Система собственных нужд КЭС-100 МВт

 

 

 

 

 

 

 

Выбор электродвигателя к циркнасосу по условиям пуска

В качестве циркуляционного насоса (ЦН) на газовых блоках мощностью 100 МВт используются рабочие машины типа ОПВ6-110 по второй скорости [7], табл.П4.11.

 

Таблица 5. Каталожные данные дымососа ОПВ6-110

Q, тыс. м3/ч	H, кПа	nн, об/мин	J, кг∙м2	η, о.е.
13300	7,4	365	150	0,87

 

 

Определение расчетной мощности на валу ДС. Переведем для удобства единицы измерения напора

Расчетная мощность дымососа определяется по форуме [9], стр.8:

 

Где G- производительность кг/ч,  , - плотность перекачиваемой жидкости кг/м3., Q – объёмная производительность  м3/ч., H- полный напор м. водяного столба, н – кпд насоса , о.е. ,  -КПД передачи в о.е. принимаем равным 1,0 при отсутствии передачи (например, специальной муфты или редуктора).

Согласно [13] перекачиваемая жидкость – вода. tводы = 25,   - для воды при tводы = 25 приближенно ровна  998,2 кг/м3, следовательно:

G = Q*998,2=13300*998,2= 13276060(кг/ч),

 

Номинальная мощность АД вычисляется по выражению:

472 кВт.

Здесь по условиям пуска принято, что коэффициент запаса К=1,2  согласно[9] стр.47.

Определение номинальной мощности и типа АД для привода ЦН.

Номинальная мощность АД вычисляется по выражению:

472 кВт.

Здесь по условиям пуска принято, что коэффициент запаса К=1,2  согласно[9] стр.47.

Предварительно выбираем АД типа ВАН 143/36-16У3 [7] , табл.П3.1:

 

Проверка выбранного АД по условиям пуска. Весь дальнейший расчет производится в относительных единицах, причем за 1 о.е. принимается номинальная мощность выбранного АД. В относительных единицах по отношению к этой мощности записывается также выражение для момента сопротивления механизма. Однако, поскольку мощность АД отлична от расчетной мощности Рмех, это обстоятельство [14] учитывается соответствующим коэффициентом приведения а. Для нашего случая фактический коэффициент приведения равен

а=Рмех/Рном АД =393/500=0,79.

Для расчета времени пуска необходимо решить графо-аналитическим методом уравнение движения [9]  стр.11

 

(при рассмотрении процесса  пуска, когда s изменяется от 1 до sном ≈0) приращивание ds<0), найдя из него время пуска по выражению [9](12), а в более удобной форме для графо-аналитического метода решения – по формуле[9](23):

                                          (1.2)

 

где  TJ – механическая постоянная времени агрегата, состоящего из насоса и двигателя, с; ∆si – выбранный интервал скольжения, о.е.; mизб.ср.i – средний избыточный момент в интервале ∆si, о.е.

Для решения уравнения движения необходимо построение механических характеристик насоса и асинхронного электродвигателя.

Механическая характеристика ЦН. Это зависимость момента сопротивления механизма от скольжения mc=f(s) . Для циркуляционного насоса применимо выражение [9] (17) стр13. Тогда момент сопротивления mс, о.е., равен

 

Где mс – относительный момент сопротивления механизмов(Мс/Мсном);   mс нач – относительный начальный статистический) момент сопротивления, по рекомендации [9] стр.14, берём равным 0,14 о.е. ; р – показатель степени, определяемый типом рабочей машины и условиями её работы, согласно [9] стр.14 p=3

                             (1.3)

Результаты расчёта mс по формуле (1.3) для разных значений скольжения s занесены в табл.6

Таблица 6. Момент сопротивления механизма при различных значениях s

mc,о.е.	0,111	0,111	0,116	0,129	0,154	0,196
s,о.е.	1	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5

 

Продолжение табл. 6

mc,о.е.	0,257	0,344	0,458	0,606	0,655	0,752	0,79
s,о.е.	0,4	0,3	0,2	0,1	0,071	0,019	0

 

 

Построим характеристику момента сопротивления по полученным значениям.

 

Механическая характеристика асинхронного двигателя типа ВАН 173/46-12. Для построения необходимы каталожные данные электродвигателя, приведены по данным [7] табл. П3.1 в табл.7

Таблица 7. Паспортные данные АД ВАН 173/46-12

Рн, кВт	Uн, кВ	nн, об/мин	Sн, %	ηн, %	Cos φн о.е.	Ki, o.e.	mп, о.е.	mмакс (bном), о.е.	J, кг*м2
500	6	368	1,4	92,1	0,70	4,0	0,85	2	300

 

Для построения механической характеристики АД используется упрощенная формула  данных [1] (14) стр. 12:

,                                    (1,4)

для которой находится критическое скольжение  

через номинальное скольжение

 

Расчёты по формуле (1.4)для всего диапазона измерения скольжения  при пуске сведены в табл. 8

Таблица 8. Момент АД по упрощённой формуле

m,о.е	0,283	0,314	0,352	0,402	0,467	0,557
s,о.е	1	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5

 

Продолжение табл.8

m,о.е	0,688	0,896	1,261	1,888	2	0,999	-
s,о.е	0,4	0,3	0,2	0,1	0,071	0,019	0

 

 

Далее необходимо найти тизб. Для удобства построения и вычисления значений тизб определяется значение тс для s=sн, s=sкр (тс = 2 при sкр=0,071; тс = 0,999 при sном=0,019)

Формула дает точные значения момента т для АД, применяемы в системе СН, только в области скольжений . Поэтому в области скольжений кривая АД должна быть скорректирована. Корректировка функции проводится упрощенно:

1. При s=1 (двигатель неподвижен) момент равен пусковому – mп=0,85;
2. При s=0,5 m=1.1mп=1.1∙0,85=0.935
3. При s=sкр m=mмакс=bном=2

По этим трем точкам корректируется кривая путем соединения точек плавной линией. В результате имеем зависимость момента электродвигателя. По кривой уточненной зависимости определяются значения моментов при разных скольжениях. Результаты занесем в таблицу.

 

Таблица 9. Уточненная кривая момента электродвигателя после корректировки.

mк,о.е	0,85	0,86	0,88	0,89	0,9	0,935
s,о.е	1	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5

 

 

 

 

Продолжение табл.9

m,о.е	1	1,135	1,39	1,888	2	1,05	-
s,о.е	0,4	0,3	0,2	0,1	0,071	0,019	0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.2 Характеристика сопротивления механизма момента mc, момента двигателя m и уточненная кривая момента mк электродвигателя после корректировки.

 

По данным таблиц 6 и 9 рассчитываются значения избыточного момента для каждого значения скольжения mизб=f(s) как mизб=mi-mci. Результаты сведем в табл. 10.

Таблица 10. Зависемость избыточного момента от скольжения

mизб,о.е	0,739	0,749	0,764	0,761	0,756	0,739
s,о.е	1	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5

 

Продолжение табл.9

mизб,о.е	0,743	0,791	0,932	1,282	1,335	0,298
s,о.е	0,4	0,3	0,2	0,1	0,071	0,019

 

 

 

При номинальном скольжении sн=0,019 принимаем mизб=0 (рабочая точка), невзирая на то, что графически возможно получиться значение, неравное 0. Зависимость mизб =f(s)строится на рис.3

 

Определение времени пуска агрегата «циркнасос – асинхронный двигатель» при номинальном напряжении на зажимах АД. Время пуска определяется с использованием данных таблице 6 по ранее полученному из уравнения движения выражению(1,2). Механическая постоянная времени Tj определяется по формуле

 

где Jр.м. - рабочая машина ЦН, берём из табл.5

 

Принимаем значение =1,39 с. Интервалы выбираются между соседними значениями по таблице 6. Заметим, что все интервалы |∆s1|…|∆s9| одинаковы и равны 0,1, а два интервала отличаются: Dsi = s(i+1) − si – приращение скольжения, равное разности граничных значений скольжения на i-м интервале (Dsi – отрицательное); |∆s10|=0,1-0,071=0,29; |∆s11|=0,071-0,019=0,052. Среднее значение определяется как полусуммы значений на границах интервала . Результаты расчетов приведены в таблице 11.

 – среднее значение  относительного избыточного момента  на i-м интервале скольжения.

 

Таблица 11. Среднее значение избыточного момента на интервалах

	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1
mизб. ср.i	0,744	0,757	0,763	0,759	0,741	0,748

 

Продолжение табл.11

	0,1	0,1	0,1	0,029	0,052
mизб. ср.i	0,767	0,862	1,107	1,309	0,817

 

 

Далее с использование данных табл. 7 найдем время пуска:

 

Определение нагрева обмотки АД за время пуска. Превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды в конце одного пуска двигателя из холодного состояния определится по выражению

 

Где Кu=U/Uн=1(номинальное напряжение); Кi= 4,0 – кратность пускового тока – каталожный параметр ЭД; j=4,5 А/мм2 – среднее значение плотности тока для двигателя; tп’= tп так как напряжение номинальное, tп’- время пуска с учётом коэффициента напряжения, с.

Согласно данным [9] стр.18, табл.3, значение перегрева 2,5 оС допустимо для изоляции всех классов.

ГОСТ 183-74 [15]разрешает для АД проводить два пуска подряд из холодного состаяния при номинальном напряжении. В конце двух пусков, проведённых подряд, превышение температуры определяется по выражению (26) данных [9]:

Кп =0,58 – коэффициент, учитывающий два пуска подряд [9] , стр.17. Видим, что также допустимо использование любой изоляции, полученые превышение температуры меньше допустимого для изоляции обмотки статора класса нагревостойкости F по ГОСТ 8865-93 с температурным использованием по классу В для электродвигателей ВАН 143\36-16У3 [16]