изменять и амплитуду напряжения.

В существующих преобразователях частоты при скалярном управлении чаще всего поддерживается постоянным отношение максимального момента двигателя Ммакс к моменту сопротивления на валу Мс. То есть при изменении частоты амплитуда напряжения изменяется таким образом, что отношение максимального момента двигателя к текущему моменту нагрузки остается неизменным. Это отношение называется перегрузочная способность двигателя.

При постоянстве перегрузочной способности номинальные коэффициент мощности и к.п.д. двигателя на всем диапазоне регулирования частоты вращения практически не изменяются.

Основная особенность при регулировании АД заключается в том, что необходимо изменять напряжение U на статоре как в функции момента статических Mс сопротивлений, так и в соответствии с изменением частоты.

Таким образом, при скалярном методе управления зависимость напряжения питания от частоты определяется характером нагрузки на валу электрического двигателя. При этом для постоянного момента нагрузки всегда поддерживается отношение U/f = cоnst, и, по сути, обеспечивается постоянство максимального момента двигателя. Вместе с тем на малых частотах, начиная с некоторого значения частоты, максимальный момент двигателя начинает падать. Для компенсации этого и для увеличения пускового момента используется повышение уровня напряжения питания.

Используя зависимость максимального крутящего момента от напряжения и частоты, можно построить график для U от f для любого типа нагрузки.

Важным достоинством скалярного метода является возможность одновременного управления группой электродвигателей.

Скалярное управление достаточно для большинства практических случаев применения частотно - регулируемого электропривода с диапазоном регулирования частоты вращения двигателя до 1:40.

Векторное управление позволяет существенно увеличить диапазон управления, точность регулирования, повысить быстродействие электропривода. Этот метод обеспечивает непосредственное управление вращающим моментом двигателя.

Вращающий момент определяется током статора, который создает возбуждающее магнитное поле. При непосредственном управлении моментом необходимо изменять кроме амплитуды и фазу статорного тока, то есть вектор тока. Этим и обусловлен термин «векторное управление».

Для управления вектором тока, а, следовательно, положением магнитного потока статора относительно вращающегося ротора требуется знать точное положение ротора в любой момент времени. Задача решается либо с помощью выносного датчика положения ротора, либо определением положения ротора путем вычислений по другим параметрам двигателя. В качестве этих параметров используются токи и напряжения статорных обмоток.

Менее дорогим является частотно - регулируемый электропривод с векторным управлением без датчика обратной связи скорости, однако векторное управление при этом требует большого объема и высокой скорости вычислений от преобразователя частоты.

Кроме того, для непосредственного управления моментом при малых, близких к нулевым скоростям вращения работа частотно регулируемого электропривода без обратной связи по скорости невозможна.

Векторное управление с датчиком обратной связи скорости обеспечивает диапазон регулирования до 1:1000 и выше, точность регулирования по скорости – сотые доли процента, точность по моменту – единицы процентов.

В синхронном частотно-регулируемом приводе применяются те же методы управления, что и в асинхронном.

Управляющая часть ПЧ выполняется на цифровых микропроцессорах и обеспечивает управление силовыми электронными ключами, а также решение большого количества вспомогательных задач (контроль, диагностика, защита). При этом на выходе преобразователя частоты формируется трехфазное (или однофазное) переменное напряжение изменяемой частоты и амплитуды ( ивых=  vаr,  ƒвых =  vаr).

Механические характеристики асинхронного двигателя при частотном регулировании скорости для различных объектов управления имеют вид представленный на рисунке 1.2.

Итак, при объектах управления с постоянным моментом статической нагрузки Mc = Const, напряжение источника питания должно изменяться пропорционально его частоте U/f = const  в объектах управления, требующих регулирования скорости при постоянстве мощности Pc=Const закон управления, будет: U/f = const, при вентиляторной нагрузке закон управления соответствует U/f2 = const. По этим соображениям наибольшее распространение метод регулирования получил для механизмов Mс = Const, хотя в принципе использование функциональных преобразователей позволяет реализовать любой из этих законов.

До последнего времени системы электроприводов прямоточных волочильных станов строились исключительно на базе двигателей постоянного тока. Причиной этому являлось отсутствие надежных преобразователей частоты. При этом системы тиристорный преобразователь двигатель (ТП-Д) имеют такие недостатки, как:

- ограничение темпа нарастания тока якоря, повышенный момент инерции электропривода, приводящие к снижению быстродействия систем автоматического регулирования;

- высокие массогабаритные показатели;

- трудоемкость в обслуживании.

Перечисленные недостатки обусловлены наличием коллектора и соответственно процессов коммутации и могут быть исключены при построении системы электропривода на основе асинхронного короткозамкнутого двигателя.

В настоящее время имеется достаточный опыт промышленного применения электроприводов по системе ПЧ-АД в диапазоне мощностей 35...100 кВт.  

Таким образом, система ПЧ-АД имеющая диапазон регулирования до 1:1000 и выше, точность регулирования по скорости – сотые доли процента и  точность по моменту – единицы процентов может обеспечивать необходимую синхронизацию скоростей приводных электродвигателей в прямоточном волочильном стане с целью безобрывного волочения и заданной величиной противонатяжения проволоки.

1.5.2 Насосные станции с частотными электроприводами. В насосной станции №1 в г. Талдыкорган обычный короткозамкнутый асинхронный электродвигатель насоса мощностью 110 кВт/ч включен через преобразователь ПЧТ, разработанный в НИИ ХЭМЗ. Система управления электроприводом построена аналогично ранее описанным, за исключением того, что в качестве преобразователя уровня в системе использован ультразвуковой уровнемер ЭХО3. Применение частотного электропривода в этой установке уменьшает потребление электроэнергии на 60 тыс. кВт - ч в год, Т.о. примерно на 5 %.

В насосных станциях г. Талдыкорган используются также частотные преобразователи типа ПЧР-2 и производства финской фирмы Stromberg, на основе которых созданы и работают свыше 10 систем автоматического регулирования режима работы насосных станций с агрегатами мощностью от 75 до 160 кВт.

Частотные преобразователи фирмы Stromberg - высоконадежные и достаточно компактные средства регулирования насосных агрегатов. Для обеспечения равномерного использования насосных агрегатов предусматривается устройство, с помощью которого они могут поочередно подключаться к одному преобразователю.

1.5.3 Многоскоростные электродвигатели в насосных установках. Циркуляционные насосные станции некоторых талдыкорганских ТЭЦ укомплектованы вертикальными насосными агрегатами с двухскоростными двигателями марки ДВДА215/64-16-20К. Из семи насосов каждой станции два приводятся во вращение этими электродвигателями. Номинальная мощность двигателей 1400 кВт, частота вращения 375 и 300 об/мин. Наличие таких насосных агрегатов позволяет лучше приспосабливать режим работы насосной установки к режиму работы теплосети. Применяются двухскоростные электродвигатели и в водопроводных насосных установках.

1.6 Насосная станция с приводом на базе вентильного электродвигателя. Преимущества использования регулируемого электропривода в технологических процессах

К примеру на насосной станции №2 г. Талдыкорган  внедрена САУ с использованием электропривода на базе вентильного электродвигателя. Из шести насосов марки 30-ФВ-17, установленных на станции, один из них оснащен таким электроприводом с применением преобразователя ПЧВН, разработанного НИИ ХЭМЗ. Мощность электропривода 1600 кВт, напряжение двигателя 10 кВ. Преобразователь подключен к питающей электросети через понижающий сухой трансформатор мощностью 4000 кВА, а двигатель - к преобразователю через такой же повышающий трансформатор. В состав преобразователя входит также тиристорный преобразователь питания системы возбуждения синхронного электродвигателя, который при внедрении электропривода не заменялся. Система управления электроприводом насоса аналогична вышеописанным. В качестве датчика уровня использован воздушный колокол и дифманометр с выходом 0-5 мА. В системе управления использован ПИ-регулятор типа Р-17. Применение САУ с регулируемым электроприводом снизило потребление электроэнергии примерно на 1200 тыс. кВт-ч год, улучшило условия эксплуатации насосного оборудования, облегчило условия работы оперативного персонала. Анализ работы САУ и выполненные расчеты показывают, что оборудование аналогичным электроприводом второго насосного агрегата позволяло бы увеличить экономию электроэнергии почти вдвое. На станции прошло проверку устройство, исключающее работу регулируемого насоса в зоне низких КПД.

Применение регулируемого электропривода обеспечивает энергосбережение и позволяет получать новые качества систем и объектов. Значительная экономия электроэнергии обеспечивается за счет регулирования какого-либо технологического параметра. Если это транспортер или конвейер, то можно регулировать скорость его движения. Если это насос или вентилятор – можно поддерживать давление или регулировать производительность. Если это станок, то можно плавно регулировать скорость подачи или главного движения.

      

     Перспективность частотного  регулирования  наглядно  видна  из рисунка 1.3.

Рисунок 1.3 - Перспективность частотного  регулирования

Особый экономический эффект от использования преобразователей частоты дает применение частотного регулирования на объектах, обеспечивающих транспортировку жидкостей. До сих пор самым распространённым способом регулирования производительности таких объектов является использование задвижек или регулирующих клапанов, но сегодня доступным становится частотное регулирование асинхронного двигателя, приводящего в движение, например, рабочее колесо насосного агрегата или вентилятора.

Таким образом, при дросселировании  поток вещества, сдерживаемый задвижкой или клапаном,  не совершает полезной работы. Применение регулируемого электропривода насоса или вентилятора позволяет задать необходимое давление или расход, что обеспечит не только экономию электроэнергии, но и снизит потери транспортируемого вещества.

1.7 Требования к автоматизированному электроприводу, системе управления насосной установки и обоснование выбора системы электропривода

Насосы являются механизмами с режимом длительной нагрузки с малым числом включений и большим количеством часов работы в году. Нагрузка на валу приводного двигателя спокойная, без перегрузок. Необходимый диапазон частоты регулирования не превышает, как правило, 2.

Нагрузка на валу механизма носит чисто вентиляторный характер, т.е. статический момент сопротивления на валу механизма пропорционален квадрату скорости.

Электропривод должен нормально функционировать в условиях повышенной влажности и относительно высоких температур, а также иметь максимально возможные показатели надежности. В этих условиях предпочтительным является применение асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, получающего питание от преобразователя частоты. АД КР отличается простотой, надежностью, отсутствием контактных соединений (щеток), дешевизной, а преобразователь частоты позволяет добиться достаточно точного регулирования скорости АД КР.

Таким образом, можно сформулировать требования к электроприводу. Электропривод должен обеспечивать:

- диапазон регулирования скорости 3: 1;

- перегрузочную способность не ниже 1,5;

- плавный пуск насосного агрегата и разгона до заданной скорости;

- торможение выбегом;

- климатическое исполнение УХЛ4;

- степень защиты IP44.

Автоматизация производственных установок позволяет более быстро и точно воспроизводить технологический процесс. При полной автоматизации процесса не требуется постоянного участия человека, ему остается роль наблюдателя и корректировщика. На данный момент целесообразно автоматизировать производственные установки при помощи микропроцессорных систем (программируемых контроллеров), которые позволяют заменить жесткую логику на программное управление, повысить надежность и гибкость системы управления.

Определим требования к автоматизированной системе управления:

- плавный пуск насосного агрегата и разгон до заданной скорости;

- определение необходимого напора в зависимости от текущего расхода;

- стабилизация необходимого напора жидкости в системе за счет регулирования скорости вращения электродвигателя;

- включение и отключение резервного насоса в зависимости от требуемого расхода;

- ввод в действие резервного насоса в случае аварии рабочего;

- автоматический разгон насосного агрегата после исчезновения напряжения питания (автоматическое повторное включение);

- защита от тепловых перегрузок приводных двигателей насосных агрегатов;

- периодическая смена основного насосного агрегата стабилизирующего подачу жидкости в систему;

- система управления должна обеспечивать контроль минимального, максимального и аварийного расхода.

Для привода насосной установки предварительно была выбрана система: преобразователь частоты - асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Действительно, на основании сформированных требований к электроприводу и системе автоматизации, можно предположить, что использование в насосной установке двигателя постоянного тока с тиристорным выпрямителем не имеет смысла, т.к. по сравнению с асинхронным двигателем с КЗР и ПЧ ДПТ имеет следующие недостатки:

- наличие щеточного контакта понижает надежность и неприхотливость двигателя;

- высокая стоимость ДПТ, по сравнению с АД КЗР;

- на щеточных контактах отрицательно сказывается высокая влажность окружающей среды, следовательно, для использования в насосной установке потребуется специальный, герметизированный ДПТ, что еще более поднимет его сложность и стоимость.

Достоинства ДПТ перед АД такие как простота и точность регулирования скорости в широком диапазоне, хорошие статические характеристики в данном случае, при использовании в качестве привода насосной установки, не имеют решающего значения, т.к. особая точность отработки заданной скорости и ее стабилизации не нужна, тем более не нужен широкий диапазон регулирования скорости (вполне достаточно иметь диапазон регулирования скорости D = 3…5). Тем более, что использование системы ПЧ-АД дает результаты не намного худшие, чем использование системы УВ-ДПТ или ШИП-ДПТ, а преобразователь частоты стоит не намного больше чем управляемый выпрямитель или широтно-импульсный преобразователь, которые все чаще применяются для управления приводами постоянного тока.

Системы электропривода с АД с фазным ротором не являются актуальными т.к.:

- система АД ФР со ступенчатым регулированием скорости в принципе подходит по характеристикам и дешевле по стоимости, но, наличие добавочных сопротивлений в роторной цепи увеличивает расход электроэнергии, что является весьма актуальным;

- система АД ФР с импульсным регулированием сопротивления имеет характеристики, аналогичные характеристикам системы ПЧ-АД КЗР, но при соизмеримой цене преобразователя частоты и импульсного регулятора сопротивления, стоимость АД ФР гораздо выше, чем АД КЗР.

Системы электропривода с синхронными двигателями также как и системы АД ФР вполне пригодны для насосных установок, но их использование обойдется дороже из-за дороговизны двигателя.

Таким образом можно выделить следующие существенные преимущества системы ПЧ-АД КЗР перед другими системами электропривода при использовании его в насосной установке: простота и надежность двигателя; отсутствие контактных соединений (щеток) в двигателе; низкая стоимость двигателя; достаточное качество регулирования скорости; экономичность.

Недостаток системы ПЧ-АД КЗР один - пока что достаточно высокая стоимость преобразователя частоты.

Исходя из вышеперечисленных соображений, целесообразно использовать в качестве приводного двигателя насосной установки асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, а питание двигателя осуществлять от преобразователя частоты с векторным управлением.

1.8 Цели и задачи исследования

В данном дипломном проекте необходимо решить и исследовать следующие задачи:

- выбрать систему электропривода  насосных станций и рассчитать  ее параметры

- рассчитать нагрузки механизмов установки

- произвести предварительный расчет мощности электродвигателя и его выбор

- исследовать требования к автоматизированному   электроприводу  и системе управления насосной установки и обосновать выбор системы электропривода

- произвести  расчет  элементов  электропривода,  преобразователя  и устройств автоматизации,

- исследовать модель частотного электропривода в среде MATLAB.

2 Выбор систем электропривода насосных станций и расчет его параметров

2.1 Структура частотного преобразователя

Большинство  современных  преобразователей частоты построено по схеме двойного преобразования.  Они  состоят из следующих основных частей:  звена  постоянного  тока  (неуправляемого выпрямителя), силового импульсного инвертора и системы управления.
       Звено постоянного тока состоит из неуправляемого выпрямителя и фильтра.  Переменное напряжение питающей сети преобразуется в нем в напряжение  постоянного тока.
       Силовой трехфазный импульсный инвертор состоит из шести транзисторных ключей. Каждая обмотка электродвигателя подключается через соответствующий ключ к положительному и отрицательному выводам выпрямителя. Инвертор осуществляет преобразование выпрямленного напряжения в трехфазное переменное напряжение нужной частоты и амплитуды, которое прикладывается к обмоткам статора электродвигателя.
      В выходных каскадах инвертора в качестве ключей используются силовые IGBT-транзисторы. По сравнению с тиристорами они имеют более высокую частоту переключения, что позволяет вырабатывать выходной сигнал синусоидальной формы с минимальными искажениями.

2.2 Принцип работы преобразователя частоты

Преобразователь частоты состоит из неуправляемого диодного силового выпрямителя В, автономного инвертора , системы  управления ШИМ, системы автоматического регулирования, дросселя Lв и конденсатора фильтра Cв (рисунок 2.1).  Регулирование выходной частоты fвых. и напряжения  Uвых осуществляется в инверторе за счет высокочастотного широтно-импульсного управления.

Широтно-импульсное управление характеризуется периодом модуляции, внутри которого обмотка статора электродвигателя подключается поочередно к положительному и отрицательному полюсам выпрямителя

Длительность   этих   состояний   внутри  периода ШИМ модулируется по синусоидальному закону. При  высоких  (обычно 2…15 кГц) тактовых частотах ШИМ,  в  обмотках  электродвигателя,   вследствие  их  фильтрующих  свойств, текут синусоидальные токи.  


Рисунок 2.1 - Преобразователь частоты

Таким образом, форма кривой выходного напряжения представляет собой высокочастотную двухполярную последовательность прямоугольных импульсов (рисунок 2.2). Частота импульсов определяется частотой ШИМ, длительность (ширина) импульсов в течение периода выходной частоты АИН промодули-рована по синусоидальному закону. Форма кривой выходного тока (тока в обмотках асинхронного электродвигателя) практически синусоидальна.
 Регулирование выходного напряжения инвертора можно осуществить двумя способами: амплитудным  (АР) за счет изменения входного напряжения Uв  и широтно-импульсным (ШИМ) за счет изменения программы переключения вентилей V1-V6 при Uв = const.

Второй способ получил распространение в современных преобразователях частоты благодаря развитию современной элементной базы (микропроцессоры, IBGT-транзисторы). При широтно-импульсной модуляции форма токов в обмотках статора асинхронного двигателя получается близкой к синусоидальной благодаря фильтрующим свойствам самих обмоток.

Такое управление позволяет получить высокий КПД преобразователя и эквивалентно аналоговому управлению с помощью частоты и амплитуды напряжения.
         Современные инверторы выполняются на основе полностью управляемых силовых полупроводниковых приборов – запираемых GTO – тиристоров, либо биполярных IGBT-транзисторов с изолированным затвором.


Рисунок 2.2 - Форма кривой выходного напряжения

На рисунке 2.3 представлена 3-х фазная мостовая схема автономного инвертора на IGBT-транзисторах.

Она состоит из входного емкостного фильтра Cф и шести IGBT-транзисторов V1-V6 включенными встречно-параллельно диодами обратного тока D1-D6.

И – трехфазный мостовой инвертор; В – трехфазный мостовой выпрямитель;

Сф – конденсатор фильтра.

Рисунок 2.3 - 3-х фазная мостовая схема автономного инвертора на IGBT-транзисторах

За счет поочередного переключения вентилей V1-V6 по алгоритму, заданному системой управления, постоянное входной напряжение Uв  преобразуется в переменное прямоугольно-импульсное выходное напряжение. Через управляемые ключи V1-V6 протекает активная составляющая тока асинхронного электродвигателя, через диоды D1-D6 – реактивная составляющая тока.

2.3 Оценка влияния преобразователя частоты на питающую сеть. Вопросы  качества электроэнергии

Вопросам качества электрической энергии в последние несколько лет уделяется очень большое внимание. Электрическая энергия используется во всех    сферах    жизнедеятельности    человека,    обладает    совокупностью специфических свойств и непосредственно участвует в создании других видов    продукции,    влияя    на   их   качество.    Каждый   электроприемник предназначен   для  работы  при  определенных  параметрах  электрической энергии: номинальных частоте, напряжении и т. п., поэтому для нормальной его работы  должно  быть  обеспечено требуемое  качество  электрической энергии.   Таким  образом,   качество  электрической  энергии  определяется совокупностью    характеристик    электрической    энергии,    при    которых электроприемники могут нормально работать и выполнять заложенные в них функции. Важность проблемы повышения качества электрической энергии нарастала  вместе  с развитием  и  широким  внедрением  на производстве вентильных      преобразователей      и      различных      высокоэффективных технологических   установок,   таких   как   дуговые   сталеплавильные   печи, сварочные установки и др. В итоге возник своего рода парадокс: применение новых  технологий,  которые  экономичны  и технологически  эффективны, которые улучшают жизнь людей, отрицательно сказывается на качестве электроэнергии в электрических сетях. Ущерб, который несут потребители и энергосистема  вследствие  ухудшения  качества  электроэнергии,  принято делить    на    электромагнитный    и    технологический.    Основные    формы электромагнитного ущерба: снижение эффективности процессов генерации, передачи   и   потребления  электроэнергии   за  счет  увеличения  потерь  в элементах    сети;    уменьшение    срока    службы    и    выход    из    строя электрооборудования из-за нарушения его нормальных режимов работы и старения   изоляции;   нарушение   нормальной   работы   и   выход  из   строя устройств релейной защиты, автоматики и связи.

В связи с ухудшением качества электроэнергии появляются так называемые отклонения напряжения. Отклонения напряжения оказывают значительное влияние на работу электродвигателей. В случае снижения напряжения на зажимах двигателя уменьшается реактивная мощность намагничивания, при той же потребляемой мощности увеличивается ток двигателя, что вызывает перегрев изоляции. Повышенный износ изоляции приводит к сокращению срока службы двигателя. При значительном снижении напряжения на зажимах асинхронного двигателя, возможно, его «опрокидывание» из-за уменьшения вращающего момента и частоты вращения ротора. Снижение напряжения ухудшает и условия пуска двигателя, так как при этом уменьшается его пусковой момент. Повышение напряжения на выводах двигателя приводит к увеличению потребляемой им реактивной мощности, которую необходимо каким-то образом компенсировать. Отрицательные отклонения напряжения приводят к увеличению производственного процесса во времени, а иногда и к браку продукции. Следует также отметить одно простое, но очень важное правило, общее для любого электрооборудования: при повышении напряжения сверх номинального происходит перерасход электроэнергии по сравнению с уровнем ее потребления в номинальном режиме работы электрооборудования. Во вращающихся машинах гармоники напряжения и тока приводят к появлению добавочных потерь в обмотках ротора, в цепях статора, а также в стали статора и ротора. Потери в проводниках статора и ротора при этом больше, чем определяемые омическим сопротивлением, из-за вихревых токов и поверхностного эффекта. Токи утечки, вызываемые гармониками в торцевых зонах статора и ротора, также приводят к дополнительным потерям. Все это приводит к повышению общей температуры  машины  и  к  местным  перегревам,  наиболее  вероятным  в роторе, что может привести к очень серьезным последствиям. Также следует отметить, что при определенных условиях наложения гармоник может возникнуть механическая вибрация ротора. Несимметричные токи нагрузки, протекающие по элементам системы электроснабжения, вызывают в них несимметричные падения напряжения. Вследствие этого на выводах ЭП появляется несимметричная система напряжений. Отклонения напряжения у ЭП перегруженной фазы могут превысить допустимые значения. Кроме ухудшения режима напряжения у ЭП, при несимметричном режиме существенно ухудшаются условия работы как самих ЭП, так и всех элементов сети, что ведет к снижению надежности работы электрооборудования и системы электроснабжения в целом. Качественно отличается действие несимметричного режима от симметричного у таких распространенных трехфазных ЭП, как асинхронные двигатели (АД). Сопротивление обратной последовательности АД примерно в 5 раз меньше сопротивления прямой последовательности. Поэтому даже небольшая несимметрия напряжений вызывает значительные токи обратной последовательности, что ведет к дополнительному нагреву статора и ротора. Все это в итоге приводит к ускоренному старению изоляции, уменьшению располагаемой мощности двигателя, к снижению их производительности и дальнейшему дефициту активной мощности.

Поэтому был принят ряд международных нормативов и ГОСТов по нормам качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения, который определяет все основные показатели качества электрической энергии. Каждый из этих показателей характеризует какое-либо свойство электрической энергии (отклонение напряжения, колебания напряжения и др.). В данной дипломной работе выбранный частотный преобразователь частоты РЭН-2-02-УХЛ4 должен соответствовать всем вышеперечисленным нормам и требованием.

2.4 Расчетная схема механической части электропривода

Кинематическая схема механической части электропривода изображена на рисунке 2.4.

М – приводной асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором; Н – горизонтальный центробежный консольный насос.

Рисунок 2.4 – Кинематическая схема электропривода

Упругими свойствами соединительной муфты и валов можно пренебречь ввиду большой жесткости механиче6ской системы. Тогда на основании кинематической схемы (рисунка 2.4) составим одномассовую расчетную схему механической части электропривода, представленную на рисунке 2.5.

- суммарный момент инерции электропривода; - статистический момент; - угловая скорость.

Рисунок 2.5 – Расчетная схема механической части электропривода

2.5 Расчет нагрузок механизмов установки

При подборе центробежных насосов для конкретных установок необходимо знать зависимость одних параметров от других. В качестве независимого переменного параметра при построении характеристик принимают подачу насоса Q, так как она непосредственно связана с расходом жидкой среды в системе трубопроводов данной насосной установки. Изменение же остальных параметров насоса зависит от подачи.

Статической характеристикой сети (трубопровода) называется зависимость между расходом жидкости через трубопровод и напором H, который требуется для обеспечения этого расхода. Она описывается уравнением:

                                         ,                                          (2.1)

где: Нст - статическая составляющая напора, в нашем случае равна нулю, R - сопротивление сети, не является постоянной величиной, изменяется в зависимости от состояния сети от 100Rб при отсутствии потребления воды из сети до Rб при максимуме потребления воды из сети, здесь Rб =Hном/Q2ном  - базовое сопротивление сети (сопротивление сети при максимальном потреблении воды из нее).

При отсутствии потребления воды из сети, сопротивление сети имеет значение 100Rб т.к. в этом случае идет сток воды через обратный трубопровод, а также имеются утечки воды (например, в неплотных соединениях и т.д.).

Статической (напорной) характеристикой насоса называется зависимость напора Н от подачи насоса Q при постоянной частоте вращения n рабочего колеса:

                                         ,                                    (2.2)

где: Н0 - напор, соответствующий нулевой подаче, , м;

С - коэффициент, определяемый как  C=H1-Hном/Q2ном-Q21, здесь Н1 = 25,7 м и Q1 = 60 м3/ч - некоторые точки на характеристике насоса; n, nном - соответственно текущая и номинальная скорость вращения насоса.

Характеристики строим для nном = 2900 об/мин; n = 2489 об/мин; n = 1993 об/мин, что необходимо для поддержания напора соответственно при максимальном потреблении воды из сети, потреблению воды из сети равному 50%, минимальному потреблению воды из сети.

По формулам 2.1 и 2.2 строим совмещенные статические характеристики сети (трубопровода) и насоса (турбомеханизма). Данные характеристики, были рассчитаны и построены на ЭВМ при помощи программы EXCEL’97. Результаты расчетов по формулам 2.1 и 2.2 в графическом виде приведены на рисунке 2.6.

Рисунок 2.6 – Совмещенные статистические характеристики насоса и сети

 2.6 Выбор электродвигателя и расчет его мощности

В качестве электропривода для проектируемой установки применим трехфазный асинхронный электропривод, построенный по системе ПЧ-АД КЗР. Действительно, применение системы ПЧ-АД позволяет плавно изменять скорость привода в достаточно широких пределах, что должно обеспечить плавное регулирование напора в насосной установке, и, в итоге, значительно уменьшить количество энергии, потребляемой насосной установкой.

Автоматизировать установку предлагается внедрением программируемого контроллера. В функции контроллера в таком случае будут входить: выработка задания для электропривода в зависимости от напора в сети; осуществление переключения основного и резервного насосов при выходе из строя основного; диагностика состояния элементов установки; подключение дополнительного насоса при перегрузке основного; выдача аварийных сигналов в диспетчерскую службу.

В соответствии с техническими данными насоса, рассчитанной предварительно мощностью двигателя а также, согласно выбранной системы электропривода, предварительно выбираем трехфазный асинхронный двигатель 4А112М2У3 с короткозамкнутым ротором серии 4А, с номинальными техническими характеристиками приведенными ниже [2]:

- номинальная мощность: 7,5 кВт;

- синхронная частота вращения: 3000 об/мин;

- номинальное скольжение: 2,6%;

- номинальный КПД: 87,5%;

- номинальный cos = 0,88;

- Мmaxном = 2,2;

- Мпном = 2;

- критическое скольжение: 17%;

- кратность пускового тока: Iп/Iном = 7,5;

- момент инерции двигателя: 0,01 кг*м2.

Степень защиты выбранного двигателя - IP44, обеспечивает защиту от проникновения внутрь оболочки проволоки, инструментов и т.п. диаметром или толщиной более 2,5мм и от проникновения твердых тел размером более 1 мм, обеспечивает защиту от брызг: вода, разбрызгиваемая на оболочку в любом направлении не должна оказывать вредного влияния на изделие.

Способ охлаждения ICАО141 - закрытая машина с ребристой или гладкой станиной, обдуваемой внешним вентилятором, расположенным на валу машины.

 Определим мощность двигателя, необходимую для привода насоса. Исходя из [1] получаем:

                                    ,                                       (2.3)

где: = 1000 кг/м3 - плотность перекачиваемой жидкости (воды);  = 1.25 - коэффициент запаса; Qном и Нном - параметры насоса, g = 9.81 кг/ - ускорение свободного падения; ном = 79,5% - номинальный КПД насоса.

Подставив необходимые значения в формулу 2.3, получаем, что мощность, необходимая для приведения насоса в движение равна 7,5 кВт.

2.7 Выбор преобразователя и устройств автоматизации  

 В соответствии с требованиями, предъявляемыми к системе автоматизации, выбранной системой электропривода и выбранным двигателем, для питания двигателя предварительно выбираем преобразователь частоты РЭН-2-02-УХЛ4 (ЯВИЕ.435321.001) а для управления насосной установкой применим контроллер ГСП МИКРОДАТ.

Данный преобразователь частоты РЭН-2-02-УХЛ4 предназначен для частотного управления асинхронными трехфазными электродвигателями мощностью до 30 кВт. Область применения преобразователя: насосные станции водо - и теплоснабжения в жилищно-коммунальном хозяйстве, энергетике, технологические насосные установки в химической промышленности, станции оборотного водоснабжения на предприятиях машиностроительной и других отраслей промышленности. Основные параметры преобразователя частоты типа РЭН:

- номинальное напряжение питающей сети 338010% В, 501% Гц;

- номинальное напряжение питания приводного двигателя 3380 В, 50 Гц;

- номинальная мощность приводного двигателя - не более 7,5, 11, 15, 22, 30 кВт, в зависимости от конструктивного исполнения преобразователя (принимаем преобразователь РЭН-2-02-УХЛ4, рассчитанный на мощность приводного двигателя до 7,5 кВт);

- диапазон регулирования частоты от 2,5 до 50 Гц;

- форма выходного напряжения - импульсная, модулированная по гармоническому закону, обеспечивает квазисинусоидальную форму тока во всем диапазоне регулирования выходной частоты;

- коэффициент полезного действия преобразователя в номинальном режиме не менее 0,9;

- коэффициент мощности преобразователя - не менее 0,95;

- преобразователь частоты предназначен для работы в закрытых отапливаемых помещениях в районах с умеренным климатом.

3 Исследование частотно-управляемого электропривода насосной станции в среде MATLAB 

3.1 Исследование модели асинхронного двигателя в и его математическое описание

Токи и напряжения фаз статора (ротора тоже) асинхронного двигателя можно представить в виде пространственного вектора [4], что приводит к сокращению числа и упрощению структуры уравнений, описывающих рабочие процессы асинхронного двигателя.

В общем случае на трёхфазной обмотке статора действует трёхфазная система напряжений:

                                                                             (3.1)                   

Суммарный вектор напряжения можно представить в виде:

.

Если ось А координатной системы А, В, С совместить с вещественной осью комплексной плоскости, расположенной перпендикулярно валу машины, то пространственный (обобщенный) вектор напряжения на обмотках статора асинхронного двигателя определяется уравнением:

                            ,                               (3.2)

где  – мгновенные значения фазных напряжений (3.1);

a – оператор поворота.

                                                    (3.3)

Подставим в формулу для пространственного вектора (3.2) выражения (3.1) и (3.2):

               ,         (3.4)

При преобразовании полученного выражения использованы следующие соотношения:

                                            (3.5)

После преобразования (3.4) получим:

                                   ,                               (3.6)

Приведем полученное комплексное выражение к стандартной тригонометрической форме, заменив sinωt=cos(π/2–ωt) и cosωt=sin(π/2–ωt):

                        ,                  (3.7)

Переведем полученное выражение из тригонометрической формы в показательную:

                         ,                     (3.8)

что указывает на возникновение постоянной по амплитуде Um пространственной волны напряжения, вращающейся в положительном направлении с частотой ω. Начальное положение пространственного вектора при t=0 соответствует углу (–π/2), что позволяет получить его проекции при вращении на оси А, В, С, изменяющиеся в соответствии с формулами (3.1).

На рисунке 3.1 представлена геометрическая интерпретация пространственного вектора напряжения – это вектор на комплексной плоскости с модулем (длиной) Um, вращающийся с угловой скоростью ω в положительном направлении.

Рисунок 3.1 – Пространственный вектор напряжения

Проекции вектора  на фазные оси А, В, С определяют мгновенные напряжения в фазах. Аналогично пространственными векторами можно представить все напряжения, токи и потокосцепления, входящие в уравнения, описывающие работу асинхронного двигателя.

3.1.1 Преобразование трёхфазной в двухфазную систему. При построении реальных систем электропривода переменного тока, как асинхронных, так и синхронных, практически всегда в систему управления включают преобразователи фаз 3/2 и 2/3 [2].

Первый (3/2) преобразовывает фазные напряжения трёхфазной системы в напряжения двухфазной системы в координатах α, β. Отметим, что как трёхосная координатная система А, В, С, так и двухосная α, β являются неподвижными системами. Пространственный вектор изображает результат совместного действия трёхфазной системы токов любой эквивалентной m – фазной и, в частности, двухфазной системы. Переход к двухфазной системе в математическом отношении эквивалентен рассмотрению пространственного вектора в новой прямоугольной системе координат α, β. Физический смысл такого преобразования координат состоит в замене реальной трёхфазной машины эквивалентной двухфазной моделью, характеризующейся тем же значением пространственного вектора. Такая замена переменных широко используется при математическом исследовании электрических машин с целью упрощения систем дифференциальных уравнений электрического равновесия статорных и роторных цепей.

На рисунке 3.2  изображено преобразование координат.

Рисунок 3.2 – Преобразование координат: а) условное графическое обозначение преобразователя; б) координаты

Преобразователь (3.2) осуществляет преобразование трёхфазных напряжений UA, UB, UC (3.1) в двухфазные напряжения Uα, Uβ в соответствии с выражениями (3.2) и (3.3):

                    ,                       (3.9)

После преобразования (1.18) получим

                         ,                                     (3.10)

При этом следует иметь в виду, что фазная ось α прямоугольной (двухфазной) системы совмещена с фазной осью А трёхфазной системы (рисунок 3.2,б).

На рисунке 3.3 показана модель преобразователя (3/2) в Simulink (Matlab) [2].

 

Рисунок 3.3 – Модель преобразователя

На рисунке 3.4 показан результат преобразования трёхфазного напряжения в двухфазное. Амплитуда напряжения принята Um=1В, частота ω=314рад/сек (f=50Гц). Не трудно отметить, что пространственный вектор напряжения в координатах α, β описывается выражением (3.7), полученным для трёхфазной системы напряжений . Из (3.7) следует, что в двухфазной системе напряжения вычисляются, как  и . Результаты расчета напряжений Uα и Uβ на модели позволяют сделать вывод, что пространственный вектор для трёхфазной и эквивалентной двухфазной систем одинаков и имеет выражение .

Рисунок 3.4 – Результаты преобразования 3-хфазной системы напряжений в двухфазное (Um=1В, f=50Гц)

           3.1.2 Преобразователь двухфазной системы в трёхфазную. При разработке преобразователя (2/3) следует иметь в виду, что фазный вектор трехфазной системы  представляет проекцию пространственного вектора  на оси А, В, С. Выражения для фазных напряжений  представляют действительную часть проекции пространственного вектора  на фазные оси А, В, С.

В соответствии с этим, имеем [2]:

 (3.10)

На рисунке 3.5 показан процесс графического формирования мгновенного состояния векторов фазных напряжений  для произвольного положения пространственного вектора .

Рисунок 3.5 – Графическая интерпретация работы преобразователя: а) условное графическое изображение преобразователя, б) преобразование координат

Полученные выражения (3.10) использованы при разработке модели преобразователя фаз (2/3) в Matlab [2], показанной на рисунке 3.6.

 

Рисунок 3.6 – Модель преобразователя фаз с раскрытой подсистемой

На рисунке 3.7 показаны результаты моделирования эквивалентного обратного преобразования двухфазной системы в трёхфазную. Так же амплитудное напряжение Um=1В и частота 50Гц. На выходе получена трёхфазная система напряжений с прямым чередованием фаз.

    Рисунок 3.7 – Результаты моделирования работы преобразователя фаз

3.1.3 Вращающаяся система координат. Вращающаяся система координат в общем случае может перемещаться относительно неподвижной с произвольной скоростью . Мгновенное положение такой системы координат относительно неподвижной определяется углом γ между вещественными осями систем координат. Положение пространственного вектора напряжения во вращающейся системе координат можно определить путем его поворота на угол γ против направления вращения. Поэтому между выражениями пространственного вектора  в неподвижной и  во вращающейся системах координат имеют место следующие соотношения [2]:

                                                         (3.11)

Математическая основа преобразования координат поясняется на рисунке 3.8.

В неподвижной системе координат (α, β) пространственный вектор напряжения может быть представлен в алгебраической и показательной форме .

Рисунок 3.8 – Преобразование координат

Аналогично в системе вращающихся координат (х, у) тот же самый вектор может быть представлен в виде:

                   ,      (3.12)

Из выражения (3.12) получаем уравнения перехода от неподвижной системы координат к вращающейся:

             

      .             (3.13)

Аналогично получаем уравнения перехода от вращающейся системы координат к неподвижной с учетом (3.11):

Тогда

              ,             (3.14)

На рисунке 3.9 представлена модель преобразователя неподвижной системы координат во вращающуюся, реализованную по уравнениям (3.13). На вход модели поданы проекции пространственного вектора напряжения на оси (α, β) в виде синусоидальных напряжений частоты 314 рад/сек и текущий угол поворота координатной оси от блока Integrator. Угол , где ωk представляет частоту вращения системы координат. Частота вращения в рад/сек задаётся константой на входе интегратора. Следует заметить, что в этом случае на вход модели подаются синусоидальные функции времени с частотой 314 рад/сек в неподвижной системе координат и задаётся вращение координат с частотой 314 рад/сек. Следовательно, на выходах Ux, Uy должны получиться неподвижные векторы, характеризуемые постоянными величинами на выходах Ux и Uy. Преобразователь координат реализован в блоке Subsystem, содержание которого представлено на рисунке 3.9.

 

Рисунок 3.9 – Модель преобразователя из неподвижной системы координат во вращающуюся

На рисунке 3.10 представлены результаты моделирования. На экране осциллоскопа представлены синусоидальные напряжения Ua и Ub в неподвижной системе и постоянные напряжения Ux=0, Uy= –1 во вращающейся, подтверждающие предположение, сделанное выше.

Рисунок 3.10  –  Результаты моделирования

Если частоту вращения координат ωk задать отличной от частоты входного напряжения, то на выходе преобразователя появляются синусоидальные напряжения разностной частоты . Следовательно, пространственный вектор вращается во вращающейся системе координат с частотой .

Аналогичная модель строится и для преобразования переменных в вращающейся системе координат в неподвижную в соответствии с уравнениями (3.14) [2].

На рисунке 3.11 представлена модель преобразователя вращающейся системы координат в неподвижную, реализованную по уравнениям (3.14). На вход модели поданы проекции пространственного вектора напряжения на вращающиеся оси (х, у) и текущий угол поворота системы координат. На выходе модели получены составляющие пространственного вектора (Ua, Ub) в неподвижной системе координат. Преобразователь координат реализован в блоке Subsystem, содержание которого представлено на рисунке 3.11.

 

Рисунок 3.11 – Модель преобразователя вращающихся координат в неподвижные

На рисунке 3.12 представлены результаты моделирования. Напряжения Ua, Ub видны на экране осциллоскопа. Следует заметить, что в этом случае на вход интегратора подаётся сигнал частоты вращения координат 314 !/с, и на выходе получаются синусоидальные напряжения частотой 50Гц.

Рисунок 3.12 – Результат моделирования процесса преобразования вращающихся координат в неподвижные

3.2 Виртуальная модель асинхронного двигателя в среде MATLAB

По умолчанию модель асинхронного двигателя из раздела библиотеки SimPowerSystems даётся для фазного ротора (рисунок 3.13,а).

Рисунок 3.13 – Виртуальная модель асинхронной машины: а) модель в абсолютных единицах двигателя с фазным ротором; б) модель короткозамкнутого двигателя; в) измерительный инструмент

Клеммы A, B, C служат для подключения к трёхфазному напряжению, клеммы a, b, c – выходы обмотки ротора. Параметры двигателя для модификации SI Units вводятся через диалоговое окно в абсолютных единицах, которое вызывается двойным щелчком по изображению двигателя (рисунок 3.14).

Рисунок 3.14 – Окно ввода параметров двигателя в абсолютных единицах

В строке Rotor type предлагается два варианта: Wound – двигатель с фазным ротором и Squirrelcage – короткозамкнутый двигатель (с беличьей клеткой). В строке Reference frame предлагается три варианта выбора системы координат:Rotor – вращающаяся с ротором с одинаковой частотой; Stationary – неподвижная, наиболее естественная для нас; Synchronous – система координат, синхронно вращающаяся с частотой сетевого напряжения. Параметры асинхронного двигателя вводятся в следующие строки в абсолютных единицах.

Чаще всего применяется короткозамкнутый двигатель (рисунок 3.13,б). К выходу m подключается специальный демультиплексор Machines Measurement Demux, находящийся в разделе SimPowerSystems в подразделе Machine.

Тип машины переменного тока отражается в строке Machine type, открываемого двойным щелчком левой кнопки мыши (рисунок 3.15).

Рисунок 3.15 – Окно выбора типа машины и перечня выходных переменных

Следует иметь в виду, что эти параметры в справочниках и каталогах не приводятся, а рассчитываются с помощью различных методик, например, так, как это рассмотрено в предыдущем пункте.

По входу Tm задаётся активный момент нагрузки в Нм. По требованию программы Simulink на рабочем поле модели должен быть размещён блок Multimeter (рисунок 3.13, в), иначе процесс моделирования блокируется.

3.3 Математическое описание системы частотно – регулируемый

асинхронный электропривод – центробежный насос   

Одним из наиболее эффективных путей развития энергосберегающих технологических режимов при управлении центробежными насосами является регулируемый электропривод. В настоящее время, доминирующее положение занимают частотно – регулируемые асинхронные электроприводы с системами автоматического управления, что позволяет решить не только технологические задачи насосных агрегатов, но и проблему энергосбережения [1].

Формирование требуемых статических и динамических свойств асинхронного частотно-регулируемого электропривода возможно лишь в замкнутой системе регулирования его координат, функциональная схема которого представлена на рисунке 3.16 [2].

Р – регулятор; Д – датчик переменных электропривода; ПЧ – преобразователь частоты.

Рисунок 3.16 – Функциональная схема замкнутой системы ПЧ-АД.

Для увеличения диапазона регулирования по скорости в данную систему регулирования необходимо введение отрицательной обратной связи по скорости. Поэтому в математическом описании переходных процессов электропривода учитывается обратная связь по скорости. Структурная схема системы ПЧ-АД с отрицательной обратной связью по скорости будет иметь вид [2]:

Отметим, что структурная схема, в соответствии с рисунком 3.17,

является линеаризованной системой электропривода.

Рисунок 3.17 –  Структурная схема системы ПЧ-АД с обратной                           связью по скорости.

На схеме приняты следующие обозначения:

βмодуль жесткости механической характеристики ;

Тэ – эквивалентная электромагнитная постоянная времени цепей статора и ротора АД;

 kПЧ – передаточный коэффициент функции ПЧ;

ТПЧ – постоянная времени цепи управления ПЧ;

Тм – электромеханическая постоянная времени.

Уравнение движения, согласно передаточной функции W1 структурной

схемы, можно записать в следующем виде:

                                 ,                                               (3.15)

или

                                ,                                            (3.16)

где   приращение скорости; приращение момента;

приращение статического момента нагрузки.

Согласно передаточной функции W2 будем иметь следующее

соотношение:

                               ,                                                 (3.17)

которое можно написать в виде дифференциального уравнения:

                               ,                                (3.18)

где  приращение угловой скорости электромагнитного поля АД.

Уравнение ПЧ, исходя из передаточной функции W3, запишем:

                             ,                                  (3.19)

а РС ( передаточная функция W4) представим уравнением:

                ,                    (3.20)

или

,                        (3.21)

Приращение  запишем в следующем виде:

,                                    (3.22)

где  - приращение задающего сигнала;

- коэффициент обратной связи по скорости.

Таким образом, математическое описание частотно – регулируемого

электропривода  центробежного насоса можно представить следующей

системой уравнений:

                                        ,

                                   ,                                          (3.23)

                                     ,

                                  ,

                                           .

3.4 Математическая модель центробежного насоса

Рассмотрим центробежный насос как объект управления и приведем  математическое описание его статических и динамических режимов на основе математической модели центробежного насоса [3].

Математическое описание напорнорасходной  характеристики насоса

запишется в следующем виде:

                                                                (3.24)

где   h0 – приведенный напор холостого хода насоса;

       b – коэффициент, характеризующий линейную зависимость между напором и подачей насоса;

       -  коэффициент, характеризующий внутреннее гидравлическое

сопротивление насоса.

В уравнении (3.24) два первых члена определяют процесс передачи

энергии от рабочего колеса жидкости, а третий член определяет суммарные потери центробежного насоса, пропорциональные квадрату производительности. Из этого следует, что динамические показатели и инерционность насоса определяется двумя первыми слагаемыми уравнения (3.10). Для получения зависимостей, характеризующих поведение насоса в динамике, обозначим    как динамическую составляющую характеристику центробежного насоса.

Динамическую характеристику насоса с учетом переходных процессов в нем можно представить в виде:

                                ,                                              (3.25)

 

или   

                                                                            (3.26)

Следует отметить, что насос с системой ПЧ – АД с обратной связью по скорости представляют единый механизм, который обладает маховой массой, составленной ротором электродвигателя и рабочим колесом насоса и имеет механическую постоянную времени.

3.5 Моделирование системы ПЧ – АД – центробежный насос в MATLAB

Математическая модель системы ПЧ – АД с обратной связью по скорости – центробежный насос, на основе системы уравнений (3.23) и (3.25), будет иметь следующий вид:

,

,

                                          ,                               (3.27)

                                                                             

где   постоянная времени переходных процессов в рабочем колесе насоса (аналогична электромагнитной постоянной времени электродвигателя).

Для удобства исследования переходных процессов динамики

системы ПЧ – АД с обратной связью по скорости и центробежный насос, после несложных преобразований, систему уравнений (3.13) представим в следующем виде:

                                                                                                                                               (3.28)

                                           

   

где   коэффициент линеаризации

переменной  .

Программа решения системы (3.28), при параметрах асинхронного двигателя  4А112М2У3:

      

параметрах ПЧ:  

   ,

параметрах регулятора скорости, коэффициента обратной связи:

   ,

а также параметрах центробежного насоса К90/20:

     

представлена на рисунке 3.18:

                            function MMN

                x0=[0;0;0;0;0];

           [T,X]=ode45(@nass,[0 20],x0);

           plot(T,X(:,1),'g-');

           %plot(T,X(:,5),'k-');

           hold on

           grid

           hold off

           function dx=nass(t,x)

           dx=zeros(5,1);

           dx(1)=1.96*x(2)-78.6*x(1);

           dx(2)=101.7*x(3)-101.7*x(1)-20*x(2);

           dx(3)=5000*x(4)-1000*x(3);

           dx(4)=5*(1-exp(-t/3))-0.74*(1.96*x(2)+0.56*x(1)-

           80*x(1)^2)-   0.74*x(1);

           dx(5)=140*x(1)-20*x(5);

           end

           end

Рисунок 3.18 -   программа решения системы, при параметрах асинхронного двигателя  4А112М2У3

Динамика системы ПЧ – АД – Центробежный насос может быть исследована на структурной схеме модели представленной на рисунке 3.19.

Рисунок 3.19 - Структурная схема модели системы ПЧ – АД – ЦБН

в MATLAB

В программе, для решения системы дифференциальных уравнений (3.28) используется численный метод Рунге – Кутта [4].

Осциллограммы, полученные в результате моделирования, приведены на рисунках 3.20, 3.21. На рисунке 3.20 представлен переходной процесс

скорости системы ПЧ – АД, на рисунке 3.21 представлен переходной процесс давления на выходе насоса.

                    

Рисунок 3.20                                          Рисунок 3.21

На рисунках 3.22, 3.23 показаны переходные процессы системы ПЧ – АД и ЦБН при изменении параметров регулятора скорости ПЧ – АД ().

           

Рисунок 3.22                                               Рисунок 3.23

Визуальное исследование осциллограмм (рисунок 3.22, 3.23) показывает, что скорость вращения колеса насоса по качественным характеристикам соответствует скорости системы ПЧ – АД с обратной связью по скорости. Визуальное исследование осциллограмм (рисунок 3.24, 3.25) показывает, что темп нарастания давления (ускорение) выше, чем темп нарастания скорости системы ПЧ-АД.

4 Безопасность жизнедеятельности

4.1 Анализ условий труда в насосной станции

Экономические показатели и надежность работы систем водоснабжения во многом зависит от правильной эксплуатации насосных станций, обслуживающих эти системы. Для нормальной эксплуатации на насосных станциях в зависимости от класса надежности их действия необходимо иметь соответствующий резерв насосного оборудования.

Расположение внутренних коммуникационных трубопроводов станции должно быть удобным для эксплуатации, осмотра и ремонта, а их пропускная способность рассчитана на возможность подачи насосными агрегатами заданного расхода жидкости, как в нормальных, так и в аварийных режимах работы станции.

Насосы, их двигатели и трубопроводы должны быть оборудованы необходимой арматурой, регулировочными приспособлениями и контрольно-измерительной аппаратурой.

Вновь построенные насосные станции включаются в постоянную эксплуатацию после приемки их приемочными комиссиями, проверяющими качество выполненных работ и соответствие всех элементов сооружений станции утвержденному проекту.

Управление работой насосной станции организуется в соответствии с инструкциями, утвержденными тем министерством, в ведении которого находится организация, руководящая эксплуатацией данной системы. Режимы работы насосной станции разрабатываются, а оперативное руководство ее эксплуатацией осуществляется диспетчерской службой, начальником насосной станции и утверждается главным инженером предприятия.

 В данном дипломном проекте разрабатывается насосная установка системы горячего водоснабжения.

При эксплуатации насосной установки возможно воздействие на человека следующих опасных и вредных производственных факторов:

- возможность поражения электрическим током;

- наличие вращающихся частей;

- повышенный уровень вибраций;

- повышенный уровень шума;

- недостаток естественного света.

Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала вращающиеся части электродвигателей и насосов должны быть закрыты защитными кожухами. Уровень вибраций и шума должен быть ограничен в пределах, указанных ГОСТом. Недостаток естественного освещения должен компенсироваться искусственным. В соответствии с ГОСТом должна обеспечиваться электробезопасность.

Техническая эксплуатация действующих электроустановок насосной станции осуществляется электротехническим персоналом в соответствии с ведомственными Правилами технической эксплуатации электроустановок (ПТЭ) и Правилами технической безопасности при эксплуатации электроустановок (ПТБ). Действующими называют электроустановки или их участки, которые находятся под напряжением или на которые напряжение можно подать включением коммутационных аппаратов (выключателей, отделителей, разъединителей и др.).

Обслуживание электроустановок насосной станции осуществляется административно-техническим, дежурным, ремонтным или оперативно- ремонтным электротехническим персоналом. Лица из числа дежурного и оперативно-ремонтного персонала должны пройти необходимую теоретическую подготовку, обучение на рабочем месте и проверку знаний ПТЭ и ПТБ.

Оперативное обслуживание предусматривает периодические осмотры электрооборудования распределительных устройств, приборов релейной защиты и автоматики, кабельных и воздушных линий, а также производство необходимых оперативных переключений.

В процессе эксплуатации электроустановок насосной станции производятся работы, предусмотренные графиками планово-предупредительного ремонта действующего электрооборудования, профилактические испытания изоляции электрических машин, кабелей, наладка и проверка аппаратуры управления электроприводами, релейной защиты и автоматики и др., а также возможны внеплановые ремонты, ликвидация последствий аварий и п. т.

До начала работы на электроустановках насосной станции и в процессе ее выполнения необходимо выполнять организационные и технические мероприятия, обеспечивающие безопасность труда.

Разработанная САУ насосной установки реализуется в закрытом помещении и состоит из трёх уровней:

1. Верхний уровень

Сюда входит автоматизированное рабочее место оператора на базе персонального компьютера.

2. Средний уровень.

Состоит из микроконтроллера MC68HC908MR32 фирмы Motorola, связанного с ЭВМ, а также необходимых реле. Реализуется в электротехническом шкафе, и находится в комнате оператора.

3. Нижний уровень

Представляет собой  преобразователь частоты (ПЧ) и контакторы, находится также в электротехническом шкафе.

План схема комнаты оператора представлена на рисунке 4.1. Работа осуществляется в 2 смены по 8 часов 5 дней в неделю двумя операторами.

Рисунок 4.1  -  План схема комнаты оператора

1 – электротехнический шкаф, 2 – автоматизированный рабочий пункт оператора на базе персонального компьютера.

 

Рисунок 4.2  -  Преобразователь частоты РЭН-2-02-УХЛ4

Таблица 4.1 – Габаритные размеры ПЧ

W

H

D

Вес нетто, кГ

Общий вес, кГ

Винт

250 мм

425 мм

226 мм

18

20.6

M6

Таблица 4.2 – Характеристики ПЧ

       Модель

РЭН-2-02-УХЛ4

Мощность
эл.двигателя, кВт

7,5

Вых. мощность, кВт

23.5

Выходной ток, А

30

Напряжение и частота сети питания

Трёхфазный:
380В / 50Hz, 60Hz

Двигатель связан с ПЧ посредством кабеля. Двигатель может находится как в другой комнате так и в другом помещении в зависимости от технологического процесса.

Двигатель типа 4А112М2У3:

                7,5 кВт

КПД                 0.875

                0.88

JДВ                    0.086 кгм2

Sном                   1.86%

Мн                     98.52 Нм

I1н,ф                         17.28 А

Рисунок 4.3  -  Двигатель типа 4А112М2У3

Таблица 4.3 – Габариты двигателя

Тип
двигателя

Число
полюсов

Габаритные
размеры (мм)

L

D

H

4А112М2У3

6

630 мм

350 мм

385 мм

Необходимо произвести расчёт искусственного освещения в комнате для работы оператора. Кроме того при работе с двигателем существует опасность поражения электрическим током, а следовательно необходимо произвести расчёт зануления.

4.2 Расчёт искусственного освещения

Параметры комнаты оператора:

Длина – 6 метров;

Ширина – 4 метров;

Высота – 3 метра;

- коэффициент отражения потолка, = 70%;

- коэффициент отражения стен,   = 50%;

- коэффициент отражения пола,   = 10%.

В качестве источника искусственного освещения принимаем трубчатые люминесцентные лампы, так как в комнате нет естественного освещения также они обладают рядом преимуществ по сравнению с лампами накаливания.

По условиям эксплуатации выбираем светильник типа ПВЛМ-1х40. Размеры светильника:

а=1325 мм;            b=90 мм;            h=160 мм.

По таблице 4-4г [17], исходя из условий работы и минимальных размеров объекта различения, определяем:

разряд зрительных работ – IVг;

плоскость  нормирования освещенности  и  высота объекта от пола – Г-0,8;

минимальная освещенность Е=150 лк;

коэффициент запаса  Кз=1,5

1. Метод коэффициента использования

hс = 0,2м – высота подвеса светильника;

Н = 3 м – высота помещения;

Нр – высота от светильника до пола:

Нр = Н- hс = 3 - 0,2= 2,8 м;

                               ,                                        (4.1)

где:                                                               

Фрасч – расчетный световой поток в каждой из ламп, лм;

Еmin – минимальная освещенность, лк;

Кз – коэффициент запаса;

S – площадь помещения, м;

N – число светильников

- коэффициент использования светового потока;

Z – отношение средней освещенности к минимальной.

Для определения  необходимо рассчитать индекс помещения:

 S = 64=24 м                                   (4.2)

по таблице 5-11 [17] определяем:

- коэффициент использования ,    = 0,39%;

- коэффициент отражения потолка, = 70%;

- коэффициент отражения стен,   = 50%;

- коэффициент отражения пола,   = 10%.

 лм;

По таблице 2-10 [17] выбираем лампы люминесцентные ЛД 40-4

Фл = 2225 Лм,  Рл =40 Вт.

Отклонение от нормы:

,                (4.3)            

что находится в пределах допустимого (допускается от –10% до + 20%)

                             Вт/м ,                                     (4.4)

2. Проверка расчетной мощности методом удельной мощности.

N = 6 шт.

Руд = 7,4Вт/м при Е = 100 Лк, Кз = 1,5    /17, стр 161таблица 5-41/;

Пересчитываем для Е = 150 Лк

Вт/м

                          Вт,                                     (4.5)

по таблице 2-12 [17] выбираем лампы ЛД –40.

Расположение светильников представлено на рисунке 4.4.

                                                                          

Тип светильника ПВЛМ-1х40

       Рисунок 4.4 – Расположение светильников

4.3 Расчет зануления

Расчет сводится к проверке условия обеспечения отключающей способности зануления: Jкз>3Jнпл.вст>1,25Jнавт

Исходные данные:

1.Трансформатор питающей подстанции мощностью 1000КВА,соединения-"треугольник-звезда".

2.Кабель от подстанции до вводов цеха:4-х жильный,L=100м,сечения   3 Χ 50+1Χ35,AL.

От щитка до двигателя L=30м, 3 Χ 10+1Χ6,AL.

3.Номинальная мощность двигателя-7,5кВт;

=87,5%; = 0,88; Jпуск /Jном = 7,5.

Рисунок 4.5 – Схема замещения

Расчет Jкз производится по формуле: Jкз= Uф/(Zт/3+Zп)                           (4.6)

где Uф – фазное напряжение, В; Zт – сопротивление трансформатора, Ом; Zп – сопротивление петли «фаза-нуль», которое определяется по зависимости

                   ,                          (4.7)

Где Rн; Rф – активное сопротивление нулевого и фазного проводников, Ом; Xф; Xо – внутренние индуктивные сопротивления фазного и нулевого проводников соответственно, Ом; Хи – внешнее индуктивное сопротивление петли «фаза-нуль», Ом.

Значение Zт зависит от мощности трансформатора, напряжения, схемы соединения его обмоток и конструктивного исполнения трансформатора.

В данном случае Zт = 0,081 Ом.

1. Зная мощность Р электродвигателя рассчитываем номинальный ток электродвигателя  .

      

                                 кВт,                             (4.8)

                          А,                                (4.9)

где Р – номинальная мощность двигателя, кВт;  Uн – номинальное напряжение, В;  = 0,9 – коэффициент мощности, показывающий, какая часть тока используется на получение активной мощности и какая на намагничивание;

2. Для расчета активных сопротивлений Rн и  Rф необходимо предварительно выбрать сечение, длину и материал нулевого и фазного проводников. Сопротивление проводников из цветных металлов определяется по формуле:

                                     R = ρ∙ℓ / S   Ом,                                                     (4.10)

где ρ – удельное сопротивление проводника (для меди ρ = 0,018; для алюминия ρ = 0,028 Ом∙мм2/м); ℓ - длина проводника, м; S – сечение, мм2.

Rф1 = 0,028 ∙100/50=0,056   Ом

Rф2 = 0,028 ∙30/10=0,084     Ом

Rф∑ = 0,056+0,084=0,14      Ом

Rн1 = 0,028∙100/35=0,08      Ом

Rн2 = 0,028∙30/6=0,14          Ом

Rн∑ = 0,08+0,14=0,22          Ом

3. Для медных и алюминиевых проводников внутреннее индуктивное сопротивление фазного и нулевого проводников Xф и Xо невелико и составляет 0,0156 Ом/км, т.е. Xф = 0,0156∙0,13 = 0,0020 Ом; Xо = 0,0156∙0,13 = 0,0020 Ом. Величину внешнего индуктивного сопротивления петли «фаза-нуль» в практических расчетах принимают равной 0,6 Ом/км.

4. Основные технические характеристики электродвигателя  4А112М2У3: N = 7,5кВт; =87,5%;

= 0,88; Jпуск /Jном = 7,5 А

5.   Зная вычисляем пусковой ток электродвигателя.

Определяем номинальный ток плавкой вставки

где α – коэффициент режима работы (α = 1,6…2,5); для двигателей с частыми включениями (например, для кранов) α = 1,6…1,8; для двигателей, приводящих в действие механизмы с редкими пусками (транспортеры, вентиляторы и т. д.), α = 2…2,5. В нашем случае принимаем α=2,5.

6. Определяем ожидаемое значение тока короткого замыкания:

> = 3∙43,2= 129 А

Рассчитываем плотность тока δ в нулевом проводнике.

δ = /S = 129/100 = 1,29 А/мм2

7. Определяем внешнее индуктивное сопротивление петли «фаза-нуль», зная, что Хи = 0,6 Ом/км

Хи = 0,6∙0,13 = 0,078 Ом

8. Рассчитываем сопротивление петли «фаза-нуль» Zп и ток короткого замыкания.

Проверим, обеспечено ли условие надёжного срабатывания защиты:

>; 555,5 > 3∙43,2А;    555,5 > 129 А

 >;

Потенциал корпуса поврежденного оборудования:

                          Uк = Iкз . Zн = 555,5. 0,22 = 122,14 В,                          (4.11)

где Zн – сопротивление нулевой жилы кабеля, Zн = Rн , так как величина внутреннего индуктивного сопротивления Хн алюминиевого проводника сравнительно мала (около 0,0156 Ом/км).

Ток, проходящий через тело человека, равен:

                                                                 (4.12)

Согласно ПУЭ такая величина тока является допустимым при времени воздействия соответственно 0,18 и 0,47 с, т.е. время срабатывания автоматического выключателя и предохранителя не превышает допустимых величин.


5.
Экономикалық бөлім

  

5.1. Жобаны әзірлеу мақсаты.

Настоящий бизнес-план составлен для предприятия насосной станций по обслуживанию жилых домов ТОО "Водоканал", находящегося в мкр Аксай-3. Компания планирует модернизацию  (замена двигателя постоянного тока с  ТП на асинхронный двигатель  с преобразователем частоты ПЧ АД) - экструдера, которая будет обслуживать системой водоснабжения жилых домов с целью последующего сбыта организациям-потребителям. При этом рассматривается вопрос целесообразности закупки и установки нового оборудования. Как вариант рассматривается асинхронный двигатель с частотным регулированием ПЧ АД, его мощность составляет 7,5 кВт/ч, район по гололеду безопасный. В данном районе необходимость строительства чтобы обеспечивать водой жилых домов.

5.2. Өтім нарығын талдау

В данном регионе население из года в год увеличивается  и при этом нагрузка тоже увеличивается. Для определения показателей экономической и финансовой эффективности расчетный период насосной станции принимаем в пределах 8-10 лет. Период строительства насосной станции берем от одного до полтора года.

   

5.3. Электр энергиясының тарифы

Қарастырылып отырған сорғы станциясында электр энергиясына триф 13,45 тенге/кВт*сағ.

    

5.4. Ұйымдық және заңды жоспары

Организационная структура управления проектируемого энергообъекта принята насосная станция.

Ремонт части оборудования, арматуры и токопроводов выполняется силами персонала подстанции, включаемого в штатное расписание. Особо сложные ремонтные работы выполняются с привлечением персонала специализированных ремонтных организаций.

Строительство и эксплуатация рассматриваемых объектов осуществляется за счет привлечения собственных средств организации и заемного капитала ,

потенциальных инвесторов.

100% акций подстанции принадлежат АО  «Водоканал».

Схема выплаты процентов за кредит принимаем из расчета 15 % годовых, начиная с первого года эксплуатации. Кредит на строительство ПС берется в АТФ Банке.

5.5. Экологиялық ақпарат

Экологическая ситуация в районе размещения насосной станции находится в пределах установленных санитарных норм. Строительство ПС на экологическую ситуацию в регионе не повлияет.  

5.6. Қосалқы станцияның технико-экономикалық көрсеткіштерін есептеу. Нұсқа бойынша күрделі қаржы шығынын анықтау. (ПЧ–АД жүйесі)

                                         ΣК = К0 + КМ + КЧП ,                           (5.1)

где К0 - затраты на приобретение оборудования, включающие в себя расходы на транспортировку;

КМ - затраты на монтаж;

КЧП - стоимость частотного преобразователя

Затраты на транспортировку оборудования принимаются равными 10% от стоимости оборудования. Стоимость асинхронного двигателя требуемой мощности - 95 тыс. тенге (по публикуемым в СМИ прайс-листам).

    

Затраты на монтажные расходы составят примерно 7% от стоимости оборудования:

Стоимость   соответствующего   преобразователя   частоты   составляет 600 тыс.тенге (по публикуемым в СМИ прайс-листам).

Тогда капитальные затраты:

5.7. Текущие годовые издержки на эксплуатацию

                                ΣЭ = ФОТ + Сс + М + Э + А + Н,                         (5.2)

         где ФОТ – фонд оплаты (основная и дополнительная заработная плата);

Ос – социальный налог (13% от ФОТ);

М – материальные затраты и запасные части (0,5% от капитальных вложений);

Э – электроэнергия для производственных нужд;

А – амортизационные отчисления (нормы амортизационных отчислений для отрасли - 5-10%);

Н – накладные расходы (косвенные расходы, сюда можно отнести все неучтённые расходы – управленческие, хозяйственные, затраты за обучение кадров, транспортные расходы). Обычно это 15 % от суммы всех остальных затрат.

Для вычисления заработной платы в таблице 5.1 приведем среднемесячные оклады обслуживающего персонала.

Таблица 5.1 – Среднемесячные оклады обслуживающего персонала

          

         Список

       персонала

Кол-во

    Ежеме-сячная з/пл

       1-го    рабочего, тыс. тенге.

З/пл в год

      1-го рабочего, тыс. тенге.

    Всего,

 тыс. тенге

  Монтажник

1

56,60

     679,2

     679,2

  Операторы 5           разряда

2

40,37

    484,44

     968,88

ИТОГО:

3

96,97

   1163,64

    1 648,08

Основная заработная плата за год составит:

ЗПОСН = 1648,08 тыс. тенге.

При расчете фонда заработной платы следует учесть премии для выплаты рабочим (20%):

П = ЗП · 0,2 = 1648,08 · 0,2 = 329,616 тыс. тенге     

                

Определение годовых затрат на электроэнергию с учётом потерь (для ПЧ АД):

                                            ,                                       (5.3)

где    W - годовое потребление электроэнергии ТПЧ АД

ИУ.Э - тариф на электроэнергию Иуэ = 13,45 тенге/кВт*ч

N - количество двигателей (в нашем случае N = 1)

        Потери электроэнергии.

,                                 (5.4)

где    - средние  потери  активной  мощности рассматриваемого элемента электропривода;

Тг - годовое время работы (ТМ -10%ТМ).

Средние потери активной мощности:

,                                     (5.5)

где     - максимальные потери активной мощности;

т - относительное время использования максимума потерь;

,                           (5.6)

где ТМ - годовое число часов использования максимума нагрузки, 5 дней в неделю по 8 часов.

Максимальные потери активной мощности определяются:

,                           (5.7)

где    - потери холостого хода

,                       (5.8)

- номинальные загрузочные потери

,                (5.9)

К3 - коэффициент загрузки, К3=0,8

,                     (5.10)

=7,5 кВт (по паспортным данным)

Годовое потребление электроэнергии.

,                      (5.11)

Потребление электроэнергии плюс потери.

,                    (5.12)

Определение годовых затрат на электроэнергию с учётом потерь (для ДПТ с ТП):

        

где    W - годовое потребление электроэнергии ДПТ с ТП

ИУ.Э - тариф на электроэнергию Иуэ = 13, 45 тенге/кВт*ч

N - количество двигателей (в нашем случае N = 1)

Потери электроэнергии.

где    - средние  потери  активной  мощности рассматриваемого элемента электропривода;

Тг - годовое время работы (ТМ -10%ТМ).

Средние потери активной мощности:

     

где     - максимальные потери активной мощности;

т - относительное время использования максимума потерь;

             

где ТМ - годовое число часов использования максимума нагрузки, 5 дней в неделю по 8 часов.

Максимальные потери активной мощности определяются:

      

 

где    - потери холостого хода

           

 

- номинальные загрузочные потери

 

        

К3 - коэффициент загрузки, К3=0,8

 

 

=7,5 кВт (по паспортным данным)

Годовое потребление электроэнергии.

   

Потребление электроэнергии плюс потери.

    5.8 Показатели финансово-экономической эффективности  инвестиций

Показатель чистого приведенного дохода (Net Present Value, NPV) позволяет сопоставить величину капитальных вложений (Invested Сapital, IC) с общей суммой чистых денежных поступлений, генерируемых ими в течение прогнозного периода, и характеризует современную величину эффекта от будущей реализации инвестиционного проекта. Поскольку приток денежных средств распределен во времени, он дисконтируется с помощью коэффициента r. Коэффициент r устанавливается, как правило, исходя из цены инвестированного капитала.

NPV, или чистая приведенная стоимость проекта является важнейшим критерием, по которому судят о целесообразности инвестирования в данный проект. Для определения NPV необходимо спрогнозировать величину финансовых потоков в каждый год проекта, а затем привести их к общему знаменателю для возможности сравнения во времени. Чистая приведенная стоимость определяется по формуле:

                           ,                                                    (5.13)

где  – инвестиции в данный проект, тыс. тг.,

     – поток наличности, тыс. тг.,

      r – ставка дисконтирования,

      t – время реализации проекта, год.

Таблица 5.2 – Расчет NPV

Жыл

CF ақша ағыны, мың тг

R=15% коэф. дисконт.

    PV  15%

R = 25% коэф. дисконт.

    PV  25%

0

-2631,83

1

-2631,83

1

-2631,83

1

1579,098

0,87

1373,815

0,80

1263,278

2

1579,098

0,76

1200,114

0,64

1010,622

3

1579,098

0,66

1042,204

0,51

805,339

4

1579,098

0,57

0,41

5

1579,098

0,50

0,33

6

1579,098

0,43

0,26

7

1579,098

0,38

0,21

8

1579,098

0,33

0,17

 

NPV

 

    984,303

 

    447,409

Расчет ведется до первого положительного значения NPV, т.е. до 3-го года. NPV больше нуля, следовательно, при данной ставке дисконтирования проект является выгодным для предприятия, поскольку генерируемые им cash-flow превышают норму доходности в настоящий момент времени.

Под внутренней нормой прибыли инвестиционного проекта (Internal Rate of Return, IRR) понимают значение коэффициента дисконтирования r, при котором NPV проекта равен нулю:

                                   при IRR = r ,                                            (5.18)

Экономический смысл критерия IRR заключается в следующем: IRR показывает максимально допустимый относительный уровень расходов по проекту. В то же время предприятие может реализовывать любые инвестиционные проекты, уровень рентабельности которых не ниже текущего значения показателя цены капитала.

Рассчитаем IRR для r = 25 % банковского процента и методом интерполяции при помощи r = 15 % определим IRR по формуле:

                           ,                                (5.19)

где   – банковский процент в размере 15 %,

        – банковский процент в размере 25 %,

       – NPV при банковском проценте 15 %,

       – NPV при банковском проценте 25 %.

IRR служит индикатором риска. В нашем случае IRR не превышает нашу процентную ставку, это хороший показатель.

Определяем срок окупаемости. Метод состоит в определении того срока окупаемости, который необходим для возмещения суммы первоначальных инвестиций.

                                           ,                                                      (5.20)

Рассчитаем срок окупаемости PP:

CF = 1579,098тыс. тг,

I0= 2631,83тыс. тг

Из этих данных рассчитаем срок окупаемости инвестиций в проект.

Из приведенных расчетов видно, что срок окупаемости инвестиций составил 1 года 7 месяца.

Таким образом, анализ приведённых финансово-экономических показателей свидетельствует об эффективности инвестиций в рассматриваемый проект.

Таблица 5.3 –  Энергетикалық объекттың технико-экономикалық көрсеткіштері 

Орнатылған қуат

7,5 кВт

Максимал жүктеменің қолданған сағат саны

2080 сағ/жыл

Жіберілген электр энергиясының жылдық көлемі

15600 кВ*сағ/жыл

Жылдық электр энергиясының шығыны

3706,56 кВт

Күрделі жиынтық қаржы жұмсалымы

2632 мың тг.

Электр энергиясының жеткізуге кеткен толық өзіндік құны

13,45 тг.

Өтелу мерзімі

1 жыл 7 ай

Таблица 5.4 –  Показатели финансово-экономической эффективности инвестиций

Көрсеткіш

1 жыл

2 жыл

Күрделі қаржы жұмсалымы, %

100

0

Қарыз капиталы Кз, мың тенге

2632

-

Несие төлеу, мың тенге

1579,09

1052,91

Пайызды төлеу, мың тенге

60

40

Күтім жасауға ұсталатын шығын, Икүтім, мың тенге/жыл

1648,08

-


Заключение

В соответствии с заданием на дипломный проект был разработан электропривод и система автоматического управления насосной установки.

Система управления позволяет избежать гидравлических и пневматических ударов в водопроводной сети путем поддержания на заданном необходимом уровне напора воды. Наличие датчиков температуры и разности давлений (расхода) позволяет рассчитать напор, необходимый для обеспечения требуемого расхода, что позволяет сделать систему более экономичной.

Применение регулируемого привода увеличивает срок службы двигателя привода насоса и обеспечивает требуемую подачу воды и соответствующий ей расход электроэнергии. Используется асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором и с комплектным преобразователем частоты.

Особенностью нашей разработки является возможность модернизации насосной установки без переделки основного оборудования. Система имеет возможность применять два уровня управления.

Нижний уровень (разработанный) обеспечивает контроль параметров водопроводной сети и управление оборудованием насосной установки. Осуществляется контроль расхода воды в сети.

Верхний уровень управления будет предназначен для контроля данной установки, возможности оперативного вмешательства в процесс управления, а также хранения и документирования информации о ходе протекания процесса водоподачи в течение одного года. Верхний уровень управляется на основе персональной ЭВМ и обеспечивает задание параметров и отображение хода протекания процесса на мониторе. Верхний уровень обеспечивает работу нескольких систем нижнего уровня.

При применении предлагаемой автоматизированной системы управления на предприятиях и в жилищно-хозяйственных организациях основной экономический эффект достигается за счет:

снижения расхода энергоносителя;

улучшения качества водоснабжения.

В результате исследования динамических характеристик реальной системы насосной установки при свойственных ей внешних воздействиях при помощи программы SIMULINK из прикладного пакета MATLAB 7.0 была проверена работоспособность предложенной системы электропривода и регулирования напора в водопроводной сети.

Результаты работы удовлетворяют заданию проекта. Таким образом, основная цель дипломного проекта была выполнена.


Список использованных источников

1. Республиканская программа “ Энергосбережение". - Мн.: Полымя, 1995.

2. Карасев Б.И. Насосные и воздуходувные станции. - Мн.: ВШ, 1990.

3. Витальев В.П., Фаликов В.С. Автоматизация тепловых пунктов: Справочное пособие. - М.: Энергоатомиздат, 1989.

4. Бару А.Ю., Эпштейн И.И. Преобразователи частоты для насосных станций // Водоснабжение и санитарная техника, 1986, №3.

5. Гинзбург Я.Н., Лезнов Б.С. Внедрение автоматизированных систем регулируемого электропривода в насосные установки // Автоматизация и управление системами водоснабжения и водоотведения, 1986.

6. Лезнов Б.С. Экономичное регулирование режимов работы насосных станций / Водоснабжение и санитарная техника, 1983.

7. Лезнов Б.С., Чебанов В.Б., Чурганов А.В. Регулирование режимов работы насосной установки // Водоснабжение и санитарная техника, 1985, №4.

8. Ключев В.И. Теория электропривода: Учебник для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1985.

9. Справочник по проектированию автоматизированного электропривода и систем управления технологическими процессами / Под. ред. В.И. Круповича, Ю.Г. Барыбина, М.Л. Самовера. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1982.

10. Автоматизированный электропривод / Под. ред. Н.Ф. Ильинского, М.Г. Юнькова. - М.: Энергоатомиздат, 1990.

11. Федоров О.В., Карпович Э.Л. Основы технико-экономического выбора электропривода промышленных установок: Монография. - Нижний Новгород: изд-во НГУ, 1991.

12. Руденко В.С., Сенько В.И., Чиженко И.М. Основы преобразовательной техники: Учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1980.

13. Бедфорд Б., Хофт Р. Теория автономных инверторов, перевод с англ. под. ред. И.В. Антика. - М., Энергия, 1969.

14. Фираго Б.И. Учебно-методическое пособие к курсовому проектированию по теории электропривода для студ. спец.21.05. - Мн.: БГПА, 1993.

15. Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами: Учебное пособие для вузов. - Л.: Энергоатомиздат, 1982.

16. Справочник по проектированию систем и электрооборудования / Под. ред. Ю.Г. Барвбина и др. - М.: Энергоатомиздат, 1991.

17. Правила устройства электроустановок / Минэнерго СССР - 6-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1985.

18. Безопасность жизнедеятельности.  Белов С.В., Ильницкая А.В., Козьяков А.Ф. 7-е изд., стер. — М.: Высшая школа, 2007.

19. Терёхин В.Б. Моделирование систем электропривода в Simulink (Matlab 7.0.1): учебное пособие / Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008. – 320 с.

20. Охрана труда в электроустановках: Учеб. для вузов / Под. ред. Б.А. Князевского - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1983.

PAGE  72


   
Q, м3

t,час . QQQQQQQ  QQ  QQQ Q

EMBED Photoshop.Image.3 \s

EMBED Photoshop.Image.3 \s

EMBED Photoshop.Image.3 \s

Рисунок 1.2 – Механические характеристики асинхронного двигателя

3 * 10+1*6,AL

АД

Рн=7,5 кВт

L2=30 м

3 * 50+1*35,AL

L1=100 м

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

36867. Построение поверхностей заданных параметрически с помощью функций param3d и param3d1 752 KB
  Затем обратимся к функции prm3d передав ей математические выражения функций y y1 и y2 а также углы в градусах под которыми наблюдатель будет видеть формируемый график 45 и 35 Листинг 6. Построение линии заданной параметрически с помощью функции prm3d t=[0:0. Построение линии заданной параметрически с помощью функции prm3d t=50pi:0. Для построения графиков линий в одной системе координат обратимся к функции prm3d1.
36868. ОСНОВНЫЕ ВСТРОЕННЫЕ ФУНКЦИИ MS EXCEL 284 KB
  Имя функции описывает операцию которая эта функция выполняет. 1 или нажатием кнопки Вставить функция в строке Формул. В этом окне сначала следует выбрать категорию функции из списка Категория а затем в открывшемся алфавитном списке Функция указать нужную функцию. Математические функции Функция СУММ Функция СУММ суммирует множества чисел.
36869. Решение нелинейных уравнений и систем 120.5 KB
  Всякое алгебраическое уравнение относительно x можно записать в виде 0xn1xn−1 n−1xn = 0 где 0 0 n 1 и i коэффициенты алгебраического уравнения n–й степени. Решение алгебраического уравнения в Scilb состоит из двух этапов. Примеры символьных операций с полиномами p1=poly[1 2]’x’’c’ p1 = 1 2x p2=poly[3 7 2]’x’’c’ p2 = 2 3 7x 2x p1p2 Сложение ns = 2 2 5x 2x p1p2 Вычитание ns = 2 4 9x 2x p1p2 Умножение ns = 2 3 3 13x 16x 4x p1 p2 Деление ns = 1 3 x p1^2 Возведение в...
36870. ВВОД И РЕДАКТИРОВАНИЕ ФОРМУЛ. СТАНДАРТНЫЕ ФУНКЦИИ EXCEL 312 KB
  На первом листе повторитеОбразец 1 Образец 2 Образец 3 и Образец 4 используя команды форматирования ячеек Таблица 1 и средства автозаполнения команда меню Правка Заполнить Прогрессия. Образец 1 Образец 2 Образец 3 Образец 4 Таблица 1 Команда меню вкладка Опции Действие Формат Ячейкивкладка Граница области Все Отдельные и Линии Создание границ таблицы или обрамление таблицы Формат Ячейкивкладка Число список Числовые форматы Изменениечислового формата Формат Ячейкивкладка Выравнивание раскрывающиеся списки по...
36872. Исследование дешифраторов 42 KB
  Цель лабораторной работы: исследовать основные способы построения и работу дешифраторов. Задание: снять временные диаграммы определить таблицы состояний и особенности работы дешифраторов. Порядок выполнения: включить персональную ЭВМ запустить на выполнение программный пакет EWB и далее следовать порядку работы в пакете. В отчете приводится наименование и номер лабораторной работы цель работы программа работы с указанием всех необходимых экспериментов полученных результатов их объяснения и выводов.
36873. Фильтрация данных и вычисление итоговых характеристик 151 KB
  Удалите все листы кроме первого исходного листа Реки Украины. Примечание: Уровень оценки Количество листов для копирования Обязательное для выполнения задание 4 4 сортировка 1 условие 1 автофильтр 1 автофильтр 2 5 5 То же что и на 4 сортировка 2 6 7 6 То же что и на 5 сортировка и структура 7 8 7 То же что и на 7 условие 2 9 10 8 То же что и на 7 8 расширенный фильтр 11 12 9 Дополнительно 13 сводных таблицы Задания для выполнения: На листе Сортировка 1 необходимо отсортировать данные таблицы следующим образом: 1...
36875. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ И АБСОЛЮТНОЙ АДРЕСАЦИИ В ВЫЧИСЛЕНИЯХ 197.5 KB
  Переименуйте Лист 1 в Задание 1 и на этом листе создайте таблицу по Образцу 1 значения в ячейках к которым применена заливка серым цветом подсчитать с помощью формул: – в ячейку D2 введите формулу в которой по умолчанию используются относительные адреса ячеек и скопируйте её в ячейки для других товаров D3 D4 с помощью маркера автозаполнения; – в ячейку D5 введите формулу расчета суммы затрат на приобретение товаров; – в ячейку E2 введите формулу: = Стоимость 100 Всего в которой используются относительные адреса ячеек и...