Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Российский государственный профессионально-педагогический  университет»

РАЗРАБОТКА ПРОЕКТА РЕКОНСТРУКЦИИ                                               ПОДСТАНЦИИ «ШИГИРСКАЯ НАСОСНАЯ»

Дипломный  проект

по направлению 05050165 Профессиональное обучение

Идентификационный код ВКР: 446

Екатеринбург  2012

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное  образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Российский государственный профессионально-педагогический  университет»

Институт электроэнергетики и информатики

Электроэнергетический факультет

Кафедра автоматизированных систем электроснабжения (АС)

РАЗРАБОТКА ПРОЕКТА РЕКОНСТРУКЦИИ                                               ПОДСТАНЦИИ «ШИГИРСКАЯ НАСОСНАЯ»

Пояснительная записка к дипломному  проекту

по направлению 05050165 Профессиональное обучение

Идентификационный код ВКР: 446

Екатеринбург 2012

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка содержит 101 лист печатного текста, 50 формул, 13 таблиц, 4 рисунка, 24 литературных источника.

Цель работы – разработка реконструкции подстанции «Шигирская насосная».

Разработаны:

проектное  решение электроснабжения насосной станции;

автоматизация работы насосной станции;

выбор частотного преобразователя;

мероприятия по охране труда, экологии и защите окружающей среды;

Выполнены расчеты:

электрических сетей по токовой нагрузке;

локальной  сметы на реконструкцию.

Выполнены графические иллюстрации:

Общая однолинейная схема КТПН – 1 лист формата А1;

Электрическая принципиальная схема силовой части – 1 лист формата А1;

Схема электрическая принципиальная цепей управления – 1 лист формата А1;

План прокладки контрольных кабелей – 1 лист формата А1;

Чертеж общего вида пульта управления – 1 лист формата А1;

Чертеж общего вида силового шкафа – 1 лист формата А1;           

Ключевые слова: ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ, ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ, НАСОСНАЯ СТАНЦИЯ, ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ, ЗАЗЕМЛЕНИЕ, АВТОМАТИЗАЦИЯ.

  СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Около 60% потребляемой в современном производстве электрической энергии приходится на электропривод.

До настоящего времени большинство регулируемых электроприводов изготавливалось на базе двигателей постоянного тока, невзирая на то, что они более сложны технологически, и, конечно, значительно дороже.

Интенсивное развитие силовой полупроводниковой техники, различных микропроцессорных систем позволило разработать новый класс преобразовательной техники - качественные, доступные и недорогие преобразователи частоты двигателей переменного тока. Благодаря, специальным алгоритмам управления преобразователями на их основе создаются электроприводы с такими регулировочными характеристиками, которые, практически не уступают аналогичным характеристикам электроприводов для двигателей постоянного тока.

По этой причине преобразователи частоты получают сегодня все более широкое распространение. Частотные преобразователи используются в таких системах как:

-энергосберегающие системы управления объектами водоотведения и водоснабжения на ТЭЦ и в котельных,

-высокоточные системы воспроизведения движения в металлорежущих станках,

-системы управления механизмами металлургического и горнодобывающего производства,

-системы природоохранных сооружений и др.

В первую очередь преобразователь представляет собой классический электрический исполнительный аппарат, обеспечивающий обработку управляющего сигнала. Сами по себе частотные преобразователи, как и многие другие электрические аппараты не решают задач, связанных с управлением оборудования. Для решения подобных задач преобразователи объединяются в системы.

Современные преобразователи частоты, позволяют осуществлять высокоэффективное внедрение регулируемого электропривода даже в те области, о которых до недавнего времени просто не задумывались.

Преобразователь частоты представляет собой статическое преобразовательное устройство, используемое для управления скоростью вращения асинхронных электродвигателей.

Асинхронные электродвигатели переменного тока значительно отличаются от электродвигателей постоянного тока. Это отличие достигается за счет простоты конструкции и удобства эксплуатации.

По этой причине асинхронные электродвигатели заметно преобладают, повсеместно используются и широко применяются во многих отраслях промышленности, энергетики, а также городской инфраструктуре.

Регулирование скорости вращения двигателя можно осуществлять при помощи различных устройств, среди которых распространены и известны следующие:

Механический вариатор;

Гидравлическая муфта;

Система генератор-двигатель или электромеханический преобразователь частоты;

Сопротивления, дополнительно вводимые в фазный ротор или статор;

Статический преобразователь частоты.

Первые четыре способа имеют заметные недостатки:

сложности в применении, эксплуатации и обслуживании;

низкое качество;

узкий диапазон регулирования;

неэкономичность.

Указанные выше недостатки отсутствуют только в одном случае, в случае использования статических преобразователей частоты.

В данном случае регулирование скорости вращения электродвигателя производится путем изменения величины напряжения питания и частоты двигателя. Коэффициент полезного действия (КПД) такого преобразователя составляет не менее 98 %, система управления на основе микропроцессора обеспечивает высокое качество управления асинхронным электродвигателем, контролирует множество его параметров, резко сокращая возможность возникновения и развития аварийных ситуаций.

В зависимости от способа преобразования энергии частотные преобразователи бывают двух видов:

непосредственные;

двухступенчатые.

В настоящее время более распространены преобразователи второй группы. Судя по названию не трудно понять, что данный тип преобразователей производит двойное преобразование энергии. Действительно в силовой части преобразователя можно выделить выпрямитель, который преобразует энергию переменного тока в электрическую энергию постоянного, а также инвертор, выполняющий обратное преобразование.

Ввиду этой особенности преобразователи такого типа также называют преобразователями частоты со звеном постоянного тока.

По способу управления электродвигателем преобразователи можно разделить на следующие группы:

со скалярным управлением;

с векторным управлением.

Второй способ управления преобразователем частоты позволяет осуществлять гораздо более качественное управление электродвигателем, нежели первый. Зато настройка такого преобразователя требует глубоких познаний в области устройства электропривода и электрических машин. Скалярный способ управления позволяет осуществлять легкую регулировку, даже при использовании заводских настроек.

1. ОПИСАТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

1.1. Назначение и техническая характеристика объекта

Основная производственная деятельность филиала «Производство полиметаллов» связана с переработкой медьсодержащего сырья (рудное сырье и медьсодержащие отходы) для получения черновой конвертерной меди и драгметаллов в черновой меди.

Энергоцех – это структурное подразделение производства полиметаллов открытого акционерного общества «Уралэлектромедь».

Назначение Энергоцеха:

выработка и транспортировка до потребителей энергоресурсов (пара, горячей, химочищенной, технической, оборотной, питьевой воды, сжатого воздуха);

прием, преобразование до требуемых параметров и подача потребителям топлива (газа, мазута) и электроэнергии;

ремонт электрических машин;

ремонт и обслуживание технологического оборудования, находящегося на балансе энергоцеха;

ремонт и обслуживание энергетического оборудования и сетей напряжения и подразделений предприятия;

централизованное обслуживание и ремонт газового оборудования подразделений предприятия;

аварийно-восстановительные работы на сетях и оборудовании;

В состав цеха входят следующие отделения и участки:

теплосиловое отделение;

отделение тепловодоснабжения, сетей и подстанций;

участок газоснабжения;

отделение топливоподачи;

отделение воздухообеспечения.

Теплосиловое отделение предназначено для снабжения объектов предприятия горячей водой и паром. В состав  отделения входит котельное хозяйство, участок химводоочистки, а также теплопункт и насосная станция.

В котельной установлено 4 паровых котла.

Основным видом топлива является природный газ, в качестве резервного топлива используется мазут, поступающий с мазутного хозяйства.

Для выработки пара и для горячего водоснабжения используется вода, прошедшая предварительную подготовку в отделении химводоочистки.

Раздача пара и горячей воды потребителям осуществляется по трубопроводам, проложенным по территории предприятия на эстакадах.

Очистка котлов от солей жесткости производится путем их продувки, со сбросом продувочных вод в канализацию. Объем продувочных вод составляет 4-12 % от объема использования.

Участок химводоочистки предназначен для обработки воды, идущей на питание паровых котлов центральной котельной, котлов-утилизаторов и подпитку теплосети.

Технология подготовки воды основана на использовании процессов механической и ионообменной очистки ее от взвесей и солей жесткости, а также последующего удаления растворенных газов.

Отделение тепловодоснабжения осуществляет деятельность по обеспечению предприятия и населения г.Кировграда горячей и холодной водой, в т.ч. питьевой, а также ремонт и обслуживание трубопроводов промплощадки предприятия.

В состав отделения входят:

–                    береговая станция, предназначенная для перекачивания воды из Шигирского озера на хлораторную станцию;

–                    хлораторная станция, предназначенная для хлорирования питьевой воды. В год хлораторная станция вырабатывает около 2 млн.м3 хлорированной питьевой воды, направляемой как на промплощадку предприятия, так и в г.Кировград;

–                    насосная хлораторной станции, предназначенная для подачи воды на объекты предприятия и в г.Кировград.

Отделение сетей и подстанций обеспечивает электроэнергией предприятие, в том числе при аварийных ситуациях.

Отделение осуществляет обслуживание и ремонт электрооборудования энергоцеха и ведет учет потребления электроэнергии цеха и предприятия в целом.

Участок газоснабжения осуществляет газоснабжение объектов предприятия, а также ремонт и обслуживание газопроводов по промплощадке предприятия.

Отделение топливоподачи осуществляет прием и хранение мазута, подготовку и раздачу мазута потребителям. На предприятии используется мазут топочный М-100, который хранится в 6 наземных стальных емкостях.

Мазутопроводы, предназначенные для раздачи мазута потребителям, проложены по эстакадам и снабжены спутниками-обогревателями (пароспутниками).

Отделение воздухообеспечения осуществляет выработку сжатого воздуха, используемого в технологических целях на различных производственных объектах предприятия.

Для выработки сжатого воздуха имеется воздуходувная станция и 7 центробежных нагнетателей. Охлаждение компрессоров – водяное. Обслуживание и ремонт компрессоров осуществляется в соответствии с графиками ППР.

Для смазки компрессоров применяется турбинное и индустриальное масло. При выработке сжатого воздуха происходит нагрев масла и загрязнение его влагой, механическими примесями и продуктами разложения масел. По этой причине производится периодическая замена отработанного компрессорного и индустриального масел.

Отработанное масло сливают в специальные емкости, расположенные внутри компрессорной станции, а затем пропускают его через влагомаслоотделитель и собирают обезвоженное масло в специальной емкости (вместимость 1 т) для последующей транспортировки на мазутное хозяйство. На мазутном хозяйстве отработанные масла компрессорной станции смешивают в зумпфе с мазутом и используют в качестве резервного топлива котельной.

Для ведения мелких текущих ремонтов, а также изготовления различных деталей в цехе установлены 14 станков, сварочный агрегат, пресс.

Ремонтные службы энергоцеха осуществляют сварочные работы. В энергоцехе имеется 10 сварочных постов: стационарных -1, передвижных -9.

1.2. Краткое описание технологического процесса

Для дипломного проекта было выбрано отделение тепловодоснабжения, сетей и подстанций, а именно береговая станция «Шигирская насосная».                                                   Отделение тепловодоснабжения, сетей и подстанций осуществляет деятельность по обеспечению предприятия и населения г.Кировграда горячей и холодной водой, в т.ч. питьевой, а также ремонт и обслуживание трубопроводов промплощадки предприятия.

В состав отделения входят:

береговая станция, предназначенная для перекачивания воды из Шигирского озера на хлораторную станцию;

хлораторная станция, предназначенная для хлорирования питьевой воды. В год хлораторная станция вырабатывает около 2 млн.м3 хлорированной питьевой воды, направляемой как на промплощадку предприятия, так и в г.Кировград;

насосная хлораторной станции, предназначенная для подачи воды на объекты предприятия и в г.Кировград.

В настаящее время на «Шигирской насосной» установлены 4 насоса мощностью Р=320 кВт, питание которых осуществляется от двух вводов по 6 кВ. На каждом вводе один насос рабочий, другой резервный.

Для питания собственных нужд используется трансформаторы ТСН 63 кВа 6/0,4 кВ установленные в РУ-6 кВ ПС «Шигирская насосная».

Режим работы насосной станции круглосуточный.

Режим работы насосов может быть совместный, то есть в конечный момент времени на каждом вводе могут работать два насоса.

Регулирование производительности насосов осуществляется дросселированием (заслонками), обеспечивая постоянное давление Р=0,55 МПа при разном расходе воды потребителями.

Учет расхода воды осуществляется прибором ДРКС.

1.3. Основания для разработки

Около 60% потребляемой в современном производстве электрической энергии приходится на электропривод.

До настоящего времени большинство регулируемых электроприводов изготавливалось на базе двигателей постоянного тока, невзирая на то, что они более сложны технологически, и, конечно, значительно дороже.

Интенсивное развитие силовой полупроводниковой техники, различных микропроцессорных систем позволило разработать новый класс преобразовательной техники - качественные, доступные и недорогие преобразователи частоты двигателей переменного тока. Благодаря, специальным алгоритмам управления преобразователями на их основе создаются электроприводы с такими регулировочными характеристиками, которые, практически не уступают аналогичным характеристикам электроприводов для двигателей постоянного тока.

По этой причине преобразователи частоты получают сегодня все более широкое распространение. Частотные преобразователи используются в таких системах как:

                    энергосберегающие системы управления объектами водоотведения и водоснабжения на ТЭЦ и в котельных,

                    высокоточные системы воспроизведения движения в металлорежущих станках

                    системы управления механизмами металлургического и горнодобывающего производства

                    системы природоохранных сооружений и др.

В первую очередь преобразователь представляет собой исполнительный классический электрический аппарат, обеспечивающий обработку управляющего сигнала. Сами по себе частотные преобразователи, как и многие другие электрические аппараты не решают задач, связанных с управлением оборудования. Для решения подобных задач преобразователи объединяются в системы.

Преобразователь частоты представляет собой статическое преобразовательное устройство, используемое для управления скоростью вращения асинхронных электродвигателей.

Асинхронные электродвигатели переменного тока значительно отличаются от электродвигателей постоянного тока. Это отличие достигается за счет простоты конструкции и удобства эксплуатации.

По этой причине асинхронные электродвигатели заметно преобладают, повсеместно используются и широко применяются во многих отраслях промышленности, энергетики, а также городской инфраструктуре.

Регулирование скорости вращения двигателя можно осуществлять при помощи различных устройств, среди которых распространены и известны следующие:

1.                  Механический вариатор;

2.                  Гидравлическая муфта;

3.                  Система генератор-двигатель или электромеханический преобразователь частоты;

4.                  Сопротивления, дополнительно вводимые в фазный ротор или статор;

5.                  Статический преобразователь частоты.

Первые четыре способа имеют заметные недостатки:

                    сложности в применении, эксплуатации и обслуживании;

                    низкое качество;

                    узкий диапазон регулирования;

                    неэкономичность.

Указанные выше недостатки отсутствуют только в одном случае, в случае использования статических преобразователей частоты.

В данном случае регулирование скорости вращения электродвигателя производится путем изменения величины напряжения питания и частоты двигателя. Коэффициент полезного действия (КПД) такого преобразователя составляет не менее 98 %, система управления на основе микропроцессора обеспечивает высокое качество управления асинхронным электродвигателем, контролирует множество его параметров, резко сокращая возможность возникновения и развития аварийных ситуаций.

В зависимости от способа преобразования энергии частотные преобразователи бывают двух видов:

                    непосредственные;

                    двухступенчатые.

В настоящее время более распространены преобразователи второй группы. Судя по названию не трудно понять, что данный тип преобразователей производит двойное преобразование энергии. Действительно в силовой части преобразователя можно выделить выпрямитель, который преобразует энергию переменного тока в электрическую энергию постоянного, а также инвертор, выполняющий обратное преобразование.

Ввиду этой особенности преобразователи такого типа также называют преобразователями частоты со звеном постоянного тока.

По способу управления электродвигателем преобразователи можно разделить на следующие группы:

                    со скалярным управлением;

                    с векторным управлением.

Второй способ управления преобразователем частоты позволяет осуществлять гораздо более качественное управление электродвигателем, нежели первый. Зато настройка такого преобразователя требует глубоких познаний в области устройства электропривода и электрических машин. Скалярный способ управления позволяет осуществлять легкую регулировку, даже при использовании заводских настроек.

Современные преобразователи частоты, позволяют осуществлять высокоэффективное внедрение регулируемого электропривода даже в те области, о которых до недавнего времени просто не задумывались.

Преобразователи частоты нужны для решения следующих стандартных проблем любого предприятия или организации:

                    экономия энергоресурсов;

                    увеличение срока службы технологического оборудования;

                    снижение затрат на ремонтные и планово-предупредительные мероприятия;

                    обеспечение оперативного управления, а также достоверного контроля за выполнением технологических процессов и т. д.

Сэкономить электроэнергию можно только в том случае, если приводной механизм что-либо регулирует или поддерживает какой - либо технологический параметр.

Для экономичной работы насосов необходимо регулировать температуру, давление в сети и расход воды. У вентиляторов или дымососов следует регулировать температуру, давление воздуха и разрежение газов. У конвейера нужно регулировать его производительность. Экономичная работа станков достигается за счет регулировки скорости главного движения или подачи.

При внедрении в производство преобразователей частоты, а также систем автоматизации с использованием их, заметно увеличивается экономическая и эксплуатационная эффективность следующих типовых механизмов:

                    насосов;

                    вентиляторов;

                    дымососов;

                    конвейеров;

                    транспортеров;

                    подъемников;

                    кранов;

                    лифтов;

                    компрессорных станций и др.

Особый экономический эффект от применения частотного регулирования достигается на объектах, выполняющих транспортировку жидкостей.

До сих пор наиболее распространённым способом регулирования производительности объектов такого типа являлось использование регулирующих клапанов или задвижек, зато сегодня все более доступным становится регулирование асинхронного двигателя при помощи преобразователей частоты.

Появление регулируемого электропривода позволило поддерживать постоянное давление непосредственно у потребителя. Широкое применение в мировой практике получил частотно-регулируемый электропривод с асинхронным электродвигателем общепромышленного назначения.

Современный преобразователь частоты имеет компактное исполнение, пыле и влагозащищенный корпус, удобный интерфейс, что позволяет применять его в самых сложных условиях и проблемных средах. Диапазон мощности весьма широк и составляет от 0,18 до 630 кВт и более при стандартном питании 220/380В и 50-60Гц.

Применение регулируемого электропривода обеспечивает энергосбережение и позволяет получать новые качества систем и объектов. Значительная экономия электроэнергии обеспечивается за счет регулирования какого-либо технологического параметра. Если это транспортер или конвейер, то можно регулировать скорость его движения. Если это насос или вентилятор – можно поддерживать давление или регулировать производительность. Если это станок, то можно плавно регулировать скорость подачи или главного движения.

Особый экономический эффект от использования преобразователей частоты дает применение частотного регулирования на объектах, обеспечивающих транспортировку жидкостей. До сих пор самым распространённым способом регулирования производительности таких объектов является использование задвижек или регулирующих клапанов, но сегодня доступным становится частотное регулирование асинхронного двигателя, приводящего в движение, например, рабочее колесо насосного агрегата или вентилятора.

При использовании частотных регуляторов обеспечивается плавная регулировка скорости вращения позволяет в большинстве случаев отказаться от использования редукторов, вариаторов, дросселей и другой регулирующей аппаратуры.

При подключении через частотный преобразователь пуск двигателя происходит плавно, без пусковых токов и ударов, что снижает нагрузку на двигатель и механизмы, тем самым увеличивает срок их службы.
Перспективность частотного регулирования наглядно видна из рисунка 1.

Рисунок 1 – График потребления мощности электродвигателя

Таким образом, при дросселировании поток вещества, сдерживаемый задвижкой или клапаном, не совершает полезной работы. Применение регулируемого электропривода насоса или вентилятора позволяет задать необходимое давление или расход, что обеспечит не только экономию электроэнергии, но и снизит потери транспортируемого вещества.

Практика показывает, что применение частотных преобразователей на насосных станциях позволяет:

- экономить электроэнергию (при существенных изменениях расхода), регулируя электропривод в зависимости от реального водопотребления (эффект экономии 20-50%);

- снизить расход воды, за счет сокращения утечек при превышении давления в магистрали, когда расход водопотребления в действительности мал (в среднем на 5%);

- уменьшить расход (основной экономический эффект) на профилактический и капитальный ремонт сооружений и оборудования (всей инфраструктуры подачи воды за счет резкого уменьшения числа аварийных ситуаций, вызванных в частности гидравлическим ударом);

- увеличить напор выше обычного в случае необходимости;

- комплексно автоматизировать систему водоснабжения, исключить влияние «человеческого фактора» на работу системы, что тоже немаловажно.

Технология электрического привода является ключевой технологией для повышения эффективности использования энергии. На данный момент она является самым быстрым и эффективным способом существенного снижения энергопотребления. Так, например, потребление энергии моторами холодильников, системами кондиционирования воздуха и многими другими промышленными системами приводов может быть оптимизировано путем регулирования их скорости. В одном только промышленном секторе, по подсчетам ЕС, возможно снижение потребления энергии электроприводными системами как минимум на 15%. Однако необходимо действовать осторожно, поскольку вне зависимости от мер, принимаемых пользователями, всегда следует предварительно оценивать их эффективность.

Основной целью внедрения частных преобразователей является существенная экономия электроэнергии как уже существующими, так и новыми системами и машинами. Как правило, операторы, инженеры- механики и системные инженеры склоняются прежде всего к легким в применении и, главное, недорогим мерам.

Срок окупаемости проекта по внедрению преобразователей частоты составляет от 3 месяцев до 2 лет. 

1.4. Общие требования к проекту

1. Реконструкция Шигирской насосной предполагает замену двух 6 кВ насосных агрегатов, на насосы с электродвигателями 0,4 кВ. Для электроснабжения собственных нужд и насосных агрегатов по напряжению 0,4 кВ необходимо будет установить КТПН тупикового типа с кабельными вводами и 2 трансформаторами.

2. Разрабатываемая система автоматизации должна включать в себя:

- два преобразователя частоты (ПЧ) 0,4 кВ для двух вновь вводимых насосов;

- панель управления электрооборудованием насосной;

- панель для оператора, отображающая давление, расход, со звуковой и световой сигнализацией аварийных режимов работы,

- систему АВР по 0,4 кВ с учетом существующих потребителей.

3. Разрабатываемая система должна выполнять следующие функции:

- оптимальное управление насосными агрегатами;

- идентификация и сигнализация предаварийных и аварийных ситуаций;

- измерение значений технологических параметров;

- регулирование основных технологических параметров.

4. Система должна допускать возможность модернизации, наращивания функций с учетом возникающих потребностей производства.

5. Система должна обеспечивать техническое обслуживание и ремонт любого трансформатора 6/0,4 кВ или отдельного насосного агрегата без прекращения подачи воды потребителям.

Система должна осуществлять следующие функции:

- поддержание давления в системе водоснабжения Р=0,55 МПа при минимальном и максимальном расходах (Q min=300 м3/ч  и  Q max=1000 м3/ч  соответственно) с помощью ПЧ;

- в ручном и автоматическом (работа от ПЧ) режимах переход с одного насоса на другой без прекращения подачи воды потребителю;

- обеспечить возможность включения насосов напрямую от сети, в случае неисправностей преобразователя частоты;

- одновременную работу двух насосов;

- для запуска насосов и регулирования давления, при работе насосов от сети, должна быть предусмотрена запорная арматура  с электроприводом на задвижках.

Система должна обеспечивать:

- предупредительную и аварийную сигнализацию при отклонениях технологических параметров от заданных значений;

- световую сигнализацию наличия напряжения по вводам;

- осуществлять контроль токовой нагрузки, частоты вращения электроприводов насосов при работе от ПЧ;

- возможность при необходимости ручного управления технологическими процессами.

На отходящих фидерах предусмотреть технический учет активной и реактивной электроэнергии. Для учета применить электронные электросчетчики типа Евроальфа.

2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Расчет электрических нагрузок объекта

Расчёт электрических нагрузок насосной станции по стороне 0,4 кВ

Данные по расчётным нагрузкам насосной представлены в таблице 1.

Определяем мощность установленную Ру

Ру =  Σ Рном                                                      (1)

Где:  Ру – мощность установленная электроприёмников, кВт;

         Рном – мощность номинальная электроприёмников, кВт.

II.                        Определяем средние активные нагрузки за максимально загруженную смену:

Рсм = Ки × Рном                                                                         (2)

Где:  Ки – коэффициент использования;

        Рном – мощность номинальная электроприёмников, кВт;

                   Рсм              - средние активные нагрузки за максимально загруженную смену, кВт.

III.                      Определяем средние реактивные нагрузки за максимально загруженную смену:

Qсм = Рсм × tg φ                                              (3)

где  Qсм – средние реактивные нагрузки за максимально загруженную смену, кВар.

IV.      Определяем средневзвешенный коэффициент использования Ки:

Ки=Σ Рсм / Σ Ру                                                                     (4)

V.        Определяем средневзвешенный tg φ

tg φ = Σ Qсм / Σ Рсм                                                             (5)

Следовательно, для нахождения эффективного числа электроприёмников nэ используем формулу:

         nэ = 2 Σ Рном  / Рном max                                                      (6)

VI.      По таблице определяем коэффициент максимума Км.

VII.   Определяем максимальное значение расчётной нагрузки:

VIII.           

              а) активная Рм = Км × Рсм,                                   (7)

где  Рм – максимальное значение активной нагрузки, кВт.

              б) реактивная Qм = Qсм               (8)

где  Qм – максимальное значение реактивной нагрузки, кВар

При необходимости реактивную нагрузку компенсируем конденсаторной установкой.

IX.               Определяем полную максимальную нагрузку Sм

Sм = √ Рм 2 + Qм 2                                               (9)

где  Sм – максимальная нагрузка, кВ×А.

X.                        Определяем максимальный ток

I max = Sм √ 3× Uн                                                                     (10)

где  Imax – максимальная ток, А;

        Uн – номинальное напряжение, В.

I.       Определяем мощность установленную Ру для  ГРЩ-1.1  по (1):

                 Ру = 315 +30 + 3,8 +12,2 +1,2 +6 = 368,2 кВт.

II.    Определяем средние активные нагрузки за максимально загруженную смену по (2):       Рсм = 315×0,8 + 30×0,5 + 3,8×0,5 + 12,2×0,5 + 1,2×0,9 + 6×0,9 = 281,48 кВт.

III.  Определяем средние реактивные нагрузки за максимально загруженную смену по (3):

Qсм=252×0,43+15×0,75+1,9×0,75+6,1×0,75+1,08×0,48+5,4×0,62=128,47 кВар.

IV. Определяем средневзвешенный коэффициент использования по (4):                                           Ки=281,48 / 368,2 = 0,76.

V.    Определяем средневзвешенный tg φ по (5): tg φ = 128,47 / 281,48 = 0,46

Находим по (6): nэ = 2×368,2 / 368,2 = 2

VI. По таблице определяем коэффициент максимума Км = 1

VII.    Определяем максимальное значение расчётной нагрузки  по (7,8):

              а) активная Рм = 1 × 281,48 = 281,48 кВт

б) реактивная Qм = Qсм = 128,47 кВар

VIII. Определяем полную максимальную нагрузку по (9):

Sм = √281,482 + 128,472 = 310,22 кВ×А

IX. Определяем максимальный ток по (10):

   I max = 310,22/ √ 3 × 0,4 = 470,02 А

Все рассчитанные величины вносим таблицу 1. Аналогично рассчитываем нагрузки по ГРЩ-1.2 и по всей насосной. Итоговые данные также вносим в таблицу 1.

2.2. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов

Проектирование системы электроснабжения предприятия предусматривает рациональное размещение на территории предприятия заводской и цеховых подстанций. Выбор типа, числа и мощности трансформаторов должен быть обусловлен величиной и характером электрических нагрузок. ТП должны размещаться как можно ближе к центру размещения потребителей. Для этого должны применяться внутрицеховые подстанции, а также встроенные в здание цеха или пристроенные к нему ТП, питающие отдельные цехи или части их.

ТП должны размещаться вне цеха только при невозможности размещения внутри его или при расположении части нагрузок вне цеха.

Выбранная подстанция должна занимать минимум полезной площади цеха, удовлетворять требованиям электрической и пожарной безопасности и не должна создавать помех производственному процессу.

Для установки силовых трансформаторов была выбрана 2БКТП - двухтрансформаторная комплектная подстанция в блочном исполнении.

Двухтрансформаторная комплектная подстанция в блочном исполнении 2БКТП предназначена для электроснабжения объектов промышленных предприятий. Область применения - регионы Сибири и Дальний Восток.

Несущие и ограждающие конструкции рассчитаны на температуру наружного воздуха до минус 60 °С, вес снегового покрова до 1,5 кПа (150 кГс/м2), нормативное значение ветрового давления до 0,60 кПа (60 кгс/м2).

Нормальная работа 2БКТП обеспечивается в следующих условиях:

высота установки над уровнем моря не более 1000 м;

температура окружающего воздуха от минус 60°С до плюс 55°С;

среднесуточная относительная влажность воздуха до 80 % при плюс 15°С;

отсутствие в окружающей среде токопроводящей пыли, химически активных газов и испарений.

Подстанция не предназначена для работы в условиях тряски и вибрации, а также во взрывоопасных местах.

Число и мощность трансформаторов выбираются по:

графику нагрузки потребителя и подсчитанным величинам средней и максимальной мощности:

     технико–экономическим показателям

     категории потребителей

     экономически целесообразному режиму, под которым понимается режим, обеспечивающий минимум потерь мощности и электроэнергии в трансформаторе по заданному графику нагрузки.

Так как, электроприёмники I категории, для которого наличие двух независимых взаимно резервирующих источников питания является обязательным условием для  электроснабжения, выбираем комплектную трансформаторную подстанцию c двумя трансформаторами и с двумя независимыми вводами.

Компоновочные решения:

Двухтрансформаторная комплектная подстанция в блочном исполнении 2БКТП запроектирован в комплектно - блочном исполнении и представляет собой блок - бокс полной заводской готовности.

В помещении 2БКТП устанавливается:

КТПНТ (комплектная трансформаторная подстанция)

Щит НКУ (низковольтные комплектные устройства) шкафного исполнения.

НКУ заказываются при привязке проекта к конкретным условиям.

Конструктивное выполнение:

Конструкция блок-бокса имеет каркасно-панельное решение.

Стеновые панели собираются в жесткий каркас.

Вводы кабелей высокого напряжения и выводы кабелей 0,4 кВ выполняются сквозь основания блок-бокса, для чего предусмотрены специальные отверстия.

Для удобства подвода кабелей блок-бокс подстанции устанавливается на свайные основания на высоте 1,06 м от планировочной отметки земли.

Блок-бокс поставляется с площадками обслуживания.

Аварийный слив масла из трансформатора предусматривается в емкость, устанавливаемую под блок-боксом.

Конструкция блок-боксов 2БКТП обеспечивает свободный доступ для обслуживания и ремонта электрооборудования.

Поставка, транспортирование и хранение:

Подстанция 2БКТП поставляются в полностью собранном виде (без разборки коммутационных аппаратов, проверки надежности болтовых соединений и правильности внутренних соединений) или трансформаторы поставляются отдельно.

Транспортирование 2БКТП должно производиться железнодорожным или автомобильным транспортом соответствующей грузоподъемности, согласно действующим правилам перевозки на данном виде транспорта.

При этом все проемы должны быть закрыты заглушками и защищены от попадания атмосферных осадков. Должна быть исключена возможность открывания дверей и крышек с целью защиты бьющихся и легкоснимаемых частей. Двери всех отсеков должны быть закрыты на замки.

Исходя из полной нагрузки, для электроснабжения выбираем комплектную трансформаторную подстанцию наружной установки типа 2БКТП-630/6/0,4 с трансформаторами ТСЗН-630/6/0,4 (Δ/Y). Коэффициент загрузки данного трансформатора     Кз = 0,9. Данные о выборе силовых трансформаторов находятся в таблице 2.

Таблица 2 - Технические данные трансформатора ТСЗН.

Трансформаторы силовые сухие серии ТСН, ТСЗН с обмотками, изготовленными из проводов с изоляцией «NOMEX» класса нагревостойкости Н (180 С), двухобмоточные, общего назначения.

ТСН, ТСЗН используются во многих отраслях народного хозяйства: предназначены для преобразования электрической энергии в электросетях трехфазного переменного тока частотой 50Гц. ТСН, ТСЗН устанавливаются в промышленных помещениях и общественных зданиях, которым предъявляются повышенные требования в части пожаробезопасности, взрывозащищенности, экологической чистоты.

Технические характеристики:

Силовые трансформаторы типа ТС(3)Н мощностью от 25 до 1600кВА с номинальным напряжением первичной обмотки (высокого напряжения) до 10 кВ включительно и вторичной обмотки (низкого напряжения)- 0,4кВ. 

Основные схемы и группы соединения обмоток (ВН/НН) - Д/Ун-11, У/Ун-0.

Регулирование напряжения - переключение без возбуждения с помощью перемычек на 2x2,5% Uн.

Трансформаторы соответствуют ТУ У3.49 - 00213440-059.

ТС-трансформатор трехфазный, сухой; 3-охлаждение естественное воздушное при защищенном исполнении, Н - изоляция обмоток «NОМЕХ», 
Х-номинальная мощность, кВА, УЗ- климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69.

Условия эксплуатации:

- Температура окружающего воздуха: от -25°С до +40°С; 
- Относительная влажность воздуха - не болеем 80% при температуре +25°С; 
- Высота установки над уровнем моря - не более 1000м; 

- Окружающая среда - невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли. 

Трансформаторы состоят из следующих основных сборочных единиц: 
- магнитопровода; 
- обмоток, размещенных на магнитопроводе (активной части); 
- отводов (вводов, шин НН и ВН);
- защитного кожуха. 

Магнитопровод изготавливается из высококачественной электротехнической стали. Специальная порезка на линии «Георг» и методы сборки с применением бандажей, стяжных шпилек и специальных клеев обеспечивают низкие потери холостого хода и уровень шума. Для защиты от коррозии применены кремнийорганические краски. 

Обмотки НН изготавливаются из медного провода. Обмотки ВН изготавливаются как катушечные, так и слоевые, в зависимости от мощности и напряжения. Пропитка обмоток или полностью активной части трансформаторов кремнийорганическими лаками, запечка в электротехнических печах по специальной температурной программе гарантирует стабильное качество обмоток, высокую устойчивость к токам короткого замыкания. 

Трансформаторы изготавливаются со степенью защиты IРОО и IР20 (с кожухом). 

Трансформаторы с кожухом по требованию заказчика изготавливаются:
- с возможностью подключения силовых кабелей через дно оболочки; 
- с шинными выводами ВН и НН на узкие стороны трансформатора (левый, правый) 
- с выводами шин ВН и НН через крышку трансформатора. 

Защитные оболочки обеспечивают доступ к трансформатору через съемные панели на длинной стороне трансформатора. 

Габаритно-установочные размеры и масса трансформаторов приведены в приложениях. 

По заказу потребителя завод может разработать и изготовить трансформаторы с отличающимися параметрами и любого конструктивного исполнения. 

В комплект поставки входят: трансформатор, передвижные ролики, техническая документация (паспорт, техническое описание и инструкция по хранению, монтажу и эксплуатации). Возможна также комплектация трансформаторов гибкими связями из медной фольги толщиной 0.3мм, для подсоединения выводов обмоток НН к шинным мостам, Также возможна комплектация термосигнализатором с термопарами по требованию заказчика. 

В заказе необходимо указать: тип трансформатора, конструктивное исполнение, номинальная мощность, номинальные напряжения ВН и НН, схему и группу соединения обмоток, номер ГОСТа или ТУ.

Пример: Трансформатор ТСЗН - 630/10У1, 6/0,4 Д/Ун-11, левый, ТУ У3.49 - 00213440-059-2002. 

Перегрузочная способность трансформаторов:

При соблюдении определенных условий трансформаторы ТСЗН могут кратковременно работать при перегрузке без уменьшения срока службы. Перегрузка ограничивается только перегревом обмоток.

Максимальная избыточная температура в 125°С для класса изоляции Н достигается, только если окружающая температура составляет 40°С и трансформатор работает длительное время при номинальной нагрузке. Если окружающая температура ниже 40°С и (или предыдущая нагрузка меньше 100% от номинальной), температуры обмоток будут ниже допустимого максимума. Эта температурная разница может быть использована для кратковременной перегрузки. Длительность возможной перегрузки показана на следующих графиках, как функция предыдущей нагрузки и величины перегрузки. Графики применяемы к трансформаторам ТС(3)Н с выходной мощностью от 50 до 2500 кВА. Повышение избыточной температуры выше 125°С вызывает передачу системой контроля температуры сигнала тревоги либо сигнала отключения трансформатора, если трансформатор перегружен дольше допустимого времени.

2.3. Выбор сечения питающих кабелей по стороне 6 кВ

Исходя из того, что для электроснабжения насосной выбран трансформатор ТСЗН 630/6/0,4  можно определить величину Iном  трансформатора по стороне ВН или посмотреть справочные данные:

Iном = Sтр / √3 × Uном                                                                 (11)

Где:  Iном - ток номинальный трансформатора, А;

                   Sтр -  мощность номинальная трансформатора, кВ×А;

                  Uном – напряжение номинальное трансформатора, кВ.

Iном = 630 / 1,73 × 6,3 = 57,8 А,

Сечение кабеля по экономической плотности тока составит:

Fэ = Iном / Jэ                                                    (12)

     Где:  Fэ - сечение кабеля, мм2;

                   Jэ – экономическая плотность тока, А/мм2.

Fэ = 57,8 / 1,4 = 41,3 мм2

Для питания трансформатора по данным значениям можно выбрать кабель ААБ (3×50). Но для того чтобы окончательно выбрать питающий кабель, его нужно проверить на термическую устойчивость ТКЗ. Сечение кабеля на термическую устойчивость для трёхфазного короткого замыкания проверяется по формуле:

                                                    (13)

где: С – коэффициент, соответствующий разности выделенной теплоты в проводнике после и до КЗ (для кабелей с алюминиевыми жилами с = 88);

I∞ - установившийся ток КЗ;

Установившийся ток КЗ – ток КЗ на шинах ГПП «Медь – 2» (данные энергоцеха ППМ ОАО «УЭМ»)

                tпр – приведённое время действия защиты.

мм2

После проверки на термическую стойкость для питания трансформаторов по полученным данным выбираем кабель ААБ (3×120) мм2.

2.4. Выбор коммутационных аппаратов

Произведём расчёт и выбор автоматических выключателей и кабелей для электроприёмников подключенных к ГРЩ-1.1. От ГРЩ-1.1 запитано: электродвигатель насоса №1, дренажный насос, водоприемник. Определяем номинальный ток электроприёмника:

                                          (14)

     Где: Iн – номинальный ток,А;

            Рн – номинальная мощность, кВт;

                         Uн – номинальное напряжение, В;

                          cos φ – коэффициент мощности;

                          η – КПД электроприёмника.

Выбираем автоматический выключатель по длительному номинальному току:

                                                       (15)

где: Iэл – номинальный ток электромагнитного или комбинированного расцепителя, А;

                  Iдл - длительный номинальный ток, А.

Проверяем ток срабатывания (отсечки) расцепителя (12 Iном) по максимальномукратковременному пиковому току линии:

                                               (16)

где:  Iср.эл –  ток отсечки электромагнитного или комбинированного расцепителя, А;

                IПИК - максимальный кратковременный пиковый ток линии, А;

                 к – коэффициент учитывающий неточность в определении пикового тока, для большинства автоматов к = 1,25.

Максимальный кратковременный пиковый ток линии

                                        (17)

где:  к – пусковой коэффициент, принимается равным 7.

Электродвигатель насоса №1.

Номинальный ток автоматического выключателя выбирается из условий:

a)     по (15) принимается равным 630 А;

b)    проверим по (16) : 5354,76 › 3904,51 значит условие выполняется

Выбираем автоматический выключатель ВА57Ф35  с Iном – 630 А.   Пользуясь таблицей, выбираем кабель ВВГнг (4×120) для прокладки в кабельном лотке.

Дренажный насос.

Номинальный ток автоматического выключателя выбирается из условий:

a)     по (15) принимается равным 100 А;

b)    проверим по (16) : 738,96 › 538,825 значит условие выполняется

Выбираем автоматический выключатель ВА57Ф35  с Iном – 100 А. Пользуясь таблицей, выбираем кабель КГ (4×16) для прокладки в кабельном лотке.

Для других электроприемников автоматические выключатели выбираем аналогично, все данные занесены в однолинейную схему.

2.5. Расчёт токов короткого замыкания

При проектировании системы электроснабжения учитываются не только нормальные, продолжительные режимы работы электроустановок, но и аварийные режимы их. Одним из аварийных режимов является короткое замыкание. Коротким замыкание (КЗ) называют всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы, электрическое соединение различных точек электроустановки между собой или землёй, при котором токи в ветвях электроустановки резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима. Короткие замыкания бывают - трёхфазными, двухфазными и однофазные. Электрооборудование, устанавливаемое в системах электроснабжения, должно быть устойчивым к токам КЗ и выбираться с учётом величин этих токов. Для предотвращения КЗ и уменьшения их последствий необходимо правильно вычислить величины токов КЗ и по ним выбрать необходимую аппаратуру, защиту и средства для ограничения токов КЗ.

Задаемся базисной мощностью и базисным напряжением.

За базисное напряжение принимаем среднее напряжение той ступени, где находится точка короткого замыкания.

Составляем расчетную схему:

Рисунок 2 - Расчетная схема

Составляем схему замещения для каждой точки:

Рисунок 3 - Схема замещения

Определяем сопротивление всех элементов схемы замещения сопротивление энергосистемы:

                                        (18)

сопротивление линии:

                               (19)

сопротивление двухобмоточного трансформатора:

                                      (20)

Определяем результирующее сопротивление.

Первая схема замещения точка К1:

                                  (21)

Вторая схема замещения точка К2:

                     (22)

Определяем базисный ток на ВН:

                                        (23)

Определяем базисный ток на НН:

                                    (24)

Определяем периодическую составляющую токов короткого замыкания:

                                               (25)

                                           (26)

Определяем ударный ток короткого замыкания:

                           (27)

                        (28)

где: kуд – ударный коэффициент

                  kуд = 1,8 – при КЗ за понижающим трансформатором и kуд = 1,369 – при КЗ в распределительных сетях 6-10кВ (таблица приложения 6).

Рассчитываем максимальный длительный ток:

на высокой стороне трансформатора

                     (29)

на низкой стороне трансформатора

                  (30)

Определяем тепловой импульс токов короткого замыкания:

                      (31)

               (32)

где: tотк =1,32 время срабатывания выключателя и релейной защиты

Та= 0,045 – при КЗ за понижающим трансформатором и Та = 0,01 – при КЗ в распределительных сетях 6-10 кВ.

Выбор электрических аппаратов для КТПН:

Выбираем по каталогу выключатель внутренней установки: ВПМ-10-20/630УЗ, имеющий следующие параметры (таблица 3):

Таблица 3-Параметры выключателя

Выбираем разъединитель с заземлителями наружной установки РВЗ-10/400 с заземляющими ножами (таблица 4).

Таблица 4-Параметры разъединителя

2.6.  Расчет заземляющего устройства

При расчёте заземляющего устройства определяются тип заземлителей, их количество и место размещения, а также сечение заземляющих проводников. Этот расчёт производится для ожидаемого сопротивления заземляющего устройства в соответствии с существующими требованиями ПУЭ.

Грунт, окружающий заземлители, не является однородным. Наличие в нём песка, строительного мусора и грунтовых вод оказывает большое влияние на сопротивление грунта. Поэтому ПУЭ рекомендуют определять удельное сопротивление ρ грунта путём непосредственных измерений в том месте, где будут размещаться заземлители. При этом необходимо учитывать сезонные колебания грунта. При отсутствии данных измерения для расчётов пользуются примерными значениями удельных сопротивлений грунтов.

Исходные данные для расчёта.

Длина контура по периметру – 60 метров.

Длина кабеля 6 кВ – 1 км.

Грунт суглинок – ρ = 100, расчётный коэффициент ψ2 = 1,5

Количество заземлителей n – 24 штук.

Требуется рассчитать заземляющее устройство для трансформаторной подстанции 6/0,4 кВ.

Расчёт:

Ток однофазного замыкания на землю в сети 6 кВ составит:

Iз = U× (35 Lкаб) / 350,                                        (33)

      Где: Iз - ток однофазного замыкания на землю, А;

   U- напряжение номинальное, кВ;

    Lкаб – длина кабеля, км.

Iз = 6,3 ×(35 × 1) / 350 = 0,63 А

Сопротивление заземляющего устройства для сети 6 кВ при общем заземлении:

R з = Uз / Iз                                                   (34)

     где: R з - сопротивление заземляющего устройства, Ом;

                           Uз – напряжение на заземляющем устройстве, В.

R з = 125 / 0,63 = 198,4 Ом

Сопротивление заземляющего устройства для сети 0,4 кВ с глухозаземлённой нейтралью должно быть не более 4 Ом. Принимаем наименьшее сопротивление заземляющего устройства при общем заземлении 4 Ом.

Расчёт удельного сопротивления грунта:

ρ = ρ × ψ2                                                       (35)

       где: ρ – удельное сопротивление грунта, Ом×см;

             ψ2 - расчётный коэффициент (среднее значение).

ρ = 100 ×1,5 = 150 Ом × м,

Выбираем в качестве заземлителей электрод из угловой стали размером 50×50×5, длиной 2,5 м R о.у. = 0,0034 ρ.

Rпр = 0,0034 ρ× ψ2                                              (36)

Rпр = 0,0034 × 1 × 10 4 × 1,5 = 51 Ом

Учитывая коэффициент экранирования η = 0,59 сопротивление заземляющего устройства без учёта протяжённого заземлителя составит:

R’и = Rпр /(n× η)                                                (37)

      Где: n – число стержней заземлителей, штук;

                           η - коэффициент экранирования.

R’и = 51 / (24×0,59) = 3,6 Ом

Так как R’и =3,6 Ом меньше предельной величины 4 Ом, то число стержней заземлителей 24  штуки выбрано правильно и учитывать сопротивление протяжённого заземлителя не следует.

3. ЭЛЕКТРОПРИВОД НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ

3.1. Классификация насосных установок

Насосами называются машины, предназначенные для перемещения жидкостей на значительные расстояния.

В системах водоснабжения и теплоснабжения наибольшее распространение получили центробежные насосы. Они достаточно просты по конструкции и удобны в эксплуатации.

Принцип работы центробежного насоса заключается в том, что вращающееся в корпусе рабочее колесо своими лопастями захватывает жидкость, которая под действием центробежной силы отбрасывается от центра к периферии. В результате давление и скорость жидкости на выходе из рабочего колеса в спиральную улитку и далее в напорный патрубок возрастают.

По конструктивному признаку центробежные насосы выполняются одноступенчатыми (одноколесными) и многоступенчатыми с числом колес до 10; по способу подвода воды к рабочему колесу – с односторонним подводом и с двусторонним подводом; по расположению вала – с горизонтальным и вертикальным разъемом.

Работа насоса характеризуется его производительностью, давлением, высотой всасывания, мощностью и КПД.

Производительностью, ее чаще называют подачей, - это объем жидкости, перекачиваемой насосом в единицу времени, V (л/мин).

Давление  - это энергия, сообщаемая насосом единице объема жидкости, Р (Па).

На практике широко используется понятие напора, который по физическому смыслу представляет собой энергию, отнесенную к единице массы жидкости, и измеряется в метрах водяного столба, Н (м в.ст.). Связь между давлением и напором проста, Н=Р/ρg, где ρ – плотность перекачиваемой жидкости.

3.2. Требования к электроприводу насосных установок

Насосные установки широко применяются на электромашиностроительных предприятиях для перекачивания жидких сред, а также технологической и охлаждающей воды. Сюда относятся насосы для перекачки охлаждающей эмульсии в металлообработке, насосы в системе водоснабжения и канализации, специальные насосы для химических сред в гальванических цехах, насосы для пропиточных составов, лакокрасочных материалов и т.п.

Наиболее широкое распространение получили установки с центробежными насосами. В спиральном корпусе насоса помещается рабочее колесо с лопатками. При вращении колеса двигателем жидкость, поступающая к центру колеса из заборного резервуара через всасывающий трубопровод и открытую задвижку, центробежной силой выбрасывается по лопаткам на периферию корпуса. В результате в центре рабочего колеса создается разряжение, жидкость засасывается в насос, снова выбрасывается и далее подается в напорный трубопровод. Таким образом, в системе при открытой задвижке создается непрерывное течение, и центробежный насос имеет равномерный ход.

Перед пуском центробежный насос нужно заполнить жидкостью. Насос может находиться как ниже, так и выше уровня жидкости. Если он расположен ниже уровня, то для его заливки достаточно открыть вентиль задвижки. Если же насос находится выше уровня перекачиваемой жидкости, то для заливки требуется создать разряжение внутри корпуса при помощи специального вакуум-насоса, в качестве которых обычно применяют поршневые насосы. После заливки насоса может быть включен приводной двигатель. Применяют три способа пуска:

I.              Пуск при закрытой напорной задвижке, при котором плавно повышается давление в напорном трубопроводе и исключается Пуск при закрытой напорной задвижке, при котором плавно повышается давление в напорном трубопроводе и исключается гидравлический удар в системе. От двигателя не требуется повышенный пусковой момент, так как пуск происходит практически вхолостую, но дополнительно тратится время на последующее открытие задвижки.

II.              Пуск при открытой напорной задвижке удобен, если насос расположен ниже уровня жидкости в заборном резервуаре и имеется обратный клапан. В этом случае не тратится время на открытие задвижки, и общее время агрегата меньше, хотя пуск самого двигателя более длителен из-за увеличение Мс.п.

III.              Пуск с одновременным включением привода открывания напорной задвижки насоса можно рассматривать как частные случаи первого и второго способов в зависимости от соотношения времени открывания задвижки и пуска насоса.

По способу действия насосы бывают не только центробежного типа, но и поршневого.

Поршневые насосы применяются для перекачивания воды при больших высотах всасывания (до 5 – 6 м). Ввиду возвратно-поступательного движения поршня для таких насосов, как и для поршневых компрессоров, характерны неравномерность хода и пульсации нагрузки на валу (при всасывании жидкости имеет место холостой ход, при сжатии – рабочий ход). Поэтому работа поршневых насосов сопровождается неравномерным течением жидкости в напорном трубопроводе. Для сглаживания пульсаций нагрузки и повышения равномерности хода применяют в одном насосе несколько рабочих цилиндров, а на валу устанавливают маховик.

Поршневые насосы пускаются при открытой задвижке на напорном трубопроводе, иначе может произойти авария. Если насос работает на магистраль, поддерживается постоянный напор Н, то поршню при каждом ходе приходится преодолевать постоянное среднее усилие независимо от скорости перемещения. Среднее значение мощности на валу насоса Рср = сНQ, но так как Н = const, то Рср = с1Q = с2ω. Следовательно, среднее значение момента на валу насоса при постоянном противодавлении не зависит от угловой скорости вала:

Мcp = Рcp /ω = с2 ω/ω = const.                                        (38)

Таким образом, поршневой насос пускается в ход под нагрузкой, и от приводного двигателя требуется повышенный пусковой момент.

Насосы относятся к числу механизмов с продолжительным режимом работы и постоянной нагрузкой. При отсутствии электрического регулирования скорости в насосных агрегатах небольшой мощности обычно применяют асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, питаемые от сети 380 В. Для привода насосов мощностью свыше 100кВт устанавливают асинхронные и синхронные двигатели на 6 и 10 кВ с прямым пуском, т.е. с включением на полное напряжение сети.

Двигатели поршневых насосов соединяются с валом насоса через замедляющую передачу (клиноременную или зубчатую), поскольку поршневые насосы являются тихоходными механизмами. Центробежные насосы в большинстве случаев выполняются быстроходными, поэтому их приводные двигатели имеют высокую угловую скорость (ω0 = 150 – 300 рад/с) и соединяются с валом насоса непосредственно.

Для центробежного насоса особо важен правильный выбор угловой скорости двигателя, т. к. производительность насоса (Q), создаваемый им напор (Н), момент (М) и мощность (Р) на валу двигателя зависят от угловой скорости ω. Для одного и того же насоса значение Q1, Н1, М1 и Р1 при скорости ω1 связаны со значением Q2, Н2, М2 и Р2 при скорости ω2 соотношениями:

                                                      (39)

                                           (40)

                                                     (41)

Эксплуатационные свойства механизмов центробежного типа (насосов, компрессоров, вентиляторов) определяются зависимостью напора Н (давление жидкости или газа на выходе механизмов) от производительности Q при различных угловых скоростях ω механизма. Эти зависимости, называемые Q – H-характеристиками, обычно приводятся в виде графиков в каталогах для каждого механизма.

Для того, чтобы определить параметры Н и Q насоса, необходимо знать Q – Н-характеристику магистрали, на которую будет работать насос. Пересечение характеристик насоса и магистрали дает значение Н и Q, т.е. определяет режим работы механизма при различных скоростях его рабочего колеса. Полный напор в системе складывается из статического Нс и динамического Ндин напоров, при этом вторая составляющая напора пропорциональна квадрату скорости либо квадрату производительности насоса:

Н = Нс + Ндин = Нс + сQ2                                            (42)

В системе с преобладанием статического напора при незначительном изменении скорости двигателя от ω1 = ωном до ω3 характеристика насоса не пересекается с характеристикой системы. Это значит, что насос перестает подавать жидкость в систему. Такое положение может иметь место при асинхронном приводе насоса, когда снижение напряжения сети (Uc) обуславливает уменьшение скорости двигателя. Что может вызвать остановку насоса.

Если в системе преобладает динамический напор, то снижение Uc не приводит к остановке асинхронного двигателя, однако производительность насоса уменьшается. При синхронном приводе насоса снижение Uc не изменяет скорости двигателя, и подача жидкости в систему не прекращается, но оно вызывает увеличение угла отставания θ ротора от статора и уменьшение Ммакс синхронного двигателя; при значительном снижении Uc двигатель выпадает из синхронизма и останавливается.

3.3. Выбор насосной установки

Выбор насоса производится на основе необходимого напора и подачи, т.е. требований гидравлической системы. Выбор насоса вне области его допустимых режимов приводит к негативным последствиям.

В нашем проекте мы выбираем насосную установку с электродвигателем 0,4 кВ, а параметры насоса подбираем идентичные заменяемого.

Технические характеристики выбранной насосной установки приведены в таблице 5.

Таблица 5 – Технические характеристики

Насосы двустороннего входа типа Д, 1Д и 2Д обладают достаточно высоким КПД и хорошей всасывающей способностью. Насосы типа Д, 1Д и 2Д — центробежный, горизонтальные, одноступенчатые с двусторонним полуспиральным подводом жидкости к рабочему колесу и спиральным отводом. Корпус насоса имеет разъем в горизонтальной плоскости. Всасывающий и напорный патрубки выполнены в нижней части корпуса, что позволяет проводить разборку насоса для замены деталей ротора без отсоединения трубопровода и демонтажа двигателя. Ротор насоса приводится во вращение электродвигателем через упругую втулочно-пальцевую муфту. Опорами ротора служат радильные или радиально-упорные подшипники. Рабочее колесо двустороннего входа, что позволяет в основном, уравновесить осевые силы.

3.4. Выбор ПЧ для электродвигателя насосной установки

Большое распространение электродвигателей переменного тока для привода механизмов различных систем обусловлено их простотой, надежностью и относительно небольшой стоимостью. Электродвигатели переменного тока, используемые для привода центробежных насосов, вентиляторов и компрессоров, потребляют не менее 20 – 30% всей вырабатываемой энергии. Эта группа динамических машин характеризуется степенной зависимостью относительной нагрузки (тормозного момента) и относительной мощности на валу от относительного числа оборотов.

Технологические потребности в расходах воды зачастую изменяются в широких пределах и использовать снижение нагрузки от частоты вращения электродвигателя не удается, что, в свою очередь, не позволяет получить режимы рационального электропотребления.

Регулирование производительности (подачи) динамических машин осуществляется различными способами, из них наиболее распространены дросселирование и закрутка потока посредством заслонок и поворотных аппаратов. Экономическая эффективность таких решений низка. Динамические машины, как и другое силовое оборудование, выбираются на максимальную производительность, в действительности же их среднесуточная загруженность может составлять 50 – 90% от номинальной мощности (особенно это присуще насосам). Значительное снижение момента нагрузки при уменьшении скорости вращения, характерное для динамических машин, обеспечивает существенную экономию электроэнергии (до 50 – 70%) при использовании регулируемого электропривода.

Скорость электродвигателя n зависит от скорости вращающегося электромагнитного поля.

Прежде чем выбрать типоразмер преобразователя частоты, необходимо проанализировать нагрузочные характеристики. При увеличении скорости таких динамических машин, перемещающих под давлением несжимаемую среду, потребляемая мощность возрастает в кубе, а нагрузка (напор) в квадрате.

Рабочий диапазон центробежных насосов лежит в пределах скоростей n=0,5-0,9. Соответственно, напор или коэффициент напора изменяется для центробежного насоса в пределах Н=0,25-0,81. Оба этих фактора проявляются в характеристике крутящего момента электродвигателя управляемого преобразователем частоты.

Обычно преобразователь частоты допускает крутящий момент до 160% от номинальной мощности в течение коротких интервалов времени.

На практике имеется несколько способов и расчета преобразователя частоты на основе значения тока, потребляемого двигателем, либо полной мощности, потребляемой электродвигателем и подаваемой преобразователем частоты.

Зная значение тока, который потребляет электродвигатель, можно быстро и точно выбрать преобразователь частоты.

Одним из наиболее важных параметров электропривода является его мощность. По этой причине при выборе преобразователя в первую очередь следует, определится с его нагрузочной способностью.

В действительности этот вопрос решается просто: в соответствии с имеющейся номинальной мощностью двигателя выбирается преобразователь частоты, рассчитанный на такую же мощность.

Данный способ вполне приемлем, в большинстве случаев, однако, в случаях использования нерегулируемого привода необходимо завышать мощность двигателя. Дело в том, что мощность частотного преобразователя определяется максимальным значением тока, который коммутируется ключами инвертора. Из этого следует, что более корректным параметром, учитываемым при выборе преобразователя будет не мощность, как указывалось выше, а ток двигателя, потребляемый в заданных режимах работы.

Не менее важным параметром преобразователя частоты является требование к величине напряжения питающей сети. Преобразователи питаются, в основном, от трехфазной сети переменного тока, имеющей напряжение в 380 В. Это, вполне соответствует российским стандартам качества электроснабжения.

Следует также отметить, что некоторые производители выпускают преобразователи невысокой мощности (не более 1,5 кВт), которые рассчитаны на работу от однофазной сети, имеющей напряжение 220–240 В.

После того как учтены нагрузочная способность, и величина напряжения питающей сети можно смело определять требования к функциональным возможностям преобразователя.

Для начала необходимо выбрать способ управления двигателем (скалярный или векторный).

Не менее значимым фактором, определяющим выбор частотного преобразователя, является режим работы электропривода.

Известно, что любой электродвигатель может работать в 4-х режимах: двигательном, генераторном, в режиме динамического торможения и торможения противовключением.

Большинство современных преобразователей способны обеспечить первый и последний режимы работы двигателя. При этом последний вариант, торможение противовключением применяется только на низких скоростях вращения и довольно малых запасах энергии в рабочем органе.

Это означает, что отсутствие каких-либо дополнительных мер, приведет к выходу двигателя из строя. Именно поэтому в преобразователях такого типа используется торможение выбегом (при необходимости двигатель тормозится под воздействием силы трения в рабочем механизме). Данный способ приемлем при работе с насосами, но совершенно не подходит для электропривода станка.

При выборе преобразователя частоты не стоит забывать и о таком вопросе, как приобретение и использование дросселей. Существует два типа дросселей

                    сетевой;

                    моторный.

Сетевой дроссель подключается непосредственно в сеть питания преобразователя, он выполняет защитные функции, являясь своего рода двусторонним буфером между преобразователем и нестабильной сетью.

Моторный дроссель подсоединяется между двигателем и преобразователем частоты. Он выполняет функции, связанные с ограничением скорости нарастания напряжения, а также для ограничения токов короткого замыкания.

Зачастую производители преобразователей предлагают дроссели в качестве дополнительных опций.

Выбираем по каталожным данным фирмы Siemens: micromaster 440 без фильтра 3ac 380-480 V +10/-10% ,47-63 Гц, мощность при постоянном моменте нагрузки 200 кВт перегрузка 136% 57 s, 160% 3 s мощность при переменном моменте нагрузки 250 кВт 1533 x 326 x 545 (в x ш x г) степень защиты ip20, температура окружающей среды: 0 до +40 градусов С, без пульта aop/bop.

Micromaster 440:

Преобразователи micromaster 440 являются серийными преобразователями для регулирования трехфазных электродвигателей. Отдельные поставляемые модели имеют диапазон мощностей 120 Вт при однофазном входе и до 200кВт при трехфазном входе.

Преобразователи оснащены микропроцессорной системой управления и используют самые современные технологии с IGBT модулями-транзисторами (Insulated Gate Bipolar Transistor = биполярный транзистор с изолированным затвором). Вследствие этого преобразователи надежны и разнообразны. Оригинальный способ широтно-импульсной модуляции с выбором частоты коммутации дает возможность бесшумной работы электродвигателя. Обширные функции защиты обеспечивают эффективную защиту преобразователя и электродвигателя.

Micromaster 440 с заводскими установками является идеальным для широкой области простых применений регулирования скорости. Micromaster 440 может также использоваться для случаев с высокими требованиями к регулированию скорости электродвигателя за счет обширного списка параметров настроек.

Micromaster 440 может применяться как индивидуально, так и интегрироваться в системы автоматизации процесса.

Основные характеристики:

• Легко устанавливать, параметрировать и пускать в эксплуатацию.

• Малое время отклика на сигналы управления.

• Соответствует международным нормам электромагнитной совместимости.

• Может работать с источниками энергии сравнимой мощности.

• Обширный набор параметров, которые дают возможность конфигурирования для широких областей применения.

• Простое присоединение проводов.

• Релейные выходы.

• Аналоговые выходы 0-20мА.

• 6 изолированных переключаемых pnp/npn дискретных входов.

• 2 аналоговых входа:

AIN 1 - 0-10В, 0-20мА или -10 до +10В

AIN 2 - 0-10В, 0-20мА

• Два аналоговых входа могут использоваться как 7-й и 8-й дискретные входы.

• Модульная конструкция для очень гибкой конфигурации.

• Высокая частота коммутации для бесшумной работы электродвигателя.

• Подробная информация о состоянии и встроенные функции сообщений.

• Внешние опции для обмена данными с компьютером, базовая панель обслуживания (BOP), расширенная панель оператора (AOP) и модули пере-

дачи данных по шине Profibus.

Функциональные особенности:

• Векторное регулирование без датчика скорости

• Регулирование потока (FCC) для улучшения динамических характеристик и

повышения качества регулирования электродвигателя

• Мгновенное ограничение тока (FCL) для работы без отключения двигателя

• Встроенное динамическое торможение постоянным током

• Комбинированное торможение для улучшения возможностей торможения

• Времена ускорения и торможения с программируемым сглаживанием

• Использование замкнутого PID регулятора с автоподстройкой

• Встроенный прерыватель тормоза

• Выбираемая интенсивность разгона и остановки

• 4-х точечная интенсивность сглаживания

• Многоточечная V/f характеристика, задаваемая пользователем

• Установленные параметры могут быть перенесены на другие устройства аналогичных процессов.

Особенности защиты:

• Защита от повышенного и пониженного напряжений

• Защита преобразователя от перегрева

• Защита от замыкания на землю

• Защита от короткого замыкания

• Защита от перегрева двигателя по потерям I2 t

• Защита двигателя по термисторам PTC/KTY

Преобразователь частоты представляет собой интеллектуальное устройство, использующее микроконтроллер, обладающий достаточно высокой производительностью. Именно поэтому современные преобразователи имеют множество дополнительных расширений и опций, позволяющих создавать системы автоматического управления не прибегая к использованию контроллеров.

Рассмотрим подробнее расширения, которые есть практически в каждом современном преобразователи частоты.

Пульт управления:

Пульт управления включает в себя устройство ввода, позволяющее настраивать и управлять преобразователем, а также устройство вывода, отображающее всю необходимую информацию о текущем состоянии данного устройства.

Как правило, устройство ввода представляет собой набор кнопок (также могут использоваться джойстики, потенциометры и энкодеры), что, в свою очередь, заметно упрощает работу с частотным преобразователем.

Устройством вывода пульта управления служит обычно семисегментный индикатор, который, к сожалению, не является достаточно информативным. В последнее время на рынке частотных преобразователей появились преобразователи частоты, снабженные жидкокристаллическими дисплеями, которые вместе с номером и значением параметра отображают еще и небольшое текстовое пояснение.

Ряд преобразователей используют съемные и выносные пульты управления.

Аналоговые выходы:

Аналоговые выходы наглядно представляют значения различных параметров. Их довольно часто используют на стрелочном вольтметре для отображения частоты вращения асинхронного двигателя. К сожалению, использование этих сигналов возможно только в преобразователях частоты, так как они слишком маломощны для систем автоматизации.

Аналоговые входы:

Аналоговые входы напрямую осуществляют подачу сигналов от датчиков в частотный преобразователь, без использования дополнительных устройств.

Используемые типы сигналов являются унифицированными 0–5 В, 0–10 В, 4–20 мА, поэтому отсутствует необходимость в использовании согласующих устройств. Кроме того, предусмотрена возможность использования внутреннего питания частотного преобразователя для подключения потенциометра.

Встроенный цифровой ПИД-регулятор:

ПИД-регулятор позволяет создавать на основе преобразователя систему автоматического поддержания на заданном уровне технологической переменной. Для этого следует занести сигнал с датчика технологической переменной непосредственно на аналоговый вход преобразователя, затем настроить параметры ПИД-регулятора, а также установить требуемое значение переменной.

Дискретные входы:

Дискретные входы дают возможность управлять преобразователем при помощи кнопок, расположенных на лицевой панели распределительного устройства или с поста управления. Чаще всего входы используют для подачи команд типа «Реверс», «Пуск», «Стоп» или для ступенчатого переключения скоростей электродвигателя.

Дискретные выходы:

Дискретные выходы предназначены для сигнализации режимов работы частотного преобразователя. Зачастую, к дискретным выходам подключают сигнальные лампы типа «Авария», «Вращение вперед» или «Вращение назад».

Сетевой интерфейс:

Большинство современных преобразователей рассчитаны на подключение в промышленную сеть. Обычно для этого используется протокол RS-485.

Преобразователи, соединенные с сетью позволяют выстраивать более сложные системы автоматического управления процессами на производстве с использованием промышленных компьютеров и разнообразных контроллеров.

Для параметрирования преобразователя Вы можете использовать одну из опционных операторских панелей, таких как "Базовая Операторская Панель" (BOP) или "Расширенная Панель Оператора" (AOP). Для более удобного обслуживания и параметрирования преобразователей можно использовать специальный инструмент - DriveMonitor - программу для настройки и документирования.

4. АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА НАСОСНОЙ СТАНЦИИ

4.1. Общие сведения автоматизации насосных станций

Автоматизация машин, установок и производственных процессов является в настоящее время одним из важнейших направлений технического прогресса во всех отраслях народного хозяйства.

Оборудование насосных станций и режимы его работы позволяют сравнительно легко автоматизировать эти сооружения. Автоматизация обеспечивает управление насосными агрегатами без постоянного присутствия обслуживающего персонала, повышает надежность работы станции, сохранность ее оборудования и обеспечивает наиболее экономичные режимы работы насосных агрегатов и станции в целом.

По степени автоматизации различают полностью автоматизированные и полуавтоматизированные станции, а также станции, управляемые с диспетчерского пункта.

В принципе насосные станции всех назначений следует проектировать полностью автоматизированными, т. е. без постоянного пребывания обслуживающего персонала. Однако станции со сложным оборудованием, с большим числом задвижек и при наличии агрегатов, не приспособленных для автоматизации, следует проектировать как полуавтоматические с дежурным персоналом. Управление агрегатами при этом должно быть централизованным (со щита управления, установленного в здании насосной станции).
На автоматических насосных станциях все операции пуска и остановки агрегатов, а также контроль за состоянием оборудования проводятся в установленной последовательности автоматическими устройствами без участия человека. Автоматизировано и включение резервных агрегатов при аварийном выключении рабочих установок. Автоматически с помощью приборов и реле осуществляется также контроль за основными параметрами работы станции, давлением в напорных трубопроводах, вакуумом (или давлением) во всасывающих линиях, температурой подшипников и т. п. Кроме того, предусматривается защита установок от перегрузок, короткого замыкания и других неполадок. При неполадках в работе оборудования срабатывает реле защиты и агрегат выключается из работы. Последующее включение его блокируется и становится возможным только после устранения неполадок.
В насосных станциях с переменным режимом работы (например, на канализационных станциях) автоматическое управление насосными агрегатами осуществляют в зависимости от уровня воды в резервуарах, давления или расхода в сети с помощью датчиков уровня, давления, расхода и т. п.
В зависимости от общей схемы водоснабжения насосные агрегаты запускают как при открытых, так и при закрытых задвижках на напорных трубопроводах. В автоматизированных станциях удобнее осуществлять пуск насосов при открытых задвижках.

Пожарные насосы в системах пожаротушения низкого давления управляются дистанционно из диспетчерского пункта, пожарного депо или иного пункта управления. Если пожарные насосы в системах пожаротушения высокого давления работают на общую сеть, то одновременно с подачей команды на их включение автоматически выключаются насосы другого назначения, а также отключается водонапорная башня или напорный резервуар.
В соответствии с перечисленными задачами автоматизации насосных станций автоматические устройства выполняют следующие функции:
1) создают и передают импульсы для пуска и остановки насосных агрегатов;
2) осуществляют выдержку времени между отдельными операциями, связанными с пуском агрегат;.

3) обеспечивают пуск насосных агрегатов в установленной последовательности как при прямом пуске так и при последовательном;

4) поддерживают необходимое разрежение во всасывающем трубопроводе;
5) открывают и закрывают задвижки на трубопроводах в соответствующие периоды пуска или остановки насоса

6) контролируют режимы пуска, работы и остановки агрегатов;

7) отключают рабочий агрегат при нарушении режима его работы и включают резервный;

8) передают сигналы о состоянии агрегатов на диспетчерский пульт;

9) защищают агрегаты от поломок при перегреве подшипников, или при выпадении фазы и перегрузки электродвигателя;

10) производят пуск и остановку дренажных насосов;

11) поддерживают заданную температуру и проектные параметры различных систем, также устройства могут регулировать подачу и напор, создаваемые насосными агрегатами.  

4.2. Выбор и описание принципиальной схемы АЭП

Кроме аппаратуры общего назначения – контакторов, пускателей, промежуточных реле, универсальных переключателе и т.п. в системах автоматизации насосных установок используют специальные аппараты управления и контроля – реле контроля уровня жидкости, струйные реле, реле давления, реле контроля заливки центробежных насосов. В качестве реле контроля уровня применяют поплавковое реле, электродные реле, манометры различных типов, датчики емкостного типа, радиоактивные датчики.

Рассмотрим пример построения схемы управления электроприводами насосных агрегатов использующихся в нашем проекте, поясняющие основные принципы, используемее при автоматическом управлении работой указанных механизмов.

Схема автоматизации простейшего насосного агрегата, предусматривает два режима управления: ручное и автоматическое. А также режим от сети и от ПЧ. Выбор режима производится с помощью ключа КУ. Если рукоятка КУ поставлена в положение Р (ручное), то управление двигателем М насоса осуществляется по обычной схеме – с помощью кнопок SBC (пуск), SBТ (стоп) и магнитного пускателя КМ. Включение или отключение насоса производится оператором, который следит за уровнем давления в системе и регулирует его с помощью электрической заслонки.

Автоматический режим доступен только в работе от ПЧ.

При установке ключа в положение А, автоматическое управление двигателем производится от датчика давления. При падении давления в сети датчик давления дает сигнал на ПЧ и тот в свою очередь поднимает частоту для разгона электродвигателя. При повышении давления в сети частотный преобразователь уменьшает обороты электродвигателя.

Ручной режим от ПЧ позволяет оператору регулировать обороты электродвигателя нажатием кнопок + ; - , этим осуществляется регулирование давления в сети более экономичным способом, чем регулирование давления заслонкой.

Принципиальная схема автоматизации прилагается к проекту.

5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

В современном мире с развитой рыночной экономикой, требования, предъявляемые к специалистам, работающим в компаниях очень высоки. Работник способный находить новые технические решения, создающий новое оборудование, новые технологии, обязан иметь представление о том, насколько будет эффективно его «ноу-хау», каковы будут доходы от внедрения предложенного мероприятия, на сколько велики будут затраты и окупятся ли они в будущем, а если окупятся то как скоро.

В данном проекте рассматривается техническое перевооружение насосной станции, которая имеет моральный и физический износ электрооборудования и требует капитального ремонта.

Очевидно, что дальнейшая эксплуатация такой насосной станции малоэффективна, ввиду частых поломок, аварий и как следствие – длительные простои и дорогостоящие ремонты.

Предлагается не только произвести замену изношенного оборудования, но и провести модернизацию электропривода, что повлияет на технические характеристики насосного оборудования.

Сокращение материалов на ремонт происходит за счет снижения аварийных ремонтов. На сегодняшний день в среднем в месяц происходит 2-3 аварийных останова насосной станции, время устранения аварии от 1 до 4 часов. После реконструкции необходимы в основном материалы на планово-предупредительные и капитальные ремонты согласно графика ремонтов утвержденного главным механиком ППМ.

Сокращение численности и расходов на заработную плату происходит так же за счет снижения аварий. Снижение затрат на электроэнергию происходит за счет уменьшения мощности электродвигателей в два раза. Снижение мощности двигателя происходит за счет увеличения коэффициента использования двигателя по пусковому моменту в системе ЧП-Д. Так же в системе ЧП-Д имеется возможность рекуперативного торможения, за счет этого в сеть возвращается реактивная мощность, на сегодняшний день это является актуальным моментом, т.к. плата за электроэнергию состоит из оплаты за потребляемую мощность, оплаты максимумов и минимумов и оплаты за реактивную мощность.

В экономическом разделе произведем технико-экономическое сравнение применяемых для подачи воды электродвигателей 6 кВ, и электродвигателей 0,4 кВ с частотным регулированием.

Для подачи воды были применены электродвигатели 0,4 кВ с частотным регулированием. Общая потребляемая мощность составляет 250 кВт. Соответственно, при использовании электродвигателей 6 кВ потребляемая мощность составляла бы около 320 кВт.

Значит, потребляемая мощность на подачу воды меньше на:

320 – 250 = 70 кВт

За 1сутки, экономия составит (при условии, что смена составляет 24 часа):

Рэк =  70 х 24 = 1680 кВт/ч                                     (43)

Стоимость 1 кВ/ч для объекта составляет 4,67 руб. без НДС. Тогда стоимость 1 кВ/ч  с НДС составит:

РкВт/ч =  4,67 х 1,18 = 5,51 руб.                                 (44)

Экономия, за счет использования электродвигателя 0,4 кВ с частотным регулированием составит:

Fсут. = РкВт/ч x Рэк = 5,51 х 1680 = 9256,8 руб.                   (45)

Экономия за год составит (без учета удорожания электроэнергии):

Fгод = Fсут. х 365 = 9256,8 х 365 = 3 378 732 руб.                (46)

Согласно сметному расчету затраты на реконструкцию составили С=17198,16 тыс.руб.

Окупаемость составит:

О = С/ Fгод ,                                           (47)

                О =17198,16 тыс.руб/3378,732 тыс.руб =  5,09 лет             

При использовании частотного регулирования экономия электроэнергии плюс к нашему расчету до 50-70 %, а также с учетом того, что электроэнергия и дальше будет дорожать, то окупаемость наступит значительно быстрее. В таблице 6 показан сметный расчет.

Таблица 6- Объектный сметный расчет

6. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

6.1. Характеристика производства                                                                                   

В соответствии с требованиями СНиП 2.09.04-87 «Строительные нормы и правила. Административные и бытовые здания» [18], в здании «Шигирской насосной»  предусмотрены санитарно-бытовые помещения такие, как туалет, раздевалка, комната оператора, комната приема пищи.

Насосная имеет следующие опасные и вредные производственные факторы.

     Физические:

     - подвижные части производственного оборудования;

     - шум;

     Психофизиологические:

     Физические перегрузки.

     Состав работающих:

     - оператор;

     - слесарь;

     - электрик;

     График работы: круглосуточный.

6.2. Вентиляция

Общая площадь «Шигирской насосной» составляет 19,2х12 м и высотой потолков около 5м.

В производственных и вспомогательных частях насосной предусмотрена естественная, механическая вентиляция в соответствии с требованиями СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха».
В основном помещении присутствует приточно-вытяжная вентиляция. Приток подается в верхнюю зону сосредоточенно. В тёплый период года приток организуется через открытую фрамугу окон и открытые ворота. В переходный период года организуется подача наружного воздуха через верхние фрамуги окон на отметке не менее 4 м.

6.3. Производственный микроклимат

Показателями, характеризующими микроклимат в производственных помещениях, являются:

   температура воздуха;

   температура поверхностей;

   относительная влажность воздуха;

   скорость движения воздуха;

   интенсивность теплового облучения.

Оптимальные микроклиматические условия установлены по критериям оптимального теплового и функционального состояния человека. Они обеспечивают общее и локальное ощущение теплового комфорта в течение рабочей смены при минимальном напряжении механизмов терморегуляции, не вызывают отклонений в состоянии здоровья, создают предпосылки для высокого уровня работоспособности и являются предпочтительными на рабочих местах.

Категории работ разграничиваются на основе интенсивности энергозатрат организма в ккал/ч (Вт).

Согласно СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические  требования к микроклимату производственных помещений», работы отнесены к категории IIа относятся работы с интенсивностью энергозатрат 151-200 ккал/ч (175-232 Вт), связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического напряжения.

Основные характеристики микроклимата в ремонтном цехе указаны в таблице 7.

Таблица 7 – основные характеристики микроклимата на рабочих местах.

Система отопления регулируется в зависимости от необходимой температуры в производственных и вспомогательных помещениях.
Состояние воздуха в рабочей зоне характеризуется: температурой не ниже 18 °С в зимнее время, и +22°С в летнее время.

Оптимальные и допустимые параметры микроклимата рабочей зоны регламентируется ГОСТом 12.1.005 88 «Общие санитарные и гигиенические требования к воздуху рабочей зоны».

6.4. Производственное освещение

На насосной применено совмещенное освещение. Расчет освещения выполнен отдельным разделом согласно СНиП 23-05-95* «Естественное и искусственное освещение».

Тип применяемого оборудования – светильники с ртутьсодержащими лампами, и энергосберегающими лампами.

Для освещения станции применяются светильники РСП-400. В количестве 20 штук. В бытовых помещениях применяются светильники НСП-200.

Произведем пример расчета освещения для комнаты оператора.

В  тех  случаях, когда  не  требуется  детальная  разработка  освещения    объекта, осветительная  нагрузка  определяется  методом  удельных  мощностей.

По  справочным  материалам, в  зависимости  от  разряда  зрительных  работ, контраста  объекта  и  фона, характеристики  фона,  типа  источника  света и принятой  системы  освещения  определяется  норма  освещенности  Ен.

Установленная  мощность  источника  света, согласно метода  удельных  мощностей, определяется  по  формуле:

                        ,                                             (48)

где:  Руд – удельная  мощность  осветительных  установок ( Вт / м2 ) ;

Sпом– площадь  освещаемого  помещения , (м2) .

Удельная  мощность  является  справочной  величиной и определяется  в зависимости  от Ен, типа  источника  света, коэффициента  запаса, площади  помещения, расчетной  высоты  подвеса  светильников, коэффициентов  отражения  стен, потолка, рабочей  поверхности.

Коэффициенты отражения для всех помещений проектируемого объекта выбираем следующими:

     - коэффициент отражения потолка: ;

     - коэффициент отражения стен: ;

     - коэффициент отражения рабочей поверхности: ;

Расчетная активная мощность осветительных установок определяется  по формуле:  

                  ,                                         (49)

где: КПРА  - коэффициент, учитывающий  потери  мощности  в  пускорегулирующей  аппаратуре.   

Расчетная реактивная нагрузка осветительных установок определяется  по формуле:

                              ,                                              (50)

Где: tg  соответствует cos  осветительной установки.

Лампы энергосберегающие имеют реактивную мощность, их  cos  составляет  0,3 – 0,5.

Пример  осветительных  нагрузок  проведем  по офисному помещению. По   СНиП   23-05-95,  определяем   разряд   зрительных   работ: класс А.

Освещение   в  операторской  выполним светильниками НСП-200 с энергосберегающими лампами. Высота   подвеса   светильников  2,5  м. Площадь помещения S=24 м2. Нормируемая освещенность помещения Ен=300 лк.

В справочнике находим, в соответствии с площадью  помещения, высотой подвеса  светильников  и  освещенностью  помещения,  удельную  мощность  осветительной  установки:. 

Определим  установленную  мощность  осветительной  установки  по  формуле 48:

= = 19,6 24 = 470,4 Вт.

Выберем светильник типа НСП-200 . Потребление светильников 32 Вт, однако по светоотдаче они соответствуют лампам накаливания 160 Вт. Соответственно, количество светильников в помещении:

Тогда реальная установленная мощность освещения помещения, с учетом установки светильников со светодиодами:

По   формуле (50) определяем   расчетную   реактивную   нагрузку осветительной   установки:

Разряд зрительных работ в операторской  колеблется от 5 (малая точность) до 8 разряда (общее наблюдение за ходом производственного процесса), согласно СанПиН 2.2.1\2.1.1.1278-03 «Гигиенические требования к естественному  искусственному и совмещённому освещению жилых и общественных зданий». В таблице 8 приведены требования к освещению помещений промышленных предприятий.

Таблица 8 - Требования к освещению помещений промышленных предприятий

6.5. Производственный шум

Основными источниками шума являются насосы.

Согласно СН 2.2.4\2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах; в помещениях жилых и общественных зданий и на территории жилой застройки», в производственных помещениях на территории предприятия уровень эквивалентного шума должен составлять не более 80 дБА.

На насосной для нормализации уровня шума необходимо предусмотреть производственные наушники на каждое рабочее место.

6.6. Производственная вибрация

Согласно СН 2.2.4\2.1.8.566-96  «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий», вибрацию классифицируют:

По способу передачи на человека различают:

     - общую вибрацию, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека;

     - локальную вибрацию, передающуюся через руки человека.

По источнику возникновения вибраций различают:

     - локальную вибрацию, передающуюся человеку от ручного механизированного инструмента (с двигателями), органов ручного управления машинами и оборудованием; 

     - локальную вибрацию, передающуюся человеку от ручного немеханизированного инструмента (без двигателей), например, рихтовочных молотков разных моделей и обрабатываемых деталей;

В данном случае присутствует только локальная вибрация передающаяся человеку от ручного механизированного инструмента (с двигателями) и локальную вибрацию, передающуюся человеку от ручного немеханизированного инструмента (без двигателей), защиты не требуется. Способ передачи – через руки.

6.7. Электромагнитное излучение

Источниками возможного электромагнитного излучения могут являться электрическая проводка, электродвигатели, трансформаторы, то есть любое электрическое оборудование.

В России действует СанПиН 2.2.4.1191—03 «Электромагнитные поля в производственных условиях, на рабочих местах. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы». В таблице 9 приведены санитарно-эпидемиологические нормативы для рабочих мест.

Таблица  9 – Санитарно-эпидемиологические нормативы для рабочих мест

Оборудование, применяемое в ремонтном цехе, не создает неблогоприятных длительных воздействий на человека. Это достигается путем кратковременного действия, а также применения экранов при изготовлении данного оборудования.

6.8. Электробезопасность

На элементах электроустановки должны быть нанесены соответствующие маркировки и надписи.

Персонал, обслуживающий электроустановки, должен проходить ежегодную проверку знаний по ЭБ, а электроустановки - профилактические испытания, в соответствии с требованиями ПОТ Р М-016-2001 РД 153-34.0-03.150-00 «Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок».

Для безопасности обслуживания электроустановкой оперативно-ремонтным персоналом используются основные и дополнительные изолирующие электрозащитные средства, согласно ГОСТ 12.1.030-81 «Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление.».

Основные изолирующие защитные средства для электроустановок напряжение выше 1000 В:

    - изолирующие штанги всех видов;

    - изолирующие клещи;

    - указатели напряжения;

Также необходимо предусмотреть дополнительные защитные средства для электроустановок свыше 1000 В:

    - диэлектрические перчатки и боты;

    - диэлектрические ковры и изолирующие подставки;

    - изолирующих колпаки и накладки;

    - штанги для переноса и выравнивания потенциала;

    - лестницы приставные, стремянки изолирующие стеклопластиковые.

     Основные защитные средства для электроустановок напряжение до 1000В:

    - изолирующие штанги всех видов;

    - изолирующие клещи;

    - указатели напряжения;

    - электроизмерительные клещи;

    - диэлектрические перчатки;

    - ручной изолирующий инструмент.

Дополнительные защитные средства для электроустановок до 1000 В:

    - диэлектрические галоши (формовые);

    - диэлектрические ковры и изолирующие подставки;

    - изолирующих колпаки и накладки;

    - лестницы приставные, стремянки изолирующие стеклопластиковые.

Также  используются плакаты безопасности: «не включать», «не включать, работа на линии», «испытание, опасно для жизни», «работать здесь», «заземлено», «стой! напряжение».

Все строительно-монтажные работы должны производиться  специализированной организацией, имеющей лицензию на право выполнения работ в области энергетики в соответствии с технологическими картами.

При производстве работ должно быть обеспечено выполнение требований, указанных в СНиП 12-03-99 «Безопасность труда в строительстве».

Электромонтажные работы производить в соответствии с требованиями ПУЭ [7], СНиП 3.05.06-86 «Требования охраны труда в части техники безопасности, производственной санитарии и пожарной безопасности» обеспечиваются системой мер, предусмотренных действующими нормами технологического проектирования и следующими проектными решениями:

     - ограждением токоведущих частей, находящихся на доступной высоте;

      - размещением оборудования так, чтобы выполнялись требования ВНТП-213-93 по свободному - доступу к оборудованию при монтаже и эксплуатации;

      - нанесением знаков опасности на лицевой стороне незаблокированных, но закрытых дверей, подлежащих оперативному обслуживанию и профилактике, закрывающих доступ к токоведущим частям оборудования, находящимся под напряжение;

      - применением для проведения ремонтных и профилактических работ электроинструмента 

     - ручных электрических машин с классом защиты от поражения электрическим током III;

     - проведением персоналом оперативных переключений с обязательным использованием индивидуальных средств защиты.

Все металлические нетоковедущие части необходимо заземлить и присоединить к общему контуру заземления здания и трансформаторной подстанции.

6.9. Пожарная безопасность

При проектировании насосной использовали требования СНиП 2.01.02-85 «Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений», ГОСТ 12.1.004-91 Пожарная безопасность ППБ 01-03 от 18.06.2003  № 313.
Насосная относится к возгораемому зданию II степени огнестойкости и Д категории производства в соответствии со СНиП 2.09.02-85 «Административные и бытовые здания».

Расстояние от края проезжей части и свободно спланированной территории до стены здания составляет 30 м.

Источниками возгорания могут служить: замыкание электропроводки; перегрузка приводов; применение открытого огня.
Проектом предусматривается наличие средств пожаротушения. Насосную необходимо обеспечить пожарными щитами из расчета один щит на площадь до 5000м2. Площадь станции 1200м2. Принимаем 1 пожарный щит. Для вывода людей из очага возможного пожара предусмотрены эвакуационные выходы (ворота).

Для тушения возможного очага пожара предусматриваем огнетушители: химические и углекислотные. Огнетушители устанавливаем по два в каждом помещении.

Требования, предъявляемые ГОСТ 12.1.004-91 «Пожарная безопасность при проведении ремонтных работ»:

     1. Проведение ремонтных работ с применением открытого огня в действующих взрывоопасных цехах допускается в исключительных случаях, когда эти работы невозможно проводить в специально отведенных для этой цели постоянных местах. Указанные работы, за исключением аварийных случаев, проводят в дневное время с разрешения главного инженера предприятия и только в том случае, если они не создают угрозу взрыва или пожара и не противоречат технологическому регламенту.

     2. При проведении ремонтных работ в действующих цехах необходимо принять меры против выделения огнеопасных газов, паров и пылей в

воздушную среду цеха или разлива горючих жидкостей.

Вскрытие люков и крышек аппаратов, слив продуктов, загрузка через открытие люки, а также проведение операций, способствующих образованию взрывоопасных концентраций в период проведения огневых работ в цехе, запрещаются.

     3. При выполнении ремонтных работ необходимо осуществлять непрерывный контроль за состоянием воздушной среды в аппаратах, коммуникациях, на которых проводятся указанные работы, и в опасной зоне, особенно у мест, где ведутся огневые работы. При повышении концентрации горючих паров и газов в воздухе выше ПДК ремонтные работы должны быть прекращены.

     4. При ремонте в действующих цехах в зависимости от обстоятельств должны использоваться воздушные или водяные завесы, местная вентиляция, переносные вентиляционные агрегаты, временные герметизирующие кабины с подпором чистого воздуха, в которые помещается ремонтируемое оборудование.

     5. При проведении огневых работ в помещениях необходимо: исключать возможность проникновения огнеопасных газов и паров к месту производства этих работ; очищать от загрязнений огнеопасными продуктами (пылью, смолой и т.п.) площадки, технологическое оборудование и строительные конструкции; не допускать попадания искр в траншеи, лотки и другие устройства, в которых могут появиться горючие жидкости или их пары, а также в проемы межэтажных перекрытий; усиливать вентилирование помещений и естественное проветривание путем открытия фрамуг, окон и фонарей.

7. ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА

7.1. Актуальность природоохранных мероприятий и рационального природопользования

Все стороны деятельности человечества, и в том числе природоохранная деятельность, неразрывно связаны с производством и потреблением энергии, прежде всего электрической. Однако резкий рост темпов развития энергетики, без которого пока что немыслим научно-технический прогресс, ставит две важнейшие проблемы, от успешного решения которых во многом зависит будущее человечества.

Во-первых, это проблема обеспеченности энергетическими ресурсами, во-вторых, проблема влияния энергетики на состояние окружающей среды.

Существует довольно много источников энергии, отличающихся друг от друга не только по физическим и химическим свойствам, но и по величине запасов, исчерпаемости и возобновляемоести, воздействию на окружающую среду и стоимости. В настоящее время выбор того или иного источника определяется, главным образом, именно затратами, связанными с добычей и потреблением энергии. При этом часто не учитывается экологический и социальный ущерб.

Энергетика является одной из самых загрязняющих отраслей народного хозяйства.

Наиболее распространенной в настоящее время является теплоэнергетика, обеспечивающая нашу страну 3/4 всей вырабатываемой энергии. Теплоэнергетика основывается на сжигании различных видов органического топлива – нефти, газа, угля, торфа, сланца.

ТЭС являются одними из основных загрязнителей атмосферы твердыми частицами золы, окислами серы и азота, другими веществами, оказывая вредное воздействие на здоровье людей, а также углекислым газом, способствующим возникновению «парникового эффекта».

ГЭС, особенно на равнинных реках, например на Волге, связаны со строительством крупных плотин и водохранилищ, а это ведет к затоплению ценных сельскохозяйственных угодий, лесов, памятников природы, культуры и архитектуры, переселению людей из родных мест, гибели значительного количества рыбы, замедлению скорости течения реки, что значительно снижает ее способность к самоочищению, изменению местного климата из-за повышения влажности и др. Только ГЭС, построенные на горных реках с естественными водопадами, к тому же не слишком мощные, лишены значительной части указанных недостатков.

Главным препятствием в развитии так называемой традиционной энергетики может стать присущее ей сильное тепловое загрязнение окружающей среды, усиливающее угрозу термодинамического (теплового) кризиса.

7.2. Анализ влияния насосной станции на экологические системы

Для дипломной работы было выбрано отделение тепловодоснабжения, сетей и подстанций, а именно береговая станция «Шигирская насосная».

–                    береговая станция, предназначенная для перекачивания воды из Шигирского озера на хлораторную станцию;

–                    хлораторная станция, предназначенная для хлорирования питьевой воды. В год хлораторная станция вырабатывает около 2 млн.м3 хлорированной питьевой воды, направляемой как на промплощадку предприятия, так и в г.Кировград;

–                    насосная хлораторной станции, предназначенная для подачи воды на объекты предприятия и в г.Кировград.

Рисунок 4 - Схемы образования отходов

–                    Вода используется для подачи на металлургическое предприятие для собственных нужд. Отработанная вода, с высоким содержанием вредных веществ, попадает в городскую водосточную  сеть и наносит экологический вред. В стоках содержатся  оксиды азота, аммиак, сероводород, хлор, фтор, а также  соединения фосфата, ртути и мышьяка. Вредоносное действие сточных вод заключается главным образом в окислительных процессах, вследствие которых уменьшается содержание в воде кислорода, увеличивается биохимическая потребность в нем, ухудшаются органолептические показатели воды.

–                         Предельно допустимые концентрации основных загрязняющих веществ  представлены в таблице 10.

Таблица 10  – ПДК основных загрязняющих веществ

–                    Потребление электрической энергии оказывает на человека неблагоприятное воздействие в виде электромагнитного излучения. При длительном воздействии на человека оно способно вызвать рак, лейкемию, опухоли мозга, рассеянный склероз и другие тяжелые заболевания.

–                         Предельно допустимые уровни напряженности электромагнитного поля указаны в таблице  11.

–                         В России действует СанПиН 2.2.4.1191—03 «Электромагнитные поля в производственных условиях, на рабочих местах. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы».

Таблица 11 - Предельно допустимые уровни напряженности электромагнитного поля

7.3. Пути экологизации проекта

Для устранения или минимизации негативных факторов, воздействующих на окружающую среду и человека, предлагается выполнить ряд мероприятий:

     А) Для уменьшения воздействия электромагнитного излучения на человека необходимо:

     1) Обязательно заземление всех изолированных от земли крупногабаритных объектов, включая электродвигатели и насосы и др.;

     2) Экранирование источников электромагнитного излучения;

     3) Применение индивидуальных средств защиты (защитная одежда). Защитная одежда включает в себя: комбинезон или полукомбинезон, куртку с капюшоном, халат с капюшоном, жилет, фартук, средство защиты для лица, рукавицы (или перчатки), обувь. Все части защитной одежды должны иметь между собой электрический контакт;

     Б) Для уменьшения воздействия на экологию сточных вод, следует использовать очистные сооружения. Отработанная вода стекает в водоприёмные  колодцы  с  решётками  и   поступают   в   колодец-ливнесброс, оборудованный переливной стенкой, при которой на  очистку  поступает  только загрязнённая вода дождевого стока с территории,  а  остальная  часть сбрасывается  в  городскую  водосточную  сеть.   Колодец-ливнесброс   служит одновременно и  песколовкой  для  задержания  наиболее  крупных  минеральных загрязнителей. Отсюда стоки поступают в вертикальный отстойник. Такие   очистные   сооружения   обеспечивают   остаточное    содержание нефтепродукта в воде после фильтрации не  выше  4  мг/л,  что  удовлетворяет санитарным требованиям;

В качестве энергосберегающих мероприятий в данной дипломной работе рассматривается внедрение автоматизированного электропривода.

Данный проект является экологичным, так как после модернизации и автоматизации электропривода насосной станции снижаются затраты на электроэнергию за счет уменьшения мощности электродвигателей в два раза.         Снижение мощности двигателя происходит за счет увеличения коэффициента использования двигателя по пусковому моменту в системе ПЧ-Д (преобразователь частоты - двигатель). Так же в системе ПЧ-Д имеется возможность рекуперативного торможения, за счет этого в сеть возвращается реактивная мощность, на сегодняшний день это является актуальным моментом.

Также автоматизация объекта позволит уменьшить число аварийных ситуаций, что косвенно уменьшит не рациональное потребление водных ресурсов, и влияние на экологию при проведении ремонтных работ.

8. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

В учебном плане по каждой дисциплине имеется графа «Самостоятельная работа» с указанием количества часов, отведенных на эту работу.

В рабочих программах по каждой дисциплине должен быть предусмотрен раздел «Самостоятельная работа», в котором должны быть изложены:

1.Количество часов, выделенных в учебном плане на самостоятельную работу.

2.Число заданий на самостоятельную работу, которое студент должен выполнить в процессе изучения дисциплины.

3.Количество часов, отводимое на выполнение каждого задания.

4.Краткое содержание каждого задания.

5.Сроки и формы промежуточного контроля и приёма зачета по выполненным заданиям.

В зависимости от специфики преподаваемой дисциплины допускается выдача одного (а не нескольких) заданий на весь семестр с установлением сроков промежуточного контроля выполнения каждого из этапов самостоятельной работы.

Если дисциплина читается в течении 2х и более семестров, в рабочей программе должны быть предусмотрены задания на самостоятельную работу в каждом семестре. При этом трудоёмкость заданий должна быть равномерно распределена по семестрам.

Все виды самостоятельной работы, предусмотренные в рабочей программе по каждой дисциплине, должны быть обеспечены методическими указаниями, являющимися неотъемлемой частью методического обеспечения читаемой дисциплины.

Дополнительная нагрузка преподавателя, связанная с проведением самостоятельной работы, вносится в индивидуальный план преподавателя. При этом общая аудиторная нагрузка преподавателя не должна превышать предельной нормы - 900 часов. В случае превышения этой нормы зав. кафедрой обязан перераспределить нагрузку между преподавателями кафедры, доведя её до установочной нормы.

Настоящие методические указания предлагают вопросы по самостоятельному изучению теоретического курса и по отдельным темам курса, указывается, какие из пунктов программы являются особо важными и обязательными для глубокого изучения.

Раздел 1.   Организация эксплуатации электроустановок потребителей.

Тема   1.1  Обязанность  и ответственность потребителей за выполнением правил.

Тема 1.2 Приемка в эксплуатацию электроустановок.

Тема 1.3 Требования к электротехническому персоналу и его подготовка.

В результате изучения раздела студент должен знать:

Требования, предъявляемые к потребителю. Какие документы должны быть при сдаче электроустановок в эксплуатацию: нормативные, проектная документация, акты скрытых работ, акты испытаний электроустановок. Требования к персоналу, его квалификация, группы допуска к работе в электроустановках.

Раздел 2. Эксплуатация электрооборудования, кабельных и воздушных линий электропередач

Тема 2.1  Организация и структура электроремонтного производства.            

Тема 2.2  Техническое обслуживание кабельных линий, ВЛ.

Тема 2.3 Организация обслуживания трансформаторов.

Тема 2.4 Оперативное и техническое обслуживание трансформаторов.

Тема.2.5 Эксплуатация электрооборудования зданий

В результате изучения раздела студент должен:

Иметь представление о монтаже кабельных и воздушных линий, периодичность их осмотров и технического обслуживания. Силовые трансформаторы - условия параллельной работы силовых трансформаторов, правила эксплуатации, периодичность осмотров, охрана окружающей среды.

Раздел 3. Электроустановки специального назначения.

Тема 3.1 Электросварочные установки.

Тема 3.2 Электротермические установки.

Тема 3.3 Переносные и передвижные электроприемники.

В результате изучения раздела студент должен знать:

Требования, предъявляемые к электроустановкам специального назначения. Какие документы должны быть при сдаче электроустановок в эксплуатацию: нормативные, проектная документация, акты испытаний электроустановок.

Раздел 4. Учет электроэнергии

Тема 4.1 Основные положения

Тема 4.2 Обязанности, права и ответственность потребителя электроэнергии

Тема 4.3 Обязанности, права и ответственность энергоснабжающей организации.

В результате изучения раздела студент должен знать:

Требования, предъявляемые к узлам учета электроэнергии. Какие документы должны быть при сдаче узлов учета в эксплуатацию: нормативные, проектная документация.

Таблица 12 - Распределение работ по часам

Таблица 13 - Задание на самостоятельную работу

Продолжение таблицы 13