Реконструкция бойлерных установок с применением пластинчатых теплообменников (стр. 15 из 22)

Силовой блок, получив по оптоволоконному кабелю управляющий сигнал на открытие и закрытие IGBT-транзисторов, формирует ширину импульса выходного напряжения одной фазы.

Каждая фаза имеет только три возможных значения выходного напряжения:

а) при открытых Q1, Q4 выходное напряжение L1 и L2 соответствуют 1;

б) при открытых Q2 и Q3 выходное напряжение L1 и L2

соответствуют 1;

в) при открытых Q1 и Q2 или Q3 и Q4 выходное напряжение L1

и L2 соответствуют 0.

Силовые блоки имеют функцию «байпас». При возникновении в каком-нибудь блоке неисправности, при которой невозможно продолжение работы, на данном силовом блоке и двух других блоках, работающих с ним в одной группе (в двух других фазах) в целях обеспечения дальнейшей работоспособности автоматически включается байпас. При этом Q1, Q2 блокируют выход, управляемый тиристор открывается, и подаётся сигнал о включении байпаса. При включении байпаса силового блока снижается номинальное выходное напряжение ПЧ, т. к. количество силовых блоков на фазу оказывается меньше положенного.

Таким образом, обеспечивается автоматическая работа ПЧ без внешнего вмешательства.

Рисунок 4 – Принципиальная схема силового модуля с IGBT-транзисторами

- Система управления.

Система управления состоит из контроллера PLC и промышленного компьютера. Связь между компонентами системы управления показана на рисунке 5.

Система управления ВПЧА реализована на базе промышленного компьютера с сенсорным экраном.

Окно главного пользовательского интерфейса имеет 13 виртуальных функциональных кнопок и отображает 8 параметров работы ВПЧА:

а) частота настройки;

б) частота выходной мощности;

в) скорость вращения;

г) значения контролируемых параметров (давление, температура, уровень и т. д.);

д) входной ток, выходной ток;

входное напряжение, выходное напряжение.

Рисунок 5

В автоматическом режиме регулирование давления осуществляется контроллером. Контроллер имеет три оптоволоконных концентратора, одну главную панель управления, одну сигнальную панель и два блока питания. Питание подаётся от переменного тока напряжением 220 В и от основного высоковольтного источника для обеспечения работы при неисправностях сети питания напряжением 220 В. Оптоволоконные концентраторы с помощью оптоволоконного кабеля соединяются с силовыми блоками. На группу блоков одной фазы приходится один концентратор. Блоки питания подают напряжение на контроллер и PLC.

Оптоволоконный концентратор посылает по оптоволоконным линиям силовым блокам сигнал о ширине импульса (PWM) или о режиме работы. Получив сигнал, силовой блок сразу подаёт команду и сигнал о требуемом состоянии. Кроме этого, силовые блоки направляют в оптоволоконные концентраторы сигнал с кодом неисправности. Сигнальная панель собирает сигналы о входящем напряжении и токе, а также о напряжении и токе на выходе.

Также она обрабатывает сигнал управления, фильтрует и рассылает его. Разосланный сигнал даёт задание на преобразователь частоты, и происходит подключение преобразователя к одному из насосов. Контроллер управляет всей автоматикой, открывает и закрывает необходимые задвижки.

В ручном режиме станция управляется с поста оператора, куда поступает информация о режиме работы станции, об аварии в системе, о работающих насосах и состоянии задвижек. Ручной режим является аварийным и необходим только для работы, когда невозможен автоматический режим работы системы управления.

- Описание электрической части.

Оборудование работает в соответствии с технологическим режимом предприятия. Одновременно в работе может находиться только один двигатель, питающийся от ВПЧА. Частотным регулированием поддерживается лишь давление на выходе.

Частотные преобразователи включаются в разрыв существующей цепи питания электродвигателей.

Электропитание ВПЧА осуществляется от существующих силовых ячеек, для чего прокладываются новые кабельные трассы от силовых ячеек до ВПЧА и от ВПЧА до электродвигателей подпиточных насосов. ПЧ подключен к электрической сети через автоматический выключатель.

Существующие кабельные проводки от электродвигателей необходимо зарезервировать.

- Устройство ПЧ

Стандартная комплектация включает в себя шкаф трансформатора и шкаф силовых блоков и управления.

В шкаф трансформатора установлен трансформатор, вторичные обмотки которого имеют одинаковую величину фазового сдвига напряжения последующей группы относительно предыдущей группы обмоток.

Каждая группа формирует трёхфазное напряжение питания для одного силового блока. В верхней части установлен вентилятор охлаждения. На двери шкафа установлен датчик температуры сухого трансформатора, который обеспечивает контроль температуры трансформатора, сигнализацию и защиту от перегрева. С внутренней стороны двери установлен концевой выключатель. При открытии двери концевой выключатель срабатывает, включая сигнализацию.

Силовые блоки устанавливаются на специальные полки-направляющие и закрепляются. На задней стенке предусмотрен выход воздуха для охлаждения. Холодный воздух проходит через фильтрующий слой в передней двери и обдувает радиаторы силовых блоков. Охлаждение осуществляется вентилятором в верхней части шкафа. С внешней стороны двери имеется специальный фильтрующий слой, проходя через который воздух фильтруется и попадает внутрь шкафа для охлаждения.

Установленные внутри шкафа силовые блоки имеют одинаковые электрические и механические параметры. На силовые блоки подаётся трёхфазное питание с вторичных обмоток силового трансформатора. Они защищены предохранителями, соединены последовательно, образуя фазные группы.

5 Электрическая часть

5.1 Расчёт расхода электроэнергии на перекачку теплоносителя сетевым насосом

a) Расчёт расхода электроэнергии на перекачку теплоносителя сетевыми насосами действующей бойлерной установки

Сетевые насосы № 8, 9, 21 питаются от двигателей типа ДАМСО-14-8-4, сетевой насос №22 – от двигателя типа DKR-5023-4. Технические характеристики двигателей представлены в таблице 23.

Таблица 23

Тип двигателя	Мощность, кВт	Скорость вращения, об./мин.	КПД электродвигателя
ДАМСО-14-8-4	570	1484	0,83
DKR-5023-4	710	1494	0,83

Удельный расход электроэнергии для любого режима работы насоса

= 0,00272

, (81)

где H – действительный напор, развиваемый насосом при данном режиме работы, м.вод.ст.;

- КПД электродвигателя;

- КПД насоса.

Удельный расход электроэнергии для сетевого насоса типа КРНА-400/700/64М определяется по формуле (81):

= 0,00272

Удельный расход электроэнергии для сетевого насоса типа 10НМКх2 определяется по формуле (81):

= 0,00272

Удельный расход электроэнергии для всех сетевых насосов действующей бойлерной установки

б) Расчёт расхода электроэнергии на перекачку теплоносителя сетевыми насосами предлагаемой бойлерной установки.

В качестве электродвигателей сетевых насосов выбираем двигатели типа

А-4-400У-4У3, технические характеристики которых приведены в таблице 24.

Таблица 24

Тип двигателя	Мощность, кВт	Скорость вращения, об./мин.	КПД электродвигателя
А-12-41-4	630	1480	0,85

Удельный расход электроэнергии для сетевого насоса СЭ-1250-140-11 определяется по формуле (81):

= 0,00272

Удельный расход электроэнергии для трёх насосов:

в) Экономия расхода электроэнергии после реконструкции:

Экономия электроэнергии

, кВтч/год:

, (82)

где

- производительность насоса,