Асинхронный электропривод с тиристорным регулятором напряжения шиберной задвижки

Объектом исследования является: асинхронный электропривод. Цель работы – спроектировать асинхронный электропривод с тиристорным регулятором напряжения шиберной задвижки. В процессе исследования проводились: электромагнитный и механический расчеты асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. В результате исследования построены пусковые характеристики асинхронного двигателя, создана имитационная модель в Matlab, проведены опыты прямого пуска, плавного пуска, реверса, регулирования скорости.

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………………………… 13

1. Обзор электроприводов запорно-регулирующей арматуры…………………. 15

1.1 Общие сведения о запорно-регулирующей арматуре ………………………… 15

1.2 Трубопроводная арматура, применяемая в нефтяной промышленности
……………………………………………………………………………………………………………… 20

1.3 Принцип работы шиберной задвижки ………………………………………………. 23

2. Выбор оборудования …………………………………………………………………………. 27

2.1 Исходные данные …………………………………………………………………………….. 27

2.2 Выбор электропривода запорной арматуры ………………………………………. 27

2.3 Выбор электродвигателя ………………………………………………………………….. 29

2.4 Выбор редуктора ……………………………………………………………………………… 33

2.5 Выбор преобразователя электрической энергии ……………………………….. 34

2.5.1 Блок управления регулируемый …………………………………………………….. 34

2.5.2 Основные функции блока ……………………………………………………………… 35

2.5.3 Устройство и работа блока ……………………………………………………………. 36

2.5.4 Технические характеристики …………………………………………………………. 39

2.5.5 Общее описание алгоритма работы блока ……………………………………… 40

2.5.6 Настройка диаграммы формирования крутящего момента на выходном
звене электропривода ……………………………………………………………………………. 42

3. Расчет характеристик…………………………………………………………………………. 46

3.1 Расчет асинхронного двигателя ………………………………………………………… 46

3.2 Расчет параметров схемы замещения ……………………………………………….. 47

3.3 Расчет статических характеристик ……………………………………………………. 51

4. Разработка имитационной модели системы ТРН-АД ………………………….. 57
4.1. Имитационная модель асинхронного двигателя и проверка адекватности
……………………………………………………………………………………………………………… 57

4.2. Имитационная модель плавного пуска системы ТРН-АД …………………. 60

4.3. Имитационная модель ТРН-АД с реактивной нагрузкой ………………….. 62

4.4. Имитационная модель реверсивного ТРН ……………………………………….. 66

4.5. Имитационной модель плавного реверсивного ТРН ………………………… 68

Рисунок 27 – Реверс двигателя при угле управления 130° ………………………. 69

Рисунок 28 – Реверс двигателя при угле управления 150° ………………………. 69

4.6. Регулирование скорости вращения асинхронного двигателя с помощью
системы ТРН-АД …………………………………………………………………………………… 70

5. Социальная ответственность ……………………………………………………………… 74

Введение……………………………………………………………………………………………….. 74

5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности …… 75

5.2 Анализ вредных и опасных производственных факторов ………………….. 76

5.2.1 Шум ……………………………………………………………………………………………… 77

5.2.2 Вибрация ………………………………………………………………………………………. 77

5.2.3 Недостаток естественного света …………………………………………………….. 78

5.2.4 Микроклимат ………………………………………………………………………………… 80

5.2.5 Электропоражение ………………………………………………………………………… 81

5.3 Защита окружающей среды ……………………………………………………………… 82

5.4 Предотвращение ЧС и устранение их последствий …………………………… 84

5.4.1 Электропоражение как источник ЧС ……………………………………………… 84

6. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение
……………………………………………………………………………………………………………… 85
6.1 Технико-экономическое обоснование научно-исследовательской работы
……………………………………………………………………………………………………………… 85

6.2 Планирование научно-исследовательской работы …………………………….. 85

6.3 Определение трудоемкости выполнения работ …………………………………. 86

6.4 Построение графика работ ……………………………………………………………….. 88

6.5 Бюджет научно-технического исследования (НИР) ………………………….. 90

6.5.1 Расчет материальных затрат НИР ………………………………………………….. 90

6.5.2 Основная заработная плата исполнителей темы …………………………….. 92

6.5.3 Дополнительная заработная плата исполнителей темы ………………….. 94

6.5.4 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) ………. 95

6.5.5 Накладные расходы ………………………………………………………………………. 95

6.6.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта 96

6.7 Оценка научно-технического уровня НИР………………………………………… 96

Заключение …………………………………………………………………………………………. 100

Список литературы ……………………………………………………………………………… 101

Приложение А …………………………………………………………………………………….. 103

В работе был рассмотрен асинхронный электропривод с тиристорным
регулятором напряжения шиберной задвижки.
В данной работе был выбран электропривод ЭПЦ-4000, в который
входит шиберная задвижка, система управления БУР, взрывозащищенный
электродвигатель марки BA132S6 мощностью 5,5 кВт. Для данного двигателя
были рассчитаны параметры схемы замещения и построены естественные
механическая и электромеханические характеристики. На основании данных
расчетов мы удостоверились, что двигатель удовлетворяет параметрам
задвижки.
В программной среде MATLAB Simulink была создана имитационная
модель ТРН-АД. В результате имитационного моделирования были
проделаны опыты при прямом пуске, плавном пуске, реверсе и регулировании
скорости асинхронного двигателя. Выяснилось, что двигатель является
устойчивым звеном, и параметры схемы замещения вычислены правильно.
Cняли переходные характеристики тока, скорости и момента электропривода.
За счет плавного пуска удалось устранить броски момента и фазного
тока электродвигателя. Поставленная задача проекта была решена. С
помощью системы ТРН-АД удалось снизить пусковой ток и момент
электропривода, осуществить плавное регулирование скорости при пуске
двигателя.
В результате можно сделать вывод, что данный проект отвечает всем
нормативным требованиям.

1.КлючевВ.И.Ограничениединамическихнагрузок
электропривода, М., «Энергия», 1971. – 320 с.
2.Запорные устройства [электронный ресурс], режим доступа
http://armgasinvest.ru/catalog/detail/zapornie_ustrojstva/, свободный, 20.02.19 г.
3.Трубопроводный кран [электронный ресурс], режим доступа
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D1%80%D1%83%D0%B1%D0%BE%D
0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D1%8B%D0
%B9_%D0%BA%D1%80%D0%B0%D0%BD, свободный, 25.02.19 г.
4.Гошко А.И. Арматура промышленная общего и специального
назначения. Справочник – М.: Мелго, 2007 г.
5.Чернышев А.Ю., Кояин Н.В. Проектирование электрических
приводов: Учебно-методическое пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2005. – 120 с.
6.Дементьев Ю.Н., Чернышев А.Ю., Чернышев И.А. Электрический
привод: учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 244 с.
7.ГОСТ12.0.003-2015(ССБТ).«Опасныеивредные
производственные факторы. Классификация»
8.ГОСТ12.1.003-2014ССБТ«Шум.Общиетребования
безопасности»
9.ГОСТ 12.0.004–2015 ССБТ. «Организация обучения безопасности
труда. Общие положения»
10.ГОСТ 12.1.012-2004 ССБТ. «Вибрационная безопасность. Общие
требования»
11.ТК РФ, Статья 221. Обеспечение работников средствами
индивидуальной защиты.
12.ТК РФ. Глава 15. Рабочее время. Общие положения.
13.Федеральным законом от 24.07.1998г. №125-ФЗ «Об
обязательномсоциальномстрахованииотнесчастныхслучаевна
производстве и профессиональных заболеваний».
14.ТК РФ, Статья 213. Медицинские осмотры некоторых категорий
работников.
15.СП 52.13330.2016 «Естественное и искусственное освещение»
16.ГОСТ 12.3.002-2014 ССБТ «Процессы производственные. Общие
требования безопасности»
17.ГОСТ Р 22.0.07-97 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях.
Источникитехногенныхчрезвычайныхситуаций.Классификацияи
номенклатура поражающих факторов и их параметров»
18.ГОСТ 30772-2001. Ресурсосбережение. Обращение с отходами.
Термины и определения.