Электрооборудование общепромышленных установок, компрессорные установки(КУ)

Электрооборудование общепромышленных установок,
компрессорные установки(КУ)

Основное назначение компрессорных установок (КУ) — это обеспечение технологического процесса. В цехах устанавливается КУ небольшой мощности, а на предприятиях, при централизованном обеспечении потребителей сжатого воздуха — компрессорные станции (КС).
График потребления сжатого воздуха на промышленных предприятиях, как правило, имеет в течение суток переменный характер.
Для обеспечения нормальной работы потребителей необходимо, чтобы давление воздуха поддерживалось постоянным.
Давление в воздуховоде зависит от потребления воздуха и производительности компрессора. Если расход равен производительности, то давление воздуха в магистрали будет номинальным.
Если потребление воздуха становится больше производительности, то давление падает, и наоборот.
Таким образом, основным условием автоматизации КУ является поддержание постоянства давления воздуха в магистрали.
Производительность КУ регулируется следующими способами:
• путем открывания всасывающих клапанов с помощью регулятора давления,
• периодическим включением компрессорных агрегатов в соответствии с графиком потребления воздуха и величиной давления в магистрали.
Устройства автоматизации
Основным устройством, контролирующим давление воздуха в магистрали и формирующим сигнал в схему управления является электроконтактный манометр.
Представление о принципе действия и конструкции дает рис. 2.3-1.

Основным элементом манометра является трубка (4) Бурдона, которая изгибается по неполной дуге, плоского поперечного сечения, закрытая с одного конца (подвижного). Неподвижный конец сообщается с контролируемой средой (вход).
При увеличении давления трубка изгибается, а при уменьшении — сжимается. Действие основано на линейной зависимости между упругой деформацией и давлением внутри нее. Изменение давления вызывает перемещение закрытого конца трубки, который связан тягой с передаточным механизмом (3). ПМ представляет собой зубчатую передачу (например, сектор— шестерня), которая перемещает подвижный контакт (1), установленный на стрелке (2), жестко связанной с осью передачи. Два неподвижных контакта 1 и 3 (5) подключаются к цепям управления.
При повышении давления трубка (4) стремится разогнуться и, если уставка по давлению будет превышена, замкнется цепь с контактами 2 и 3, а при понижении давления ниже уставки — цепь с контактами 1 и 2.
Контактная система допускает работу в цепях напряжением 380 В переменного тока и 220 В постоянного тока, что не требует промежуточных преобразований.
Кроме контактных манометров, применяются реле давления действующие по другому принципу (поршневые, сильфонные и др.)
Так как КУ большой мощности и большого давления (поршневые) обслуживаются вспомогательными системами, то в их составе действуют принадлежащие им устройства автоматизации, обеспечивающие защиту КУ при отказе.
Например, отказ системы водяного охлаждения контролируется струйным реле, а системы смазки — реле давления масла.
Так как при сжатии воздух нагревается, то необходимо не только его охлаждать, но и контролировать температуру воздуха датчиками температуры и формировать аварийно-предупредительные сигналы.
Все сигналы, сформированные устройствами автоматизации, вводятся в релейно-контактные схемы управления электроприводом, что рассматривается ниже.

Технологическая схема КУ с двумя поршневыми компрессорами (рис. 2.3-2)

Такая схема применяется для бесперебойного обеспечения сжатым воздухом предприятий с небольшим и средним потреблением.
Управление — автоматизированное.
Компрессорная станция (КС) включает 2 поршневых компрессора (ПК1, ПК2) небольшой или средней производительности.
КУ включает:
Приводной АД (1).
Поршневой компрессор (2) с обслуживающими системами: масляной и водяного охлаждения (СВО).
Масло, предназначенное для смазки трущихся частей, залито в картер компрессора.
СВО с принудительной циркуляцией воды, поступающей через клапан (3) и уходящей через клапан (4). Вода пропускается через охлаждающие рубашки цилиндров и промежуточные холодильники, где нагретый при сжатии воздух соприкасается с трубками циркулирующей холодной воды.
СВО обеспечивает поддержание температуры сжатого воздуха в компрессоре (особенно при больших давлениях) в допустимых пределах.
Охлаждается теплая вода в теплообменниках (TO1, ТО2).
Охлажденный и сжатый воздух поступает через обратный клапан (5) в воздухоочистительное устройство (ВОУ1, ВОУ2).
Обратный клапан предотвращает работу одного компрессора на другой при разнице в создаваемом ими давлении.
ВОУ (6) предназначено для комплексной очистки сжатого воздуха от пыли, влаги и масла.
Для облегчения пуска КУ должен был. открыт разгрузочный вентиль (7), который закрывается после пуска.
Охлажденный воздух через невозвратный клапан (8), исключающий снижение давления в ресиверах при остановленных КУ, подается в ресиверы (9) Р1 и Р2.
Подача воздуха к потребителю производится из ресивера через клапаны (10).
Перед потреблением сжатого воздуха производится снижение давления до рабочего, редукционным клапаном (11) РК и дополнительная очистка от примесей фильтром тонкой очистки (12) Ф.
Датчиками автоматического управления служат 2 электроконтактных (M1, М2) манометра (13). Подвижные контакты датчиков устанавливаются на верхние и нижние пределы давления воздуха в ресиверах.
Верхние пределы для обоих манометров могут быть одинаковыми и при достижении их КУ будут остановлены. Нижние пределы давления манометров устанавливаются разными. При снижении давления включается только один компрессор, если давление продолжает снижаться, то включается и второй компрессор.

Приципиальная электрическая схема АУ ЭП компрессорной установки (рис. 2.3-3)

Электрооборудование компрессоров, вентиляторов, их автоматизация, схемы управления

Большинство компрессоров и вентиляторов работают на обычном асинхронном моторе. Из этого следует, что схема управления двигателем классическая. Ниже вы найдете их с описаниями.
Если Вас интересует телескоп Levenhuk Skyline Travel 70, перейдя по ссылке вы сможете приобрести его.

Устройство и принцип действия асинхронных электродвигателей

1. Ротор, он же сердечник. На него подается входное напряжение. Бывает короткозамкнутым или фазным. В первом случае центральный стержень отливается из алюминия с закороченными кольцами на торце. Иначе этот тип называется беличьей клеткой. Во втором случае используется 3 медные обмотки.
2. Статор. Это — внешний цилиндр, который «надет» на ротор. На него попадает напряжение с ротора, что приводит его во вращение. Как правило, производится из стальных листов с канавками, куда уложена медная обмотка.
3. Прочие детали. Сюда входят валы, подшипники, втулки и прочие части, не имеющие прямого отношения к электромеханическому вращению. Также к этой категории относится металлический корпус двигателя.

Принцип работы асинхронника заложен в его названии. Скорости вращения у ротора и статора разные, в отличие от синхронных двигателей.

Пошаговый процесс выглядит так:

1. Когда на ротор подается ток, его магнитное поле (далее м.п.) возбуждает контур статора. Таким образом индуцируется электродвижущая сила.
2. В роторе образуется переменный ток.
3. Вращение 2 м.п. создают крутящий момент, но скорость при этом разная.

В связи с этим, схема управления компрессором и вентилятором по требованиями ГОСТ должна иметь:

• плавный пуск;
• систему безопасности от скачков тока и напряжения;
• возможность переключения между автоматическим и ручным управлением (опционально);
• автоматическое управление процессом нагнетания воздуха/жидкости.

Если хотите представить действие получше, можете посмотреть этот ролик.

Схема блокировки последовательности управления двух электродвигателей

Ниже приведена схема управления компрессорной установкой на несколько двигателей:

На ней изображены:

1. Q – выключатели;
2. F – предохранители, на случай резкого скачка тока;
3. КМ – магнитные пускатели, препятствующие одновременной работе 2 двигателей;
4. КК – тепловое реле, реагирующее на нагрев мотора и отключающее его;
5. SBC – механические выключатели, на случай аварии;
6. SBT – механические включатели;
7. Q3 – вспомогательный выключатель, на случай поломки первых.

В схему управления электродвигателем можно включать дополнительные цепочки, при увеличении количества моторов.

Схема автоматического управления

Отключенное реле шунтирует резисторы 1-2, и теперь асинхронник начинает разгоняться от 2-4 резистора. Затем контактор отключает второе реле.

Таким образом постепенно происходит отключение реле и смещение разгона на резисторах. Это происходит до полного шунтирования всех резисторов и выход мотора на рабочую частоту вращения.

Это — относительно простая схема автоматики, с которой может работать любой компрессор.

Схема для управления мотором насоса с функцией давления

1. Отключение — при повышении уровня жидкости в емкости;
2. Включение — при понижении.

Схема подключения компрессора удобна тем, что подразумевает, как автоматический, так и ручной контроль.

Электросхема выглядит так:

Элементы с инициалом К – это ручные выключатели. При его использовании, они переводятся в низовое положение. При нажатии на механический выключатель КпН — ток идет на Л1 и запускается мотор.

Если вы хотите использовать автоматическое выключения, элементы К переходят в верхнее положение.

Схема для автоматического компрессорного электропривода

Аналогичная комбинированная электрическая схема, имеющая ручное управление (кнопками КУП и КУС) и авто, опираясь на давление в емкости.

Принципиальная схема управления выглядит следующим образом:

Для включения ручного управления, компонент «П» ставится в положение «Ручное». Когда происходит замыкание B, запускается 1-е реле. От него идет ток на клапан «ЭВМ», открывающий проток воды. Вторым реле открывается подача воздуха.

Когда образуется необходимое давление, срабатывает реле давления. Его контакты замыкаются в зоне элемента К.

Включая компонент КУП, срабатывает контактор, запуская компрессор и система выдува конденсата. В это же время запускается РВ1, размыкая контакты в клапане продувания. После начинается нагнетание воздуха компрессором.

При автоматическом управлении, необходимо включить режим «Авт.». Если давление в цистерне падает до 6 кгс/см2 — замыкается РДmin, а через замыкание контактов РД max — включается P1. Далее процесс запуска такой же, как и при ручном управлении.

Cхема электропривода холодильной фреоновой установки

Если вас интересует дистанционное управление компрессором и другим моторным электрооборудованием, вы можете посмотреть видео.

Электрооборудование компрессорной установки

Компрессоры относятся к группе механизмов, получивших широкое распространение на всех промышленных предприятия.

Компрессоры применяют для получения сжатого воздуха или другого газа давлением свыше 4 . 105 Па (кгс/см 2 ) с целью использования его энергии в приводах пневматических молотов и прессов, в пневматическом инструменте, в устройствах пневмоавтоматики и т.д.

График потребления сжатого воздуха на промышленных предприятиях, как правило, имеет переменных характер в течение суток. Для обеспечения нормальной работы потребителей необходимо, чтобы давление воздуха поддерживалось постоянным – это является одним из основных требований, предъявляемых при автоматизации компрессорных установок. Давление в воздуховодной сети зависит от потребления воздуха и производительности компрессора. Когда расход воздуха равен производительности компрессора, давление в сети будет номинальным. Если потребление воздуха становится больше производительности, то давление падает, и наоборот.

Наибольшее применение для приводов компрессоров получили асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и синхронные двигатели.

1. Назначение и краткая характеристика электрооборудования

Компрессорная установка в основном предназначена для обслуживания определенных технологических процессов, поэтому производительность компрессоров зависит от потребления воздуха в ходе работы производственного участка.

Главное движение осуществляется синхронным двигателем М1, который приводит во вращение поршневой механизм компрессорной установки.

В компрессорной установке применяются два двигателя и возбудитель. Синхронный двигатель предназначен для вращения поршневой системы компрессорной установки. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором приводит во вращение возбудитель. Возбудитель наглухо присоединен к обмотке возбуждения главного двигателя, тем самым он возбуждает синхронный двигатель.

В схеме присутствуют блокировки, обеспечивающие безопасную работу компрессорной установки.

Давление масла контролируется механическим реле давления и промежуточным реле. Промежуточное реле датчика температуры контролирует температуру сжатого воздуха. Струйное реле, сигнализирует об уменьшении давления охлаждающей воды. Реле времени контролирует исчезновение охлаждающей воды.

Схема автоматического управления синхронным двигателем поршневого компрессора допускает включение на напряжение 380В, 220В переменного и 220В, 48В постоянного.

Q 1 – масляный выключатель, включает в сеть двигатель М1;

Воздушный компрессор немедленно отключить от сети:

— при появлении дыма или огня из электродвигателя или его пускорегулирующей аппаратуры;

— вибрации, шуме и стуке, угрожающих целости компрессора;

— поломке приводного механизма;

— значительном снижении числа оборотов, сопровождающимся быстром нагреве электродвигателя.

Промывка отдельных узлов, деталей установки в керосине или бензине должна производится в специальном шкафу с вытяжным устройством, установленном в отдельном помещении или на открытом воздухе на расстоянии не менее 10м от источников открытого огня.

Не разрешается снимать панель с блока осушки и автоматики и приступать к работе ранее, чем через 15 мин после снятия напряжения с установки.

Нельзя пользоваться открытым пламенем, курить при проведении на установке работ с фреоном. В помещении должна работать вентиляция.

Не реже одного раза в 6 месяцев должна производится проверка рабочих манометров установки контрольным манометром. Результаты проверки должны быть записаны в журнале контрольных проверок.

Не реже одного раза в 12 месяцев должна производится проверка манометров с последующим опломбированием или клеймением.

Манометр не допускается к применению в случаях когда:

— отсутствует пломба или клеймо;

— просрочен срок проверки;

— стрелка манометра при его выключении не возвращается на нулевую отметку шкалы;

— разбито стекло или имеются другие повреждения, которые могут отразиться на правильности его показаний.

Требования безопасности по окончании работ:

Сделать соответствующие записи в документации.

Убрать инструмент в места хранения .

Закрыть помещение на ключ.

2 Требования к электрооборудованию

Как и в других электроустановках, компрессорная установка имеет главный электропривод, а именно асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, который приводит во вращения поршни компрессора. Двигатель работает с постоянной скоростью без реверса. В установки используется реле времени в мести с электрогидравлическим клапаном для облегчения пуска двигателя.

Двигатель питается от трёхфазной сети, так же имеются аппараты защиты электропривода компрессора от короткого замыкания и перегрузки в виде автоматического выключателя.

Установка снабжена манометром для поддержания давления воздуха на заданном уровне, нарушение, которых приводят к отключению компрессора.

Цепь управления и сигнализация питаются фазным напряжением 220В через однополюсный автоматический выключатель.

Работа компрессорной установки может, осуществляется как с пульта управления на самом агрегате, так и с диспетчерского пункта.

Автоматический контроль составляет важнейшую часть системы управления. Он позволяет определить правильность процесса производства сжатого воздуха и состояние компрессорного агрегата.

Отклонение контролируемых параметров от заданных значений указывает на ненормальные или нерациональные режимы работы систем агрегата, а в ряде случаев может привести к аварии.

Электродвигатели и аппараты должны быть установлены таким образом, чтобы они были доступны для осмотра и замены, а также для ремонта, по возможности, на месте установки. Электродвигатели должны быть заземлены или занулены.

3 Принцип действия электрооборудования и систем управления

Электрическая схема управления компрессорной установкой состоит из двух агрегатов . Двигатели компрессоров М1 и М2 питаются от трехфазной сети переменного тока напряжением 380В, через автоматические выключатели с комбинированными расцепителями. Включение и отключение двигателей производится магнитными пускателями КМ1 и КМ2. Цепи управления и сигнализация питаются фазным напряжением 220В через автоматический выключатель.

Управление компрессорами может быть автоматическим и ручным. Выбор способа управления производится с помощью переключателей SA1 и SA2. При ручном управлении включение и отключение пускателей КМ1 и КМ2 осуществляется поворотом рукояток переключателей SA1 и SA2 из положения О (отключен) в положение В (включен).

Автоматическое управление компрессорами производится при установке переключателей в положение О, а включение и отключение пускателей осуществляются с помощью реле КТ1 и КТ2. Контроль давления воздуха в ресиверах производится двумя электроконтактными манометрами, контакты которых включены в цепь катушек КМ1 – КМ4. Очередность включения компрессоров при падении давления устанавливается с помощью переключателя режимов SA3. Если SA3 установлен в положение К1, то первым включается компрессор К1.

Если ресиверы наполнены сжатым воздухом, давление соответствует верхнему пределу (контакты манометров М1-N и M2- N разомкнуты) и компрессор не работает. В результате падения давления в ресиверах до минимального значения, установленного для пуска первого компрессора, замкнется контакт М1-N первого манометра (N-нижний предел), срабатывает реле КТ1 и своим контактом включит пускатель КМ1 двигателя первого компрессора. В результате работы компрессора К1 давление в ресиверах будет повышаться и контакт М1-N разомкнется, но это не приведет к отключению компрессора, так как катушка реле КТ1 продолжает получать питание через свой контакт и замкнутый контакт реле КТ4. При повышении давления в ресиверах до максимального предела замкнется контакт манометра М1-В (В-верхний предел), сработает реле КТ4 и своим контактом отключит реле КТ1, потеряет питание пускатель КМ1 и компрессор К1 остановится.

В случае недостатка производительности первого компрессора или его неисправности давление в ресиверах будет продолжать падать. Если оно достигнет предела, установленного для замыкания контакта M2- N второго манометра, то срабатывают реле КТ3 и КТ2. Последнее своим контактом включит пускатель КМ2, т.е. вступит в работу компрессор К2. Реле КТ2 после размыкания контакта M2- N остается включенным через свой контакт и замкнутый контакт реле КТ4. Когда давление в ресиверах в результате совместной работы обоих компрессоров поднимается до верхнего предела, замыкается контакт манометра M2-В и включается реле КТ4. В результате отключаются реле КТ1 и КТ2 и пускатели КМ1 и КМ2. Оба компрессора остановятся.

В схеме предусмотрен контроль исправности компрессорной установки. Если несмотря на работу обоих компрессоров давление в ресиверах продолжает падать или не изменяется, то контакт M2- N нижнего предела остается замкнутым, и реле КТ3 будет включено. Оно своим контактом приведет в действие реле КТ5, которое с выдержкой времени замкнет свой контакт в цепи аварийно – предупредительной сигнализации, и персоналу будет подан сигнал о необходимости устранения неисправности.

Сигнальная лампа HL1 служит для световой сигнализации о режиме работы установки при ручном режиме. Сигнальная лампа HL2 и реле напряжения КТ6 служит для контроля наличия напряжения в цепи управления.

Разработка электрической принципиальной схемы управления электроприводом компрессорной установки

Включение напряжения производится вводным выключателем QS1.

При работе станка труба для поддержки материала должна быть правильно установлена относительно станка; при этом должен быть нажат путевой переключатель SQ1, подготавливающий замыкающим контактом цепь питания катушек контакторов. Отжим, подача и зажим пруткового материала производятся электродвигателем М3.

Нажимаем на кнопку SB2 включается контактор КМ4, который своими главными контактами подключает к сети двигатель М3. Кнопка SB2 должна быть нажата в течение некоторого (короткого) времени, пока в ходе цикла отжим – подача – зажим не освободится от нажатия путевой переключатель SQ2, который в исходном положении нажат. После этого кнопка может быть отпущена.

При включении контактора КМ4 открывается его размыкающий контакт, вследствие чего выключается электромагнитная муфта торможения механизма зажима YB10.

По окончании цикла зажима вновь производится нажатие на путевой переключатель SQ2, его контакт размыкается, и происходит отключение контактора КМ4 и двигателя М3. После выключения двигателязажима через размыкающий контакт КМ4 включается муфта YB10 и происходит затормаживание механизма зажима прутка.

Для управления приводом шпинделя станка, помимо кнопок SB3 и SB1,предусмотрена рукоятка управления, имеющая три фиксированных положения. В одном крайнем положении – рабочем – от воздействия рукоятки нажат путевой выключатель SQ4; в другом крайнем положении – тормозном – нажат путевой выключатель SQ6; в среднем – отключенном положении рукоятки – путевые выключатели SQ4 и SQ6 свободны от нажатия.

Установив рукоятку управления в рабочее положение, нажатием на кнопку SB3 включается контактор КМ3 и пускается двигатель насоса М2. Одновременно контактором КМ1 подключается главный двигатель М1.

Предварительная настройка командоаппарата обеспечивает включение заранее намеченной скорости шпинделя на данной позиции револьверной головки.

Подвод продольного и поперечного суппортов производится вручную. Включение механической рабочей подачи производится посредством специального рычага. Величина подачи обусловливается предварительной настройкойкомандоаппарата.

Отвод продольного и поперечного суппортов выполняется вручную. При отводе продольного суппорта производится поворот револьверной головки, и одновременно, поворот барабана командоаппарата. При этом меняется комбинация замыкания контактов его и устанавливается новая скорость шпинделя, а также подготавливается новая величина рабочей подачи.

Остановка двигателей главного привода и насоса осуществляется переводом рукоятки управления из рабочего положения в положение отключения (среднее) или торможения. При установке рукоятки в среднее положение производится отключение контакторов КМ3 и КМ1 вследствие размыкания замыкающего контакта SQ1; двигатели М2 и М1 отключаются, причем шпиндель останавливается при свободном выбеге.

Установкой рукоятки в положение для торможения отключаются двигатели М2 и М1; вследствие нажатия рукояткой на путевой выключатель SQ6 его замыкающий контакт включает электромагнитную тормозную муфту YB2, осуществляющую торможение шпинделя. Для отключения тормоза следует освободить выключатель SQ6 переведя рукоятку управления либо в среднее, либо в рабочее положение.

В случае, если нажатие на кнопку SB3 производится при среднем положении рукоятки управления, то работа двигателей М1 и М2 будет продолжаться только в течение того времени, пока нажата кнопка SB3.

При установке рукоятки управления в тормозное положение пуск двигателей невозможен (цепь катушек контакторов КМ1 и КМ3 разомкнута размыкающим контактом выключателя SQ6).

Реверсирование шпинделя для сбега резьбонарезного инструмента с изделия после нарезания резьбы осуществляется нажатием на кнопку SB4. При этом отключается контактор КМ1 и включается контактор КМ2; двигатель М1 реверсируется. В этом случае замыкается цепь катушки электромагнитной муфты YB5. Если при прямом вращении шпинделя муфта YB4 была включена, а YB5 отключена, что приводит к возрастанию скорости шпинделя. Если же при прямом вращении была включена муфта YB5, изменения скорости шпинделя при реверсе не произойдет.

Отпуская кнопку SB4, отключают контактор КМ2 и включают контактор КМ1, что приводит к восстановлению прямого направления вращения и первоначальной величины скорости шпинделя.

Следует отметить, что нарезание резьбы должно производиться на одной из двух низших скоростей вращения шпинделя каждого диапазона (60, 100, 150 или 265 об/мин), т.е. при нажатом контакте командоаппаратаSQ7 и ненажатомSQ8. Поэтому при нажатии кнопки SB4 включается обратное вращение шпинделя со скоростью 100 или 265 об/мин; если нажать кнопку, когда включена одна из высших скоростей (SQ8 замкнут), контактор КМ1 отключается, но реверса не произойдет, так как цепь катушки КМ2 в этом случае разомкнута размыкающим контактом SQ8. Тем самым предотвращаются случайные включения обратного вращения шпинделя на высшую скорость (800 или 2000 об/мин). Кнопкой SB1 производится отключение всех двигателей в любой момент.

К недостаткам рассмотренной системы электропривода следует отнести ступенчатое регулирование скорости и невозможность переналадки станка на скорости, отличные от паспортных.

С целью упрощения кинематической схемы, получения плавного регулирования скорости шпинделя и облегчения аппаратуры управления может быть использован привод постоянного тока по системе тиристорный преобразователь – двигатель.