Дипломная работа: Автоматизации насосной станции пожарного водоснабжения

- контроль давления газа в коллекторе;

- контроль концентрации природного газа СН4 в помещении котельной;

- контроль концентрации угарного газа СОв помещении котельной;

- контроль наличия напряжения питания системы автоматизации

- контроль засорения фильтра;

- контроль расход газа к котлам.

При достижении контролируемых сигналов аварийного уровня происходит автоматическая отсечка подачи газа в помещение котельной, подается звуковая и световая сигнализация:

- при превышении давления газа в коллекторе > 37,5 КПа;

- при достижении концентрации природного газа СН4 в помещении 10% НКПР;

- при достижении концентрации угарного газа СОв помещении 95-100 мг/м3 (2-ой порог);

- при исчезновении напряжения питания в схеме защиты и сигнализации.

Автоматическая отсечка подачи газа в помещение производится с помощью электромагнитного клапана, установленного на вводе газопровода в помещение котельной.

Звуковая и световая сигнализация без отсечки газа в помещении котельной подается при достижении концентрации угарного газа СО 20±5 мг/м3 (1-ый порог).

Для обнаружения опасных концентраций природного газа СН4 и угарного газа СО используется система контроля загазованности природным газом четырехканальная RGY 000 MB4.

Светосигнальное устройство аварии находится в помещении котельной.

Электропитание сигнализаторов загазованности и других устройств системы автоматики подводится от существующего источника питания 220 В. В качестве источника бесперебойного питания системы контроля КСИТАЛ GSM-8T используется резервный аккумулятор с напряжением 12 В и емкостью до 7,2 А/ч, который подключается к контроллеру через специально предназначенное для этого гнездо. Соединение приборов системы автоматики безопасности выполняется кабелем с медными жилами сечением 1 мм2 в ПВХ коробах либо трубах, проложенными по стенам помещения теплогенераторов и на отм. -0,10 м ниже уровня пола (под заливку). Заземление оборудования выполняется медным проводом сечением 2,5 мм2 с присоединением к существующему контуру заземления.

ЭД выпускаются промышленностью в виде стандартных серий с определёнными номинальными данными: мощностью, частотой вращения, моментом, и т. д. Соотношение пускового момента и угловой скорости холостого хода у двигателей различных серий различно, поэтому ЭД выбирают не по моменту или скорости, а по максимальной мощности. Такой выбор ЭД является приближенным, т.к. из имеющихся серий выбирают тот, который с наименьшей погрешностью обеспечивает скорость и ускорение нагрузки. После такого выбора ЭД проверяют на перегрузку и нагрев.

Рассмотрим упрощённый выбор ЭД и оценку его пригодности с энергетической точки зрения, который проводится при допущении, что средняя мощность ЭД не превышает мощности, допустимой по нагреву.

Требуемая мощность в киловаттах равна:

, (1.1)

где МТр- требуемый момент, Н•м; определённый по формуле (1.1);

, (1.2)

Щн - заданная максимальная угловая скорость вращения нагрузки, рад/с;

з - КПД редуктора ();

Мст - статический момент нагрузки, Н•м;

Iн, Iд - моменты инерции нагрузки и двигателя, кг•м2;

i - передаточное число редуктора;

дн - ускорение выходного вала, рад/с2;

Для определения МТр необходимо выбрать вначале передаточное число редуктора. Зависимость МТр= МТр( i ) при постоянном д = const и график зависимости д = д( i ) при постоянном требуемом моменте (МТр = const) показаны на рис.1.3.

Рисунок

Очевидно, что существует некоторое оптимальное передаточное число редуктора при котором для создания ускорения требуется наименьший момент n, наоборот, при одном и том же моменте двигатель развивает на валу максимальное ускорение. Для определения необходимо взять производную поот функции (1.2) и, решив уравнение , найдём выражение для оптимального значения :

, (1.3)

При выборе оптимального передаточного числа редуктора, формула мощности (1.1) упрощается подстановкой значений из (1.3) в (1.2) и соответственно (1.2) в (1.4):

, (1.4)

где - выражена в кВт.

Теперь можно приступить к выбору ЭД в следующем порядке:

1. Рассчитать требуемую мощность по (1.4) и выбрать по каталогу ЭД. Если , то ЭД выбирают из числа маломощных асинхронных двигателей типа АДП, ДИД, ДГ или ЭД постоянного тока ДПР, МЯ, ПЯ, П.

2. При следует выбирать двигатели постоянного тока МИ, СЛ, ДПР, ДИ.

3. Мощность выбранного ЭД должна быть равна или больше рассчитанной требуемой мощности . По каталогу определяют и выписывают все основные номинальные данные ЭД, необходимые для расчёта ПФ и всех параметров привода:

- номинальную мощность, кВт; - номинальную частоту вращения ЭД, мин-1;

- номинальный момент вращения, Н•м; - момент инерции ЭД, кг•м2;

- напряжение управления, В; - ток якоря, А; Т - постоянную времени, с.

4. По полученному значению , подставляя его в (1.4), определяют оптимальное передаточное число редуктора .

5. Этим завершается предварительный выбор ЭД, после чего проводят проверку на обеспечение требований по ускорению и скорости. Смысл проверки состоит в том, что двигатели равной мощности могут обеспечить различные скорости и ускорения (рис. 1.4).

Рисунок

Учитывая, что в момент трогания, момент двигателя и ускорения связаны зависимостью , то об ускорении можно судить по значениям пускового момента МП, а скорости - по значению Щхх.

Проверку ЭД по скорости и моменту (ускорению) проводят из условия равенства номинальной и требуемой мощностей:

, (1.5)

где ; ,

или .

Полученное требование (1.5) может выполняться в трёх случаях:

а) ; , что маловероятно;

б) ; , характерный для ЭД постоянного тока, у которых , т.е. номинальный момент примерно в два раза меньшее пускового, а поэтому выбранный двигатель считается пригодным, если выполняются условия:

(1.6)

Если условия (3.6) не выполняются, то следует выбрать более мощный ЭД;

; , (1.7)

который характерен для ЭД переменного тока, когда выполняется требование по ускорению (моменту), но может не выполняться требование по скорости.

В этом случае, изменяя передаточное число редуктора , можно согласовать соотношение между требуемой и располагаемой мощностями. Новое можно определить из соотношения:

(1.8)

Если при новом выполняется соотношение (1.8), то выбор ЭД можно считать законченным.

Выбрать ЭД привода и рассчитать его ПФ, если момент статической нагрузки момент инерции нагрузки требуемая скорость нагрузки требуемое ускорение нагрузки

Решение:

1.Принимая КПД редуктора определим требуемую мощность согласно (4):

и по справочнику выбираем ЭД МИ-41с с техническими данными:

; ;

2.Подсчитываем оптимальное передаточное число редуктора согласно (1.3):

.

3.Выполняем проверку выбранного ЭД по скорости согласно (1.5):

Так как то по скорости ЭД выбран правильно.

4.Проверяем ЭД по моменту (ускорению), для чего находим значение требуемого момента вращения в соответствии с (1.2) и сравним его с номинальным значением момента ЭД:

.

Проверка ЭД на перегрузку

не удовлетворяет условию (3.6), а поэтому выбираем более мощный ЭД МИ-42 с параметрами:

; ;

5.Определим для нового ЭД:

6.Проверяем выбор ЭД по скорости:

т.к. то ЭД по скорости подходит.

7. Проверяем на перегрузку:

.

Так как то выбранный ЭД подходит по перегрузке (ускорению);

8.Определим параметры ПФ электродвигателя:

Коэффициент противо-ЭДС определяем из (1.2) при номинальных значениях параметров и установившемся:

Коэффициент момента согласно (1.1):

Полный момент инерции нагрузки по формуле приведения момента к валу двигателя:

.

Механическая постоянная времени в соответствии с (3.7) равна:

Если известното определяем и постоянную якоря .

Пусть тогда

Определив коэффициент передачи ЭД по скорости

Получим ПФ электродвигателя по управлению:

Выбор параметров следящего привода

Закон движения выходного вала привода зависит от назначения объекта регулирования, которым управляет привод и задается предельными значениями угловой скорости Щн и ускорения нагрузки .

Параметры эквивалентного гармонического сигнала могут определяться из соотношений: где - параметры, соответствующие режиму работы СП с максимальными значениями скорости и ускорения. Эти параметры задаются в качестве исходных при выборе ЭД по мощности. После выбора ЭД проводится проверка обеспечения требуемого момента и требуемой скорости.

Выбор функциональной схемы и элементов СП начинается с анализа требований к предельным значениям угла поворота, угловой скорости Щн и ускорения исполнительного вала, а также оценки точности СП.

Ошибка отработки СП угла поворота зависит от управляющего и возмущающего воздействий , где - погрешность, обусловленная законом движения управляющего вала, или сигнала, пропорционального задаваемому углу;

- погрешность, обусловленная возмущающим воздействием.

В установившемся режиме погрешность имеет конечное значение, которое можно представить составляющими от угла поворота , и его производных - и : , где - коэффициенты ошибок соответственно по положению, скорости и ускорению. Коэффициенты ошибок зависят от параметров и структуры системы. Если структура привода не содержит интегрирующих звеньев, то он является статическим, , а поэтому он имеет позиционную (статическую) погрешность

возникающую при развороте управляющего вала на фиксированный угол .

Приводы, содержащие в структуре одно интегрирующее звено, являются астатическими первого порядка, для которых Си соответственно, ошибка характеризуется скоростной (динамической) составляющей погрешности

Для приводов с астатизмом второго порядка (содержат два интегрирующего звена) и, соответственноошибка определяется динамической ошибкой по ускорению

.

Иногда в практике используются понятие добротности по скорости

,

где D- добротность системы по скорости,

- коэффициент усиления разомкнутого привода по скорости (если привод астатический).

Аналогично можно выразить:

,

,

где - добротность по углу поворота для статической системы;

- круговой коэффициент статической системы;

- добротность по ускорению для астатической системы второго порядка;

- круговой коэффициент усиления по ускорению.

Составляющая погрешности , зависящая от момента и от закона изменения возмущающего момента М(t). В установившемся режиме при М (t) =Mн =const эта погрешность определяется выражением

Тогда можно определить допустимую ошибку () по формуле (1.9).

Действительная полная ошибка СП будет зависеть не только от ошибок системы и , но и от: - инструментальной погрешности датчика угла;

- погрешности, обусловленной дрейфами нулей усилителей системы;

- погрешности, обусловленной зазорами (люфтами) передач, т.е

.

Учет этих погрешностей позволяет определить рациональные требования к элементам системы.

Тогда расчет коэффициентов разомкнутого СП можно привести следующим образом:

определить передаточную функцию разомкнутого СП по ПФ звеньев:

,

где А(p) - операторный многочлен;

V- порядок астатизма;

- круговой коэффициент передачи системы.

Тогда, используя приведенные формулы можно рассчитать суммарную погрешность в зависимости от входных воздействий, возмущений и коэффициентов системы и правильно выбрать параметры ПФ регулятора по допустимым значениям ошибки.

Определить коэффициент усиления усилителем СП необходимый для обеспечения скоростной погрешности при и максимальной погрешности приесли заданы: чувствительность датчика угла , передаточное число редуктора i=70, двигатель постоянного тока типа ДПМ-32

Решение:

Определяем коэффициент демпфирования:

Определяем добротность СП при заданной моментной погрешности по

где - коэффициент демпфирования.

Коэффициент определяем из

где

Добротность СП при заданной скоростной погрешности по выражению:

Коэффициент усиления усилителя

Тогда из двух полученных выбираем

Схемы регулятора серии ECL Comfort 200 и соединений с картой Р30

Рисунок

Регулятор ECLComfort 200 может быть переключен на различные прикладные задачи с помощью кнопок в соответствии с инструкцией, прилагаемой к информационной ECL-карте.

Каждая ECL-карта обеспечивает функционирование регулятора ECLComfort 200 применительно к конкретной схеме теплоснабжения.

Выбор карты и специфических настроек регулятора определяется требованиями схемы теплоснабжения.

Могут быть реализованы следующие прикладные задачи (табл. 1.1):

Таблица