Проектирование панели управления насосной установки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования, науки и молодежной политики Республики Коми

Государственное профессиональное образовательное учреждение

«Сыктывкарский индустриальный колледж»

(ГПОУ «СИК»)

МДК 01.02.Электрооборудование промышленных и гражданских зданий

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Тема: Проектирование панели управления насосной установки

Костенко Юрий

Сыктывкар, 2019 г.



Введение

Насосные установки широко применяются во всех отраслях промышленности для перекачивания жидких сред, а также технологической и охлаждающей воды. Сюда относятся насосы для перекачки охлаждающей эмульсии в металлообработке, насосы в системе водоснабжения и канализации, специальные насосы для химических сред в гальванических цехах, насосы для пропиточных составов, лакокрасочных материалов и т.п.

Цели и задачи.

Целью данной курсовой работы является проектирование насосной установки, закрепление теоретических знаний в области гидравлических машин, освоения навыков, инженерных расчётов насосных установок, освоения работы со справочной литературой.

Данный насос работает под действием центробежной силы, которую вызывает вращение рабочего колеса. В корпусе насоса расположены одно или несколько колес, которые жестко закреплены на валу. Каждое колесо, если их несколько, имеет выпуклые лопасти, соединяющие пару дисков. Жидкость поступает через всасывающий патрубок. При активации агрегата вал, который соединен с электромотором, запускает колесо. Оно начинает захватывать воду и отбрасывать ее от центра к периферии колеса. Нарастающая центробежная сила способствует перемещению жидкости в нагнетательный трубопровод посредством направляющей камеры. Так, между лопастями растет давление по мере того как освобождается пространство, что и позволяет новой порции жидкости поступать из трубопровода. Обычно всасывающий патрубок имеет фильтр, который не дает взвесям и мусору проникать в корпус насоса. Принцип действия одноступенчатых и многоступенчатых насосов аналогичен. Разница заключается в том, что в многоколесных агрегатах давление растет в каждом последующем колесе.



1. Исходные данные.

Данные для расчета приведены в таблице 1.

Таб.1 Исходные данные.

Производительность	0,1
Глубина подъема	10 м
Высота подъема	16 м
Удельная плотность жидкости	1000

В качестве привода насоса применяем асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.



2. Расчет мощности и выбор двигателя

Существует много механизмов, работающих продолжительно с неизменной или мало меняющейся нагрузкой без регулирования скорости, например насосы, компрессоры, вентиляторы и т.п.

При выборе электродвигателя для такого режима необходимо знать мощность, потребляемую механизмом. Если эта мощность неизвестна, ее определяют теоретическими расчетами.

При известной мощности механизма мощность электродвигателя выбирается по каталогу с учетом КПД промежуточной передачи.

1. Мощность двигателя определяем по формуле:

[1] Где:

Q-Производительность насоса

H-Общая высота подъёма

g-ускорение свободного падения

с-Плотность воды

-кпд двигателя, насоса, передач

Определяем мощность электродвигателя, кВт.

Мощность электродвигателя составляет 51 кВт.

По справочнику[2] выбираем электродвигатель серии 4AH200L4Y3.

Данные по двигателю представлены в таблице 2.

Таб.2 Технические данные двигателя серии 4AH200L4Y3

Мощность кВт	55
Скорость вращения	1000
Cosц	0,8
з	0,9
Напряжение В	380

3. Выбор схемы питания привода насоса

Питание двигателя насоса осуществляется от трехфазной сети переменного тока напряжением 380 В, частоты 50 Гц. В схеме управления насоса предусмотрен ручной и автоматический режим с реле уровня заполнения бака. Схема управления предоставлена в графической части курсового проекта.

3.1 Описание схемы управления двигателем

QF - автоматический выключатель, служит для защиты цепи от кз.

КМ - магнитный пускатель, служит для дистанционного управления.

КУ - ключ управления, служит для переключения между ручным и автоматическим режимами.

SB1, SB2 - кнопки пуск и стоп, для включения и отключения двигателя.

К - электромагнитное реле уровня, служит для автоматического включения и отключения сети.

Ручной режим

Фаза C, КУ, SB1, SB2, KM, N, срабатывает КМ замыкает силовые контакты 1-2, 3-4, 5-6 и вспомогательные 13-14

Автоматический режим

Фаза С, КУ, K, KM, N. Включение и выключение осуществляется автоматически только контактором К.

3.2 Описание работы схемы управления электромагнитного реле уровня

QF, KM(по цепи фаза , KM, K, ), одновременно напряжение поступает на ТС, замыкается КМ, двигатель насоса Д начинает закачку воды в бак, как только уровень воды достигнет + питание через сопротивление электрод через воду и электрод поступает на базу транзистора VT1.

Транзистор открывается, реле К срабатывает, контакт отключается и насос останавливается, воду не поступает в бак. Одновременно замыкается удерживая реле К во включенном состоянии до тех пор, пока уровень воды не станет ниже и , тогдаразомкнется, а замкнется, насос начинает закачку воды в бак, процесс повторяется.



4. Выбор аппаратов и питающих проводников.

4.1 Выбор автоматического выключателя QF.

Автоматический выключатель - это механический аппарат, предназначенный для коммутации (включения и отключения) электрической цепи. Он может коммутировать как электрические цепи находящиеся в нормальном состоянии, так и при коротких замыкания.

В любом автоматическом выключателе задействуется два устройства для его отключения это тепловой и электромагнитный.

Устройство теплового расцепителя -- этот механизм предотвращает протекание токов больших,чем номинальные.Состоит он из биметаллической пластины, через которую протекает ток.

Устройство электромагнитного расцепителя - этот механизм срабатывает при возникновении резкого увеличения тока. Такое происходит при коротких замыканиях. Суть действия этого механизма сводится к тому, что при возникновении токов короткого замыкания сердечник втягивается в катушку и прикрепленный к сердечнику подвижный контакт размыкает цепь, то есть выключает автоматический выключатель.

Современные АВ подразделяются по классам которые обозначаются буквами «С,В,Д,». Для осветительных, силовых сетей, для электродвигателей.

Для выбора АВ определяем номинальный ток двигателя по формуле[3]:

где:P-мощность двигателя, Вт.

U-напряжение сети, В

Номинальный ток равен 116 (А).

Определяем расчетный ток расцепителя по формуле:

где:

-расчетный ток расцепителя

-номинальный ток

Расчетный ток равен 145 (А)

Выбор автоматического выключателя осуществляется по условию:

где:

I_р^таб - расчетное табличное

значение тока расцепителя

Выбираем по [4] автоматический выключатель типа ВА88-34, количество полюсов 3, срабатывает при токе в 10-20 раз больше номинального.

4.2 Выбор контактора КМ.

Контактор- двухпозиционный электромагнитный аппарат, предназначенный для частых дистанционных включений и выключений силовых электрических цепей в нормальном режиме работы.

Выбор контакторов осуществляется по:

1. По току силовой или главной цепи.

2. По назначению (реверсивная, нереверсивная).

3. Защищенности (открытого исполнения, в кожухе).

4. Наличие кнопок управления или сигнальных ламп встроенных в кожух.

5. Числу контактов вспомогательной цепи.

6. Напряжения катушки

7. Износостойкость (количество включений и выключений).

Выбор контактора осуществляется путем сравнения требуемых и выбранных данных. Составляем сравнительную таблицу 3 и выбираем контактор типаКТН, для пуска синхронных двигателей, напряжением до 660В.

Сравнительная таблица 3.

Тип контактора	КТН 5150 150А 400В/ACTDM
Данные	Требуемые	Выбранные
Номинальное напряжение (В)	380	До 660
Номинальныйток силовыхконтактов (А)	116	150
Число главных контактов	3	3
Вспомогательные контакты	1з	1з
Напряжение катушки (В)	380	400

4.3 Выбор реле контроля уровня воды

Электромагнитное реле - это электромагнитный аппарат при подаче напряжения на катушку, контакты срабатывают.

Используется взамен контакторов при коммутации токов небольшой величины.

Выбираем путем сравнения расчетных и табличных данных.

Электронное реле уровня контроля фаз состоит из электромагнитного реле и электронной схемы усилителя на транзисторе VT1

Таб.4. Сравнительные данные реле уровня воды.

Тип реле	РС-9
Данные	Требуемые	Выбранные
Напряжение коммутации (В)	220	Контакты эл.магнитного реле не менее 220
Напряжение катушки (В)	12	12
Ток контактов (mА)	0,9	До 3А



5. Выбор трансформатора

Выбор трансформатора осуществляется путем сравнения расчетных и табличных данных.

Тип трансформатора	ТАН 36-220-50
Данные	Требуемые
Напряжение первичной об.(В)	220
Напряжение вторичной об. (В)	12,6
Ток вторичной об. (mА)	1,6

Выбирает трансформатор серии ТАН 36-220-50, мощность 60Вт, ток первичной обмотки 0,35 А, напряжение вторичной обмотки 12,6В.

Схема обмоток трансформатора Рис.2,3



6. Выбор кнопок управления и переключателя

Для управления в ручном режиме применяем кнопки стоп (нормально замкнутую) и пуск (нормально разомкнутую). Выбор осуществляется путем сравнения необходимых и выбранных данных (по току и напряжению сети, необходимому количеству типов контактов, цвету кнопок).

Составляем сравнительную таблицу.

Таб.5. Сравнительные данные кнопок управления и переключателя.

Тип кнопок и переключателя	SB 1 цветкрасный	SB 2 цвет зеленый	Переключатель SA
Данные	Требуемые	Выбранные	Требуемые	Выбранные	Требуемые	Выбранные
Номинальное напряжение (В)	220	До 660	220	До 660	220	400
Коммутируемая нагрузка (А)	0,9	До 10	0,9	До 10	0,9	3
Контакты	1р	1р	1з	1з	2 на переключение	2 на переключение

Применяем кнопки типаПКЕА-122-2 О*2, переключатель ABB ON2PGS7984

6.1 Выбор сигнальных (контрольных) ламп Л1 и Л2.

Сигнальные и контрольные лампы указывают на действие определенных узлов и систем или предупреждают о нарушениях в работе узлов и систем.

Выбор осуществляется по необходимым данным (напряжение, цвет, род тока, защищенности, способа монтажа).

Выбираем контрольные лампы Л1- указывает наличие напряжения в сети, Л2- указывает на работу двигателя насоса.

По каталогу [4] выбираем лампы Л1 и Л2 типаIEK AD-16DS 230В

Составляем таблицу технических данных лампы IEK AD-16DS 230В

Таб.6. Технические данные лампы IEK AD-16DS 230В

Технические характеристики	Л1	Л2
Напряжение сети В.	230	230
Номинальный ток мА.	?20	?20
Цвет линзы	красный	зеленый
Крепление	Винтовое соединение	Винтовое соединение
Температура эксплуатации	от -25 до +40	от -25 до +40
Степень защиты по IP	IP40	IP40
Тип лампы:	Светодиод.источник света (LED)	Светодиод.источник света (LED)
Длина (мм)	42,0	42,0

6.2 Выбор предохранителя FU1.

Электрический предохранитель -- компонент электрических и радиоэлектронных устройств, предназначенный для защиты оборудования и приборов от повреждений при их неисправностях или для защиты питающей сети от аварийных электрических токов, возникающих при авариях и отказах, неправильного включения, ошибок монтажа.

В плавких предохранителях при превышении тока свыше номинального происходит разрушение токопроводящего элемента предохранителя.

Для выбора предохранителя определяем номинальный ток цепи управления по формуле:

где:

P-мощность потребителей (Вт)

U-напряжение сети (В)

В сеть управления включены следующие потребители:

-катушка магнитного пускателя 400 Вт.

-реле уровня жидкости 4Вт.

-сигнальные лампы 2шт. 0.05А.

Определяем ток:I=1,8A

По справочнику [4] выбираем предохранитель SIBA179020.2 2A, 250В.

6.3 Выбор проводов и кабелей

Выбор сечения и марки осуществляется в зависимости от:

-Силы тока.

-Напряжения сети (влияет на марку провода, кабеля).

-Длины линии.

-От способа прокладки.

-Температуры окружающей среды[5 таб.1.33].

-По условию механической прочности [5 таб. 2.11].

Сечение провода для двигателя насоса выбираем по длительно допустимому току.

Температура окружающей среды +25єС.

Сечение провода выбираем по условию:

где:

Iдд- длительно допустимый ток [5 таб.1.3.4].

Выбираем провод с медными жилами сечением 35мм², поправочный коэффициент [5таб 1.3.3] выбираем провод марки ВПП 35-0,38

Для монтажа проводки вторичных цепей применяем провод с медными жилами 1мм²[7 таб.2.1.1].



7. Проектирование панели управления

Для монтажа приборов защиты и автоматизации насосной установки применяем щит управления.

Щит управления, комплектное устройство для централизованного контроля и управления технологическими процессами промышленных предприятий, электростанций, систем водо-, газо-, электроснабжения и т.п. На Щите управления размещаются измерительные и контрольные приборы, световые индикаторы, ключи управления и мнемонические схемы. Щит управления комплектуют с учётом наилучшей видимости приборов и удобства доступа к ним.

Щит управления обеспечивает:

- продолжительную и бесперебойную работу производственной линии либо станков по заранее согласованной программе;

- контроль состояния оборудования или сигналов датчиков (тепловых, сенсорных, механических и др.) с исполнением заданных переключений во избежание аварийных ситуаций. Шкаф автоматизации может подключаться к линии дистанционного управления для ручной корректировки из диспетчерской, к примеру, в системе видеонаблюдения;

- управление осветительными приборами, климатическими комплексами (щит управления вентиляцией) или внешними рабочими агрегатами (щит управления насосами), следуя заданным режимам и программам



Рисунок 2. Внешний вид щита управления.

На двери щита управления расположены: переключатель для ручного управления кнопки стоп и пуск, переключатель режимов работы, сигнальные лампы.

Внутри щита управления расположены следующие приборы: автоматический выключатель, контактор, реле уровня воды, предохранитель.

7.1 Составление схемы соединений и подключений.

На схеме соединений аппараты изображаются не отдельными элементами а объединенными в виде монтажных символов (контактор, АВ, кнопки и др.).

Монтажные электрические схемы служат для соединений электрических аппаратов в пределах отдельно стоящих комплектных устройств и, как правило, выполняются на отдельном листе для каждой электроконструкции (шкаф, пульт, щит станций управления).

При составлении монтажных электрических схем рекомендуется отделять свободными зажимами электрические цепи разного назначения, например электрические цепи сигнализации от электрических цепей управления, электрические цепи управления разных электроприводов, электрические цепи одного напряжения от электрических цепей другого напряжения. двигатель переключатель электромагнитное реле

Выбираем приборы, расположенные на панели управления и составляем таблицу 7.

Обозначение	Наименование	Тип	Размеры
QF	Автоматический выключатель	ВА88-33	76*120*92
КМ	Контактор	КТН 5150	163,5*170*171
FU	Предохранитель	SIBA 179020.2	5*20
SA	Переключатель	ABB ON2PGS7984	48*48
SB1	Кнопка стоп	ПКЕА-122-2 О*2	74*120*54
SB2	Кнопка пуск
ЭРУ	Реле уровня	Pc-9	150*200
Т1	Трансформатор	ТАН 36-220-50	82*88
Л1	Сигнальная лампа (сеть)	IEK AD-16DS 230В	42*16
Л2	Сигнальная лампа (насос)	IEK AD-16DS 230В	42*16

Составляем схему соединений (монтажную схему).

Монтажная схема представлена в графической части курсового проекта чертеж 2.



Приложение 2. Таблица соединений.

Откуда идет	Куда идет
Обозначение На схеме	Сечение провода (мм2)	№ вывода	Обозначение На схеме	№ ввода
ЩС	35	L1,L2,L3	QF	1,3,5
QF	35	2,4,6	КТН	1,3,5
КТН	35	2,4,6	М	С1,С2,С3
QF	1 (доп.клемма)	6	FU1	7
FU1	1	8	SA	9
SA	1	10	SB1	3
SB1	1	4	SB2	1
SB2	1	2	КМ	А1
КМ	1	А2	Т1	15
Т1	1	16	SA	13
SA	1	9	SA	12
SA	1	11	K	17
K	1	18	КН	14
SB1	1	1	КН	13
SA	1	9	L1	2
ЩС	1(доп.клемма)	N	L1	1
ЩС	1(доп.клемма)	N	L2	3
L2	1	4	SB2	2



8. Маркировка проводов.

Согласно [6 §9.2. Способы маркировки.]

Способы маркировки различаются:

- сроком эксплуатации;

- возможностью замены (постоянная, легко съемная, временная);

- материалом (бумага, пластик, фольга);

- свойствами (цвет, стойкость к воздействиям среды, изолирующая способность, пожарная безопасность и т.п.);

- методами нанесения надписи;

- способами крепления (бирка, клипса, трубка, вставка, клей);

- используемыми инструментом и оборудованием;

- стоимостью.

Выбор способов маркировки.

Самым простым способом маркировки проводов и жил контрольных кабелей являются клипсы и кольца.

Клипсы - разрезные пластиковые кольца с внутренним диаметром от 1 до 17,5 мм, надеваемые на провод или кабель после его подключения.

Кольца - часть трубки с нанесенными символами, надеваемые на провод или кабель до его подключения.

Клипсы и кольца могут быть цветными без символов или с заранее нанесенными на них знаками (цифрами от 0 до 99, буквами или другими символами). Для получения требуемого обозначения несколько клипс или колец с нужными знаками крепятся на кабель последовательно.

Рекомендуется использование колец при количестве идентификаторов не более 3-х, так как при большем количестве элементов маркировки они проигрывают по трудозатратам другим способам маркировки.

При использовании самоклеющихся этикеток для кабелей и проводов полоски с нужным цветом и/или знаками наматываются на кабель. Клейкие свойства обеспечивают надежную фиксацию на кабеле или проводе и позволяют наносить маркировку до его прокладки. Обычно маркерная лента поставляется в наборах по 10 катушек.

В случаях, когда маркировочная надпись состоит из многих символов, она наносится с помощью клипс с бумажными вставками или бирок.

Маркировка тонких кабелей и отдельных жил производится с помощью флажков, которые поставляются в лентах или листах.

Удобным средством маркировки являются обычные или термоусаживаемые трубки, причем надписи на них могут наноситься с помощью автономных принтеров. Такие трубки выполняют функции не только маркировки, но и изоляционной оконцовки.

Наибольшей универсальностью обладают ламинирующиеся этикетки. Они позволяют маркировать кабели и провода любого профиля с диаметром от 3 до 60 мм. Этикетки охватывают кабель с перехлестом, поэтому маркировка оказывается между двумя слоями пленки и хорошо защищена от внешних воздействий. Кроме того, такая маркировка надежно крепится даже на сильно загрязненных кабелях.

Для ручного нанесения надписей на месте работы применяются маркеры на картах или рулонах, установленных в диспенсер. Маркеры в рулонах применяются при нанесении надписей на автономном принтере, а маркеры в листах - для изготовления заготовок на универсальных принтерах.



Заключение

В работе были рассмотрены вопросы по проектировании панели управления, а также выбора: аппаратов защиты, приборов управления и автоматизации, кабелей и проводов. В процессе проектирования была проведена работа со справочной литературой.



Библиографический список

1. Е.М. Соколов «Электрическое и электромеханическое оборудование».

2. А.С. Енохович «Справочник по физике и технике».

3. И.К. Тульчин «Электрические сети и электрооборудование зданий».

4. Каталог электротехнической продукции выпуск 10. 2014.

5. Правила устройства электроустановок.

6. В.Д. Климанов, А.А. Аборнев, Н.Н. Ковков «Инструкция по монтажу вспомогательных цепей».

Размещено на Allbest.ru

...