Файл: Электрификация и автоматизация технологических процессов в условиях ао мосметрострой.doc

2.3.2 Оценка коэффициента мощности ТП с различными выпрямителями

При исследовании влияния на внешнюю сеть новых полупроводниковых преобразовательных агрегатов важно оценивать такой показатель качества электрической энергии, как коэффициент мощности ТП ( Км ), который характеризует несинусоидальность тока из первичной сети, повышение потребления реактивной мощности и потерь электрической энергии в питающей 51 сети, а также искажение формы питающего напряжения. Коэффициент мощности определяется отношением активной мощности P1 , потребляемой преобразователем, к полной его мощности S1 [5,7]. В основном Км ТП зависит от схемы выпрямления преобразовательных агрегатов, характеристика тока нагрузки и величины выпрямленного тока, точнее коэффициента нагрузки ТП ( Кн ), который определяется, как отношение выпрямленного тока тягового агрегата ( d I ) к его номинальному значению ( d ном I . ) для конкретного типа оборудования. Принимая во внимание, что нагрузка ТП имеет резкопеременный (импульсный) характер в течение времени
Модуль 2.1.Электроснабжениеи электрооборудование(не более 25 стр.) Раздел 3 Шахтная водоотливная установка, как объект автоматизации метрополитена на примере станции Парк Победа

Объектом исследования является насосная установка главного водоотлива шахты. Она представляет собой комплекс энергомеханического оборудования (насосы, их приводные двигатели, трубопроводы с арматурой), который служит для откачки подземных вод из горных выработок.

Главную водоотливную установку располагают в районе околоствольного двора [4].

Насосная установка главного водоотлива шахты, технологическая схема которой приведена на рисунке 1, состоит из приемного колодца 1; подводящего трубопровода 2, оборудованного приемной сеткой ПС и обратным клапаном ОК; насоса 3; нагнетательного трубопровода 4 с обратным клапаном ОК, регулировочной задвижкой ЗР с приводом ПЗ и двумя концевыми выключателями, один из которых (КВЗ) контролирует закрытое состояние задвижки, другой (КВО) – открытое её состояние; расходомера переменного перепада давления Р, установленного на подводящем трубопроводе; манометра М, установленного на нагнетательном

В насосной камере размещаются насосные агрегаты, трубопроводы с арматурой, пускорегулирующие аппараты, аппаратура автоматизации и контрольно-измерительные приборы.

---

Водосборник служит для сбора и осветления воды, которая через ходок и приемный колодец поступает во всасывающий колодец. Главная водоотливная установка в соответствии с требованиями правил безопасности оборудуется не менее чем тремя насосными агрегатами, а по стволу прокладываются не менее двух нагнетательных трубопроводов [5].

Каждый насос и нагнетательный трубопровод включаются в работу поочередно, каждый из них рассчитан на откачку нормального суточного притока, и только при повышенном притоке (весной, осенью) предусматривается одновременное включение двух насосов и трубопроводов. В насосной камере трубопровод закольцован и оборудован распределительными задвижками, что образует коллектор. С помощью этих задвижек каждый из насосов может работать на один из напорных ставов или на оба става в параллель.

К основному оборудованию водоотливной установки относятся насосы, электродвигатели, подводящий и напорный трубопроводы. На входе в подводящем трубопроводе монтируется приемное устройство, которое состоит из предохранительной сетки и приемного клапана. Последний предназначен для удержания воды в насосе и подводящем трубопроводе при его заливке перед пуском. В напорном трубопроводе монтируются задвижки и обратный клапан, который предотвращает обратный ход воды и опорожнение трубопровода при остановке насоса.

В практике водоотлива горных предприятий преимущественное применение нашли центробежные высоконапорные секционные насосы ЦНС с подачей 40-1000 м3/ч и напором 900-1300м при частоте вращения 1475-2950 мин^-1. Количество секций насосов от 2 до 8-10.

---

Рисунок 3.1 – Технологическая схема насосной установки главного водоотлива шахты

В качестве электропривода насоса водоотливных установок в основном применяются асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором и реже – асинхронные с фазным ротором. Для насосов типа ЦНС применяются электродвигатели с короткозамкнутым ротором в нормальном исполнении единой серии А и АТ. А для водоотливных установок, которые работают во взрывоопасных условиях, применяют электродвигатели серий МА, КО, ВАО мощностью до 1600 кВт и серии «Украина» мощностью до 630 кВт на

В зависимости от подачи водоотливные установки оборудуются трубопроводами диаметром от 100 до 400мм при откачке воды под давлением 1-10 МПа. В качестве водоотливного трубопровода используются стальные бесшовные горячекатаные трубы по ГОСТ 8732-72 с наружным диаметром 25-820мм при толщине стенок 2.5-7.5мм.

Один из главных параметров, определяющих устройство водоотливной установки, выбор насоса, продолжительность и цикличность его работы, – значение водопритока в горные выработки и его динамика в процессе эксплуатации предприятия.

Вода в горные выработки поступает непрерывно, ее количество зависит от площади горных работ, водообильности вмещающих пород, поверхностных источников и т.п. Как известно, наиболее агрессивна к металлу кислотная вода, поэтому водоотливная установка оборудуется насосами, трубопроводом и запорной арматурой в кислотостойком исполнении.

Кроме того, вода содержит твердые взвеси, которые благодаря осветлению воды частично оседают в виде ила, а около 40% их удаляется рабочими насосами, что вызывает интенсивный и преждевременный износ последних. К основным параметрам, характеризующим работу насосной установки, относятся [10]:

• 
  напорН_н (м) – удельная энергия, сообщаемая насосом жидкости;
  
• 
  напор при нулевой подаче Н₀ (м) – напор насоса при закрытой задвижке, установленной у напорного патрубка насоса;
  
• 
  вакуумметрическая высота всасывания H_вак (м) – высота всасывания, определяемая по вакуумметру;
  
• 
  допустимая вакуумметрическая высота всасывания H_{вак.доп} (м) – высота, при которой обеспечивается работа насоса без изменения его основных технических параметров;
  
• 
  температура подшипников t;
  
• 
  нормальный приток воды в шахту Q_н.п (м³/ч) – объем жидкости, поступающей в водосборник в единицу времени;
  
• 
  мощность на валу насоса N (кВт) – мощность, потребляемая насосом.
  

---

Работа главной водоотливной установки характеризуется шестью механическими характеристиками, четыре из которых являются индивидуальными характеристиками насоса (кривые давления, КПД, мощности и кавитации) и две – характеристики подводящего и нагнетательного трубопроводов. Любая из перечисленных характеристик может изменяться в зависимости от технологических и эксплуатационных условий на водоотливе.

Экономическая и надежная работа водоотливной установки во многом определяется условиями фактического режима работы насоса на внешнюю сеть, которые в процессе эксплуатации постоянно изменяются вследствие повышенного износа оборудования при перекачке вод с взвесями, кислых вод, «зарастании» элементов трубопроводной сети.

Как уже было отмечено ранее, рабочий режим в координатах H-Q графически определяется точкой пересечения напорных характеристик насоса и трубопроводной сети. Учитывая, что ухудшение рабочих параметров происходит в результате совокупной перемены характеристик насоса и трубопровода, для определения рабочей точки необходим контроль как минимум двух параметров: подачи и напора.

В период эксплуатации по ряду причин происходит отклонение режима работы насосов от нормального, при этом изменяется подача и давление. Важнейшим показателем является изменение подачи [6].

Чтобы работа насоса была экономичной, его режим должен быть в пределах рабочего участка характеристики, ограничиваемого значениями КПД:

η_доп = (0,85-0,95)⋅η_max, (2.1)
где η_max – максимальное значение КПД.

На рисунке 2 приведен график изменения напорных характеристик насоса и трубопроводной сети, где Q, H – текущее значение соответственно подачи и напора; H_м = f (Q), H_c = φ (Q) – соответственно графики напорных характеристик машины (насоса) и трубопроводной сети; О – рабочая точка; Q₀, Q₁ и Q₂ (H₀, H₁ и H₂) – соответственно рабочая, минимальная и максимальная подача (напор) насоса в рабочей зоне.

Заштрихованный прямоугольный треугольник, катеты которого проведены через точки 1 и 2, определяет зону промышленного использования насоса. Правая граница этой зоны (точка 1) ограничивает работу насосной установки по условию возможного возникновения кавитационных режимов, а левая (точка 2) – недопустимым снижением КПД.

---

Рисунок 3.2 – График изменения напорных характеристик насоса и трубопроводной сети

Однако обеспечение режима в пределах рабочего участка характеристики является необходимым, но недостаточным условием для эффективной работы насоса.

Следует также учитывать возможность возникновения кавитации в потоке жидкости, движущемся по всасывающему трубопроводу, подводу и на входе в рабочее колесо насоса.

Кавитацией называют переход локальных объемов жидкости в парогазовое состояние и обратно в результате резких колебаний местных давлений жидкости. Обусловлена кавитация локальным понижением давления ниже критического вследствие больших скоростей течения жидкости или звуковой волной. Кавитационные пузырьки, образованные локальным понижением давления жидкости, при повышении давления резко захлопываются. Причем процесс образования и роста полостей происходит относительно медленно, тогда как схлопывание протекает со сверхзвуковой скоростью, порождая ударную волну [11].

При захлопывании пузырьков давление, достигающее десятков и даже сотен тысяч атмосфер, настолько резко возрастает (как при взрыве), что поверхности твердых тел, находящихся в зоне кавитации, не выдерживают и подвергаются разрушению.

Кавитацию сопровождает ряд нежелательных явлений:

Эрозия материала стенок – образовавшиеся пузырьки пара, попадая в область повышенных давлений, мгновенно конденсируются, при смыкании окружающие пузырек частицы жидкости движутся ускоренно к центру пузырька, и при полном исчезновении пузырька эти частицы сталкиваются, создавая мгновенное местное повышение давления, которое может достигать больших значений.

Такие давления на рабочих поверхностях каналов колеса приводят к сильным ударам, выщерблению, разъеданию материалов стенок;

повышение вибрации, которая приводит к быстрому изнашиванию подшипников;

• 
  быстрая коррозия рабочих органов насоса при выделении паров химически активной жидкости;
  
• 
  сужение проходного сечения подводящих каналов и полный срыв работы насосов при активном холодном кипении, что связано с выделением растворенных газов, в том числе и воздуха, из жидкости при прохождении ею области вакуума.
  

3.1 Регулирование работы насосов

Если при эксплуатации водоотливных установок не выполнены условия их нормальной работы (насосы дают подачу, отличную от заданной, или двигатель перегружен), то насосы необходимо регулировать.

---