Компрессорная станция

Схема форсировки предназначена для осуществления форсировки возбуждения при падении напряжения в статорной цепи двигателя. Схема питается от трансформатора напряжения Т15. 

2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 

2.1 РАСЧЕТ МОЩНОСТИ  И ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПРИВОДА  КОМПРЕССОРА 

При выборе мощности двигателя для компрессора, как  и для всех механизмов с продолжительным  режимом работы и постоянной нагрузкой, требуемую мощность Рдв двигателя находят по мощности на валу механизма с учётом потерь в промежуточном звене механической передачи. 

В зависимости от назначения, мощности и характера  производства, где установлены механизмы  этой группы, они могут требовать  или небольшого, но постоянного подрегулирования производительности при отклонении параметров воздуха от заданных значений, или же регулирования производительности в широких пределах. 

Мощность двигателя  компрессора определяется по формуле: 

, [9] (1) 

где: Q - производительность (подача) компрессора, м3/с; А=(Аи+Аа)/2 -работа, Дж/м3, изотермического и адиабатического сжатия 1 м3 атмосферного воздуха давлением ?1 = 1,01·105 Па до требуемого, давления ?2, Па; для давлений до 10·105 Па значения А указаны ниже: 

?к - индикаторный  КПД компрессора, учитывающий  потери мощности при реальном  процессе сжатия воздуха и  равный 0,6 - 0,8; 

?п - КПД механической передачи между компрессором и двигателем, его значения лежат в пределах 0,9 - 0,95; 

k3 - коэффициент запаса, равный 1,05 - 1,15 и учитывающий не  поддающиеся расчету факторы. 

Таким образом, расчетная  мощность двигателя равна: 

Из литературы [7] (табл. 11.6, с. 269) выбираем двигатель СТД - 1600 - 2УХЛ4, напряжением 10 кВ, с частотой вращения 3000 об/мин. 

СТД - синхронный турбодвигатель; 

1600 - мощность двигателя,  кВт; 

2 - число полюсов; 

УХЛ4 - климатическое исполнение и категория места размещения. 

Для компрессора  типичен продолжительный режим  работы, поэтому их электроприводы, как правило, нереверсивные с  редкими пусками. Также компрессор имеет небольшие пусковые статические  моменты - до 20-25% от номинального. 

Выбор синхронного  двигателя обуславливается несколькими  основными причинами: 

Во-первых, это жёсткая  характеристика синхронных двигателей, то есть при увеличении нагрузки на валу двигателя обороты не изменяются, что очень важно для производительности компрессора. 

Во-вторых, при своих  габаритах синхронный двигатель  имеет гораздо большую мощность по сравнению с асинхронным двигателем. 

В-третьих, синхронный двигатель имеют К.П.Д. на 2,5% больше (96,6%), чем у асинхронных двигателей и момент имеет прямо пропорциональную зависимость от напряжения. 

Производительность  компрессоров можно изменять тремя  способами: изменением угловой скорости приводного двигателя, изменением сопротивления  магистрали (трубопровода) с помощью  задвижки, а также конструктивными  изменениями рабочих органов  механизма в процессе регулирования. 

В-четвёртых, у синхронных двигателей при номинальном токе cos? = l, а при перевозбуждении двигатель может служить в качестве компенсатора реактивной мощности и повышать cos? предприятия в целом. 

2.2 ВЫБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО  ОБОРУДОВАНИЯ КОМПРЕССОРА 

Для расчета мощности электродвигателя маслонасоса используем формулу: 

[9] (2) 

где: ? - плотность  перекачиваемой жидкости, кг/м3; 

g = 9,81 - ускорение свободного падения, м3/с; 

Q - производительность  насоса, м3/с; 

Нс - статический  напор, определяемый, как сумма высот  всасывания и нагнетания, м; 

?Н - потеря напора  в трубопроводах насосной установки,  м; 

?ном - КПД насоса; 

?П - КПД передачи, равный 0,9-0,95; 

kЗ - коэффициент запаса, рекомендуется принимать 1,1-1,3. 

 Выбираем по  лит. [7], табл. 6.1 ближайший по мощности  асинхронный двигатель серии  4А112М2У3 с синхронной частотой  вращения 3000 об/мин, Рном = 7,50 кВт: 

4 - обозначение серии; 

А - асинхронный; 

112 - высота оси  вращения; 

М - условная длина  станины; 

2 - число полюсов; 

У3 - климатическое  исполнение и категория размещения (У3 - для умеренного климата в  закрытом помещении с естественной вентиляцией); 

Исполнение по степени  защиты IP44, станина и щиты чугунные или стальные. 

2.3 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ  НАГРУЗОК 

Создание каждого  промышленного объекта начинается с его проектирования. Непростое  суммирование установленных (номинальных) мощностей электроприёмников предприятия, определение определяемых (расчётных) значений электрических нагрузок является первым и основополагающим этапом проектирования системы электроснабжения. Расчётная максимальная мощность, потребляемая электроприемникам предприятия, всегда меньше суммы номинальных мощностей этих электроприёмников. Необходимость определения ожидаемых (расчётных) нагрузок вызвана полной загрузкой некоторых электроприёмников, не одновременностью их работы, вероятностью случайным характером включения и отключения электроприёмников, зависящих от особенностей технологического процесса и организационно - технических мероприятий по обеспечению надлежащих условий труда рабочих и служащих данного предприятия. 

От расчёта нагрузок зависят исходные данные выбора всех элементов системы электроснабжения проектируемого объекта и денежные затраты при установке, монтаже  и эксплуатации выбранного электрооборудования. 

Завышение ожидаемых  нагрузок приводит к удержанию строительства, перерасходу проводниковых материалов сетей и неравномерному увеличению мощности трансформаторов и прочего  электрооборудования. Занижение может  привести к понижению пропускной способности электрической сети, к лишним потребителям мощности, перегреву  проводов, кабелей и трансформаторов, а, следовательно, к уменьшению их срока  службы. 

В настоящее время  основным методом расчёта электрических  нагрузок промышленных объектов является метод упорядоченных диаграмм. Этот метод позволяет по номинальной  мощности электроприёмников с учётом их числа и характеристик определить расчётную нагрузку любого узла схемы электроснабжения. 

Определяют среднюю  загрузку групп электроприёмников за максимально загруженную смену Рсм и расчётный получасовой максимум Рр. Средняя нагрузка за максимальную схему (кВт, кВар): 

[10] (3) 

[10], (4) 

где: Ки - коэффициент  использования активной мощности, значение которого для некоторых приёмников с разными режимами работы приведены  в справочной литературе [10], табл. 2.1; 

Рном - активная суммарная номинальная мощность групп электроприёмников, приведённая для электроприёмников с повторнократковременным режимом и ПВ = 100%. 

Расчётная максимальная нагрузка (получасовой максимум) кВт, кВар: 

[10] (5) 

[10] (6) 

где: Км - коэффициент  максимума активной (реактивной) мощности, принимаемый по справочной литературе [10] рис. 2.6 или табл. 2.3 в зависимости  от значения Ки и эффективного числа  электроприёмников nэ. 

Под эффективным  числом электроприёмников понимается такое число однородных по режимe работы электроприёмников одинаковой мощности, которое обеспечивает тот же расчётный максимум, что и группа различных по мощности и режиму работы электроприёмников. 

[10] (7) 

Полная мощность, кВА: 

[10] (8) 

Расчетный ток, А: 

[10] (9) 

Номинальная мощность определяется как сумма номинальных  мощностей отдельных групп электроприёмников. 

Номинальная мощность вспомогательного оборудования: 

 Рном.всп = 634,87 кВт 

Номинальная мощность синхронных двигателей: 

Рдв = 9600кВт 

Общая установленная  мощность равна: 

[10] (10) 

Эффективное число  электроприемников: 

[10] (11) 

Средняя активная и  реактивная мощность за смену: 

[10] (12) 

Ки = 0,68 лит. [10], табл. 2.1; 

Ки = 0,75 лит. [10], табл. 2.1 

 tg? - значение соответствующее средневзвешенному cos?; 

cos? = 0,8 лит. [10],табл. 2.1; tg? = 0,75 

Определяем средневзвешенный коэффициент использования: 

[10] (13) 

По табл. 2.3 лит. [10] определяем Км = 1,12 при n = 13 и Ки = 0,75 

Определяем максимальную расчетную мощность нагрузки: 

Реактивная максимальная расчетная мощность за наиболее нагруженную  смену: 

Находим полную расчетную  мощность по формуле: 

 Максимальные  значения активной и реактивной  мощности представляют собой  наиболее соответствующие величины  за некоторый промежуток времени.  Определим максимальный расчётный  ток нагрузки по формуле: 

Таблица 2.3.1 Электрические  нагрузки в сетях до 1000 В 

Узлы питания и  группы электроприемников 

Количество электроприемников (ЭП) (раб./резерв.) 

Рном, кВт одного ЭП 

? Рном, 

кВт (раб./резерв.) 

Коэффициент использования  Ки 

Cos?/tg? 

Рсм, кВт 

Qсм, кВар 

Коэффициент максимума  Км 

Рр, кВт 

Qр, кВар 

Sр, кВА  

Секция №1   

Щитовое задвижек 

12 

3 

36 

0,2 

0,86/0,59 

7,2 

4,25      

Затворы 

3 

7 

21 

0,2 

0,86/0,59 

4,2 

2,48      

Охлаждение п/ст (вент-ры) 

2 

5 

10 

0,75 

0,8/0,75 

7,5 

5,63      

Тельфер 

1 

8 

8 

0,3 

0,45/1,98 

2,4 

4,76      

Сварочный трансформатор 

1 

19 

19 

0,4 

0,65/1,17 

7,6 

8,89      

Щит освещения №4 

26 

0,4 

10,4 

0,8 

1 

8,32 

-      

Насосы 

3/1 

100 

300/100 

0,8 

0,8/0,75 

240 

180      

Наждак 

1 

2 

2 

0,2 

0,8/0,75 

0,4 

1,88      

Итого по секции №1 

49/1 

144,4 

406,4/100