Проектирование схемы управления станком-качалкой
Станок-качалка устанавливается на специально подготовленном фундаменте (обычно бетонном), на котором устанавливаются: платформа, стойка и щит управления. Выбираем универсальный переключатель режимов работы типа ALCLR'22 на три фиксированных положения «I-II-III», и переключатель того же типа на два положения «I-О». Питающий кабель для щита управления и двигателя СК ВВГ 4Ч4. Длина провода 10 и 5 м… Читать ещё >
Проектирование схемы управления станком-качалкой (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Тема курсовой работы — проектирование схемы управления станком-качалкой.
Из всех отраслей хозяйственной деятельности человека энергетика оказывает самое большое влияние на нашу жизнь. Просчеты в этой области имеют серьезные последствия. Тепло и свет в домах, транспортные потоки и работа промышленности — все это требует затрат энергии. Основой энергетики сегодняшнего дня являются топливные запасы угля, нефти и газа, которые удовлетворяют примерно девяносто процентов энергетических потребностей человечества. Нефтегазодобывающая отрасль в экономике России занимает одну из ведущих позиции, являясь бюджетообразующей. Поэтому малейший простой нефтепромыслового оборудования влечет за собой большие экономические потери.
Эффективность станка-качалки зависит от многих факторов. Главный из них это правильный выбор электрического оборудования, которое должно находиться в полной совместимости.
Цель курсовой работы: спроектировать схему управления станком-качалкой.
Задачи:
1. Разработать электрическую схему управления станком-качалкой;
2. Выбрать необходимое оборудование в соответствии с требованиями;
3. Расчитать токи короткого замыкания;
4. Выбрать и рассчитать заземляющие устройства в соответствии с требованиями;
5. Составить смету затрат;
6. Сделать вывод.
1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Разработка схемы управления станком-качалкой
Рис 1 — схема управления СК Станок-качалка управляется несколькими способами: с помощью ручного управления, автоматического и дистанционного. Рассмотрим способ ручного управления.
Ручное управление. При включении автомата QF1 и QF3 ток пойдет по цепи:
Фаза С-QF1-QF3-конт. ручного управл. (ручн) —SA2- КМ-КК-фаза А;
Контактор КМ замкнет свои контакты и двигатель СК включится. При отключении автомата QF1 контактор перестанет получать питание, в результате чего разомкнутся его контакты.
Автоматическое управление. При включении автомата ток пойдет по цепи:
Фаза С-QF3-QF1-конт.авт.управл.(Авт)-контакт КМ-реле времени РВП-фаза А;
РВП получит питание и через выдержку времени замкнет свой контакт и ток пойдет по цепи:
Фаза С-QF1-QF3-конт.авт.управл.(Авт)-контакт РВП-КМ-КК-фаза А;
Контактор КМ замкнет свой контакт в цепи:
Фаза С-QF3-QF1-конт.авт.управл.(Авт)-контакт КМ-КМ-КК-фаза А;
И разомкнет контакт в цепи:
Фаза С-QF3-QF1-конт.авт.управл.(Авт)-контакт КМ-РВП-фаза А;
Двигатель получает питание. Так же предусмотрены контакты ДУ, для подключения устройств осуществляющих дистанционное управление станком-качалкой.
1.2 Монтажная схема щита управления
Станок-качалка устанавливается на специально подготовленном фундаменте (обычно бетонном), на котором устанавливаются: платформа, стойка и щит управления.
На платформу устанавливается редуктор и электродвигатель. Иногда электродвигатель расположен под платформой. Последний вариант имеет повышенную опасность, поэтому встречается редко.
Щит управления представляет собой коробочный блок, в котором расположено электрическое оборудование.
Для проведения монтажных работ необходима монтажная схема, которая обеспечит наглядность и доступность схемы.
Рис 2 — монтажная схема СК Обозначения
A, B, C — фазы;
N — нулевая жила кабеля;
QF — автоматический выключатель;
HL — лампы сигнализации;
KK — тепловое реле;
KT — реле времени;
KM — контактор малогабаритный;
SA — переключатель;
ДУ — контакты для подключения устройств дистанционного управления;
XS — штепсельный разъем (разборное соединение).
1.3 Выбор исполнительного механизма
Так как объекты нефтепромысла являются пожарои взрывоопасными, в качестве исполнительного механизма выбран двигатель АИР 180 МА8 СН.
Двигатель полностью отвечает требованиям безопасности.
Таблица 1 — Технические характеристики электродвигателя
Марка | Мощность, кВт | Частота вращения, об/мин | Коэффициент мощности cosц | КПД | Масса, кг | |
АИР 180 МА8 СН | 0,8 | 70% | ||||
2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Выбор автоматических выключателей
Автоматические выключатели служат для защиты цепей от токов короткого замыкания и перегрузок. Их выбор осуществляется по номинальному току и напряжению.
Iном.ав? Iр,
где Iном.ав-ток номинальный автомата, А;
Iр-расчетный ток двигателя, находится по формуле:
[А],
где Рн — номинальная мощность двигателя, кВт; Uном — номинальное напряжение двигателя, кВ. Cosцном — номинальный коэффициент мощности двигателя, о.е.
= ;
Выбираем трехполюсной автоматический выключатель ВА47−29 фирмы ИЭК.
Таблица 2 — Технические характеристики ВА47−29
Марка | Обозначение по схеме | Uном, В | Iном, А | |
ВА 47−29 3Р | QF1 | |||
ВА 47−29 3Р | QF2 | |||
Проверим выбранный автомат по току:
Iном.ав? Iр; Iном.ав = 32 А, Iр = 27 А
32 А? 27 А — условие выполняется.
Проверим выбранные автоматы по напряжению:
Uном.ав? Uуст; Uном.ав = 0,4 кВ, Uуст, = 0,4 кВ
0,4 кВ? 0,4 кВ — условие выполняется.
Для защиты цепей управления выберем однополюсной автоматический выключатель исходя из следующих условий: в цепях управления установлен один малогабаритный контактор КМИ-23 210.
Мощность катушки управления составляет 60 ВА. Таким образом,
Iр = (1*0,06)/0,4=0,15 А
Выбираем однополюсной автоматический выключатель ВА47−29 фирмы ИЭК.
Таблица 3 — Технические характеристики ВА47−29
Марка | Обозначение по схеме | Uном, В | Iном, А | |
ВА 47−29 1Р | QF3 | |||
Проверим выбранный автомат по току:
Iном.ав? Iр; Iном.ав = 1 А, Iр = 0,15 А
1 А? 0,15 А — условие выполняется.
Проверим выбранные автоматы по напряжению:
Uном.ав? Uуст; Uном.ав = 0,4 кВ, Uуст, = 0,4 кВ
0,4 кВ? 0,4 кВ — условие выполняется.
2.2 Выбор малогабаритных контакторов для силовой цепи и цепи управления
Контакторы служат для дистанционного управления двигателями. Их выбор осуществляется по номинальному току и напряжению.
Выберем контактор КМИ-23 210 для цепи управления.
Iном.мп? Iр, 32 А? 27 А-условие выполняется;
Uном.мп? Uуст, 400 В? 400 В — условие выполняется.
Таблица 4 — Технические характеристики контактора
Марка | Обозначение по схеме | Uном, В | Iном, А | Uупр, В | Наличие блок-контакта | |
КМИ-23 210 | КМ | 1Р | ||||
Поскольку определяющим для цепей управления является наличие определенного числа нормально замкнутых и разомкнутых контактов, то выбираем контакторы КМИ первой величины с цепями управления Uупр=400 В. Для обеспечения коммутационной способности достаточно применить контакторы с номинальным током главных цепей 32 А.
2.3 Выбор светосигнальной арматуры
В качестве сигнальных ламп выбираем светодиодные индикаторы красного и зеленого цвета AD'22DS.
Uном.HL? Uуст; 230 В? 230 В-условие выполняется.
Таблица 5 — Технические характеристики индикаторов
Марка | Обозначение по схеме | Uном, В | Цвет | Диаметр, мм | |
AD'22DS | HL1 | зеленый | |||
AD'22DS | HL2 | красный | |||
AD'22DS | HL3 | красный | |||
2.4 Выбор переключателей
Выбираем универсальный переключатель режимов работы типа ALCLR'22 на три фиксированных положения «I-II-III», и переключатель того же типа на два положения «I-О».
Uном.SA? Uуст; 400 В? 400 В — условие выполняется.
Таблица 6 — Технические характеристики переключателя
Марка | Обозначение по схеме | Uном, В | Iном, А | Цвет | Диаметр, мм | |
ALCLR'22 | SA1 | 7,5 | черный | |||
ALCLR'22 | SA2 | 7,5 | черный | |||
2.5 Выбор штепсельных разъемов
Выбираем штепсельный разъем марки РШК 4×60, для обеспечения надежной коммутации цепей управления и автоматики 0,4 кВ.
Таблица 7 — Технические характеристики
Марка | Обозначение по схеме | Uном, В | Iном, А | Количество контактов | |
РШК 4×60 | XS | ||||
2.6 Выбор проводов и кабелей
а) Определяем длину монтажного провода по монтажной схеме и выбираем провод по допустимому току.
Выберем провод ПВ 1Ч2,5 Iк.доп = 33 А (на воздухе). Так как нагрузка силовой части составляет 27 А, то провод выбран верно.
Таблица 8 — Технические характеристики провода ПВ 1×2,5
Марка | Iк.доп, А | Iр, А | Uном, В | Особенности | |
ПВ 1×2,5 | Однопроволочный, для монтажа силовых цепей и цепей управления | ||||
Расчитаем активное и реактивное сопротивление провода:
r = r0 * l — активное сопротивление;
х= х0 * l — реактивное сопротивление;
P, Q — активное и реактивное сопротивление;
l — длина;
r0 = 12,3 мОм/м;
х0 = 0,126 мОм/м;
l = 10 м;
r = r0*l = 12,3*10 = 123 мОм;
х = х0*l = 0,126*10 = 1,26 мОм;
б) Питающий кабель для щита управления и двигателя СК ВВГ 4Ч4. Длина провода 10 и 5 м. Iк.доп=34 А (на воздухе). Проверим выбранный провод по допустимому току.
Так как нагрузка силовой части составляет 27 А, то кабель выбран верно.
Таблица 9 — Технические характеристики провода ВВГ 4х4
Марка | Iк.доп, А | Iр, А | Uном, В | Особенности | |
ВВГ 4х4 | Многопроволочная медная жила для подачи питания | ||||
Проверим ВВГ 4×4 по потере напряжения
где r = r0 * l — активное сопротивление кабеля;
х= х0 * l — реактивное сопротивление кабеля;
P, Q — активное и реактивное сопротивление кабеля;
l — длина;
(отрезок кабеля ТП — щит 10м)
r0 = 4,63 мОм/м;
х0 = 0,107 мОм/м;
l = 15 м;
r = r0*l = 4,63*10 = 46,3 мОм;
х = х0*l = 0,107*10 = 1,07 мОм;
Pном= 15 кВт;
= 0,8;
Qн = Рн*tg* = = 15 * = 11,25 кВАр
= = = 1,76 В
;
19? 1,76 В — условие выполняется.
(отрезок кабеля щит-двигатель 5м)
r0 = 4,63 мОм/м;
х0 = 0,107 мОм/м;
l = 15 м;
r = r0*l = 4,63*5 = 23,15 мОм;
х = х0*l = 0,107*5 = 0,53 мОм;
Pном= 15 кВт;
= 0,8;
Qн = Рн*tg* = = 15 * = 11,25 кВАр
= = = 0,88 В
;
19? 0,88 В — условие выполняется.
Таблица 10 — Потери напряжения в силовых кабелях ВВГ 4х4
Трасса | Марка кабеля | Iк.доп, А | Iр, А | Р, кВт | Q, кВАр | Длина, м | x0, мОм/м | r0, мОм/м | x, мОм | r, мОм | ДU, В | |
ТП-щит | ВВГ 4Ч4 | 11,25 | 0,107 | 4,63 | 1,07 | 46,3 | 1,76 | |||||
Щит-двигатель | ВВГ 4Ч4 | 11,25 | 0,107 | 4,63 | 0,53 | 23,15 | 0,88 | |||||
2.7 Расчёт токов короткого замыкания
Произведем расчет тока трехфазного короткого замыкания.
1. Зарисуем расчетную схему (рис 3).
станок оборудование ток замыкание
Рис 3 — расчетная схема
2. По расчетной схеме начертим схему замещения (рис 4).
Рис 4 — Схема замещения
3.Определим сопротивление до точки КЗ Сопротивления шины ТП:
r0 = 0,31 мОм/м;
х0 = 0,18 мОм/м;
Тогда r = r0 * l = 0,31 * 1 = 0,31 мОм (l-длина, l=1м);
х= х0*l = 0,18 * 1 = 0,18 мОм.
Определим суммарное сопротивление до точки КЗ хк1= хтр + хштп = 64,7+0,18+4,5+1,07+0,53=70,98 мОм;
rк1= rтр + rруб + rштп + 31,5+0,4+0,31+5,5+5,5+44,3 + +23,15 =110,66 мОм;
Определим полное сопротивление до точки КЗ
Zкз= = =131,46 мОм;
Определим ток трехфазного короткого замыкания Таблица 11 — Расчёт токов короткого замыкания
Точка | Результирующее сопротивление xk, мОм | Результирующее сопротивление rk, мОм | Результирующее сопротивление zk, мОм | Ток трехфазного КЗ, кА | |
Точка КЗ | 70,98 | 110,66 | 131,46 | 1,75 | |
2.8 Расчет заземления
1. Определим сопротивление грунта. Грунт в районе ТП — глина, следовательно, Ом*м (по таблице 1.13.3);
2. Определим коэффициент сезонности (по таблице 1.13.2)
Примем, для вертикального вида заземлителя и второй климатической зоны.
3. Определим сопротивление вертикального заземлителя:
Ом;
4. Определим количество вертикальных заземлителей:
где нормируемое сопротивление заземляющих устройств;
5. Определим количество вертикальных электродов с учетом их экранирования:
где — коэффициент использования электродов (таблица 1.13.5);
6. Определим сопротивление вертикальных заземлителей при принятом количестве:
;
7. Определим длину соединительной полосы:
где, а — расстояние между электродами;
8. Определим сопротивление соединительной полосы:
где b — ширина соединительной полосы (0,04м);
t — глубина заложения (0,8м).
9. Общее сопротивление заземляющего устройства:
.
3. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Для сборки щита управления станком-качалкой выбрано необходимое оборудование и составлена смета затрат Таблица 12 — смета затрат на оборудование
№ п/п | Наименование | Цена, руб | Кол-во, шт | Стоимость, руб | |
Эл.двигатель АИР 180 МА8 СН | |||||
Контактор малогабаритный КМИ-23 210 ИЭК | |||||
Автоматический выключатель ВА 47−29 3Р С32 ИЭК | |||||
Автоматический выключатель ВА 47−29 1Р С1 ИЭК | |||||
Реле тепловое РТИ-2355 ИЭК | |||||
Переключатель ALCLR22 ИЭК | |||||
Лампа сигнализации AD22DS ИЭК | |||||
Щит с монтажной панелью ЩМП-3 ИЭК (550×500×220) YKM40−03−31 | |||||
Кабель ВВГ 4х4 | |||||
Розетка щитовая ШЩ 4×60-Р | |||||
Провод ПВ1 1х4 | |||||
Универсальный переключатель УП | |||||
Контактор малогабаритный КМИ-23 210 ИЭК | |||||
Приставка выдержки времени ПВИ-12 ИЭК | |||||
Приставка ПКИ-22 ИЭК | |||||
Стоимость оборудования: | |||
Монтаж (50% от стоимости материалов), руб. | |||
Расходы на транспортировку (1% от стоимости материалов), руб. | 307,24 | ||
Капитальные затраты, руб. | 46 393,24 | ||
Заключение
Цель работы достигнута — схема управления станком качалкой спроектирована.
При выполнении данной работы были произведены расчет электрической схемы, выбрано оборудование, аппараты управления и защиты, провода и кабели. Разработана электрическая и монтажная схема в среде программы Автодеск Автокад.
Был изучен и описан принцип работы элементов схемы, а так изучен принцип действия двуплечих СК нефтепромысла.
Был составлен перечень используемых элементов и рассчитана стоимость изделий и аппаратов.
Список использованных источников
1 Алиев И. И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию: Учебное пособие для вузов. -2-е изд., доп. — М.: Высшая школа., 2000.
2 Каталог продукции ИЭК 2009 СК-ПРОМСЕРВИС.
3 Расчет и проектирование схем электроснабжения. Методика курсового проектирования. — М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2010.-214с., ил.-Профессиональное образование;
4 Правила устройства электроустановок 7-е издание
5 http://ru.wikipedia.org/