Муфта с крутящим моментом

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Определение «трубопроводная арматура» - означает устройство, предназначенное для управления потоками рабочих сред. Управление осуществляется путем изменения проходного сечения. Трубопроводная арматура устанавливается на трубопроводах, агрегатах и сосудах. В действие трубопроводная арматура приводится вручную или с помощью дополнительных деталей (электропривод).

В зависимости от назначения различают, различны виды трубопроводной арматуры (смесительная, защитная запорная арматура и другая).

Запорная арматура - это промышленная трубопроводная арматура, которая эксплуатируется для полного перекрытия потока жидких или газообразных веществ в трубопроводе, используемом для их транспортировки, трубопроводная арматура обеспечивает при этом полную герметичность по отношению к внешней среде и в самом затворе. Запорная арматура наиболее распространенный вид трубопроводной арматуры, если брать во внимание количество применяемых единиц, то получим, что это около 80% всей арматуры.

Водозапорная арматура глобально эксплуатируется в различных инженерных системах, будь то система водоснабжения, канализации или отопления. К запорной арматуре относят такие устройства, как краны, клапаны, затвор и электропривод к нему многих видов.

Затвор - трубопроводная арматура, в ней запирающий или регулирующий элемент имеет форму диска и поворачивается вокруг оси, перпендикулярной к оси трубопровода. Затворы, в большинстве случаев, устанавливаются на магистралях большого диаметра в гидротехнических конструкциях. Затвор контролируется вручную (через редуктор) или при помощи электропривода.

Электропривод имеет своим прямым предназначением - дистанционное управление различными механизмами трубопроводной арматуры.

Электропривод позволяет осуществить остановку работы запорного устройства арматуры в любом промежуточном положении, а так же если возникла аварийная ситуация, осуществить автоматическое отключение электродвигателя, и многое другое. Электропривод рассчитан для работы в повторно-кратковременном режиме в соответствии с характеристиками электродвигателей.

Запорная арматура, у которой запирающий орган двигается перпендикулярно направлению потока рабочей среды, называется задвижка.

Задвижки - это один из наиболее требуемых элементов запорно-регулирующей арматуры в трубопроводах. Положительными качествами задвижки являются сравнительная простота конструкции и малое гидравлическое сопротивление, к недостаткам задвижки можно отнести большие габариты. Задвижка к трубопроводу крепится с помощью фланцев. Фланцы необходимы для плотного герметичного соединения труб и представляют собой плоское кольцо с отверстиями для болтов и шпилек. В наше время фланец, в зависимости от способа его приварки к трубопроводу, подразделяют на приварной плоский фланец и приварной встык (воротниковый фланец).

На сегодняшний день существует альтернатива традиционным задвижкам - краны шаровые. Качественные шаровые краны - среди простейших типов запорной арматуры. Открытие и закрытие крана выполняется с поворотом вокруг своей оси небольшого шарика с отверстием посередине, при этом регулирование мощности потока среды не предусмотрено. Все шаровые краны имеют хорошие эксплуатационные характеристики и пользуются спросом у строительно-монтажных организаций, которые специализируются на монтаже систем теплоснабжения, и в других сферах.

Электроприводы со встроенной моментной муфтой общего назначения и взрывозащищенные используются для комплектации запорной промышленной трубопроводной арматуры, устанавливаются в помещениях, под навесом и на открытом воздухе.

Взрывозащищенные электроприводы могут устанавливаться в взрывоопасных зонах помещений и наружных установках согласно ГОСТ Р 51330.13-99 в соответствии с маркировкой взрывозащиты1ExdIIBT4, 2ExdIIСТ4.

Электроприводы предназначены для дистанционного и местного управления запорной арматурой.

Электроприводы могут работать в системах автоматического управления, в том числе с использованием микропроцессорной техники.

Электропривод в составе запорной промышленной трубопроводной арматуры обеспечивает:

- закрытие и открытие проходного сечения арматуры, остановку рабочего органа запорной арматуры в любом промежуточном положении по командам оператора с пульта управления;

- указание положения рабочего органа запорной арматуры в процессе работы на отчетном устройстве местного указателя положения;

- автоматическое отключение электродвигателя при достижении рабочим органом запорной арматуры крайних положений;

- установку требуемого максимального крутящего момента;

- регулировку срабатывания выключателей механизма сигнализации о превышении заданного крутящего момента на выходном звене;

- автоматическое отключение электродвигателя по сигналам механизма сигнализации о превышении заданного крутящего момента;

- выдачу сигналов на пульт управления о крайних положениях рабочего органа запорной арматуры и о срабатывании механизма сигнализации о превышении заданного крутящего момента.

1. КРАТКАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ УЗЛОВ И МЕХАНИЗМОВ ЭЛЕКТРОПРИВОДА СО ВСТРОЕННОЙ МОМЕНТНОЙ МУФТОЙ

муфта электропривод силовой цепь

Электропривод состоит из следующих основных узлов и деталей: электродвигателя, редуктора ( планетарного или червячно-цилиндрического в зависимости от модификации), узла моментной муфты, узла путевых выключателей, узла ручного дублера с маховиком, выходного вала с кулачками или квадратиками для присоединения к запорному органу арматуры и корпусных деталей.

Узел ручного дублера.

Для работы электропривода в ручную необходимо отсоединить выходной вал от планетарного редуктора. Для этого следует повернуть ручку в положение “P”. Ручка закреплена на валике , на котором установлен рычаг; поворачиваясь вместе с валиком, рычаг расцепит муфту и колесо. В случае отсутствия функции при включении ручки в положение “P” необходимо, предварительно отпустив ручку в исходное положение, повернуть маховик на 10-15 градусов в любую сторону. На валике установлена также втулка с пружиной и фиксатором. При повороте валика фиксатор западает в расточку колеса и удерживается там пружиной. Вращение от маховика непосредственно передается выходному валу.

Перевод с ручного управления на электрическое производится автоматически, одновременно с запуском двигателя. При повороте колеса фиксатор попадает в паз колеса и получает возможность выхода из расточки. Пружина перемещает муфту до сцепления с кулачками колеса, поворачивая рычаг вместе с валиком, втулкой, фиксатором и ручкой в положение электрического управления.

Узел моментной муфты.

Узел моментной муфты электропривода состоит из рейки, которая удерживается в нейтральном положении тарированной пружиной; зубчатого колеса и валика, на котором установлены моментные кулачки; промежуточных рычагов, моментных микровыключателей и блокировочный кулачков.

Узел приводится в действие от тормозного колеса планетарного редуктора, находящегося в зацеплении с рейкой.

При достижении запорной арматуры заранее отрегулированной величины крутящего момента в положении “Закрыто” или “ Открыто”, либо в случае заклинивания в промежуточном положении, выходной вал, колесо и блок колес останавливаются. Остальные шестерни редуктора продолжают вращаться и поворачивают тормозное колесо, которое, в свою очередь, перемещает рейку. Рейка сжимает пружину, дающую в зависимости от момента на выходном валу определенный угол поворота колесу и валику с находящимися на нем кулачками, которые воздействуют соответственно на рычаги. Рычаги отпускают кнопки микровыключателей, а последние отключают электродвигатель.

Регулировка моментной муфты проводится в следующем порядке: вращая маховик, установить запорное устройство арматуры в любом промежуточном положении, поворачивая маховик в обе стороны от 30 до 500 градусов, убедиться, что силовые элементы муфты ограничения крутящего момента находится в среднем положении т. е. не нагружены; ослабить крепление кулачков гайкой, установить кулачки так, чтобы риски на кулачках совпали с делением шкалы, соответствующим требуемому моменту, руководствуясь графиком настройки, приведенному в паспорте электропривода; закрепить кулачки; заблокировать моментные рычаги.

Узел путевых выключателей.

Путевые выключатели - аппараты, предназначенные для переключений в цепях управления в зависимости от пути, пройденного подвижным элементом рабочей машины. Контакты путевых выключателей переключают сами рабочие механизмы при их движении.

Разновидностью путевых выключателей является концевой выключатель, который срабатывает в конце пути подвижного элемента рабочей машины.

Узел путевых выключателей представляет собой червячно-цилиндрический редуктор с изменяемым передаточным отношением, с кулачковым устройством включения (выключения), путевых выключателей (двух основных и двух дополнительных) и местного указателя положений запорного органа арматуры.

Необходимое для потребителя в зависимости от типа запорной арматуры отношение червячно-цилиндрического редуктора устанавливается перестановкой зубчатых колес.

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА СО ВСТРОЕННОЙ МОМЕНТНОЙ МУФТОЙ

Эксплуатационные качества, такие как производительность, удобство обслуживания и надежность работы, в большой степени зависят от режимов работы.

Различают три возможных режима работы: ручной, полуавтоматический, автоматический.

При ручном режиме работы все операции выполняются от кнопок на включение и отключение главного двигателя.

При полуавтоматическом режиме работы часть операций выполняется вручную с элементами автоматики.

При автоматическом режиме работы все операции осуществляются практически без участия человека.

Режим работы электропривода со встроенной моментной муфтойзапорной арматуры - автоматический и ручной.

В ручном режиме задействованы кнопки (для открытия, закрытия и останова по месту), ключ ( для открытия и закрытия на ТЩУ).

В автоматическом режиме задействованы путевые выключатели, микровыключатели моментной муфты (для останова) и контакты приборов (для открытия и закрытия).

3. ВЫБОР РОДА ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА СО ВСТРОЕННОЙ МОМЕНТНОЙ МУФТОЙ

Электрический ток, направленное (упорядоченное) движение заряженных частиц: электронов, ионов и др. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц; если ток создается отрицательно заряженными частицами (например, электронами), то направление тока считают противоположным направлению движения частиц.

Различают электрический ток проводимости, связанный с движением заряженных частиц относительно той или иной среды (т. е. внутри макроскопических тел), и конвекционный ток - движение макроскопических заряженных тел как целого (например, заряженных капель дождя).

Если в цепи устанавливается электрический ток, то это означает, что через поперечное сечение проводника все время переносится электрический заряд. Заряд, перенесенный в единицу времени, служит основной количественной характеристикой тока, называемой силой тока.

Сила тока равна отношению величины заряда, переносимого через поперечное сечение проводника за определенный интервал времени, к продолжительности этого интервала. Если сила тока и его направление со временем не меняется, то ток называют постоянным током.Для возникновения и существования электрического тока необходимо наличие свободных положительно или отрицательно заряженных частиц, не связанных в единую электрически нейтральную систему, и силы, создающей и поддерживающей их упорядоченное движение. Обычно силой, вызывающей такое движение, является сила со стороны электрического поля внутри проводника, которая определяется электрическим напряжением на концах проводника.

Важнейшей характеристикой проводника является зависимость силы тока от напряжения - вольт-амперная характеристика. Она имеет простейший вид для металлических проводников и электролитов: сила тока прямо пропорциональна напряжению (Ома закон).Протекая по веществу, электрический ток может оказывать магнитное, тепловое, химическое воздействие. Магнитное действие заключается в возникновении магнитного поля, это действие является всеобщим, проявляется у всех без исключения проводников.

Тепловое действие электрического тока заключается в нагреве вещества, через которое протекает ток (исключение - сверхпроводники, в которых выделения теплоты не происходит). Химическое действие наблюдается преимущественно в электролитах и заключается в протекании химических реакций под действием электрического тока (например, при электролизе).Максвеллом введено понятие полного тока, который, в соответствии с его теорией всегда замкнут: на концах проводника обрывается лишь ток проводимости, а в диэлектрике (вакууме) между концами проводника имеется ток смещения, который замыкает ток проводимости. Поэтому плотность полного электрического тока jполн равна сумме плотности тока проводимости j и плотности тока смещения jсм, и определяет создаваемое им магнитное поле. Способность веществ проводить электрический ток очень сильно различается для разных материалов и характеризуется электропроводностью. Проводники, благодаря наличию в них большого количества подвижных заряженных частиц - носителей заряда, хорошо проводят электрический ток. Концентрация носителей заряда в диэлектриках крайне мала, и даже при больших напряжениях они служат хорошими изоляторами. В металлах свободными заряженными частицами -- носителями тока - являются электроны проводимости, концентрация которых практически не зависит от температуры и составляет 1022-1023 см-3. В электролитах электрический ток обусловлен направленным движением положительных и отрицательных ионов, образующихся в результате электролитической диссоциации.Газы из нейтральных молекул являются диэлектриками. Электрический ток проводят лишь ионизованные газы - плазма. Носителями тока в плазме служат положительные и отрицательные ионы (как в электролитах) и свободные электроны (как в металлах).

Постоянный ток, электрический ток, величина и направление которого не изменяются с течением времени.

Постоянный электрический ток может возникнуть только при наличии свободных заряженных частиц, на которые действуют силы, обеспечивающие их упорядоченное перемещение в течение конечного промежутка времени. Электрический ток характеризуется силой тока и плотностью тока. Во всех сечениях неразветвлённой замкнутой цепи сила постоянного тока одинакова. За направление тока условно принимают направленное движение положительных зарядов, которое соответствует переходу от большего потенциала к меньшему. Если через любое сечение проводника в одни и те же промежутки времени проходит одно и то же количество электричества, ток называют установившимся (стационарным).

Для протекания постоянного тока в проводнике необходимо, чтобы цепь постоянного тока проводимости была замкнутой, напряженность электрического поля в проводнике была постоянной, на свободные электрические заряды, помимо кулоновских сил, действовали не электростатические сторонние силы. Цепь постоянного тока можно разбить на определенные участки. Те участки, на которых не действуют сторонние силы (т. е. участки, не содержащие источников тока), называются однородными. Участки, включающие источники тока, называются неоднородными. Основными законами для постоянного тока являются Ома закон, устанавливающий зависимость силы тока от напряжения, и Джоуля -- Ленца закон, определяющий количество тепла, выделяемого током в проводнике. Расчет разветвленных цепей постоянного тока производится с помощью Кирхгофа правил. В технике установками постоянного тока принято считать такие установки, в которых ток не меняет своего направления, но может меняться по величине.

Переменный ток - это такой ток, направление и числовое значение которого меняются с течением времени (знакопеременный ток). На практике под переменным током чаще всего подразумевают периодический переменный ток. Физическая сущность переменного тока сводиться к колебаниям электрических зарядов в среде (проводнике или диэлектрике).Число периодов циклического изменения тока в секунду называется частотой переменного тока и измеряется в герцах (Гц). Электроэнергия обычно подается потребителю в виде переменного тока с частотой 50 Гц (в России и в европейских странах) или 60 Гц (в США).

Большинство потребителей электрической энергии работает на переменном токе. В настоящее время почти вся электрическая энергия вырабатывается в виде энергии переменного тока. Это объясняется преимуществом производства и распределения этой энергии. Переменный ток получают на электростанциях, преобразуя с помощью генераторов механическую энергию в электрическую. Основное преимущество переменного тока по сравнению с постоянным заключается в возможности с помощью трансформаторов повышать или понижать напряжение, с минимальными потерями передавать электрическую энергию на большие расстояния, в трехфазных источниках питания получать сразу два напряжения: линейное и фазное. Кроме того, генераторы и двигатели переменного тока более просты по устройству, надежней в работе и проще в эксплуатации по сравнению с машинами постоянного тока.

В электрических цепях переменного тока наиболее часто используют синусоидальную форму, характеризующуюся тем, что все токи и напряжения являются синусоидальными функциями времени. В генераторах переменного тока получают ЭДС, изменяющуюся во времени по закону синуса, и тем самым обеспечивают наиболее выгодный эксплуатационный режим работы электрических установок. Кроме того, синусоидальная форма тока и напряжения позволяет производить точный расчет электрических цепей с использованием метода комплексных чисел и приближенный расчет на основе метода векторных диаграмм. При этом для расчета используются законы Ома и Кирхгофа, но записанные в векторной или комплексной форме.

Виды тока:

- ток проводимости;

- ток смещения.

Ток проводимости - это такой ток, который обусловлен колебаниями
электронов и ионов в среде.

Ток смещения - это ток, который обусловлен смещением электрических
зарядов на границе «проводник - диэлектрик» (например, ток через
конденсатор).

В принципиальной электрической схеме электропривода со встроенной моментной муфтой применяют следующие роды тока и напряжения:

- силовая часть электрической схемы работает на переменном токе и напряжении 380 В;

- цепь управления работает на переменном токе и напряжении 220 В.

4. ТРЕБОВАНИЯ К ЭЛЕКТРОПРИВОДУ И АВТОМАТИКЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДА СО ВСТРОЕННОЙ МОМЕНТНОЙ МУФТОЙ

Электродвигатели общепромышленного назначения основного исполнения могут работать в различных режимах в соответствии с ГОСТ 28173 (МЭК 34-1).

К электроприводу относятся главные и вспомогательные двигатели, которые могут работать в длительном, повторно-кратковременном и кратковременном режимах.

Длительный режим.

В данном режиме продолжительность работы такова, что все части электродвигателя нагреваются до установившейся температуры. Нагрузка в длительном режиме может быть постоянной или переменной.

Кратковременный режим.

В данном случае периоды работы с постоянной нагрузкой чередуются с периодами отключения электродвигателя, причем в периоды работы температура его не достигает установившегося значения, а периоды настолько продолжительны, что двигатель охлаждается до температуры окружающей среды. Для кратковременного режима заводы выпускают электродвигатели специального исполнения с нормированной продолжительностью работы 10, 30, 60, 90 мин.

Повторно-кратковременный режим.

В этом режиме периоды работы при постоянной нагрузке чередуются с периодами отключения (паузами), но продолжительность их невелика, поэтому двигатель не успевает нагреваться до установившейся температуры за время рабочего периода и охлаждаться до температуры окружающей среды за время паузы, Время цикла не превышает 10 мин. Повторно-кратковременный режим характеризуют потребной мощностью и относительной продолжительностью включения .

Для повторно-кратковременного режима изготовляют особые электродвигатели, рассчитанные на определенную номинальную мощность и стандартную относительную продолжительность включения ПВ=15, 25, 40 и 60%.

Периодический повторно-кратковременный режим с влиянием пусковых процессов - последовательность идентичных режимов работы, каждый из которых включает время пуска, время работы при неизменной нагрузке, за которое электродвигатель не нагревается до установившейся температуры, и время стоянки, за которое он не охлаждается до температуры окружающей среды.

Периодический повторно-кратковременный режим с влиянием пусковых процессов и электрическим торможением - режим, включающий в себя те же элементы, что и с дополнительным периодом быстрого электрического торможения.

Перемежающийся режим работы - последовательность идентичных циклов, каждый из которых включает время работы с постоянной нагрузкой и время работы на холостом ходу, причём длительность этих периодов такова, что температура электродвигателя не достигает установившегося значения.

Периодический перемежающийся режим с периодически изменяющейся частотой вращения - последовательность идентичных циклов, каждый из которых включает достаточное время пуска, время работы с постоянной нагрузкой и быстрое электрическое торможение.

Периодический перемежающийся режим с периодически изменяющейся частотой вращения - это последовательность идентичных циклов, каждый из которых включает время разгона, работу с неизменной нагрузкой и частотой вращения, электрическое торможение, работу при другой частоте вращения и нагрузке, электрическое торможение и т. д.

Возможность использования асинхронных двигателей в тех или иных режимах определяется техническими условиями на двигатели и указывается в каталогах.

Электропривода со встроенной моментной муфтой рассчитан для работы в повторно-кратковременном режиме с продолжительностью включения ПВ- 25%.

В данной принципиальной схеме задействованы следующие элементы автоматики: микровыключатели моментной муфты (для остановки задвижки при достижении крайних положений), путевые выключатели ( для определения положения задвижки).

5. ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА СО ВСТРОЕННОЙ МОМЕНТНОЙ МУФТОЙ

Основными элементами принципиальной электрической схемы являются: автоматический выключатель, кнопки “Стоп”, ”Закрыто“, ”Открыто“, путевые выключатели, микровыключатели моментной муфты, ключ, магнитные пускатели, двигатель, реле тока, промежуточные реле, реле напряжения, лампы сигнальные.

Принцип действия принципиальной электрической схемы следующий: напряжение подается при включении автоматического выключателяQF. Чтобы задвижка начала открываться нужно: нажать кнопкуSB2”Открыто“, которая находится непосредственно возле задвижки или на ТЩУ с помощью избирателя выбрать данную задвижку и общим ключом дать сигнал на промежуточные релеKL1, контакты которого находятся в цепи открытия или в случаи технологической необходимости задвижка пойдет автоматически на открытие от контакта приборов находящегося в цепи управления (контакт защиты и блокировки) и от блокировки из схемы питательного электронасоса в случаи его включения.

После одного из перечисленных выше действий напряжение подается на магнитный пускатель КМ1(через замкнутый контакт микровыключателя моментной муфтыSQ4, магнитного пускателя КМ2 и промежуточного релеKL2). Пускатель срабатывает и (размыкает свои контакты в цепи пускателя КМ2и в цепи сигнализации) замыкает свои контакты в цепи мигания (лампочкаEL2 начинает мигать); шунтирует кнопкуSB2”Открыто“ и контакт релеKL1(поэтому кнопку или ключ держать замкнутым постоянно не нужно); силовой цепи двигателя М (двигатель начинает вращаться и задвижка идет на открытие).

Процесс открытия (закрытия) может прерваться в следующих случаях: выбило или разобрали автоматический выключательQF (полное обесточивание схемы); зажата кнопкаSB1“Стоп” (обесточивание схемы управления); заклинивание или тугой ход задвижки при этом механически рвется замкнутый контакт микровыключателя моментной муфты SQ4, SQ5 (обесточивание цепи открытия или закрытия);при отработке релеKL2,KL3(реле “Стоп”)(обесточивание цепи открытия или закрытия);сработало реле тока КА, при превышении тока уставки в силовой цепи (обесточивается только цепь закрытия) при этом двигатель отключается только когда задвижка идет на закрытие; при достижении запорной арматуры крайних положений механически размыкается контакты микровыключателей моментной муфты SQ1, SQ2,SQ3 (обесточивается цепи открытия или закрытия).

Чтобы задвижка начала закрываться нужно, выполнить те же действия что были сделаны для запуска задвижки на открытие: кнопкаSB3 ”Закрыто,которая находится непосредственно возле задвижки или на ТЩУ с помощью избирателя выбрать данную задвижку и общим ключом дать сигнал на промежуточные релеKL4, контакты которого находятся в цепи открытия или в случаи технологической необходимости задвижка пойдет автоматически на закрытие от контакта приборов находящегося в цепи управления (контакт защиты и блокировки) и от блокировки из схемы питательного электронасоса в случаи его отключения.

После этого напряжение подается на пускатель КМ2(через замкнутые контакты КМ1, моментной муфты SQ5 и промежуточного релеKL2). Пускатель КМ2 срабатывает и (размыкает свои контакты в цепи КМ2 и сигнализации) замыкает свои контакты в: цепи мигания (мигает лампочка EL1); шунтирует кнопку SB3 ”Закрыто“ и контакт реле KL1; силовой цепи (двигатель М начинает вращаться и задвижка идет на закрытие).

После остановки задвижки на ТЩУ лампочки перестают мигать, и горит только одна из двух ламп (при закрытой задвижке EL1, при открытой EL2).

6. РАСЧЕТ МОЩНОСТИ И ВЫБОР ГЛАВНОГО ДВИГАТЕЛЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА СО ВСТРОЕННОЙ МОМЕНТНОЙ МУФТОЙ

Значение правильного расчета мощности электродвигателя велико, так как от этого в значительной степени зависят технические и экономические показатели работы электропривода.

При установке электродвигателя завышенной мощности увеличивается капитальные затраты, снижаются к.п.д. двигателя, коэффициент мощности, увеличивается непроизводительная нагрузка электрической сети.

Недостаточная мощность электродвигателя является причиной понижения производительности рабочей машины, а систематическая перегрузка электродвигателя ведет к преждевременному выходу его из строя и даже несет возможность аварии.

Мощность главного двигателя электропривода с двухсторонней муфтой рассчитывается по формуле:

(1)

где Q - производительность, л/мин;

p - давление жидкости , атм;

n - КПД передачи

После определения расчетной мощности необходимо учесть тепловую перегрузку, которая может иметь место при работе с двигателем.

С учетом тепловой перегрузки, расчетная мощность данного двигателя равна 2,78 кВт.

Далее выбираем по справочной литературе мощность двигателя с тем учетом, что она должна быть больше или равной расчетной мощности.

Выбранный двигатель:

Тип: 4А90L2У3

Рном: 3

n, об/мин : 2840

n,%: 84,5

cos f: 0,88

Mmax: 2,2

Mn: 2,0

Mmin: 1,2

In: 6,5

7. ПОСТРОЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЛАВНОГО ДВИГАТЕЛЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА СО ВСТРОЕННОЙ МОМЕНТНОЙ МУФТОЙ

Механической характеристикой называется зависимость частоты вращения ротора двигателя или скольжения от момента, развиваемого двигателем при установившемся режиме работы.

Механическая характеристика является одной из важнейших характеристик двигателя. При выборе двигателя к производственному механизму из множества двигателей с различными механическими характеристиками выбирают тот, механическая характеристика которого удовлетворяет требованиям механизма. Рассчитаем механическую характеристику выбранного в пункте 6 двигателя.

Определим номинальный момент Мн, кгм

(2)

где Рн-номинальная мощность, кВт;

nн - номинальная частота вращения двигателя, об/мин

Определим номинальное скольжение

, (3)

где nс- частота вращения поля статора, об/мин;

nр - частота вращения ротора, об/мин

Исходя из соотношения, находим:

(4)

Определим критическое скольжение

(5)

По формуле Клосса

(6)

определим моменты нагрузки двигателя для различных точек скольжения S.



По полученным данным строим механическую характеристику, представленную в приложении.

По результатам расчетов должно выполнится условиеМн>Мmin.

Проверяем двигатель на запуск, если это условие не выполняется, проверяем его по отношению

(7)

Условие выполнено, отсюда следует что двигатель выбран правильно.

8. ПОСТРОЕНИЕ НАГРУЗОЧНОЙ ДИАГРАМЫ ГЛАВНОГО ДВИГАТЕЛЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА СО ВСТРОЕННОЙ МОМЕНТНОЙ МУФТОЙ

Нагрузочная диаграмма главного двигателя строится для наглядности за его загрузкой по каждой операции.

Определим мощность холостого хода двигателя Рхх, КВт

(8)

Перед загрузкой двигателя в работу на операцию имеет место пауза в работе в течении трех секунд. В этом случае двигателя работает на холостом ходу при мощности холостого хода равной 0,1668 кВт.

Затем он загружается на операцию ( с мощностью равной 3 кВт. При этом запорная арматура либо открывается, либо закрывается.

После выполнения работы следует пауза трех секунд, затем отключается двигатель.

Данные из личных наблюдений за работой электроприводасо встроенной моментной муфтой.

9. РАСЧЕТ И ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ В ЦЕПИ УПРАВЛЕНИЯ

9.1 Расчет и выбор магнитных пускателей

Магнитный пускатель - силовой электротехнический аппарат, посредством которого осуществляется дистанционное включение и отключение силовых цепей двигателя. Магнитные пускатели бывают реверсивные и нереверсивные. Реверсивные запускают в работу реверсивные двигатели, нереверсивные - нереверсивные двигатели.

Различают величин пускателей:

0 - величины - запускает в работу двигатели до 1 кВт;

I - величины - запускает в работу двигатели до 4 кВт;

II - величины - запускает в работу двигатели до 10 кВт;

III - величины - запускает в работу двигатели до 17 кВт;

IV - величины - запускает в работу двигатели до 30 кВт;

V- величины - запускает в работу двигатели до 55 кВт;

VI - величины - запускает в работу двигатели до 75 кВт;

VII - величины - запускает в работу двигатели выше 75 кВт.

Магнитные пускатели КМ1, КМ2 в схеме электропривода со встроенной моментной муфтой включают дистанционно двигатель мощностью 3кВт.

В “Справочнике по электроснабжению и электрооборудованию ”выбираем пускатель по условию .

Выбранный магнитный пускатель:

- тип - ПМЕ - 123(реверсивный);

- величина -I;

- предельная мощность двигателя, кВт, при напряжении 380В - 4 ток катушки, А, при напряжении 220В - 0,104.

9.2 Расчет и выбор реле тока, промежуточных реле, реле напряжения

Максимальное реле тока РТ-40 применяются в условиях релейной защиты и противоаварийной автоматики в качества органа, регулирующего на повышение тока в контролируемой цепи.

На сердечнике реле расположены две катушки, концы которых выведены на зажимы цоколя реле. Перестановкой перемычек на этих зажимах можно осуществлять параллельное и последовательное соединение катушек реле и соответственно изменять величину уставок в два раза. Реле имеет один замыкающий и один размыкающий контакт. Реле выпускают девяти исполнений с различными диапазонами уставок.

В схеме электропривода со встроенной моментной муфтойреле тока КА применяют для более плотного закрытия запорной арматуры. Реле включено в силовую цепь двигателя, а его замкнутый контакт в схеме управления двигателем, т. е. двигатель остановится только тогда когда ток в силовой цепи превысит ток уставки реле тока (). Так как номинальный ток выбранного в пункте 6 главного двигателя равен 1,5 А, то ток уставки будет колебаться от 1,25 до 1,9 А (в зависимости от механического состояния задвижки)

Исходя из этих данных выбираем подходящие реле тока по книге “Реле защит”.

Выбранное реле тока:

- тип - РТ-40/10;

- диапазон, А -5-10;

- соединение катушек - параллельное;

- ток срабатывания, А - 7-8;

- термическая стойкость, А: длительно - 8,3 в течение 1сек. - 200;

- потребляемая мощность при токе минимальной уставки - 0,2.

Реле промежуточные- в цепях переменного тока частотой 50 или 60гц в качестве вспомогательных реле в схемах защиты и автоматики энергосистем, когда коммутационная способность или количество контактов основных реле недостаточны.

Реле выпускаются с четырьмя замыкающими и одним размыкающим контактами.

На месте эксплуатации при перестановке (повороте на 180°) неподвижных контактных угольников и подвижных контактных пластин могут быть осуществлены следующие комбинации контактов: 2 размыкающих и 3 замыкающих контакта; 3 размыкающих и 2 замыкающих контакта; 4 размыкающих и 1 замыкающий контакт. Реле допускают переднее и заднее присоединение внешних проводников.

В схеме электропривода со встроенной моментной муфты промежуточные реле KL1, KL4 предназначены для запуска электродвигателя. Реле KL2, KL3 предназначены электродвигателя.

Выбранное промежуточное реле:

- тип - РП-25;

- напряжение возврата, % U - 5;

- время срабатывания при Uном, с, не более - 0.06;

- потребляемая мощность 10 ВА;

- наибольшая отключающая мощность - 500 (при токе до 5 А);

- наибольший ток включения, А

- длительно допустимый ток контактов, А.

Условия эксплуатации:

- высота над уровнем моря до 2000м;

- диапазон рабочих температур от-40до+45С.

Окружающая среда взрывобезопасная, не содержащая пыли в количестве, нарушающем работу реле, а также агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию.

Вибрация мест крепления реле с частотой от 10 до 100Гц при ускорении не более 0.25g.

Установка на вертикальной плоскости, допускается отклонение не более 5 ? в любую сторону.

Реле должны устанавливаться в заземленных металлических конструкциях. Место установки реле должно быть защищено от попадания брызг воды, масел, эмульсий и др. жидкостей

Реле (максимального) напряжения обратной последовательности с питанием от входной воздействующей величины предназначены для использования в схемах защиты на переменном оперативном токе в качестве органа, реагирующего на напряжение обратной последовательности при возникновении несимметричных коротких замыканий.

Реле устойчивы к вибрационным нагрузкам в диапазоне частот от 5 до 15 Гц с максимальным ускорением 3g и в диапазоне частот от более 15 до 100 Гц с максимальным ускорением 1g.

Реле выдерживает многократные ударные нагрузки длительностью от 2 до 20мс максимальным ускорением 3g.

Реле имеет реагирующий орган с одним замыкающим и одним размыкающим контактами.

Коммутационная способность контактов в цепи переменного тока -- 250 ВА при напряжении не более 250 В или токе не более 2 А

Реле выдерживает дополнительно:

напряжение входной воздействующей величины, равное 1,1 Uн;

напряжение вспомогательной воздействующей величины, равное 1,1 Uн

режим работы при обрыве любой фазы.

Реле напряжения KV служит для защиты цепей управления от коротких замыканий.

Выбранное реле напряжения типа - РСН 13-3, номинальное напряжение входной воздействующей величины - 100 В, номинальная частота входной воздействующей величины - 50 или 60 Гц, коэффициент возврата - не менее 0,95, класс точности - 7,5, время срабатывания, с - 0,04.

Потребляемая мощность в номинальном режиме для РСН 13-3 - 5,0ВА.

9.3 Выбор кнопок

Кнопки - коммутационные аппараты служащие для включения различных электрических устройств в работу и отключение их после ее завершения(бывают: с фиксацией и без фиксации, одно и двух постовые).

В схеме электропривода с двухсторонней муфтой задействованы три кнопки SB1,SB2,SB3 или соответственно “Стоп”, ”Закрыто“, ”Открыто“. Кнопки служат для ручного управления электроприводом с двухсторонней муфтой запорной арматуры не посредственно по месту его нахождения. Кнопка SB1 находится постоянно в замкнутом положении, она нужна для обесточивания цепи управления электропривода, что приводит к остановке двигателя М. SB2,SB3 - кнопки, предназначенные для пуска двигателя М на открытие и закрытие.

Выбираем кнопки для данной схемы по “Справочнику по АД и пускорегулирующей”:

Выбранные кнопки:

- тип - КМЕ-5110(с самовозвратом);

- контакты кнопок выдерживают напряжение до, В -500.

9.4 Выбор путевых выключателей, переключателей, микровыключателей, ламп коммутаторных, резисторов

Путевые выключатели- аппараты, предназначенные для переключений в цепях управления в зависимости от пути, пройденного подвижным элементом рабочей машины. Контакты путевых выключателей переключают сами рабочие механизмы при их движении.

В схеме электропривода со встроенной моментной муфтой запорной арматуры задействованы три путевых выключателя SQ1, SQ2, SQ3.Путевые выключатели SQ1, SQ2 предназначены для остановки двигателя электропривода со встроенной моментной муфтой при достижении запорного органа крайних положений, также для определения положения задвижки, в связи с этим они включены последовательно с лампочками. При открытой задвижке SQ1 разомкнут,SQ2замкнут, горит лампа EL2, при закрытой задвижкой SQ1 замкнут, SQ2 разомкнут, горит лампа EL1. Путевой выключатель SQ3 предназначен для шунтирования замкнутого контакта реле тока, в связи с тем, что при записке электродвигателя происходит “бросок тока”, то есть увеличение тока (длительность которого составляет не более 0,5-1,5 секунды), что может привести к отработке реле тока.

Выбираем путевые выключатели типа - ВП61-91, номинальное напряжение, В - 220, номинальный ток, А - 0,6-1,6.

Переключатели S1,S2 - ключи S1, S2 находятся на ТЩУ и служат для включения и выключения блокировки от питательного электронасоса. Наличие этих ключей обусловлено технологической необходимостью.

Выбранный ключ типа ПМОФ-с фиксацией (выдерживает U до 660В).

Микровыключатели моментной муфты SQ4, SQ5 предназначены для остановки двигателя при заклинивании или тугом ходе задвижки, то есть служат дополнительно защитой электродвигателя.

Выбранные микровыключатели типа - МП2111, номинальное напряжение В - 220, номинальный ток 1,6 А.

Лампы коммутаторные предназначены для визуального определения положения задвижки машинистом находящимся на ТЩУ. Для продолжительного срока их службы последовательно ламп подключают резистор.

Выбранные лампы и резисторы типа - КМ50/60 и типа - С5-35В25 (3,6 кОм, 10%).

10 РАСЧЕТ И ВЫБОР ЗАЩИТНОЙ АППАРАТУРЫ СИЛОВОЙ ЦЕПИ И ЦЕПИ УПРАВЛЕНИЯ

10.1 Расчет и выбор автоматических выключателей

Автоматические выключатели предназначены для защиты силовых цепей и цепей управления от токов короткого замыкания и тепловых перегрузок.

Выбор осуществляется по току расцепителя автоматического выключателей.

Сначала рассчитываем номинальный ток двигателя

(9)

Далее выбираем трех полюсной автоматического выключателя с выбранным типом расцепителя при условии, что

Все данные выбираем по “Справочнику по электроснабжению и электрооборудованию”.

Выбранный автоматический выключатель типа АЕ2030, номинальное напряжение 380 В, номинальный ток 25 А, число полюсов - 3, ток расцепителя 6 А.

Далее выполним проверку автоматического выключателя на тепловую защитуи защиту от токов к.з., А

(10)

(11)



10.2 Расчет и выбор предохранителей

Предохранители служат для защиты силовых цепей и цепей управления от токов короткого замыкания. Выбираем по току плавкой вставки.

В схеме электропривода со встроенной моментной муфтой предохранитель предназначен для защиты цепи управления.

Для выбора предохранителя необходимо знать ток проходящий в цепи управления электропривода со встроенной моментной муфтой. В данном случаи ток цепи управления равен току проходящему в катушке магнитного пускателя(0,104 А).

Выбираем предохранитель типа ПРС, номинальный ток 6 А, ток плавкой вставки 1 А.

11 РАСЧЕТ И ВЫБОР ПРОВОДОВ ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ И ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Выбранные кабели для силовой цепи: марка - КВВГ, число жил - 3, сечение 2 мм2, вид прокладки - в защитных трубах, с предельно допустимым током = 27 А.

Выбранные кабели для цепи управления:

- марка - КВВГ;

- число жил - 14;

- сечение, - 1,0;

- вид прокладки - в защитных трубах с предельно допустимым током =20 А.

12 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

Эксплуатационный уход.

Ежедневно производится обход закрепленного оборудования электропривода с целью выявления внешних повреждений.

Техническое обслуживание производится два раза в год согласно инструкции на электропривод.

Один раз в год производится замер сопротивления изоляции жил кабеля и сопротивления заземления электродвигателя.

Один раз в 5 лет производится замер тока петли “ фаза-ноль”.

Разграничение зоны ответственности с персоналом смежных подразделений ТЭЦ.

Ввод питания 380 в. в шкафы РТЗО осуществляется из вводных шкафов электроцеха, обслуживаемых персоналом электроцеха.

Ремонт и обслуживание редукторов запорной арматуры, регулировку сочленений электродвигателя и редуктора осуществляет ремонтный персонал основных цехов. Снятие и установку исправного электродвигателя при ремонте редуктора производит персонал основного цеха.

Полумуфта на вал электродвигателя устанавливается ремонтным персоналом ЦЛАИТ. Неисправный электродвигатель снимает и устанавливает персонал ЦЛАИТ.

Кабельные связи к датчикам участков КИП и автоматики обслуживает персонал группы электропривода и защит до первого от датчика ряда зажимов.

Правила ПТБ и ППБ при обслуживании электропривода.

Обслуживающий персонал может быть допущен к обслуживанию электропривода запорной арматуры только после инструктажа по ТБ, сдачи экзамена по ТБ и оформления допуска к работе в электроустановках до 1000 вольт.

Работы по ремонту и ревизии элементов схемы необходимо производить только после отключения напряжения и принятия необходимых мер против ошибочного включения.

При работе по наладке схем электропривода необходимо помнить, что цепи управления находятся под напряжением 220 вольт, а силовые цепи - 380 вольт.

Настройка концевых выключателей электропривода производится в присутствии ответственного лица оперативного персонала основного цеха.

Устройство и эксплуатация электропривода запорной арматуры должны отвечать требованиям "Правилам техники безопасности при обслуживании тепломеханического оборудования электростанций" и требованиям пожарной безопасности.

Персонал, обслуживающий электропривод запорной арматуры, должен быть обучен требованиям по охране труда и использованию имеющихся средств пожаротушения в соответствии с Инструкцией № 1 «Общие требования по охране труда и пожарной безопасности для работников Центральной лаборатории автоматизации и измерительной техники».

При производстве электро и газосварочных работ в устройствах электропривода запорной а0рматуры должны соблюдаться требования "Инструкции по организации безопасного проведения огневых работ на объектах АО «Алюминий Казахстана".

При эксплуатации электродвигателей, их пускорегулирующих устройств и защит должна быть обеспечена их надежная работа при пуске и в рабочих режимах. На электродвигатели и приводимые ими механизмы должны быть нанесены стрелки, указывающие направление вращения. На электродвигателях и их пусковых устройствах должны быть надписи с наименованием агрегата, к которому они относятся.

Электродвигатели с короткозамкнутыми роторами разрешается пускать из холодного состояния - 2 раза подряд, из горячего - 1 раз.

Повторные включения электродвигателя в случае отключения их основными защитами разрешается после обследования и проведения контрольных измерений сопротивления изоляции.

Для двигателей ответственных механизмов, не имеющих резерва, повторное включение разрешается после внешнего осмотра двигателя.

Повторное включение двигателей в случаях действия резервных защит до выяснения причины отключения запрещается.

Электродвигатели, длительно находящиеся в резерве, должны осматриваться и опробоваться вместе с механизмами по утвержденному главным инженером графику. При этом у электродвигателей наружной установки, не имеющих обогрева, должны проверятся сопротивление изоляции обмотки статора и коэффициент абсорбции.

Профилактические испытания и ремонт электродвигателей, их съем и установка при ремонте должен проводить персонал электроцеха, за исключением электродвигателей задвижек.

Профилактические испытания и измерения на электродвигателях должны быть организованы в соответствии с “Нормами испытаний электрооборудования”.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте было рассчитано электрооборудование электропривода со встроенной моментной муфтой. По ходу расчетов была изучена принципиальная электрическая схема электропривода со встроенной моментной муфтой, и работа его основных узлов.

Произведен расчет, и по его итогам выбран главный двигатель типа 4А90L2У3. Используя данные выбранного двигателя, были построены его механическая характеристика и нагрузочная диаграмма.

Сделан выбор элементов для цепи управления: магнитные пускатели типа ПМЕ-123, I-величины; кнопки управления типа КМЕ-5110; путевые выключатели типа ВП61-19; микровыключатели типа МП2111; ключ типа ПМОФ; резистор типа С5-35В25; ламп типа КМ50/60; промежуточные реле РП-25; реле напряжения РСН-13-3

Для защиты силовой цепи и цепи управления был рассчитан и выбран: автоматический выключатель типа АЕ2030 и предохранитель типа ПРС.

Для подключения оборудования электрической цепи выбран кабель марки КВВГ, с число жил - 14, электродвигатель подключен кабеле марки КВВГ, с число жил - 4.

В целом курсовой проект выполнен в необходимом объеме, произведены необходимые расчеты. Для наглядного обзора выполнены чертежи: расположение электрооборудования на электроприводе со встроенной моментной муфтой, принципиальная электрическая схема, схема соединений.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Паспорт станка.

2. Зимин Е.Н. Электрооборудование промышленных предприятий и установок. М.: Энергоиздат. 1981.

3. Герасимов В.Г. Электротехнический справочник. т.2. М.: Энергоатомиздат. 1986.

4. Косилова А.Г. Справочник технолога - машиностроителя. т.2. М: Машиностроение. 1986.

5. Дьяков В.И. Типовые расчеты по электрооборудованию. М.: Энергия. 1979.

6. Федоров А.А. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию, т.2. Электрооборудование. М.: Энергоатомиздат. 1987.

7. Крупович В.И. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования. М.: Энергоиздат. 1981.

8. Алексеев В.С. Реле защиты. М.: Энергия. 1986.

9. Карвовский Г.А. Справочник по асинхронным двигателям и пускорегулирующей аппаратуре. М.: Энергия. 1969.

10. Гольстрем В.А. Справочник энергетика промышленных предприятий. Киев. Техника. 1977.

11. Сибикин Е.Г. Эксплуатация и ремонт электрооборудования машиностроительных предприятий. Справочник. 1988.

12. Горюнов В.Н. Справочник по полупроводниковым приборам: диоды, транзисторы, тиристоры. М.: Энергия. 1988.

ПРИЛОЖЕНИЕ

СПЕЦИФИКАЦИЯ ВЫБРАННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Таблица А.1 - Спецификация выбранного оборудования

Обозначение в схеме	Наименование	Тип	Количество
М	двигатель	4А90L2У3	1
КМ1,КМ2	магнитный пускатель	ПМЕ-123	2
SB1-SB3	кнопки	КМЕ-5110	3
KL1-KL4	промежуточное реле	РП-25	4
S1,S2	ключ	ПМОФ	1
SQ1-SQ3	путевой выключатель	ВП61-19	3
KA	реле тока	РТ-40/10	1
R1,R2	резистор	С5-35В25	2
FU	предохранитель	ПРС	1
QF	автоматический выключатель	АЕ2030	1
EL1,EL2	лампы	КМ50/60	2
SQ4,SQ5	микровыключатель	МП2111	2
KV	реле напряжения	РСН-13-3	1

Размещено на Allbest.ur