Автоматизация работы лифта

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Общее представление о технологических процессах с лифтовыми установками

Автоматизация - одна из ведущих отраслей науки и техники, развивается особенно динамично, она проникает во все сферы человеческой деятельности. Автоматизация качественно изменяет характер труда рабочих. В цехах с автоматизированным производством главной фигурой становится специалист новой формации - оператор, программист, рабочие других, ранее не существовавших профессий. Одно из открытий автоматизации пассажирский лифт.

В пассажирском лифте допускается перевозка легких грузов и предметов домашнего обихода при условии, что их общая масса вместе с пассажиром не превышает грузоподъемности лифта. Перевозка взрывоопасных и легко-ввоспламеняемых предметов запрещено, для транспортировки больных, в том числе на транспортных средствах и с сопровождающим персоналом, этими лифтами управляет лифтер - больничные лифты, инвалидные, представляющие собой пассажирские лифты самостоятельного пользования, служащие для подъема и спуска пассажиров с нарушением функций опорно-двигательного аппарата на инвалидных колясках, лифты для загородных домов, коттеджей.

Автоматическое регулирование технологических процессов на различных предприятиях позволяет получить высокую производительность при наименьших производственных затратах и высоком качестве продуктов. Однако системы автоматического регулирования оказывается недостаточно эффективными, если они спроектированы только на основании общих положений теорем автоматического регулирования. Для наиболее эффективной работы таких систем их необходимо проектировать с учетом особенностей технологических процессов, для которых они предназначены.

Довольно часто системы, автоматически разработанные непосредственно на предприятиях, работают вполне удовлетворительно. Это указывает, с одной стороны - на то, что успешное проектирование систем автоматики иногда выполняется без применения очень сложного материального аппарата.

Такое положение объясняется наличием простых правил установки и наладки автоматических регуляторов.

Проблемы, связанные с автоматическим регулированием технологических процессов, как правило, возникают на заводе, поэтому должны решаться на самом заводе. До тех пор, пока проектировщики систем автоматического регулирования и эксплуатационники не будут связаны между собой, их общие проблемы останутся не решенными. Не смотря на то, что решения задач автоматического регулирования возможно математическим методом, эти же задачи приближенно могут быть решены путем довольно не сложных приемов. Таким образом, управление высокого порядка быстродействующие вычислительные машины целесообразно применять лишь там, где более простыми методами решить задачи не удается.

Блестяще разработанные общие положения о системах автоматического регулирования, а так же математическое описание процесса регулирование сами по себе никакой ценности не представляли. Системы автоматического регулирования должны учитывать свойства технологического процесса с целью обеспечения оптимального протекания процесса.

2. Теоретическая часть

2.1 Общие сведения о целях и задачах автоматизации

Алгоритмы управления реализуют работу лифта в различных режимах. Алгоритм работы системы управления состоит из основного алгоритма подпрограмм, реализующих различные режимы работы системы управления (ревизии, деблокировки, управления из машинного помещения, нормальной работы, пожарной опасности), и алгоритмов дополнительных подпрограмм, реализующих типовые действия, производимые в режиме нормальной работы (движение лифта по приказу, остановка кабины на этаже). Алгоритм начинается с включения лифта в работу, после чего начинается постоянный контроль цепи безопасности. Если цепь разомкнута, происходит аварийная остановка лифта. В зависимости от причины аварийной остановки либо применяется режим деблокировки, если кабина лифта установилась на ловители или конечные выключатели, либо производиться определение и устранение другого рода сбоя в системе, блоки определяют необходимость включения того лили иного режима работы лифта, блоки реализуют соответствующие подпрограммою.

Программа продолжает свою работу до тех пор, пока не будет выполнен принудительный останов лифта. В этом режиме производится контроль пожарной безопасности, регистрация и выполнение вызовов, контроль загруженности кабины. Этот алгоритм составлен с учетом работы системы с собирательным управлением вниз, т. е., выполняются попутные вызовы при движении кабины вниз (если загрузка менее 90% номинальной) Таким образом, в подпрограмме реализуется ожидание и регистрация вызова, проверка нахождения кабины лифта на этаже вызова. В зависимости от этого осуществляется открытия дверей кабины с последующей работой лифта по приказу или проверяется условие занятости кабины. Если кабина свободна, то блоки 9-20 осуществляют набор направления движения кабины и в зависимости от этого после получения приказа выполняются попутные вызовы при движении вниз (если они зарегистрированы) или движение кабины на наивысший из этажей, с которых поступили вызовы, а затем после получения приказа собирательное управление для движения вниз. Если при регистрации вызова кабина занята, вызов, выполняющийся при попутном следовании кабины при условии, что она загружена менее чем на 90% номинальной загрузки. В противном случае ожидают, пока кабина не освободится или не проследует в попутном направлении, загруженная менее чем на 90% (21-29).

Рисунок 1. - Схема алгоритма основной программы:

Рисунок 2. - Схема алгоритма подпрограммы:

2.2 Общие сведения об автоматизации установки

Лифтом называется стационарная подъемная машины периодического действия, предназначена для подъема и спуска людей и грузов в кабине, движущейся по жестким прямолинейным направляющим. Общий вид пассажирского электрического лифта приведен на рисунке 3, где 1 - станция управления, 2 - ограничитель скорости, 3 - механизм открывания дверей, 4 - двери кабины, 5 - пол кабины, 6 - пол этажной площадки, 7 - двери шахты, 8 - канат ограничителя скорости, 9 - натяжное устройство, 10 - приямок, 11 - буфер, 12 - противовес, 13 - направляющие противовеса, 14 - направляющие кабины, 15 - шахта, 16 - башмаки, 17 - отводка, 18 - кабина, 19 - ловитель, 20 - подвеска, 2 1 - подъемные канаты, 22 - подъемный механизм, 23 - машинное помещение.

Рисунок 3:

3. Технологическая часть

3.1 Краткие сведения об АТП и АСУ ТП

Лифты предназначены для перемещения людей и грузов в вертикальном направление по строго вертикальному пути.

По назначению лифты делятся на:

- грузовые с проводником и без проводника;

- грузопассажирские;

- пассажирские;

- специального назначения.

По скорости движения кабины лифты делятся на:

- тихоходные (до 0,71 м/c);

- быстроходные (от 1,0 до 1,6 м/c);

- скоростные (от 2,0 до 4,0 м/c);

- высокоскоростные (более 4,0 м/c).

Сооружение многоэтажных объектов привело к необходимости создания пассажирских лифтов.

С появлением высотных зданий и сооружений возникает вопрос о максимальных скоростях и высотках подъема, побочных эффектах, связанных с новшествами. Появляются высокоскоростные литы.

Наша отечественная промышленность выпускает пассажирские лифты на максимальную скорость 4 м/c при высоте подъема 150 м и максимальной грузоподъемности до 16000 кг.

При необходимости иметь более высокие показатели лифтовых установок приходится обращаться к странам-экспортерам. Лифт, особенно высотных сооружений, является сложнейшей конструкцией с высокой степенью безопасности.

В качестве примера можно привести некоторые известные сооружения оборудованные высокоскоростными лифтами.

Останкинская телебашня.

Наряду с отечественными лифтами в высотных гостиницах и больших административных зданиях и сооружениях применяются лифты финской фирмы. Для Останкинской телебашни (высота 232 м, а бетонной части - 384 м) применены лифты немецкой постройки, закупленные в ФРГ. В башне установлены 3 пассажирских лифта грузоподъемностью 500 кг, скоростью 4 м/c.

Так как шпиль башни может раскачиваться, отклоняясь до 7 м, подвесной кабель не применяется из-за возможного повреждения при эксплуатации.

Электроснабжение обеспечивается от аккумуляторной батареи (АБ), установленной в кабинах. Масса мощной АБ около 500 кг, подзарядка ее производится в ночное время, когда лифт остановлен. Энергия аккумуляторов обеспечивает работу освещения, системы вентиляции, электроприводов дверей, сигнализации и связи. Нагревательные печи, имеющие такую же массу, установлены под каждой кабиной.

В шахте через каждые 7 метров установлены деревянные планки из светлого бука со специальной пропиткой, предотвращающие колебания тяговых и уравновешивающих канатов.

Планки имеют форму колец и являются канатными отражателями.

Направляющие в лифтах телебашни подвешены к перекрытию над шахтой и крепятся к стенкам шахты через каждые 2 или 3 м. Такая конструкция позволяет легче преодолевать температурные перемещения.

На случай возможной осадки сооружения между секциями шахты оставлен суммарный 160 мм (8 стыков по 20 мм в каждом). Это сделано из тех соображений, что до установки лифтов строительный бетон должен стареть в течение года.

Бетонная шахта подвержена действию вредных факторов: изгибающие моменты, перепады температур, попадание влаги. Для уменьшения их влияния выполнены следующие мероприятия:

- между отдельными секциями шахты по высоте установлены специальные переходники, обеспечивающие смещения секций на 9 мм относительно друг другу;

- в креплениях направляющих к шахте предусмотрены амортизаторы;

- на ночь кабины лифтов опускаются в нижние теплые помещения.

Уравновешивающие канаты имеют натяжное устройство с вертикальным ходом на 1 м гидроцилиндров.

Буферы рассчитаны на улавливающие кабины после срабатывания ловителей, движущейся со скоростью 7,7 м/c (т. е., 1,1 номинальной). Их гидроцилиндры имеют ход 3 м.

Противовесы высотой 7 м оснащены длинными пружинами для комплексации неравномерного натяжения канатов.

При проектирование лифтов телебашни уделялось основное внимание удобству обслуживания и обеспечению большого срока службы.

Лифты имеют системы группового управления. Режим движения определяется электронной вычислительной машиной.

При пуске лифта за 7,8 (с) выходит на номинальную скорость, пройдя пусть 27 м., основная часть оборудования размещены в машинном отделение.

Связь беспроволочная с модуляцией частот. Сигнал от станции группового управления поступает к двум из десяти звуковым генератором. Их выходные напряжения суммируются в последовательно включенном усилителе, без обратной связи. Смесь низких частот с помощью модулятора преобразуется в базовую частоту высокого значения. Сигнал высокой частоты через усилитель и фильтр поступает на управляющую петлю, которая является стационарной антенной передающей и принимающей. Высокочастотное поле, излучаемое петлей, обеспечивает индуктивную связь с тремя антеннами на кабине (повышенная безопасность).

Диапазон частот от 300 до 3400 Гц.

Имеется пять передающих каналов:

- сигнал к кабине;

- команды из кабины;

- сообщение из кабины о безопасности движения;

- телефонная связь с кабиной;

- телефонная связь их кабины.

Всемирный торговый центр.

Крупнейшим зданием в Нью-Йорке является Всемирный торговый центр. В нем одновременно может находиться 130 тысяч человек, высота 412 м (110 этажей). Центр оборудован 95 лифтами грузоподъемностью от 1600 кг (при скорости 2,5 м/c) до 4500 кг (при скорости 8 м/c).

Здание по высоте разделено на 3 зоны, расположенных одна над другой. На 44- и 78-м этажах построены пересадочные площадки на другие лифты (вестибюли).

До 78-го этажа ходят экспрессные лифты вместимостью 55 человек при скорости 8 м/c и высоте подъеме 280 м., всего в здании установлено 255 лифтов, что обеспечивает подъем на высоту 390 м в течение 1 минуты.

С возрастанием грузоподъемности до 4-5 т., применяют двухэтажные кабины и пересадочные этажи.

Максимальная скорость лифтов США - 9 м/c (второе место после Японии), набольшая высота объекта - 442,25 м (111 этажей здания в Чикаго) обеспечивает первенство в мире, ход лифта без пересадки - 290 м (первенство).

Лифтовое строение в Японии.

Япония занимает первое место в мире в области создания высокоскоростных лифтов (10 м/c) при числе этажей в здании -60 и грузоподъемности - 1600 кг, ход лифта без пересадки - 220 м (второе место после США). Применяются пересадочные этажи в двухэтажные кабины.

В Японии на лифтах применяются тяговые канаты диаметром не менее 12 мм (12,14,16 мм и более) при числе не менее 3. Отношение диаметров шкива и каната не менее 40. Для расчета принимается масса одного пассажира - 65 кг. Площадь машинного отделения должна быть в 2 раза больше, чем площадь поперечного сечения шахты. Масса противовесы принимается на (0,4 -0,5) больше массы кабины.

Электроснабжение по канатному троллею желобчатой формы, так как кабель мог раскачиваться от ветра.

На кабинах установлены снегоочистители. Япония не только крупнейший производитель, но и экспортер высокоскоростных лифтов.

Их лифты отличаются следующими показателями:

- тишина и плавность хода;

- наивысшая комфортность в мире;

- хорошая отделка в лучших японских традициях.

Для регулирования скорости применяется обратная связь по скорости с применением тиристоров, обеспечивающих плавное и точное управление.

Привод работает на постоянном токе с возбуждением. Для точной остановки соседнего лифта при эвакуации пассажиров на всех кабинах снаружи сбоку установлены фотоэлементы.

В боковой стене кабины имеется запасная дверь для выхода пассажиров при аварии через соседний лифт.

Эти примеры дают представление о сложности конструкции лифтовых установок и тенденции развития лифтовое строение.

Требование безопасности при эксплуатации лифтов является основным. Оно достигается применением специального оборудования, надежно действующего при нормальном режиме и неисправности.

При потере ЭСН - приводной двигатель затормаживается электромагнитным тормозом. Это устройство колодочного типа с мощными пружинами, установленное на валу двигателя. При наличии типа питания «ЭмТ» разжимает колодки, одновременно сжимая пружины. При отсутствии питания усилием пружин колодки охватывают и прижимают вал двигателя, обеспечивая его затормаживанием.

При обрыве (ослаблении) каната или превышение скорости движения кабины -1 срабатывают механические ловители, установленные в нижней части кабины, и клиновидными или клещевыми захватами останавливают и удерживают кабину. Кроме этого отключается от сети приводной двигатель и срабатывает «ЭмТ».

При отказе конечных выключателей, ограничивающих перемещение кабины, - предотвращают удар кабины и противовеса гидравлические или пружинные буферы (амортизаторы).

3.2 Технологическая схема АТП и АСУ ТП

Лифтовая установка состоит из трех основных частей, в которых размещено Эо: машинного отделения, шахты и кабины.

Рисунок 4. - Кинематическая схема отечественного лифта:

Машинное отделение предназначено для размещения основного оборудования. Как правило, оно расположено вверху, что считается более экономичным, чем внизу. Однако встречаются лифты и с нижним расположением машинного отделения.

В нем установлены: приводной двигатель с ЭмТ, подъемная лебедка, редуктор, шкаф управления и органы управления при наладке. Оно имеет входную дверь и люк для погрузки оборудования.

Лебедки по конструкции могут быть редукторные и без редукторные.

У редукторных лебедок канатоведущий шкив крепится к тихоходному валу редуктора. Они применяются на отечественных пассажирских лифтах со скоростью не более 1,6 м/с в сочетании с двухскоростным АД с КЗ - ротором.

Скоростные лифты имеют без редукторные лебедки в сочетании с регулируемым приводом постоянного тока независимого возбуждения. Канатоведущий трос крепится непосредственно к валу ЭД постоянного тока.

Для здания и сооружения с большой высотой подъема без редукторные лебедки применяются в сочетании с электроприводом по схеме: реверсивный преобразователь - двигатель.

Под машинным отделением находится блочное, в котором установлены отводные блоки и ограничитель скорости.

Шахта предназначена для размещения направляющих, по которым движутся кабины и противовес, этажной аппаратуры и аппаратуры обеспечения безопасности. С наружной сторон шахты (на этажных площадках) размещена аппаратура «вызова», шахтные двери по всей высоте.

В нижней части шахты (в приямке) расположены гидравлические буферы кабины и противовеса и натяжные устройства уравновешивающих канатов и ограничителя скорости.

Кабина и противовес подвешены на 8 тяговых канатах.

Кабина предназначена для размещения пассажиров (груза), аппаратуры управления и сигнализации.

Электроснабжение и связь с ЭО вне кабины по гибкому подвесному кабелю.

На кабине установлены: привод дверей, ловители скользящего типа, датчики замедления и точной остановки.

Аппаратура управления.

Этажные переключатели (ЭП) предназначены для коммутации цепей управления движением. Они регистрируют положение кабины, автоматически выбирают направление движения («верх» или «низ») и дают команду на отключение электропривода при остановке.

Конструктивно - это трехпозиционные рычажные переключатели (путевые командные аппараты) на три положения (1-0-2), имеющие подвижные (на рычаге) и неподвижные (на корпусе) контакты.

ЭП устанавливают в стволе шахты на уровне этажа, а на кабине - фасонная отводка, которая действует на рычаг ЭП.

При ходе кабины «вверх» поворотом рычага замыкается одна группа неподвижных контактов, а «вниз» - другая.

Когда кабина находится на уровне этажа, ЭП - в нейтральном положении «0», а неподвижные контакты разомкнуты.

Переключатели скорости (ПС) предназначены для подачи импульса на снижение скорости перед остановкой кабины. Применяются в быстроходных лифтах с электроприводом двухскоростного исполнения. Они построены по принципу действия этажных переключателей, но конструктивный вид имеют другой.

ПС устанавливаются в стволе шахты комплектно выше и ниже этажа а расстоянии от 0,5 до 0,6 м.

Рычажные переключатели (РП) предназначены для управления грузовыми лифтами с проводником.

Конструктивно это трехпозиционные рычажные переключателя с самовозвратом рукояти в нейтральное положение («верх»-0-«вниз»), установленные в кабине. Поворотом рукоятки выбирается направление движения, что достигается замыканием пары неподвижных контактов. При отпускании рукоятки контакты размыкаются, и двигатель останавливается (отключается). РП одновременно используется как конечный выключатель в крайних положениях кабины. Это достигается действием на ролик рычага специальных направляющих в стволе шахты.

Индуктивные датчики (ИД) предназначены для применения в быстроходных лифтах в качестве ЭП И ПС.

Рисунок 5. - Принципиальная электрическая схема ИД на переменном и выпрямленном токе:

В стволе шахты устанавливается П- образный шахтовый магнитный провод из стали, а на кабине стальная скоба, представляющая собой магнитный шунт. На магнитном проводе находится катушка с обмоткой, к которой подключается реле управления непосредственно ли через выпрямитель «ВП».

При уходе скобы (магнитный провод размыкается) индуктивное сопротивление () катушки мало, что обеспечивает срабатывание «РУ». Если стальная скоба перекрывает магнитный провод, резко возрастает индуктивное сопротивление катушки () и реле отпускает.

Надежность и четкость срабатывания «РУ» обеспечена включением емкости «С» параллельно катушке, которая выбирается из условия получения близкого к резонансу токов режима.

Применение «ВП» для питания «РУ» повышает надежность срабатывания магнитной системы реле.

Кроме того, в путевых датчиках (ДПЭ) нашли широкое применение устройства с герметичными контактами (герконы).

Применение индуктивных датчиков устраняет такие недостатки «ЭП» и «ПС», как шумность и радиопомехи, возникающие при работе контактных устройств.

Магнитная отводка (МО). Электромагнитное устройство, устанавливаемое на кабине и контролирующее работу замков дверей шахты.

Упор «МО» соединен с якорем электромагнита отводки «ЭмО».

При нахождении кабины на этаже «ЭмО» обеспечен, упор под действием пружины отводит защелку замка двери шахты, позволяя ее открыть.

При движении «ЭмО» под питанием - защелка введена, что запрещает открытие двери. Такие защелки применяются в лифтах старой конструкции (или модернизированных) с ручным приводом дверей шахты.

Электроприводом должна обеспечиваться:

- реверсивная работы;

- жесткость механической характеристики;

- плавность пуска и торможения при условии, что ускорение и замедление не превышают допустимых значений;

- минимальное время переходных значений;

- точность остановки кабины на уровне пола этажа;

- режим работы - повторно - кратковременный или длительный.

Рекомендуется устанавливать на:

- тихоходные лифты - АД с короткозамкнутым ротором или фазным ротором;

- быстроходные - АД двухскоростные, обеспечивающие понижение скорости при остановке или с фазным ротором, в случае ограниченной мощности сети;

- скоростные - систему «Г - Д» с магнитными, электромашинными или усилителями для питания обмотки возбуждения генератора;

- высокоскоростные - систему «ТП - Д», наиболее перспективную и обеспечивающую наиболее оптимально законы управления.

4. Специальная часть

4.1 Разработка, принципиальной и монтажной электрических схем АТП и АСУ ТП

Рисунок 6. - Принципиальная схема:

4.2 Принцип работы схемы АТП и АСУ ТП

Назначения. Для управления, защиты и сигнализации ЭО грузового лифта с проводником.

Основные элементы схемы.

Д, ЭмИ - приводной Ад с КЗ - ротором и электромагнитным тормозом параллельного включения.

КВ, КН - контакторы реверсирующие «вверх» и «низ».

РУ1, РУ5 - реле указательные, для информации диспетчеру о местонахождении кабины по вызову.

ВКДШ1, ВКДШ5 - выключатели контактные дверей шахты, этажные, блокировочные.

ВКДК, ВКЛ и ВКК - выключатели контактные дверей кабины, устройств ловителей и обрыва каната, блокировочные.

Е - трансформатор понижающий, для питания цепей сигнализации.

Рисунок 7. - Монтажная схема:

Органы управления.

Пр - переключатель рычажный («Н» - низ, «О» - отключено, «В» верх), для выбора направления движения кабины.

Кн.В - кнопки «вызов», этажные, для включения световой и звуковой сигнализации кабины.

Кн.А - кнопки «авария», в кабине, для включения звукового сигнала диспетчера при неисправности.

Режимы управления.

Полуавтоматический - от «ПР».

Работа схемы.

Исходное состояние.

Поданы все виды питания (ВА^). Кабина на 5 этаже, ПР - «О». в кабине - проводник. Лифт готов к работе. Груз - на 1 этаже.

Вызов.

КнВ1^v - собирается цепь, ЛС1, ЗВ1.

Проводник воспринимает световой и звуковой сигнал, определяет направление движения (этаж) и готовится к действиям.

КН^ - дает информацию на пульт диспетчера.

Пуск.

ПР - «Н» - собирается цепь.

Примечание - Замкнуты контакты.

ВКЛ и ВКК - при отсутствии неисправностей.

ВКДШ - при закрытых дверях шахты.

ВКДК - при закрытых дверях кабины.

КН^ - подключается к сети Д и ЭмТ (КН:1, 3), растормаживается и пускается.

- блокируется цепь КВ (КН:4).

Кабина опускается. При достижении требуемого перемещения проводник останавливает лифт.

Остановка.

ПР - «0» размыкается цепь.

КНv - от включается от сети Д и ЭмТ (КН:1, 3), затормаживается и останавливается.

- готовится цепь (КН:4).

Примечание - Для точной остановки на уровне этажа в таких лифтах специальные устройства не применяются. Если кабина, по каким-то причинам, не остановилась на уровне этажной площадки, то ее доводка производится повторным включением Д. На 1 этаже груз загружается и доставляется на другой. Схема по цепи отработает аналогично.

Защита, блокировки, сигнализация.

Д - от токов КЗ и перезагрузки (ВА).

Цепи управления - от токов КЗ (ПЗ,П4).

Цепи сигнализации - от токов КЗ (П1,П2).

Блокировки. Взаимная - цепей (КН:4,КВ:4).

Невозможность допуска Д при:

- открытых дверях шахты (ВКДШ) или кабины (ВКДК);

- при наличии любой неисправности (ВКЛ или ВКК).

ЗВ1 и ЛС - звуковая и световая по вызову в кабине.

ЗВ2 - звуковая «аварийная» на пульт диспетчера (Ки, А).

РУ - включение информации о местонахождении кабины по вызову на пульте диспетчера.

Питание цепей.

3-380В, 50ГЦ - силовая сеть;

1-380В, 50ГЦ, линейное - цепи управления главные;

1-127В, 50ГЦ - цепи сигнализации.

5. Расчетная часть

5.1 Расчет мощности и выбор электропривода автоматизированной установки

Таблица 1. - Исходные данные:

Вариант	вид лифта	(кг)	(м/c)		(мм)	привод	(м)		ПВр (%)	Доп. сведения
5	г	5000	0,1	6	7,2	р	0,2	105	60	Г - грузовой Р- ручной

Решение:

1. Требуется изобразить технологическую схему;

2. Рассчитать и выбрать эл. двигатель грузового лифта;

3. Построить механическую характеристику грузового лифта.

Определяем расчетную мощность двигателя агрегата насосной станции:

(1)

Где:

Р_др - расчетная мощность двигателя, кВт;

Кз - коэффициент запаса, Па;

Q- производительность насоса, м³/с;

H - полный напор жидкости, м;

р - плотность перекачиваемой жидкости, кг/м³;

q - ускорение свободного падения =9,81м/с²;

n_н - КПД насоса = 0,7 и 0,9 для поршневых;

n_n - 0,45 и 0,6- для центробежный при Рн = 0,4* 10⁵ Па.



Определить давление на напоре насоса:

Где:

h_в - высота всасывания, м;

h_н - высота нагнетания, м;

?H - потери напора в трубопроводе.

(4)

Где:

- производительность насоса, м³/с;

- суммарная производительность насосов

Таблица 2. - Выбор типа двигателя:

Тип двигателя	(кВт)	При номинальной нагрузке					J (кг)
		(об/мин)	(%)
4А180М4У3	30,0	1470	91,0	0,90	2,3	1,4	1,0	6,5	23,3 *10-2

5.2 Расчет и построение характеристик автоматизированного электропривода

Определяем скольжение:

(5)

Где:

- номинальное скольжение;

- номинальная скорость вращения;

- синхронная скорость вращения.

Определяем критический момент:

(6)

Где:

М_крит - критический момент;

М_max - момент максимальный.

Определяем номинальный момент:

(7)

Где:

М_ном - момент номинальный;

Р_ном - номинальная мощность;

n_ном - скорость номинальная.

Определяем минимальный момент:

(8)

Где:

M_min - момент минимальный;

М_н - номинальный момент.

Определяем пусковой момент:

(9)

Где:

M_n - пусковой момент;

М_ном - момент номинальный.

Определяем критическое скольжение:

 (10)

Где:

S_крит - критическое скольжение;

S_ном - скольжение номинальное;

- максимальная перегрузочная способность.

Определяем максимальную перегрузочную способность:

(11)

Где:

- максимальная перегрузочная способность;

M_max - момент максимальный;

М_ном - номинальный момент.

Определяем минимальное скольжение:

(12)

Где:

S_min - скольжение минимальное;

S_ном - номинальное скольжение;

- минимальная перегрузочная способность.



Определяем минимальную перегрузочную способность:

(13)

Где:

- минимальная перегрузочная способность;

M_min - момент минимальный;

М_ном - момент номинальный.

Данные заносим в таблицу для построения МХ.

Таблица 3. - Данные для построения механических характеристик:

Момент (Н*м)	Электропривод	Насос
	191	516	229	382	189	153	134	96
Скольжение
	0.51	2.7	0.8	1	0.02	0.3	0.5	0.7

(14)

Где:

n₁ = 2940 об/мин.

(15)

Где:

М₁ - момент насоса при изменении скорости вращения n₁;

М_ном - момент номинальный;

n₁ - измененная скорость вращения;

n_с - синхронная скорость;

S - скольжение;

S₁ - принятое произвольное скольжение.

(16)

Где:

n₂ = 2100 об/мин.

(17)

(18)

(19)

Где:

М₂ - момент насоса при изменении скорости вращения n₂;

М_ном - момент номинальный;

n₂ - изменения синхронной скорости;

n_с - синхронная скорость;

S - скольжение;

S₂ - принятое произвольное скольжение.

S₂ = 0,5;

n₃ = 1500 об/мин

М_з - момент насоса при изменении скорости вращения n₃.

М_ном - момент номинальный;

n₃ - изменения синхронной скорости;

n_с - синхронная скорость;

S - скольжение;

S_з - принятое произвольное скольжение.

(20)

(21)

Где:

n₄ = 900 об/мин;

М₄ -момент насоса при изменении скорости вращения n₄;

М_ном - момент номинальный;

n₄ - изменения синхронной скорости;

S, n_с - синхронная скорость;

S₄ - принятое произвольное скольжение.

5.3 Выбор аппаратуры управления и защиты

Аппаратура ВАВ позволяет управлять водоотливными установками, оборудованными девятью и менее насосными агрегатами в условиях шахт, опасных по газу или пыли.

Аппаратура построена на блочном принципе. Элементы управления насосным агрегатом скомпонованы на отдельной панели со штепсельным разъемом. Также в виде отдельных блоков на штепсельных разъемах выполнены элементы питания, контроля аварийного уровня и сигнализации. В аппаратуре использованы многократные герметизированные реле закрытого исполнения и полупроводниковые элементы. Поскольку большинство установок оборудовано тремя насосными агрегатами, в одной взрывобезопасной оболочке размещены три панели управления насосами.

Автоматическое управление насосными агрегатами осуществляется по уровню воды в водосборнике.

Во избежание наложения пусковых токов включение электродвигателей одновременно работающих агрегатов производится с выдержкой времени. Автоматическое включение насосных агрегатов осуществляется при верхнем, повышенном и аварийном уровне, в зависимости от заданной программы. В режиме автоматического управления при аварийном отключении агрегата автоматически включается резервным, настроенный для работы при аварийном уровне. Также автоматически включается резервный агрегат при срабатывании защит: от пуска при не залитом насосе, от работы агрегата при потере производительности, от перегрева подшипников, от перегрузки двигателя задвижки, от исчезновения напряжения в цепях управления.

Аппаратурой предусмотрена возможность применения для заливки перед пуском вспомогательных погруженных насосов и работа при постоянно залитых насосах, при установке насосных агрегатов в заглубленных камерах.

Сигнализация осуществляется по занятой или свободной паре проводов телефонного кабеля.

На пульте общего шахтного диспетчера предусмотрен контроль нормальной работы насосов, аварийного отключения и аварийного уровня воды в водосборнике. Расшифровка аварийной ситуации производится в насосной камере, поскольку сигналы аварийного отключения подаются обезличенно.

В комплект аппаратуры ВАВ входят: блок управления насосами БУН, табло сигнальное СТВ, реле производительности РПН, реле давления РДВ, насос заливочный погруженной ЗПН, пускатель ППВ - 1, электропривод задвижки ПЗ - 1, датчик электродный ЭД, термический датчик ТДЛ - 2, фильтр заградительный ФНЧ - 1, индикатор выхода ИВ - 65, кабельные ящики ЯРВ - 1 и КЯ - 1.

Блок управления насосами БУН предназначен для выбора режима работы насосов, обработки сигналов, поступающих от датчиков, с последующей выдачей команд на исполнительные устройства, а также для сигнализации о состоянии водоотливной установки с выдачей высокочастотных сигналов на сигнальное табло. Исполнение - рудничное взрывобезопасное и искр безопасное РВИ - 2,5; масса 160 кг.

Блок имеет сварной взрывобезопасный корпус, внутри которого помещены три съемные панели, на которые размещены моторный коммутатор времени, искр безопасный блок питания, шесть герметичных реле РЭС - 8,3 и панель диодов. В корпусе установлены блокировочный выключатель, предохранитель и переключатели режима работы насосного агрегата.

Табло сигнальное СТВ предназначено для воспроизведения сигналов о состоянии автоматизированной водоотливной установки. Исполнение РН. Подводимое напряжение 220\127 В переменного тока частоты 50 Гц, масса 16 кг. Реле производительности РПН предназначено для контроля производительности насоса. Устанавливается на всасывающем трубопроводе диаметром не менее 100 мм и толщиной стенок не более 20 мм. Исполнение - общепромышленное, пыле, влагозащищенное. Подводимое напряжение 24 В. Разрываемая мощность контактов в цепи переменного тока при активной нагрузке - не более 100 Вт, масса 9 кг.

При обтекании флажка 5 потоком жидкости поворачивается жестко связанный с ним валик 2.

Укрепленный на валике кронштейн 3 передает усилие потока на контактную группу. Пружина 4 создает против усилие и возвращает флажок в исходное положение.

Реле давления РДВ предназначено для контроля заливки главного насоса по давлению. Устанавливается на всасывающей крышке насоса. Исполнение - общепромышленное, пыле, влагозащищенное. Подводимое напряжение 24 В, масса 7,8 кг.

Чувствительным элементом реле давления является диафрагма. Реле имеет две дискретные ступени регулировки по давлению, которые осуществляются с помощью малого и большого поршней, что аналогично уменьшению или увеличению диафрагмы.

Сила давления столба воды воспринимается диафрагмой и передается через поршень на шток, который воздействует на микропереключатель.

Зазор между штоком и микропереключателем регулируется регулировочной гайкой.

Датчик электродный типа ЭД предназначен для замыкания цепи управления в схеме автоматизированной водоотливной установки при повышении уровня воды до отметки установки датчика и размыкания этой цепи при понижении уровня воды. Исполнение общепромышленной. Подводимое напряжение 36 В, масса 2,5 кг.

Электродный датчик представляет собой свинцовый диск со стаканом, на который навинчен кабельный ввод. Воспринимающим элементом датчика является свинцовый диск. После подсоединения кабеля стакан заливается кабельной массой.

Фильтр заградительный ФНИ - 1 предназначен для запирания канала связи от токов с частотой выше 305 кГц. Исполнение - герметичное, рудничное искр безопасное РИ - 2,5. Масса 0,75 кг.

Индикатор выхода типа ИВ - 65 является контрольным прибором и служит для определения величины выходного сигнала генератора на каждой фиксированной частоте 14, 20, 26, 32 кГц. Масса 5 кг.

Магнитный пускатель предназначены для дистанционного управления трехфазными асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором. Также магнитными пускателями можно включать и отключать любую нагрузку, например нагревательные элементы, источники света.

Принцип работы магнитного пускателя:

При подаче напряжения на катушку якорь притягивается к сердечнику, нормально-открытые контакты замыкаются, нормально-закрытые размыкаются. При отключении пускателя происходит обратная картина: под действием возвратных пружин подвижные части возвращаются в исходное положение, при этом главные контакты и нормально-открытые блоковые контакты размыкаются, нормально-закрытые блоковые контакты замыкаются.

Таблица 4. - Технические данные магнитного пускателя:

ТИП	Номинальный ток, А при напряжениях 380\500В.	Габаритные размеры, мм	Наличие теплового реле
ПАЕ - 412	63\35	290\183\135	Есть

Автоматические выключатели это аппарат, предназначенный для автоматического размыкания электрических цепей или отключения электроустановки при возникновении в них токов перегрузки и короткого замыкания.

Также при недопустимом снижении или полном исчезновении напряжения.

Таблица 5. - Технические данные автоматических выключателей:

Тип	Номинальный ток, А	Номинальное напряжение, В	Число полюсов	Ток установки, А	Предельный ток отключения	Время отключения, с	Привод	Габариты
					постоянный	переменный
АЕ - 2000	63	220 - 500	3	-	10	16	-	-	220\112\115

Таблица 6. - Технические данные реле промежуточного:

Тип	Тип геркона	Кол-во кон	Тип кон	Тип кон	Кол - во обмотке в катушке	Кол-во реле в 1 - ом контуре	Диапазон	Габариты размеры	Масса г
							Комут. напряж, В	Коммут. токов, А
РПГ	МКА - 52202	4	3	1	1	24;110;220.	6-220 (380)	0,0001 - 4	95,5*44*68,5	300

Реле промежуточное предназначены для работы в электрических цепях управления и промышленной автоматики переменного тока напряжением до 415В, частоты 50Гц и постоянного тока напряжением до 220В.

Реле РПУ-2 выпускаются в открытом, закрытом и закрытом под винт вариантах исполнения.

Выключатели конечные предназначены для продолжительного проведения тока в номинальном режиме и оперативных включений и отключений цепей постоянного и переменного тока.

Выключатели предназначены для продолжительного проведения тока в номинальном режиме и для оперативных включений и отключений цепей постоянного и переменного тока частотой 50 Гц.

Выключатели находят применение в тяговом и крановом электрооборудовании.

Таблица 7. - Технические данные конечного выключателя:

Серия, тип	Номинальные	Назначения, область применения.
	Напряжение В	Ток А
ПКП, ПКВ	380	10-160	В основных цепях.

Ключ управления состоят из электронной и механической части. Последняя предназначена для аварийного отпирания в случае отказа системы или при севшей АКБ, а также для запирания бардачка. Электронная часть, относящаяся к части центрального запирания управляется 3 кнопками (открыть автомобиль, закрыть автомобиль, дистанционное отпирание крышки багажника). Ключ программируемый, можно настроить отпирание всех замков или только водительской на одинарное нажатие. Кроме того ключ позволяет осуществить т. н., «комфортное» запирание/отпирания автомобиля. Для этого используется только ИК-канал, т. е., если Вы хотите одновременно с центральным запиранием автомобиля поднять опущенные стекла и закрыть люк, необходимо направить ключ на ИК-приемник в ручке двери и удерживать до полного поднятия стекол и закрывания люка. Если, направив ключ на ручку, Вы будете удерживать нажатой кнопку отпирания, опустятся все стекла и откроется люк.

Таблица 8. - Технические данные ключа управления:

Вид аппарата.	Серия	Напряжение В	Ток А	Особенности устройства и назначения.
Команда, аппарат	КА - 21-17	380,220	4	Кулачковый регулируемый с микропереключателем.

Кнопки «пуск» и «стоп».

Таблица 9. - Кнопки «пуск» и «стоп»:

Тип	Номинальное напряжение, В	Номинальный ток, А	Число полюсов.
		постоянный	переменный
ПВМ3 - 25	220, 380	25	16	3

Заключение

В данном курсовом проекте были рассмотрены сведения:

- о целях и задачах автоматизации;

- об автоматизации установки;

- краткие данные об АТП и АСУ ТП.

Согласно заданию была разработана принципиальная и монтажная схемы насосной станции.

Все расчеты были оформлены и сведены в таблицу. По этим данным была построена механическая характеристика.

Так же был произведен выбор аппаратуры управления и защиты, где были определены: лифт технологический монтажный

- номинальный ток;

- ударный пусковой ток;

- пусковой ток.

По этим расчетам были выбраны типы и размеры деталей для монтажной схемы насосной станции, а именно для электромагнитного пускателя, автоматического выключателя, теплового реле, концевого выключателя, переключателя и лампочки.

Список используемой литературы

1. Алиев И.И. Электротехнический справочник. М: ИП РадиоСофт - 2004 год.

2. Вахлер Б.Л. Оборудование насосных и воздуходувных станций металлургических заводов. Издат.: «Металлургия», 1968 год.

3. Скворцов Л.С. Компрессорные и насосные установки. М: Машиностроение, 1988 год.

4. Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры. М: Энергоатомиздат, 1984 год.

5. Бобровский С.А. Соколовский С.М. Гидравлика, насосы и компрессоры. М: Издат.: «Недра», 1972 год.

6. Центранский И.А., Кораблев А.А., Борисенко Л.Д. Горная механика. М: «Недра», 1975 год.

7. Шеховцов В.П. Электрическое и электромеханическое оборудование. М: Форум: ИНФРА - М, 2004 год.

8. Ганзен Г.А. Радионов Н.С. Горное оборудование. М: «Недра», 1971 год.

Размещено на Allbest.ru

...