| ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ОТДЕЛЕНИЯ ПРЕДОЧИСТКИ, ОБЪЕКТ 1902, УСТАНОВКА ХИМВОДООЧИСТКИ, ЦЕХ № 54, ГХЗ | |
| Автор: drug | Категория: Естественные науки / Химия | Просмотров: | Комментирии: 0 | 02-01-2013 16:31 |
Федеральное агентство по образованию
Филиал государственного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
«Уфимский государственный нефтяной технический университет» в г. Салавате
(Филиал ГОУ ВПО УГНТУ в г. Салавате)
Кафедра «Электрооборудование
и автоматика промышленных
предприятий» УТВЕРЖДАЮ Зав. кафедрой, профессор ____________М.Г. Баширов
“____” ____________2008 г.
Проектирование электротехнических устройств
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ОТДЕЛЕНИЯ ПРЕДОЧИСТКИ, ОБЪЕКТ 1902, УСТАНОВКА ХИМВОДООЧИСТКИ, ЦЕХ № 54, ГХЗ
Пояснительная записка
к курсовой работе на 77 листах
ЭАПП – 140610.65 – 04.00.010 ПЗ
Исполнитель:
студент гр.
Руководитель проекта:
ассистент
Салават 2008
РЕФЕРАТ
Курсовой проект содержит 74 формулы, 14 рисунков, 23 таблицы, 34 литературных источника, 6 чертежей.
Ключевые слова: ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА, ХИМВОДООЧИСТКА, ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ, ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ, РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА, ЭЛЕКТРООСВЕЩЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ, ОТОПЛЕНИЕ, МОЛНИЕЗАЩИТА, ЗАЗЕМЛЕНИЕ, БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ.
Объектом исследования и разработки является отделение предочистки, объект 1902, установки химводоочистки цеха № 54 ГХЗ ОАО «Салаватнефтеоргсинтез».
Цель проекта – произвести расчет и выбор системы электроснабжения и электрооборудования установки, электроосвещения объекта, молниезащиты, заземления и зануления.
Для этого произведен расчет мощности и выбор электродвигателей, выбор электрических преобразователей, автоматических выключателей, силовых кабелей и шинопроводов, электрооборудования системы вентиляции и отопления, расчет групповых электрических нагрузок, токов короткого замыкания, рабочего и аварийного освещения, защитного заземления и молниезащиты, расчет мощности и выбор трансформаторов, определены технико-экономические показатели.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ВИД И НАЗНАЧЕНИЕ ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ 7
2 ЛИТЕРАТУРНЫЙ И ПАТЕНТНЫЙ ОБЗОР 12
2.1 Литературный обзор 12
2.2 Патентный обзор 18
3 ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ 20
3.1 Электроснабжение и электроприемники технологической установки 20
3.2 Расчет мощности и выбор электродвигателей 23
3.3 Выбор электрических преобразователей 25
3.4 Расчет групповых электрических нагрузок 28
3.5 Расчет мощности и выбор трансформаторов 32
4 СИЛОВОЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ 34
4.1 Выбор силовых кабелей и шинопроводов 34
4.2 Выбор автоматических выключателей 36
4.3 Расчет токов короткого замыкания 38
4.4 Расчет и выбор электрооборудования для системы электроснабжения 41
5 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА 44
5.1 Характеристика релейной защиты силового трансформатора 44
5.2 Характеристика релейной защиты двигателя до 1000 В 46
5.3 Характеристика релейной защиты кабельной линии 48
5.4 Элементы управления электроприводом установки 49
6 СИСТЕМА ОСВЕЩЕНИЯ ОБЪЕКТА 50
6.1 Расчет рабочего освещения 50
6.2 Выбор схемы питания, типа осветительных щитков 53
6.3 Расчет аварийного освещения 54
7 ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ, ОТОПЛЕНИЯ 57
7.1 Вентиляция 57
7.2 Отопление 58
8 СИСТЕМА ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ И ЗАНУЛЕНИЯ ОБЪЕКТА 60
9 СИСТЕМА МОЛНИЕЗАЩИТЫ ОБЪЕКТА 64
10 МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 68
11 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ 69
12 СИСТЕМА ПОЖАРОБЕЗОПАСНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 72
12.1 Пожаробезопасность 72
12.2 Безопасность жизнедеятельности 73
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 74
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 75
ВВЕДЕНИЕ
Проектирование – это процесс соз¬дания проекта, прообраза, прототипа предполагаемого или возможного техни¬ческого решения изделия в промышлен-ности или сооружения в строительстве. Проектирование представляет собой процесс описания свойств технического предмета, который предполагается изго-товить или соорудить. Проект содержит исходные данные, необходимые для последующего изготовления. Проект состоит из комплекта докумен¬тов, в которых содержится информация об устройстве, составе, принципе дейст¬вия, условиях эксплуатации проектируе¬мого технического объекта.
Документация, выпускаемая в про¬цессе проектирования, носит название проектной документации, проектно-конструкторской документации или конст-рукторской документации.
При проектировании технического объекта (машины, прибора, аппарата, сооружения и т.п.) чертежи, схемы и описания рассматриваются как техни¬ческие документы, содержащие опреде¬ленную информацию, предназначенную для передачи от проектировщика и кон¬структора к изготовителю и эксплуата-ционнику.
Правила выполнения документов, их виды и комплектность при проектиро-вании изделий и сооружений устанав¬ливают стандарты на конструкторскую и проектную документацию.
Проектирование (конструирование) электротехнических устройств является областью инженер¬ной деятельности, наиболее сложной для автоматизации. Разработка теории и методов автоматизации конструиро¬вания находится еще в начальной стадии. Автоматизированы главным образом различные вычислительные операции, связанные с конструированием.
Задачей автоматизации проектирования является создание комплексных автоматизированных систем подготовки производства, выполняющих кроме расчета выбор наиболее рациональных технологических и конструктор¬ских решений, компоновку изделия из составляющих его элементов, подбор этих элементов, технологическое про¬ектирование, выдачу проектной документации в готовом виде.
1 ВИД И НАЗНАЧЕНИЕ ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Установка химводоочистки (объект 1902) цеха № 54 ГХЗ производства аммиака мощностью 450 тысяч тонн в год предназначена для получения:
а) обессоленной воды на приготовление питательной воды для котлов-утилизаторов агрегата аммиака (цех № 10);
б) обессоленной воды на впрыски в аппараты воздушного охлаждения (АВО) в летний период;
в) умягченной воды на подпитку водооборотного цикла (ВОЦ);
г) обессоленной воды в сеть объединения ОАО «Салаватнефтеоргсинтез».
Год ввода объекта в эксплуатацию – 1987 год. Год ввода объекта в эксплуатацию после проведения модернизации – 2007 год.
Число работы установки в году – 335 дней.
В состав установки химводоочистки (ХВО) входят:
а) предочистка;
б) ионитная очистка (одноступенчатое противоточное обессоливание);
в) реагентное хозяйство;
г) нейтрализация сточных вод.
Исходной водой для установки является вода реки Белая.
В состав предочистки входят:
а) два параллельно работающих осветлителя О-4/1,2, предназначенных для очистки исходной речной воды от взвешенных веществ, для снижения общего солесодержания (щелочности, жесткости), содержания кремнекислоты, железа и органических веществ методом коагуляции с известкованием;
б) 8 механических фильтров Ф-7/1-8, загруженных антрацитом, предназначенных для очистки осветленной воды от взвешенных веществ. 7 фильтров работают параллельно, один фильтр пустой, для гидроперегрузки фильтрующего материала (антрацита) на период ремонта [16].
Процесс получения частично обессоленной воды является не взрывоопасным и не пожароопасным производством.
Производственное помещение (объект 1902) по условиям опасности в отношении взрыва и пожара относится к категории Д – не опасное по взрыву и пожару. По условиям окружающей среды помещение относится к группе опасных по коррозии. Степень защиты электрических машин IP44 – машина, защищенная от попадания твердых тел размером более 1 мм и от водяных брызг (закрытая машина); климатическое исполнение У (умеренный климат); категория размещения 3 (закрытое помещение с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий).
Помещения КТП-7 и ЭРП-4 по условиям опасности в отношении взрыва и пожара относятся к категории Д – не опасное по взрыву и пожару. По условиям окружающей среды помещения нормальные. Степень защиты электрооборудования IP00 – отсутствует защита от попадания твердых тел и от проникновения воды; климатическое исполнение У (умеренный климат); категория размещения 3 (закрытое помещение с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий).
Правилами устройства электроустановок предусматриваются три категории потребителей электроэнергии по условиям обеспечения бесперебойности электроснабжения:
1-я категория – потребители электроэнергии, нарушение элект¬роснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функций особо важных эле¬ментов городского хозяйства;
2-я категория – потребители электроэнергии, перерыв в элект¬роснабжении которых связан с массовым недоотпуском продукции, простоем рабочих, механизмов, технологического оборудования и промышленного транспорта, нарушением нормальной жизнеде¬ятельности значительного количества людей;
3-я категория – все остальные потребители электроэнергии, не подходящие под определения потребителей 1-й и 2-й категории (например, потребители цехов несерийного производства, вспомо¬гательных цехов, небольшие поселки и т. п.).
Потребители электроэнергии 1-й категории должны обеспечи¬ваться электроэнергией от двух независимых источников питания, перерыв их электроснабжения может быть допущен лишь на время автоматического ввода в действие резервного питания. Для потребителей электроэнергии 2-й категории допустимы пе¬рерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады. Для потребителей электроэнергии 3-й категории допустимы пе¬рерывы электроснабжения на время, необходимое для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, но на период не более одних суток [13].
Электроприемники установки ХВО цеха № 54 относятся к первой категории по надежности электроснабжения и запитаны от разных секций.
Механическим оборудованием отделения предочистки являются центробежные насосы типов Д, 1Д, Х, АХ, КС, 1К и НД. Технические данные насосов приведены в таблицах 1 и 2.
Электрооборудованием отделения предочистки являются асинхронные электродвигатели напряжением 0,4 кВ. Паспортные данные электродвигателей приведены в таблице 3.
Режим работы электрооборудования продолжительный. Продолжительный режим работы электродвигателя соответствует его номинальной неизменной нагрузке, продолжающейся столь долго, что температура всех частей его достигает установившихся значений.
Таблица 1 – Насосы-дозаторы отделения предочистки установки ХВО
Наименование оборудования Марка Номер позиции Кол-во, шт. Q,
Н,
/МПа
Р, кВт КПД,
% ρ,
кг/м3
Насос-дозатор 5% раствора коагулянта НД 2,5 1600/10Д14А НД-13 4 1600 10/1,0 3,0 70 1037
Насос-дозатор 0,1 % раствора полиакриламида НД 2,5 1000/10Д14А НД-16 4 1000 10/1,0 1,5 70 1123
Насос-дозатор гипохлорида натрия НД 2,5 25/40Д14А НД-43 2 25 40/4,0 0,25 70 1260
Таблица 2 – Насосное оборудование отделения предочистки установки ХВО
Наименование оборудования Марка Номер позиции Кол-во, шт. Q,
Н,
м.вод.ст./МПа Р, кВт n,
об/
мин КПД,
% ρ,
кг/м3
Насос подачи исходной воды в теплообменник 1Д800-56а Н-2 3 740 48/0,48 132 1450 85 1000
Насос подачи известково-коагулированной воды в осветлительные фильтры 1Д800-56а Н-6 3 740 48/0,48 132 1450 85 1000
Насос подачи умягченной воды на ВОЦ Д320-50 Н-9 2 300 51/0,51 90 2930 77 1000
Насос подачи умягченной воды на установку обессоливания 1Д500-63а Н-10 3 450 53/0,53 132 1450 77 1000
Подкачивающий насос 5% раствора коагулянта Х65/40 Н-12 2 60 40/0,4 7,5 1460 62 1037
Подкачивающий насос 0,1% раствора полиакриламида Х20/31-Р-СД-УЗ Н-15 2 20 31/0,31 7,5 2880 60 1123
Насос подачи шлама в шламонакопитель АХ-65-40-200- А-СД Н-19 2 20 63/0,63 11 1910 55 1450
Насос подачи осветленной воды на промывку осветлительных фильтров 1Д500-63а Н-20 2 450 55/0,55 110 1465 77 1000
Насос подачи осветленной воды для нужд КИП КС 12-110-У4 Н-21 2 12 110/1,1 10 2900 55 1000
Насос подачи промывочной воды в осветлитель 1К-90/36-У4 Н-23 2 112 35/0,35 15 2910 75 1000
Насос подачи конденсата в сеть завода КС 20-50/2 Н-26 3 20 50/0,5 10 2920 58 750
Насос приема щелочи КС 20-50/2 Н-50 1 20 50/0,5 10 2920 58 1017
Таблица 3 – Паспортные данные электродвигателей
Позиция Кол-во, шт. Тип
электродвигателя , кВт n,
об/мин s,
% , об/мин , В , А
КПД, %
Н-2/1-3 3 5АМН280S4У3 132 1500 1 1485 380 243 95,3 0,85 6,5 1,2 2 1
Н-6/1-3 3 5АМН280S4У3 132 1500 1 1485 380 243 95,3 0,85 6,5 1,2 2 1
Н-9/1 1 AST280M65-2 90 3000 1,7 2950 380 167 92 0,9 7,5 1,2 2,2 1
Н-9/2 1 4АН225М2У3 90 3000 2,4 2930 380 168 92 0,88 7 1,2 2,2 1
Н-10/1-3 3 5АМН280S4У3 132 1500 2 1485 380 243 95,3 0,85 6,5 1,2 2 1
Н-12/1 1 2В132М2У2,5 11 3000 2,5 2925 380 21,7 88,5 0,87 7 2 2,8 1,3
Н-12/2 1 АМ132SA2 7,5 3000 6,7 2800 380 14,7 88 0,88 7 2,2 2,8 1,3
Н-15/1,2 2 2В112М2У2,5 7,5 3000 6,7 2800 380 14,7 88 0,88 7 2,2 2,8 1,3
Н-19/1 1 В160S2У2,5 15 3000 2,3 2930 380 29 89,5 0,89 6 1,8 2,5 1,3
Н-19/2 1 2В132М2У2,5 11 3000 3 2910 380 21,7 88,5 0,87 7 2 2,8 1,3
Н-20/1,2 2 4А280S4У3 110 1500 2,3 1465 380 193 92,5 0,9 7 1,2 2 1
Н-21/1 1 4А132М2У3 11 3000 2 2940 380 21 88 0,9 7,5 1,6 2,2 1
Н-21/2 1 4АМ160М2У3 18,5 3000 6,7 2800 380 34,5 89 0,9 7 1,6 2,7 1,3
Н-23/1 1 4АМ160S2У3 15 3000 3 2910 380 29 88 0,9 7 1,6 2,7 1,3
Н-23/2 1 МО160S2 15 3000 2,5 2925 380 28,4 88 0,91 7,5 1,4 2,2 1
Н-26/1 1 4А132М2У3 11 3000 3,3 2900 380 21 88 0,9 7,5 1,6 2,2 1
Н-26/2,3 2 АО2-51-2У3 10 3000 1 2980 380 19,4 88 0,89 7 1,5 2,2 1
Н-50 1 В90L2У2,5 1,3 3000 5,5 2835 380 6,4 82,5 0,87 6 1,8 2,4 1,3
НД-13/1 1 4А100S4У3 3,0 1500 6 1410 380 6,4 82 0,83 6,5 2 2,2 1,6
НД-13/2 1 2В100S4У3 3,0 1500 4,7 1430 380 6,9 81,5 0,8 5,8 1,9 2,5 1,3
НД-13/3,4 2 АИМ100L4У2,5 4,0 1500 5,4 1420 380 8,3 84,2 0,83 5,5 2,2 2,6 1,6
НД-16/1,2 2 2В100S4У3 3,0 1500 4,7 1430 380 6,9 81,5 0,8 5,8 1,9 2,5 1,3
НД-16/3 1 АИМ100S4У2 3,0 1500 6 1410 380 6,7 82 0,81 5,3 2 2,6 1,6
НД-16/4 1 4ВН100S4У3 3,0 1500 6 1410 380 6,4 82 0,83 6,5 2 2,2 1,6
НД-43/1,2 2 В63А4 0,25 1500 10 1350 380 - 70 0,75 4,1 1,9 2,2 1,3
2 ЛИТЕРАТУРНЫЙ И ПАТЕНТНЫЙ ОБЗОР
2.1 Литературный обзор
Проектирование – комплексная проблема, в которой в сложной взаимосвязи переплетаются задачи синтеза, моделирования, анализа, оценки, оптимизации и отбора альтернатив. Для решения таких сложных задач необходимо применение методологии системного подхода. Смысл системного подхода – рассмотрение любого технического объекта как системы взаимосвязанных элементов, образующих единое целое, т.е. специфика сложных объектов и процессов не исчерпывается особен¬ностями составляющих его частей и элементов, а заклю¬чена в характере связей и отношений между ними.
Определяющим этапом проектирования является по¬становка общей задачи, при которой формулируется слу¬жебное назначение (функция) технической системы и вырабатывается концепция проекта на основе анализа системной модели буду¬щего технического сред¬ства как элемента подсистемы более высокого уровня иерархии. Адекватное описание такой модели возможно только при все¬стороннем рассмотрении проблемы, для решения которой создается новое техническое средство.
На следующем этапе выполняется анализ общей задачи проектирования. Здесь на основе рассмо¬трения системной модели будущего технического средства выявляются связи объекта проектирования с окружаю¬щей средой, определяются компоненты проектной за¬дачи, ограничения и критерии выбора рациональных ва¬риантов. Результаты данного этапа служат для поиска пу¬тей дальнейшего хода решения проектных задач.
Важным является этап формали¬зации объекта проектирования. От полноты формального описания объекта зависит выбор метода решения задачи, определяется возможность применения при проектировании средств вычислительной техники. Если задача не формализована, то конструктор в дальней¬шем пользуется одним из эвристических методов решения задачи. Когда задача формализована полностью, т.е. имеется полная математическая модель объекта проектиро¬вания, ее можно решать с помощью ЭВМ автоматически. Если же задача формализована частично, т.е. не все связи системной модели удалось выразить в виде аналитических и логических зависимостей, то разрабатывается так назы¬ваемый диалоговый метод решения, включающий вариант математической модели объекта и сценарий взаимодейст¬вия конструктора и ЭВМ [7].
Перед программированием необходима разработка информацион¬ного обеспечения автоматизированного проектирования. После программи¬рования проектной задачи выбираются необходимые технические средства, на которых и решается задача. Ре¬зультаты проектно-конструкторского процесса докумен-тируются в виде текстовых и графических материалов.
Разработка процесса автоматизированного проек¬тирования требует тесного сотрудничества ученых и ин¬женеров разных специальностей (конструкторов, ма-тематиков, специалистов по автоматизированной обра¬ботке информации, программистов, электронщиков и ор¬ганизаторов производства), т.е. необходимы глубо¬кие знания разработчиков по вопросам теории проекти¬рования, конструирования заданного семейства машин, математического моделирования, использования вычисли¬тельных методов решения проектных задач, теории ав-томатизированной переработки информации и применения современных вычислительных средств.
Процесс проектирования электрических систем осуществляется в несколько этапов, на каждом из которых решается сравнительно простая задача проектирования, а резуль¬таты решения на предыдущих этапах используются в качестве дополнительной исходной информации для последующих.
Этапы проектно-конструкторской работы и стадии разработки конструкторской документации выполняются в следующей последовательности:
1 Техническое задание – документ, определяющий основное назначение объекта проектирования, его основные тактико-технические дан¬ные и предъявляемые технико-экономические требования, область применения, состав, условия и режимы эксплуатации, этапы и сроки выполнения работ. Техническое задание составляется организацией-заказчиком при возможном участии и согласовании с организацией-исполнителем.
2 Техническое предложение – совокупность конструкторской документации, разрабатываемой с целью выявления возможных вариантов технических решений и уточнения технического задания, которая содержит, технические и технико-экономические обоснования целесообразности разработки документации объекта проектирования на основе анализа технического задания и различных вариантов возможных решений; сравнительную оценку решений с учетом конструкторских и эксплуатационных особенностей разрабатываемого и аналогичных существующих объектов, а также тенденций и перспектив их развития; результаты проверки вариантов на патентоспособность, патентную чистоту и конкурентоспособность; предварительную оценку технологичности вариантов конструкции, соответствие их требованиям стандартизации, унификации, техники безопасности и т.п. На данном этапе выполняются расчеты, подтверждающие работоспособность того или иного решения.
3 Эскизный проект – совокупность конструкторской документации, разрабатываемой с целью получения принципиальных конструктивных решений выбранного варианта объекта проектирования. Эскизный проект дает общее представление о принципе работы и устройстве прибора, его основных характеристиках. На этом этапе выполняются все необходимые расчеты объекта проектирования: параметрический, светотехнический, точностной и др.
4 Технический проект – совокупность конструкторской документации, которая содержит окончательное техническое решение, дающее полное представление о конструкции объекта проектирования. На данном этапе производится более подробная разработка конструкции всего прибора и его составных частей; разрабатываются принципиальные схемы, схемы соединений; составляется номенклатура покупных изделий; согласуются габаритные, установочные и присоединительные размеры; производится анализ технологичности, определяется технологическое оборудование, разрабатывается необходимая оснастка; принимаются решения о выборе средств контроля, монтаже, хранении и транспортировке объекта проектирования.
5 Рабочий проект – полный комплект конструкторской документации, достаточный для изготовления и эксплуатации объекта проектирования. На этом этапе выполняют чертежи всех деталей конструкции прибора; разрабатывают требования и методику его сборки, юстировки и испытания; составляют техническое описание и инструкцию по эксплуатации прибора, его формуляр и технический паспорт (в нем содержатся сведения о характеристиках объекта, результаты его испытания, состав комплекта, гарантии и т.п.); на сложные и ответственные детали разрабатывают технологические процессы их изготовления, составляют технические условия, содержащие требования, отсутствующие в чертежах, но необходимые для изготовления и отладки объекта; составляют ведомости покупных изделий, марок и сортаментов материалов, запасных инструментов, принадлежностей и т.п.
6 Изготовление и испытание проектируемого прибора. В случае, когда планируется не единичное, а серийное производство, изготавливается опытный образец или опытная партия приборов. Всесторонние испытания изготовленных образцов позволяют сделать заключение о соответствии прибора техническому заданию, выявить возможные недостатки проекта и устранить их путем корректировки или доработки конструкторской документации [7].
Комплекс средств автоматизации проектирования вклю¬чает методическое, лингвистическое, математическое, про¬граммное, техническое, информационное и организацион¬ное обеспечение.
САПР – система, объединяющая технические сред¬ства, математическое и программное обеспечение, пара¬метры и характеристики которых выбирают с максималь¬ным учетом особенностей задач инженерного проектиро¬вания и конструирования. В САПР обеспечивается удоб¬ство использования программ за счет применения средств оперативной связи инженера с ЭВМ, специальных проб-лемно-ориентированных языков и наличия информаци¬онно-справочной базы.
Структурными составными составляющими САПР яв¬ляются подсистемы, обладающие всеми свойствами систем и создаваемые как самостоятельные системы. Это выделенные по некоторым признакам части САПР, обеспечиваю-щие выполнение некоторых законченных проектных задач с получением соответствующих проектных решений и проектных документов.
По назначению подсистемы САПР разделяют на два вида: проектирующие и обслуживающие.
К проектирующим относятся подсистемы, выполняю¬щие проектные процедуры и операции, например:
а) подсистема компоновки машины;
б) подсистема проектирования сборочных единиц;
в) подсистема проектирования деталей;
г) подсистема проектирования схемы управления;
д) подсистема технологического проектирования.
К обслуживающим относятся подсистемы, предназна¬ченные для поддержания работоспособности проектирую¬щих подсистем, например:
а) подсистема графического отображения объектов про¬ектирования;
б) подсистема документирования;
в) подсистема информационного поиска.
В зависимости от отношения к объекту проектирования различают два вида проектирующих подсистем:
1) объектно-ориентированные (объектные);
2) объектно-независимые (инвариантные).
К объектным подсистемам относят подсистемы, выпол¬няющие одну или несколько проектных процедур или операций, непосредственно зависимых от конкретного объекта проектирования, например
а) подсистема проектирования технологических систем;
б) подсистема моделирования динамики проектируемой конструкции.
К инвариантным подсистемам относят подсистемы, выполняющие унифицированные проектные процедуры и операции, например
а) подсистема расчетов деталей машин;
б) подсистема расчетов режимов резания;
в) подсистема расчета технико-экономических показа¬телей.
Процесс проектирования реализуется в подсистемах в виде определенной последовательности проектных про¬цедур и операций. Проектная процедура соответствует части проектной подсистемы, в результате выполнения которой принимается некоторое проектное решение. Она состоит из элементарных проектных операции, имеет твердо установленный порядок их выполнения и направ¬лена на достижение локальной цели в процессе проекти¬рования. Под проектной операцией понимают выделенную часть проектной процедуры или элементар¬ное действие, совершаемое конструктором в процессе проектирования.
Структурное единство подсистем САПР обеспечивается строгой регламентацией связей между различными ви¬дами обеспечения, объединенных общей для данной под¬системы целевой функцией [7].
Различают следующие виды обеспечения:
а) методическое обеспечение – документы, в которых отражены состав, правила отбора и эксплуатации средств автоматизации проектирования;
б) лингвистическое обеспечение – языки проектирова¬ния, терминология;
в) математическое обеспечение – методы, математические модели, алгоритмы;
г) программное обеспечение – документы с текстами про¬грамм, программы на машинных носителях и эксплуата¬ционные документы;
д) техническое обеспечение – устройства вычислитель¬ной и организационной техники, средства передачи дан¬ных, измерительные и другие устройства и их сочетания;
е) информационное обеспечение – документы, содержа¬щие описание стандартных проектных процедур, типовых проектных решений, типовых элементов, комплектующих изделий, материалов и другие данные;
ж) организационное обеспечение – положения и инструк¬ции, приказы, штатное расписание и другие документы, регламентирующие организационную структуру подраз¬делений и их взаимодействие с комплексом средств авто-матизации проектирования.
Разработка САПР представляет собой крупную на¬учно-техническую проблему, а ее внедрение требует зна¬чительных капиталовложений.
2.2 Патентный обзор
Система вентиляции промышленного предприятия.
Система вентиляции промышленного предприятия, содержащая вытяжной воздуховод нагретого воздуха, в который включен вентилятор с электродвигателем, отличающаяся тем, что система вентиляции снабжена регулятором температуры воздуха, соединенным с датчиком температуры, установленным в воздухе рабочей зоны, и с преобразователем частоты вращения электродвигателя вентилятора [19].
Электрокалорифер.
Электрокалорифер, содержащий корпус с входом для холодного воздуха, установленный в корпусе центробежный вентилятор с электродвигателем переменного тока, соединенный с корпусом канал для прохождения воздуха, нагревательные элементы, установленные в канале для нагрева проходящего воздуха, и блок управления, отличающийся тем, что в канале дополнительно установлены регулировочные сопротивления для регулирования скорости вращения электродвигателя, выполненные, например, в виде трубчатых электронагревателей, которые соединены электрически через блок управления с обмотками статора электродвигателя [20].
Дымовой пожарный извещатель.
Дымовой пожарный извещатель, содержащий оптическую пару, размещенную в чувствительной камере, и дополнительную камеру, снабженную тремя ребрами, одно из которых расположено между двумя другими, находящимися на противоположной стенке камеры [21].
Способ дистанционной защиты линии электропередачи.
Способ дистанционной защиты линии электропередачи, согласно которому измеряемые токи и напряжения преобразуют совместно с информацией о линии в токи и напряжения замыканий, предполагаемых в фиксированных местах линии, и полают пре¬образованные величины каждого предполагаемого места замыкания на соответствующее ему реле сопротивления, отличающийся тем, что с целью повышения чувствительности защиты, составляют груп¬пы аналогичных реле сопротивления, для чего дублируют каждое основное реле сопротивления аналогичными ему дополнительными реле и подают на дополнительные реле те же величины, что и на ана¬логичное основное реле, составляют из представителей групп анало¬гичных реле группы исполнительных реле, причем в состав одной группы исполнительных реле вводят только одно из аналогичных реле, выходные сигналы всех реле одной и той же исполнительной группы объединяют логической операцией И, а выходные сигналы всех групп исполнительных реле объединяют логической операцией ИЛИ, результат которой используют как выходной сигнал дистанци¬онной защиты [22].
Устройство грозозащиты.
Грозозащитное устройство для зашиты электротехнического объекта от ударов молнии, выполненное на основе искрового разряд¬ника, содержащее средства формирования искрового промежутка, через который при перенапряжении происходит развитие защитного искрового перекрытия, и контактные токопроводящие элементы, причем устройство снабжено крепежными средствами для механиче¬ского прикрепления к указанному электротехническому объекту [23].
Вертикальный электрод-заземлитель.
Вертикальный электрод-заземлитель, состоящий из проводника, идущего от электроустановки, полого цилиндра, к нижнему и верхнему торцам которого жестко присоединены дно и крышка в виде цилиндрических пластин толщиной, равной толщине стенки полого цилиндра, исключающее возможность попадания в полость цилиндра грунта и грунтовых вод [24].
Способ заземления электроприемника и устройство для его осуществления.
Способ заземления электроприемника, включающий присоединение его корпуса (или иной заземляемой части) к заземлителю, отличающийся тем, что в качестве заземлителя используют закрепленную в бетонной или кирпичной стене помещения металлическую подрозеточную коробку, а присоединение к ней осуществляют через резистор с большим электрическим сопротивлением [25].
3 ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
3.1 Электроснабжение и электроприемники технологической установки
Электроприемники отделения предочистки установки ХВО относятся к первой категории по надежности электроснабжения. Они не допускают перерыва электроснабжения, так как это может повлечь за собой опасность для жизни людей, нарушение технологического процесса, повреждение оборудования. Поэтому электроприемники первой категории обеспечиваются электроэнергией от двух независимых источников питания, и перерыв электроснабжения допускается лишь на время автоматического ввода в действие резервного питания.
Для питания электроприемников применяется радиальная схема электроснабжения. При радиальной схеме от шин источников питания отходят линии к каждому распределительному пункту или трансформаторной подстанции. Радиальные схемы отличаются простотой выполнения и надежностью эксплуатации.
Электрооборудованием отделения предочистки являются асинхронные электродвигатели напряжением 0,4 кВ. Режим работы электрооборудования продолжительный.
Электропитание потребителей цеха №54 установки ХВО производится от РТП-94. РТП-94 снабжается электроэнергией от главной понижающей подстанции ГПП-3 110/6 кВ по двум вводам.
Электроснабжение потребителей выполнено от шин КТП-7, объект 1902. КТП-7 запитана от РТП-94 двумя выводами: трансформатор 1 и трансформатор 2.
С КТП-7 электроэнергия распределяется между электроприемниками 0,4 кВ и ЭРП-4.
В таблице 4 представлены потребители КТП-7.
Схематично схема электроснабжения представлена на рисунке 1.
Таблица 4 – Потребители КТП-7
Позиция Электроприемник,
марка Тип
электродвигателя , кВт
, В
Н-2/1-3 Насос 1Д800-56а 5АМН280S4У3 132 380
Н-6/1-3 Насос 1Д800-56а 5АМН280S4У3 132 380
Н-9/1 Насос Д320-50 AST280M65-2 90 380
Н-9/2 4АН225М2У3 90 380
Н-10/1-3 Насос 1Д500-63а 5АМН280S4У3 132 380
Н-12/1 Насос Х65/40 2В132М2У2,5 11 380
Н-12/2 АМ132SA2 7,5 380
Н-15/1,2 Насос Х20/31-Р-СД-УЗ 2В112М2У2,5 7,5 380
Н-19/1 Насос
АХ-65-40-200- А-СД В160S2У2,5 15 380
Н-19/2 2В132М2У2,5 11 380
Н-20/1,2 Насос 1Д500-63а 4А280S4У3 110 380
Н-21/1 Насос КС 12-110-У4 4А132М2У3 11 380
Н-21/2 4АМ160М2У3 18,5 380
Н-23/1 Насос 1К-90/36-У4 4АМ160S2У3 15 380
Н-23/2 МО160S2 15 380
Н-26/1 Насос КС 20-50/2 4А132М2У3 11 380
Н-26/2,3 АО2-51-2У3 10 380
Н-50 Насос КС 20-50/2 В90L2У2,5 1,3 380
НД-13/1 Насос-дозатор
НД 2,5 1600/10Д14А 4А100S4У3 3,0 380
НД-13/2 2В100S4У3 3,0 380
НД-13/3,4 АИМ100L4У2,5 4,0 380
НД-16/1,2 Насос-дозатор
НД 2,5 1000/10Д14А 2В100S4У3 3,0 380
НД-16/3 АИМ100S4У2 3,0 380
НД-16/4 4ВН100S4У3 3,0 380
НД-43/1,2 Насос-дозатор
НД 2,5 25/40Д14А В63А4 0,25 380
Щит КИП и А – – 5 380
ЩРО (щит рабочего освещения) – – 15,45 380
ЩАО (щит аварийного освещения) – – 2,61 380
Вентиляция – – 16 380
Рисунок 1 – Схема электроснабжения
3.2 Расчет мощности и выбор электродвигателей
Рассчитываем номинальную мощность полезной нагрузки для центробежных насосов
, (1)
где – производительность насоса, ;
– напор насоса, м вод. ст.;
– плотность жидкости, ;
– КПД насоса;
– коэффициент запаса, .
Полученные значения заносим в таблицу 5.
В качестве примера рассчитаем номинальную мощность полезной нагрузки для насоса Н-2
.
Таблица 5 – Технические данные насосов
Номер позиции
Н, м.вод.ст. , %
, кг/м3
, кВт
Н-2 740 48 85 1000 125,2
Н-6 740 48 85 1000 125,2
Н-9 300 51 77 1000 62,2
Н-10 450 53 77 1000 92,8
Н-12 60 40 62 1037 11,5
Н-15 20 31 60 1123 3,6
Н-19 20 63 55 1450 10,4
Н-20 450 55 77 1000 96,3
Н-21 12 110 55 1000 7,2
Н-23 112 35 75 1000 14,9
Н-26 20 50 58 750 4
Н-50 20 50 58 1017 5,5
НД-13 1,6 100 70 1037 0,74
НД-16 1,0 100 70 1123 0,5
НД-43 0,025 400 70 1260 0,05
Выбор электродвигателей осуществляем по следующим параметрам:
а) по скорости вращения;
б) по мощности;
в) по напряжению;
г) по конструктивному исполнению.
В качестве примера рассмотрим выбор электродвигателя для привода центробежного насоса Н-2. Выбираем асинхронный двигатель типа 5АМН280S4У3 [15]:
а) по скорости вращения: ;
б) по мощности
; (2)
;
в) по напряжению: .
Аналогичным образом выбираем двигатели для привода оставшихся нагнетательных машин.
Технические данные выбранных электродвигателей представлены в таблице 6.
Таблица 6 – Технические данные выбранных электродвигателей
Позиция Кол-во, шт. Тип
электродвигателя , кВт n,
об/мин s,
% , В КПД, %
Н-2 3 5АМН280S4У3 132 1500 1 380 95,3 0,85 6,5 1,2 2 1
Н-6 3 5АМН280S4У3 132 1500 1 380 95,3 0,85 6,5 1,2 2 1
Н-9 2 4АН200L2У3 75 3000 2 380 92 0,9 7 1,3 2,2 1
Н-10 3 5АМН250М4У3 110 1500 2 380 94,8 0,85 7 1,2 2 1
Н-12 2 2В132М2У2,5 11 3000 2,5 380 88,5 0,87 7 2 2,8 1,3
Н-15 2 4А100S2У3 4 3000 4 380 86,5 0,89 7,5 2 2,2 1,2
Н-19 2 2В132М2У2,5 11 3000 3 380 88,5 0,87 7 2 2,8 1,3
Н-20 2 4А280S4У3 110 1500 2,3 380 92,5 0,9 7 1,2 2 1
Н-21 2 4А112М2У3 7,5 3000 2,6 380 87,5 0,88 7,5 2 2,2 1
Н-23 2 4АМ160S2У3 15 3000 3 380 88 0,9 7 1,6 2,7 1,3
Н-26 3 4А100S2У3 4 3000 4 380 86,5 0,89 7,5 2 2,2 1,2
Н-50 1 4А100L2У3 5,5 3000 4 380 87,5 0,91 7,5 2 2,2 1,2
НД-13 4 4А71В4У3 0,75 1500 8,7 380 72 0,73 4,5 2 2,2 1,6
НД-16 4 4А71А4У3 0,55 1500 8,7 380 70,5 0,7 4,5 2 2,2 1,6
НД-43 2 4АА63А4У3 0,25 1500 8 380 68 0,65 5 2 2,2 1,2
3.3 Выбор электрических преобразователей
Выбор преобразователей осуществляем по следующим параметрам:
а) по напряжению
, (3)
где – номинальное значение напряжения питания преобразователя частоты, В;
– номинальное значение напряжения питания электродвигателя, В;
б) по мощности
, (4)
где – мощность преобразователя частоты, кВт;
– мощность электродвигателя, кВт;
в) по току
, (5)
где – номинальное значение тока преобразователя частоты, А;
– расчетное значение тока электродвигателя, А.
Определяем значение максимального расчетного тока по номинальным данным электродвигателя
. (6)
Полученные значения представлены в таблице 7.
В качестве примера рассчитаем максимальный расчетный ток для насоса Н-2
.
В качестве примера рассмотрим выбор преобразователя для привода центробежного насоса Н-2.
Выбираем преобразователь типа Siemens MICROMASTER ЕСО1-132К/3 [32]:
а) по напряжению
;
б) по мощности
;
в) по току
.
Аналогичным образом выбираем преобразователи для привода оставшихся нагнетательных машин.
Технические данные выбранных преобразователей представлены в таблице 7.
Таблица 7 – Технические данные преобразователей частоты Siemens MICROMASTER,
конструктивное исполнение IP20
Позиция , А
Тип , B
, кВт
, А
Н-2 247,6 ЕСО1-132К/3 380 132 260
Н-6 247,6 ЕСО1-132К/3 380 132 260
Н-9 137,6 ЕСО1-7500/3 380 75 138
Н-10 207,4 ЕСО1-110К/3 380 110 210
Н-12 21,7 ЕСО1-1100/3 380 11 23,5
Н-15 7,9 ЕСО1-400/3 380 4 10,2
Н-19 21,7 ЕСО1-1100/3 380 11 23,5
Н-20 200,8 ЕСО1-110К/3 380 110 210
Н-21 14,8 ЕСО1-750/3 380 7,5 17
Н-23 28,8 ЕСО1-1500/3 380 15 30
Н-26 7,9 ЕСО1-400/3 380 4 10,2
Н-50 10,5 ЕСО1-550/3 380 5,5 11,8
Преобразователи MICROMASTER ЕСО фирмы Siemens разработаны для управления насосами, вентиляторами, воздуходувками и т.д. Диапазон мощностей от 1,1 кВт до 315 кВт.
Особенности преобразователей частоты MICROMASTER ЕСО
1 Совместимость со всеми типами асинхронных и синхронных двигателей. Преобразователи частоты MICROMASTER ЕСО совместимы со всеми типами асинхронных и синхронных двигателей российского и зарубежного производства. При этом достаточно ввести табличные данные двигателя. Встроенная защита не допустит выход из строя двигателя.
2 Простой ввод в эксплуатацию.
3 Эксплуатация с длинным кабелем. Преобразователь частоты может работать при длине кабеля между преобразователем и двигателем до 550 м, что расширяет возможности соединения двигателя и преобразователя.
4 Соответствие нормам электромагнитной совместимости.
5 Оптимальные функции ввода/вывода. Все важные функции обслуживания и контроля уже интегрированы, например, 6 программируемых цифровых вводов, 2 аналоговых ввода/вывода и 2 релейных вывода гарантируют высокую степень управляемости приводом.
6 Высокий пусковой момент. Преобразователи MICROMASTER ЕСО создают добавочный момент во время пуска, таким образом, обеспечивая надежный разгон даже после длительного простоя.
7 Оптимальное потребление энергии. После разгона двигателя до нужной величины система автоматически оптимизирует потребление энергии. При этом двигатели не только работают в режиме экономии энергии по идее частотно-регулируемого привода, но и всегда работают при максимальном КПД.
8 Встроенный ПИД-регулятор.
9 Степень защиты IP20 или IP56. Преобразователи MICROMASTER ЕСО могут быть выполнены в двух стандартных исполнениях, степень защиты IP20 или IP56, для настенного монтажа, монтажа в шкафах комплектного распределительного устройства или непосредственно возле двигателя.
10 Встроенный «пуск на ходу». Существует возможность подключения преобразователя частоты MICROMASTER ЕСО к вращающемуся вентилятору после кратковременного отключения питания. Преобразователь настроится на частоту вращения вентилятора и разгонит его до заданной частоты.
3.4 Расчет групповых электрических нагрузок
Рассчитываем электрические нагрузки методом коэффициента максимума. Полученные значения заносим в таблицу 8.
Определяем суммарную номинальную мощность по формуле
, (7)
где n – количество электроприемников в группе.
Определяем число m
, (8)
где – номинальная мощность наибольшего электроприёмника, кВт;
– номинальная мощность наименьшего электроприёмника, кВт.
Рассчитываем среднюю активную мощность за наиболее нагруженную смену
, (9)
где – коэффициент использования электроприемников, определяется по таблице
1.5.1 [18].
Определяем среднюю реактивную мощность за наиболее нагруженную смену
. (10)
Рассчитываем средний коэффициент использования
. (11)
Вычисляем значение коэффициента реактивной мощности
. (12)
По полученному значению находим значение
. (13)
Если m ≤ 3, то эффективное число электроприемников определяется по формуле
. (14)
При m > 3 и вычисляется по формуле [18]
. (15)
Определяем коэффициент максимума в зависимости от и эффективного числа электроприемников по таблице 1.5.3 [18].
Вычисляем максимальные расчетные нагрузки
, (16)
, (17)
, (18)
Находим расчетный максимальный ток для электроприемников переменного тока
. (19)
Таблица 8 – Сводная ведомость нагрузок
№ Наименование n Установленная мощность m kи cos /tg Средняя
нагрузка nэ kм Максимальная
нагрузка Iм, А
Pном, кВт ∑Pном,
кВт Pсм, кВт Qсм, кВар Pм, кВт Qм, кВар Sм, кВА
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Электроприемники 0,4 кВ
ЭРП-4
Секция I
1 НД-13/1,3 2 0,75 1,5 0,7 0,8/0,75 1,05 0,79
2 НД-16/1,2 2 0,55 1,1 0,7 0,8/0,75 0,77 0,58
3 НД-43/1 1 0,25 0,25 0,7 0,8/0,75 0,18 0,13
4 Итого Секция I 5 1,55 2,85 3 0,7 0,8/0,75 2,0 1,5 4 1,29 2,57 1,93 3,21 4,89
Секция II
5 НД-13/2,4 2 0,75 1,5 0,7 0,8/0,75 1,05 0,79
6 НД-16/3,4 2 0,55 1,1 0,7 0,8/0,75 0,77 0,58
7 НД-43/2 1 0,25 0,25 0,7 0,8/0,75 0,18 0,13
8 Итого Секция II 5 1,55 2,85 3 0,7 0,8/0,75 2,0 1,5 4 1,29 2,57 1,93 3,21 4,89
9 Итого ЭРП-4 10 3,1 5,7 3,99 2,99 5,15 3,86 6,43 9,77
КТП-7
Секция I
10 Н-2/1,3, Н-6/2,3 4 132 528 0,7 0,8/0,75 369,6 277,2
11 Н-10/1, Н-20/1 2 110 220 0,7 0,8/0,75 154,0 115,5
12 Н-9/1 1 75 75 0,7 0,8/0,75 52,5 39,38
13 Н-12/2,
Н-19/2 2 11 22 0,7 0,8/0,75 15,40 11,55
14 Н-15/1,
Н-26/2 2 4 8 0,7 0,8/0,75 5,60 4,20
15 Н-21/1 1 7,5 7,5 0,7 0,8/0,75 5,25 3,94
16 Н-23/1 1 15 15 0,7 0,8/0,75 10,5 7,88
Продолжение таблицы 8
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
17 Н-50 1 5,5 5,5 0,7 0,8/0,75 3,85 2,89
18 ЩРО 1 15,45 15,45 0,85 0,95/0,33 13,07 4,31
19 Итого
Секция I 15 375,38 896,38 >3 0,703 0,803 629,77 466,84 14 1,13 711,64 527,53 885,85 1345,90
Секция II
20 Н-2/2, Н-6/1 2 132 264 0,7 0,8/0,75 184,8 138,6
21 Н-10/2, Н-10/3, Н-20/2 3 110 330 0,7 0,8/0,75 231,00 173,25
22 Н-9/2 1 75 75 0,7 0,8/0,75 52,5 39,38
23 Н-12/1, Н-19/1 2 11 22 0,7 0,8/0,75 15,40 11,55
24 Н-15/2, Н-26/1,3 3 4 12 0,7 0,8/0,75 8,40 6,30
25 Н-21/2 1 7,5 7,5 0,7 0,8/0,75 5,25 3,94
26 Н-23/2 1 15 15 0,7 0,8/0,75 10,5 7,88
27 ЩАО 1 2,61 2,61 0,85 0,95/0,33 2,21 1,74
28 Вентиляция 1 16 16 0,6 0,8/0,75 9,60 7,20
29 Щит КИП и А 1 5 5 0,9 0,9/0,48 4,50 2,16
30 Итого
Секция II 16 381,71 752,71 >3 0,682 0,802 513,13 382,63 12 1,15 590,10 440,02 736,10 1118,38
31 Итого КТП-7 31 757,09 1649,09 1142,90 849,47 1301,74 967,55 1621,94 2464,28
32 Итого 0,4 кВ 41 760,19 1654,79 1146,89 852,46 1306,89 971,41 1628,4 2474,06
3.5 Расчет мощности и выбор трансформаторов
Определяем потери активной мощности в трансформаторе
, (20)
где – полная мощность на стороне низшего напряжения, кВ•А.
Подставляем числовые значения в формулу (20), получаем
.
Потери реактивной мощности в трансформаторе
, (21)
.
Потери полной мощности в трансформаторе
, (22)
.
Определяем полную мощность на стороне высшего напряжения
, (23)
.
Выбор мощности трансформатора производим по условию
, (24)
.
По полученному значению мощности выбираем мощность трансформатора из стандартного ряда .
Таким образом, устанавливаем два трансформатора марки ТМ-1600/6 по [10], с номинальной мощностью .
Технические данные трансформатора ТМ-1600/6 представлены в таблице 9.
Таблица 9 – Технические данные трансформатора ТМ-1600/6
Тип
трансформатора ,
кВ•А ,
кВ ,
кВ ,
кВт ,
кВт ,
% ,
%
ТМ-1600/6 1600 6 0,4 2,8...3,3 18 5,5 1,3
4 СИЛОВОЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
4.1 Выбор силовых кабелей и шинопроводов
Выбор кабелей осуществляем по условию
. (25)
Выбор кабелей на 6 кВ. Находим расчетную силу тока линии от РТП-94 до Т1
; (26)
.
По полученному значению тока выбираем площадь сечения жил кабеля , жилы алюминиевые, допустимый длительный ток . По полученным данным выбираем трехжильный кабель ААШв [14]. Кабель марки ААШв имеет алюминиевые жилы, алюминиевую оболочку, шлангвиниловое защитное покрытие.
Проверим выполнение условия (25)
.
Условие выполняется.
Выбор кабелей на 0,4 кВ. Находим расчетную силу тока линии, питающей насос Н-2/1
; (27)
.
По полученным данным выбираем кабель АВВГнг , допустимый длительный ток [14]. Кабель марки АВВГнг имеет алюминиевые жилы, ПХВ фазную изоляцию, оболочку, не распространяющую горение.
Проверим выполнение условия (25)
.
Условие выполняется.
Аналогично выбираем остальные силовые кабели на 0,4 кВ. Полученные данные представлены в таблице 10.
Таблица 10 – Результаты расчетов и выбранные кабели
Позиция , кВт
Марка кабеля , А
, А
от КТП-7 до Н-2/1-3 132 АВВГнг
263,1 380
от КТП-7 до Н-6/1-3 132 АВВГнг
263,1 380
от КТП-7 до Н-10/1-3 110 АВВГнг
207,4 335
от КТП-7 до Н-9/1,2 75 АВВГ
137,6 220
от КТП-7 до Н-12/1,2 11 АВВГ
21,7 55
от КТП-7 до Н-15/1,2 4 АВВГ
7,9 31
от КТП-7 до Н-19/1,2 11 АВВГ
21,7 55
от КТП-7 до Н-20/1,2 110 АВВГ
200,8 335
от КТП-7 до Н-21/1,2 7,5 АВВГ
14,8 42
от КТП-7 до Н-23/1,2 15 АВВГ
28,8 75
от КТП-7 до Н-26/1-3 4 АВВГ
7,9 31
от КТП-7 до Н-50 5,5 АВВГ
10,5 31
от ЭРП-4 до НД-13/1-4 0,75 АВВГ
2,2 31
от ЭРП-4 до НД-16/1-4 0,55 АВВГ
1,05 31
от ЭРП-4 до НД-43/1-2 0,25 АВВГ
0,86 31
от КТП-7 до Щита КИП и А 5 АВВГ
8,7 31
от КТП-7 до ЩРО 15,38 АВВГ
23,6 75
от КТП-7 до ЩАО 6,21 АВВГ
9,7 31
от КТП-7 до Вентиляции 16 АВВГ
21 75
от КТП-7 до ЭРП-4 6,43 АВВГ
9,77 31
Распределительные шины низкого и высокого на¬пряжения выбираем по длительному допустимому току по условию (25).
Находим расчетную силу тока шины 6 кВ
; (28)
.
Результаты расчетов и выбранные шинопроводы по [14] представлены в таб¬лице 11.
Таблица 11 – Результаты расчетов и выбранные шинопроводы
Номер
позиции Марка Uн, кВ Iр, А Iдоп,
А bh, мм Сечение
одной жилы S, мм2 Материал
жилы
ЭРП-4 ШРА4-100-44-1У3 0,4 9,77 100 3,5511,2 39,76 алюминий
КТП-7 ШМА68П-52-1У3 0,4 2464,3 2500 8140 1120 алюминий
РТП-94 ШРА4-250-32-1У3 6 172,7 250 355 175 алюминий
4.2 Выбор автоматических выключателей
Выбор автоматических выключателей осуществляем по следующим условиям:
а) по напряжению
, (29)
где – номинальное напряжение автомата, В;
– напряжение сети, 380 В.
б) по номинальному току
, (30)
где – номинальный ток автомата, А;
– номинальный ток расцепителя, А.
в) номинальный ток расцепителя определяется по формуле
, (31)
где – длительный ток линии, А.
Выбираем автоматические выключатели серии ВА по [18].
Автоматические выключатели предназначены для проведения электрического тока в нормальном режиме и отключения тока при перегрузках, коротких замыканиях и недопустимых снижениях напряжения, а также для нечастых оперативных включений и отключений электрических цепей.
Данные для выбора автоматических выключателей и выбранные автоматические выключатели представлены в таблице 12.
Таблица 12 – Выбранные автоматические выключатели
Позиция , А
Тип АВ , В
, А
, А
Н-2/1-3 263,1 ВА51-39 400 630 500
Н-6/1-3 263,1 ВА51-39 400 630 500
Н-10/1-3 207,4 ВА51-39 400 630 500
Н-9/1,2 137,6 ВА51-37 400 400 320
Н-12/1,2 21,7 ВА51-29 400 63 50
Н-15/1,2 7,9 ВА51-25 400 25 16
Н-19/1,2 21,7 ВА51-29 400 63 50
Н-20/1,2 200,8 ВА51-39 400 630 500
Н-21/1,2 14,8 ВА51-29 400 63 40
Н-23/1,2 28,8 ВА51-29 400 63 63
Н-26/1-3 7,9 ВА51-25 400 25 16
Н-50 10,5 ВА51-25 400 25 25
НД-13/1-4 2,2 ВА51-25 400 25 3,15
НД-16/1-4 1,05 ВА51-25 400 25 2
НД-43/1-2 0,86 ВА51-25 400 25 1
Щит КИП и А 8,7 ВА51-25 400 25 16
ЩРО 23,6 ВА51-29 400 63 50
ЩАО 9,7 ВА51-25 400 25 25
Вентиляция 21 ВА51-29 400 63 50
ЭРП-4 ввод 9,77 ВА51-25 400 25 25
ЭРП-4 секционный 9,77 ВА51-25 400 25 25
КТП-7 ввод 2442,4 ВА55-45 400 2500 -
КТП-7 секционный 2442,4 ВА55-45 400 2500 -
4.3 Расчет токов короткого замыкания
Расчет токов короткого замыкания выполнен в программе «SETY».
На рисунке 2 изображена расчетная схема.
Рисунок 2 – Расчетная схема
Приводим сопротивления системы внешнего напряжения к 0,4 кВ
, (32)
, (33)
где – реактивное сопротивление внешних элементов до цехового трансформатора,
= 447,9 мОм [14];
– активное сопротивление внешних элементов до цехового трансформатора,
= 338 мОм [14];
– коэффициент трансформации, = 0,07.
мОм,
мОм.
Определяем сопротивления цехового трансформатора
, (34) . (35)
Подставив числовые значения в формулы (34), (35), получаем
мОм,
мОм.
Суммарное активное сопротивление, кроме сопротивления элементов системы, должно учитывать переходные сопротивления контактов и сопротивления на предохранителях, которые на шинах составляют мОм.
Рассчитываем короткое замыкание в точке К1.
Определяем суммарные сопротивления до К1
, (36)
. (37)
Подставив числовые значения, получаем
мОм,
мОм.
Определяем ток короткого замыкания и ударный ток в точке К1
, (38)
, (39)
где – ударный коэффициент, определяется по графику; [18].
Подставляем числовые значения в формулы (38), (39)
.
.
Рассчитываем короткое замыкание в точке К2.
Определяем суммарные сопротивления до К2
, (40)
, (41)
где – длина кабельной линии до К2, ;
– удельное реактивное сопротивление кабельной линии;
– удельное активное сопротивление кабельной линии.
Подставив числовые значения, получаем
,
.
Определяем ток короткого замыкания и ударный ток в точке К2
, (42)
, (43)
где – ударный коэффициент, определяется по графику; [18].
Подставляем числовые значения в формулы (42), (43)
.
.
Полученные значения заносим в таблицу 13.
Таблица 13 – Результаты расчетов токов короткого замыкания
Место КЗ , мОм
, мОм
, кА
, кА
К1 17,78 7,58 11,95 17,7
К2 148,28 30,68 1,53 2,21
4.4 Расчет и выбор электрооборудования для системы электроснабжения
В качестве вводных и секционных выключателей на стороне 6 кВ по [18] выбираем вакуумные выключатели типа ВВЭ-10-20/630-УЗ, технические данные которого приведены в таблице 14.
Выбор производим по следующим параметрам:
- по напряжению 6 кВ;
- по длительному току
; (44)
;
.
Таблица 14 – Технические данные вводных и секционных вакуумных выключателей
типа ВВЭ-10-20/630-УЗ
, кВ
, А
Номинальный ток
отключения , кА
Ток термической
стойкости , кА
,
с Время отключения выключателя, с
10 630 20 20 3 0,055
В качестве вводной ячейки выбираем КРУ серии К-104 [34].
Устройства комплектные распределительные серии К-104 внутренней установки двухстороннего обслуживания предназначены для приема и распределения электрической энергии трехфазного переменного тока частотой 50 и 60 Гц на номинальное напряжение 6 и 10 кВ. КРУ используются в распределительных устройствах собственных нужд электростанций, электрических подстанций энергосистем и промышленных предприятий. Шкафы КРУ имеют жесткую конструкцию, в которую встроены выключатели, трансформаторы напряжения, трансформаторы тока, токоведущие части (сборные шины и отпайки). В верхней части шкафов КРУ устанавливаются релейные шкафы со встроенной аппаратурой релейной защиты и автоматики (РЗиА), аппаратурой управления, измерения и сигнализации, клеммниками и цепями вторичных соединений. Корпуса шкафов К-104 предусматривают встраивание выкатных элементов (тележек), в которых размещены выключатели, трансформаторы напряжения и разъединяющие контакты (выполняющие роль разъединителей).
Технические данные КРУ серии К-104 приведены в таблице 15.
Таблица 15 – Технические данные КРУ серии К-104
Параметр Значение
Номинальное напряжение (линейное), кВ 6; 10
Наибольшее рабочее напряжение, кВ 7,2; 12,0
Номинальный ток главных цепей, А 1600
Номинальный ток сборных шин, А 3150
Номинальный ток отключения выключателей, кА 12,5 ... 50
Ток электротермической стойкости, кА 20; 31,5; 40
В качестве комплектной трансформаторной подстанции выбираем КТП-6/0,4 [30].
Комплектные трансформаторные подстанции служат для приема электрической энергии трехфазного переменного тока частотой 50 Гц напряжением 6 или 10 кВ, преобразования и распределения потребителям. Комплектная трансформаторная подстанция КТП представляет собой стальной сборно-сварной корпус с тремя отсеками: высшего напряжения (ВН), низшего напряжения (НН) и силового трансформатора (один или два). На вводе щита низшего напряжения установлен выключатель, на отходящих фидерах выключатель-предохранитель.
Технические данные КТП-6/0,4 при¬ведены в таблице 16.
Таблица 16 – Технические данные КТП-6/0,4
Параметр Значение
Мощность силового трансформатора, кВ•А 1600
Номинальное напряжение на стороне ВН, кВ 6
Наибольшее рабочее напряжение на стороне ВН, кВ 7,2
Номинальное напряжение на стороне НН, кВ 0,4
Ток термической стойкости на стороне ВН (в течение 1 с), кА 20
Ток электродинамической стойкости на стороне ВН, кА 51
Ток термической стойкости на стороне НН (в течение 1 с), кА 30
Ток электродинамической стойкости на стороне НН, кА 70
В качестве распределительного устройства выбираем панели серии ЩО 70 [30].
Панели распределительных щитов серии ЩО 70 предназначены для комплектования распределительных щитов напряжением 0,4 кВ трехфазного переменного тока частотой 50 Гц, которые служат для приема и распределения электрической энергии, защиты отходящих линий от перегрузок и токов замыкания. Конструктивно панели распределительных щитов ЩО 70 представляют собой металлоконструкции, имеющие степень защиты с фасадной стороны IP20, а остальных сторон IP00, и предназначены для одностороннего обслуживания. Панели ЩО 70 комплектуются автоматическими выключателями, разъединителями, предохранителями и приборами учета и измерения.
5 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА
5.1 Характеристика релейной защиты силового трансформатора
Для трансформаторов должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы:
- многофазных замыканий в обмотках и на выводах;
- однофазных замыканий на землю и в обмотке и на выводах, присоединенных к сети с глухозаземленной нейтралью;
- витковых замыканий в обмотках;
- токов в обмотках, обусловленных внешними КЗ;
- токов в обмотках, обусловленных перегрузкой;
- понижение уровня масла;
- однофазных замыканий на землю в сетях 3 – 10 кВ с изолированной нейтралью, если трансформатор питает сеть, в которой отключение однофазных замыканий на землю необходимо по требованиям безопасности.
Силовой трансформатор ТМ-1600/6 имеет следующие виды релейных защит:
а) токовая отсечка – от сверхтоков многофазных замыканий в обмотках и на выводах;
б) максимально-токовая защита (МТЗ) – от сверхтоков внешних коротких замыканий (КЗ);
в) максимально-токовая защита (МТЗ) – от токов перегрузки;
г) газовая защита – от повреждений внутри бака;
д) токовая защита нулевой последовательности – для защиты кабельной линии, подключающей силовой трансформатор к сети, выводов обмотки высшего напряжения (ВН), от однофазных замыканий на землю;
е) защита от однофазных замыканий на землю в сети низшего напряжения (НН).
Трансформаторы оснащены контактным манометром, выключающим трансформатор при увеличении давления в баке, и сигнализирующим падение давления, контактным термометром, сигнализирующим рост температуры масла.
На рисунке 3 представлена схема защиты цехового трансформатора. Реле КА1 используется для максимальной токовой защиты трансформатора от перегрузки, действует на сигнал; реле КА2, КА3 – двухфазная токовая отсечка без выдержки времени, установленная со стороны питания, от междуфазных КЗ в трансформаторе, действующая на его отключение; КА4, КА5, КА6 – двухфазная максимально токовая защита трансформатора от внешних КЗ, установленная со стороны питания (реле КА4, КА5 включены на фазные токи, реле КА6 – на сумму фазных токов для повышения надежности срабатывания защиты); КА7 – максимально токовая защита нулевой последовательности, установленная в нейтрали трансформатора, от однофазных КЗ в цепи 0,4 кВ.
Рисунок 3 – Схема релейной защиты силового трансформатора
5.2 Характеристика релейной защиты двигателя до 1000 В
Асинхронные двигатели защищают от:
- многофазных и однофазных КЗ (в случае заземленной нейтрали и зануления корпусов);
- перегрузок;
- понижения напряжения, если самозапуск двигателей недопустим или нежелателен.
Для защиты электродвигателей от КЗ должны применяться предохранители или автоматические выключатели. Защита от многофазных замыканий действует на отключение и осуществляется предохранителями с плавкими вставками или автоматическими выключателями.
Номинальные токи плавких вставок и расцепителей автоматических выключателей должны выбираться таким образом, чтобы обеспечить надежное отключение КЗ на зажимах электродвигателя, чтобы электродвигатели при нормальных для данной установки толчках тока (пиках технологических нагрузок, пусковых токах, токах самозапуска) не отключались этой защитой.
Защита электродвигателей от перегрузки должна устанавливаться в случаях, когда возможна перегрузка механизма по технологическим причинам, а также когда при особо тяжких условиях пуска или самозапуска необходимо ограничить длительность пуска при пониженном напряжении. Защита должна выполняться с выдержкой времени и может быть осуществлена тепловым реле или другими устройствами.
Защита от перегрузки должна действовать на отключение, на сигнал или на разгрузку механизма, если разгрузка возможна.
Защита минимального напряжения должна устанавливаться для электродвигателей механизмов, самозапуск которых после останова недопустим по условиям технологического процесса или по условиям безопасности.
Защита от КЗ в электродвигателях переменного тока должна предусматриваться в электроустановках с заземленной нейтралью – во всех фазах.
Схема релейной защиты асинхронного электродвигателя приведена на рисунке 4.
Рисунок 4 – Релейно-контакторная схема управления электродвигателем насоса
5.3 Характеристика релейной защиты кабельной линии
Для линий в сетях 6 – 10 кВ с изолированной нейтралью и с нейтралью, заземленной через дугогасительный реактор, должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от многофазных замы
Филиал государственного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
«Уфимский государственный нефтяной технический университет» в г. Салавате
(Филиал ГОУ ВПО УГНТУ в г. Салавате)
Кафедра «Электрооборудование
и автоматика промышленных
предприятий» УТВЕРЖДАЮ Зав. кафедрой, профессор ____________М.Г. Баширов
“____” ____________2008 г.
Проектирование электротехнических устройств
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ОТДЕЛЕНИЯ ПРЕДОЧИСТКИ, ОБЪЕКТ 1902, УСТАНОВКА ХИМВОДООЧИСТКИ, ЦЕХ № 54, ГХЗ
Пояснительная записка
к курсовой работе на 77 листах
ЭАПП – 140610.65 – 04.00.010 ПЗ
Исполнитель:
студент гр.
Руководитель проекта:
ассистент
Салават 2008
РЕФЕРАТ
Курсовой проект содержит 74 формулы, 14 рисунков, 23 таблицы, 34 литературных источника, 6 чертежей.
Ключевые слова: ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА, ХИМВОДООЧИСТКА, ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ, ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ, РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА, ЭЛЕКТРООСВЕЩЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ, ОТОПЛЕНИЕ, МОЛНИЕЗАЩИТА, ЗАЗЕМЛЕНИЕ, БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ.
Объектом исследования и разработки является отделение предочистки, объект 1902, установки химводоочистки цеха № 54 ГХЗ ОАО «Салаватнефтеоргсинтез».
Цель проекта – произвести расчет и выбор системы электроснабжения и электрооборудования установки, электроосвещения объекта, молниезащиты, заземления и зануления.
Для этого произведен расчет мощности и выбор электродвигателей, выбор электрических преобразователей, автоматических выключателей, силовых кабелей и шинопроводов, электрооборудования системы вентиляции и отопления, расчет групповых электрических нагрузок, токов короткого замыкания, рабочего и аварийного освещения, защитного заземления и молниезащиты, расчет мощности и выбор трансформаторов, определены технико-экономические показатели.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ВИД И НАЗНАЧЕНИЕ ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ 7
2 ЛИТЕРАТУРНЫЙ И ПАТЕНТНЫЙ ОБЗОР 12
2.1 Литературный обзор 12
2.2 Патентный обзор 18
3 ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ 20
3.1 Электроснабжение и электроприемники технологической установки 20
3.2 Расчет мощности и выбор электродвигателей 23
3.3 Выбор электрических преобразователей 25
3.4 Расчет групповых электрических нагрузок 28
3.5 Расчет мощности и выбор трансформаторов 32
4 СИЛОВОЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ 34
4.1 Выбор силовых кабелей и шинопроводов 34
4.2 Выбор автоматических выключателей 36
4.3 Расчет токов короткого замыкания 38
4.4 Расчет и выбор электрооборудования для системы электроснабжения 41
5 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА 44
5.1 Характеристика релейной защиты силового трансформатора 44
5.2 Характеристика релейной защиты двигателя до 1000 В 46
5.3 Характеристика релейной защиты кабельной линии 48
5.4 Элементы управления электроприводом установки 49
6 СИСТЕМА ОСВЕЩЕНИЯ ОБЪЕКТА 50
6.1 Расчет рабочего освещения 50
6.2 Выбор схемы питания, типа осветительных щитков 53
6.3 Расчет аварийного освещения 54
7 ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ, ОТОПЛЕНИЯ 57
7.1 Вентиляция 57
7.2 Отопление 58
8 СИСТЕМА ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ И ЗАНУЛЕНИЯ ОБЪЕКТА 60
9 СИСТЕМА МОЛНИЕЗАЩИТЫ ОБЪЕКТА 64
10 МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 68
11 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ 69
12 СИСТЕМА ПОЖАРОБЕЗОПАСНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 72
12.1 Пожаробезопасность 72
12.2 Безопасность жизнедеятельности 73
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 74
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 75
ВВЕДЕНИЕ
Проектирование – это процесс соз¬дания проекта, прообраза, прототипа предполагаемого или возможного техни¬ческого решения изделия в промышлен-ности или сооружения в строительстве. Проектирование представляет собой процесс описания свойств технического предмета, который предполагается изго-товить или соорудить. Проект содержит исходные данные, необходимые для последующего изготовления. Проект состоит из комплекта докумен¬тов, в которых содержится информация об устройстве, составе, принципе дейст¬вия, условиях эксплуатации проектируе¬мого технического объекта.
Документация, выпускаемая в про¬цессе проектирования, носит название проектной документации, проектно-конструкторской документации или конст-рукторской документации.
При проектировании технического объекта (машины, прибора, аппарата, сооружения и т.п.) чертежи, схемы и описания рассматриваются как техни¬ческие документы, содержащие опреде¬ленную информацию, предназначенную для передачи от проектировщика и кон¬структора к изготовителю и эксплуата-ционнику.
Правила выполнения документов, их виды и комплектность при проектиро-вании изделий и сооружений устанав¬ливают стандарты на конструкторскую и проектную документацию.
Проектирование (конструирование) электротехнических устройств является областью инженер¬ной деятельности, наиболее сложной для автоматизации. Разработка теории и методов автоматизации конструиро¬вания находится еще в начальной стадии. Автоматизированы главным образом различные вычислительные операции, связанные с конструированием.
Задачей автоматизации проектирования является создание комплексных автоматизированных систем подготовки производства, выполняющих кроме расчета выбор наиболее рациональных технологических и конструктор¬ских решений, компоновку изделия из составляющих его элементов, подбор этих элементов, технологическое про¬ектирование, выдачу проектной документации в готовом виде.
1 ВИД И НАЗНАЧЕНИЕ ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Установка химводоочистки (объект 1902) цеха № 54 ГХЗ производства аммиака мощностью 450 тысяч тонн в год предназначена для получения:
а) обессоленной воды на приготовление питательной воды для котлов-утилизаторов агрегата аммиака (цех № 10);
б) обессоленной воды на впрыски в аппараты воздушного охлаждения (АВО) в летний период;
в) умягченной воды на подпитку водооборотного цикла (ВОЦ);
г) обессоленной воды в сеть объединения ОАО «Салаватнефтеоргсинтез».
Год ввода объекта в эксплуатацию – 1987 год. Год ввода объекта в эксплуатацию после проведения модернизации – 2007 год.
Число работы установки в году – 335 дней.
В состав установки химводоочистки (ХВО) входят:
а) предочистка;
б) ионитная очистка (одноступенчатое противоточное обессоливание);
в) реагентное хозяйство;
г) нейтрализация сточных вод.
Исходной водой для установки является вода реки Белая.
В состав предочистки входят:
а) два параллельно работающих осветлителя О-4/1,2, предназначенных для очистки исходной речной воды от взвешенных веществ, для снижения общего солесодержания (щелочности, жесткости), содержания кремнекислоты, железа и органических веществ методом коагуляции с известкованием;
б) 8 механических фильтров Ф-7/1-8, загруженных антрацитом, предназначенных для очистки осветленной воды от взвешенных веществ. 7 фильтров работают параллельно, один фильтр пустой, для гидроперегрузки фильтрующего материала (антрацита) на период ремонта [16].
Процесс получения частично обессоленной воды является не взрывоопасным и не пожароопасным производством.
Производственное помещение (объект 1902) по условиям опасности в отношении взрыва и пожара относится к категории Д – не опасное по взрыву и пожару. По условиям окружающей среды помещение относится к группе опасных по коррозии. Степень защиты электрических машин IP44 – машина, защищенная от попадания твердых тел размером более 1 мм и от водяных брызг (закрытая машина); климатическое исполнение У (умеренный климат); категория размещения 3 (закрытое помещение с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий).
Помещения КТП-7 и ЭРП-4 по условиям опасности в отношении взрыва и пожара относятся к категории Д – не опасное по взрыву и пожару. По условиям окружающей среды помещения нормальные. Степень защиты электрооборудования IP00 – отсутствует защита от попадания твердых тел и от проникновения воды; климатическое исполнение У (умеренный климат); категория размещения 3 (закрытое помещение с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий).
Правилами устройства электроустановок предусматриваются три категории потребителей электроэнергии по условиям обеспечения бесперебойности электроснабжения:
1-я категория – потребители электроэнергии, нарушение элект¬роснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функций особо важных эле¬ментов городского хозяйства;
2-я категория – потребители электроэнергии, перерыв в элект¬роснабжении которых связан с массовым недоотпуском продукции, простоем рабочих, механизмов, технологического оборудования и промышленного транспорта, нарушением нормальной жизнеде¬ятельности значительного количества людей;
3-я категория – все остальные потребители электроэнергии, не подходящие под определения потребителей 1-й и 2-й категории (например, потребители цехов несерийного производства, вспомо¬гательных цехов, небольшие поселки и т. п.).
Потребители электроэнергии 1-й категории должны обеспечи¬ваться электроэнергией от двух независимых источников питания, перерыв их электроснабжения может быть допущен лишь на время автоматического ввода в действие резервного питания. Для потребителей электроэнергии 2-й категории допустимы пе¬рерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады. Для потребителей электроэнергии 3-й категории допустимы пе¬рерывы электроснабжения на время, необходимое для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, но на период не более одних суток [13].
Электроприемники установки ХВО цеха № 54 относятся к первой категории по надежности электроснабжения и запитаны от разных секций.
Механическим оборудованием отделения предочистки являются центробежные насосы типов Д, 1Д, Х, АХ, КС, 1К и НД. Технические данные насосов приведены в таблицах 1 и 2.
Электрооборудованием отделения предочистки являются асинхронные электродвигатели напряжением 0,4 кВ. Паспортные данные электродвигателей приведены в таблице 3.
Режим работы электрооборудования продолжительный. Продолжительный режим работы электродвигателя соответствует его номинальной неизменной нагрузке, продолжающейся столь долго, что температура всех частей его достигает установившихся значений.
Таблица 1 – Насосы-дозаторы отделения предочистки установки ХВО
Наименование оборудования Марка Номер позиции Кол-во, шт. Q,
Н,
/МПа
Р, кВт КПД,
% ρ,
кг/м3
Насос-дозатор 5% раствора коагулянта НД 2,5 1600/10Д14А НД-13 4 1600 10/1,0 3,0 70 1037
Насос-дозатор 0,1 % раствора полиакриламида НД 2,5 1000/10Д14А НД-16 4 1000 10/1,0 1,5 70 1123
Насос-дозатор гипохлорида натрия НД 2,5 25/40Д14А НД-43 2 25 40/4,0 0,25 70 1260
Таблица 2 – Насосное оборудование отделения предочистки установки ХВО
Наименование оборудования Марка Номер позиции Кол-во, шт. Q,
Н,
м.вод.ст./МПа Р, кВт n,
об/
мин КПД,
% ρ,
кг/м3
Насос подачи исходной воды в теплообменник 1Д800-56а Н-2 3 740 48/0,48 132 1450 85 1000
Насос подачи известково-коагулированной воды в осветлительные фильтры 1Д800-56а Н-6 3 740 48/0,48 132 1450 85 1000
Насос подачи умягченной воды на ВОЦ Д320-50 Н-9 2 300 51/0,51 90 2930 77 1000
Насос подачи умягченной воды на установку обессоливания 1Д500-63а Н-10 3 450 53/0,53 132 1450 77 1000
Подкачивающий насос 5% раствора коагулянта Х65/40 Н-12 2 60 40/0,4 7,5 1460 62 1037
Подкачивающий насос 0,1% раствора полиакриламида Х20/31-Р-СД-УЗ Н-15 2 20 31/0,31 7,5 2880 60 1123
Насос подачи шлама в шламонакопитель АХ-65-40-200- А-СД Н-19 2 20 63/0,63 11 1910 55 1450
Насос подачи осветленной воды на промывку осветлительных фильтров 1Д500-63а Н-20 2 450 55/0,55 110 1465 77 1000
Насос подачи осветленной воды для нужд КИП КС 12-110-У4 Н-21 2 12 110/1,1 10 2900 55 1000
Насос подачи промывочной воды в осветлитель 1К-90/36-У4 Н-23 2 112 35/0,35 15 2910 75 1000
Насос подачи конденсата в сеть завода КС 20-50/2 Н-26 3 20 50/0,5 10 2920 58 750
Насос приема щелочи КС 20-50/2 Н-50 1 20 50/0,5 10 2920 58 1017
Таблица 3 – Паспортные данные электродвигателей
Позиция Кол-во, шт. Тип
электродвигателя , кВт n,
об/мин s,
% , об/мин , В , А
КПД, %
Н-2/1-3 3 5АМН280S4У3 132 1500 1 1485 380 243 95,3 0,85 6,5 1,2 2 1
Н-6/1-3 3 5АМН280S4У3 132 1500 1 1485 380 243 95,3 0,85 6,5 1,2 2 1
Н-9/1 1 AST280M65-2 90 3000 1,7 2950 380 167 92 0,9 7,5 1,2 2,2 1
Н-9/2 1 4АН225М2У3 90 3000 2,4 2930 380 168 92 0,88 7 1,2 2,2 1
Н-10/1-3 3 5АМН280S4У3 132 1500 2 1485 380 243 95,3 0,85 6,5 1,2 2 1
Н-12/1 1 2В132М2У2,5 11 3000 2,5 2925 380 21,7 88,5 0,87 7 2 2,8 1,3
Н-12/2 1 АМ132SA2 7,5 3000 6,7 2800 380 14,7 88 0,88 7 2,2 2,8 1,3
Н-15/1,2 2 2В112М2У2,5 7,5 3000 6,7 2800 380 14,7 88 0,88 7 2,2 2,8 1,3
Н-19/1 1 В160S2У2,5 15 3000 2,3 2930 380 29 89,5 0,89 6 1,8 2,5 1,3
Н-19/2 1 2В132М2У2,5 11 3000 3 2910 380 21,7 88,5 0,87 7 2 2,8 1,3
Н-20/1,2 2 4А280S4У3 110 1500 2,3 1465 380 193 92,5 0,9 7 1,2 2 1
Н-21/1 1 4А132М2У3 11 3000 2 2940 380 21 88 0,9 7,5 1,6 2,2 1
Н-21/2 1 4АМ160М2У3 18,5 3000 6,7 2800 380 34,5 89 0,9 7 1,6 2,7 1,3
Н-23/1 1 4АМ160S2У3 15 3000 3 2910 380 29 88 0,9 7 1,6 2,7 1,3
Н-23/2 1 МО160S2 15 3000 2,5 2925 380 28,4 88 0,91 7,5 1,4 2,2 1
Н-26/1 1 4А132М2У3 11 3000 3,3 2900 380 21 88 0,9 7,5 1,6 2,2 1
Н-26/2,3 2 АО2-51-2У3 10 3000 1 2980 380 19,4 88 0,89 7 1,5 2,2 1
Н-50 1 В90L2У2,5 1,3 3000 5,5 2835 380 6,4 82,5 0,87 6 1,8 2,4 1,3
НД-13/1 1 4А100S4У3 3,0 1500 6 1410 380 6,4 82 0,83 6,5 2 2,2 1,6
НД-13/2 1 2В100S4У3 3,0 1500 4,7 1430 380 6,9 81,5 0,8 5,8 1,9 2,5 1,3
НД-13/3,4 2 АИМ100L4У2,5 4,0 1500 5,4 1420 380 8,3 84,2 0,83 5,5 2,2 2,6 1,6
НД-16/1,2 2 2В100S4У3 3,0 1500 4,7 1430 380 6,9 81,5 0,8 5,8 1,9 2,5 1,3
НД-16/3 1 АИМ100S4У2 3,0 1500 6 1410 380 6,7 82 0,81 5,3 2 2,6 1,6
НД-16/4 1 4ВН100S4У3 3,0 1500 6 1410 380 6,4 82 0,83 6,5 2 2,2 1,6
НД-43/1,2 2 В63А4 0,25 1500 10 1350 380 - 70 0,75 4,1 1,9 2,2 1,3
2 ЛИТЕРАТУРНЫЙ И ПАТЕНТНЫЙ ОБЗОР
2.1 Литературный обзор
Проектирование – комплексная проблема, в которой в сложной взаимосвязи переплетаются задачи синтеза, моделирования, анализа, оценки, оптимизации и отбора альтернатив. Для решения таких сложных задач необходимо применение методологии системного подхода. Смысл системного подхода – рассмотрение любого технического объекта как системы взаимосвязанных элементов, образующих единое целое, т.е. специфика сложных объектов и процессов не исчерпывается особен¬ностями составляющих его частей и элементов, а заклю¬чена в характере связей и отношений между ними.
Определяющим этапом проектирования является по¬становка общей задачи, при которой формулируется слу¬жебное назначение (функция) технической системы и вырабатывается концепция проекта на основе анализа системной модели буду¬щего технического сред¬ства как элемента подсистемы более высокого уровня иерархии. Адекватное описание такой модели возможно только при все¬стороннем рассмотрении проблемы, для решения которой создается новое техническое средство.
На следующем этапе выполняется анализ общей задачи проектирования. Здесь на основе рассмо¬трения системной модели будущего технического средства выявляются связи объекта проектирования с окружаю¬щей средой, определяются компоненты проектной за¬дачи, ограничения и критерии выбора рациональных ва¬риантов. Результаты данного этапа служат для поиска пу¬тей дальнейшего хода решения проектных задач.
Важным является этап формали¬зации объекта проектирования. От полноты формального описания объекта зависит выбор метода решения задачи, определяется возможность применения при проектировании средств вычислительной техники. Если задача не формализована, то конструктор в дальней¬шем пользуется одним из эвристических методов решения задачи. Когда задача формализована полностью, т.е. имеется полная математическая модель объекта проектиро¬вания, ее можно решать с помощью ЭВМ автоматически. Если же задача формализована частично, т.е. не все связи системной модели удалось выразить в виде аналитических и логических зависимостей, то разрабатывается так назы¬ваемый диалоговый метод решения, включающий вариант математической модели объекта и сценарий взаимодейст¬вия конструктора и ЭВМ [7].
Перед программированием необходима разработка информацион¬ного обеспечения автоматизированного проектирования. После программи¬рования проектной задачи выбираются необходимые технические средства, на которых и решается задача. Ре¬зультаты проектно-конструкторского процесса докумен-тируются в виде текстовых и графических материалов.
Разработка процесса автоматизированного проек¬тирования требует тесного сотрудничества ученых и ин¬женеров разных специальностей (конструкторов, ма-тематиков, специалистов по автоматизированной обра¬ботке информации, программистов, электронщиков и ор¬ганизаторов производства), т.е. необходимы глубо¬кие знания разработчиков по вопросам теории проекти¬рования, конструирования заданного семейства машин, математического моделирования, использования вычисли¬тельных методов решения проектных задач, теории ав-томатизированной переработки информации и применения современных вычислительных средств.
Процесс проектирования электрических систем осуществляется в несколько этапов, на каждом из которых решается сравнительно простая задача проектирования, а резуль¬таты решения на предыдущих этапах используются в качестве дополнительной исходной информации для последующих.
Этапы проектно-конструкторской работы и стадии разработки конструкторской документации выполняются в следующей последовательности:
1 Техническое задание – документ, определяющий основное назначение объекта проектирования, его основные тактико-технические дан¬ные и предъявляемые технико-экономические требования, область применения, состав, условия и режимы эксплуатации, этапы и сроки выполнения работ. Техническое задание составляется организацией-заказчиком при возможном участии и согласовании с организацией-исполнителем.
2 Техническое предложение – совокупность конструкторской документации, разрабатываемой с целью выявления возможных вариантов технических решений и уточнения технического задания, которая содержит, технические и технико-экономические обоснования целесообразности разработки документации объекта проектирования на основе анализа технического задания и различных вариантов возможных решений; сравнительную оценку решений с учетом конструкторских и эксплуатационных особенностей разрабатываемого и аналогичных существующих объектов, а также тенденций и перспектив их развития; результаты проверки вариантов на патентоспособность, патентную чистоту и конкурентоспособность; предварительную оценку технологичности вариантов конструкции, соответствие их требованиям стандартизации, унификации, техники безопасности и т.п. На данном этапе выполняются расчеты, подтверждающие работоспособность того или иного решения.
3 Эскизный проект – совокупность конструкторской документации, разрабатываемой с целью получения принципиальных конструктивных решений выбранного варианта объекта проектирования. Эскизный проект дает общее представление о принципе работы и устройстве прибора, его основных характеристиках. На этом этапе выполняются все необходимые расчеты объекта проектирования: параметрический, светотехнический, точностной и др.
4 Технический проект – совокупность конструкторской документации, которая содержит окончательное техническое решение, дающее полное представление о конструкции объекта проектирования. На данном этапе производится более подробная разработка конструкции всего прибора и его составных частей; разрабатываются принципиальные схемы, схемы соединений; составляется номенклатура покупных изделий; согласуются габаритные, установочные и присоединительные размеры; производится анализ технологичности, определяется технологическое оборудование, разрабатывается необходимая оснастка; принимаются решения о выборе средств контроля, монтаже, хранении и транспортировке объекта проектирования.
5 Рабочий проект – полный комплект конструкторской документации, достаточный для изготовления и эксплуатации объекта проектирования. На этом этапе выполняют чертежи всех деталей конструкции прибора; разрабатывают требования и методику его сборки, юстировки и испытания; составляют техническое описание и инструкцию по эксплуатации прибора, его формуляр и технический паспорт (в нем содержатся сведения о характеристиках объекта, результаты его испытания, состав комплекта, гарантии и т.п.); на сложные и ответственные детали разрабатывают технологические процессы их изготовления, составляют технические условия, содержащие требования, отсутствующие в чертежах, но необходимые для изготовления и отладки объекта; составляют ведомости покупных изделий, марок и сортаментов материалов, запасных инструментов, принадлежностей и т.п.
6 Изготовление и испытание проектируемого прибора. В случае, когда планируется не единичное, а серийное производство, изготавливается опытный образец или опытная партия приборов. Всесторонние испытания изготовленных образцов позволяют сделать заключение о соответствии прибора техническому заданию, выявить возможные недостатки проекта и устранить их путем корректировки или доработки конструкторской документации [7].
Комплекс средств автоматизации проектирования вклю¬чает методическое, лингвистическое, математическое, про¬граммное, техническое, информационное и организацион¬ное обеспечение.
САПР – система, объединяющая технические сред¬ства, математическое и программное обеспечение, пара¬метры и характеристики которых выбирают с максималь¬ным учетом особенностей задач инженерного проектиро¬вания и конструирования. В САПР обеспечивается удоб¬ство использования программ за счет применения средств оперативной связи инженера с ЭВМ, специальных проб-лемно-ориентированных языков и наличия информаци¬онно-справочной базы.
Структурными составными составляющими САПР яв¬ляются подсистемы, обладающие всеми свойствами систем и создаваемые как самостоятельные системы. Это выделенные по некоторым признакам части САПР, обеспечиваю-щие выполнение некоторых законченных проектных задач с получением соответствующих проектных решений и проектных документов.
По назначению подсистемы САПР разделяют на два вида: проектирующие и обслуживающие.
К проектирующим относятся подсистемы, выполняю¬щие проектные процедуры и операции, например:
а) подсистема компоновки машины;
б) подсистема проектирования сборочных единиц;
в) подсистема проектирования деталей;
г) подсистема проектирования схемы управления;
д) подсистема технологического проектирования.
К обслуживающим относятся подсистемы, предназна¬ченные для поддержания работоспособности проектирую¬щих подсистем, например:
а) подсистема графического отображения объектов про¬ектирования;
б) подсистема документирования;
в) подсистема информационного поиска.
В зависимости от отношения к объекту проектирования различают два вида проектирующих подсистем:
1) объектно-ориентированные (объектные);
2) объектно-независимые (инвариантные).
К объектным подсистемам относят подсистемы, выпол¬няющие одну или несколько проектных процедур или операций, непосредственно зависимых от конкретного объекта проектирования, например
а) подсистема проектирования технологических систем;
б) подсистема моделирования динамики проектируемой конструкции.
К инвариантным подсистемам относят подсистемы, выполняющие унифицированные проектные процедуры и операции, например
а) подсистема расчетов деталей машин;
б) подсистема расчетов режимов резания;
в) подсистема расчета технико-экономических показа¬телей.
Процесс проектирования реализуется в подсистемах в виде определенной последовательности проектных про¬цедур и операций. Проектная процедура соответствует части проектной подсистемы, в результате выполнения которой принимается некоторое проектное решение. Она состоит из элементарных проектных операции, имеет твердо установленный порядок их выполнения и направ¬лена на достижение локальной цели в процессе проекти¬рования. Под проектной операцией понимают выделенную часть проектной процедуры или элементар¬ное действие, совершаемое конструктором в процессе проектирования.
Структурное единство подсистем САПР обеспечивается строгой регламентацией связей между различными ви¬дами обеспечения, объединенных общей для данной под¬системы целевой функцией [7].
Различают следующие виды обеспечения:
а) методическое обеспечение – документы, в которых отражены состав, правила отбора и эксплуатации средств автоматизации проектирования;
б) лингвистическое обеспечение – языки проектирова¬ния, терминология;
в) математическое обеспечение – методы, математические модели, алгоритмы;
г) программное обеспечение – документы с текстами про¬грамм, программы на машинных носителях и эксплуата¬ционные документы;
д) техническое обеспечение – устройства вычислитель¬ной и организационной техники, средства передачи дан¬ных, измерительные и другие устройства и их сочетания;
е) информационное обеспечение – документы, содержа¬щие описание стандартных проектных процедур, типовых проектных решений, типовых элементов, комплектующих изделий, материалов и другие данные;
ж) организационное обеспечение – положения и инструк¬ции, приказы, штатное расписание и другие документы, регламентирующие организационную структуру подраз¬делений и их взаимодействие с комплексом средств авто-матизации проектирования.
Разработка САПР представляет собой крупную на¬учно-техническую проблему, а ее внедрение требует зна¬чительных капиталовложений.
2.2 Патентный обзор
Система вентиляции промышленного предприятия.
Система вентиляции промышленного предприятия, содержащая вытяжной воздуховод нагретого воздуха, в который включен вентилятор с электродвигателем, отличающаяся тем, что система вентиляции снабжена регулятором температуры воздуха, соединенным с датчиком температуры, установленным в воздухе рабочей зоны, и с преобразователем частоты вращения электродвигателя вентилятора [19].
Электрокалорифер.
Электрокалорифер, содержащий корпус с входом для холодного воздуха, установленный в корпусе центробежный вентилятор с электродвигателем переменного тока, соединенный с корпусом канал для прохождения воздуха, нагревательные элементы, установленные в канале для нагрева проходящего воздуха, и блок управления, отличающийся тем, что в канале дополнительно установлены регулировочные сопротивления для регулирования скорости вращения электродвигателя, выполненные, например, в виде трубчатых электронагревателей, которые соединены электрически через блок управления с обмотками статора электродвигателя [20].
Дымовой пожарный извещатель.
Дымовой пожарный извещатель, содержащий оптическую пару, размещенную в чувствительной камере, и дополнительную камеру, снабженную тремя ребрами, одно из которых расположено между двумя другими, находящимися на противоположной стенке камеры [21].
Способ дистанционной защиты линии электропередачи.
Способ дистанционной защиты линии электропередачи, согласно которому измеряемые токи и напряжения преобразуют совместно с информацией о линии в токи и напряжения замыканий, предполагаемых в фиксированных местах линии, и полают пре¬образованные величины каждого предполагаемого места замыкания на соответствующее ему реле сопротивления, отличающийся тем, что с целью повышения чувствительности защиты, составляют груп¬пы аналогичных реле сопротивления, для чего дублируют каждое основное реле сопротивления аналогичными ему дополнительными реле и подают на дополнительные реле те же величины, что и на ана¬логичное основное реле, составляют из представителей групп анало¬гичных реле группы исполнительных реле, причем в состав одной группы исполнительных реле вводят только одно из аналогичных реле, выходные сигналы всех реле одной и той же исполнительной группы объединяют логической операцией И, а выходные сигналы всех групп исполнительных реле объединяют логической операцией ИЛИ, результат которой используют как выходной сигнал дистанци¬онной защиты [22].
Устройство грозозащиты.
Грозозащитное устройство для зашиты электротехнического объекта от ударов молнии, выполненное на основе искрового разряд¬ника, содержащее средства формирования искрового промежутка, через который при перенапряжении происходит развитие защитного искрового перекрытия, и контактные токопроводящие элементы, причем устройство снабжено крепежными средствами для механиче¬ского прикрепления к указанному электротехническому объекту [23].
Вертикальный электрод-заземлитель.
Вертикальный электрод-заземлитель, состоящий из проводника, идущего от электроустановки, полого цилиндра, к нижнему и верхнему торцам которого жестко присоединены дно и крышка в виде цилиндрических пластин толщиной, равной толщине стенки полого цилиндра, исключающее возможность попадания в полость цилиндра грунта и грунтовых вод [24].
Способ заземления электроприемника и устройство для его осуществления.
Способ заземления электроприемника, включающий присоединение его корпуса (или иной заземляемой части) к заземлителю, отличающийся тем, что в качестве заземлителя используют закрепленную в бетонной или кирпичной стене помещения металлическую подрозеточную коробку, а присоединение к ней осуществляют через резистор с большим электрическим сопротивлением [25].
3 ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
3.1 Электроснабжение и электроприемники технологической установки
Электроприемники отделения предочистки установки ХВО относятся к первой категории по надежности электроснабжения. Они не допускают перерыва электроснабжения, так как это может повлечь за собой опасность для жизни людей, нарушение технологического процесса, повреждение оборудования. Поэтому электроприемники первой категории обеспечиваются электроэнергией от двух независимых источников питания, и перерыв электроснабжения допускается лишь на время автоматического ввода в действие резервного питания.
Для питания электроприемников применяется радиальная схема электроснабжения. При радиальной схеме от шин источников питания отходят линии к каждому распределительному пункту или трансформаторной подстанции. Радиальные схемы отличаются простотой выполнения и надежностью эксплуатации.
Электрооборудованием отделения предочистки являются асинхронные электродвигатели напряжением 0,4 кВ. Режим работы электрооборудования продолжительный.
Электропитание потребителей цеха №54 установки ХВО производится от РТП-94. РТП-94 снабжается электроэнергией от главной понижающей подстанции ГПП-3 110/6 кВ по двум вводам.
Электроснабжение потребителей выполнено от шин КТП-7, объект 1902. КТП-7 запитана от РТП-94 двумя выводами: трансформатор 1 и трансформатор 2.
С КТП-7 электроэнергия распределяется между электроприемниками 0,4 кВ и ЭРП-4.
В таблице 4 представлены потребители КТП-7.
Схематично схема электроснабжения представлена на рисунке 1.
Таблица 4 – Потребители КТП-7
Позиция Электроприемник,
марка Тип
электродвигателя , кВт
, В
Н-2/1-3 Насос 1Д800-56а 5АМН280S4У3 132 380
Н-6/1-3 Насос 1Д800-56а 5АМН280S4У3 132 380
Н-9/1 Насос Д320-50 AST280M65-2 90 380
Н-9/2 4АН225М2У3 90 380
Н-10/1-3 Насос 1Д500-63а 5АМН280S4У3 132 380
Н-12/1 Насос Х65/40 2В132М2У2,5 11 380
Н-12/2 АМ132SA2 7,5 380
Н-15/1,2 Насос Х20/31-Р-СД-УЗ 2В112М2У2,5 7,5 380
Н-19/1 Насос
АХ-65-40-200- А-СД В160S2У2,5 15 380
Н-19/2 2В132М2У2,5 11 380
Н-20/1,2 Насос 1Д500-63а 4А280S4У3 110 380
Н-21/1 Насос КС 12-110-У4 4А132М2У3 11 380
Н-21/2 4АМ160М2У3 18,5 380
Н-23/1 Насос 1К-90/36-У4 4АМ160S2У3 15 380
Н-23/2 МО160S2 15 380
Н-26/1 Насос КС 20-50/2 4А132М2У3 11 380
Н-26/2,3 АО2-51-2У3 10 380
Н-50 Насос КС 20-50/2 В90L2У2,5 1,3 380
НД-13/1 Насос-дозатор
НД 2,5 1600/10Д14А 4А100S4У3 3,0 380
НД-13/2 2В100S4У3 3,0 380
НД-13/3,4 АИМ100L4У2,5 4,0 380
НД-16/1,2 Насос-дозатор
НД 2,5 1000/10Д14А 2В100S4У3 3,0 380
НД-16/3 АИМ100S4У2 3,0 380
НД-16/4 4ВН100S4У3 3,0 380
НД-43/1,2 Насос-дозатор
НД 2,5 25/40Д14А В63А4 0,25 380
Щит КИП и А – – 5 380
ЩРО (щит рабочего освещения) – – 15,45 380
ЩАО (щит аварийного освещения) – – 2,61 380
Вентиляция – – 16 380
Рисунок 1 – Схема электроснабжения
3.2 Расчет мощности и выбор электродвигателей
Рассчитываем номинальную мощность полезной нагрузки для центробежных насосов
, (1)
где – производительность насоса, ;
– напор насоса, м вод. ст.;
– плотность жидкости, ;
– КПД насоса;
– коэффициент запаса, .
Полученные значения заносим в таблицу 5.
В качестве примера рассчитаем номинальную мощность полезной нагрузки для насоса Н-2
.
Таблица 5 – Технические данные насосов
Номер позиции
Н, м.вод.ст. , %
, кг/м3
, кВт
Н-2 740 48 85 1000 125,2
Н-6 740 48 85 1000 125,2
Н-9 300 51 77 1000 62,2
Н-10 450 53 77 1000 92,8
Н-12 60 40 62 1037 11,5
Н-15 20 31 60 1123 3,6
Н-19 20 63 55 1450 10,4
Н-20 450 55 77 1000 96,3
Н-21 12 110 55 1000 7,2
Н-23 112 35 75 1000 14,9
Н-26 20 50 58 750 4
Н-50 20 50 58 1017 5,5
НД-13 1,6 100 70 1037 0,74
НД-16 1,0 100 70 1123 0,5
НД-43 0,025 400 70 1260 0,05
Выбор электродвигателей осуществляем по следующим параметрам:
а) по скорости вращения;
б) по мощности;
в) по напряжению;
г) по конструктивному исполнению.
В качестве примера рассмотрим выбор электродвигателя для привода центробежного насоса Н-2. Выбираем асинхронный двигатель типа 5АМН280S4У3 [15]:
а) по скорости вращения: ;
б) по мощности
; (2)
;
в) по напряжению: .
Аналогичным образом выбираем двигатели для привода оставшихся нагнетательных машин.
Технические данные выбранных электродвигателей представлены в таблице 6.
Таблица 6 – Технические данные выбранных электродвигателей
Позиция Кол-во, шт. Тип
электродвигателя , кВт n,
об/мин s,
% , В КПД, %
Н-2 3 5АМН280S4У3 132 1500 1 380 95,3 0,85 6,5 1,2 2 1
Н-6 3 5АМН280S4У3 132 1500 1 380 95,3 0,85 6,5 1,2 2 1
Н-9 2 4АН200L2У3 75 3000 2 380 92 0,9 7 1,3 2,2 1
Н-10 3 5АМН250М4У3 110 1500 2 380 94,8 0,85 7 1,2 2 1
Н-12 2 2В132М2У2,5 11 3000 2,5 380 88,5 0,87 7 2 2,8 1,3
Н-15 2 4А100S2У3 4 3000 4 380 86,5 0,89 7,5 2 2,2 1,2
Н-19 2 2В132М2У2,5 11 3000 3 380 88,5 0,87 7 2 2,8 1,3
Н-20 2 4А280S4У3 110 1500 2,3 380 92,5 0,9 7 1,2 2 1
Н-21 2 4А112М2У3 7,5 3000 2,6 380 87,5 0,88 7,5 2 2,2 1
Н-23 2 4АМ160S2У3 15 3000 3 380 88 0,9 7 1,6 2,7 1,3
Н-26 3 4А100S2У3 4 3000 4 380 86,5 0,89 7,5 2 2,2 1,2
Н-50 1 4А100L2У3 5,5 3000 4 380 87,5 0,91 7,5 2 2,2 1,2
НД-13 4 4А71В4У3 0,75 1500 8,7 380 72 0,73 4,5 2 2,2 1,6
НД-16 4 4А71А4У3 0,55 1500 8,7 380 70,5 0,7 4,5 2 2,2 1,6
НД-43 2 4АА63А4У3 0,25 1500 8 380 68 0,65 5 2 2,2 1,2
3.3 Выбор электрических преобразователей
Выбор преобразователей осуществляем по следующим параметрам:
а) по напряжению
, (3)
где – номинальное значение напряжения питания преобразователя частоты, В;
– номинальное значение напряжения питания электродвигателя, В;
б) по мощности
, (4)
где – мощность преобразователя частоты, кВт;
– мощность электродвигателя, кВт;
в) по току
, (5)
где – номинальное значение тока преобразователя частоты, А;
– расчетное значение тока электродвигателя, А.
Определяем значение максимального расчетного тока по номинальным данным электродвигателя
. (6)
Полученные значения представлены в таблице 7.
В качестве примера рассчитаем максимальный расчетный ток для насоса Н-2
.
В качестве примера рассмотрим выбор преобразователя для привода центробежного насоса Н-2.
Выбираем преобразователь типа Siemens MICROMASTER ЕСО1-132К/3 [32]:
а) по напряжению
;
б) по мощности
;
в) по току
.
Аналогичным образом выбираем преобразователи для привода оставшихся нагнетательных машин.
Технические данные выбранных преобразователей представлены в таблице 7.
Таблица 7 – Технические данные преобразователей частоты Siemens MICROMASTER,
конструктивное исполнение IP20
Позиция , А
Тип , B
, кВт
, А
Н-2 247,6 ЕСО1-132К/3 380 132 260
Н-6 247,6 ЕСО1-132К/3 380 132 260
Н-9 137,6 ЕСО1-7500/3 380 75 138
Н-10 207,4 ЕСО1-110К/3 380 110 210
Н-12 21,7 ЕСО1-1100/3 380 11 23,5
Н-15 7,9 ЕСО1-400/3 380 4 10,2
Н-19 21,7 ЕСО1-1100/3 380 11 23,5
Н-20 200,8 ЕСО1-110К/3 380 110 210
Н-21 14,8 ЕСО1-750/3 380 7,5 17
Н-23 28,8 ЕСО1-1500/3 380 15 30
Н-26 7,9 ЕСО1-400/3 380 4 10,2
Н-50 10,5 ЕСО1-550/3 380 5,5 11,8
Преобразователи MICROMASTER ЕСО фирмы Siemens разработаны для управления насосами, вентиляторами, воздуходувками и т.д. Диапазон мощностей от 1,1 кВт до 315 кВт.
Особенности преобразователей частоты MICROMASTER ЕСО
1 Совместимость со всеми типами асинхронных и синхронных двигателей. Преобразователи частоты MICROMASTER ЕСО совместимы со всеми типами асинхронных и синхронных двигателей российского и зарубежного производства. При этом достаточно ввести табличные данные двигателя. Встроенная защита не допустит выход из строя двигателя.
2 Простой ввод в эксплуатацию.
3 Эксплуатация с длинным кабелем. Преобразователь частоты может работать при длине кабеля между преобразователем и двигателем до 550 м, что расширяет возможности соединения двигателя и преобразователя.
4 Соответствие нормам электромагнитной совместимости.
5 Оптимальные функции ввода/вывода. Все важные функции обслуживания и контроля уже интегрированы, например, 6 программируемых цифровых вводов, 2 аналоговых ввода/вывода и 2 релейных вывода гарантируют высокую степень управляемости приводом.
6 Высокий пусковой момент. Преобразователи MICROMASTER ЕСО создают добавочный момент во время пуска, таким образом, обеспечивая надежный разгон даже после длительного простоя.
7 Оптимальное потребление энергии. После разгона двигателя до нужной величины система автоматически оптимизирует потребление энергии. При этом двигатели не только работают в режиме экономии энергии по идее частотно-регулируемого привода, но и всегда работают при максимальном КПД.
8 Встроенный ПИД-регулятор.
9 Степень защиты IP20 или IP56. Преобразователи MICROMASTER ЕСО могут быть выполнены в двух стандартных исполнениях, степень защиты IP20 или IP56, для настенного монтажа, монтажа в шкафах комплектного распределительного устройства или непосредственно возле двигателя.
10 Встроенный «пуск на ходу». Существует возможность подключения преобразователя частоты MICROMASTER ЕСО к вращающемуся вентилятору после кратковременного отключения питания. Преобразователь настроится на частоту вращения вентилятора и разгонит его до заданной частоты.
3.4 Расчет групповых электрических нагрузок
Рассчитываем электрические нагрузки методом коэффициента максимума. Полученные значения заносим в таблицу 8.
Определяем суммарную номинальную мощность по формуле
, (7)
где n – количество электроприемников в группе.
Определяем число m
, (8)
где – номинальная мощность наибольшего электроприёмника, кВт;
– номинальная мощность наименьшего электроприёмника, кВт.
Рассчитываем среднюю активную мощность за наиболее нагруженную смену
, (9)
где – коэффициент использования электроприемников, определяется по таблице
1.5.1 [18].
Определяем среднюю реактивную мощность за наиболее нагруженную смену
. (10)
Рассчитываем средний коэффициент использования
. (11)
Вычисляем значение коэффициента реактивной мощности
. (12)
По полученному значению находим значение
. (13)
Если m ≤ 3, то эффективное число электроприемников определяется по формуле
. (14)
При m > 3 и вычисляется по формуле [18]
. (15)
Определяем коэффициент максимума в зависимости от и эффективного числа электроприемников по таблице 1.5.3 [18].
Вычисляем максимальные расчетные нагрузки
, (16)
, (17)
, (18)
Находим расчетный максимальный ток для электроприемников переменного тока
. (19)
Таблица 8 – Сводная ведомость нагрузок
№ Наименование n Установленная мощность m kи cos /tg Средняя
нагрузка nэ kм Максимальная
нагрузка Iм, А
Pном, кВт ∑Pном,
кВт Pсм, кВт Qсм, кВар Pм, кВт Qм, кВар Sм, кВА
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Электроприемники 0,4 кВ
ЭРП-4
Секция I
1 НД-13/1,3 2 0,75 1,5 0,7 0,8/0,75 1,05 0,79
2 НД-16/1,2 2 0,55 1,1 0,7 0,8/0,75 0,77 0,58
3 НД-43/1 1 0,25 0,25 0,7 0,8/0,75 0,18 0,13
4 Итого Секция I 5 1,55 2,85 3 0,7 0,8/0,75 2,0 1,5 4 1,29 2,57 1,93 3,21 4,89
Секция II
5 НД-13/2,4 2 0,75 1,5 0,7 0,8/0,75 1,05 0,79
6 НД-16/3,4 2 0,55 1,1 0,7 0,8/0,75 0,77 0,58
7 НД-43/2 1 0,25 0,25 0,7 0,8/0,75 0,18 0,13
8 Итого Секция II 5 1,55 2,85 3 0,7 0,8/0,75 2,0 1,5 4 1,29 2,57 1,93 3,21 4,89
9 Итого ЭРП-4 10 3,1 5,7 3,99 2,99 5,15 3,86 6,43 9,77
КТП-7
Секция I
10 Н-2/1,3, Н-6/2,3 4 132 528 0,7 0,8/0,75 369,6 277,2
11 Н-10/1, Н-20/1 2 110 220 0,7 0,8/0,75 154,0 115,5
12 Н-9/1 1 75 75 0,7 0,8/0,75 52,5 39,38
13 Н-12/2,
Н-19/2 2 11 22 0,7 0,8/0,75 15,40 11,55
14 Н-15/1,
Н-26/2 2 4 8 0,7 0,8/0,75 5,60 4,20
15 Н-21/1 1 7,5 7,5 0,7 0,8/0,75 5,25 3,94
16 Н-23/1 1 15 15 0,7 0,8/0,75 10,5 7,88
Продолжение таблицы 8
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
17 Н-50 1 5,5 5,5 0,7 0,8/0,75 3,85 2,89
18 ЩРО 1 15,45 15,45 0,85 0,95/0,33 13,07 4,31
19 Итого
Секция I 15 375,38 896,38 >3 0,703 0,803 629,77 466,84 14 1,13 711,64 527,53 885,85 1345,90
Секция II
20 Н-2/2, Н-6/1 2 132 264 0,7 0,8/0,75 184,8 138,6
21 Н-10/2, Н-10/3, Н-20/2 3 110 330 0,7 0,8/0,75 231,00 173,25
22 Н-9/2 1 75 75 0,7 0,8/0,75 52,5 39,38
23 Н-12/1, Н-19/1 2 11 22 0,7 0,8/0,75 15,40 11,55
24 Н-15/2, Н-26/1,3 3 4 12 0,7 0,8/0,75 8,40 6,30
25 Н-21/2 1 7,5 7,5 0,7 0,8/0,75 5,25 3,94
26 Н-23/2 1 15 15 0,7 0,8/0,75 10,5 7,88
27 ЩАО 1 2,61 2,61 0,85 0,95/0,33 2,21 1,74
28 Вентиляция 1 16 16 0,6 0,8/0,75 9,60 7,20
29 Щит КИП и А 1 5 5 0,9 0,9/0,48 4,50 2,16
30 Итого
Секция II 16 381,71 752,71 >3 0,682 0,802 513,13 382,63 12 1,15 590,10 440,02 736,10 1118,38
31 Итого КТП-7 31 757,09 1649,09 1142,90 849,47 1301,74 967,55 1621,94 2464,28
32 Итого 0,4 кВ 41 760,19 1654,79 1146,89 852,46 1306,89 971,41 1628,4 2474,06
3.5 Расчет мощности и выбор трансформаторов
Определяем потери активной мощности в трансформаторе
, (20)
где – полная мощность на стороне низшего напряжения, кВ•А.
Подставляем числовые значения в формулу (20), получаем
.
Потери реактивной мощности в трансформаторе
, (21)
.
Потери полной мощности в трансформаторе
, (22)
.
Определяем полную мощность на стороне высшего напряжения
, (23)
.
Выбор мощности трансформатора производим по условию
, (24)
.
По полученному значению мощности выбираем мощность трансформатора из стандартного ряда .
Таким образом, устанавливаем два трансформатора марки ТМ-1600/6 по [10], с номинальной мощностью .
Технические данные трансформатора ТМ-1600/6 представлены в таблице 9.
Таблица 9 – Технические данные трансформатора ТМ-1600/6
Тип
трансформатора ,
кВ•А ,
кВ ,
кВ ,
кВт ,
кВт ,
% ,
%
ТМ-1600/6 1600 6 0,4 2,8...3,3 18 5,5 1,3
4 СИЛОВОЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
4.1 Выбор силовых кабелей и шинопроводов
Выбор кабелей осуществляем по условию
. (25)
Выбор кабелей на 6 кВ. Находим расчетную силу тока линии от РТП-94 до Т1
; (26)
.
По полученному значению тока выбираем площадь сечения жил кабеля , жилы алюминиевые, допустимый длительный ток . По полученным данным выбираем трехжильный кабель ААШв [14]. Кабель марки ААШв имеет алюминиевые жилы, алюминиевую оболочку, шлангвиниловое защитное покрытие.
Проверим выполнение условия (25)
.
Условие выполняется.
Выбор кабелей на 0,4 кВ. Находим расчетную силу тока линии, питающей насос Н-2/1
; (27)
.
По полученным данным выбираем кабель АВВГнг , допустимый длительный ток [14]. Кабель марки АВВГнг имеет алюминиевые жилы, ПХВ фазную изоляцию, оболочку, не распространяющую горение.
Проверим выполнение условия (25)
.
Условие выполняется.
Аналогично выбираем остальные силовые кабели на 0,4 кВ. Полученные данные представлены в таблице 10.
Таблица 10 – Результаты расчетов и выбранные кабели
Позиция , кВт
Марка кабеля , А
, А
от КТП-7 до Н-2/1-3 132 АВВГнг
263,1 380
от КТП-7 до Н-6/1-3 132 АВВГнг
263,1 380
от КТП-7 до Н-10/1-3 110 АВВГнг
207,4 335
от КТП-7 до Н-9/1,2 75 АВВГ
137,6 220
от КТП-7 до Н-12/1,2 11 АВВГ
21,7 55
от КТП-7 до Н-15/1,2 4 АВВГ
7,9 31
от КТП-7 до Н-19/1,2 11 АВВГ
21,7 55
от КТП-7 до Н-20/1,2 110 АВВГ
200,8 335
от КТП-7 до Н-21/1,2 7,5 АВВГ
14,8 42
от КТП-7 до Н-23/1,2 15 АВВГ
28,8 75
от КТП-7 до Н-26/1-3 4 АВВГ
7,9 31
от КТП-7 до Н-50 5,5 АВВГ
10,5 31
от ЭРП-4 до НД-13/1-4 0,75 АВВГ
2,2 31
от ЭРП-4 до НД-16/1-4 0,55 АВВГ
1,05 31
от ЭРП-4 до НД-43/1-2 0,25 АВВГ
0,86 31
от КТП-7 до Щита КИП и А 5 АВВГ
8,7 31
от КТП-7 до ЩРО 15,38 АВВГ
23,6 75
от КТП-7 до ЩАО 6,21 АВВГ
9,7 31
от КТП-7 до Вентиляции 16 АВВГ
21 75
от КТП-7 до ЭРП-4 6,43 АВВГ
9,77 31
Распределительные шины низкого и высокого на¬пряжения выбираем по длительному допустимому току по условию (25).
Находим расчетную силу тока шины 6 кВ
; (28)
.
Результаты расчетов и выбранные шинопроводы по [14] представлены в таб¬лице 11.
Таблица 11 – Результаты расчетов и выбранные шинопроводы
Номер
позиции Марка Uн, кВ Iр, А Iдоп,
А bh, мм Сечение
одной жилы S, мм2 Материал
жилы
ЭРП-4 ШРА4-100-44-1У3 0,4 9,77 100 3,5511,2 39,76 алюминий
КТП-7 ШМА68П-52-1У3 0,4 2464,3 2500 8140 1120 алюминий
РТП-94 ШРА4-250-32-1У3 6 172,7 250 355 175 алюминий
4.2 Выбор автоматических выключателей
Выбор автоматических выключателей осуществляем по следующим условиям:
а) по напряжению
, (29)
где – номинальное напряжение автомата, В;
– напряжение сети, 380 В.
б) по номинальному току
, (30)
где – номинальный ток автомата, А;
– номинальный ток расцепителя, А.
в) номинальный ток расцепителя определяется по формуле
, (31)
где – длительный ток линии, А.
Выбираем автоматические выключатели серии ВА по [18].
Автоматические выключатели предназначены для проведения электрического тока в нормальном режиме и отключения тока при перегрузках, коротких замыканиях и недопустимых снижениях напряжения, а также для нечастых оперативных включений и отключений электрических цепей.
Данные для выбора автоматических выключателей и выбранные автоматические выключатели представлены в таблице 12.
Таблица 12 – Выбранные автоматические выключатели
Позиция , А
Тип АВ , В
, А
, А
Н-2/1-3 263,1 ВА51-39 400 630 500
Н-6/1-3 263,1 ВА51-39 400 630 500
Н-10/1-3 207,4 ВА51-39 400 630 500
Н-9/1,2 137,6 ВА51-37 400 400 320
Н-12/1,2 21,7 ВА51-29 400 63 50
Н-15/1,2 7,9 ВА51-25 400 25 16
Н-19/1,2 21,7 ВА51-29 400 63 50
Н-20/1,2 200,8 ВА51-39 400 630 500
Н-21/1,2 14,8 ВА51-29 400 63 40
Н-23/1,2 28,8 ВА51-29 400 63 63
Н-26/1-3 7,9 ВА51-25 400 25 16
Н-50 10,5 ВА51-25 400 25 25
НД-13/1-4 2,2 ВА51-25 400 25 3,15
НД-16/1-4 1,05 ВА51-25 400 25 2
НД-43/1-2 0,86 ВА51-25 400 25 1
Щит КИП и А 8,7 ВА51-25 400 25 16
ЩРО 23,6 ВА51-29 400 63 50
ЩАО 9,7 ВА51-25 400 25 25
Вентиляция 21 ВА51-29 400 63 50
ЭРП-4 ввод 9,77 ВА51-25 400 25 25
ЭРП-4 секционный 9,77 ВА51-25 400 25 25
КТП-7 ввод 2442,4 ВА55-45 400 2500 -
КТП-7 секционный 2442,4 ВА55-45 400 2500 -
4.3 Расчет токов короткого замыкания
Расчет токов короткого замыкания выполнен в программе «SETY».
На рисунке 2 изображена расчетная схема.
Рисунок 2 – Расчетная схема
Приводим сопротивления системы внешнего напряжения к 0,4 кВ
, (32)
, (33)
где – реактивное сопротивление внешних элементов до цехового трансформатора,
= 447,9 мОм [14];
– активное сопротивление внешних элементов до цехового трансформатора,
= 338 мОм [14];
– коэффициент трансформации, = 0,07.
мОм,
мОм.
Определяем сопротивления цехового трансформатора
, (34) . (35)
Подставив числовые значения в формулы (34), (35), получаем
мОм,
мОм.
Суммарное активное сопротивление, кроме сопротивления элементов системы, должно учитывать переходные сопротивления контактов и сопротивления на предохранителях, которые на шинах составляют мОм.
Рассчитываем короткое замыкание в точке К1.
Определяем суммарные сопротивления до К1
, (36)
. (37)
Подставив числовые значения, получаем
мОм,
мОм.
Определяем ток короткого замыкания и ударный ток в точке К1
, (38)
, (39)
где – ударный коэффициент, определяется по графику; [18].
Подставляем числовые значения в формулы (38), (39)
.
.
Рассчитываем короткое замыкание в точке К2.
Определяем суммарные сопротивления до К2
, (40)
, (41)
где – длина кабельной линии до К2, ;
– удельное реактивное сопротивление кабельной линии;
– удельное активное сопротивление кабельной линии.
Подставив числовые значения, получаем
,
.
Определяем ток короткого замыкания и ударный ток в точке К2
, (42)
, (43)
где – ударный коэффициент, определяется по графику; [18].
Подставляем числовые значения в формулы (42), (43)
.
.
Полученные значения заносим в таблицу 13.
Таблица 13 – Результаты расчетов токов короткого замыкания
Место КЗ , мОм
, мОм
, кА
, кА
К1 17,78 7,58 11,95 17,7
К2 148,28 30,68 1,53 2,21
4.4 Расчет и выбор электрооборудования для системы электроснабжения
В качестве вводных и секционных выключателей на стороне 6 кВ по [18] выбираем вакуумные выключатели типа ВВЭ-10-20/630-УЗ, технические данные которого приведены в таблице 14.
Выбор производим по следующим параметрам:
- по напряжению 6 кВ;
- по длительному току
; (44)
;
.
Таблица 14 – Технические данные вводных и секционных вакуумных выключателей
типа ВВЭ-10-20/630-УЗ
, кВ
, А
Номинальный ток
отключения , кА
Ток термической
стойкости , кА
,
с Время отключения выключателя, с
10 630 20 20 3 0,055
В качестве вводной ячейки выбираем КРУ серии К-104 [34].
Устройства комплектные распределительные серии К-104 внутренней установки двухстороннего обслуживания предназначены для приема и распределения электрической энергии трехфазного переменного тока частотой 50 и 60 Гц на номинальное напряжение 6 и 10 кВ. КРУ используются в распределительных устройствах собственных нужд электростанций, электрических подстанций энергосистем и промышленных предприятий. Шкафы КРУ имеют жесткую конструкцию, в которую встроены выключатели, трансформаторы напряжения, трансформаторы тока, токоведущие части (сборные шины и отпайки). В верхней части шкафов КРУ устанавливаются релейные шкафы со встроенной аппаратурой релейной защиты и автоматики (РЗиА), аппаратурой управления, измерения и сигнализации, клеммниками и цепями вторичных соединений. Корпуса шкафов К-104 предусматривают встраивание выкатных элементов (тележек), в которых размещены выключатели, трансформаторы напряжения и разъединяющие контакты (выполняющие роль разъединителей).
Технические данные КРУ серии К-104 приведены в таблице 15.
Таблица 15 – Технические данные КРУ серии К-104
Параметр Значение
Номинальное напряжение (линейное), кВ 6; 10
Наибольшее рабочее напряжение, кВ 7,2; 12,0
Номинальный ток главных цепей, А 1600
Номинальный ток сборных шин, А 3150
Номинальный ток отключения выключателей, кА 12,5 ... 50
Ток электротермической стойкости, кА 20; 31,5; 40
В качестве комплектной трансформаторной подстанции выбираем КТП-6/0,4 [30].
Комплектные трансформаторные подстанции служат для приема электрической энергии трехфазного переменного тока частотой 50 Гц напряжением 6 или 10 кВ, преобразования и распределения потребителям. Комплектная трансформаторная подстанция КТП представляет собой стальной сборно-сварной корпус с тремя отсеками: высшего напряжения (ВН), низшего напряжения (НН) и силового трансформатора (один или два). На вводе щита низшего напряжения установлен выключатель, на отходящих фидерах выключатель-предохранитель.
Технические данные КТП-6/0,4 при¬ведены в таблице 16.
Таблица 16 – Технические данные КТП-6/0,4
Параметр Значение
Мощность силового трансформатора, кВ•А 1600
Номинальное напряжение на стороне ВН, кВ 6
Наибольшее рабочее напряжение на стороне ВН, кВ 7,2
Номинальное напряжение на стороне НН, кВ 0,4
Ток термической стойкости на стороне ВН (в течение 1 с), кА 20
Ток электродинамической стойкости на стороне ВН, кА 51
Ток термической стойкости на стороне НН (в течение 1 с), кА 30
Ток электродинамической стойкости на стороне НН, кА 70
В качестве распределительного устройства выбираем панели серии ЩО 70 [30].
Панели распределительных щитов серии ЩО 70 предназначены для комплектования распределительных щитов напряжением 0,4 кВ трехфазного переменного тока частотой 50 Гц, которые служат для приема и распределения электрической энергии, защиты отходящих линий от перегрузок и токов замыкания. Конструктивно панели распределительных щитов ЩО 70 представляют собой металлоконструкции, имеющие степень защиты с фасадной стороны IP20, а остальных сторон IP00, и предназначены для одностороннего обслуживания. Панели ЩО 70 комплектуются автоматическими выключателями, разъединителями, предохранителями и приборами учета и измерения.
5 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА
5.1 Характеристика релейной защиты силового трансформатора
Для трансформаторов должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы:
- многофазных замыканий в обмотках и на выводах;
- однофазных замыканий на землю и в обмотке и на выводах, присоединенных к сети с глухозаземленной нейтралью;
- витковых замыканий в обмотках;
- токов в обмотках, обусловленных внешними КЗ;
- токов в обмотках, обусловленных перегрузкой;
- понижение уровня масла;
- однофазных замыканий на землю в сетях 3 – 10 кВ с изолированной нейтралью, если трансформатор питает сеть, в которой отключение однофазных замыканий на землю необходимо по требованиям безопасности.
Силовой трансформатор ТМ-1600/6 имеет следующие виды релейных защит:
а) токовая отсечка – от сверхтоков многофазных замыканий в обмотках и на выводах;
б) максимально-токовая защита (МТЗ) – от сверхтоков внешних коротких замыканий (КЗ);
в) максимально-токовая защита (МТЗ) – от токов перегрузки;
г) газовая защита – от повреждений внутри бака;
д) токовая защита нулевой последовательности – для защиты кабельной линии, подключающей силовой трансформатор к сети, выводов обмотки высшего напряжения (ВН), от однофазных замыканий на землю;
е) защита от однофазных замыканий на землю в сети низшего напряжения (НН).
Трансформаторы оснащены контактным манометром, выключающим трансформатор при увеличении давления в баке, и сигнализирующим падение давления, контактным термометром, сигнализирующим рост температуры масла.
На рисунке 3 представлена схема защиты цехового трансформатора. Реле КА1 используется для максимальной токовой защиты трансформатора от перегрузки, действует на сигнал; реле КА2, КА3 – двухфазная токовая отсечка без выдержки времени, установленная со стороны питания, от междуфазных КЗ в трансформаторе, действующая на его отключение; КА4, КА5, КА6 – двухфазная максимально токовая защита трансформатора от внешних КЗ, установленная со стороны питания (реле КА4, КА5 включены на фазные токи, реле КА6 – на сумму фазных токов для повышения надежности срабатывания защиты); КА7 – максимально токовая защита нулевой последовательности, установленная в нейтрали трансформатора, от однофазных КЗ в цепи 0,4 кВ.
Рисунок 3 – Схема релейной защиты силового трансформатора
5.2 Характеристика релейной защиты двигателя до 1000 В
Асинхронные двигатели защищают от:
- многофазных и однофазных КЗ (в случае заземленной нейтрали и зануления корпусов);
- перегрузок;
- понижения напряжения, если самозапуск двигателей недопустим или нежелателен.
Для защиты электродвигателей от КЗ должны применяться предохранители или автоматические выключатели. Защита от многофазных замыканий действует на отключение и осуществляется предохранителями с плавкими вставками или автоматическими выключателями.
Номинальные токи плавких вставок и расцепителей автоматических выключателей должны выбираться таким образом, чтобы обеспечить надежное отключение КЗ на зажимах электродвигателя, чтобы электродвигатели при нормальных для данной установки толчках тока (пиках технологических нагрузок, пусковых токах, токах самозапуска) не отключались этой защитой.
Защита электродвигателей от перегрузки должна устанавливаться в случаях, когда возможна перегрузка механизма по технологическим причинам, а также когда при особо тяжких условиях пуска или самозапуска необходимо ограничить длительность пуска при пониженном напряжении. Защита должна выполняться с выдержкой времени и может быть осуществлена тепловым реле или другими устройствами.
Защита от перегрузки должна действовать на отключение, на сигнал или на разгрузку механизма, если разгрузка возможна.
Защита минимального напряжения должна устанавливаться для электродвигателей механизмов, самозапуск которых после останова недопустим по условиям технологического процесса или по условиям безопасности.
Защита от КЗ в электродвигателях переменного тока должна предусматриваться в электроустановках с заземленной нейтралью – во всех фазах.
Схема релейной защиты асинхронного электродвигателя приведена на рисунке 4.
Рисунок 4 – Релейно-контакторная схема управления электродвигателем насоса
5.3 Характеристика релейной защиты кабельной линии
Для линий в сетях 6 – 10 кВ с изолированной нейтралью и с нейтралью, заземленной через дугогасительный реактор, должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от многофазных замы
Не Пропустите:
- ИЗУЧЕНИЕ СИСТЕМЫ ИМПУЛЬСНО – ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПОСПОЯННОГО ТОКА Отчет по лабораторной работе
- ИЗУЧЕНИЕ СИСТЕМЫ ИМПУЛЬСНО – ФАЗОВОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПОСПОЯННОГО ТОКА
- ИЗУЧЕНИЕ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО РЕГИСТРАТОРА DX1012-2-4 Отчет по лабораторной работе № 1
- ОТЗЫВ От руководителя практики подразделения отделения надзорной деятельности ( «город Екатеринбург»)
- эксплуатация электро установок