Разработка и исследование пускорегулирующих устройств высоковольтного электропривода вентиляторной станции

• Автор: Вечеркин, Максим Викторович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 118 с. : ил.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА МОДЕРНИЗАЦИИ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
1.1. Общая оценка состояния электроприводов вентиляторных установок
и требований к ним в промышленности
1.2. Методология принятия решений в задачах модернизации вентиляторных механизмов
1.3. Элементная база современных средств модернизации вентиляторных электроприводов
1.4. Обзор существующих преобразователей частоты на тиристорах
1.5. Обзор существующих высоковольтных пусковых устройств
1.6. Варианты модернизации электроприводов
вентиляторной станции ЛПЦ
Выводы
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ СРАВНИТЕЛЬНОГО АНАЛИЗА СПОСОБОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ВЕНТИЛЯТОРНОЙ СТАНЦИИ И ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО СПОСОБА РЕГУЛИРОВАНИЯ
2.1. Моделирование аэродинамических характеристик вентилятора
2.2. Моделирование вентиляционной сети
2.3. Методика анализа энергетической эффективности способов регулирования производительности вентиляторной станции
2.4. Выбор оптимального способа регулирования производительности
Выводы

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА СИЛОВОЙ СХЕМЫ ТРАНСФОРМАТОРНО-ТИРИСТОРНОГО ПУСКОВОГО УСТРОЙСТВА И ЕГО МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
3.1. Трансформаторно-тиристорное и трансформаторное пусковое устройство
3.2. Экспериментальное исследование пускового устройства
3.3. Варианты силовых схем трансформаторно-тиристорных
пусковых устройств
3.4. Оценка стоимости трансформаторно-тиристорного пускового устройства и суммарных затрат на модернизацию
3.5 Основные уравнения состояния асинхронного двигателя
3.6 Математическое описание работы трансформатора
Выводы
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ «ТРАНСФОРМАТОРНО-ТИРИСТОРНЫЙ ПУСКАТЕЛЬ -АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ» И АНАЛИЗ ПУСКОВЫХ РЕЖИМОВ
4.1. Выбор способа реализации модели
4.2. Моделирование прямого пуска АД
4.3. Модель трансформаторно-тиристорного пускового устройства
4.4. Исследование пуска двигателя без нагрузки на валу
при фиксированном угле управления
4.5. Исследования пусковых характеристик при вентиляторной нагрузке
на валу двигателя
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

Известно, что турбомеханизмы потребляют до 25% всей вырабатываемой в стране электроэнергии. При этом в большинстве случаев электроприводы турбомеханизмов являются нерегулируемыми, что не позволяет снижать электропотребление при снятии технологических нагрузок. Регулирование их производительности с помощью запорной арматуры на стороне потребителя (дросселирование) является энергетически неэффективным [1].
Это заставляет искать пути, позволяющие снизить потери, связанные с несовершенными способами регулирования производительности турбомеханизмов. Данная проблема особенно остро стоит для групп турбомеханизмов работающих параллельно на общую разветвленную сеть - насосных, вентиляторных и компрессорных станций. Сложность аэро- и гидродинамических процессов происходящих при этом в сети не позволяет получить универсального решения данной проблемы. Решать вопрос об оптимальном способе регулирования производительности приходится индивидуально в каждом конкретном случае с учетом типа турбомеханизма и условий его работы.
Приближенные расчеты, проведенные для вентиляторной станции ЛПЦ-10 ОАО «ММК» показали, что потери электроэнергии вследствие отсутствия эффективной системы регулирования производительности доходят до 20...25% от общего потребления электроэнергии вентиляторами.
Снижение этих потерь возможно при регулировании суммарной производительности вентиляторной станции по потребностям производства. В настоящее время такое регулирование осуществляется вручную, не чаще одного раза в смену, с помощью осевого направляющего аппарата вентиляторов. Очевидно, что энергосберегающий эффект подобного регулирования чрезвычайно низок.
В связи с этим, актуальной является задача выбора энергетически эффективного способа ре1улирования производительности вентиляторной станции, при котором будут минимизированы неоправданные потери электроэнергии.

мирования Ма1:ЬаЬ приведен в приложении 2. При этом была задана одинаковая производительность вентиляторов (рабочий расход). Для частотного регулирования и регулирования ОНА (дроссельное регулирование) был произведен расчет значения угла поворота лопаток, определены значения потребляемой мощности и КПД вентиляторов.
Вентиляторы 1 2 3 4 5
Рабочее давление, Па 12099.5 12099.5 12088.7 12099.5 12099.5 12088
Рабочий расход, м3/с 36.67 36,67 36.67 36.67 36.67 36
Дроссельное регулирование: Угол поворота, градус 37.7 37.7 37.9 37.7 37.7 37
Потребляемая мощность, кВт 572.255 572.255 571.591 572.255 572.255 571
КПД вентилятора, % 79.0425 79.0425 79.0226 79.0425 79.0425 79.0226
Частотное регулирование: Скорость двигателя, рад/с 146.4 146.4 146.345 146.4 146.4 146
Потребляемая мощность, кВт 598.915 598.915 598.356 598.915 598.915 598
КПД вентилятора, % 79.499 79.499 79.4608 79.499 79.499 79.4608

Рис. 2.9. Окно программы расчета параметров рабочего режима В реальных условиях для обеспечения потребностей производства часто
достаточно работы пяти вентиляторов. В соответствие с этим были проведены расчеты для рабочих точек в пределах всего рабочего диапазона вентстанции. При этом учитывались следующие особенности работы методических печей ЛПЦ-10 [28]:
• имеется 10 зон нагрева слябов, причем потребность в воздухе для каждой из них различна;
• две зоны нагрева работает при неизменном расходе воздуха и газа;
• регулирование расхода воздуха в каждой зоне осуществляется запорной арматурой (дросселированием) независимо для каждой зоны;