Дисципліна "Автоматизований електропривод в нафтогазовій промисловості"
Вступ
Дисципліна "Автоматизований електропривод в нафтогазовій промисловості" відноситься до дисциплін вибору вищого навчального закладу і базується на дисциплінах професійної підготовки "Електричні машини" та "Теорія автоматичного керування".
Основна мета вивчення дисципліни - надати студентам знання: з механічних характеристик електричних двигунів та робочих механізмів і пов’язаного з ними рівнянням Д’Аламбера; зі способу пуску та гальмування електроприводів, що використовуються в нафтогазовій промисловості; ознайомити зі способами регулювання швидкості двигунів постійного і змінного струмів; з методами правильного вибору потужності двигунів для різних режимів роботи з врахуванням перехідних процесів, що діють в електроприводі; ознайомити з принципами побудови дискретних розімкнених схем керування та замкнених систем автоматизованого керування; з типовими схемами автоматизованого керування електроприводами в нафтогазовій промисловості.
Отримані знання студент повинен вміти використати під час продовження навчання та виконання курсових і дипломних проектів, а також на виробництві - для розробки дискретних і замкнених схем автоматизованого керування електроприводами різних виробничих механізмів; для правильного вибору потужності електродвигунів постійного і змінного струмів з метою енергоощадності.
Рекомендована література
1.2 Парфенов А.М. Автоматизированьїй злектропривод в нефтяной про-мишлености. - М.: Недра, 1982.- 227 с.
1.3 Семенцова А.О. Автоматизований електропривід в нафтогазовій промисловості.… 1.4 Чернов А.С., Ожоган В.А., Семенцова А.О. Автоматизований елек-тропривід в нафтогазовій промисловості. Навчальний…
1.6 Глебович А.А., Киселев С.П. Злектрооборудование машин и злек-тропривод. Колос, 1975.- 302 с.
1.7 Справочник по проектированию злектопривода, силових и освети-тельньгх… 1.8 Справочник по автоматизированому зяектроприводу. /под ред. А.В. Шонянского. - М.: Знергоатомиздат, 1983.- 480 с.
…
Перелік методичних матеріалів
2.1 Семенцова А.О. Практикум з курсу: "Автоматизований електропривод нафтогазової промисловості" та "Основи електропривода". - Івано-Франківськ: Факел, 1997.- 94 с.
2.2 Лабораторний практикум "Електрифікація технологічних комплексів та електропривод.- Івано-Франківськ: Факел, 2000.-81 с.
Робоча програма курсу
Зміст лекційного курсу
Зміст лабораторних занять
Зміст курсу
4.1 Основне рівняння руху електропривода (рівняння Д'Аламбера)
Механічні характеристики виробничих механізмів і електродвигунів. Жорсткість механічних характеристик. Умова стійкої сумісної роботи електродвигуна…
Треба чітко уявити умови стійкої роботи електропривода. Вміти використовувати основне рівняння руху для визначення часу пуску і гальмування… Література: [1.1, с.5-22; 1.2, с.6-14; 1.3].
2 Запишіть основне рівняння руху для обертального і поступального руху привода.
3 Як здійснюється приведення статичних і динамічних моментів (зусиль) до валу… 4 Що називається жорсткістю механічної характеристики виробничого механізму і електродвигуна ?
Електромеханічні властивості двигунів електро-приводів
Основні показники регулювання швидкості двигунів: діапазон регулювання, плавність, стабільність, напрям регулювання, умова допустимого навантаження…
Зрозуміти способи пуску електропривода з ДПС незалежного збудження і гальмування, за допомогою яких можна зробити швидку зупинку двигуна, або… Чітко уявити важливість основних показників регулювання швидкості двигунів і… Література: [1.1, с.26-89; 1.2, с.14-17; 1.3; 2.1, с.13-36].
1 Поясніть методику побудови природної і штучних механічних характеристик. Проілюструйте її прикладом для двигуна постійного струму незалежного… 2 Назвіть можливі способи пуску привода з ДПС незалежного збудження.
3 Назвіть і поясніть основні способи гальмування привода з ДПС.
Вивід рівняння механічної характеристики електропривода з асинхронним двигуном. Спрощене рівняння механічної характеристики (рівняння Клосса). Пуск… Гальмівні режими привода: рекуперативне, електродинамічне, конденсаторне… Основні способи регулювання швидкості електропривода з АД з к. з. ротором та з АД з фазним ротором: введення…
Слід вивчити методику побудови природної і штучних механічних характеристик електропривода з АД. Звернути увагу на способи пуску і регулювання… Розуміти суть гальмівних режимів і вміти використовувати відповідні способи… При вивченні питань, які зв'язані з регулюванням швидкості електроприводів з двигунами змінного струму, треба мати на…
2 Як змінюється пусковий і максимальний моменти асинхронного двигуна при зміні напруги мережі живлення?
3 Які способи пуску електропривода з АД найбільш розповсюджені?
4 Перерахуйте основні гальмівні режими електропривода з АД. За допомогою якого способу гальмування можна зупинити…
Математична модель електропривода з синхронним двигуном. Регулювання швидкості за допомогою електромагнітної муфти ковзання (ЕМК) та машино-вентильного каскаду (МВК).
Основні складові елементи електропривода з електромагнітною муфтою ковзання (ЕМК). Регулювання швидкості привода роторного стола або бурового насосу… Принцип роботи машино-вентильного каскаду. Пуск АД бурового насосу по системі…
При вивченні даної теми слід зрозуміти, яким чином будується кутова характеристика СД; від яких параметрів залежить перевантажувальна здатність… Необхідно звернути увагу на регулювання швидкості електроприводів роторного… Чітко уявити різницю між електричним і електромеханічним машино-вентильним каскадами; зрозуміти, яким чином…
2 Яким чином здійснюється пуск електропривода з синхронним двигуном?
3 Поясніть, яким чином елементи електромагнітної муфти ковзання з'єднюються з… 4 Яким чином здійснюється регулювання швидкості робочого механізму привода з ЕМК?
Перехідні процеси в електроприводі
Перехідні режими і процеси, що діють в електроприводі під час,пуску, гальмування, зміни навантаження та інше.
Задачі вивчення перехідних процесів: формування залежностей швидкості струму,… Графічне визначення електромеханічної і електромагнітної постійних часу та часу нагріву і в цілому часу пуску, або…
Вміти, маючи перехідну характеристику процесу визначити величину електромеханічної, електромагнітної постійної часу, постійної нагріву, або… Проаналізувати/яким чином визначається час пуску, або гальмування при одно- та… Вміти запропонувати заходи по скороченню часу перехідного процесу.
2 Які параметри визначають електромагнітну постійну часу і постійну часу нагріву?
3 Для чого потрібне вивчення перехідних процесів в електроприводі?
4 Проаналізувати перехідні процеси (механічні і електромеханічні) в електроприводі з двигуном постійного струму…
Вибір потужності електродвигунів
Програмні запитання
Режими роботи електроприводів. Методи вибору потужності електродвигунів для тривалого, короткочасного і повторно короткочасного режимів роботи. Вибір потужності двигунів, для тривалого режиму роботу з постійним і змінним навантаженням. Вибір потужності електродвигунів бурових насосів, компресорів, вентиляторів, роторного стола та інших.
Під час вивчення цієї теми треба зрозуміти основну умову вибору потужності електродвигунів і засвоїти найбільш розповсюджені режими роботи… Проаналізувати, в якому випадку для тривалого режиму роботи S1 вибір… Вивчити, яким чином здійснюється вибір потужності двигуна для короткочасного S2 і повторно-короткочасного S3 режимів…
2 Яку розмірність має постійна нагріву електродвигуна?
3 Що обмежує навантажувальну здатність електродвигунів?
4 Накресліть графіки навантаження для тривалого(зі змінним навантаженням), короткочасного і повторно-короткочасного…
Принципи побудови дискретних схем автоматизованого керування електроприводами
Основні функції, що виконують системи автоматизованого керування. електроприводами. Умовні позначення згідно Держстандарту апаратів, електричних… Типові схеми автоматизованого керування електроприводами які застосовуються в… Схема керування синхронним двигуном бурового насосу.
Автоматизоване керування електроприводами полягає у здійсненні пуску, гальмування, реверсу, регулюванні, швидкості та підтриманні режимів роботи… При вивченні питань цієї теми основну увагу слід приділити принципам побудови… В результаті вивчення цієї теми студенти повинні повністю оволодіти навичками читання принципових схем…
2 Які функції виконують: магнітний пускач, автоматичний вимикач, реле часу, контактори та інші?
3 Для чого потрібна в схемах автоматизованого керування електроприводами… 4 Накресліть схему пуску і гальмування асинхронного електродвигуна з короткозамкненим ротором. Яка пускова механічна…
Замкнені системи автоматизованого керування електроприводами
Призначення, класифікація і способи побудови замкнених систем автоматизованого керування. Зворотні Зв'язки: зовнішні, внутрішні, додатні, від'ємні,… Замкнені системи автоматизованого керування з від'ємним зворотнім зв'язком по… Структурні схеми та їх перетворення. Структурні схеми послідовно ввімкнених ланок розімкненої системи керування та…
Сучасні замкнені системи автоматизованого керування мають регулятори (швидкості, струму та інші), електро-машинні, магнітні підсилювачі, тиристорні… Треба звернути увагу на те, що динамічні властивості системи визначає… Особливу увагу слід приділити вивченню стежного електропривода і його практичного використання в автоматичних…
1 Сформулюйте основні вимоги, які ставлять до регуляторів швидкості.
2 Основне призначення зворотних зв'язків. Поясніть дію додатних і від'ємних… 3 Як зворотні зв'язки впливають на жорсткість механічних характеристик?
Контрольні домашні завдання
Під час виконання контрольних завдань повинні бути витримані такі обов'язкові вимоги:
- варіант, що виконується, повинен відповідати трьом цифрам шифрам (останньої,… - текстовий і розрахунковий матеріали слід виконувати ручкою, залишаючи поля; графічний - на міліметровому папері;
Розв'яжіть задачу 1
Для заданих, значень привода з двигуном постійного струму паралельного збудження (таблиця 5.1) розрахувати механічну характеристику за паспортними даними, пускові опори, побудувати пускову та гальмівну діаграми.
(5.1)
де U - напруга мережі живлення, В;
ke Ф = Се - коефіцієнт ЕРС;
Таблиця 5.2 – Завдання до задачі 2
Момент інерції J,кгм
0,2
0,46
1,25
0,27
…
Побудова природної механічної характеристики за паспортними даними проводиться таким чином:
Знаходимо першу точку:
За результатами розрахунку трьох точок і таблиці 5.1 будуємо природну механічну характеристику (рисунок 5.2а і 5.26)
Рисунок 5.2 - Природна механічна характеристика привода з асинхронним двигуном побудована за паспортними даними:
Розв'яжіть задачу 3
Для заданих значень привода з синхронним електродвигуном (таблиця 5.4) розрахувати і побудувати кутову характеристику (напруга мережі живлення 6 кВ, cosφном =0,9).
Тому для аналізу роботи цього приводу використовують кутову характеристику привода , яка являє залежність моменту двигуна від кута між вектором… Рівняння кутової характеристики має вигляд:
, (5.8)
За результатами таблиці 5.5 побудувати кутову характеристику і визначити точку… Література [1.3, тема 2; 2.1, с. 51-53].
Розв'яжіть задачу 4
Для отриманих після рішення задачі 1 даних розрахувати перехідні процеси під час пуску і гальмування і побудувати перехідні характеристики цих режимів.
Всі види інерції в тій або іншій мірі гальмують перехідний процес, тобто збільшують його час.
Для розрахунку перехідних процесів аналітичним методом складають систему… Якщо зробити припущення, що електромагнітні перехідні процеси в електроприводі з ДПС незалежного збудження швидко…
Розв'яжіть задачу 5
Для заданих значень і режиму роботи привода (таблиця 5.6) побудувати графік навантаження і вибрати потужність електродвигуна постійного і змінного струму.
Для тривалого режиму роботи S1 орієнтовно прийняти швидкість двигуна 950 об/хв, коефіцієнти. a=0,5, g=0,3; для короткочасного режиму S2-швидкість 1450 об/хв, коефіцієнти a=0,5, g=0,35; для повторнокороткочасного режиму S3 - швидкість 950 об/хв, a=0,5, g=0,25.
продуктивності, появи аварій та передчасного виходу двигуна з ладу. Використання електродвигуна більшої потужності погіршує економічні показники…
Для тривалого режиму роботи 81 вибір потужності двигуна залежить від графіка навантаження. Для незмінного графіка навантаження вибір потужності… Умова вибору.
Для режиму S1 із змінним графіком навантаження вибір потужності двигуна проводиться за методами середніх втрат і…
Зміст
Вступ……………..….....................................................................4
1 Рекомендована література ………………………………...5
2 Перелік методичних матеріалів…...……………………….6
3 Робоча програма курсу…………...………………………..7
4 Зміст курсу……………………….………………………..10
5 Контрольні домашні завдання……...……………………..25