Введення
Компресори відносяться до групи механізмів, що набули поширення на всіх промислових підприємства.
Компресори застосовують для одержання стисненого повітря або іншого газу тиском понад 4 .105 Па (кгс/см 2 ) з метою використання його енергії в приводах пневматичних молотів і пресів, в пневматичному інструменті, в пристроях пневмоавтоматики і т.д.
Графік споживання стисненого повітря на промислових підприємствах, як правило, має змінних характер протягом доби. Для забезпечення нормальної роботи споживачів необхідно, щоб тиск повітря підтримувалося постійним - це є одним з основних вимог, пред'являються при автоматизації компресорних установок. Тиск у воздуховодной мережі залежить від споживання повітря та продуктивності компресора. Коли витрата повітря дорівнює продуктивності компресора, тиск в мережі буде номінальним. Якщо споживання повітря стає більше продуктивності, то тиск падає, і навпаки.
Найбільше застосування для приводів компресорів отримали асинхронні двигуни з короткозамкненим ротором і синхронні двигуни.
1.Призначення і коротка характеристика електрообладнання
Компресорна установка в основному призначена для обслуговування певних технологічних процесів, тому продуктивність компресорів залежить від споживання повітря в ході роботи виробничої дільниці.
Головне рух здійснюється синхронним двигуном М1, який приводить в обертання поршневий механізм компресорної установки.
У компресорної установці застосовуються два двигуна і збудник. Синхронний двигун призначений для обертання поршневої системи компресорної установки. Асинхронний двигун з короткозамкненим ротором приводить в обертання збудник. Збудник наглухо приєднаний до обмотки збудження головного двигуна, тим самим він збуджує синхронний двигун.
У схемі присутні блокування, що забезпечують безпечну роботу компресорної установки.
Тиск масла контролюється механічним реле тиску і проміжним реле. Проміжне реле датчика температури контролює температуру стисненого повітря. Струминне реле, сигналізує про зменшення тиску охолоджуючої води. Реле часу контролює зникнення охолоджуючої води.
Схема автоматичного управління синхронним двигуном поршневого компресора допускає включення на напругу 380В, 220В змінного і 220В, 48В постійного. p> Q1 - масляний вимикач, включає в мережу двигун М1;
Повітряний компресор негайно відключити від мережі:
- при появі диму або вогню з електродвигуна або його пускорегулювальної апаратури;
- вібрації, шумі і стукоті, загрозливих цілості компресора;
- поломці приводного механізму;
- значному зниженні числа обертів, що супроводжується швидкому нагріванні електродвигуна.
Промивання окремих вузлів, деталей установки в гасі або бензині повинна виробляється в спеціальному шафі з витяжним пристроєм, встановленому в окремому приміщенні або на відкритому повітрі на відстані не менше 10м від джерел відкритого вогню.
Чи не дозволяється знімати панель з блоку осушки та автоматики і приступати до роботи раніше, ніж через 15 хв після зняття напруги з установки. p> Не можна користуватися відкритим полум'ям, курити при проведенні на установці робіт з фреоном. У приміщенні повинна працювати вентиляція.
Не рідше одного разу на 6 місяців повинна виробляється перевірка робочих манометрів установки контрольним манометром. Результати перевірки повинні бути записані в журналі контрольних перевірок. p> Не рідше одного разу на 12 місяців повинна виробляється перевірка манометрів з подальшим опломбуванням або тавруванням.
Манометр не допускається до застосування у випадках коли:
- відсутня пломба або клеймо;
- прострочений термін перевірки;
- стрілка манометра при його виключенні не повертається на нульову відмітку шкали;
- розбито скло або є інші пошкодження, які можуть відбитися на правильності його показань.
Вимоги безпеки по закінченні робіт:
Зробити відповідні записи в документації.
Прибрати інструмент в місця зберігання.
Вимкнути освітлення.
Закрити приміщення на ключ.
2 Вимоги до електроустаткування
Як і в інших електроустановках, компресорна установка має головний електропривод, а саме асинхронний двигун ун з короткозамкненим ротором, який приводить в обертання поршні компресора. Двигун працює з постійною швидкістю без реверсу. У установки використовується реле часу в помсти з електрогідравлічним клапаном для полегшення пуску двигуна.
Двигун живиться від трифазної мережі, так само є апарати захисту електроприводу компресора від короткого замикання і перевантаження у вигляді автоматичного вимикача.
Установка забезпечена манометром для підтримки тиску повітря на заданому рівні, порушення, яких приводять до відключення компресора.
Коло управління і сигналізація харчуються фазним напругою 220В через однополюсний автоматичний вимикач.
Робота компресорної установки може, здійснюється як з пульта керування на самому агрегаті, так і з диспетчерського пункту.
Автоматичний контроль становить найважливішу частину системи управління. Він дозволяє визначити правильність процесу виробництва стисненого повітря і стан компресорного агрегату.
Відхилення контрольованих параметрів від заданих значень вказує на ненормальні чи нераціональні режими роботи систем агрегату, а в ряді випадків може привести до аварії.
Електродвигуни і апарати повинні бути встановлені таким чином, щоб вони були доступні для огляду і заміни, а також для ремонту, по можливості, на місці установки. Електродвигуни повинні бути заземлені або занулені.
3 Принцип дії електрообладнання та систем управління
Електрична схема управління компресорної установкою складається з двох агрегатів. Двигуни компресорів М1 і М2 живляться від трифазної мережі змінного струму напругою 380В, через автоматичні вимикачі з комбінованими расцепителями. Включення і відключення двигунів виробляється магнітними КТ1 та КМ2. Ланцюги управління та сигналізація харчуються фазною напругою 220В через автоматичний вимикач.
Управління компресорами може бути автоматичним і ручним. Вибір способу управління проводиться за допомогою перемикачів SA1 і SA2. При ручному управлінні включення і відключення пускачів КМ1 і КМ2 здійснюється поворотом рукояток перемикачів SA1 і SA2 з положення О (відключений) в положення В (включений). p> Автоматичне управління компресорами проводиться при установці перемикачів в положення О, а включення і відключення пускачів здійснюються за допомогою реле КТ1 і КТ2. Контроль тиску повітря в ресіверах проводиться двома електроконтактними манометрами, контакти яких включені в ланцюг котушок КМ1 - КМ4. Черговість включення компресорів при падінні тиску встановлюється за допомогою перемикача режимів SA3. Якщо SA3 встановлений у положення К1, то першим включається компресор К1.
Якщо ресивери наповнені стисненим повітрям, тиск відповідає верхній межі (контакти манометрів М1-N і M2-N розімкнуті) і компресор не працює. В результаті падіння тиску в ресіверах до мінімального значення, встановленого для пуску першого компресора, замкнеться контакт М1-N першого манометра (N-нижня межа), спрацьовує реле КТ1 і своїм контактом включить пускач КМ1 двигуна першого компресора. У результаті роботи компресора К1 тиск у ресіверах буде підвищуватися і контакт М1-N розімкнеться, але це не призведе до відключення компресора, так як котушка реле КТ1 продовжує одержувати живлення через свій контакт і замкнутий контакт реле КТ4. При підвищенні тиску в ресіверах до максимального межі замкнеться контакт манометра М1-В (В-верхня межа), спрацює реле КТ4 і своїм контактом відключить реле КТ1, втратить харчування пускач КМ1 і компресор К1 зупиниться. p> У разі нестачі продуктивності першого компресора або його несправності тиск у ресіверах буде продовжувати падати. Якщо воно досягне межі, встановленої для замикання контакту M2-N другого манометра, то спрацьовують реле КТ3 і КТ2. Останнє своїм контактом включить пускач КМ2, тобто вступить в роботу компресор К2. Реле КТ2 після розмикання контакту M2-N залишається включеним через свій контакт і замкнутий контакт реле КТ4. Коли тиск у ресіверах в результаті спільної роботи обох компресорів піднімається до верхньої межі, замикається контакт манометра M2-В і включається реле КТ4. В результаті відключаються реле КТ1 і КТ2 й пускачі КМ1 і КМ2. Обидва компресора зупиняться. p> У схемі передбачений контроль справності компресорної установки. Якщо незважаючи на роботу обох компресорів тиск у ресіверах продовжує падати або не змінюється, то контакт M2-N нижньої межі залишається замкнутим, і реле КТ3 буде включено. Воно своїм контактом приведе в дію реле КТ5, яке з витримкою часу замкне свій контакт в ланцюзі аварійно - попереджувальної сигналізації, і персоналу буде поданий сигнал про необхідність усунення несправності.
Сигнальна лампа HL1 служить для світлової сигналізації про режим роботи установки при ручному режимі. Сигнальна лампа HL2 і реле напруги КТ6 служить для контролю наявності напруги в ланцюзі управління.
4 Розрахунок і вибору електричних апаратів та елементів електричної схеми
При виборі керуємося електричними апаратами наведеними в літературі.
Магнітні пускачі вибирають за наступними умовами:
1. струму і напрузі головних контактів
2. числу і роду головних контактів
3. напрузі котушки
4. числу і роду допоміжних контактів
5. конструктивним виконанням
Вибір апаратів ручного управління
До апаратів управління відносяться кнопки управління, вимикачі, перемикачі, кінцеві і шляхові вимикачі.
Вибір проводиться:
За номінальним напрузі мережі:
. (5.2)
За тривалого розрахунковим току ланцюга:
, (5.3)
. (5.4)
Тривалий розрахунковий струм цепі5
, (5.5)
де S - найбільша сумарна потужність, споживана апаратами при одночасній роботі.
, (5.6)
де - потужність споживана кожним окремим апаратом у включеному стані.
S = S КМ1 + S КМ2 + S КТ1 + S КТ2 + S КТ3 + S КТ4 = 50х2 +8 х4 = 132ВА (за формулою 5.6)
У схемі вентиляційної установки напруга в ланцюгах управління становить 220 В., максимальна кількість одночасно включених апаратів - 4 контактора і 4 проміжних реле. Згідно довідковими даними контактор в робочому стані споживає 50 ВА, а проміжні реле 8 ВА. Визначаємо тривалий розрахунковий струм:
(за формулою 5.5)
Таблиця 5.4 Технічні характеристики перемикачів
Позиційне
позначення
Серія
Номінальний
напруга, В
Номінальний струм, А
Число полюсів
Ступінь захисту
SA1
ПМВ Ф221Д1УЗ
220
10
2
IP40
SA2
ПМВ
Ф1121Д1УЗ
220
10
2
IP40
SA3
ПМВ Ф221Д1УЗ
220
10
1
IP40
У схемі є 3 перемикача SA, який забезпечує два режими роботи установки - автоматичний і ручний. ПМВ - перемикач малогабаритний загальнопромисловий, призначено комутації електричних ланцюгів управління, сигналізації та захисту напругою від 12 до 220В постійного струму і від 24 до 380В змінного струму частотою 50,60 і 400Гц при токах від 0,25 до 6,3 А в стаціонарних установках.
Вибір перемикачів здійснюється за розрахунковим току.
5. Розрахунок параметрів і вибір апаратів захисту
Апаратом захисту називається пристрій, який автоматично відключають захищається електричну ланцюг при ненормальних режимах роботи. До апаратів захисту відносяться плавкі запобіжники, автоматичні вимикачі, теплові реле.
1. Вибір автоматичних вимикачів:
Для вибору автоматичного вимикача необхідно встановити всі апарати і двигуни, які буде включати даний автоматичний вимикач, і знайти комутовані їм струми. Розрахувати струм електромагнітного та теплового расцепителей.
Виберемо автоматичний вимикач QF2 по такій умові:
Iел. расц. ≥ 1,2 Iрасч. , А (6.1)
де, Iрасч - струм розрахунковий двигунів, визначається за формулою:
Iрасч = ОЈIдв + Iупр; А (6.2)
де, ОЈIдв - сумарний струм двигунів, які включає даний автомат.
Iупр - струм ланцюга управління.
Iрасч = 3,9 +0,05 = 4,95 А (за формулою 6.2)
Iел. расц. ≥ 1,15 Г— 4,95 А (За формулою 6.1)
Iел. расц. ≥ 5,69 А
З методичних вказівок з курсового проектування вибираємо автоматичний вимикач марки АЕ2020 16/6, 3 з номінальним струмом максимального розчеплювача 6,3 А і кратністю відсічення 7. p> Перевіримо вимикач на спрацьовування, за умовою:
Iуст. ел магн. расц. . ≥ 1,25 (ОЈIном. дв. + Iпуск) (6.5)
7х6, 3А ≥ 1,25 х4, 95А
44,1 А ≥ 6,18 А
Умова виконується.
Виберемо автоматичний вимикач QF1 для силового ланцюга:
Iел.расц ≥ Iном, А (6.6)
Iрасч = 0,6 А
Iел. расц. ≥ 1,15 Г— 0,6 (За формулою 6.6)
Iел. расц. ≥ 0,69 А
Вибираємо автоматичний вимикач АЕ2020 16/1 з номінальним струмом максимального розчеплювача 1 А і кратністю відсічення 7.
Перевіримо автоматичний вимикач на спрацювання, за умовою:
7 Г— Iном ≥ Iпуск (6.7)
де, 7 - кратність відсічення електромагнітного розчеплювача;
Iпуск - пусковий струм
7 Г— 1А ≥ 5,6 А (За формулою 6.7)
7А ≥ 5,6 А
Умова виконується.
6. Розрахунок і вибір проводів кабелів
Вибір проводів будемо проводити за двома умовами:
Iдліт.доп. ≥ Iрасч
Iдліт.доп. ≥ Kз Г— Iз
де, Iдліт.доп - тривало допустимий струм для проводів та кабелів
Iрасч . - тривалий розрахунковий струм лінії;
Kз - кратність тривало допустимого струму проводу або кабелю по відношенню до номінального струму або струму спрацьовування захисного апарату (автоматичного вимикача K з = 1, запобіжника K з = 0,33);
Iз - номінальний струм, або струм спрацьовування захисного апарату.
1. Вибираємо провід для ланцюга управління:
Розрахунковий струм Iрасч ланцюга управління дорівнює 0,6 А, ланцюг управління захищена автоматичним вимикачем АЕ2020 16/1. Вибираємо для ланцюга управління провід ПВ1 перерізом 1,0 мм 2 , тому що за даним проводу може протікати допустимий струм 16 А.
16А ≥ 1А
Перевіримо вибраний провід за умовою. Так як провід захищений запобіжником, то K з = 1, тоді:
16А ≥ 1 Г— 1А
16А ≥ 1 А
Обраний провід ПВ1 відповідає умові. p> 2. Виберемо провід для живлення групи електродвигунів (М1, М2).
Робочий струм ланцюга дорівнює струму двигуна Iном. дв = 30,19 А , двигун захищений автоматичним вимикачем АЕ2040 63/50 з струмом електромагнітного розчеплювача = 50А. p> Вибираємо провід ПВ з ПВХ ізоляцією перетином 16 мм 2
Перевіримо вибраний провід за умовою, т.к кабель захищений автоматичним вимикачем, то K з = 1
60А ≥ 1х50А
Обраний провід ПВ відповідає умові. br/>
7. Структурна схема електроустаткування верстата
Схема структурна визначає основні функціональні частини електрообладнання, їх призначення та взаємозв'язки і служить для загального ознайомлення з розробляється установкою. На структурній схемі розкривається не принцип роботи окремих функціональних частин, а тільки взаємодія між ними. Тому складені частині зображені спрощено у вигляді прямокутників довільної форми. Графічне побудова схеми дає наочне уявлення про послідовність взаємодії функціональних частин в електроустаткуванні установки. На лініях взаємодії стрілками позначається напрям ходу процесів, відбуваються в схемі. Схеми функціональні роз'яснюють певні процеси, що протікають в окремих функціональних частин або в установці в цілому. Цими схемами користуються для вивчення принципів роботи виробу, а також за її налагодження, контролі, ремонті. Функціональна схема по порівняння зі структурною більш детально розкриває функції окремих елементів і пристроїв. Функціональні частини і зв'язки між ними на схемі зображують у вигляді умовних графічних зображень, встановлених відповідними ГОСТами ЕСКД. Для побудови структурної схеми електрообладнання розроблюваної установки розбивають на основні функціональні блоки.
8 Розміщення електрообладнання
На лицьовій стороні шафи керування є наступні органи управління:
В· рукоятки універсальних пакетних перемикачів SA1 і SA2, для перемикання в автоматичний і ручний режими роботи;
В· пакетний перемикач SA3 для визначення черговості включення компресора;
Усередині шафи управління розміщуються: два автоматичних вимикача серії АЕ2040 63/50 і один АЕ2020 16/1, два магнітних пускачів серії ВА13 63/40, три проміжних реле РПЛ - 1100 + РТЛ - 11, одне РПЛ - 1100, два РПЛ - 1101. p> Схема з'єднань і підключення призначена для спрощення процесу і підключення електроустаткування установки. Так само схема з'єднань та підключення дозволяє значно спростити і прискорити процес ремонту і профілактичного огляду. Схема з'єднань та підключення розташована на аркуші № 2.
9 Монтаж електрообладнання (Верстата, механізму, установки)
Весь процес монтажу електроустаткування можна розділити на дві групи: монтаж силової частини (у більшості своєму двигуни) і монтаж комутаційних і захисних апаратів (автоматичні вимикачі, магнітні пускачі, проміжні реле, запобіжники, кнопкові пости і т.д.). Монтаж комутаційних і захисних апаратів виконується з урахуванням наступних вимог:
1. Розміщення апаратів має бути компактним і зручним. 2.Комплект головних вузлів розташовують в місцях найбільш зручних для обслуговування. 3. Запобіжники для окремих силових ланцюгів ставлять вище, а теплові реле нижче відповідних контактів.
Місця приєднання проводів необхідно добре затягнути (неякісне закріплення призводить до передчасного виходу апарату з ладу). Заборонено використання проводів та кабелів з пошкодженою ізоляцією. Також ізоляція проводів повинна відповідати вимогам категорії безпеки приміщення.
Монтаж магнітних пускачів:
Встановлюють на силових розподільних скобах, на розподільних щитах або окремо на конструкціях, що прикріплюються до стін, колонам і т.п. Магнітні пускачі встановлюють вертикально по схилу. При цьому відхилення по вертикалі допускається не більше п'яти градусів. Поверхня контактів пускача оглядають після випробування його під навантаженням і в разі появи на ній напливів обробляють напилком. Змащувати контакти пускача не допускається.
Розміри розчину, провалу і натиснення головних і допоміжних контактів перевіряють і регулюють відповідно з вказівками підприємств - виробників. Якщо при включенні магнітного пускача чутно сильне гудіння його магнітної системи, усувають наступні можливі несправності: недостатню затягування гвинтів, що кріплять осердя; пошкодження короткозамкненого витка; надмірне натискання контактів; нещільне прилягання якоря сердечникові внаслідок забруднення поверхонь прилягання або наявності на них мастила.
У реверсивних пускачів перед включенням в роботу ретельно перевіряють роботу блокування, що запобігає можливість одночасного включення силових контактів прямого і зворотного ходу.
Монтаж перемикачів:
Зазначені вище прилади монтують розподільних щитах і силових пунктах (шафах). Установка цих апаратів виконується за рівнем і схилу. Затягування гайок і гвинтів виробляється до відмови, але із зусиллям не більше 150 Н і без ривків. Після затягування всіх кріплень перевіряється щільність зіткнення контактного ножа зі стійкою щупом 0,05 мм. У разі проходу щупа більш ніж на 1/3 контактної поверхні необхідно усунути причини перекосу. Контактні ножі апаратів при включенні повинні стосуватися контактних стійок з обох боків по всій лінії. При цьому В«відпружинюванняВ» контактних губок стійок при вході в них ножа має бути добре помітно на око. Всі частини, що труться покривають тонким шаром технічного вазеліну або спеціальної мастила.
Монтаж проводів і кабелів:
Всі проводи й кабелі розташовані поза шафи управління піддаються обов'язковому захисту від механічних пошкоджень, шляхом затягування їх в металеві або поліетиленові труби. Всі з'єднання і відгалуження виконуються за допомогою клемних колодок або коробок. Провід в шафах керування прокладаються паралельно один одному, всі вигини виконуються під прямим кутом. При великій кількості однаково спрямованих проводів їх збирають в пучки за допомогою джгутів. На кінець дроту одягається кембрік, на якому вказується номер дроти відповідно до схеми, для зручності обслуговування. Металеві труби і коробки підлягають обов'язковому заземлення.
10 Інструкція з експлуатації електрообладнання установки
До обслуговування і експлуатації установки допускаються особи, ознайомлені з технічним описом і пройшли інструктаж з техніки безпеки при роботі з електрообладнанням.
До спеціального журнал має бути внесена відмітка про ознайомлення відповідальної особи та всіх членів бригади, яка обслуговує установку з даною інструкцією, зазначені дата і прізвище особи, проводило інструктаж з техніки безпеки.
Керівник ділянки повинен прийняти всі належні заходи для того, щоб виключити можливість неполадок в роботі устаткування, аварій і нещасних випадків з персоналом. Для цього потрібно:
а) навчити обслуговуючий персонал безпечним методам роботи, перевірити наявність на робочих місцях інструкції з експлуатації;
б) категорично заборонити під час роботи установки ремонт або заміну апаратів і приладів.
При обслуговуванні поршневого компресора і живлення систем автоматики та сигналізації слід керуватися В«Правилами експлуатації електроустановокВ». p> Після першого запуску установки, необхідно оглянути всі її елементи і переконатися у відсутності:
1. несправностей електрообладнання;
2. ненормального нагріву різних частин установки;
3. течі в трубопроводах, швах, у заглушках і фланцевих з'єднаннях, резервуарах і т.д.
Всі помічені несправності слід зафіксувати в робочому журналі і вжити заходів до якнайшвидшого їх усунення.
При заступання на чергування черговий оператор повинен переконатися в нормальній роботі установки: у відсутності попереджувальних сигналів і відсутності течі у вентилях, трубопроводах і т.д. Про огляд робиться відповідний запис в оперативному журналі. p> При спрацьовуванні сигналізації про ненормальну роботу компресорної установки установка відключається автоматично.
Основні несправності електричної схеми стан ка:
1 Вийшов з ладу перемикач, можлива причина підгоріли контакти, замінити старі на нові;
2 Перегоріли контакти, залипання контактів, замінити контакти;
3 Вийшов з ладу Ел.двигуни, замінити на новий або розібрати усунути причину по якій він вийшов з ладу.
3 Несправність магнітних котушок, замінити на нові або розібрати усунути причину по якій вони вийшов з ладу.
11 Вибір технічного рішення модернізації
Модернізація - це внесення в конструкцію діючого електроустаткування змін, які підвищують його технічний рівень і поліпшують його економічні характеристики.
Модернізація устаткування є невід'ємною частиною курсового проекту. Для даної компресорної установки здійснюємо наступний вигляд модернізації:
Включаємо в схему універсальний блок захисту асинхронних електродвигунів УБЗ-301. Який призначений для постійного контролю параметрів мережевої напруги і діючих значень фазних/лінійних струмів трифазного електрообладнання 380 В/50 Гц, для асинхронних електродвигунів.
Здійснює повну та ефективний захист електроустаткування відключенням від мережі та/або блокуванням його пуску в наступних випадках:
В· неякісному мережевому напрузі (неприпустимі скачки напруги, обрив фаз, порушення чергування і злипання фаз, перекіс фазних/лінійних напруг);
В· механічних перевантаженнях (симетричний перевантаження по фазним/лінійним струмів) - захист від перевантаження з залежною витримкою часу;
В· несиметричних перевантажень по фазним/лінійним струмів, пов'язаних з пошкодженнями всередині двигуна - Захист від перекосів фазних струмів з подальшою забороною АПВ;
В· зникненні моменту на валу ЕД - захист по мінімальному пусковому та/або робочому струму;
В· при неприпустимо низькому рівні ізоляції на корпус - перевірка перед включенням з блокуванням пуску при поганій ізоляції;
В· замиканні на "землю" обмотки статора під час роботи - захист по струмах витоку на "землю"