Руководитель                                                                                    Студент

Выпускная квалификационная работа

СамГТУ 130302.01.13.06.025.02ПЗ

ровича

Толокновой Александры Евгеньевны, 5-ИЗО-20а

                         

Обучающегося  _____________________________________________________________________

(фамилия, имя, отчество, факультет, курс, группа)

13.03.02, Электроэнергетика и электротехника, Электропривод и автоматика промышленных

____________________________________________________________________________________

(код, направление подготовки (специальности), направленность (профиль) образования)

установок и технологических комплексов

____________________________________________________________________________________

Автоматизация насосной станции водяного пожаротушения

На тему:_____________________________________________________________________________

(полное наименование темы в соответствии с приказом об утверждении тем ВКР)

Старший преподаватель к.т.н .,                                  Князев.С. В. ВАрефьев В.А.

Руководитель работы _________________________________________________________________ 

               (должность, ученая степень, звание, подпись, дата, фамилия, инициалы)

Доцент, к.п.э., доцент                                                       Моссоулина Л. А.

Консультант ________________________________________________________________________

               (должность, ученая степень, звание, подпись, дата, фамилия, инициалы)

Доцент, к.э.н.,доцент                                                               Пронина Н. Н.

Консультант ________________________________________________________________________

               (должность, ученая степень, звание, подпись, дата, фамилия, инициалы)

Старший преподаватель к.т.н.,                                   Князев.С. В.

Нормоконтролер _____________________________________________________________________

(подпись, дата, фамилия, инициалы)

 

 

                                             Самара 2019г.

 

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Самарский государственный технический университет»

 

Факультет Электротехнический_

Кафедра Электропривод и промышленная автоматика

 

ЗАДАНИЕ

НА ВЫПОЛНЕНИЕ ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Студенту Толокновой Александре Евгеньевне 5-ИЗО-20а

(фамилия, имя, отчество, курс, факультет, группа)

Вид работы Дипломный проект бакалавра

(бакалаврская работа, дипломная работа (проект), магистерская диссертация)

Техническое задание

 

СамГТУ 130302.068.029.01ТЗ

 

Тема Автоматизация насосной станции водяного пожаротушения.

 

Исходные данные (или цель работы) Автоматическое регулирование давления воды в системе противопожарного трубопровода.

 

 

Перечень подлежащих исследованию, разработке, проектированию вопросов по базовой части работы:

Наименование вопроса	Достигнутые результаты освоения ОПОП*
1. Анализ автоматизируемой установки пожаротушения. (20%)
2. Разработка электроприводческой части.
3. Разработка системы управления давлением воды в противопожарном трубопроводе. (30%)
4. Система частотного регулирования скорости асинхронного электродвигателя.
5. Система векторного регулирования скорости асинхронного электродвигателя.
6. Расчёт регуляторов.
7. Разработка структурных схем системы управления давлением воды в программной среде «Matlab».
8. Выбор программируемого логического контролера.
9.Технико- экономические расчеты. (20%).
10. Охрана труда и техника безопасности.

 

 

Перечень графического материала:

1. Общий вид секции аппарата воздушного охлаждения масла.

2. Передаточные функции и структурные схемы процесса охлаждения масла, как объекта управления.

3. Структурная схема и передаточные функции вентилятора и асинхронного электродвигателя.

4. Переходные процессы в двухконтурной системе управления аппаратом воздушного охлаждения масла АВО 06-10.

 

 

Перечень презентационного материала:

_____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

 

Консультанты по разделам ВКР: Профессор Стариков А.В___________________________

БЖД доцент Моссоулина Л.А___________________________________________________

Экономика доцент Пронина .Н__________________________________________________

 (наименование раздела, ученая степень, ученое звание и должность, ф.и.о. консультанта)

 

Нормоконтролер:

______________________профессор Стариков А.В______________________________________

(должность, ф.и.о. нормоконтролера)

 

 

Дата выдачи задания:                                      «_____» ____________________ 20__г.

 

Задание согласовано и принято к исполнению.

 

Руководитель                                                                                    Студент

А.В Стариков                                                                                            А.Е.Толокнова

(И. О. фамилия)                                                                                      (И. О. фамилия)

Профессор                                                                                                          ИЗО-20а

(уч. степень, уч. звание)                                                                        (факультет, группа)

___________________                                                                        _____________________

(подпись, дата)                                                                                         (подпись, дата)

 

 

Тема утверждена приказом по СамГТУ № 1/12а от "14" января 2015 г.

 

1.Основание для разработки

                                                            от           2019 г.

2. Сроки выполнения

Начало    2019г.

Окончание         2019г.

3. Цель разработки

Автоматическое регулирование давления воды в системе противопожарного трубопровода.

4.Исходные данные

1 Техническая документация насосного агрегата типа НЦСГ-Е.

2 Электродвигатель 5AM250 S2У3.

3 Частотный преобразователь KEB-R-22132-04-44-K-1638 .

4 Программируемыйлогический контролер TREI-5B-05

 

 

5. Основные источники для разработки.

1 Проектная документация водяного пожаротушения.

2 Техническая документация насосного агрегата типа НЦСГ-Е и электродвигателя 5AM250 S2У3.

3 Каталоги и справочные руководства KEB, г. Барнтруп, Германия.

 

Консультанты

Руководитель

По экономической части

По вопросам безопасности

Жизнедеятельности

 

Содержание расчетно-пояснительной записки

Титульный лист

Техническое задание

Реферат

Оглавление

Введение (анализ, расчет и реализация системы)

Основная часть

Охрана труда

Заключение

Список используемой литературы

 

 

6. Основные этапы разработки сроки их выполнения.

1. Анализ автоматизируемой установки пожаротушения. (20%) 28.03.2019

1.1 Описание системы водяного пожаротушения.

    1.2 Характеристика и описание насоса и насосного агрегата в целом .

    1.3 Графический материал.

 

2. Разработка электроприводческой части. (20%) 11.04.20019.

2.1 Выбор электродвигателя насоса.

  2.2 Выбор частотного регулируемого преобразователя.

  2.3 Технические характеристики ЧРП KEB-R-22132-04-44-K-1638.

 

3. Разработка системы управления давлением воды в противопожарном трубопроводе. (30%)

     3.1 Система частотного регулирования скорости асинхронного

электродвигателя.       

     3.2 Система векторного регулирования скорости асинхронного электродвигателя.

  3.3 Расчёт регуляторов.

3.4 Разработка структурных схем системы управления давлением воды в программной среде «Matlab».

3.5 Выбор программируемого логического контролера.

    3.6 Графический материал.

 

4. Технико - экономические расчеты. (20%).1.06.2019.

    4.1 Экономическое обоснование проекта.

    4.1.1 Расчет показателей экономической эффективности и обоснование экономической эффективного варианта инвестирования.

    4.2 Техника безопасности и охрана труда.

    4.2.1 Основные опасные и вредные факторы при работе с насосным агрегатом.

    4.2.2 Защита о выявленных опасных производственных факторов.

 

 

Реферат.

Дипломная работа содержит 102 страницы, 38 рисунков, 13 источников и 7 листов графического материала формата А1.

В работе рассмотрены вопросы модернизации насосной станции водяного пожаротушения путём автоматизации электропривода насосного агрегата. В электрическую схему управления электроприводом насоса внедрен частотный преобразователь KEB-R-22132-04-44-K-1638 и ПЛК TREI-5B-05 .

Вследствие этого стало возможным поддержание необходимого давления в трубопроводе системы водяного пожаротушения путём регулирования частоты вращения электропривода насоса. В дипломе разработана электрическая схема позволяющая, совместить автоматическую пожарную сигнализацию с программируемым логическим контролером TREI-5B-05 и датчиками давления. Представлено описание функциональной схемы системы векторного управления асинхронного электродвигателя. Произведен синтез регуляторов СПР. Разработана математическая модель системы, которая реализована в программе Matlab. Построены графики переходных процессов по управляющему и возмущающему воздействию. В дипломе рассмотрен вопрос экономической эффективности, а также вопросы, касающиеся безопасности жизнедеятельности.

 

Содержание

Введение. 8

1. Анализ автоматизируемой установки пожаротушения. 9

1.1 Описание системы водяного пожаротушения. 9

1.2. Характеристика и описание насосного агрегата. 10

1.2.1. Характеристики насосного агрегата НЦСГ-Е. 10

1.2.2 Устройство насоса. 10

1.2.3 Принцип действия насоса. 15

1.1.4Устройство насосного агрегата. 16

2. Разработка электроприводческой части. 18

2.1. Выбор электродвигателя насоса. 18

2.2. Выбор частотного регулируемого преобразователя. 20

2.2.1 Преимущества применения частотного регулирования в системах управления насосными агрегатами. 27

2.2.2. Технические характеристики ЧРП KEB-R. 36

2.2.3 Особенности станции управления насосными агрегатами на базе преобразователя частоты фирмы KEB. 39

2.2.4 Принцип работы преобразователя частоты. 43

2.2.5 Области применения преобразователей частоты.. 46

3. Разработка системы управления давлением воды в противопожарном трубопроводе. 47

3.1. Система частотного регулирования скорости асинхронного электродвигателя. 47

3.1.1. Рассчитаем параметров Т-образной схемы замещения. 48

3.1.2. Законы частотного регулирования скорости асинхронного двигателя. 50

3.3. Система векторного регулирования скорости асинхронного электродвигателя. 61

3.3.1 Векторная математическая модель асинхронного двигателя. 61

3.3.2 Расчёт параметров структурной схемы асинхронного электродвигателя при векторном управлении. 63

3.3.3 Функциональная схема системы векторного управления синхронным электродвигателем. 64

3.3.4 Синтез системы векторного управления асинхронным электроприводом. 67

3.4. Расчет регуляторов. 68

3.4.1 Контур регулирования тока фазы. 68

3.4.2. Контур регулирования потокосцепления ротора 70

3.4.3 Контур регулирования момента. 71

3.4.5. Контур регулирования давления. 74

3.5. Разработка структурных схем системы управления давлением в программной среде «Matlab». 77

3.5.1Структурная схема при малом управляющем воздействии входного сигнала (рисунок 25). 77

3.5.2. Структурная схема при большом управляющем воздействии входного сигнала представлена на (рисунок 30). 79

3.5.3 Структурная схема с задатчиком интенсивности (рисунок 35). 82

3.5.4 Структурная схема при возмущающем воздействии. 84

3.6.1 Обоснование и основные решения по выбору ПЛК.. 88

4. Технико-экономические расчеты. 90

4.1 Экономическое обоснование проекта. 90

4.1.1. Расчет показателей экономической эффективности и обоснование экономически эффективного варианта инвестирования. 92

4.2. Техника безопасности и охрана труда. 97

4.2.1.0сновные опасные и вредные факторы при работе с насосным агрегатом. 97

4.2.2 Защита от выявленных опасных производственных факторов. 99

 

 

Введение.

    Существует множество систем инженерно-технического назначения, предназначенные для тушения очагов возгорания на различных объектах. Это и внутренние водопроводы, и системы пожаротушения стационарного плана. Они оснащены, как правило, основным элементом – насосными установками. Без таких элементов возможно только тушение огня в небольших помещениях и исключительно с применением огнетушителей порошкового, углекислотного, воздушно-пенного типа.

Станции насосные для пожаротушения – это специализированные модульные средства для тушения пожара, которые предназначены для доставки водного раствора в системы пожаротушения. Такие установки принято монтировать на объектах промышленной сферы, на предприятиях, которые ведут добычу полезных ископаемых, больших спортивных комплексах, объектах торгово-развлекательного уклона. Установки дают возможность обеспечить нужное количество воды и показатель давления в системе как в неработающем состоянии, так и в процессе непосредственной эксплуатации, постоянно увеличивая объем жидкости в момент тушения огня.

Станции насосного типа, предназначенные для тушения пожаров, можно быстро и без особых усилий подсоединить к уже существующей противопожарной системе на любом объекте. Основное их предназначение – тушение очагов возгорания на объектах, где хранятся легковоспламеняющиеся или горюче-смазочные вещества, нефтепродукты и химические реагенты. Такие установки могут быть задействованы для тушения огня пеной или водой. Преимущественно такие системы устанавливаются на нефтеперерабатывающих предприятиях, в машиностроительной сфере, цехах, связанных с малярным делом, на складах по хранению нефтепродуктов и нефти.