Электрический анализ работы электроприводного поршневого компрессора Hyundai HYC 4050 с расчетом мощности электродвигателя, механических нагрузок и энергетической эффективности установки

Содержание

Введение

Глава 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ ПОРШНЕВЫХ КОМПРЕССОРОВ И ИХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

1.1. Классификация поршневых компрессоров, области применения в промышленности

1.2. Конструктивные особенности и принцип действия одноступенчатого и многоступенчатого компрессора

1.3. Термодинамические процессы в цилиндре компрессора (всасывание, сжатие, нагнетание, расширение)

1.4. Особенности электропривода компрессорных установок

1.5. Требования к электродвигателям (перегрузочная способность, пусковые характеристики)

1.6. Типы электродвигателей (асинхронные с короткозамкнутым и фазным ротором, синхронные)

1.7. Схема электрическая принципиальная управления электроприводом

Глава 2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА И ОЦЕНКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

2.1. Расчет неравномерности вращения и подбор маховика (при необходимости)

2.2. Определение максимальных механических нагрузок на элементы кривошипно-шатунного механизма.

2.3. Учет механических потерь и определение мощности на валу

2.4. Выбор расчетной мощности электродвигателя.

2.5. Расчет пусковых токов и выбор аппаратуры управления и защиты (пускатели, тепловые реле, автоматические выключатели)

2.6. Анализ электрических режимов работы (номинальный режим, пусковой режим (время пуска, пусковые токи), режим холостого хода и неполной нагрузки).

2.7. Расчет потерь энергии в электродвигателе и компрессоре (электрические потери в обмотках, магнитные потери, механические потери (трение, вентиляция).

2.8. Определение КПД компрессорной установки на различных режимах нагрузки

2.9. Оценка влияния качества электроэнергии на работу электропривода

Глава 3. ОХРАНА ТРУДА

3.1. Требования электробезопасности при обслуживании электропривода

3.2. Мероприятия по предупреждению аварийных ситуаций (защита от превышения давления, перегрева)

Заключение

Список использованной литературы

КУРСОВАЯ РАБОТА

Электрический анализ работы электроприводного поршневого компрессора Hyundai HYC 4050 с расчетом мощности электродвигателя, механических нагрузок и энергетической эффективности установки

ВВЕДЕНИЕ

Поршневые компрессорные установки с электроприводом занимают одно из центральных мест в системе энергообеспечения промышленных предприятий, обеспечивая выработку сжатого воздуха для технологических нужд. В условиях модернизации производственных мощностей и роста требований к энергоэффективности особую актуальность приобретают задачи оптимизации электропривода компрессоров, минимизации энергетических потерь и повышения надежности работы оборудования. Поршневые компрессоры характеризуются сложным характером нагрузки на валу электродвигателя, обусловленным цикличностью процессов сжатия газа в цилиндрах, что предъявляет особые требования к выбору типа и мощности электрической машины, системам пуска и защиты.

Компрессорная установка Hyundai HYC 4050 относится к классу одноступенчатых поршневых компрессоров малой и средней производительности, широко применяемых на предприятиях машиностроения, строительства, деревообработки и в автосервисных комплексах. Анализ работы электропривода данной установки позволяет решить ряд практических задач: обосновать выбор типа и мощности асинхронного двигателя с учетом неравномерности момента сопротивления, рассчитать механические нагрузки на кривошипно-шатунный механизм, определить пусковые токи и подобрать коммутационно-защитную аппаратуру, оценить энергетическую эффективность системы в различных режимах эксплуатации.

Степень разработанности проблемы в отечественной технической литературе достаточно высока: вопросы теории электропривода компрессоров освещены в трудах специалистов НИУ «МЭИ», УрФУ, вопросы термодинамики и конструкции поршневых компрессоров — в работах ФГУП «ВНИИ компрессорного машиностроения», однако комплексный электрический анализ конкретной модели с детальным расчетом режимов работы, механических нагрузок и энергетических характеристик остается актуальной задачей курсового проектирования.

Цель курсовой работы — выполнить электрический анализ работы электроприводного поршневого компрессора Hyundai HYC 4050 и рассчитать мощность электродвигателя, механические нагрузки и энергетическую эффективность установки.

Задачи курсовой работы:

• изучить теоретические основы работы поршневых компрессоров и особенности их электропривода;
• рассмотреть конструктивные особенности и термодинамические процессы в цилиндре компрессора;
• выполнить расчет неравномерности вращения, максимальных механических нагрузок и мощности электродвигателя;
• провести анализ электрических режимов работы компрессорной установки;
• оценить энергетическую эффективность системы и влияние качества электроэнергии на работу электропривода.

Объект исследования — электроприводная компрессорная установка Hyundai HYC 4050.

Предмет исследования — электрические, механические и энергетические характеристики работы электропривода поршневого компрессора.

Методологическая база исследования включает теоретические основы электропривода и теории электрических машин, методы расчета кривошипно-шатунных механизмов, термодинамический анализ процессов сжатия газа, нормативно-техническую базу (ПУЭ 7-е издание, ГОСТ Р 52776-2007, ГОСТ IEC 60034-1-2014, РД 153-34.0-20.527-98).

Научная новизна работы состоит в комплексном подходе к электрическому анализу конкретной модели поршневого компрессора с детализацией расчетов механических нагрузок, пусковых токов, энергетических потерь и КПД на различных режимах эксплуатации.

Теоретическая значимость заключается в систематизации методик расчета электропривода поршневых компрессоров и анализа энергетической эффективности. Практическая значимость состоит в получении готовых расчетных данных для выбора электродвигателя, аппаратуры управления и защиты, оценки потребления электроэнергии и разработки мероприятий по повышению энергоэффективности компрессорной установки.

Структура работы: курсовая работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованной литературы. В первой главе рассмотрены теоретические основы работы поршневых компрессоров и их электроприводов. Во второй главе выполнен электрический анализ работы электропривода и оценка энергетической эффективности. В третьей главе рассмотрены вопросы охраны труда при эксплуатации компрессорных установок.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ ПОРШНЕВЫХ КОМПРЕССОРОВ И ИХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

1.1. Классификация поршневых компрессоров, области применения в промышленности

Поршневые компрессоры представляют собой объемные машины, в которых сжатие газа осуществляется за счет периодического изменения объема рабочей камеры при возвратно-поступательном движении поршня в цилиндре. Данный тип компрессоров характеризуется высокой степенью сжатия, широким диапазоном производительности и возможностью получения высоких давлений нагнетания, что обусловливает их применение в промышленности, энергетике, на транспорте и в коммунальном хозяйстве. Поршневые компрессоры классифицируются по ряду признаков: по числу ступеней сжатия (одноступенчатые и многоступенчатые), по способу действия (простого и двойного действия), по конструктивному исполнению (вертикальные, горизонтальные, угловые), по типу привода (с электродвигателем, двигателем внутреннего сгорания, паровой или газовой турбиной), по способу смазки (с масляной смазкой и безмасляные) [1, c. 15].

Одноступенчатые поршневые компрессоры применяются при необходимости получения сжатого воздуха или газа с давлением нагнетания до 0,8–1,0 МПа. Многоступенчатые компрессоры используются для достижения более высоких давлений (до 10–30 МПа и выше) и обеспечивают охлаждение газа между ступенями, что снижает затраты энергии на сжатие и повышает КПД установки. Компрессоры простого действия имеют рабочий процесс сжатия только с одной стороны поршня, двойного действия — с обеих сторон, что позволяет удвоит

…