Асинхронный электропривод клиновой задвижки на базе тиристорного регулятора напряжения

Сидоренко, Дмитрий Олегович Отделение электроэнергетики и электротехники (ОЭЭ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Объектом исследования является асинхронный электропривод клиновой задвижки на базе тиристорного регулятора напряжения. В процессе исследования проводился расчет схемы замещения асинхронного двигателя, получены статические характеристики асинхронного двигателя. Была построена имитационная модель системы ТРН-АД в программной среде MATLAB Simulink. Реализован плавный пуск, реверсирование и регулирование скорости асинхронного двигателя.

Введение………………………………………………………………………………………………………………. 11
1. Технологический процесс перекачки нефти ……………………………………………………… 13
1.1. Описание технологического процесса перекачки нефти ………………………………….. 13
1.2. Обзор задвижек………………………………………………………………………………………………. 13
1.3. Обзор электрических преобразователей для электроприводов задвижек …………. 16
2. Выбор электропривода и расчет оборудования …………………………………………………. 22
2.1. Исходные данные ………………………………………………………………………………………….. 22
2.2. Характеристики электропривода ……………………………………………………………………. 23
2.2.1. Технические характеристики ЭПЦ-20000 ………………………………………………….. 23
2.2.2. Состав электропривода ……………………………………………………………………………… 24
2.2.3. Порядок работы изделия в автоматическом режиме от электродвигателя …… 25
2.2.4. Состав электропривода ……………………………………………………………………………… 26
2.3. Расчет параметров схемы замещения асинхронного двигателя ………………………… 26
2.4. Расчет статических характеристик электродвигателя ………………………………………. 31
3. Имитационная модель ТРН-АД ……………………………………………………………………….. 34
3.1. Создание модели Системы ТРН-АД в програмнной среде MATLAB Simulink …. 34
3.2. Однофазный ТРН с управлением от генератора импульсов ……………………………… 25
3.3. Однофазный ТРН с управлением от S-Function Builder ……………………………………. 39
3.4. Создание трехфазного ТРН …………………………………………………………………………….. 43
3.5. Плавное изменение угла управления по заданному закону ………………………………. 46
3.6. Прямой пуск асинхронного двигателя …………………………………………………………….. 48
3.7. Плавный пуск асинхронного двигателя …………………………………………………………… 55
3.8. Реверсирование асинхронного двигателя с помощью системы ТРН …………………. 58
3.9. Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя с помощью системы
ТРН-АД ………………………………………………………………………………………………………….. 61
4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение …………… 70
4.1. Основная заработная плата исполнителей темы ………………………………………………. 87
5. Социальная ответственность ……………………………………………………………………………. 96
5.1.Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности …………………… 97
5.1.1. Специальные (характерные для проектируемой рабочей зоны) правовые
нормы трудового законодательства …………………………………………………………… 97
5.1.2. Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны ………………….. 97
5.2. Производственная безопасность ……………………………………………………………………… 98
5.2.1. Анализ потенциально возможных и опасных факторов, которые могут
возникнуть на рабочем месте при проведении исследований ……………………… 98
5.2.2. Разработка мероприятий по снижению воздействия вредных и опасных
факторов …………………………………………………………………………………………………… 99
5.3. Экологическая безопасность……………………………………………………………………….. 106
5.3.1. Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду …………………. 106
5.3.2. Анализ влияния процесса исследования на окружающую среду ……………….. 107
5.4. Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………………….. 107
5.4.1. Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект исследований и
обоснование мероприятий по предотвращению ЧС ………………………………….. 107
5.4.2. Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть при проведении
исследований и обоснование мероприятий по предотвращению ЧС …………. 109
Заключение ………………………………………………………………………………………………………. 112
Список используемой литературы ………………………………………………………………….. 115
Приложение А ………………………………………………………………………………………………….. 117

Нефтяное месторождение, как правило, расположено на достаточно
большом расстоянии от нефтеперерабатывающего предприятия. По этой
причине задача транспортировки нефтепродуктов является актуальным.
Нефть транспортируется несколькими способами: морским,
железнодорожным, автомобильным, речным и трубопроводным
транспортом. Эти способы транспорта отличают условиями эксплуатации,
пропускной способностью, техническими и экономическими показателями. У
каждого вида транспорта есть свои параметры, подходящие для перевозки
отдельной группы нефтепродуктов. Совокупность всех видов
транспортировки нефти является единой системой.
Нефтепровод – это трубопровод, который служит для прокачки нефти.
Нефтепровод является самым дешевым, надежным и прибыльным способом
транспортировки нефти и нефтепродуктов. Также этот метод является самым
экологически чистым. В России этот вид транспорта является основным. У
данного вида транспортировки есть следующие положительные качества:
нефтепровод можно проложить между любыми объектами; он является
самым коротким расстоянием между двумя объектами; нефтепровод
непрерывен, что позволяет бесперебойно доставлять нефтепродукты до
потребителей. Поэтому нет необходимости в хранилищах.
Во время работы трубопровода возникают ситуации, когда по какой-то
причине необходимо прекратить прокачку нефти по трубопроводу. Это
может быть либо запланированная остановка для планового технического
обслуживания нефтепровода, либо незапланированная остановка (например,
в случае чрезвычайной ситуации). Достичь этих целей можно с помощью
такого механизма, как задвижка. Задвижки должны располагаться по всей
длине трубопровода с определенным интервалом, и при необходимости их
можно использовать для блокировки отдельной секции трубопровода.
Учитывая тот факт, что нефтепроводы имеют большую длину,
необходимо дистанционное управление открыванием и закрытием задвижек.
Для таких целей на этом механизме установлен электропривод. Это поможет
в кратчайшие сроки совершать необходимые действия с задвижками. Это
серьезно упрощает обслуживание нефтепровода. Кроме того, с помощью
электрического привода можно быстро реагировать на чрезвычайные
ситуации. Это может значительно снизить последствия аварии на
нефтепроводе.
В работе рассмотрены динамические режимы работы электропривода
клиновых задвижек путем имитации переходных процессов в программной
среде MATLAB Simulink.
1. Технологический процесс перекачки нефти
1.1. Описание технологического процесса перекачки нефти
Нефть перемещается по трубопроводу из-за наличия разности давлений
в начале и конце трубопровода. Создают этот перепад давления насосные
станции, расположенные через каждые 70-150 км. Скорость нефти составляет
3 м/с. Внутренний диаметр нефтепровода обычно составляет от 100 до 1400
мм. Нефтепровод способен прокачать через себя 80-90 млн. тонн в год [1].
При производстве нефтепроводов используется высокопрочная сталь,
которая способна выдержать различные виды воздействий (механические,
химические и термические).
Нефтепровод может быть подземным и наземным. Преимуществом
наземного метода является простота конструкции и эксплуатации такого
нефтепровода. Кроме того, подземный нефтепровод более защищен от
внешних воздействий и, как следствие, более долговечен.
Чтобы иметь возможность выполнять ремонтные работы на любой
части трубопровода, задвижки расположены на расстоянии 10-30
километров. С помощью задвижек в случае аварии можно покрыть
отдельный участок трубопровода, что предотвратит серьезные последствия и
позволит ликвидировать этот несчастный случай.
1.2. Обзор задвижек
Задвижка представляет собой тип запорной арматуры, в которой
запирающий элемент перемещается перпендикулярно оси потока рабочей
среды [2].
Как правило, задвижка состоит из корпуса и крышки, которые
образуют полость рабочего тела. Внутри этой полости есть элемент, который
обеспечивает отключение потока жидкости – затвор. Крепление клапана к
корпусу осуществляется одним из трех способов: фланцевым, муфтой и
сваркой. Чтобы создать максимальную герметичность внутри корпуса при
закрытой задвижке, в конструкции предусмотрены «седла», к уплотнениям
которых прилегает уплотнения затвора. Движение затвора обеспечивается
штоком или шпинделем.
Задвижки бываю следующих конструкций:
1. Клиновые
Седла таких защелок расположены под углом. Затвор выполнен в виде
клина, который определяет название клиновой задвижки.
При закрытии затвор плотно входит в зазор между седлами, что
обеспечивает хорошую герметичность. Простота конструкции клиновых
задвижек позволяет использовать его в различных условиях. Кроме того,
клиновая задвижка имеет небольшое гидравлическое сопротивление, что
особенно важно при использовании в магистральных трубопроводах.
Недостатком такой конструкций является большую строительная
высота.
На рисунке 1 показано устройство клиновой задвижки.

Целью данной работы являлось построение системы управления
клиновой задвижки на базе ТРН-АД.
В первой главе был описан технологический процесс перекачки нефти,
обзор различных видов задвижек и электрических преобразователей для
электроприводов. Электроприводы позволяют управлять задвижками
дистанционно.
Во второй главе был выбран электропривод для клиновой задвижки
исходя из заданного значения давления в нефтепроводе. В данной работе был
выбран электропривод «ЭПЦ-20000», данный привод предназначен для
местного и дистанционного управления запорной арматурой магистральных
нефтепроводов. ЭПЦ-20000 комплектуется асинхронным двигателем
«ДАТЭК-350-04», параметры этого двигателя являются закрытой
информацией, в силу этого был выбран аналог АИР 160 М4. Рассмотрен
порядок работы изделия в автоматическом режиме от электродвигателя,
рассчитаны параметры для схемы замещения асинхронного двигателя. Были
получены статические характеристики электродвигателя. А именно
семейство механических характеристик и электромеханические
характеристики тока статора и ротора.
В третей главе, основываясь на результатах прошлой главы, была
построена имитационная модель системы ТРН – АД в программной среде
MATLAB Simulink. Ключевым элементом данной системы является блок «S-
Function Builder», данный блок позволяет интегрировать программный код на
языке программирования С в модель Simulink, это позволяет значительно
расширить возможности стандартной библиотеки MATLAB.
Для имитации работы асинхронного двигателя использовался блок
Asynchronous Machine SI Units из стандартной библиотеки. Параметры этого
двигателя были внесены в блок Asynchronous Machine SI Units.
Был смоделирован процесс пуска АД от сети и при помощи системы
ТРН (плавный пуск), если сравнить полученные графики можно сделать
вывод, что при плавном пуске ток и момент значительно меньше. Это
приводит к значительному увеличению ресурса электрической и
механической частей электропривода. Так же был проведен плавный пуск
двигателя под нагрузкой, можно отметить увеличение времени пуска АД.
Учитывая, что данный электропривод используется для управления
клиновой задвижкой, в MATLAB была собрана и смоделирована схема для
реверсирования АД. Были получены графики реверсирования АД, можно
сделать вывод о том, что реверс асинхронного двигателя происходит
успешно. Время необходимое на реверсирование – 0,4 секунды колебания
тока и момента при реверсе сопоставимы с пусковым током и моментом.
В модели была реализована возможность регулирования скорости с
помощью тиристорного регулятора напряжения. Это позволяет расширить
возможности применения системы ТРН-АД. Была получена нижняя граница
регулирования скорости, она равна 10 рад/с. Так же был выявлен
максимальный диапазон регулирования скорости, который равен 1:15. Была
смоделирована работа энкодера и получены графики регулирования
скорости.
В четвертой главе в процессе планирования проект был разделён на 15
этапов, которые распределены между руководителем и инженером. По
полученным данным построили календарный план проведения проекта,
выполненный на основе диаграммы Ганта.
Основной из главных частей анализа является формирование бюджета
НТП, в котором отражаются расходы на проектирование, в частности
затраты по основной заработной плате исполнителей темы – 182301 руб. и
дополнительной – 21876 руб., отчисления во внебюджетные фонды – 11417
руб., накладные расходы – 41521 руб., полный бюджет – 301329 руб.
В завершении работы была доказана ресурсоэффективность
технического проекта. Интегральный показатель ресурсоэффективности
равен 4,6. Это говорит о соответствии проекта современным требованиям в
области электротехники.
На основании вышесказанного можно утверждать о большой
практической значимости проекта и востребованности его. Принятые
решения позволяют объекту исследования успешно конкурировать на рынке
при малых денежных и временных затратах на его разработку.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Виктор В. Смоленская государственная медицинская академия 1997, Леч...
    4.7 (46 отзывов)
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выв... Читать все
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выводы).Пишу статьи в РИНЦ, ВАК.Оформление патентов от идеи до регистрации.
    #Кандидатские #Магистерские
    100 Выполненных работ
    Дмитрий М. БГАТУ 2001, электрификации, выпускник
    4.8 (17 отзывов)
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал стать... Читать все
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал статьи, патенты, кандидатскую диссертацию, преподавал. Занимаюсь этим с 2003.
    #Кандидатские #Магистерские
    19 Выполненных работ
    Рима С.
    5 (18 отзывов)
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный универси... Читать все
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный университет, являюсь бакалавром, магистром юриспруденции (с отличием)
    #Кандидатские #Магистерские
    38 Выполненных работ
    Екатерина С. кандидат наук, доцент
    4.6 (522 отзыва)
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    #Кандидатские #Магистерские
    1077 Выполненных работ
    user1250010 Омский государственный университет, 2010, преподаватель,...
    4 (15 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Татьяна П.
    4.2 (6 отзывов)
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки ... Читать все
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки в одном из крупнейших университетов Германии.
    #Кандидатские #Магистерские
    9 Выполненных работ
    Олег Н. Томский политехнический университет 2000, Инженерно-эконо...
    4.7 (96 отзывов)
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Явл... Читать все
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Являюсь действующим преподавателем одного из ВУЗов.
    #Кандидатские #Магистерские
    177 Выполненных работ
    Екатерина П. студент
    5 (18 отзывов)
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно... Читать все
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно занимаюсь английским языком, уровень владения - Upper-Intermediate.
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Яна К. ТюмГУ 2004, ГМУ, выпускник
    5 (8 отзывов)
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соот... Читать все
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соответствии с Вашими требованиями.
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Энергосервисный договор
    📅 2018год
    🏢 Санкт-Петербургский государственный университет
    Асинхронный электропривод вентиляционной установки
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка имитационной модели системы электропитания тяжелого самолета
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Оптимизация структуры и режимов фотоэлектростанций северных территорий
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)