Электропривод вентиляционной установки

 

Содержание:

 

Введение………………………………………………………………………..2

Описание технологической  и кинематической схем установки……............4

Расчет механических нагрузок и построение нагрузочной диаграммы 

двигателя…………………………………………………………………….…7

Выбор типа электродвигателя…………………………………………….….12

Расчет и построение механической характеристики рабочей машины. 

Проверка выбранного электродвигателя по перегрузочной способности…14

Определение приведённого к  валу двигателя момент инерции 

рабочей машины……………………………………………………………….16

Расчет и построение механической характеристики электродвигателя.

Определение времени пуска  и торможения электропривода……………….17

Проверка выбранного электродвигателя по тепловому режиму при работе

и при пуске……………………………………………………………………...20

Определение Активной и реактивной мощности, потребляемые из сети

двигателем или агрегатом  в целом и cosφ……………………………………22

Принципиальная и  монтажная  электрические схемы управления электроприводом……………………………………………………………….24

Выбор аппаратуры управления и защиты…………………………………….26

Расчет показателей надежности……………………………………………….28

Заключение……………………………………………………………………...31

Список литературы……………………………………………………………..32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Проблема и актуальность данной работы заключаются в том, что внастоящее время в России наблюдается тенденция к реконструкции старых хранилищ и приспособлению других зданий (складов, ферм, котельных) к хранилищам. Реконструкция таких зданий часто является компромиссом. Во многих случаях из-за ограничения по высоте здания невозможно оптимально использовать площадь хранилища. Удельный объем хранения на 1 кв. м. на 20-25 % ниже, чем у новых хранилищ, строительство которых достаточно дорого. Из-за больших затрат на строительство многие заказчики ищут варианты удешевления проектов. К сожалению, они часто экономят на технологическом оборудовании, что приводит к неоправданным потерям.

Целью создания вентиляционного и холодильного оборудования является достижение оптимального микроклимата хранилищ, обеспечивающего сохранение качества хранимой продукции до оптимального времени сбыта. Поэтому при проектировании хранилищ всегда необходимо исходить из продукта - его назначения, количества, размера партий, нормы и графиков отгрузки.  
Успех хранения при этом не зависит от размера хранилища. Эффективное хранение с автоматизированным управлением возможно при объеме от 50 тонн картофеля, овощей, фруктов и выше. Верхней границы теоретически нет. Сегодня не являются редкостью комплексные хранилища объемом до 10 000 тонн. Отдельные помещения такого комплекса могут быть выполнены в различных вариантах.

Принудительная вентиляция обеспечивает наиболее равномерное  распределение воздуха по продукту, позволяет использовать для вентилирования внешний воздух, либо смешивает его  с воздухом из хранилища в зависимости  от требуемой температуры и влажности  внутри помещения.

При хранении картофеля и  фруктово-овощной продукции в  специализированных помещениях для  охлаждения используют либо внешний  воздух, либо внутренний проходящий через  испарители холодильной установки. При этом объем поступающего в  хранилище воздуха в различные  периоды хранения зависит: от вида продукции; от герметичности воздушных каналов  и самого помещения; от разности между  заданной температурой хранения продукции  и ее фактического значения. По статистике метеорологической службы среднесуточная влажность воздуха в дождливый  день составляет 80-85%, вол время туманов 95-99%, а в ясную погоду не превышает 70%. Поэтому использование внешнего сухого воздуха для вентиляции продукции, находящейся на хранении, приводит к невосполнимым потерям влаги  и уменьшения массы продукта вследствие усушки. При использовании холодильных  установок процесс потери влаги  протекает более интенсивно из-за ее конденсации на испарителях. По многочисленным исследованиям, проведенным в ряде отечественных и зарубежных научных  учреждениях, реальные потери массы  яблок за 8 месяцев при использовании наружного воздуха для охлаждения продукции составляют от 15 до 20%. Кроме потери веса,  усушка продукции после длительного хранения приводит к ухудшению ее товарного вида и потерям вкусовых качеств.

Актуальность работы состоит  в том, что правильно подобранные системы вентилирования обеспечивают высокий уровень сохранности картофеля, фруктов и овощей за счет интенсивного использования сотовых и центробежных увлажнителей, установленных на входе и внутри магистрального канала (вентиляционной шахты), откуда воздух распределяется по всему хранилищу. Сотовый увлажнитель позволяет производить охлаждение воздушного потока на 1,5-2 ºС, если влажность входящего воздуха имеет значение ниже 99%.

         Научная новизна состоит в  том, что управление режимами хранение производит компьютер, программа которого адаптирована для обеспечения сохранности различного вида продукции, предусматривает использование нескольких режимов хранения, учитывает практически все возможные параметры (температура, влажность, содержание  СО2 и т.п.), которые могут повлиять на изменение качества продукта для того, чтобы своевременно произвести корректировку режима вентиляции.Для подачи воздуха в хранилище используются осевые вентиляторы, которые обеспечивают поток большого объёма воздуха при статическом давлении 130 – 350 Па.

Таким образом, практика использования хранилищ,  с правильно рассчитанной системой вентиляции, показала, что их использование не только снижает потери веса продукции из-за выноса влаги и сохраняет качество продукции, но также позволяет экономить электроэнергию и создавать более равномерную нагрузку на электрические сети за счет применения частотных регуляторов.

 

1. Описание технологической и кинематической схемы

Кинематическая схема  вентиляционной установки

1 – двигатель  2-вентиляционный диск

Так как речь идет о вентиляции складов и хранилищ сельскохозяйственной продукции, то такие здания оборудуются  механической приточной и естественной вытяжной системами вентиляции. Приточная вентиляция подает на склад внешний воздух непосредственно в места хранения сельхозпродукции. Вытяжная вентиляция склада выводит использованный воздух из всего помещения через вытяжные воздуховоды, которые располагаются в пространстве над кровлей и устроены в виде вентиляционных шахт. Этот процесс представлен на рисунке 1.

Рис.1Общеобменная система вентиляции контейнерного хранилища с подачей приточного воздуха «снизу-вверх».

1. вытяжная шахта;
2. штабель
3. подпольный распределительный воздуховод;
4. подпольный магистральный воздуховод;

Рис.2Система вентиляции с распределительными каналами.

Хранилище контейнерного  типа с подземными воздухораспределительными  каналами более детально изображено на рисунках 2 и 3. Это один из самых  удобных вариантов массового  хранения яблок. Его преимущества - в оптимальном использовании  площади хранилища и удобстве при механизированной закладке и  выгрузке продукции.

Рис.3 Общая схема хранилища

Воздушный, температурный  и влажностный режим в хранилище  поддерживается за счет изменения частоты  вращения вентиляторов и количества включенных секций калорифера. Работу вентилятора регулировать за счет изменения  частоты вращения электродвигателей, получающих питание от тиристорного регулятора напряжения. Датчиками температуры  и влажности являются терморезистор  и психрометр на терморезисторах.

 

 

Рисунок 4. Структурная схема ЭП

 

Таблица 1. Исходные данные.

Продукт хранения Емкость хранилища, т	Яблоки
	2000
Расход воздуха на 1 тм3/ч	50
Относительная влажность  внутри помещения, %	85
Температура в хранилище  в момент закладки, град. С	20
Температура в период охлаждения в хранилище, град. С	5
Температура в основной период зимнего хранения, град. С	3
Скорость движения воздуха  в воздуховоде, м/с	10

 

Момент инерции вентилятора J_в = 10 J_дв. Момент трогания вентилятора

Мо = 0,15 М_вн. Показатель степени в уравнении механической характеристики х = 2.

 

2. Расчет механических нагрузок и построение нагрузочной диаграммы электродвигателя

 

Производительность одного вентилятора оценивается после  определения общего количества воздуха, необходимого для его подачи в  помещение.

где L – расчетное количество воздуха для технологического процесса;  n – число выбранных вентиляторов.

По исходным данным задана  , технологический целесообразно установить 5 вентиляторов в хранилище объемом 3000 (объем находится, исходя из того, что средняя плотность яблок и с учетом воздуховодов, мест под шкаф управления микроклиматом ).

 

Выбранный вентилятор должен обеспечивать полный напор:

Динамическая составляющая напора вентилятора определяется:

где ρ – плотность воздуха, кг/м³ (ρ=1,26 при температуре 20 С0);  V – скорость воздуха в воздуховоде вентилятора, м/с .

 

Статическая составляющая напора вентилятора оделяется по формуле

 

где l – длина воздуховода, м;  R – сопротивление воздуховода, Па/м;  Σξ – потери в местных сопротивлениях.

 

где D— диаметр воздуховода; D= 400 мм, γ — удельный вес воздуха;

γ = 11,77 Н/м³

Потери напора в местных  сопротивлениях составляют порядка 10... 12% динамического напора; Σβ = 0,1 = 7,56 Па.

 

 

Мощность  электропривода  вентилятора  определяется из выражения:

где Q – производительность м3/с;  H – полный напор,  η_п – к.п.д. передачи;

η_в – к.п.д. вентилятора (η_в =0,4–0,6 –для крупных, 0,1–0,2 – для мелких);  K_З – 1,1–1,5 – коэффициент запаса при работе с трубопроводом (большие значения относятся к малым мощностям).

Принимаем η_п  =0.98,  η_в =0.85, K_З =1.1

 

В соответствии с рассчитанными  параметрами выбираем осевой вентилятор

ВО-14-320-4

 

Вентилятор	Конструктивное исполнение	Двигатель		Частота вращения рабочего колеса, об/мин	Параметры в рабочей  зоне		Масса вентилятора  не более, кг
		Типоразмер	Мощность, кВт		Производительность, тыс. м3/час	Полное давление, Па
ВО-14-320-4	1	АИР80А4	1,1	1500	10,4-15,5	230-150	48

 

Габаритные и присоединительные  размеры  ВО-14-320 № 4-6,3

Рис 6.

1 -Корпус вентилятора; 2-Электродвигатель; 3-Рабочее колесо 
4-Крыльчатка охлаждения; 5-Заглушка регулировочного болта (вместо 11); 

6-Регулировочный  болт (вместо 13); 7-Рынболт (вместо 14); 8-Стойка (вместо 8);

 

№ вент.	Размеры, мм											Кол-во лоп.
	D	D1	D2	D3	A	B	C	E	H	H1	n
4	400	405	435	460	360	310	320	250	489	250	8	3

Аэродинамическая характеристика вентилятора ВО-14-320 № 4

Рис.7Акустические характеристики, измеренные со стороны нагнетания на номинальном режиме работы вентиляторов ВЦ 4-75

№ вент.	n,мин-1	Значение Lpl, дБ в октавных полосах f,Гц							Lpa,дБА
		125	250	500	1000	2000	4000	8000
4	1320	70	67	72	71	68	62	54	75

 

Исходя из типа вентилятора,  выбирается электродвигатель АИР80А4, так как нагрузка постоянная, то Р_н³ Р.

Синхронная частота вращения 1500 об/мин

Тип двигателя	Рн, кВт	cosφ	ηн, %	Sн	Mmax/Мн	Mп/ Мн	Mmin/Мн	Iп/Iн	J, кгм2	Масса, кг
АИР80А4	1,1	75	0,81	7	2,2	2,2	1,6	5,5	0,0032	9,9