Частотно-регулируемый электропривод компрессора насосной станции
В работе был рассмотрен и рассчитан частотно–регулируемый электропривод компрессора насосной станции установки подготовки топливного газа. На основе действующего оборудования, выбран электродвигатель, предназначенный для частотного регулирования, и преобразователь частоты, обеспечивающий требуемый набор функций управления. В качестве способа управления выбрано скалярное управление. В ходе работы рассчитаны и построены электромеханические и механические характеристики электропривода и нагрузки, на основании которых была проведена проверка правильности выбора двигателя и преобразователя.
Введение …………………………………………………………………………………………………………. 12
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗДЕЛИИ ………………………………………………………….. 15
1.1 Назначение и конструкция установки подготовки топливного газа ………….. 15
1.2 Техническое описание работы установки ………………………………………………… 16
1.3 Устройство компрессорного блока ………………………………………………………….. 17
2. РАСЧЁТ И ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ РЕГЛИРУЕМОГО
ЭЛЕКТРОПРИВОДА ………………………………………………………………………………………. 19
2.1 Расчетные параметры двигателя …………………………………………………………… 19
2.1.1 Определение параметров схемы замещения двигателя ……………………….. 21
2.1.2 Проверка адекватности расчетных параметров двигателя …………………… 24
2.2 Выбор типа преобразователя и способа регулирования скорости ………….. 25
3. МЕХАНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОМПРЕССОРА ………………………. 27
3.1 Структурная схема силового канала электропривода ……………………………….. 28
3.2 Функциональная схема частотно-регулируемого асинхронного
электропривода со скалярным управлением ………………………………………………….. 30
3.3 Расчет параметров элементов структурной схемы силового канала
электропривода …………………………………………………………………………………………….. 33
3.3.1 Расчет параметров преобразователя …………………………………………………… 33
3.3.2 Расчет параметров двигателя ……………………………………………………………… 34
3.4 Расчет естественных характеристик электродвигателя …………………………….. 35
3.4.1 Расчет естественной механической характеристики …………………………… 35
4. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ЕСТЕСТВЕННЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ И
ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РАЗОМКНУТОЙ СИСТЕМЫ
“ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ – АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ” …………… 38
5. РАСЧЕТ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ СКОРОСТИ И МОМЕНТА ДЛЯ
РЕЖИМА ПУСКА, СБРОСА И НАБРОСА НАГРУЗКИ НА ВАЛУ ДВИГАТЕЛЯ
6. РАСЧЕТ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ СКОРОСТИ И МОМЕНТА ДЛЯ
РЕЖИМА ПУСКА СБРОСА И НАБРОСА НАГРУЗКИ НА ВАЛУ ДВИГАТЕЛЯ
ЗАМКНУТОЙ СИСТЕМЫ“ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ –
АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ” ……………………………………………………………………. 49
7. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ……. 51
8. «Портрет» потребителя результатов НТИ ………………………………………………….. 52
8.1 Модернизация электропривода компрессора насосной станции ……………. 52
INSTART FCI-P250-4F …………………………………………………………………………………….. 52
8.2 Затраты на монтаж нового оборудования ……………………………………………… 53
8.3 Расчет эксплуатационных затрат ………………………………………………………….. 56
8.4 Определение технико-экономических показателей ……………………………….. 59
8.5 Сегментирование рынка ………………………………………………………………………….. 61
8.5.1. Разработка графика проведения научного исследования ……………………. 62
8.6 Матрица SWOT ……………………………………………………………………………………. 68
9 Социальная ответственность ……………………………………………………………………… 74
9.1.1. Специальные (характерные для проектируемой рабочей зоны) правовые
нормы трудового законодательства ……………………………………………………………. 75
9.1.2. Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны …………. 75
9.2. Производственная безопасность …………………………………………………………….. 76
9.2.1. Анализ потенциально возможных и опасных факторов, которые могут
возникнуть на рабочем месте при проведении исследований ……………………… 76
9.2.2. Разработка мероприятий по снижению воздействия вредных и опасных
факторов ………………………………………………………………………………………………………. 77
9.2.3 Промышленная безопасность при работе на электродвигателе …………… 86
9.3. Экологическая безопасность…………………………………………………………………… 88
9.3.1. Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду ………….. 88
9.3.2. Анализ влияния процесса исследования на окружающую среду …………… 89
9.4. Безопасность в чрезвычайных ситуациях………………………………………………… 89
9.4.1. Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект
исследований и обоснование мероприятий по предотвращению ЧС …………… 89
9.4.2. Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть при проведении
исследований и обоснование мероприятий по предотвращению ЧС …………… 91
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………………………………………………. 94
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………………………………………… 95
ПРИЛОЖЕНИЕ А …………………………………………………………………………………………… 97
Приложение Б …………………………………………………………………………………………………. 98
GENERAL INFORMATION ABOUT THE PRODUCT …………………………………….. 100
Figure 1 – The appearance and main elements of the installation of the FGTU…….. 101
Technical description of the installation ………………………………………………………….. 101
CALCULATION AND CHOICE OF EQUIPMENT OF THE VARIABLE
FREQUENCY DRIVE …………………………………………………………………………………….. 103
Engine design parameters ……………………………………………………………………………… 103
Determination of the parameters of the equivalent circuit of the engine ……………… 106
Check the adequacy of the calculated parameters of the engine …………………………. 108
Selecting the type of converter and speed control method …………………………………. 109
Попутный нефтяной газ (ПНГ) – смесь различных газообразных углеводородов, растворенных в нефти которые выделяются в процессе добычи и перегонки [1]. Технология использования ПНГ, на сегодняшний день, является весьма актуальной задачей, способствующей решению проблемы утилизации ПНГ.
Одним из способов утилизация попутного нефтяного газа (ПНГ) является применение его в качестве топлива для автономных газотурбинных и газопоршневых электростанций, обеспечивающих дешевой электроэнергией и теплом сооружения на удаленных месторождениях.
Прямое использование ПНГ в качестве топливного газа для ГПЭС без надлежащей подготовки приводит к потере мощности электростанции и износу двигателей. Для достижения ГПЭС заявленной мощности необходимо выполнить ряд требований. Кроме традиционных требований по очистке от механических примесей и обеспечению точек росы (по воде и углеводородам) производители ГПЭС также предъявляют требование к компонентному составу и метановому числу топливного газа.
Одним из способов повышения качества топливного газа является использование установки подготовки топливного газа (УПТГ), одним из основных компонентов которой является компрессор управляемый электроприводом.
Электропривод – это электромеханическая система, состоящая из преобразователей электроэнергии, электромеханических и механических преобразователей, управляющих и информационных устройств и устройств сопряжения с внешними электрическими, механическими, управляющими и информационными системами, предназначенная для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением в целях осуществления технологического процесса. Современный этап развития привода характеризуется массовым переходом от нерегулируемого электропривода к регулируемому [1].
Целью выпускной квалификационной работы является разработка регулируемого электропривода компрессора насосной станции установки подготовки топливного газа.
В работе был рассмотрен и рассчитан частотно–регулируемый
электропривод компрессора насосной станции установки подготовки топливного
газа. На основе действующего оборудования, выбран электродвигатель,
предназначенный для частотного регулирования, и преобразователь частоты,
обеспечивающий требуемый набор функций управления. В качестве способа
управления выбрано скалярное управление. В ходе работы рассчитаны и
построены электромеханические и механические характеристики
электропривода и нагрузки, на основании которых была проведена проверка
правильности выбора двигателя и преобразователя. Путем имитационного
моделирования исследованы переходные процессы скорости и момента для
режима пуска сброса и наброса нагрузки на валу двигателя. Данные, полученные
при моделировании в среде MATLAB Simulink, практически совпали с
расчетными значениями в среде MathCad. Спроектированный электропривод
является отличной заменой оборудованию, использующемуся в настоящее время
для подготовки топливного газа.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.2 (25 отзывов)
5 (9 отзывов)
5 (154 отзыва)
5 (1241 отзыв)
5 (145 отзывов)
4.4 (93 отзыва)
4.9 (37 отзывов)
5 (428 отзывов)
5 (44 отзыва)
