Компресори та компресорні установки

ЗМІСТ

Вступ

1 Опис технологічного процесу

2 Вимоги до схеми автоматичного управління

3 Опис принципової електричної схеми

4 Розрахункова частина

4.1 Вибір електродвигуна

4.2 Вибір та перевірка автоматичного вимикача

4.2.1 Вибір автоматичного вимикача

4.2.2 Перевірка автоматичного вимикача

4.3 Вибір електромагнітного пускача

4.4 Вибір електротеплового реле

4.5 Вибір трансформатору

4.6 Розрахунок резистора до сигнальної лампи

4.7 Вибір напівпровідникових діодів

4.8 Вибір плавкого запобіжника

4.9 Розрахунок надійності схеми автоматичного управління

5 Експлуатація електрообладнання

5.1 Експлуатація електродвигуна

5.2 Експлуатація пускозахисної апаратури

5.3 Експлуатація засобів автоматизації

6 Техніка безпеки при експлуатації електрообладнання

Список використаної літератури

ВСТУП

Компресори та компресорні установки знаходять широке застосування в промисловості, лініях автоматизації виробництва, холодильних установках, а також в сільському господарстві.

Компресором називається машина для подачі газового середовища в залежності від розвиває мого тиску. Тобто компресор створює потік стисненого повітря, яке використовують в різних галузях промисловості, лініях автоматизації виробництва та сільському господарстві.

Основними параметрами, що характеризують роботу компресора є об'ємна подача, початковий і кінцевий тиск, частота обертання та потужність на валу компресора.

Компресори за способом дії поділяються на об'ємні, лопастні та струйні. При класифікації за конструктивним призначенням об'ємні компресори поділяються на поршневі та роторні, а лопастні - на центробіжні та вістові.

Принцип дії поршневого компресора застосований на витисненні газу поршнем, дозволяє будувати конструкції з малим діаметром і ходом поршня, що розвиває високий тиск при відносно невеликій подачі.

В даному курсовому проекті розглядається компресор 4ВУ1 - 5/9М4, двохпоршневий з двома ступенями стиснення повітря з охолодженням в проміжному холодильнику радіаторного типу, з накопиченням стисненого повітря в повітрязбірнику.

1 ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ

Компресор повітряного типу 4ВУ1 - 5/9М4 призначений для постачання стислого повітря низького тиску різним промисловим об'єктам.

Його основними складовими вузлами є: картер, блок циліндрів, колінчастий вал, шатуни, поршня, клапанні головки і вентилятор.

Перед пуском компресора, необхідно:

а) перевірити рівень масла в картері по масломеру, при необхідності долити;

б) ввімкнути компресор в автоматичному режимі;

в) перевірити регулювання продуктивності зупинкою, для чого необхідно підняти тиск в повітрозбірнику до максимального, прикриваючи вихідний вентиль. При цьому компресор повинен автоматично зупинитися з одночасним включенням продування і розвантаження;

г) провести перевірку регулювання продуктивності перепуском, для чого перемикач вибору способу регулювання продуктивності на щиті управління перевести в положення «Перепуск»;

д) провести поперемінну перевірку аварійного захисту по перегріву I і II ступенів компресора, для чого необхідно: примусово зупинити компресор, що працює в автоматичному режимі, проводиться вимкненням живлення вимикачем на щиті управління системою з попереднім продуванням його протягом 5 - 10 с натисненням кнопки «Продування» на щиті управління;

е) запустити компресор в автоматичному режимі.

У рух компресор приводиться від приводу через пружну муфту, всмоктує повітря через повітряний фільтр і стискаючи його в циліндрах I і II ступенів з охолоджуванням в проміжному холодильнику, нагнітає стисле повітря в повітрозбірник, звідки поступає до споживача.

Холодильник проміжний радіаторного типу чотириходовий, призначений для охолоджування стислого в I ступені повітря, що протікає по трубках. Створюваний вентилятором потік повітря омиває трубки зовні перпендикулярно трубному пучку, що забезпечує охолоджування стислого повітря до 8 - 10 ^оС.

До стійок холодильника кріпиться дифузор, в раструбі якого розміщується робоче колесо вентилятора. Дифузор створює напрям повітря по звій поверхні холодильника.

На верхній середній кришці холодильника встановлюється штуцер для під'єднування трубопроводу до манометра I ступеня. До нижніх кришок кріпляться трубки системи продування компресора.

Система трубопроводу призначена для з'єднання I і II ступенів компресора з холодильником і зворотним клапаном.

Клапан зворотний встановлюється на нагнітальному патрубку II ступеня, служить для запобігання потоку повітря з нагнітальної магістралі в компресор, при зупинці компресора в режимі регулювання, коли тиск в компресорі падає.

Запобіжний клапан I ступеня, встановлений на кришці I ступеня, служить для скидання повітря в атмосферу при підвищенні тиску нагнітання I ступеня, що може бути викликане несправністю клапанів II ступеня.

Клапан запобіжний II ступеню, встановлений на кришці II ступеня, служить для скидання повітря при підвищенні тиску в повітрозбірнику унаслідок зменшення витрати стислого повітря і несправності системи регулювання продуктивності.

Система регулювання продуктивності є частиною системи автоматики компресора і призначена для підтримки тиску повітря в повітрозбірнику в заданих межах при середній витраті повітря, що не перевищує продуктивність компресора.

Коли витрати повітря перевищують продуктивність компресора, тиск в нагнітальній мережі падає; при скорочення витрати тиск підвищується. Регулювання продуктивності здійснюється по зміні тиску повітря в повітрозбірнику.

При регулюванні зупинками з підвищенням тиску повітря в повітрозбірнику до 0,80 - 0,83 МПа (8,2 - 8,5 кгс/см2) компресор по сигналу реле тиску повинен автоматично зупинятися з одночасним ввімкненням електромагнітного вентиля продування I ступеня компресора, сполученого з проміжним холодильником і електромагнітним вентилем, який керує перепускним клапаном.

При виборі способу регулювання продуктивності перепуском, з підвищенням тиску повітря в повітрозбірнику до 0,80 - 0,83 МПа (8,2 - 8,5 кгс/см2) по сигналу реле тиску вмикається тільки електромагнітний вентиль продування і вентиль розвантаження, що відкриває подачу повітря на перепускний клапан.

Повітря, що подається на перепускний клапан, віджимає поршень і разом з ним клапан, відкриваючи прохід для перепуску повітря з нагнітання II ступеня на всмоктування I ступеня.

Якщо споживання стислого повітря мале, то подачі короткочасні, а інтервали між ними тривалі. В цьому випадку регулювання продуктивності рекомендується здійснювати зупинками. Регулювання зупинками найекономічніше.

При підвищенні споживання стислого повітря, коли тривалі періоди подачі і короткочасні зупинки, економічніше перевести працюючий компресор в режим перепуску, оскільки часті зупинки викликають посилений знос підшипників і інших вузлів [11, с. 9].

2 ВИМОГИ ДО СХЕМИ АВТОМАТИЧНОГО УПРАВЛІННЯ

Схема автоматичного управління повинна забезпечувати можливість автоматично управляти компресорною установкою без безпосереднього втручання людини. Вона повинна мати аварійний захист і світлову сигналізацію для надійності і простоти управління процесами під час роботи компресора.

Схема повинна відповідати ряду загальних і специфічних вимог.

Загальні вимоги:

1) Живлення силового кола і кола управління здійснюється від мережі трифазного струму напругою 380/220 В.

2) Оснащення захистом від перевантажень і коротких замикань - в силовому колі, в колі управління і сигналізації.

3) Котушки пускача приєднані до нульового провіду, а контакти апаратів управління, блок - контакти магнітного пускача включені з боку фази.

4) Схема управління виключає можливість одночасної подачі живлення на одну з котушок реверсивного магнітного пускача при обтіканні струмом другої котушки. Для цього в колі управління кожною з котушок ввімкнений контакт іншої котушки, що відкривається.

5) Як при ручному, так і при автоматичному управлінні схема повинна мати нульовий захист [1, c. 193]

Схемою передбачені автоматичні блокування, зміни режимів роботи та зупинка компресора за допомогою первинних датчиків, які відносяться до специфічних вимог:

1) Автоматичний пуск компресора по сигналу реле тиску при зниженні тиску повітря в повітрозбірнику до 0,61 - 0,64 МПа (6,2 - 6,5 кгс/см2).

2) Автоматичну зупинку компресора при підвищенні тиску повітря до 0,80 - 0,83 МПа (8,2 - 8,5 кгс/см2) при виборі регулювання продуктивності зупинкою, з одночасним включенням продування і розвантаження компресора.

3) Регулювання продуктивності перепуском з нагнітання II ступеня на всмоктування I ступеня (включення перепуску при підвищенні тиску до 0,80 - 0,83 МПа (8,2 - 8,5 кгс/см2) і навантаження компресора при пониженні тиску до 0,61 - 0,64 МПа (6,2 - 6,5 кгс/см2).

4) Аварійну зупинку компресора при підвищенні температури повітря на нагнітанні I або II ступені вище заданого з одночасним ввімкненням продування і розвантаження.

5) світлову сигналізацію при аварійній зупинці компресора з вказівкою причини, що викликала її.

6) можливість дистанційного продування компресора при тривалій роботі кнопкою з щита управління [11, c. 14]

3 ОПИС СХЕМИ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ПРИНЦИПОВОЇ «УПРАВЛІННЯ КОМПРЕСОРОМ ПОВІТРЯНИМ ТИПУ 4ВУ1 - 5/9М4»

Схема управління і аварійного захисту призначена для управління електроприводом компресора, вентилями продування і розвантаження, захисту компресора від аварійного стану контрольованих параметрів, а також сигналізації про включення в роботу і зупинку компресора при аварійній ситуації.

Живлення кола керування виконується змінним струмом напругою 220 В, в тому числі датчиків і вентилів з електромагнітним приводом на компресорі. Живлення до кола керування подається при ввімкненні вимикача SA1. Перемикання режимів роботи виконується універсальним перемикачем SA2.

Схемою передбачені автоматичний і ручний режим роботи.

В ручному режимі роботи пуск та зупинка компресора виконуються після встановлення перемикача SA2 в положення «Ручний» кнопкою «Пуск» на щиті управління. При відпусканні кнопки «Пуск» компресор зупиняється.

Можлива короткочасна робота в ручному режимі з фіксацією кнопки в ввімкненому положенні (натиснути та повернути за годинною стрілкою). Зупинка виконується аналогічно тільки поворотом кнопки «Пуск» в зворотну сторону.

При тривалій роботі компресора (більше 2 годин) здійснюють продувку короткочасним натисненням на кнопку SB2.

Робота схеми в автоматичному режимі.

При зниженні тиску повітря в повітрозбірнику до мінімального контакти реле SP1 замикаються, вмикаючи реле пуску KL1. Реле KL1 своїми контактами KL1.1 подає живлення на котушку електромагнітного пускача KM1.

Пускач, спрацьовує, вмикає головними контактами KM1.1 електродвигун компресора, а допоміжними контактами KM1.2 вимикає електромагнітний вентиль продування YA2 і електромагнітний вентиль, управління перепуском YA1 з розвантаженням II ступеня.

Дозвіл на пуск компресора подається після підігріву масла в картері. Включення підігріву контролюється світловим сигналом «Масло підігрів».

З підвищенням тиску повітря в повітрозбірнику до максимального розмикаються контакти реле тиску SP1, вимикається електромагнітний пускач. Допоміжний контакт електромагнітного пускача замикає коло живлення електромагнітного вентиля продування YA2 і розвантаження YA1, що керує перепуском. Відбувається автоматична зупинка компресора з вмиканням продування і розвантаження. Вентилі залишаються ввімкненими в перебігу часу зупинки компресора і вимикаються при черговому автоматичному ввімкненню компресора.

Досягши тиску повітря в повітрозбірнику максимального значення перемикаються контакти реле тиску SP1, вмикаючи вентилі продування і розвантаження. Останній, відкриваючись, подає повітря на перепускний клапан. Починається робота компресора на перепуск.

При зниженні тиску в повітрозбірнику до мінімального відключаються вентилі YA1, YA2. Компресор працює на заповнення повітрозбірника.

При аварійному підвищенні температури повітря після I ступеня до значення уставки, замикаються контакти температурного реле SK1, включаючи проміжне реле KL2. Останнє своїми контактами включає світловий сигнал про перегрів і вимикає реле пуску компресора KL1.

В результаті відбувається зупинка компресора з включенням продування і розвантаження. Зняття аварійного сигналу і блокування, а також відключення вентилів продування і розвантаження проводиться вимкненням живлення на щиті управління вимикачем SA1.

Аналогічно відбувається спрацьовування схеми при аварійній зупинці по перегріву II ступеня по сигналу температурного реле SK2 [11, c. 17].

4 РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА

4.1 Вибір електродвигуна

Для приводу компресора виконують, як правило, асинхронні електродвигуни.

Технічні данні, компресора для вибору електродвигуна, згідно паспортних даних:

Р = 33 кВт, К_і = 6, n = 740 об/хв [11, c. 5].

Так як використовуємий для привода електродвигун устарілий і на даний час не випускається промисловістю, вибираємо електродвигун останньої модифікації для приводу компресора, використовуємо технічні дані двигуна, який використовували раніше.

Вибираємо для привода компресора електродвигун АИР315M8У3 з

такими технічними даними: Pн = 90 кВт; з = 0,82; cosц_н = 0,82; К_і = 6,0

[3, c. 56, табл. 1.33].

АИР160M8У3:

АИР - серія;

160 - висота вісі обертання;

М - довжина станини;

8 - кількість полюсів;

У3 - кліматичне виконання і категорія розміщення.

Для подальших розрахунків та вибору пускозахистного обладнання виконують розрахунок номінального струму електродвигуна.

Номінальний струм електродвигуна Ін. дв визначають за формулою [3, c. 147]:

, (1)

де Рн - номінальна потужність електродвигуна;

Uн - номінальна напруга мережі, В;

cosц_н - номінальний коефіцієнт потужності електродвигуна;

з_н - номінальний коефіцієнт корисної дії електродвигуна.

4.2 Вибір та перевірка автоматичного вимикача

4.2.1 Вибір автоматичного вимикача

Автоматичний вимикач призначений для пропуску струму в номінальному режимі і відключенні його при короткому замкненні, перевантаженні, для не частих вимикань та вимикань електричних кіл.

Вибір автоматичного вимикача виконують за такими умовами [3, c. 41]:

а) за типом або серією;

б) за номінальною напругою з умови:

, (2)

де Uн.дв - номінальна напруга автоматичного вимикача, В;

Uм - номінальна напруга мережі, В;

в) за номінальним струмом з умови:

, (3)

де Ін.ав - номінальний струм автоматичного вимикача, А;

г) за номінальним струмом теплового розчіплювача з умови:

, (4)

де Ін.р - номінальний струм теплового розчіплювача, А;

1,25 - коефіцієнт який враховує роздріб за струмом спрацювання теплового розчіплювача;

д) за ступенем захисту від струму обслуговуючого персоналу та потрапляння під корпус сторонніх твердих тіл, потрапляння в нього води; за кліматичним виконанням і категорією розміщення [3, c. 29].

Вихідні дані: Uм = 380 В; Ін.дв = 23,2 А; М = 6,0; 1,25•Iн.дв = 29А

Вибираємо автоматичний вимикач за такими технічними характеристиками Uн.ав = 660 В; Ін. = 63 А; Ін.р = 10; Квідс. = 10; f = 50 Гц

ВА5129341130Р00УХЛЗ [3, c. 83].

4.2.2 Перевірка автоматичного вимикача

Перевірку автоматичного вимикача виконують за такими умовами:

а) за умови не спрацювання автоматичного вимикача при запуску електродвигуна;

б) по номінальній в ПУЭ кратності тривалого допустимого струму дроту і струму розчиплювачів;

в) по чутливості автоматичного вимикача до однофазного струму коротко замкнення;

г) по максимальним вимикаючим здібностям автоматичного вимикача;

д) за селективністю спрацювання автоматичних вимикачів ввімкнених в одне коло.

За недостатністю необхідних вихідних даних використовується перевірка автоматичного вимикача тільки за умовою не спрацювання при запуску електродвигуна.

Перевірка на не спрацювання автоматичного вимикача при запуску електродвигуна за умовою [3, c. 41]:

Iвідс.р.м ? 1,5 Iп.дв, (5)

де Iвідс.р.м - струм відсічки електромагнітного розчіплювача автоматичного вимикача;

1,5 - коефіцієнт, який враховує роздріб по струму спрацювання автоматичного вимикача; I п.дв - пусковий струм електродвигуна, А.

Струм спрацювання електричного розчіплювача Iвідс.р.м, А визначають за формулою:

Iвідс.р.м = Квідс. • Iн.р, (6)

де Квідс. - стандартна кратність струму відсічки електромагнітного розчіплювача;

Iн.р - номінальний струм теплового розчіплювача автоматичного вимика-ча, А.

Iвідс.р.м = 10 • 10 = 100 А

Пусковий струм електродвигуна визначається за формулою:

Iп.дв = Кі • Iн.дв, (7)

де Кі - кратність пускового струму електродвигуна

Iп.дв = 6 • 23,2 = 139,2 А

1,5 • Iн.дв = 1,5 • 23,2 = 34,8 А

Автоматичний вимикач вибрано вірно, так як умови (2,3,4,5) виконуються:

660 В > 380 B;

63 A > 23,2 A;

10 A > 8,5 A;

100 A > 61,2 A.

ВА5129341130Р00УХЛЗ:

ВА - серія;

51 - не струмообмежений;

29 - позначення номінального струму вимикача;

3 - триполюсний з розчіплювачами;

4 - тепловий і електромагнітний;

11 - з вільними контактами;

3 - електромагнітний привід. стаціонарне виконання;

0 - відсутність допоміжних механізмів;

Р - з регулюванням струму не спрацювання теплового розчіплювача;

00 - ступінь захисту IP 00;

УХЛЗ - кліматичне виконання та категорія розміщення [3, c. 82].

4.3 Вибір електромагнітного пускача

Електромагнітний пускач призначений для дистанційного пуску безпосередньо приєднаних до мережі, зупинки і реверсу трифазних асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором. При наявності електротеплового реле, пускачі захищають електродвигуни від перевантаження недопустимої тривалості.

Вибір електромагнітного пускача виконують за такими умовами

а) за типом або серією;

б) за номінальною напругою з умови:

, (8)

де Uн.п - номінальна напруга магнітного пускача, В;

в) за номінальним струмом з умови:

, (9)

де Ін.п - номінальний струм автоматичного вимикача, А;

г) за номінальною напругою котушки магнітного пускача з умови:

Uн.п ? Uкк, (10)

де Uкк - номінальна напруга кола керування, В;

д) за ступенем захисту;

е) за кліматичним виконанням та категорією розміщення;

Вихідні дані: Uм = 380 В; Iн.дв = 23,2 А; Uк.к = 220 В.

Вибираємо електромагнітний пускач ПМЛ31002Б з такими технічними даними: Uн.п = 660 В; Iн.п = 40 А; Uк.к = 220 В [3, c. 96].

Електромагнітний пускач вибрано вірно, так як умови (8,9,10) виконуються:

660 В > 380 B;

40 A > 23,2 A;

220 B = 220 B.

ПМЛ31002Б:

ПМЛ - тип;

3 - величина пускача за номінальним струмом головного кола;

1 - нереверсивний без тепловим реле;

0 - ступень захисту IP 00;

02 - кліматичне виконання і категорія розміщення;

Б - клас електричної стійкості проти зносу [3, c.97].

4.4 Вибір електротеплового реле

Електротеплові струмові реле призначені для захисту трифазних асинхронних електродвигунів з короткозамкненим ротором від струмів перевантаження недопустимої тривалості, в тому числі, від перевантаження, що виникають при обриві однієї з фаз. Теплові струмові реле застосовують лише спільно із захисними апаратами, які захищають електроустановку від струмів короткого замкнення.

Електротеплове реле вибирають за такими умовами:

а) за типом або серією;

б) за номінальною напругою з умови:

, (11)

де Uн.тр - номінальна напруга теплового реле, В;

в) за номінальним струмом з умови:

, (12)

де Ін.тр - номін. струм теплового реле, А;

г) за номінальним струмом не спрацювання з умови:

, (13)

де Iн.нтр - номінальний струм не спрацювання теплового реле, А;

д) за кліматичним виконанням та категорією розміщення.

Вихідні дані: Uм = 380 В; Iн.дв = 23,2 А.

Вибираємо теплове реле РТЛ-205304 з такими технічними даними:

Uн = 660 В; Iн = 80 А; Iн.нтр = 23 - 32 А [3, c. 106, табл. 1.77].

Теплове реле вибрано вірно, так як умови (14,15,16) виконуються:

660 В > 380 В;

80 А > 23,2 А;

23,2 А = 23,2 А.

РТЛ - 205304:

РТЛ - серія; 2 - номінальний струм;

053 - виконання за струмом не спрацювання;

04 - кліматичне виконання і категорія розміщення

4.5 Вибір трансформатору струму

Трансформатори струму призначені для підключення амперметрів, токових та теплових реле, струмових обмоток ватметрів і лічильників.

Вибір трансформатора виконується за такими умовами [10, c. 211]:

а) за типом або серією;

б) за номінальною напругою з умови:

, (14)

де Uн.тс - номінальна напруга трансформатора струму, В;

в) за номінальним струмом з умови:

(15)

де І1н.тс - номін. струм первинної обмотки трансформатора струму, А;

г) за номінальним струмом вторинної обмотки трансформатора з умови:

, (16)

де I2н.тс - номінальний струм вторинної обмотки трансформатора струму, А;

Iн.пр - номінальний струм прилада, який приєднується до вторинної обмотки трансформатора струму, А;

д) за класом точності.

Вихідні дані: Uм = 380 В; Iн.дв = 23,2 А; Iн.пр = 5 А.

Вибираємо трансформатор струму ТК - 20 - 40/5 з такими технічними даними: Uн.тс = 660 В; І1н.тс = 10 А; І2н.тс = 5 А по класу точності 3 [10, c. 213, табл. 18.10]

Трансформатор вибрано вірно, так як умови (11,12,13) виконуються:

660 В > 380 В;

40 А > 23,2 А;

5 А = 5 А

ТК - 20 - 40/5:

ТК - 20 - тип;

40 - струм первинної обмотки трансформатора струму;

5 - струм вторинної обмотки трансформатора струму.

4.6 Розрахунок резистора до сигнальної лампи

Повсякденно використовують лампи з номінальною напругою менше за значення напруги кола управління. до якого її підключають.

Для того щоб ці лампи не вийшли з ладу, необхідно знизити напругу, яка до них подається. Для цього використовують резистори, їх підключають послідовно з лампою і напруга частково гаситься на лампі.

Розрахункова схема приведена на рисунку 1.

Рисунок 1. Розрахункова схема.

Розрахунок резистора до сигнальної лампи виконується таким чином:

а) визначають напругу, яку необхідно згасити на резисторі за формулою:

Uк = Uк.у - Uл, (17)

де Uк.у - напруга кола управління, В;

Uл - напруга сигнальної лампи, В;

б) визначають струм, який протікає в колі сигнальної лампи за формулою:

Iл = Рл/Uл, (18)

де Рл - потужність сигнальної лампи, Вт;

в) визначають величину опору резистора за формулою:

R = U_R/I_л, (19)

де U_R - напруга яку необхідно згасити на резисторі, В;

г) визначають потужність, яка розтікається на резисторі за формулою:

Р_R = I_Л² • R, (20)

де R - опір резистора, Ом

За результатом проведення розрахунку опора резистора R і потужність, яка розсіюється на резисторі P_R, виконується вибір резистора за такими умовами:

Р_R^* ? P_R, (21)

де Р_R^* - потужність вибрана за довідковою літературою, Вт;

Р_R - розрахункова потужність резистора, Вт;

R^* ? R, (22)

де R^* - опір вибраний за довідковою літературою, Ом;

R - розрахунковий опір резистора, Ом.

Вихідні дані: Uл = 42 В; Рл = 5 Вт; Uк.к. = 220 В.

U_R = 220 - 42 = 178 В;

Iл = 5/42 = 0,12 А;

R = 178/0,12 = 1483 Ом;

P_R = 0,12² • 1483 = 21,4 Вт.

Згідно з умови (17,18,19) вибираємо резистор:

ПЭВ -25 - 1,5 кОм ± 10% з такими технічними даними: P_R = 25 Вт;

R = 1,5 кОм [12, c. 135].

Резистор вибрано вірно так як умови виконуються:

25 Вт > 21,4 Bт;

1500 Ом > 1483 Ом.

ПЭВ -25 - 1,5 кОм ± 10%:

ПЭВ - тип;

25 - потужність резистора, Вт;

1,5 кОм - опір резистора.

4.7 Вибір напівпровідникових діодів

Напівпровідникові діоди призначені для перетворення змінного струму в постійний.

Вибір напівпровідникових діодів виконуємо згідно з методикою [7, с. 89].



Рисунок 2. Діодний міст

Початковими даними для вибору напівпровідникових діодів є випрямлена напруга Uc.п, при якій працює споживач постійного струму Iс.п.

Вихідні дані : Uc.п =36 В; Iс.п = 0,25 А.

Так як в довідковій літературі значення номінального струму котушки реле проміжного не приводиться, то приймаємо його умовно.

За струмом напівпровідникових діодів вибирають з умови:

Iдоп. ? Iд, (23)

де Iдоп - допустимий струм, на який розрахований діод, А;

Iд - струм, який протікає через діод, А.

Струм який протікає через діод для мостової схеми випрямляча, визначають за формулою:

Iд = 0,5 Iс.п, (24)

Iд = 0,5 • 0,25 = 0,125 А

За напругою напівпровідникового діода вибирають з умови:

Uзв ? Uв, (25)

де Uзв - номінальна зворотня напруга, В;

Uв - напруга, яка діє на діод в непровідний період, В.

Величину напруги, яка діє на діод в непровідний період для мостової схеми випрямляча визначається за формулою:

Uв = 1,57 Uс.п, (26)

Uв = 1,57 • 36 = 56,52 В.

Згідно умов (24,26) виконуємо вибір напівпровідникових діодів Д209 з такими технічними даними: Iдоп = 0,3 А; Uзв = 200 В [7, c. 108].

Вимоги (23,25) виконуються, тому напівпровідникові діоди вибрано вірно:

0,3 A > 0,125 A;

200 B > 56,52 B.

4.8 Вибір плавкого запобіжника

Запобіжник призначений для захисту електричного кола від струму короткого замкнення і короткочасних перевантажень.

Вибір плавкого запобіжника виконується за такими умовами:

а) за типом або серією;

б) за номінальною напругою з умови:

, (27)

де Uн.з - номінальна напруга запобіжника, В;

в) за номінальним струмом з умови:

, (28)

де Ін.зап - номінальний струм запобіжника, А;

Iк.у - максимальне значення струму, який протікає через запобіжник, встановлений в нерозгалудженій частині кола управління, А.

Максимальне значення струму, який протікає через запобіжник

Iк.у = , (29)

або Iк.у = Iкм + 2I_HL +2I_YA + I_KL,

де I_KM - струм, який протікає в колі магнітного пускача, А;

I_HL - струм, який протікає в колі сигнальної лампи, А;

I_YA - струм, який протікає в колі реле напруги, А;

I_KL - струм, який протікає в колі реле загального призначення, А.

Так як у довідковій літературі не приводяться дані, то приймаємо їх умовно.

Iк.у = 0,12*2+0,5+0,25*2+0,3 = 1,54 А;

г) за номінальним струмом плавкої встановки з умови:

, (30)

де Iн.вс - номінальний струм плавкої вставки запобіжника, А.

Вихідні дані: Uк.у = 220 В

Вибираємо плавкий запобіжник ПРС - 6 - П з такими технічними характеристиками:

Uн = 380 В; Iн.н = 6 А; Iн.в = 2 А [6, c. 220].

Умови (27, 28, 30) виконуються:

380 В > 220 В; 6 А > 1,54А;

2 А = 1,54 А.

4.9 Розрахунок надійності схеми автоматичного управління

При проектуванні схеми автоматичного управління необхідно розробити такі схеми, які володіли б заданими технічними характеристиками і забезпечували б надійність в процесі їх експлуатації.

Надійність визначають, як властивість об'єкта виконування завдання, функції зберігають в часі значення встановлених експлуатацією показників у заданих межах.

Розрахунок надійності схеми при проектуванні носять оціночний характер із - за невисокої точності початкових даних.

При розрахунку визначають найбільш важливі для схеми параметри надійності.

Визначаємо інтенсивність відмов схеми автоматичного управління за формулою:

, (31)

де лі - значення інтенсивності відмов і - го елемента, 1/год.

Для зручності визначення інтенсивності відмов схеми робимо табличним методом.

Таблиця 1 - Визначення інтенсивності відмов схеми автоматичного управління

Назва елементів	Кількість	Інтенсивність відмов 1- го елемента лі, 1/год	Інтенсивність відмов однотипних елементів, л?, 1/год
1	2	3	4
1. Автоматичний вими- кач	1	0,22 • 10 -6	0,22 • 10 -6
1	2	3	4
2. Електромагнітний пускач	1	10,0 • 10 -6	10,0 • 10 -6
3. Теплове реле	1	0,4 • 10 -6	0,4 • 10 -6
4. Перемикач вибору режима	1	0,15 • 10 -6	0,15 • 10 -6
5. Запобіжник	2	0,5 • 10 -6	1 • 10 -6
6. Кнопка управління	2	0,05 • 10 -6	0,1 • 10 -6
7. Реле допоміжне	3	0,25 • 10 -6	0,75 • 10 -6
8. Реле температури	1	1,25 • 10 -6	• 10 -6
9. Реле тиску	1	1,25 • 10 -6	• 10 -6
10. Датчик тиску	1	1,2 • 10 -6	• 10 -6
11. Датчики температури	1	1,2 • 10 -6	• 10 -6
12. Лампи сигнальні	4	1,0 • 10 -6	4,0 • 10 -6
13. Резистори	4	0,05 • 10 -6	0,20 • 10 -6
14. Діод напівпровідниковий	4	0,2 • 10 -6	0,8 • 10 -6
15. Трансформатор струму	1	2,0 • 10 -6	2,0 • 10 -6
16. Електромагнітний вентил	2	10,0 • 10 -6	• 10 -6

л_? = 34,52 • 10 ^{- 6} 1/год

Визначаємо час напрацьовування на відмову за формулою:

Тнап = 1/ л_? , (32)

Тнап = = 28571, 43 год

Визначаємо вірогідність безвідмовної роботи схеми за формулою

P(t) = е ^{- кл?tx} , (33)

де к - поправочний коефіцієнт, який враховує вплив зовнішнього

середовища;

t_x - час роботи для якої визначаються параметри надійності, год.

Приймаємо к = 10; t_x = 1000 год

P(t) = е ^{- 10 • 34,52 • 10 • 1000} = е ^{- 0,3452} = 0,71

Розроблена схема автоматичного управління компресором, згідно з проведеними розрахунками, не буде надійно працювати, так як вихідні дані не остаточні і цей висновок не є остаточний.

5 ЕКСПЛУАТАЦІЯ ЕЛЕКТРООБЛАДНАННЯ

5.1 Експлуатація електродвигуна

Стан електродвигунів, їх пускорегулюючих пристроїв і захисту повинно забезпечувати їх надійну роботу в момент пуску і в робочих режимах.

Відхилення напруги від номінального значення, вказаного на заводській табличці електродвигуна, спричиняє за собою зміну його обертаючого моменту, струмів, температур нагріву обмоток і активної сталі, енероекономічних показників - коефіцієнта потужності і ККД.

У асинхронному короткозамкненому електродвигуні, що набув найбільшого поширення, з пониженням напруги зменшується пропорційно квадрату напруги обертаючий момент, знижується частота обертання і відповідно падає продуктивність механізму.

Зменшення напруги нижче 95 % від номінального характеризується значним збільшенням струмів і нагрівом обмоток. Підвищення температури нагріву перш за все надає шкідливу дію на ізоляцію обмотки статора, викликає її передчасне старіння. Збільшення напруги понад 110 % від номінальної супроводжується в першу чергу підвищенням нагріву активної сталі і загальним збільшенням нагріву обмотки статора у міру збільшення струму.

Відхилення напруги в межах від 95 до 110 % номінального не викликають таких серйозних змін параметрів електродвигуна і тому є допустимими. Проте оптимальні показники і характеристики електродвигуна забезпечуються при напрузі в межах від 100 до 105 % номінального. З метою збереження оптимальних параметрів електродвигуна, створення найкращих умов для його пуску необхідно підтримувати напругу на шинах на рівні верхньої межі, тобто 105 % від номінального.

На електродвигунах і механізмах що приводяться ними в дію повинні бути нанесені стрілки, вказуючи напрям обертання. Крім того, на електродвигунах і їх пускових пристроях повинні бути написи з найменуванням агрегату, до якого вони відносяться, виконані з урахуванням вимог ПТЕ.

Виконання функцій більшості механізмів здійснюється при певному напрямі обертання. Тому напрям обертання електродвигуна повинен бути узгоджений з необхідним напрямом обертання механізму. Треба враховувати, що певний напрям обертання для ряду електродвигунів і механізмів є обов'язковим за умовами охолоджування, змащування підшипників і інших конструктивних особливостей.

Щільність тракту охолоджування (корпуси електродвигунів, воздуховодів, заслінок) повинна періодично перевірятися. Індивідуальні електродвигуни зовнішніх вентиляторів охолоджування повинні автоматично включатися і відключатися при включенні і відключенні основних електродвигунів.

Електродвигуни, що продуваються, встановлюються в запорошених приміщеннях і приміщеннях з підвищеною вологістю, повинні мати підведення чистого охолоджувального повітря. Дану вимогу переслідує мета захистити електродвигуни від інтенсивного забруднення і зволоження їх активних частин. Небезпечній дії забрудненого і зволоженого середовища в першу чергу піддається ізоляція обмотки статора. Попадання в електродвигун пилу різко погіршує умови його охолоджування, викликає підвищений нагрів, який прискорює старіння ізоляції. Зволоження знижує електричну міцність і викликає пробій ізоляції. Тому підведення чистого охолоджуючого повітря по воздуховодам до електродвигунів, що продуваються, створить нормальні умови для їх роботи.

При перерві в електроживленні тривалістю до 2,5 с повинен бути забезпечений самозапуск електродвигунів відповідальними механізмами. Перелік відповідальних механізмів повинен затверджуватися головним енергетиком підприємства.

Метою самозапуску є відновлення нормальної роботи електродвигуна після короткочасної перерви в електроживленні, яка може бути викликана вимкненням робочого джерела живлення, коротким замиканням в зовнішній мережі і т.п. Після зникнення живлення відбувається гальмування, тобто зниження частоти обертання електродвигунів. Можливість самозапуску залежить від тривалості перерви електроживлення. Чим більше ця перерва, тим більшого гальмування зазнають електродвигуни, а чим менше частота їх обертання у момент відновлення електроживлення, тим більше сумарний струм електродвигунів, що запускаються, який, збільшуючи падіння напруги в лінії живлення, зменшує початкову напругу самозапуску, що у свою чергу збільшує час розгону електродвигунів і відновлення продуктивності механізмів.

Електродвигуни, що тривало знаходяться в резерві, повинні оглядатися і випробуватися разом з механізмами по затвердженому графіку. Безперебійна робота основних агрегатів устаткування багато в чому залежить від стану і готовності до роботи резервних електродвигунів.

Нагляд за навантаженням електродвигунів, вібрацією, температурою підшипників і охолоджуючого повітря, догляд за підшипниками (підтримка рівня масла) і пристроями підводу повітря і води для охолоджування обмоток, а також операції по пуску і зупинці двигунів здійснюються черговим персоналом цеху, обслуговуючим механізми.

Допускається здійснювати пуски електродвигуна з короткозамкненим ротором 2 рази підряд з холодного стану і 1 раз з гарячого стану.

Періодичність ремонтів електродвигунів не регламентована. Це дозволяє виконувати ремонт електродвигунів в планові терміни ремонту основних агрегатів устаткування. Встановлені періодичність і види ремонту повинні забезпечувати надійну роботу електродвигунів.

Профілактичні випробування і вимірювання на електродвигунах повинні виконуватись відповідно до норм випробування електроустаткування [9, c. 50].

5.2 Експлуатація пускозахисної апаратури

Одна з умов надійної, економічної і безпечної роботи пускозахисної апаратури - правильний її вибір по електричних параметрах, конструктивному виконанню, умовам навколишнього середовища і режимів роботи. Вплив на роботу пускозахисної апаратури робить дія кліматичних і механічних чинників зовнішнього середовища, а також тимчасові режими роботи. Умови експлуатації пускозахисної апаратури залежать від місця її установки: зовні або усередині приміщення.

Для підвищення надійності апаратури необхідно виконувати планове технічне обслуговування в період її експлуатації. Таке обслуговування нескладне за технологією і не вимагає особливих витрат. Так, у рубильників, що тривалий час знаходилися в нерухомому стані, на шарнірних з'єднаннях з'являється плівка окису. Для очищення рубильника від плівки достатньо тільки кілька разів ввімкнути і вимкнути його. Автоматичні вимикачі періодично оглядають, очищають від пилу і грязі, перевіряють надійність їх вмикання і вимикання, а так само ступінь нагріву.

У електромагнітних пускачах перевіряють наявність теплового захисту і її відповідність потужності і типу струмоприймача. Після включення електромагнітного пускача не повинно бути гулу, який свідчить про несправний стан магнітної системи. Ізоляцію і контакти апаратури оглядають і роблять необхідні вимірювання [9, c. 65].

5.3 Експлуатація засобів автоматизації

Для забезпечення надійності роботи засобів автоматизації експлуатаційна служба повинна періодично проводити профілактичні заходи.

Технічне обслуговування засобів автоматизації виконують на місці їх установки, воно складається з зовнішнього огляду та підтримки їх в чистоті, експлуатаційних перевірок параметрів, усунення з'явившихся неполадок в роботі; виконується огляд і чистка корпуса апарата і перевіряють герметичність з'єднань і стан контактів, впевнитись у відсутності контролюючої рідини в полості мембрани, оглянути та перевірити стан електричних контактів.

Поточний ремонт передбачає чистку засобів автоматизації з їх часткової розбіркою і заміною пошкоджених деталей та вузлів. Його проводять на місці установки або на пункті технічного обслуговування, який включає в себе операції технічного обслуговування, а також розбірку апаратів і чистку їх складових частин. Всі складові частини і деталі оглянути, ті які мають пошкодження та дефекти підлягають ремонту або зміні. Необхідно перевірити стан поплавка електричних контактів, зону чутливості до опору електричної ізоляції між корпусом і струмоведучими частинами, виконати регулювання та випробування в роботі.

Правильно організована експлуатація електрообладнання, своєчасне технічне обслуговування і проведення поточних ремонтів дозволить підтримувати обладнання в стані працездатності, запобігає передчасний знос і вихід апаратури з ладу [9, c. 75].

6. ТЕХНІКА БЕЗПЕКИ ПРИ ЕКСПЛУАТАЦІЇ ЕЛЕКТРООБЛАДНАННЯ

До обслуговування електрообладнання допускається електротехнічний персонал, який пройшов попередній медичний огляд.

Особи, які обслуговують діючі електроустановки високої напруги до 1000 В, лінії електропередач високої напруги, а також високочастотні установки, працюючих на середніх і довгих хвилях, повинні проходити медичний огляд раз в два роки.

Перш ніж приступити до самостійної роботи на електроустановках, а також при перерві в роботі більш 6 місяців або при переводі на роботу на інше місце працівники повинні пройти виробниче навчання на робочому місці. Строк навчання повинен бути таким, щоб робітник ознайомився з електрообладнанням і придбав необхідні практичні навички.

Кваліфікаційні групи з електробезпеки присвоюються особам не молодшим 18 років. Усі робітники повинні бути навчені практичним прийомам звільнення від струму потерпілих осіб і прийти їм на допомогу. Для забезпечення електробезпеки при виконанні робіт на електроустановці слід передбачити слідуючі організаційні заходи:

а) призначення осіб відповідних за виробництвом робіт;

б) оформлення наряду, письмове розпорядження на виконання робіт;

в) видача дозволу на підготовку робочих місць і допуск;

г) оформлення допуску для проведення робіт;

д) організація за ходом робіт;

є) організація переводів на інше робоче місце, перерва в роботі і її закінчення.

Для забезпечення безпечного виробництва робіт на електроустановках поблизу діючих, необхідно виконувати такі технічні заходи:

а) виконати необхідні відключення електроустановок від джерела живлення;

б) виконати заходи, які усунуть можливість вимикання апаратури;

в) встановити знаки безпеки, огородження біля відкритих струмопровідних частин, до яких можливе доторкання людини;

г) приєднати тимчасове переносне заземлення.

В електроустановках напругою до 1000 В для запобігання подачі напруги до місця виконання робіт внаслідок трансформації необхідно відімкнути усі силові, вимірювальні на інші спеціальні трансформатори, які пов'язані з електроустановкою як зі сторони високої, так і зі сторони низької напруги. На місці виконання робіт струмоведучих частин з'єднаних електроустановок до яких можливе доторкання при проведенні робіт.

При неможливості відключення струмопровідних частин до яких можливе доторкання повинні огороджуватись ізоляційними накладками. Відключення виконується комутаційними апаратами.

Після цього слід перевірити положення контактів, а потім проконтролювати відсутність напруги.

Особи зв'язані з роботою в електроустановках повинні користуватись засобами індивідуального захисту.

Забороняється користуватись електроінструментом у вибухонебезпечних приміщеннях і в приміщеннях з хімічно - активним середовищем, які руйнують метали і ізоляцію.

При експлуатації електродвигунів необхідно: дотримування усіх вимог інструкції заводів - виробників; бережно поводитись з інструментом; зберігати їх у сухих приміщеннях на стелажах [13, c. 127].

ЛИТЕРАТУРА

1. Ганкин М.З. Комплексна автоматизація та АСУТП водогосподарських си-

стем - М.: Агропромиздат, 1991 - 432 с.

2. Барласов Б.З. Ильин В.И. Наладка приборов и средств автоматизации -

М.: Высшая школа, 1975 - 350 с.

3. Мартыненко Н.Н., Тищенко А.П. Курсовое и дипломное проектирова-

ние по комплексной электрофикации и автоматизации. - М.: Колос,

1978 - 223 с.

4. Зюзин А.Ф. и др. «Монтаж эксплуатация и ремонт электрооборудования

промышленных предприятий и установок» - М.: Высшая школа,

1986 - 415 с.

5. Ревин Д.Г., Костенко Ю.В. Основы автоматизации производственных

процессов - М.: Агропромиздат, 1990 - 287 c.

6. Згодін А.Ф., Понамов Н.З., Вишток А.Ш. Монтаж, експлуатація і ремонт

електрообладнання виробництв і установок. Ученик - М.: Высшая школа,

1980 - 367 с.

7. Михеев Ю.А., Григоревский М.Н. Общая электротехника с основами

электроники. - М.: Энергопромиздат, 1986 - 215 с.

8. Глебовіч А.А., Шичков Я.П. Електропереобладнання машини і електро-

привод - М.: Колос 1984 - 208 с.

9. Система плавного предупредительного ремонта и технического обс-

луживания электроустановок сельскохозяйственных производств /

Госаргопром СССР - М.: В.О Агропромиздат, 1987 - 191 с.

10. Качанов И.Н. Курсовое и дипломное проектирование. - М.: Агро

промиздат, 1990 - 351 с.

11. Паспорт компресора типу 4ВУ1 - 5/9М4.

12. Электротехнический справочник Т.2 Электротехнические изделия и

устройства / Под общ. ред. Л.И. Орлова - М.: Энергопромиздат,

1986 - 712 с.

13. Сакулин В.П. Охрана труда при монтаже и эксплуатации сельских

электроустановок - Л.: Агропромиздат, 1986 - 223 с.

14. Клюев А.С. Автоматическое регулирование - М.: Высшая школа,

1986 - 351 с.