,nm,bnbvc.DOC

Coala Mod Coala Nr. Document Semnat. Data

SARCINA

pen t ru teza de an la d i sc ip l i na ”Ac ț i onă r i e l ec t r ce ”

Student(ul/a) Borozan Mihail grupa EM-121 secția de studii___FR____

Data emitere 11.09.2015 Termen prezentare la control 01.12.2015

1. Tema tezei Acţionarea electrica reglabilă a sistemului de pompare

2. Datele principale ale sistemului de pompare

Debit

Q, m3/h

Înălțimea de pompare

H, m

Tipul Pompei Producător

Motor

Producător

convertor

Domeniu de

utilizare

60 80 Wilo Siemens Danfoss Industrie

3. Ciclul diurn de lucru (debitul procentual în raport cu valoarea din p.2) al sistemului de pompare

Intervalul i 1 2 3 4 5 6 7 8Orele de lucru 0 1 2 3 4 5 6 7Debitul Qi, % 35 25 15 5 10 35 70 100Intervalul i 9 10 11 12 13 14 15 16Orele de lucru 8 9 10 11 12 13 14 15Debitul Qi, % 90 80 60 40 35 40 45 50Intervalul i 17 18 19 20 21 22 23 24Orele de lucru 16 17 18 19 20 21 22 23Debitul Qi, % 55 765 75 85 100 80 55 35

4. Structura, conținutul și metodologia elaborării tezei de an sunt descrise în lucrarea:I. Nuca. Acţionarea electrică reglabilă a sistemului de pompare. Indrumar metodic pentru efectuarea lucrării de an la disciplina „Acţionări electrice”. Chişinău, UTM (format electronic). http://elearning.utm.md/moodle/course/view.php.

5. In baza tezei se elaboreaza o prezentare PowerPoint cu sustinerea publică în ianuarie 2015

Notă : Prezenta sarcină (semnată de titularul cursului) obligatoriu se include în memoriul justificativ al tezei elaborate.

Titularul cursului AE

PC-1903-11-NE

http://elearning.utm.md/moodle/course/view.php


________________________Ilie NUCA, dr.conf.

INTRODUCERE

1. DOCUMENTAREA TEHNICA IN ACTIONAREA ELECTRICĂ A SISTEMELOR DE POMPARE 1.1. Caracteristica generală a procesului și sistemelor de pompare.

1.2. Rolul şi funcțiile AE pentru automatizarea procesului de pompare.

1.3. Caietul de sarcina pentru proiectarea acționării electrice a sistemului de pompare.

1.4. Problemele principale ale proiectării acționări electrice ale sistemului de pompare.

2. PROIECTAREA ACTIONĂRII ELECTRICE 2.1. Alegerea pompei centrifuge.

2.2. Calcularea puterii şi alegerea motorului electric.

2.3. Calcularea puterii si alegerea convertorului static de frecvență.

2.4. Calcularea caracteristicilor H=f(Q) ale pompei şi magistralei.

2.5. Calcularea caracteristicilor mecanice ai pompei.

2.6. Calcularea caracteristicilor statice ale acționări cu reglare scalară.

2.7. Calcularea caracteristicei statice de pornire a sistemului MA-pompă.

2.8. Eficiența energetică a sistemului de pompare.

3. PROIECTAREA SISTEMULUI DE COMANDĂ ŞI CONTROL 3.1. Elaborarea schemei funcționale a acționării automatizate de pompare.

3.2. Alegerea microcontrolerului de comandă.

3.3. Alegerea cablului de alimentare.

3.4. Alegerea senzorilor şi traductoarelor.

3.5. Alegerea echipamentului de comutație şi protecție.

3.6. Protecția termica a motorului electric.

3.7. Elaborarea schemei de montare a echipamentului acționări electrice.

3.8. Alegerea panoului de montare a echipamentului acționări electrice.

3.9. Recomandări practice pentru montare şi exploatare.

CONCLUZII

BIBLIOGRAFIE

PC-1903-11-NE


Introducere

Apa reprezintă sursă principală de viaţă pentru lumea vegetală, animală şi umană. Acest produs este atât de simplu după conţinut, însă desăvârşit după proprietăţi şi principii de circulaţie în natură. În plus, el se află peste tot în natură – la adâncimi relativ mici în pământ, iar în unele cazuri izvoarele ies chiar la suprafaţa pământului, revărsându-se apoi în râuri. La început omul nu avea nevoie de pompe, deoarece apa era peste tot, iar casele de locuit nu erau înalte, ca să fie nevoie de o ridicare anumită a apei. Această necesitate a apărut atunci, când fiii oamenilor şi-au zidit, spre nefericirea lor, oraşe mari cu clădiri înalte. În ziua de astăzi un oraş mare, fără aprovizionare cu apă, este paralizat complet. Pentru aceasta este suficient să dispară energia electrică, care alimentează motoarele electrice de antrenare ale pompelor. Ele reprezintă nişte mecanisme mecanice de generare a energiei hidraulice - energia datorată suprapresiunii unui lichid, aflat în mişcare cu o anumită viteză sau debit, consumând pentru aceasta energie mecanică, dezvoltată de un motor electric. Fiind nişte generatoare hidraulice, pompele au 2 parametri hidraulici la ieşire – presiunea p(t), exprimată în Pascali ,sau în (1bar =105 Pa) şi debitul Q(t) al lichidului în

sau , care au aceeaşi semnificaţie ca şi tensiunea sau curentul unui generator electric de curent continuu. Deoarece pompele sunt destinate pentru ridicarea lichidului la o înălţime H, exprimată în metri, o reprezentare fizică reală o are caracteristica H(Q), care se deosebeşte de caracteristica p(Q) doar printr-o altă scară pe axa ordonatelor, întrucât

, , unde - densitatea lichidului, ; g=9,81 m/s2.

Dependenţa înălţimii H (sau a presiunii p) de debitul Q este puternic neliniară, mai ales la viteze mari Înălţimea de ridicare are o valoare maximă H=H0

la un debit Q=0 (vană de ieşire închisă), iar odată cu creşterea debitului – se micşorează. Această micşorare este determinată de mai mulţi parametri constructivi şi hidraulici, care nu pot fi exprimaţi printr-o formă analitică (formulă) generală. De aceea caracteristica H(Q) se scoate experimental de uzina producătoare şi se indică în datele de paşaport ale pompei. Aşadar, pompele reprezintă de fapt nişte agregate de pompare, constituite din 2 elemente principale de putere – motor şi pompă. În sfera comunală şi industrială cea mai largă utilizare au obţinut-o pompele

PC-1903-11-NE


centrifugale, care au la bază una sau mai multe roţi rotitoare cu nişte palete radiale de o geometrie specială, care comunică lichidului o anumită forţă centrifugă. Pompele clasice aveau o execuţie separată a motorului, instalat pe o ramă sau carcasă comună în cazul debitelor mici şi mijlocii, numită şi consolă, sau un fundament de beton în cazul debitelor mari. O astfel de construcţie prevedea un arbore lung de cuplare a motorului la pompă şi nişte semicuplaje cu mase şi gabarite mari, cu buloane axiale de înşurubare. Aceste pompe aveau o construcţie mai simplă în cazul unui racord axial de aspiraţie şi unui racord radial de refulare. Însă această construcţie complică foarte mult asamblarea schemelor hidraulice ale staţiilor de pompare cu mai multe pompe şi măreşte spaţiile acestor staţii

Fig.4.2. Staţie de pompare cu pompe clasice de aspiraţie axială şi refulare radială Pompele centrifugale moderne se caracterizează printr-o varietate mult mai mare de tipuri şi construcţii mai avansate şi performante, de aceea ele se clasifică după mai multe criterii. După destinaţia principală ele pot fi: de alimentare cu apă potabilă sau apă caldă, de circulaţie a apei fierbinţi în sistemele de încălzire, de evacuare a apelor murdare de canalizare, de condiţionare a aerului, de drenaj, pentru utilizări industriale, speciale şi casnice. După mediul de instalare – pompe terestre şi submersibile (cufundate în apă); După modul constructiv de asamblare a motorului şi pompei – monobloc (pentru

puteri şi debite mici), cu carcasă comună (standard – pentru puteri mijlocii) şi carcasă divizată (pentru puteri mari şi debite până la 10000m3/h):

După presiunea – pompe monoetajate de presiune joasă cu o singură roată şi pompe multietajate de presiune înaltă cu mai multe roţi, conectate în serie;

După modul de răcire a rotorului – cu rotor umed şi rotor uscat;

PC-1903-11-NE


După numărul rotoarelor – cu 1 rotor şi cu 2 rotoare; După modul de variaţie a vitezei de rotaţie - cu viteză constantă, variabilă în 2-

3 trepte constante şi lin variabilă în diapazon mare (25-100 %); După modul de amplasare al flanşelor de intrare /ieşire – cu aspiraţie axială /

refulare radială sau aspiraţie / refulare într-o linie dreaptă (in-line). Pompele centrifugale moderne cu construcţie separată, rotor uscat, aspiraţie axială şi refulare radială standardizată au o utilizare limitată ( până la 500 m3/h şi 10-15 bar) din cauza gabaritelor mari. este arătată o astfel pompă de construcţie consolă [VeroNorm-NP a companiei germane WILO. Semicuplajele dintre motor şi pompă au protecţie, identificată prin culoare neagră. a) b) . Agregate de pompare de construcţie consolă VeroNorm (a) şi monobloc Wilo –BAC (b) cu aspiraţie / refulare standardizată ale companiei germane WILO Tendinţele actuale ale pompelor moderne sunt orientate spre o construcţie monobloc mai compactă. şi spre o aspiraţie / refulare în aceeaşi linie, care simplifică mult montare conductelor hidraulice. Sunt arătate elementele constructive principale ale unui agregat monobloc cu rotor uscat al motorului şi pompă cu aspiraţie /refulare în linie. Arborele de antrenare al pompei are nevoie în acest caz de o garnitură specială de etanşare (уплотнение).

Elemente constructive ale pompelor cu rotor uscat şi aspiraţie /refulare în aceeaşi linie WILO

Compania WILO produce pompe cu aspiraţie - refulare în linie până la 17000 m 3/h în toate variantele constructive: monobloc, carcasă comună, separată şi divizată axial (pentru debite foarte mari cu motoare de tensiune înaltă.

PC-1903-11-NE


Caietul de sarcină pentru proiectarea

acționări electrice a sistemului de pompare

În lucrarea dată va fi analizat sistemul de pompare destinat destinat canalizări.

Debitul Qn=60 m3/h.

Înălțimea de pompare Hn=80 m.

Intervalul i 1 2 3 4 5 6 7 8Orele de lucru 0 1 2 3 4 5 6 7Debitul Qi, % 30 20 15 10 15 35 45 50Intervalul i 9 10 11 12 13 14 15 16Orele de lucru 8 9 10 11 12 13 14 15Debitul Qi, % 60 70 80 90 50 40 100 90Intervalul i 17 18 19 20 21 22 23 24Orele de lucru 16 17 18 19 20 21 22 23Debitul Qi, % 60 55 35 40 60 80 90 80

PC-1903-11-NE

Tabelul 1.3


1.1 Proiectarea actionarii electrice Alegerea pompei sa realizat în baza caracteristicilor pompei, şi anume,

a înălțimii de pompare H, puterii consumate P, randamentului şi a înălțimii de

absorbție admisibile NPSH (înălțimea citațională admisibilă) în funcție de

debitul Q pentru viteza constantă

Pompa sa ales din catalog în funcție de destinație şi valorilor maxime ale debitului şi înălţimii de pompare (care sunt impuse conform varinatei). Condiţia de selectare:

şi ,Selectarea pompei din cataloagele de firmă (Wilo)

Pompa bloc cu turatie constanta Wilo-BL 40/270-30/2 Pompa centrifuga monoetajata cu rotorul uscat in constructie bloc pentru montarea pe fundatie.Constructie bloc, cu vibratii si zgomot redus,cu piesa intermediara si Cu etansare mecanica bidirectionala cu burduf, inundata fortat, si rotor cu cavitatie redusa.Flanse cu racorduri R 1/8 pentru masurarea presiunii. Carcasa si piesa intermediara sunt acoperite prin cataforeza.

PC-1903-11-NE


Date de pasaport :Carcasa : Fonta GJL 250 Arbore : Inox tip 316 Rotor : Fonta tip GJL 200 Etansare mecanica : La cerere Piesa fixare motor-pompa : Fonta GJL 250 Fluidul vehiculat :Apa curata :100 % Debit : 60,00 m3/h Inaltimea de pompare : 80,00 m Temp. de functionare (max. 140 °C) : 20 °C Pres. de functionare (max. 16 bar) :NPSH (pompa) : Fabricat : Wilo Tip : Wilo-BL 40/270-30/2 Caracteristicile pompei:

PC-1903-11-NE


Caracteristicile de pompare a pompei Figura 2.1

Q 10 20 30 40 50 60 70H 110 115 108 100 96 82 78randame 20 39 44 52 56 58 56

Caracteristicile H , P,h = f (Q) ale pompei Wilo-CronoBloc-BL- 40/270-30/2

Conform rezultatelor din anexa, datele pompei corespunzatoare regimului nominal de functionare sunt :

Debitul Qn=60 m3/h.

Înălţimea de pompare Hn=80m.

Randamentul pompei n=58%.

Viteza nominală nn=2900 rpm

2.2Calcularea puterii si alegerea motorului electricPuterea consumata de o pompa o calculam conform formulei;

Unde: g=9.81m/s2-accelerarea caderii libere; ⍴=1000kg/m3-densitatea apei curate; Q - debitul pompei; H - inaltimea de pompare; ɳp - randamentul pompei , ɳM - randamentul transmisiei mecanice

PC-1903-11-NE


Puterea pompei Wilo-CronoBloc-BL-E cu debitul Q=60m3, inaltimea de pompare H=80m, ɳ=0.7 si viteza nominala n=2900rot/min

Tabelul 2.2intrerval I 1 2 3 4 5 6durata t, h 0 1 2 3 4 5debit qi % 30 20 15 10 15 35debit qi m3/h 18 12 9 6 9 21PutereaPp KW 5605,7 3737 2802 1868 2802 6540n % 37 22 19 15 19 38

intrerval I 7 8 9 10 11 12durata t, h 6 7 8 9 10 11debit qi % 45 50 60 70 80 90debit qi m3/h 27 30 36 42 48 54PutereaPp KW 8408 9342 11,211 13,08 14,948 16817,8n % 42 45 48 55 56 57

intrerval I 13 14 15 16 17 18durata t, h 12 13 14 15 16 17debit qi % 100 90 80 70 60 55debit qi m3/h 60 54 48 42 36 33PutereaPp KW 18,685 16817,8 14,948 13,08 11,211 10,277n % 0,58 57 56 55 48 44

intrerval I 19 20 21 22 23 24durata t, h 18 19 20 21 22 23debit qi % 35 40 60 80 90 80debit qi m3/h 21 24 36 48 54 48PutereaPp KW 6540 8408 11,211 14,948 16817,8 14,948n % 38 40 48 56 57 56

Conform datelor din tabelul 2.1 și 2.2 calculăm puterea echivalentă a pompei:

PC-1903-11-NE


Puterea echivalenta a Pompeii: PPE= ≈ 22 kW

Pentru sursa de alimentare trifazată cu tensiunea nominală impusă (Un=220/380V) puterea nominală a motorului Рn nu trebuie să fie mai mică ca puterea echivalentă calculată a pompei PPE : Pn≥PPE

2.3 Alegerea motorului electric.

Se alege motorul electric de la firma Siemens cu urmatoarele date de pasaport: Datele nominale ale motorului:

Puterea nominală la arbore: Pn=22 kW ;Tensiunea nominală de fază: U fN 220/380 V;Randamentul nominal : ηn=91,6;Factorul de putere nominal: cos f N = 0.86;Turaţia nominală: nN 2955 rot / min;Curentul nominal : In=40,5A;Cuplul maxim relativ : mm= M m / M N = 3;Cuplul relative de pornire :mp= M p / M N = 2,8;Curentul relative de pornire :ip=7.7;Momeintul de inerţie: J m = 0,080 kg *m2;Frecvenţa nominală: f N = 50-60 Hz;

2.4 Calcularea parametrilor a motorului electric.2.4.1 Curentul nominal statoric de faza

2.4.2 Curentul statoric de pornire. Iip=ip*I1n=7.7*43,26=333,102A2.4.2 Pulsația nominală a curentului statoric:

2.4.3 Viteza nominala unghiulara a motorului.

2.4.4 Turatia sincrona nominala a cimpului invirtitor

PC-1903-11-NE


2.4.5 Cuplu nominal al motorului.

2.4.6 Alunecarea nominala relative. Sm=Sn*(mm+ 2

m-1)=0.033*( 2-1)=0.0662.4.7 Alunecarea nominala relative

Sn

2.4.8Cuplu maxim critic a motorului.

Mm=mm*Mn=3*70,06=210,18 N/m2.4.9

Cuplu de pornire a motorului.

Mp=mp*Mn=3*70,06=210,18 N/m

2.5 Metodica de calcul a schemei echivalente, a parametrilor. 2.5.1 Curentul de magnitezare ,de mers in gol

=43,26*(0.6- =17,61A

Unde:

2.5.2Curentul nominal al rotorului raportat la stator.

=43,26* +( )-2 * *0.6=39,15A

2.5.3 Curentul de pornire a rotorului ;

=43,26*(7.7 )=183,20A4

2.5.4 Impendanta sumara;

PC-1903-11-NE


2.5.5 Pierderile mecanice ale motorului:

2.5.6 Calculul definitiv a cuplului maxim:

=3*210,18/0.91=692.9 N/m

2.5.7 Calculul rezistentei infasurari statorice.

R1=

Unde – coeficientul de dispersie al înfășurării statorice, ales în

prealabil. Pentru cazul dat luăm .

2.5.8 Calculare rezistentei infasurarii rotorice raportat la stator pentru cazul alunecarii normale

2.5.9 Calcularea reactantelor sumare la stator

12,61 Ω

2.5.10 Calculam reactantele de scapari :

)2 -( )2=0.32Ω

2.5.11 Reactanta circuituluide magnetizare :

PC-1903-11-NE


12,61-0.32=12.29

2.5.12 Coeficietul real de dispersie statorica :

6

Pentru cazul dat am obținut care se încadrează în limitele prestabilite (1,02-

1,06) ceea ce ne demonstrează corectitudenea calculelor.

2.6 Alegerea convertorului de fregventa CSF

Alegem CSF urmind conditiile:

PCSF≥PUCS si UCSF≥Un

Conform sarcinii, se alege convertorul de frecventa Danfoss de tip VLT® AQUA DriveP30K cu urmatoarele date de pasaport:

PC-1903-11-NE


Dimensiunile :

PC-1903-11-NE


Fig.2.2 Schema :Intrarile si esirile convertorulu de fregventa.

2.7 Calcularea caracteristicilor H=f(Q) ale pompei si magistralei

Pentru determinarea relatiei matematice a caracteristicii mecanice a pompei centrifuge e necesar de avut ecuatiile caracteristicilor pompei şi a conductei deapa

H = f (Q).

2.7.1Forma generala a ecuatiei caracteristicii statice a pompei este:

Unde: H – presiunea creată de pompa centrifuge, HF – presiunea fictivă a pompei (cu ieşirea astupată), RP – rezistenţa hidraulică a pompei (dependentă de particularităţile constructive), Q – debitul pompei.

2.7.2 Cu considerarea presiunii fictive relative, de hf=1.25 obtinem

PC-1903-11-NE


2.7.3 Conform si a datelor nominale determinam rezistenta hidraulica a pompeii:

=

2.7.4 Cu separarea partii constanta a primului termen din :

2.7.5 Ecuatia pompei capata formula finala: H=0.001*

Cu ajutorul formulei (2.7.5) completam tabelul 2.2 pentru citeva caracteristici H=f(Q) pentru diferite viteze de rotatie.

Dependenta turatiei de debit. Tabelul 2.3

Q m*s

H 5 10 20 30 40 50 55 6091,9872 91,61

2290,11

2287,61

2284,11

2279,61

2276,98

7274,11

220,9 82,7759

882,40

09880,90

09878,40

09874,90

09870,40

09867,77

59864,90

0980,8 73,5647

673,18

97671,68

97669,18

97665,68

97661,18

97658,56

47655,68

9760,7 64,3535

463,97

85462,47

85459,97

85456,47

85451,97

85449,35

35446,47

8540,6 55,1423

254,76

73253,26

73250,76

73247,26

73242,76

73240,14

23237,26

7320,5 45,9311 45,55

6144,05

6141,55

6138,05

6133,55

6130,93

1128,05

61

Parameterii de funcţionare a pompei se determină ca punctul de intersecţie a

caracteristicii pompei H=f(Q) cu caracteristica conductei hidraulice (magistrala)

Hm=f(Qm). Caracteristica magistralei reprezintă funcţia dintre consumul de lichid care

PC-1903-11-NE


trece prin conductă în funcţie de presiunea respectivă a pompei. Ecuaţia caracteristicii

magistralei are forma :

Hm=Hst+Rm∙Qm2,

Unde: Hst – înălţimea statică de ridicare a lichidului la nivelul pompei, Rm*Qm2 -

pierderile de presiune (înălţime) în magistrală, Rm - rezistenţa magistralei.

2.7.6 Pentru inaltimea statica de pompare Hst=1.75 m si punctul de functionare nominal (Qn=60m3/h si Hn=80m) din formula precedenta determinam rezistentele magistrale:

0,02h/m

2.7.7 Si obtinem ecuatia finala a magistralei:

=5+0,02*

Caracteristica magistralei Tabelul 2.4

q / 5 10 20 30 40 50 55 60

H,m 10 25 85 185 325 505 610 77

PC-1903-11-NE


Caracteristicile H=f(Q) ale pompei si magistralei.

2.8Calcularea graficului, caracteristicii mecanice ale Pompeii

Prin impartirea ecuatiei la viteza unghiulara a rotorului obtinem dependenta cuplului static in functie de viteza

care se utillizează pentru construirea carcateristicii mecanice a pompei. Pentru aceasta

din fig.4 se determină perechile de valori (Q1=60 m3/h, H1=80 m) şi (Q2=14 m3/h,

H2=39 m) pentru punctele de intersecţie ale caracteristicii magistralei cu

caracteristicile pompei pentru, corespunzător, vitezele w1=wn şi w2=0.7wn . Pentru

aceste valori ale debitului din fig 9 se determină valorile corespunzătoarele ale

randamentului şi .

valori determinam doua puncte ale caracteristicii mecanice ale pompei:

PC-1903-11-NE


2.8.2 Folosim forma generala a caracteristicii mecanice a masinii de lucru

Unde: Mn – cuplul nominal al pompei, Mf – cuplul de frecări, k – exponentul de putere.

Cuplul nominal al sarcinii Mn=M1=61.5 Nm. Cuplul de frecări este de Mf=(5-

10%) Mn. Considerăm, Mf=2 Nm.

2.8.3 Exponentul de putere k il determinam dupa formula:

k=

2.8.4 Forma finală a ecuaţiei caracteristicii mecanice a pompei este:

2.9Calcularea caracteristicilor statice ale actionarii cu reglare scalara

2.9.1 Ecuatia generala a caracteristicii mecanice a masinii asincrone, în functie de parametrii schemei echivalente este:

La varierea frecvenţei sursei de alimentare (a convertorului) în ecuaţia se

substituie viteza unghiulară sincronă

unghiulara sincrona.

iar reactantele de scapari statorica si rotorica,

PC-1903-11-NE


X1 = c * Lδ1 si X`2 = ωc * L`δ2

acestea depind de frecventa ciclica curenta ωc = 2πfs .

2.9.3 Ecuatia caracteristicii mecanice cu considerarea legii proportionale de variere a tensiunii Us si frecventei fs sau prezentind tensiunea prin expresia Us= Kf * fs devine:

M=

2.9.4 Coeficientul de proportionalitate se determina folsind tensiunea si frecventa nominale

2.9.5 Alunecarea se exprima prin frecventa tensiunii de alimentare si viteza unghiulara a rotorului

S

În baza acestor formule pentru o serie de valori ale frecvenţei de 50, 45, 40, 35, 30, 25 Hz se calculează valorile cuplului electromagnetic al motorului asincron (tab.2.6.1) şi se construiesc

caractersiticle mecanice ale motorului asincron şi al pompei (fig.2.6.1)

M f s 0 50 100 150 200250,00

0 300 314

M50 50 227,4231.0

6248,4

3 286,3403,2

7 528,09 554,3 0

M45 45235,0

6 238,7263,0

9 368,5516,0

1 541,3 0

M40 40 248,9251,4

1 285,7376,5

2481,0

9 496,2 0

M35 35 259,3 274,6301,0

5 409,6447,1

5 0

M30 30 273,0 291,3345,3

1418,5

5 0

PC-1903-11-NE


M25 25288,1

1330,7

8 374,6 0

Caracteristica mecanica a motorului electric

2.7 Calcularea caracteristicei statice de pornire a sistemului MA-pompă .Ecuaţia de mişcare a acţionării electrice este:

Rezovarea prin integrare necesita cunoaşterea expresiilor analitice ale

caracteristicilor mecanice ale motorului şi maşinii de lucru .

Asa cun nu le cunoastem utilizam prin metode grafo-analitice.

În metodele grafo-analitice pentru integrare în ecuaţia derivatele sunt substiuite

prin variaţii

,

de unde se obţine formula pentru calcularea timpului

.

PC-1903-11-NE


Pe axa vitezei (din Fig. 10) se depun intervale Prin

adunarea vitezei din intervalul precedent cu variaţia se determină valoarea curentă

a vitezei:

, , ... ....

Folosind carcateristicile mecanice prmtru fiecare interval se determină grafic

valorile medii ale cuplului motorului şi maşinii de lucru .

În baza formulei pentru fiecare interval al vitezei se calculează intervalul

respectiv al timpului. Adunând succesiv intervalele de timp calculate se

determină timpul curent al procesului tranzitoriu

Calcularea mărimilor pentru fiecare interval se realizează conform tabelului

2.10 Eficienta energetica a sistemului de pompare.Ciclul de lucrul al sistemului de pompare este de 24 ore, timp in care sarcina este variabila. Valorile absolute ale debitului variabil fata de valoarea maxima a debitului impus. Pentru aceste valori ale debitului folosind caracteristica magistarlei se determina valorile respective ale inaltimii de pompare Hi.

Caz Intervalul i 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Orele de lucru 30 20 15 10 15 35 45 50 60 70 80 90

Debitul Qi, % 18 12 9 6 9 21 27 30 36 42 48 54

Debitul Qi, m3/h 65

Vitezăconstantă

Inaltimea HPi , m

2,15

Energie WPi, kWh 12 9 6 4 6 12 20 22 30 39 50 56

Vitezăreglabilă

Inaltimea HRi , m

0,39 0,19 0,09 0,04 0,09 0,46 0,99 1,21 1,98 3,01 4,47 5,56

Energie WRi, kWh 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

PC-1903-11-NE

Tabelul 2.8.1

Tabelul 2.8.2


Caz Intervalul i 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Orele de lucru 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Debitul Qi, % 100 90 80 70 60 55 100 35 40 60 80 90

Debitul Qi, m3/h 60 54 48 42 36 33 60 21 24 36 48 54

Vitezăconstantă

Inaltimea HPi , m

65

Energie WPi, kWh 7,20 6,45 5,74 5,20 4,30 3,94 7,20 2,51 2,87 4,30 5,74 6,45

Vitezăreglabilă

Inaltimea HRi , m 65 56 50 39 30 25 65 12 16 30 50 56Energie

WRi, kWh

7,20 5,56 4,47 3,01 1,98 1,51 7,20 0,46 0,70 1,98 4,47 5,56

Fig.10 Graficul varieri sarcini în timp de 24 de ore.

Consumul de energie pentru sistemul de pompare nereglabil este:

,

PC-1903-11-NE


iar pentru sistemul reglabil

Asadar, pentru ciclu de 24 de ore reducerea consumului de energie este

adică este de :

.

Cu prețul energiei electrice Pee pentru 1 kWh formula de calcul a economiei

energiei electrice pentru o lună va fi:

Iar pentru un an va fii:

Aşadar, cu considerarea preţului de cost al convertorului static de frecvenţă selectat

PCSF termenul de recuperare a investiţiilor pentru procurarea convertorului este:

PC-1903-11-NE


Fig 11 Graficul consumului de energie pentru sistemul de pompare nereglabil si reglabil timp de 24 h.

În fig.11 sa construit graficul eficienței energetice cu varierea sarcini și fără varierea

sarcini cea mai mare eficiență energetică de 32 % este atunci cînd avem 50% din

debitul niminal deoarece motorul funcționeza la jumătate din sarcina nominală. Iar la

100% din debit nu avem eficiența energetică deoarece motorul funcționează cu

sarcină nominală.

3. PROIECTAREA SISTEMULUI DE CONTROL ȘI COMANDĂ

3.1 Elaborarea schemei funcționale a acționării automatizate de pompare.

Circuitul electric a sistemului de pompare este alcatui din 2 parti de forta si de comanda. Functia de comanda o indeplineste convertorul de frecventa cu logica lui incorporate fig 13 A. si fig 13 B.

PC-1903-11-NE


Fig.12 Schema de montare a echipamentelor electrice

PC-1903-11-NE


Fig.13A Schema de forta

Fig 13 B Schema de comanda

PC-1903-11-NE


Fig14 Schema simplificată de automatizare statie de pompare cu doua pompe

PC-1903-11-NE


Principiile de functionare, scheme bloc

Functionarea unui PLC se bazeaza pe scanarea programata a intrarilor si iesirilor sale. Procesul de scanare prezinta 3 etape de baza:

Pasul 1 - Stadiul de testare a intrarilor. Pentru început, PLC-ul scaneaza fiecare intrare cu scopul stabilirii starilor ON sau OFF pe care acestea le pot prezenta. Altfel spus, se verifica daca senzorii sau switch-urile conectate în intrari sunt activate sau nu. Informatia culeasa pe parcursul acestui pas se stocheaza în memorie, urmând a fi utilizata în pasul urmator.

Pasul 2 - Executia programului. În acest stadiu, PLC-ul executa un program în mod secvential (instructiune dupa instructiune). Ca rezultat, se poate activa una sau mai multe iesiri, sau se pot stoca informatii în zone specifice în memorie, urmând ca acestea sa fie utilizate în pasul urmator.

Pasul 3 - Verificarea si setarea iesirilor. În final, PLC-ul verifica starile iesirilor si le modifica daca este cazul.Modificarile se bazeaza pe starile intrarilor citite pe durata primului pas si pe rezultatele executiei programului din pasul doi.Dupa executia pasului3, PLC-ul reia ciclul celor 3 pasi.

Timpul de scanare este definit ca fiind timpul necesar parcurgerii celor 3 pasi si uneori reprezinta o caracteristica importanta de sistem, luata în considerare în programarea PLC-ului.

In functie de complexitatea sa, automatul programabil (AP) poate realiza si urmatoarele functii (primele trei identificandu-se cu pasii de mai sus):♦ citirea intrarilor;♦ rezolvarea ecuatiilor booleene si executia secventelor de calcul logic;♦ comanda iesirilor;♦ stocarea în memorie a rezultatelor partiale sau a starii intrarilor si iesirilor;♦ înregistrarea valorilor de consemn si transferarea acestora catre proces;♦ implementarea unor functii de calcul aritmetic;♦ realizarea dialogului de exploatare;♦ realizarea dialogului de supervizare;♦ realizarea dialogului de programare;♦ realizarea dialogului cu elementele periferice.

PC-1903-11-NE


PC-1903-11-NE


3.7. Alegerea panoului de montare a echipamentului acționării electrice.

Tablourile electrice sunt realizate în dulapuri metalice având gradul de

protecţie IP54/66 sau, la puteri mici, în dulapuri din material plastic special, cu

PC-1903-11-NE


panoul frontal transparent şi grad de protecţie IP 54. Pentru proect selectam

Caracteristici O carcasă de oţel rezistent foaie incintei

O gamă largă de dimensiuni: 1800X500X500

IP 66 pentru toate carcase cu o singură uşă, IP 55 pentru carcase de usi duble.

Robusteţe : Externă rezistenta la impact mecanic: IK 10 pentru carcase cu uşă simplă, IK 08 pentru carcase

cu uşi vitrate.

Alegere : Şasiu simplu, mătase-ecranate şasiu, şasiu micro-perforat, telequick sasiu perforat simetric, de

oţel glanda placa de cablu, izolate glanda placa de cablu cu knock-out placa glandei cablu pregătit pentru a

primi membrane.

Finalizare : Pictat exterior cu poliester texturat-răşină epoxidică, de culoare gri RAL-7035.

Certificari: EN 62208 (LCIE), UL, CUL, BV, DNV, LR, GL.

ANEXA 1

Dimensiunile pompei :

PC-1903-11-NE


Anexa 2

PC-1903-11-NE


Dimensiunile motorului :

Concluzii:

În lucrarea dată am realizat proiectarea şi alegerea echipamentelor componente pentru acționarea

electrică reglabilă a unui sistem de pompare pentru pomparea apelor uzate.

Conform datelor inițiale tehnice şi specificul impus de scopul de utilizare a instalației de pompare am

efectuat selectarea pompei din gama de produse a firmei GRUNDFOS destinată pentru pomparea apelor. Am

ales pompa Wilo-BL 40/270-22/2 selecția a fost făcută din catalogul firmei GRUNDFOS [1].

În corespundere cu pompa selectată şi calculele specifice efectuate am selectat motorul asincron a

firmei Loroy-Somer cu Pn=2.2 kW reieșind din condiția că puterea nominală a motorului Рn nu trebuie să fie

mai mică ca puterea echivalentă calculată a pompei PE =2.033 kW pentru tot ciclul de lucru.

Reglarea vitezei motorului asincron ales este efectuată de convertorul de frecvență dedicat aplicațiilor

proceselor de alimentare cu apă și am ales CSF Danfoss VLT® FC-202-P2K2-T4-E20-H1-U-G-C-X-X-AO-

BX cu puterea de 2.2 kW, tensiunea 3*380V.

Conform calculele efectuate pot să evidențiez avantajele sistemelor reglabile de acționare electrică a

sistemelor de pompare asupra sistemelor vechi cu acționare nereglabilă. În special în cazul analizat,

implementarea unui SAE reglabil permite de a reduce consumul de energie cu 8 kW zilnic, ceea ce recalculat

la prețul de 1.58 lei/kW constituie 12 lei zilnic, iar pentru o luna vom avea 381 lei, și pentru un an 4645 lei.

PC-1903-11-NE


Luând în considerație costul convertorului de frecvență și raportând la eficiența energetică reiese că CSF se va

răscumpăra în 3 ani și 8 luni dar acesta este un calcul aproximativ deoarece a fost bazat pe un ciclu de lucru de

24 de ore care este constant dar în practică acest ciclu este diferit. Si de asemenea nu sa luat în considerație și

costurile echipamentelor electrice auxiliare (contactoare, întrerupătoare, controler etc) care de asemenea vor

mări costul instalației și timpul de răscumpărare a sistemului de acționare reglabil se va mări.

BIBLIOGRAFIE

1. http://www.tme.eu/ro/katalog

2. http://www.wilo.ro/index.php?id=12830#.VmiuNLfhCM9

3 http://products.danfoss.com/all-products/

4. Grundfos motor book. http://net.grundfos.com/doc/../downloads/motorbook.pdf

5. Convertizoare de Frecvenţă VLT® AQUA Drive FC 200. http://www.danfoss.com/Romania/../Frequency+Converters/VLTAQUA++Drive+FC+200.htm8. Ilie Nuca Indrumar pentru teza an Actionari electrice - 2014

PC-1903-11-NE

http://www.danfoss.com/Romania/../Frequency+Converters/VLTAQUA++Drive+FC+200.htm

,nm,bnbvc.DOC

Documents

Transcript of ,nm,bnbvc.DOC