Сетевое издание

Международный студенческий научный вестник

ISSN 2409-529X

ГрАТ-4000 – это центробежный грунтовый насос, конструктивно выполненный в виде консольного одноступенчатого насоса, горизонтально расположенного на отдельной стойке, с приводом от электродвигателя через упругую муфту. Рабочее колесо у таких насосов закрытого типа. Они предназначены для перекачивания гравийных, песочно-гравийных, шлаковых, золошлаковых и других абразивных гидросмесей с водородным показателем рН 6,8 плотностью до 1300 кг/м³, с температурой до 70°С. У насосов типа ГрАТ внутренний корпус выполнен из износостойкого сплава. Конструкция насоса дает возможность относительно легко и быстро заменять подвергающийся износу внутренний корпус, состоящий из улитки и защитного диска.

В качестве электродвигателя насоса ГрАТ-4000 выступает синхронная машина. Синхронные машины имеют широкое распространение и выпускаются в большом диапазоне мощностей и частот вращения. В энергетике их применяют в качестве турбогенераторов и гидрогенераторов на электростанциях. В промышленных установках большое применение находят синхронные двигатели и генераторы. Синхронные двигатели предназначаются для приводов, не требующих регулирования частоты вращения, таких как насосы, компрессоры, шаровые мельницы, вентиляторы, двигатель-генераторные установки. Мощность установленного синхронного двигателя насоса составляет 1600 кВт. Остальные параметры двигателя приведены в виде таблицы.

Целью моделирования является построение характеристики зависимости напряжения, тока и мощности, потребляемой объектами, от суточного времени работы оборудования. Исходными данными являются технические характеристики установленного на объекте оборудования.

Таблица 1

Технические параметры насоса ГрАТ-4000

Таблица 2

Технические параметры синхронного двигателя насоса ГрАТ-4000

Таблица 3

Характеристики электрооборудования насосной станции

Для моделирования необходимо рассчитать недостающие параметры для трансформатора, сопротивления линий и др. Найдём значения активного сопротивления и индуктивности обмоток трансформатора:

1) Мощность первичной и вторичной обмоток трансформатора:

кВт;

2) Напряжение первичной и вторичной обмоток трансформатора:

кВ,

кВ;

3) Ток первичной и вторичной обмоток трансформатора:

,

;

4) Активное сопротивление первичной и вторичной обмоток трансформатора:

Ом,

Ом;

5) Индуктивность первичной и вторичной обмоток трансформатора:

Гн,

Гн.

Чтобы найденные данные подставить в модель, нужно привести их к следующему виду:

,

.

После проведенных расчетов подставляем все значения в модель трансформатора.

Готовая модель системы электроснабжения насосной станции приведена на рис. 2.

Рис. 1. Окно параметров блока трансформатора модели

Рис. 2. Модель системы электроснабжения насосной станции

Результаты моделирования представляем в виде графиков зависимостей искомого параметра от времени моделирования. В процессе моделирования были проанализированы значения напряжения, тока и мощностей (полной, активной, реактивной) как основного, так и вспомогательного оборудования. Так же было смоделировано трехфазное короткое замыкание для оценки работоспособности защитного отключения.

На рис. 3 и 4 показаны графики зависимостей напряжения и тока от времени моделирования. На них видны моменты включения и выключения электрооборудования: максимальный ток при включении всего вспомогательного оборудования достигает значения около 70 А, при работе основного оборудования составляет примерно 130 А. После 2 с моделирования наступает короткое замыкание, в результате чего срабатывает защита и отключает питание вспомогательного оборудования, не затрагивая при этом линию 6 кВ основного оборудования. На графике тока основного оборудования во время режима короткого замыкания наблюдается небольшое увеличение значения тока до 140 А.

На рис. 5 и 6 показаны графики зависимости мощностей от времени моделирования (так называемый суточный график нагрузки). На рис. 5 при работе всего вспомогательного оборудования максимальная мощность не превышает 200 кВА и опускается практически до 3 кВА в случае работы только освещения. Основное оборудование (насос) потребляет из сети немногим больше 1 МВА. На интервале времени 1,5 с показано резкое отключение питания насоса и переход на резервное оборудование. Процесс повторного включения занимает менее 0,1 с, что удовлетворяет условиям быстродействия системы защиты.

В заключение можно сделать выводы о том, что построенная модель системы электроснабжения насосной станции является полностью работоспособной и соответствует требованиям процессов математического моделирования электротехнических систем. Полученные результаты отражают следующие режимы работы системы: нормальный (номинальный) режим работы, режим короткого замыкания, режим отключения и повторного включения электрооборудования. Результаты моделирования могут быть применимы на практике при изучении режимов работы насосной станции в условия реальных производственных процессов. Модель может быть адаптирована для подобных систем электроснабжения горного производства, имеющих основное оборудование с питающим напряжением 6 кВ и вспомогательное оборудование на 0,4 кВ.

Рис. 3. Характеристики напряжения и тока вспомогательного оборудования

Рис. 4. Характеристики напряжения и тока основного оборудования

Рис. 5. Суточный график нагрузки вспомогательного оборудования

Рис. 6. Суточный график нагрузки основного оборудования