Автор: Пользователь скрыл имя, 06 Марта 2013 в 17:34, дипломная работа
Основной целью дипломного проекта является замена нерегулируемого электропривода магистрального насоса частотно - регулируемым. Указанная цель определила следующие задачи:
- провести исследование режимов работы электропривода, центробежного насоса и эксплуатационного участка магистрального нефтепродуктопровода «Уфа – Западное направление» (МНПП «УЗН»);
- создать математическую модель автоматизированного электропривода, провести исследование и анализ переходных процессов частотно – регулируемого электропривода (ЧРЭП) в системе с синхронным электродвигателем (СД).
Обозначения и сокращения 7
Введение 9
1 Описание технологического процесса 12
1.1 Состав сооружений магистральных нефтепроводов 12
1.2 Регулирование режимов работы нефтепродуктопровода 13
1.3 Анализ технологических режимов работы магистрального
нефтепродуктопровода «Уфа – Западное направление» 17
3 Электропривод магистральных насосных агрегатов 38
3.1 Регулирование скорости вращения синхронных электродвигателей 38
3.2 Регулирование тока возбуждения СД 39
3.2.1 Показатели работы СД 39
3.2.2 Тиристорный возбудитель серии ВТЕ-315-11 40
3.3 Возможность работы СТД – 1600 в составе частотно-регулируемого электропривода 42
4 Математическая модель синхронного электропривода 50
4.1 Уравнения синхронной машины в осях dq 53
5 Анализ электромагнитной совместимости преобразователя частоты AV-EK6 и питающей сети 62
6 Патентные исследования и обзор публикаций 69
6.1 Патентная проработка 69
6.1.1 Результаты патентного поиска 69
6.1.2 Анализ результатов патентного поиска 71
6.2 Обзор публикаций 73
7 Экономическая эффективность от внедрения частотно-регулируемого электропривода на НПС «Черкассы» 77
7.1 Характеристика предприятия ОАО «Уралтранснефтепродукт» 77
7.2 Оценка экономической эффективности от внедрения преобразователей частоты 78
7.2.1 Методика расчета экономической эффективности 79
7.2.2 Расчет экономической эффективности проекта 83
8 Безопасность и экологичность проекта 92
8.1 Характеристика производственной среды и анализ опасностей и производственных вредностей 92
8.2 Мероприятия по обеспечению безопасных и безвредных условий труда 97
8.2.1 Мероприятия по технике безопасности 97
8.2.2 Мероприятия по промышленной санитарии 99
8.2.3 Пожарная безопасность 100
8.2.4 Экологичность проекта 102
8.3 Расчет освещенности в зале электродвигателей 102
Заключение 105
Список использованных источников 106
Приложение А. Продольный профиль трассы 1 110
Приложение Б. Продольный профиль трассы 2 111
Приложение В. Система уравнений синхронной машины составленная из блоков Simulink и Cинхронная машина и механическая система 112
Приложение Г. Преобразование ABC→dq и «Электрическая» модель синхронной машины 113
Приложение Д. Модель ШИМ инвертора и Общая схема электропривода 114
Приложение Е. Динамические характеристики электропривода 115
Приложение Ж. Регулировочные характеристики электропривода 117
Приложение З. Механические характеристики СД и насоса 119
5
Анализ электромагнитной
Современный
регулируемый электропривод как
постоянного, так и переменного
тока содержит силовые преобразователи
электрической энергии, выполненные
на силовых полупроводниковых
Рост установленной мощности преобразовательных агрегатов и связанное с принципом их работы ухудшение электромагнитной обстановки обострили проблему обеспечения нормального функционирования других потребителей, подключенных к общей с преобразователями сети, т.е. электромагнитную совместимость [14].
Так как в дипломном проекте рассматривается ЧРЭП, то необходимо произвести расчет электромагнитной совместимости преобразователя частоты с питающей сетью.
Индуктивное сопротивление трансформатора ТСЗ-1600/10 найдём по формуле, мОм:
,
где Uкз – напряжение короткого замыкания, %,
Ркз - мощность короткого замыкания, кВт,
Sном – полная мощность трансформатора, кВА,
Uб – базовое напряжение, В.
мОм.
Зная длину и марку кабельной линии, нетрудно найти его индуктивное сопротивление:
,
где x0 – индуктивное сопротивление единицы длины кабельной линии, Ом/км;
L – длина кабельной линии, км.
мОм,
мОм.
Индуктивное сопротивление сети определяется двумя составляющими: индуктивным сопротивлением трансформатора и индуктивным сопротивлением кабельной линии. мОм.
Полную мощность КЗ на шинах подключения преобразователя найдем по формуле :
где Еф – действующее значение фазного напряжения.
Вт.
Номинальную мощность на выходе звена постоянного тока можно определить исходя из условия, что КПД современных автономных инверторов напряжения приблизительно равен 0,87:
,
где Рпч – номинальная мощность преобразователя, Вт.
Номинальное
напряжение на выходе двухфазного двухполупериодного
мостового выпрямителя
,
где m - число фаз;
n – число полупериодов.
Вт.
Исходя из соотношения Рdн=Еdо·Idн, определим ток на выходе выпрямителя
А.
Приведенное значение ЭДС КЗ преобразователя частоты найдем по формуле:
В.
Относительное значение ЭДС КЗ, куда входит вся цепь коммутации вентилей выпрямителя преобразователя частоты, определяется по формуле:
В,
где Uкс – приведенное к мощности преобразователя относительное значение ЭДС короткого замыкания сети.
Относительное значение коммутационного провала определяется параметрами делителя напряжения и рассчитывается по формуле :
.
Угол коммутации найдём из выражения:
где Id – текущее значение тока на выходе выпрямителя.
.
Площадь
коммутационного провала в
,
.
Рассчитаем
относительное действующее
(5.10)
.
Относительная амплитуда синусной и косинусной составляющей первой гармоники коммутационных провалов определяются по формулам:
(5.11)
,
.
После определения синусной и косинусной составляющей первой гармоники коммутационных провалов по формуле:
(5.13)
Относительное действующее значение первой гармоники коммутационных провалов:
.
Относительное действующее значение высших гармоник импульсов коммутационных искажений находится по формуле
(5.14)
.
Найдём коэффициент несинусоидальности:
.
Площадь коммутационных провалов, выраженная в процентах и электрических градусах определяется по формуле :
,
Как показывают расчеты, выполнение норм на качество электрической энергии по коэффициенту несинусоидальности обеспечивается, т.к. для сети 380В коэффициент искажения несинусоидальности напряжения не должен превышать 0,08. Что касается площади коммутационных провалов, то данная величина не выходит за пределы допустимых норм, которая для сети низкого напряжения составляет 420% электрических градусов.