Дослідження процесу перетворення сонячної енергії в геліоколекторах та розробка автоматизованої системи керування електроприводом насосу в теплових енергетичних установках

Abstract

У підготовленій випускній кваліфікаційній роботі магістра представлено технічне рішення, щодо перетворення сонячної радіації в теплову енергію по нагріванню теплоносія в геліоколекторах. Сформульоване завдання виконане завдяки проведеному аналізу використання сонячної енергії в геліоустановках, а саме – визначені основні напрямки використання сонячної радіації на поверхні Землі, розглянуті системи активного використання енергії Сонця, визначені найбільш ефективні системи теплопостачання, розраховані геліосистеми для тепловодопостачання. З метою обгунтування доцільності застосування сонячної енергії проведено аналіз балансу сонячної енергії на поверхня Землі, визначено величину теоретичного технічно-досяжного потенціалу сонячної енергії і розраховано можливий потенціал сонячної енергії протягом року. Проведено теоретичне дослідження роботи електроприводу насосу, для чого визначені умови роботи електроприводу насосу, обґрунтовані параметри насосу, вибрано перетворювач частоти. Розроблено математичну модель процесу нагрівання повітря в геліоколекторі. Крім того, розглянуті питання охорони праці на об’єкті в умовах надзвичайної ситуації, для чого проведено аналіз умов праці, виявлені небезпечні та шкідливі виробничі фактори, розроблено організаційні та технічні заходи для забезпечення захисту працюючих та розраховане захисне заземлення. У підсумку виконання випускної роботи проведено розрахунок економічної ефективності застосування перетворювача частоти струму в мережі живлення електроприводу насосної установки.

В подготовленной выпускной квалификационной работе магистра представлено техническое решение для преобразования солнечной радиации в тепловую энергию по нагреванию теплоносителя в гелиоколекторах. Сформулированное задание реализовано посредством проведения анализа использования солнечной энергии в гелиустановках, то есть – определены основные направления использования солнечной радиации на поверхности Земли, рассмотрены системы активного использования энергии Солнца, определены наиболее эффективные системы теплоснабжения, рассчитаны гелиосистемы для теплоснабжения. С целью обоснования целесообразности применения солнечной энергии проведено анализ баланса солнечной энергии на поверхности Земли, определено величину теоретического технически-досягаемого потенциала солнечной энергии и рассчитано возможный потенциал солнечной энергии на протяжении года. Проведено теоретическое исследование работы электропривода насоса, для этого определены условия работы электропривода насоса, обоснованы параметры насоса, выбрано преобразователь частоты тока. Разработано математическую модель процесса нагревания воздуха в гелиоколекторе. Кроме того, рассмотрены вопросы охраны труда на объекте в условиях исключительных ситуаций, для этого проведено анализ условий работы, определены вредные и повреждающие факторы, разработаны организационные и технические мероприятия по защите работающих, рассчитано защитное заземление. В результате выполнения работы проведено расчет экономической эффективности применения преобразователя частоты тока в сети питания электропривода насосной установки.

In the prepared final qualification work of the master, a technical solution is presented for converting solar radiation into thermal energy for heating the coolant in solar collectors. The formulated task is implemented by analyzing the use of solar energy in solar plants, that is, the main directions of using solar radiation on the Earth’s surface are determined, systems for the active use of solar energy are considered, the most efficient heat supply systems are determined, and heliosystems for heat supply are calculated. In order to substantiate the feasibility of using solar energy, the analysis of the balance of solar energy on the Earth’s surface was carried out, the value of the theoretical technically achievable potential of solar energy was determined and the possible potential of solar energy was calculated throughout the year. A theoretical study of the operation of the pump electric drive was carried out, for this the operating conditions of the pump electric drive were determined, the pump parameters substantiated, and a current frequency converter was selected. A mathematical model has been developed for the process of heating air in a gel collector. In addition, the issues of labor protection at the facility in exceptional situations were considered, for this, an analysis of working conditions was carried out, harmful and damaging factors were identified, organizational and technical measures were developed to protect workers, and protective grounding was calculated. As a result of the work, the calculation of the economic efficiency of using the current frequency converter in the power supply network of the electric drive of the pumping unit was carried out.