Расчет электродного водонагревателя

Размещено на http://www.allbest.ru/

14

Контрольная работа

по светотехнике и электротехнологии

1. Задание для расчета

Ф_max - максимальное теплопотребление за интервал времени t_i в течение суток, кВт;

Q₂ - конечная температура теплоносителя (воды), `С;

K_i - коэффициент, учитывающий теплопотребление в интервалы времени t_i в долях от величины максимального теплопотребления, Фmax;

i_t - время работы водонагревателя с теплопотреблением Ф_i, где Ф_i - теплопотребление в соответствующий i-тый интервал времени;

t₃ - время разрешенной работы водонагревателя - время зарядки аккумулятора, ч. Решение задачи сводится к выбору марки электродного нагревателя, обеспечивающего функционирования объекта сельскохозяйственного назначения с известным графиком теплопотребления.

Таблица 1. Индивидуальные данные задания.

Ф_мах=300 кВт; Q₂=80'C; t₃=5ч.

Задание.

По данным индивидуального задания следует выбрать марку электродного нагревателя, обеспечивающего функционирование сельскохозяйственного объекта с известным графиком теплопотребления. В ходе выполнения задания необходимо выполнить следующее:

1. Построить по данным задания и расчетов график теплопотребления объекта.

2. Определить мощность нагревателя, необходимого для зарядки аккумуляторной емкости.

3. Рассчитать объем аккумулятора.

4. Выбрать необходимый для конкретного случая электродный водонагреватель и выполнить чертеж водонагревателя в разрезе.

5. Построить график зависимости мощности котла от времени включения и рассчитать К.

6. Выбрать аппаратуру управления и защиты.

7. Разработать схему подключения водонагревателя и схему управления его работой.

2. Расчетная часть работы

теплопотребление аккумулятор водонагреватель

1. График теплопотребления объекта сельхозпроизводства строится по данным индивидуального задания и проведенным расчетам, где Ю -теплопотребление в соответствующий i-ый временной интервал.

Теплопотребление Ф_i определяется по формуле:

[кВт] (1)

где K_i - относительное теплопотребление в i-ый интервал времени.

K_i и Ф_max заданы в индивидуальном задании.

Считаем.

Ф₁=0,4*300=120

Ф₂=0,8*300=240

Ф₃=1,0*300=300

Ф₄=0,6*300=180

Ф₅=0,3*300=90

Ф₆=0,7*300=210

Ф₇=1,0*300=300

Ф₈=0,7*300=210

На основании полученных данных строим график.

Рисунок 1. График теплопотребления объекта сельхозпроизводства.

2. Мощность нагревателя для зарядки аккумуляционной емкости определяется по формуле:

(2)

3. Расчет потребного объёма аккумулятора.

В качестве аккумулятора предполагается использовать емкость с водой, в которой при помощи теплоизоляции обеспечивается снижение температуры теплоносителя (воды)

(3)

где ? - плотность носителя кг/м³

с - удельная теплоемкость теплоносителя

t1, t2 - начальная и конечная температура теплоносителя.

4. Потребная производительность водонагревателя:

Исходя из потребляемой мощности Р_нагр= 873,3 кВт, потребной производительности горячей воды 90'С n=1,12 л/с выбираем электродный водонагревательный котел КЭВ-1000/0,4 кВт.

Устройство котла КЭВ-1000/0,4 Э приведено на чертеже 2 графической части работы. Корпус электрокотла (1), выполняемый из стандартной трубы и закрытый с помощью фланцевых соединений крышкой (2) и флянцем (3) имеет входной (4) и выходной (5) патрубки для нагреваемой воды. В нижней части корпуса установлены плоские электродные пластины (6), собранные в один многопластинчатый пакет фазных электродов, в котором пластины электрически соединены в три группы, к каждой из которых подведена соответствующая фаза трехфазной электрической сети, а друг от друга пластины изолированы. Переменный ток подводится к пластинам по токоведущим шпилькам (7), изолированным от днища котла проходными изоляторами (8). Для устранения перекоса фазных нагрузок крайние пластины в электродном пакете изолируются с наружной стороны диэлектрическими пластинами (9). Регулирование мощности электродного котла типа КЭВ напряжением 0,4 кВ выполнено по принципу изменения рабочей площади фазных электродов. Конструктивно регулятор мощности выполнен в виде многопластинчатого пакета из диэлектрических пластин(10), входящих в зазоры между электродными пластинами и перемещающихся вертикально относительно последних. Перемещение пакета диэлектрических пластин осуществляется либо ручным приводом (11), либо электроприводом, устанавливаемым на крышке. Кроме указанных узлов и элементов, конструкция данного электрокотла снабжена также воздушником (12), дренажным патрубком (13) и опорными лапками(14) с отверстиями под болты крепления к несущей конструкции[1].

Таблица 2. Технические характеристики выбранного котла

5. Расчет коэффициента регулирования мощности:

Определение рабочего тока электродного водонагревателя

(6)

Допустимая плотность тока на плоских электродах 0,5*104 А/м2=0,5 А т.е. площадь электрода должна быть не менее

в котлах КЭВ 1000/0,4 Э на каждую фазу приходится по 2 плоских электрода то на один электрод потребная площадь будет в 2 раза меньше т. е.

6. Аппаратуру управления выбираем с учетом возможностей дистанционного управления работой водонагревателя и защиты от аварийных режимов - неполнофазного включения, короткого замыкания, превышения мощности нагревателя и следовательно, допустимой плотности тока на электродах. Одновременно следует предусматривать защиту от перегрева воды и сигнализацию рабочего и аварийного состояния.

На сегодняшний день для управления подобными установками широко используется устройство БУСТ-2 (блок управления тиристорами и симисторами БУСТ-2 ТУ 4389-003-46526536-2008). Он предназначен для управления тиристорами и симисторами в составе регуляторов переменного напряжения, функционирующих на частоте питающей сети 220/380В и используемых для регулирования напряжения питания резистивно-индуктивных нагрузок, подключаемых по схемам «звезда с нейтралью», «звезда без нейтрали», «сомкнутый треугольник», «разомкнутый треугольник», включая неполнофазные варианты. Основная функция, выполняемая блоком, - преобразование входного управляющего сигнала в длительность открытого состояния тиристора. По устойчивости к климатическим воздействиям при эксплуатации блок соответствует группе исполнения В4 по ГОСТ 12997-84. По устойчивости к механическим воздействиям при эксплуатации блок соответствует группе исполнения N1 по ГОСТ 12997-84 [2].

Соединяем буст с сетью через автоматы защиты типа YA-0802X, 1 А, 250 В или аналоги кабелем РПШ 3х1,5 кв.мм-0,38 (с заземлением).

Таблица 3. Технические характеристики БУСТ-2.

Рисунок 2. Функциональная схема управления БУСТ-2.

Рисунок 3. Схема состояний БУСТ-2.

В комплекту к БУСТу применим мощные тиристоры типа SAM801600D

Таблица 4. Основные технические характеристики тиристоров SAM801600D

Для защиты по току выбираем аналоговый датчик типа Д-420, подключаемый по двухпроводной схеме экранированным кабелем МКЭШ 2х0,5. Датчик подключается напрямую к контроллеру БУСТ защита по току, имеющему встроенный блок питания для аналоговых датчиков. Длину линии связи не рекомендуется превышать 300 м и выполнять ближе 15 см от высоковольтных линий[3].

Для контроля за давлением на входе и выходе котла применяем двухпроводные датчики давления типа DMP 330L.

Рисунок 4. Общий вид и основные характеристики датчиков давления DMP 330L[4].

Датчики уменьшают свое сопротивление при повышении давления, поэтому подключаем их к обоим выходам блокировки. В случае превышения допустимых значений давления хотя бы на одном из них, подастся сигнал на блокировку, БУСТ отключит питание котла и подаст аварийную сигнализацию. Повторный запуск котла будет возможен лишь при устранении причины избыточного давления. Подключаем датчик также кабелем МКЭШ 2х0,5 со всеми рекомендациями датчиков защиты по току.

Для защиты от перегрева используем погружной датчик воды типа VSP. Датчик уже снабжен силиконовым кабелем длиной 1.5 метра для подключения к контроллеру по двухпроводной схеме. Максимальный измеряемый ток 1 мА. Соединяем с соответствующими зажимами на БУСТе.

Котел запитываем через автомат защиты типа ВА 5543 1600 А 344770 НР~220В ЭП~220В или его аналоги медными шинами прямоугольного сечения не менее 80*6 мм[5].

7. Схема подключения водонагреватели и схема управления выполняются и соответствии с действующими ГОСТами и приводятся в руководстве по эксплуатации котлов КЭВ-0,4.

3. Графическая часть работы

Принципиальная схема подключения КЭВ-1000/0,4 Э:

Котел КЭВ 1000/0,4 Э в разрезе:

Спецификация:

Список источников

1. «Котлы электрические водогрейные КЭВ-0,4РЭ» паспорт, руководство по эксплуатации. ОАО «ЗСТЭМИ-2».

2. «Блок управления тиристорами и симисторами» руководство по эксплуатации.

3. «Подключение датчиков 4-20мА» ЗАО «НПФ «АГРОСТРОЙ»

4. «Первичные преобразователи давления и силы» ЗАО «НПК ВИП»

5. Правила устройства электроустановок, глава 1.3 табл. 1.3.31

6. Материалы сети Интернет (каталоги продукции).

Размещено на Allbest.ru