Qот=174.6 - 7=167,6 кВт.

На все здание котельного цеха требуется подавать тепло равное:

Q=Vg0(tв - tп)a                                                                            (2.4.)

Q=(31,513,57)0,7(12+34)0,9=86,3Bт

где V-объем здания м3;

g0 - удельная относительная характеристика здания, табличные данные 0.7;

а- поправочный коэффициент, табличные данные - 09;

Избыточное тепло в здании котельной составляет:

Qизб=167,6 – 86,3 = 81,3 кВт.

Это избыточное тепло требуется, так как к каждой горелке котла необходимо подавать воздух со скоростью 1,1 м3/с и температурой 12°С, а это дополнительные затраты.

Требуемое количество воздуха в помещении котельной, можно поддерживать путем нагнетания в помещениях чистого вентилируемого воздуха с необходимыми температурно-влажностными параметрами. Схема приточной вентиляционной системы показана на рис.2.4.

Схема механической приточной вентиляции.

1-воздухоприемное устройство; 2-фильтр; 3-оборудование для тепловлажностной обработки приточного воздуха (калорифер, кондиционер);

4-вентилятор; 5-шумоглушитель; 6-воздухоотвод;

Рис 2.4

Находим диаметры воздуховодов

Dприточ=((4δ)/(υπ)) (2.5)

Dприточ=((41,08)/(3,1410))=0,37 м

Dвытяжки=Dприточ⅔ (2.6)

Dвытяжки =0,372/3=0,25 м

где υ - скорость движения воздуха 10-20 м/с.

Для выбора вентилятора необходимо провести расчет сопротивлений по схемам, показанным на рис 2.4.

Потери на трении местных сопротивлений приточной системы.

RL= (λυ2ρL)/ (2d) (2.7)

RL= (0,021021,35)/ (0,372) =17,56 Па

Z=ξ (υ2ρ)/2 (2.8)

Z= (14,71021,3)/2=955,5 Па

H=RL+Z (2.9)

Н=17,56+955.5=973 Па

где λ - коэффициент шероховатости труб;

d - диаметр трубопровода;

ρ - плотность воздуха при 12,5°С.

Разделим участки движения воздуха прописными буквами (получилось 6-участков). И результаты расчета снесем в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 Результаты расчета приточной вентиляции

Выбор вентиляторов производим по номограммам из литературы;

- с расходом воздуха на один вентилятор 15600/4==3 900 м3/ч.

- с потерями 973 Па.

Из номограммы выбираем вентилятор Е5.105-2 с двигателем Nу=2,2 кВт, n=1435 об/мин., υ=39 м/с.

Выбираем двигатель 4A90L4У3 из справочной литературы. Nу=2,2 кВт, n=1500 об/мин.

Таким образом, в результате расчетов получили: активное вентилирование в котельном цехе осуществляется четырьмя вентиляторами.

Расчет и выбор отопительных установок

Температура выходящего из калорифера воздуха, определяется по формуле :

tпв=(Qизб/ С'рVв103)+tн                                                               (2.10)

где С'р - теплоемкость воздуха -1.3 кДж/м3.гр;

Qизб - мощность отопительных приборов 20,3 кВт;

Vв - объем воздуха проходящего через вентилятор 3900 м3/ч.

tпв=(20300/1,33900)-34=-30°С.

Получается отрицательной, для этого необходимо определить количество воздуха, проходящего через калорифер, при известной отопительных приборов и принимаемой температуре воздуха, выходящего из калорифера.

Количество воздуха, пропускаемого через калорифер:

Vк=Qоп/Ср(tк-tн), м3/с,                                                                        (2.11)

где tк - температура воздуха после калорифера,

Vк=20,3/1,3(10+34)=0,356 м3/с.

Живое сечение калорифера для прохода воздуха:

Fк= Vкρ/Vρ, м2,                                                                               (2.12)

Где ρ - плотность воздуха - 1,3 кг/м3;

Vρ - для оребренных калориферов принимается - 3... 5 кг/м2 c;

Fк=0,3561,3/3=0,154м2.

По живому сечению подбирается калорифер [10] марки: КП46-СК-01АУЗ у которого:

- площадь поверхности теплообмена со стороны воздуха f=17,42 м2;

- длина теплопередающей трубки L=0,53 м.

2.4 Расчет электроприводов

Расчет подъемного механизма тельфера в повторно-кратковременном режиме

Нагрузочная диаграмма

Расчет произведем для подъемного механизма тельфера. Нагрузочная диаграмма показывает зависимости момента сопротивления, мощности сопротивлений и угловой скорости рабочей машины от времени и отражает характер и режим работы электропривода.

Для определения режима работы механизма подъема необходимо установить продолжительность действия соответствующих усилий и мощностей.

В данном случае полный цикл перемещения груза состоит из следующих операций: подъем груза, после чего происходит его перемещение в заданную точку; опускание груза; подъем лебедки; возвращение кран - балки в исходное положение и опускание захватывающего устройства в режиме сверх синхронного торможения.

Для данного цикла нагрузочная диаграмма будет выглядеть следующим образом (см. рис. 2.5.).

Полная нагрузочная диаграмма механизма подъема.

tl - время опускания лебедки в режиме сверх синхронного торможения;

t2 - время в течение которого происходит захват груза;

t3 - время натягивания лебедки;

t4 - время подъема груза;

t5 - время передвижения груза в заданную точку;

t6 - время опускания груза;

t7 - время возвращения балки в исходное положение;

Рис.2.5

Для данного расчета берем упрощенную нагрузочную диаграмму.

Время подъема и опускания груза с постоянной нагрузкой:

tp=H\υг                                                                                                                                                             (2.13)

где Н - высота подъема груза, м;

 υг - скорость подъема груза, м/с.

tp =8/0,17=47 с

Определяем время паузы:

tп=tц-tp, (2.14)

где tц- время продолжительности цикла 258 секунд;

tп =258-(247)=164 с.

По расчетным данным строим нагрузочную диаграмму подъемного механизма (рис. 2.6.)

Определяем продолжительность включения:

E=tp/ tц

Е=94/258=0,36 с.

Вывод: Из нагрузочной диаграммы следует, что привод механизма подъема, работает в повторно - кратковременном режиме. Механизм подъема и передвижения снабжены конечными выключателями. Подъемные механизмы должны быть снабжены автоматическими тормозами закрытого типа, действующими при отключении питания.

Выбор двигателя

Двигатель выбирается из условий:

1. Климатическое исполнение и категория размещения;

2. По способу защиты от окружающей среды;

3. По частоте вращения;

4. По роду тока и напряжения;

5. Для какого режима;

6. По мощности Рдв≥Рпотр ;

7. По конструктивному исполнению и способу монтажа.

Исходя из вышеперечисленных условий выбираем асинхронный электродвигатель с коротко - замкнутым ротором. Двигатель выбирается для повторно - кратковременного режима. Рдв ≥ Рпотр

Зададимся Рпотр= 1,58 кВт.

Выбираем двигатель: АИРС 90L6.

Р=1,7кВт; n0=1000 об/мин.; η=71%; Sн=10; cosφ=0.72; m=19 кг; Iп/Iн=6,0; M0/Мн=2,0; Ммах/Мн=2,2; Мmin/Мн=1,6;

1,7кВт > 1,58кВт условие выполняется.

Данный выбранный двигатель необходимо проверить по нагреву. По условиям трогания и по перегрузке проверять двигатель не целесообразно, т.к. момент трогания незначительный по сравнению с моментом при номинальной частоте вращения. Чтобы проверить выбранный двигатель по нагреву необходимо определить время пуска при подъеме и опускании груза. Для этого строим пусковую диаграмму графоаналитическим способом.

Пусковая диаграмма для двигателя подъемного механизм

Механическую характеристику строим по 5 характерным точкам:

1. ω=ωо М=0

ωо =π×no/30=3,14×1000/30=104,7 рад/с

2. ω = ωн= ω0(1-Sн)=104,7(1-0,1)=94,2рад/с

M=Mн=Pн×103/ωн=l,7×103/94,2=18 Нм

3. ωК= ω0(l-SK)=104,7(l-0,41)=61,8 рад/с

Sк=Sн(mmax+m2max-l)=0,l×(2,2+2,22-l)=0,41

Мmax= mmax ×Мн=2,2×18=39,6 (Нм)

4. ωmin=ω0(1-Smin)=104,7(1-6/7)=14,96рад/с

Mmin=mmin×Mн=l,6×l8=28,8 Нм

5. ωп=0 Мп=mп×Мн=2×18=36 Нм

ωп = ω0(1+Sн)=104,7(1+0,1)=115,2 рад/с

Электромеханическая характеристика строится по 4 точкам:

1. ω0=104,7 рад/с

Iн=Pн×103/(3)×Uн×ηн×cosφ=l700/(3)×380×0,71×0,72=5,1A

I0=Iн(sinφн-соsφн/2mmax)=5.1×(0.69-0.72/2×2.2)=2.7 A

2. ωн=94,2 рад/с Iн=5,1 А

3. ω= ωк=61,8 рад/с

Iк=(0,7...0,8)Iп Iп=Кi×Iн=6,0×5,1=30,6 А

Iк=0,75×30,6=23 А

4. ω=0 Iп=30,6А

По расчетным данным строим пусковую диаграмму двигателя механизма подъема для подъема и опускания.

Определим приведенный момент инерции подъемного механизма:

Jп.п.=Jдв+Jpeд+Jгp                                                                                 (2.15)

Jдв=0,073 кг×м2 - момент инерции двигателя.

Jpeд=0,2×Jдв кг×м2 - момент инерции редуктора.

Jгр=0,0263 кг×м2 - момент инерции груза.

Jп.п=0,073+0,2×0,073+0,0263=0,09023 кг×м2

Задаемся масштабами:

Мм=5 Нм/см mω=10 рад/с/см mj=0,01 кгм2

mt=mj×mυ/mн=0,01×10/5=0,02с/см

Рассчитываем время разгона графоаналитическим способом при подъеме груза:

На 1 участке: Δtl=Jп.п.×Δωl/Mдин.cp.1=0,09023×15/14=0,097 с

На 2 участке: Δt2=Jп.п.×Δω2/Мдин.ср.2=0,09023×15/13,6=0,1 с

На 3 участке: Δt3=Jп.п.×Δω3/Мдин.ср.3=0,09023×15/17,5=0,077 с

На 4 участке: Δt4=Jп.п.×Δω4/Мдин.ср.4=0,09023×15/20,8=0,065 с

На 5 участке: Δt5=Jп.п.×Δω5/Мдин.ср.5=0,09023×15/20=0,068 с

Ha 6 yчacткe: Δt6=Jп.п.×Δω6/Мдин.ср.6=0.09023×15/10,7:=0,126c

На 7 участке: Δt7=Jп.п.×Δω7/Мдин.ср.7=0,09023×15/2,5=0,127 с

Общее время пуска при подъеме груза:

tп=Δt=0,096+0,1+0,077+0,065+0,068+0,126+0,127=0,75 с

Рассчитываем время разгона графоаналитическим способом при опускании груза:

На 1 участке: Δtl=Jо.п.×Δω1/Мдин.ср.1=0,09023×15/47,5=0,028 с

На 2 участке : Δt2=Jо.п.×Δω2/Мдин.ср.2 =0,09023×15/45,5=0,03 с

На 3 участке : Δt3=Jо.п.×Δω3/Мдин.ср.3 =0,09023×15/49,2=0,028 с

На 4 участке : Δt4=Jо.п.×Δω4/Мдин.ср.4 =0,09023×15/56,1=0,024 с

На 5 участке : Δt5=Jо.п.×Δω5/Мдин.ср.5 =0,09023×15/52=0,026 с

На 6 участке : Δt6=Jо.п.×Δω6/Мдин.ср.6 =0,09023×15/42=0,032 с

На 7 участке : Δt7=Jо.п.×Δω7/Мдин.ср.7 =0,09023×15/28,5=0,047 с

На 8 участке : Δt8=Jо.п.×Δω8/Мдин.ср.8 =0,09023×15/7,5=0,096 с

Общее время пуска при опускании груза:

tп=Δt =0,028+0,03+0,028+0,024+0,026+0,032+0,047+0,096=0.311с

Определяем эквивалентный ток во время пуска, по пусковой диаграмме, для двигателя подъемного механизма при подъеме.

Iэ.п.п=((Il2×Δtl+I22×Δt2+I32×Δt3+I42×Δt4)/tпycк) (2.16)

I э.п.п.=((29,22×0,097+272×0,242+202×0,068+10,72×0,126+5,52×0,217)/0,75=20,2А

Определяем эквивалентный ток во время пуска, по пусковой диаграмме, для двигателя подъемного механизма при опускании:

Iэ.п.о.= ((Il2×Δtl+I22×Δt2+I32×Δt3+I42×Δt4)/tпycк) (2.17)

Iэ.п.о.=((28,52*0,058+25,662*0,052+20,662*0,026+10,332*0,032+4,662*0,047+ +42*0,096)/0,311=17,8А

По расчетным данным строим нагрузочную диаграмму подъемного механизма, учитывая пусковые токи за время пуска (рис 2.7).

Из нагрузочной диаграммы определяем эквивалентный рабочий ток:

Iэ.p=((Iэ.п.п2*tп.п+Ip2*Δtp.п+Iэ.п.о2*tп.o+Ip2*tp.п)/tp) (2.18)

Iэ.p=((20,22*0,075+4,52*46,25+17,82*0,311+4,12*46,689)/94) =4,76А

Условие выбора электродвигателя по нагреву:

Iд.ест.=> Iэ.p (Ерасч/Е ст.) (2.19)

Iэ.p (Ерасч/Е ст.)=4,76(0,36/0.4)=4,ЗА

5,1 А>4,3 А условие выполняется.

Данный двигатель проходит по нагреву. Окончательно выбираем двигатель АИРС90L6.

Расчет электропривода в длительном режиме

Из расчета вентиляции нами выбран двигатель 4A90L4У3:

Р=2,2кВт; n0=1500 об/мин.; η=80%; Sн=5,1; соsφ=0,83; m=29 кг; Iп/Iн=6,0;

М0/Мн=2,0; Mmax/Mн=2,4; Мmin/Мн=1,6; Sк=33.

Данный выбранный двигатель необходимо проверить по нагреву.

Механическая характеристика вентилятора представляет такой вид:

Мс=М0+(Мс.ном.-Мо)*(ω/ωном)2                                                                    (2.20)

где Мо=0,15М с.ном. - момент сопротивления вентилятора, не зависящий от скорости Нм;

Мс.ном=Рв/ωн                                                                                      (2.21)

Мс.ном - номинальный момент вентилятора приведенный к валу электродвигателя, Вт;

Рв=0,8*Рн.дв.                                                                                      (2.22)

ωн - номинальная угловая скорость двигателя, рад/с;

ωн=2πnп/60 (                                                                                     2.23)

ωн=2*3,14* 1500/60=157 рад/с.

где nп - номинальная частота вращения, об/мин.

ω - текущее значение угловой скорости электродвигателя, рад/с.

Мс.ном.=0,8*2,2/157=11,21 Нм

М0=0,2*М с.ном. (2.24)

М0=0,2*11,21=2.24 Нм

Таблица 2.3

Выбранный двигатель проверяем по перегрузочной способности.

Рн≥(Мс.maх.*ωн)/mкр*α                                                                        (2.25)

где mкр- кратность критического момента электродвигателя;

α - коэффициент, учитывающий возможное снижение напряжения на 10%.

α=(1-ΔU)2=(1-0,1)2=0,8

2,2≥11,21*157/2,6*0,8=846 Bт

2,2кВт>0.846кВт

Условие выбора по проверке выполняется, выбранный ранее нами двигатель нас устраивает.

Механическую характеристику строим по 5 характерным точкам:

1. ω=ω0 М=0

ω0=π*n0/30=3,14*1500/30=157 рад/с

ω=ωн=ω0(l-Sн)=157(l-0,051)=148,9 рад/с

M=Mн=Pн*103/ωн=2,2*103/148,9=14,7Hм

3. ωк=ω0(1-Sк)=157(1-0,22)=122,4 рад/с

Sк=Sн(mmаx+m2mаx-l)=0,051 *(2,4+2,42-1)=0.22

Мmax=mmax*Мн=2,4*14,7=35.3 Нм

4. ωmin=ω0(l-Smin)=157(l-6/7)=22,4 рад/с

Мmin=mmin*Мн=1,6*14,7=23,52 Нм

5. ωп=0 Мп=mп*Мн=2*14,7=29,4Нм

ωп=ω0(1+Sн)=157(1+0,051)=165 рад/с

Электромеханическая характеристика строится по 4 точкам:

1. ω0=157рад/с

Iн=Pн*103/(3)*Uн*ηн*cosφ=2200/(3)*380*0,8*0,83=5,03A

I0=Iн(sinφн-соsφн/ 2mmах)=5,03*(0,69-0,83/2*2,4)=2,6 А

2. ωн=148,9 рад/с Iн=5,03А

3. ω=ωк =105,19 рад/с

Iк=(0,7... 0,8)Iп Iп=кi*Iн=6,0*5,03=30,18 А

Iк=0,75*30,18=22,6 А

4. ω=0 Iп=30,18 А

Определим суммарный момент инерции вентиляционной установки:

JΣ=(0,1...0,3)Jдв+ Jдв +Jр.м=0,2*0,0056+0,0056+0,09=0.0967кг*м2

 где J р.м. — момент инерции рабочей машины, кг*м2.

Далее строим нагрузочную диаграмму и по ней определяем время пуска электродвигателя и установившийся рабочий ток (см. рис. 2.8.)

Задаемся масштабами:

Мм=2,5 Нм/см mω=10 рад/с/см mj=0.01 кгм2

 mt=mJ*mυ/mн=0,01*10/5=0,02c/см

На 1 участке: Δtl=Jпр*Δω1/Мдин.ср.1=0,0967*20/24=0,08 с

На 2 участке: Δt2=Jпр*Δω2/Мдин.ср.2= 0,0967*20/21=0,092с

На 3 участке: Δt3=Jпр*Δω3/Мдин.ср.3=0,0967*20/22,2=0,087 с

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9