Регулятор-стабилизатор частоты вращения коллекторного двигателя деревообрабатывающего станка

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

Витебский государственный политехнический техникум

Специальность 38 01 31

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

РЕГУЛЯТОР-СТАБИЛИЗАТОР ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ КОЛЛЕКТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩЕГО СТАНКА

ВГПТ.380131.Д05.685 ОП

Рецензент М.Г. Вишнякова

учащийся гр. ПТУ ЭП-19

С.А. Гнутенко

Консультант по экономике Л.В. Катакина

Нормоконтролёр А.В. Малютин

генератор импульс электрический

Содержание

Введение

1. Обзор существующих аналогов

1.1 Разработка технических требований на проектируемое изделие

1.2 Выбор и обоснование функциональной схемы

1.3 Описание работы изделия по схеме электрической принципиальной

1.4 Выбор и обоснование элементов схемы

2. Расчётный раздел

2.1 Электрический расчёт генератора тактовых импульсов

2.2 Расчет мощности двигателя вентиляционной установки

2.3 Расчет сечения и длины проводов для схемы подключения

3. Конструктивный раздел

3.1 Описание конструкции изделия

3.2 Выбор и компоновка щитов или шкафов управления

4. Монтаж наладка и эксплуатация изделия

4.1 Описание процесса монтажа изделия и всех составных частей

4.2 Основные требования по наладке изделия

4.3 Инструкция по эксплуатации и обслуживанию изделия

5. Охрана труда

5.1 Мероприятия по охране труда в процессе монтажа и наладки изделия

5.2 Мероприятия по охране труда в процессе эксплуатации изделия

6. Экономический раздел

6.1 Понятие о себестоимости продукции (работ, услуг). Значение себестоимости в деятельности предприятия

6.2 Расчет затрат на монтаж, наладку и эксплуатацию приборов и аппаратов. Значение и пути их экономии

6.3 Расчет балансовой стоимости приборов и аппаратов, подлежащих монтажу и наладке

6.4 Расчет эксплуатационных издержек

6.5 Значение и пути экономии эксплуатационных издержек

7. Экология и энергосбережение

7.1 Обеспечение требований экологии и энергосбережения в процессе монтажа, наладки и эксплуатации изделия

Заключение

Литература

Приложение А

Введение

Мало кто знает, что впервые слово "кондиционер" было произнесено вслух еще в 1815 году. Именно тогда француз Жан Шабаннес получил британский патент на метод "кондиционирования воздуха и регулирования температуры в жилищах и других зданиях". Однако практического воплощения идеи пришлось ждать достаточно долго. Только в 1902 году американский инженер-изобретатель Уиллис Карриер собрал промышленную холодильную машину для типографии Бруклина в Нью-Йорке. Самое любопытное, что первый кондиционер предназначался не для создания приятной прохлады работникам, а для борьбы с влажностью, здорово ухудшавшей качество печати...…

Правда, уже через год аристократия Европы, посещая Кельн, считала своим долгом посетить местный театр. Причем, живой интерес публики вызывала не только (и не столько) игра труппы, а приятный холодок, царивший в зрительном зале даже в самые знойные месяцы. А когда в 1924 году система кондиционирования была установлена в одном из универмагов Детройта, наплыв зевак был просто умопомрачительным. Если бы хозяин заведения догадался брать плату за вход, то, наверное, в короткий срок обогнал бы и Форда, и Рокфеллера. Впрочем, заведение внакладе не осталось - в считанные дни его оборот вырос более чем в три раза!

Эти первые аппараты и стали предками современных систем центрального кондиционирования воздуха. Уже в те годы существовали водоохлаждающие машины - чиллеры, внутренние блоки - фанкойлы и нечто, напоминающее современные центральные кондиционеры. Со временем появлялись более совершенные компрессоры, в качестве хладагента стал использоваться фреон, а фанкойлы стали похожими на внутренние блоки сплит-систем. Однако принципиальная схема работы традиционных систем центрального кондиционирования осталась неизменной и по сей день.

"Ископаемым" предком всех современных сплит-систем и оконщиков может считаться первый комнатный кондиционер, выпущенный компанией General Electric еще в 1929 году. Поскольку в качестве хладагента в этом устройстве использовался аммиак, пары которого небезопасны для здоровья человека, компрессор и конденсатор кондиционера были вынесены на улицу. То есть по своей сути это устройство было самой настоящей сплит-системой! Однако, начиная с 1931 года, когда был изобретен безопасный для человеческого организма хладагент - фреон, конструкторы сочли за благо собрать все узлы и агрегаты кондиционера в одном корпусе. Так появились первые оконные кондиционеры, далекие потомки которых успешно работают и в наши дни. Более того, в США, Латинской Америке, на Ближнем Востоке и в Индии "оконники" до сих пор являются наиболее популярным типом кондиционеров. Причины их успеха очевидны: они примерно вдвое дешевле аналогичных по мощности сплит-систем, а их монтаж не требует наличия специальных навыков и дорогостоящего инструмента. Последнее особенно важно вдали от очагов цивилизации, где легче отловить снежного человека, чем найти гражданина, знакомого с труборезом и заправочной станцией с блоком манометров.

Долгое время лидерство в области новейших разработок по вентиляции и кондиционированию воздуха принадлежало американским компаниям, однако, в конце 50-х, начале 60-х годов инициатива прочно перешла к японцам. В дальнейшем именно они определили лицо современной индустрии климата.

В 1958 году японская компания Daikin разработала первый тепловой насос, тем самым научив кондиционеры работать на тепло. А еще через три года произошло событие, в значительной мере предопределившее дальнейшее развитие бытовых и полупромышленных систем кондиционирования воздуха. Это - начало массового выпуска сплит-систем. Начиная с 1961 года, когда японская компания Toshiba впервые запустила в серийное производство кондиционер, разделенный на два блока, популярность этого типа климатического оборудования постоянно росла. Благодаря тому, что наиболее шумная часть кондиционера - компрессор теперь вынесена на улицу, в помещениях, оборудованных сплит-системами намного тише, чем в комнатах, где работают оконщики. Интенсивность звука уменьшена на порядок! Второй огромный плюс - это возможность поместить внутренний блок сплит-системы в любом удобном месте.

Сегодня выпускается немало различных типов внутренних устройств: настенные, подпотолочные, напольные и встраиваемые в подвесной потолок - кассетные и канальные. Это важно не только с точки зрения дизайна - различные типы внутренних блоков позволяют создавать наиболее оптимальное распределение охлажденного воздуха в помещениях определенной формы и назначения.

В 1969 году компания Daikin выпустила кондиционер, в котором с одним внешним блоком работало сразу несколько внутренних. Так появились мультисплит-системы. Сегодня они могут включать в себя от двух до шести внутренних блоков разных типов.

Существенным нововведением стало появление кондиционера инверторного типа. В 1981 году компания Toshiba предложила первую сплит-систему, способную плавно регулировать свою мощность, а уже в 1998 году инверторы заняли 95% японского рынка.

Ну и, наконец, последний из наиболее популярных в мире типов кондиционеров - VRV системы были предложены компанией Daikin в 1982 году. Центральные интеллектуальные системы типа VRV состоят из наружных и внутренних блоков, которые могут быть удалены друг от друга на 100 метров, причем 50 из них по вертикали. К тому же, установка VRV-систем достаточно проста и не занимает много времени. Монтаж можно вести после проведения отделочных работ, а при острой необходимости - не прерывая работу офиса. Возможен и поэтапный ввод мощностей, с отдельных этажей или помещений. А вот традиционные центральные системы надо закладывать в проект еще на стадии строительства.

Благодаря целому ряду уникальных достоинств, VRV-системы составили серьезную конкуренцию традиционным центральным системам кондиционирования, а в ряде стран, например, в Японии, практически полностью вытеснили их с рынка.

Конечно, на этом прогресс в развитии климатической техники не закончился, однако сейчас совершенствуются уже существующие типы оборудования. Появляются новые функциональные возможности, меняется дизайн, разрабатываются новые хладагенты. Однако это материал для отдельной статьи.

1. Обзор существующих аналогов

Если касаться аналогов кондиционеров то можно заметить, что разнообразие их велико и объемно. Также все кондиционеры имеют в основном одинаковый принцип работы. Отличие в таких устройствах только в том что такие устройства могут иметь разные способы нагрева и охлаждения воздуха. Поэтому я коснусь типов кондиционеров и их возможностей.

По области применения (с некоторой долей условности) все кондиционеры можно разделить на бытовые и промышленные. К бытовым обычно относят кондиционеры мощность до 7 кВт, применяемые для охлаждения небольших помещений площадью 15 - 80 кв.м. Промышленные кондиционеры используются для охлаждения больших площадей, например, для централизованного охлаждения целых зданий. Также обычно выделяют большой класс кондиционеров, занимающих промежуточное положение между бытовыми и промышленными системами - полупромышленные кондиционеры. При мощности от 7 до 25 кВт, они могут использоваться как в бытовых условиях - коттеджах, многокомнатных квартирах, так и в офисных помещениях, магазинах, на предприятиях и т.п.

Типы кондиционеров по конструктивным особенностям

По конструктивным особенностям все бытовые кондиционеры условно можно разделить на два больших класса :

- моноблочные кондиционеры - состоящие из одного блока (оконные, мобильные и т. д.)

- сплит - системы - (от английского 'split' - раздельный) состоящие из нескольких блоков (настенные, канальные, кассетные, VRF-системы и т.п.).

У сплит-систем раздельными являются: головное устройство кондиционера (внутренний блок, находящийся внутри помещения) и исполнительный блок с компрессорной частью (наружный блок, находящийся за пределами помещения).

Классификация (типы) чиллеров и фанкойлов Чиллеры и фанкойлы

Чиллер - это холодильная машина, спользуемая в центральных системах кондиционирования. Она охлаждает или подогревает теплоноситель (тосол, вода) и подает его по системе трубопроводов в фанкойлы или другие теплообменники.

Фанкойлы - это теплообменники с вентиляторами. Они забирают тепло или холод от теплоносителя и нагревают или охлаждают помещение.

Система чиллеров-фанкойлов имеет значительные преиму-щества при кондиционировании объектов с большим количеством помещений, так как к одному чиллеру можно присоединить большое количество фанкойлов. При этом можно задать не только общий тепловой режим всей системы, но и регулировать режим работы каждого фанкойла с пульта, смонтированного на нем, поддерживая при этом в каждом помещении необходимую температуру.

Расстояние между чиллером и фанкойлами не лимитируется. Для монтажа данной системы используются обычные газо-водопроводные трубы с теплоизоляцией типа "Armaflex".

В случае монтажа на одном объекте нескольких чиллеров их можно с помощью автоматизации связать в одну систему и производить управление с одного пульта.

- основные параметры чиллера:

- холодопроизводительность (от единиц до 1500 кВт).

- при наличии теплового насоса - теплопроизводительность (кВт).

- иллеры можно разделить на два типа:

- с воздушным охлаждением конденсатора.

- с водяным охлаждением конденсатора.

Чиллеры со встроенной насосной станцией (гидравлическим контуром);

Чиллеры без гидравлического контура. К ним необходимо подобрать нужную насосную станцию.

Чиллеры с воздушным охлаждением можно разделить на три группы по их расположению:

Чиллеры с осевым вентилятором для охлаждения конденсатора. Устанавливаются вне помещения: на балконах, улице, плоских крышах;

Чиллеры с центробежным вентилятором для охлаждения конденсатора. Могут устанавливаться в замкнутых помещениях внутри зданий (подвалах, чердаках, служебных помещениях). Для охлаждения они соединены с улицей с помощью воздуховодов;

Чиллеры с выносным конденсатором (их также можно устанавливать в замкнутых помещениях, а конденсаторный блок выносить вне помещения).

Фанкойлы монтируются на полу, на стене (на расстоянии 20-30 см от пола) или на потолке. Также существуют бескорпусные фанкойлы, которые монтируются за подвесными потолками, декоративными панелями.

- основные характеристики фанкойлов:

- холодопроизводительность (от единиц до десятков кВт).

- производительность по воздуху (м3/ч).

Фанкойлы производятся с одним или двумя теплообменниками. В соответствии с этим система может быть:

Двухтрубная - в ней используются фанкойлы с одним теплообменником, в который поступает холодный или горячий теплоноситель (от чиллера с тепловым насосом);

Четырехтрубная - фанкойлы с двумя теплообменниками. В один при этом подается теплоноситель от чиллера, а во второй - горячая вода из системы центрального отопления . При использовании четырехтрубной системы фанкойлы зимой работают как радиаторы центрального отопления (поэтому их надо устанавливать под окнами).

При проектировании системы чиллер-фанкойлы производятся следующие расчеты:

Определяются теплоизбытки по каждому помещению и подбираются в каждое помещение фанкойлы необходимой хладопроизводительности. По сумме теплоизбытков подбирается чиллер необходимой хладо-теплопроизводительности. Проводится гидравлический расчет системы для определения диаметров трубопроводов каждого участка, а также выясняется: а) Если используется чиллер со встроенной насосной станцией (гидравлическим контуром), то достаточно ли его давления для нормальной работы системы. Если используется чиллер без встроенной насосной станции (гидравлического контура), то по данным расчета подбирается необходимая насосная станция. Расчет гидравлической системы должен делать специалист с образованием инженер-теплотехник.

Чиллер - центральный кондиционер - фанкойлы

Центральный кондиционер - это приточная вентиляционная установка, которая снабжена двумя теплообменниками. В один теплообменник подается теплоноситель от чиллера, а во второй - горячая вода из системы центрального отопления (для подогрева приточного воздуха в зимний период).

Основные характеристики центральных кондиционеров:

- производительность по воздуху (от десятков до тысяч м3/ч).

- производительность по холоду и теплу (кВт). Внешнее статическое давление, развиваемое вентилятором (кПа).

Система чиллер-центральный кондиционер-фанкойлы используется в зданиях с большим количеством помещений, которые имеют различные теплоизбытки. При этом необходимое по санитарным нормам количество свежего воздуха подается от центрального кондиционера по системе воздуховодов в каждое помещение, а окончательное регулирование температуры в отдельных помещениях происходит за счет работы фанкойлов.

При этом фанкойлы могут иметь разнообразное расположение:

Под окнами, вместо радиаторов центрального отопления (если они с двумя теплообменниками);

За фальш потолками;

Настенного или потолочного расположения.

В мировой практике система чиллер-центральный кондиционер-фанкойлы используется очень широко.

При этом система обладает тремя существенными достоинствами:

Температура регулируется по желанию пользователя в любом помещении автономно за счет использования фанкойлов.

Достигается минимальное сечение воздушных каналов, так как количество необходимого воздуха по санитарным нормам меньше, чем количество воздуха, которое необходимо подавать в помещение для кондиционирования без использования фанкойлов.

Если используется чиллер с тепловым насосом, то обеспечиваются охлаждение помещения летом и обогрев в межсезонье, когда система центрального отопления не работает.

Абсорбционное охлаждение и нагревание уменьшает стоимость кондиционирования воздуха. 75% новейших крупных зданий в Японии оснащены абсорбционными системами кондиционирования воздуха.

Абсорбционные машины Sanyo производят охлажденную/горячую воду используя в качестве источника тепла газ, пар или горячую воду. Использование чиллеров, обладающих меньшими вибрациями и шумом, малым потреблением энергии как для работы, так и для обслуживания, открывает множество их применений в различных областях.; например, охлаждение/отопление зданий, больниц, отелей и универмагов, кондиционирование воздуха и охлаждение технологических процессов на заводах и фабриках и т.д.

Основные технические параметры:

Температура нагревающей воды: 90°С

Расход нагревающей воды: 0.883м3/час*RT

Выходная температура охлажденной воды: 8°С

Входная температура охлаждающей воды: 29.4°С

Производительность по холоду: 30RT-525RT

Абсорбционный чиллер прямого нагрева

В качестве источника тепла используется природный газ или нефть. Технология, основанная на принципе двойного эффекта, обеспечивает температуру охлажденной воды в диапазоне 5-12°С.

Основные технические параметры:

Источник тепла: Природный газ или нефть

Потребление газа: 3000ккал/ч

Выходная температура охлажденной воды: 7°С

Входная температура охлаждающей воды: 32°С

Производительность по холоду: 100RT-1500RT (1RT=3024 ккал/час)

1.1 Разработка технических требований на проектируемое изделие.

При разработке такого устройства необходимо учитывать какую температуру требуется поддерживать в помещении, какой объем воздуха необходим и влажности для хорошего обмена в помещении.

Разрабатываемое устройство выполняет контроль температуры, влажности и её поддержании в помещении на заданную величину. В комплектность такого устройства входит следующие блоки:

- фильтр - очистки воздуха при заборе его с улицы.

- коллорифер - для подогрева воздуха на заданную величину и подсушивания до необходимой влажности.

- пароувлажнитель - для охлаждения воздуха до 12 С.

- вентилятор - для подачи воздуха в помещение.

Технические требования это устройства:

Выходная температура воздуха из установки до: 25°С

- Охлаждения воздуха до: 7°С

- Расход нагревающей воды: 0.97м³/час

- Подача воздуха в помещение: 3200 м³/час

Условия эксплуатации такого устройства ограничиваются температурой воздуха и влажностью окружающей среды при которой данное устройство выйдет из строя раньше. Температура работоспособности установки составляет пределы от -35 до +45 градусов.

При использовании такой установки необходимо применять заземление всех токоведущих частей. Полностью изолировать места, где проходит теплоноситель. Не открывать и не разбирать установку во время работы.

1.2 Выбор и обоснование функциональной схемы изделия

Функциональная схема кондиционера представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Функциональная схема кондиционера.

Разрабатываемое устройство состоит из следующих блоков:

- датчик температуры 1 - предназначен для измерения температуры на улице.

- заслонка предотвращает проникновение воздуха в помещение при выключенной установке.

- Привод управляет заслонкой. Управление заключается в том чтобы при работе установки заслонка была открыта, а при её остановке закрыта.

- фильтр предназначен для фильтрации поступающего воздуха из окружающей среды в помещение.

- перепадник 1 - предназначен для контроля за загрязненностью фильтра.

- датчик заморозки сигнализирует о том что возможна угроза замораживания водяного нагревателя 1.

- водяной нагреватель служит для подогрева поступающего воздуха из окружающей среды до нужной температуры.

- клапан 1 открывает и закрывает подачу теплоносителя в требуемое время.

- привод это механизм предназначен для управления клапаном.

- пароувлажнитель предназначен для охлаждения воздуха до требуемой температуры.

- двигатель предназначен для смешивания воздуха с водой которая остуживает воздух.

- нагреватель 2 необходим для подсушивания и подогрева воздуха если температура после в пвроувлажнителя отличается от заданной.

- двигатель необходим для передачи вращательного момента для вентилятора.

- вентилятор служит для подачи воздуха из окружающей среды в помещение.

- перепадник 2 сигнализирует о том что произошел перепад на вентиляторе, что в свою очередь говорит о неисправности двигателя или ременного механизма.

- датчик температуры 2 снимает показания температуры с выхода установки и посылает их контроллеру, сигнализируя об отклонениях от заданной величины.

1.3 Описание работы изделия по схеме электрической принципиальной

Принципиальная схема установки показана на рисунке 1.2

Рисунок 1.2 схема электрическая принципиальная.

При включении ручного переключателя QR1 питание подается на автоматические выключатели QF1, QF2, QF3, QF4, QF5, QF6. Все автоматы выполняют защиту по току. Описание схемы производим когда все автоматические выключатели включены и напряжение подано на двигателя М1-М4 и трансформатор TV1. Лампочка HL1 сигнализирует что питание подано на трансформатор VT1. Переменное напряжение питание 24 В подается на контроллер. Контроллер начинает получать информацию от датчиков и её обрабатывать.

Рассмотрим работу установки при температуре окружающей среды 10 градусов по Цельсию и заложенных параметров контроллера, то есть температуре которую необходимо поддерживать в помещении 21 С.

Температура на улице 12 С. При температуре 10 градусов реле заморозки находится в разомкнутом состоянии, так как температура срабатывания реле при 5 С. Поэтому реле KV4 находится в нормальном состоянии и контакты KV4.2 находятся в разомкнутом состоянии, а контакты KV4.1 в замкнутом. Для запуска установки необходимо повернуть переключить переключатель SA1 в один из режимов, автоматический или ручной. Рассмотрим работу установки в автоматическом режиме.

Переключаем переключатель SA1 в автоматический режим. Магнитный пускатель KM1 переходит из разомкнутого состояния в замкнутое. Двигатель М1 приводит приточную вентиляцию в рабочее состояние. Привод заслонки А3 открывается. Воздух поступающий с внешней среды поступать в помещение. Датчик ВТ4 снимает показания воздуха в помещении и посылает их на контроллер. Так как температура в помещении составляет 10 градусов контроллер принимает решение подогреть её до необходимой и открывает клапан при помощи привода А1. Горячая вода начинает поступать в калорифер. Калорифер начинает нагреваться и соответственно нагревает воздух. При достижении требуемой величины температуры привод А1 закрывается. Если температура в помещении начинает превышать заданную контроллер посылает управляющий сигнал на KM3, что приводит к замыканию контактов KM3,1 и запускается двигатель форсунок увлажнения. Воздух начинает увлажнятся холодной водой до тех пор пока температура не будет заданной. Так как в программе заложено, чтобы температура охлаждения воздуха опускалась немного ниже заданного. Параметра контроллер снимает показание с датчика ВТ3 и при достижении необходимой температуры контроллер выдает управляющий сигнал на привод А2. Привод А2 открывается и начинает подсушивать воздух, а также прогревать до требуемой температуры. Контактор KM3 размыкается и двигатель форсунок увлажнения прекращает свою работу. При температуре обратной воды меньше установленной температуры, а уличной больше 7 реле KV1 приходит в разомкнутое состояние и насос останавливает работу. Привода А1 и А2 также закрываются.

Если температура в установке достигнет 5 градусов это приведет к срабатыванию датчик ВТ1, что приведет реле KV4 в замкнутое состояние. Контакты KV4.2 замкнутся и контроллер приведет установку в отключенное состояние при этом откроет клапана и включит насосы для циркуляции воды. Это предотвратит замерзание воды в калорифере. Срабатывание ВТ1 сигнализирует о аварии и сработает реле KV2 контакту KV3.1 и KV3.2 замкнутся. Индикатор HL3 будет сигнализировать о аварии установи.

При срабатывании реле KV4 установка полностью отключится.

1.4 Выбор элементов и средств автоматизации осуществляется с учетом технических характеристик изделия

Для обеспечения необходимого напряжения питания выбираем трансформатор ТАН26-220/24 В мощностью 0.063 кВт. При подключении его к источнику переменного тока трансформатор понижает напряжение до требуемого значения в 24 В при номинальном токе 0,2 А.Технические характеристики трансформатора удовлетворяют условиям эксплуатации. Допустимыми условиями эксплуатации данного трансформатора являются:

- температура окружающей среды…………….…….от - 60 до + 85 °С;

- относительная влажность воздуха при + 40 °С………….……до 98 %;

- атмосферное давление ……..от 5,3 до 7,7 кПа (400 - 790 мм. рт. ст.);

- температура нагрева обмотки в нормальных условиях……...+ 80 °С;

- вибрации в диапазоне частот от 5 до 1000 Гц с ускорением…до 6,5 g;

- срок службы………………………………………….не менее 20 000 ч.

Для замыкания и размыкания однофазной цепи питания необходим автоматический выключатель. Выбор выключателей SF1…SF6 осуществляем с учетом коммутируемых характеристик. Устройство автоматизации питается от сети 220 В. Поэтому выбор осуществляем в пользу автоматического выключателя C1,6 со следующими техническими характеристиками:

- коммутируемая мощность……..…………………………700 Вт/В*А;

- диапазон коммутируемых токов…………………..…………...1,6 А;

- диапазон коммутируемых напряжений…………..………..220 - 380 В;

- максимальное число коммутаций……………………………….......10⁴;

- сопротивление электрических контактов………..……..……..0,02 Ом.

Для замыкания и размыкания 3-х фазной цепи питания необходим автоматический выключатель. Выбор выключателей QF1 осуществляем с учетом коммутируемых характеристик. Устройство автоматизации питается от сети 380 В. Поэтому выбор осуществляем c пользу автоматического выключателя GV2 M16, (9-14A) со следующими техническими характеристиками:

- коммутируемая мощность………………………….……6000 Вт/В*А;

- диапазон коммутируемых токов…………………..…………...14 А;

- диапазон коммутируемых напряжений…………..………..220 - 380 В;

- максимальное число коммутаций………………………………....10⁴;

- сопротивление электрических контактов………..……..……..0,02 Ом.

Для замыкания и размыкания 3-х фазной цепи питания необходим автоматический выключатель. Выбор выключателей QF2, QF3 осуществляем с учетом коммутируемых характеристик. Устройство автоматизации питается от сети 380 В. Поэтому выбор осуществляем c пользу автоматического выключателя GV2 M08, (2,5-4A) со следующими техническими характеристиками:

- коммутируемая мощность……………………..…………1300 Вт/В*А;

- диапазон коммутируемых токов………………………..…………...4 А;

- диапазон коммутируемых напряжений…………..………..220 - 380 В;

- максимальное число коммутаций……………………………….......10⁴;

- сопротивление электрических контактов………..……..……..0,02 Ом.

Так как двигатели находятся в нутрии установок и мощность их рассчитана для необходимой подачи воздуха в помещение на заводе нам необходимо выбрать подходящие пускатели и реле.

Магнитный пускатель КМ1...KM3 осуществляет коммутацию цепи питания электродвигателя и технические параметры его зависят от мощности выбранного двигателя. Поэтому выбираем магнитный пускатель КМ4-10

Для переключения необходимых нам режимов установки применяем трехполюсные переключатели 3п ККО-6426

Для отключения и включения двигателей малой мощности и пускателей применяем реле R4 данное реле имеет катушки срабатывания как на 24 В R4-5024 так и на 220 В. R4-5220

- ток срабатывания……………………………………………...…..10 мА;

- ток отпускания……………………………………………………...7 мА;

- рабочее напряжение у R4-5024 …….………………………..24 ± 2,4 В;

- рабочее напряжение у R4-5220……..……………………….220± 2,4 В;

- сопротивление электрического контакта…………….не более 0,6 Ом;

Для индикации используем сигнальную арматуру 220 В и 24 В АС ХВ7-ЕV.6P

Для контроля за температурой используем датчик EGT347F101

Для измерения температуры в вентиляционных системах или, с гильзой LW 10, в трубах и контейнерах. Кожух корпуса - из негорючего термопластика. Датчик из никелевой фольги, согласно DIN 43760; медный погружаемый стержень . 9 мм (без гильзы); длина активной части 15 мм; клеммы для 2 .1.5 мм² сплошных или многожильных проводов; кабельный вход - с прокладкой.



Тип	Стержень [мм]	Номинальная величина при 0°C	Диапазон изме- рения, [°C]	Вес [кг]
EGT 347 F101	225	1000	30...130	0.08

Допустимое отклонение при 0 °C ± 0.4 K Степень защиты IP 42 (EN 60529)

Среднетемпературный коэф. 0.00618 K-1

Самонагревание (в воздухе) 0.25 K/mW Электросхема A01632

Постоянная времени

-в неподвижном 18 с 330 с

-в потоке (3 м/сек) 9 с 60 с

-в воде, с гильзой 1 Время запаздывания

Постоянная времени в неподвижной 7 с 28 с в потоке (0,4 м/сек) 6 с 27с. Величина сопротивления никелевого измерительного резистора изменяется соответственно температуре. Температурный коэффициент всегда положителен, т. е. сопротивление растет при повышении температуры. См. таблицу значений (DIN 43760) и кривую. Элементы - сменные (в диапазоне заданных допусков)

Для контроля за температурой воды используем датчик EGT354F101

Температурные датчики кабельного типа

Для измерения температуры в помещениях, воздуховодах или на поверхностях. Для монтажа на трубы и в контейнерах используются защитные трубки LW 7 (гильзы), для установки на поверхностях используется крепежный комплект (аксессуар). Для непосредственного подсоединения датчика к контроллеру при небольшом расстоянии между ними. Датчик из никелевой фольги, согласно DIN 43760, в медной трубке . 6 мм, 50 мм длиной, из которых на активную часть приходится 15 мм; соединительный кабель . 5 мм, 1 м длиной, прикрепляется к датчику; с крепежной пружиной. Провода 2 . 0.5 мм2. Стандартная версия имеет кабель 1 м длиной.

Тип EGT 354 F101

Номинальное значение при 0°C 1000 Ом

Диапазон измерения [°C] -20...100

Вес [кг] 0.12

Допустимое отклонение при 0 °C ± 0,4 K

Среднетемпературный коэф. 0,00618 K-1 Электросхема A01632

Постоянная времени в воде (0.4 м/сек) прибл. 7 сек 23 сек с гильзой LW 7 2). Постоянная времени в воде (0.4 м/сек) прибл. 3 сек 11 сек

Для управление и контролем за воздухом и другими процессами выбираем контроллер EYR203F001

NovaFlex- это универсальный регулятор серии EY3600. Он служит для управления и регулирования техники ОВК. Всего у него 18 входов и 10 выходов. Время цикла 150 мсек позволяет применить его также для быстрых задач управления. Вместе с дополнительным модулем novaNet (374413001) его можно соединить в сеть и он коммуникативен. Если нужно, то EYR203 можно программировать (параметризовать) с помощью компьютера с софтвером EY3600 CASE согласно IEC 1131-3 (FBDEditor).

Вместе с дополнительным модулем novaNet регулятор novaFlex имеет все модули и разъемы, нужные для работы, подключения полевых приборов и для коммуникации с другими СА и с АСУ.

Так как нам необходимо управлять потоком воздуха мы используем привод ASF112F122

2. Приводы воздушных клапанов с пружинным возвратом

Для управления воздушными, противоморозными или дымовыми заслонками. В случае сбоя питания или когда включается защитное устройство, происходит возврат к исходн. состоянию. Корпус - из 2-х частей, из легкого литого металла, с мотором, редуктором, пружиной и электроникой управления. Зависимое от момента вращения отключение мотора электроникой с помощью упора на приборе или заслонке. Изменение направления движения осуществляется обратным монтажом. В поставку входят: рычаг, кронштейн для монтажа для защиты от скручивания, шестигранный ключ для ручного управления или завода пружины, индикатор позиции и 2 винта. Силовой кабель длиною 0,9 м, 0,75 мм2, жестко монтирован к корпусу.

Выбираем привод AVM 104SF132:

Для управления проходными или трехходовыми клапанами серии VXN/BXN и VXM/BXM. Корпус из двух частей из огнеупорного пластика, черная нижняя часть, желтая верхняя часть; с синхронным мотором, индуктивной связью и необслуживаемой трансмиссией. Пластиковая крепежная скоба и латунная гайка-колпачок для установки клапана. Монтаж с клапаном практически автоматический. Трансмиссия может быть разобрана для того чтобы установить клапан или произвести ручную настройку, с помощью торцового ключа (no. 6). Кабель питания 1.2 м длинной, 3 . 0.75 мм2. Установочное положение: от вертикального до горизонтального, но не вверх ногами.

Выбор проводов и кабелей осуществляем с учетом схем соединения и подключения, а также исходя из элементной базы:

- для осуществления монтажа блока управления выбираем провод АВВГ с дополнительной волокнистой изоляцией, который применяется для монтажа электрической схемы. Так как ток в схеме управления небольшой, то сечение провода выбираем 0,2 мм². Для монтажа схемы управления предположительно берем провод длиной 300 м;

- кабель КМВП с медными жилами (двухжильный) с резиновой изоляцией, обладающий защитным свойством. Предназначен для прокладки в сухих и сырых комнатах. ГОСТ 20520 - 80 (код ОКП 3551200000) S = 1,0 мм², максимальное напряжение от 127 до 380 В. Провод предназначен для подключения устройства автоматизации к двухфазной сети напряжением 220 В. Поэтому длину кабеля выбираем около 30 м.

- кабель КМВП с медными жилами (трехжильный) с резиновой изоляцией, обладающий защитным свойством. Предназначен для прокладки в сухих и сырых комнатах. ГОСТ 20520 - 80 (код ОКП 3551200000) S = 1,0 мм², максимальное напряжение от 127 до 380 В. Кабель предназначен для подключения асинхронного электродвигателя. Поэтому длину кабеля выбираем около 70 м.

2.1 Расчет мощности двигателя вентиляционной установки

Вентиляторами называют машины для перемещения чистых газов и смесей газов с мелкими твердыми материалами, имеющими степень повышения давления не более 1,15 при плотности потока 1,2 кг/м³.

Широкое применение в промышленности получили вентиляторы общего назначения, которые используются для перемещения воздуха и неагрессивных газов с температурой до 80 ?С, не содержащих вредных веществ, волокнистых материалов, а также твердых примесей в количестве более 100 мг/м³. Это одноступенчатые со спиральными корпусами и горизонтально расположенной осью вращения, которые имеют рабочие колеса диаметром от 200 до 3150 мм и обеспечивают производительность до 30 м³/с и давление до 11 кПа.

Для кондиционера необходим вентилятор типа Ц4 - 70.

Для данного типа вентилятора осуществим выбор электродвигателя по мощности.

Мощность двигателя для привода вентилятора (кВт) выбирают с запасом на возможные отклонения рабочего режима от расчетного.

Расчет мощности электродвигателя производим по формуле

Р_эл=(8…10)рQ/1000??_пер, (2.6)

где р - статическое давление потока (3…5 Па);

Q - производительность вентилятора (30 м³/с);

? - полный КПД вентилятора (? = 0,9);

?_пер - КПД передачи (?_пер = 0,92)

Р_эл = 10*5*30/1000*0,6*0,6 = 4,16 кВт

Согласно расчетов, производим выбор асинхронного двигателя по каталогу в пользу электродвигателя серии 4А132М8У3.

Технические характеристики:

- синхронная частота вращения…………………………….750 об/мин;

- мощность………………………………………………………..5,5 кВт;

- скольжение..………………………………………………………4,5%;

- КПД………………………………………………………………….83 %;

- коэффициент мощности…………………………………………...0,74;

- перегрузочная способность………………………………………...2,2;

- кратность пускового момента………………………………….….1,8;

- кратность пускового тока………………… ……………………….6.

2.2 Расчет сечения и длины проводов для схемы подключения

Электрические сети должны удовлетворять многим технико-экономическим требованиям, из которых отметим основные: безопасность для жизни и здоровья людей, пожарная безопасность, надежность и бесперебойность электроснабжения, высокое качество электроэнергии (прежде всего отклонение напряжения в сети от номинального напряжения электроприемников должно быть в допустимых пределах), высокая экономичность (наименьшие капитальные и эксплуатационные расходы).

Выполнение этих и других требований обеспечивается правильным выбором оборудования, материалов, проводов и кабелей, высоким качеством строительной части и монтажа, выполнением всех правил технической эксплуатации. Рассмотрим вопросы выбора проводов и кабелей применительно к цеховым электросетям.

Выбор сечений проводов и кабелей по допустимому нагреву. В проводах и кабелях, нагруженных электрическим током, выделяется теплота, в связи с чем они нагреваются. Процессы нагревания и охлаждения проводов здесь не рассматриваются, так как в предыдущей главе уже рассмотрены аналогичные процессы применительно к электродвигателям. Напомним лишь о том, что установившаяся температура провода тем больше, чем больше потери энергии в нем и чем хуже условия теплоотдачи в окружающую среду.

Длительная надежная служба проводов и кабелей может быть гарантирована, если их температура не превышает допустимой величины, которая зависит от длительности действия тока, материалов токоведущих жил и электроизоляции.

Допустимой температуре соответствует допустимый ток I_дп. Значения допустимых токов для различных типов (марок) и поперечных сечений проводов и кабелей указаны в справочных таблицах. Они установлены с учетом условий прокладки, температуры окружающей среды (25 °С -- воздуха и 15 °С -- почвы).

Для того, чтобы выбрать сечение провода или кабеля по нагреву в длительном режиме, необходимо, прежде всего найти расчетное значение тока в линии, принимая по графику нагрузки наибольшую из средних нагрузок длительностью 30 мин в течение смены (получасовой максимум).

Затем в таблице допустимых токов для заданных (выбранных), типов провода (кабеля) и условий прокладки надо найти значение допустимого тока, удовлетворяющего условию

I_дп ? I_р (2.7)

Выбранной величине I_дп в таблице указано соответствующее сечение токопроводящей жилы провода или кабеля.

В данном случае сечение провода будет выбрано правильно, если значение допустимого тока равно значению расчетного тока I_р, а при отсутствии в таблице равной величины взята ближайшая большая.

В тех случаях, когда температура окружающей среды отличается от расчетной или надо проложить рядом несколько кабелей, условия охлаждения изменяются, поэтому допустимые токи для тех же поперечных сечений токоведущих жил уточняют с помощью поправочных коэффициентов k_п :

I'_дп = k_п I_дп.

Однако на этом выбор сечения провода или кабеля не завершается, так как выбранное по длительно допустимому току оно может не удовлетворять требованиям экономичности в отношении потери напряжения в сети.

Выбор сечений проводов и кабелей с учетом защитных аппаратов. В электрических сетях напряжением до 1000 В для защиты электроприемников, а также питательных и распределительных линий от коротких замыканий и перегрузок применяют плавкие предохранители и автоматические выключатели.

Конструкции плавких предохранителей различны в зависимости от рабочего напряжения в сети, но все они имеют патрон, в котором крепится сменная плавкая вставка из легкоплавкого металла. Защитное действие заключается в том, что в случае превышения определенного значения тока плавкая вставка плавится (перегорает) и отключает электрическую цепь.

Для предохранителей указывают следующие технические данные: номинальное напряжение U_п.т, номинальный ток патрона I_п.т, номинальный ток плавкой вставки I_п.в.

Плавкая вставка предохранителя должна отвечать двум требованиям: не перегорать при длительном рабочем токе нагрузки I_р [формула (2.7)], не перегорать при пусковых (пиковых) токах [формула (2.8)]

I_п.в ? I_р; (2.8)

I_п.в ? I_max/? (2.9)

Выбирая предохранитель, рабочий ток I_р одиночного электроприемника принимают равным его номинальному току I_р = I_ном, для группы электроприемников

I_р = k_cI_y,

где I_у -- сумма номинальных токов установленных электроприемников, присоединяемых к данной линии;

k_c -- коэффициент спроса, учитывающий, что электроприемники могут работать не одновременно и с неполной нагрузкой.

При выборе плавкой вставки по пусковому условию определяют

I_max = I_п + I'_р (2.10)

Применение выражений (2.9) и (2.10) чаще всего связано с пиковыми нагрузками при пуске электродвигателей. Поэтому I_п -- это пусковой ток одного двигателя, наибольший в данной группе двигателей; I'_р -- рабочий ток группы двигателей, за исключением двигателя с наибольшим пусковым током.

Коэффициент применяют в зависимости от типа предохранителя и условий пуска (легкий, тяжелый пуск) от 1,6 до 3.

Автоматические выключатели (автоматы) используют для обычных включений и выключений электрических цепей (если они редки), но главное их назначение для автоматического размыкания цепи при длительных перегрузках (действует тепловая защита), при коротких замыканиях и других пиковых перегрузках (действует электромагнитная максимальная защита); при понижении напряжения (действует электромагнитная минимальная защита). Выбор сечения проводника с учетом аппарата защиты (или проверку сечения, выбранного по нагреву) осуществляют по условию

I_дп ? k_з I_н.з. (2.11)

где I_дп -- допустимый ток для выбранного сечения провода;

I_н.з -- номинальный ток плавкой вставки или вставка автомата;

k_з -- кратность допустимого длительного тока по отношению к току защитного аппарата.

Сечение провода (кабеля) принимают наибольшее по условиям (2.7) и (2.11).

Защита в электрических сетях должна действовать избирательно (селективно), т. е. отключать только тот участок, в котором произошло короткое замыкание или который длительно перегружен.

С учетом вышесказанному осуществляем выбор проводов и кабелей:

- кабель АПРИ с алюминиевой жилой с резиновой изоляцией, обладающий защитным свойством. Предназначен для прокладки в сухих и сырых комнатах. ГОСТ 20520 - 80 (код ОКП 3551200000) S = 2,5 мм², максимальное напряжение от 127 до 380 В. Провод предназначен для подключения электродвигателя вентилятора к блоку управления, прокладывается в металлической трубе. Длина кабеля зависит от расстояния от вентилятора до блока управления. Предположительная длина кабеля составляет 15 м, так как вентилятор находится непосредственно на участке термической стерилизации;

- кабель ШВВ, четырехжильный, предназначен для присоединения приемников к сети 380 В. Токопроводящая жила изолирована ПВХ - пластиком. Изолированные жилы скручивают с шагом не более 12 D, поверх скрученных жил накладывают ПВХ оболочку толщиной 0,8 мм, S = 0,35 мм², сопротивление 52,7 Ом. При помощи данного кабеля подключается к сети переменного тока напряжением 220 В трансформатор. Трансформатор расположен в щите управления, который висит на стене недалеко от сети 220 В на расстоянии 2 м. Однако, в связи с тем, что кабель не должен прокладываться в натяг, то длину кабеля примем с запасом, то есть около 5 м. При помощи данного кабеля также подключаем электродвигатель к сети переменного тока на напряжение 380 В. И так как электродвигатель расположен непосредственно возле вентилятора и механически связан с ним, то длина кабеля составляет приблизительно 20 м.

- провод МДПО предназначен для работы при напряжении до 1000 В. Жилы изготавливают из луженой медной проволоки с ПЭ изоляцией 12 цветов и подвергают облучению, S = 0,2 мм², сопротивление не более 100 Ом. При помощи данного провода подключаем выводы блока питания к блоку управления и, так как блок управления располагаем в одном щите с трансформатором, то дина провода невелика (около 1 м).

2.3 Расчет надежности изделия

Надежность - свойство изделия выполнять заданные функции в определенных условиях эксплуатации при сохранении значении основных параметров в заранее установленных пределах.

Надежность - это свойство изделия, которое зависит от количества и качества входящих в него элементов, от условий, в которых оно эксплуатируется, и от ряда других причин.

Надежность в зависимости от назначения изделия может включать в себя такие понятия как безопасность, ремонтопригодность, долговечность, сохраняемость и другие, в отдельности или в определенных сочетаниях.

Безотказность - свойство изделия непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки. При этом нарушение работоспособности может быть постепенным, внезапным и условным.

Постепенные отказы вызываются постепенным изменением параметров элементов схемы и конструкции. Например, при длительной эксплуатации радиоаппарата конденсаторы постепенно меняют емкость. Что вызывают ухудшение одного из параметров, при котором аппарат перестает выполнять свои функции.

Внезапные отказы проявляются в виде скачкообразного изменения параметров аппарата. Причиной внезапного отказа может быть перегорание токопроводящего слоя резистора, пробой конденсатора и т.п. Причем все изделия подразделяют на: восстановимые и невосстановимые. Восстанавливаемые - такие изделия, работоспособность которых в случае возникновения отказа подлежит восстановлению. У невосстановимых изделий отказы не восстанавливаются. К числу не восстановимых относят почти все радио компоненты.

Условные отказа проявляются в нарушении вторичных параметров изделия.

Рассмотренные определения дают качественную характеристику надежности. Чтобы сравнить различные типы изделий или экземпляры изделий одного и того же типа, необходимо иметь количественные характеристики надежности.

Одной из таких характеристик является средняя наработка до отказа Тср - величина, определяемая из суммарного количества часов t, которое проработало выборочное количество аппаратов и числа возникших при этом отказов К

Тср = (2.12)

Средняя наработка до отказа является статической величиной, определяющей гарантийные обязательства предприятий.

Интенсивность отказов - величина, обратная средней наработке до отказа, которая показывает, какая доля всех элементов данного типа в среднем выходит из строя за один час работы

= (2.13)

Вероятность безотказной работы Р(t) - величина, показывающая, какая часть изделий будет работать исправно в течении заданного времени t

0 P(t) 1

Вероятность безотказной работы связана с интенсивностью отказов следующим соотношением

P(t) = e (2.14)

где е - основание натурального логарифма.

Надежность элементов является одним из факторов, существенно влияющих на интенсивность отказов аппаратуры в целом.

Влияние внешних факторов на надежность элементов оценивается с помощью коэффициента нагрузки, определяемого как отношение фактического значения нагрузки ф к номинальному н

Кн = (2.15)

Надежность изделия рассчитывается в следующем порядке :

а) определяем все элементы, отказ которых может привести к отказу изделия;

б) для этих элементов по справочнику определяем значение номинальной интенсивности отказов ₀* 10^-6, 1/ч (для Кн = 1 и Т = 20⁰С);

в) для каждого элемента задаемся приблизительным значением коэффициента нагрузки Кн;

г) по справочнику определяем значение коэффициента К1, учитывающего влияние электрической нагрузки и температуры, а также коэффициента нагрузки;

д) для каждого элемента рассчитываем значение реальной интенсивности отказа , 1/ч по формуле

i = ₀* K1 * K2 (2.16)

е) определяем интенсивность отказов изделия ,1/ч по формуле

= (2.17)

ж) определяем среднюю наработку изделия до первого отказа Тср, ч по формуле

Тср = 1/ (2.18)

з) определяем вероятность безотказной работы изделия P(t) за 10000 часов по формуле

P(t) = e (2.19)

Изделие считается надежным, если P(t) > 0,86.

и) необходимые для расчета данные сводим в таблицу 2.1.

Таблица 2.1-Расчёт надежности

Элемент	Кол-во	Ло*10Е-6	К1	К2	Кн	Лр*10Е-6
Двигатель	4	5,0	0,6	3	3,20	3,20
Реле	5	0,25	0,15	0,04	0,04	0,8
Магнитные пускатели	2
Датчики температуры	4
Датчики давления	2
Трансформатор	1	1	0,2	0,11	0,21	0,21
Индикаторы	3	1	0,41	0,41	0,43	0,88
Переключатель	1	1	0,36	0,36	0,28	0,56
Автоматические выключатели	7
Привода	3

Расчет надежности произвели с помощью ПЭВМ и получили следующие значения основных характеристик надежности:

а) средняя наработка изделия до первого отказа Тср = 345538 ч.

б) вероятность безотказной работы изделия P(t) = 0,9.

Данное устройство - является надежным, так как его вероятность безотказной работы P(t) = 0,9 приблизительно равна единице.

3. Конструктивный раздел

3.1 Описание конструкции изделия

Выбор и обоснование конструкции изделия рассматриваются с точки зрения соответствия его:

а) функциональному назначению, то есть строго выполнять свою функцию при соответствующих условиях эксплуатации;

б) технико-экономическим факторам;

в) эксплуатационным требованиям;

г) конструктивно-технологическим требованиям, то есть максимальное использование стандартизованных и нормализованных деталей. Стандартизованные и нормализованные изделия выпускают специализированные заводы, на которых применяют высокопроизводительное специальное оборудование, позволяющее механизировать и автоматизировать процесс и тем самым уменьшить стоимость изделий. Следует так же стремиться к минимальной номенклатуре деталей и максимальной простоте изделия;

д) условиям эксплуатации, то есть аппаратура, работающая при отрицательных температурах должна быть холодоустойчивой, а при повышенных температурах - теплоустойчивой. Влагоустойчивой должна быть аппаратура, работающая в среде с повышенной влажностью, а аппаратура, подвергающая действию вибраций и ударов, должна быть вибропрочной и ударопрочной.

е) требованиям надежности, которые в зависимости от назначения изделия могут включать в себя такие понятия как безотказность, ремонтопригодность, долговечность, сохраняемость;

ж) требованиям технической эстетики. Эти требования означают, что должна существовать гармония между человеком и аппаратурой. Эстетичность создается за счет правильных пропорций, сочетания отдельных элементов в единую композицию правильного выбора цветовых решений.

Разрабатываемый кондиционер состоит из контроллера, исполнительных механизмов, датчиков температуры, датчиков давления.

Контроллер служит для управления и регулирования техники ОВК

Исполнительные механизмы это устройства при помощи которых контроллер может управлять установкой. К ним относится магнитные пускатели, реле, электрические двигателя. Двигатель подключается к сети переменного тока и предназначен для привода вентилятора.

Датчики температуры предназначены для контроля за температурой в требуемой среде и передача этих данных в контроллер для обработки. Датчики давления также предназначены для контроля, разница лишь в том, что они контролируют изменение давления.

3.2 Выбор и компоновка щитов и шкафов управления

Выбор и компоновка щитов и шкафов управления осуществляется с учетом необходимых элементов, блоков, узлов и устройств для организации автоматизированного управления объектом.

В связи с тем, что автоматическое устройство состоит из небольшого количества элементов, то их компоновку осуществляем в распределительном щите.

Для определения шита управления необходимо знать габаритные размеры всех элементов устанавливаемых в щите. Все габаритные размеры элементов берутся из справочника.

4. Монтаж, наладка и эксплуатация изделия