Паросиловое хозяйство «Волхов»

Со второй половины XIX века начался период бурного расцвета и практического применения нового вида энергии — электричества. Наличие электроэнергии является важнейшим условием работы всех промышленных предприятий. Основанными потребителями электроэнергии являются различные отрасли промышленности, транспорт, сельское хозяйство, коммунальное хозяйство городов и поселков. При этом более 70% потреблений приходится на промышленные объекты.

Для обеспечения подачи электроэнергии в необходимом количестве и соответствующего качества, от энергосистем к промышленным объектам, установкам или устройствам, служат системы электроснабжения промышленных предприятий, состоящих из сетей напряжением до 1 кВ и выше, с глухо-заземленной и изолированной нейтралью.

В апреле 1996 г. был принят «Федеральный закон об энергосбережении». На основании этого закона в 1998 г была принята «Федеральная программа по энергосбережению», которая называется «Федеральная целевая программа энергосбережения в РФ» — эта программа является основной энергосберегательной политикой в государстве, в регионах и отраслях на 1998;2008г. Для ускорения выполнения целевой программы в августе 1998 г правительством РФ принято постановление «Об дополнительных мерах, по стимулированию энергосбережения в РФ».

Для улучшения использования электрической энергии постановлением правительства РФ в августе 1998 г принято и утверждено положение о государственном энергетическом надзоре. Этот документ четко определил функции и задачи Госэнергонадзора, одним из приоритетных темпов его работы является осуществление надзора за проведением организации мероприятий по сбережению топливно — энергетические ресурсов (ТЭР), и их снижению на единицу выпускаемой продукции.

Сбережение ТЭР, понятие очень сложное и включает в себя различные аспекты и направление деятельности, при этом предусматривается стимулы для повышения энерго эффективности и экономного расходования электроэнергии и энергоресурсов:

— глобальные;

— национальные;

— корпоративные;

— личные.

На протяжении всей истории развития нашей страны отчетливо просматривается ускорение развития электрической и топливной промышленности. Особенно сооружение электростанций большой мощности, в большинстве случаев атомных.

Источниками электроэнергии филиала ООО «Паросиловое хозяйство — Волхов» являются: шестая гидроэлектростанция, система «Ленэнерго» и собственные турбогенераторы. Источником теплоснабжения является само предприятие ООО «Паросиловое хозяйство — Волхов».

1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ.

1.1 Технологический процесс цеха.

Основной деятельностью ПСХ является производство:

1) пара для технологических нужд завода и сторонних организаций;

2) горячей воды для отопления и горячего водоснабжения города.

(Волхов-2) и завода и других организаций.

3) электроэнергии для заводских нужд.

На участке химводоочистки (ХВО) производится очистка исходной (речной) воды химическими реагентами с целью доведения её качества до требуемых норм по схеме: коагуляция в осветлителях, фильтрование на механических фильтрах — 2-х ступенчатое натрий — катионирование.

Задачи водоподготовки — обеспечение:

1) города и завода подпиточной водой питьевого качества для горячего водоснабжения;

2) паровых котлов питательной водой в соответствии с нормами качества для надёжной и экономичной работы котлов при отсутствии внутренних отложений на поверхностях нагрева, отсутствии коррозии конструкционных материалов, получения в котле пара высокой чистоты. Удаление взвешенных веществ и коллоидных примесей из воды осуществляется с помощью коагулянта и флокулянта в осветлителях и механических фильтрах. В химводоочистке установлено: 3 осветлителя общей производительностью 450 м³/час, 7 механических фильтров, загруженных антрацитом (5 фильтров- 2-х камерных по 120 м³/час, 2 фильтра — однокамерных по 60 м?/час). В ПСХ используется коагулянт — сернокислый алюминий (A1₂(SO₄)3 18H₂O), который выпускается на заводе в производстве полифосфатов. Коагуляцией называется процесс укрупнения коллоидных частиц, завершающийся выпадением вещества в осадок. Осадок (шлам) из осветлителя удаляется путём непрерывной и периодической продувки осветлителей. Для ускорения и стабилизации процесса коагуляции в осветлителе используют флокулянт — «Санфлок».

Химическое взаимодействие реагентов с растворёнными в воде веществами происходит следующим образом:

Вода после осветлителей поступает в бак коагулированной воды, а затем насосами подаётся на фильтрование на механические, а затем натрий — катионитовые фильтры. Фильтрованием называется процесс осветления воды путём пропуска её через пористое вещество (антрацит, кварцевый песок), на поверхности и в порах которого вода оставляет грубодисперсные примеси. Натрий — катионитный метод умягчения воды основан на способности некоторых нерастворимых в воде веществ (катеонитов — КУ-2−8 и др. синтетических смол), отрегенирированных технической солью NaCI, обменивать подвижно расположенный катион Na на Са и Mg. Вместо кальциевых и магниевых солей в обрабатываемой воде образуется эквивалентное количество легкорастворимых натриевых солей, которые не вызывают при нагревании образования отложений на поверхностях нагрева в виде накипи.

Осветленная вода после механических фильтров поступает на пароводяные теплообменники и, далее, в деаэраторы подпиточной воды, а после первой и второй ступеней натрий — катионитовых фильтров вода поступает в бак химочищенной воды, а затем насосами подаётся на деаэраторы питательной воды, установленные в котлотурбинном цехе. В ПСХ используются термические атмосферные деаэраторы смешивающего типа (6 штук), в которых при нагреве воды паром до 102−104°С при давлении 0,3 кгс/см² происходит удаление из воды растворённых агрессивных газов — кислорода и углекислоты. Подпиточная вода после деаэраторов накапливается в аккумуляторных баках, а затем насосами подается в город и завод для горячего водоснабжения. В зимнее время подпиточная вода смешивается с обратной водой идущей из города (завода) из системы отопления, сетевыми насосами подаётся на бойлеры (вертикальные пароводяные подогреватели) сетевой воды, где подогревается до необходимой температуры согласно графику в зависимости от температуры наружного воздуха и идёт в город (завод) на отопление и горячее водоснабжение. Вода после деаэраторов питательной воды питательными насосами подаётся на паровые котлы для производства пара. В котлотурбинном цехе ПСХ в здании котельной установлено 4 паровых котла, а в здании ТЭЦ — 3 паровых котла, которые могут работать на паровые турбины. Паровой котёл — это устройство, имеющее топку, обогреваемое продуктами сжигаемого в ней топлива и предназначенное для получения пара с давлением выше атмосферного, используемого вне самого устройства. В качестве основного топлива в ПСХ используется природный газ, а резервного — мазут. Котёл состоит из барабана и трубной системы. При сжигании топлива в топке котла выделяется большое количество тепла, которое нагревает воду, циркулирующую в трубах. Тепло передаётся тремя способами: излучением, конвекцией и теплопроводностью. В барабане котла происходит отделение пара от воды, вода по опускным трубам из барабана поступает в нижние коллекторы, из которых по подъёмным (экранным) трубам вновь поднимается в барабан за счёт естественной циркуляции. Питательная вода насосами подаётся в экономайзер (система змеевиков), установленный в конвективной части котла, где подогревается от 102 до 240 °C и частично испаряется, т. е. превращается в пар.

Экономайзер служит для нагрева и частичного испарения воды за счёт температуры уходящих из котла газов. Из экономайзера вода поступает в барабан.

Для обеспечения процесса горения топлива; на горелки вентилятором подаётся воздух и из газопровода — природный газ. Воздух предварительно подогревается в воздухоподогревателе, который, также как и экономайзер, установлен в конвективной части котла Пар из барабана котла поступает в конвективный пароперегреватель, где из насыщенного преобразуется в перегретый пар, за счёт тепла уходящих газов. Перегретый пар применяется на технологические и отопительные нужды завода и отпускается сторонним потребителям. В ПСХ пар используется на подогрев воды в пароводяных теплообменниках.

Пар от котлов №№ 5,6,7 с давлением 39 кгс/см² и температурой 440 °C поступает на коллектор высокого давления, а затем на редукционноохладительные установки или на турбогенераторы для выработки электроэнергии. В ПСХ установлено два паровых турбогенератора с противодавлением Р-6−35/5М-1 суммарной номинальной мощностью 12 МВт. Выработанная турбогенераторами ПСХ электроэнергия расходуется на покрытие собственных нужд ПСХ (энергопотребляющее оборудование котельной и ТЭЦ) и электропитание основного и вспомогательного оборудования филиала «Волховский алюминий». Средняя годовая выработка электроэнергии турбогенераторами ПСХ—32 000;35000 тыс. кВт ч. Отработанный пар с турбогенераторов с параметрами: давление — 6 кгс/см², температура -250°С используется потребителями. Сведения о составе и работе оборудования ПСХ приведены в таблицах. Средняя годовая выработка тепловой энергии ПСХ составляет 450 000−500 000 Гкал. Стоимость 1 Гкал тепла, отпускаемого на сторону, утверждена региональной энергетической комиссией и составляет 166 руб. Фактическая себестоимость теплоэнергии выше.

1.2 Основное оборудование котлотурбинного цеха.

Таблица 1.

1.3 Назначение котлотурбинного цеха.

Основной деятельностью Паросилового хозяйства является выработка тепловой и электрической энергии для технологических нужд завода и сторонних организаций, а также для снабжения горячей водой на отопление и горячее водоснабжение города и завода. В 1993 году в Паросиловом хозяйстве установлено два турбогенератора Р-6−35/5 мощностью 6МВт каждый. Получаемая от них энергия используется для собственных нужд ООО «ПСХ».

Паровой котел — это устройство, имеющее топку, обогреваемое продуктами сжигаемого в ней топлива и предназначенное для получения пара. Котлотурбинный цех выдает потребителям пар с давлением 7 атмосфер и температурой 250 °C, пар для бойлеров отопление с давлением 1,2 атмосфер и температурой 250 °C, горячую водой температурой 70 — 120 °C. Суммарная нагрузка котлотурбинного цеха выражается в паре вырабатываемом котлоагрегатами, составляет: зимой максимальная 250 — 260т/ч, средняя — 170т/ч, летом максимальная 110 — 120т/ч, средняя — 65т/ч. Зимняя максимальная загрузка котлотурбинного цеха может быть покрыта, при форсированной работе, шестью котлоагрегатами. Летняя как средняя, так и максимальная нагрузка при работе двух котлоагрегатов. Всего в Паросиловом хозяйстве установлено семь паровых котлов. Из них три котла по 50т/ч, давлением 40 атмосфер, температурой пара 440 °C, установлены в новой части здания, а остальные меньшей производительности от 30 до 40т/ч, давлением 22 атмосферы, температурой 350 °C, установлены в старой части здания.

2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ.

2.1 Выбор рода тока и напряжения.

В России для электроснабжения промышленных предприятий, гражданских зданий, сооружений и быта принят род тока — трехфазный, переменный, частотой 50Гц. Исходя из выше сказанного, принимаем род тока — трехфазный, переменный, частотой 50Гц.

В общем случае при проектировании в отдельных звеньях системы электроснабжения выбор напряжения производится на основании технико-экономических сравнений вариантов с разными напряжениями. Сравнение вариантов производится по капитальным затратам, расходу цветных металлов, потерям электроэнергии и эксплуатационным затратам. Технико-экономическое обоснование не требуется при проектировании новых цехов, отдельных участков и расширение производства для увеличения выпуска продукции в условиях действующего предприятия.

Исходя из номинального ряда напряжений [Л-1 таблица 1.19; 1.20] в настоящем проекте принимаем напряжение 10кВ для электрических сетей. Для сетей до 1кВ — 380 В. Напряжение 380В — самое распространенное стандартное напряжение на которое рассчитано большинство электрооборудования, в том числе электродвигатели малой и средней мощности. Для сетей освещения принимаем 380/220 В, для помещений особо опасных напряжение — 12 В.

2.2 Определение категории потребителя.

По обеспечению надёжности электроснабжения потребителей разделяют на три категории:

1- потребители I категории, перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, повреждение дорогостоящего оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса.

2- потребители II категории, перерыв в электроснабжении которых приводит к массовому недоотпуску продукции, простоям рабочих мест, механизмов и промышленного транспорта.

3- потребители III категории — электроприёмники несерийного производства продукции, вспомогательные цеха, коммунально-хозяйственные потребители.

Перерыв в электроснабжении котлотурбинного цеха может привести к необратимым последствиям: недовыпуску продукции на производстве, выходу из строя дорогостоящего оборудования (котлов, трубопроводов, экономайзеров, оборудования химводоочистки и другое). Массовому выходу из строя трубопроводов и отопительных приборов (батарей) и как следствие к большим материальным затратам на восстановление нормального тетплоснабжения. Так же при: прорыве трубопроводов с горячей водой, взрыве котлов, остановки дымососов, насосов, возможны человеческие жертвы. Исходя из выше изложенного, электроснабжение котлотурбинного цеха относится к потребителям первой категории согласно ПУЭ, поэтому принимаем две радиальные кабельные линии, рассчитанные на полную нагрузку потребителей.

2.3 Расчет и выбор электродвигателей основного оборудования.

Для приводов насосов, дымососов и вентиляторов котлотурбинного цеха применяют асинхронные электродвигатели переменного трехфазного тока, с короткозамкнутым ротором. В качестве приводов центробежных насосов, используемых на котельной, принимают асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором серии 4А. При работе таких электродвигателей магнитное поле вращается с одной скоростью, а ротор вращается асинхронно, то есть с частотой вращения отличной от частоты вращения магнитного поля на угол. Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором наиболее подходящим электроприводом для небольших насосов. Они значительно дешевле электродвигателей всех других видов и типов, а обслуживание их значительно проще. Пуск асинхронных двигателей осуществляется с помощью магнитных пускателей и не требует, каких либо дополнительных пусковых устройств, что дает возможность значительно упростить схему автоматического управления агрегатом.

Произведем расчет и выбор электродвигателя для сетевого насоса, который предназначен для откачивания горячей воды из резервуара и подачи ее в теплосеть.

Мощность двигателя определяется по формуле:

(1).

где Р — мощность электродвигателя, кВт;

К =1,1 - коэффициент запаса;

Q - производительность насоса, ;

H - напор насоса, ;

j - удельный вес жидкости, ;

= 0,6 — коэффициент полезного действия насоса;

= 1 — коэффициент полезного действия передачи.

По расчетной мощности выбираем двигатель с короткозамкнутым ротором.

Таблица 2.

Аналогично выбираем двигатели остального оборудования. Данные расчета сведены в таблицу.

Таблица 3.

Двигатели основного оборудования.

2.4 Расчет нагрузки котлотурбинного цеха.

2.4.1 Расчет нагрузок двигателей насосов.

Определяем расчетную мощность двигателей:

(2).

где — расчетная мощность, кВт;

— установленная мощность, кВт;

— коэффициент использования.

Определяем :

(3).

где — угол диэлектрических потерь;

— синус угла диэлектрических потерь;

— коэффициент мощности.

Определяем реактивную мощность:

(4).

где — реактивная мощность, кВАР;

— расчетная мощность, кВт;

— угол диэлектрических потерь.

Определяем расчетный ток:

(5).

где — расчетный ток, А;

— расчетная мощность, кВт;

— номинальное напряжение, В;

— коэффициент мощности.

2.4.2 Расчет нагрузок двигателей дымососов.

Определяем расчетную мощность двигателей:

(6).

где — расчетная мощность, кВт;

— установленная мощность, кВт;

— коэффициент использования.

Определяем :

(7).

где — угол диэлектрических потерь;

— синус угла диэлектрических потерь;

— коэффициент мощности.

Определяем реактивную мощность:

(8).

где — реактивная мощность, кВАР;

— расчетная мощность, кВт;

— угол диэлектрических потерь.

Определяем расчетный ток:

(9).

где — расчетный ток, А;

— расчетная мощность, кВт;

— номинальное напряжение, В;

— коэффициент мощности.

2.4.3 Расчет нагрузок двигателей дутьевых вентиляторов.

Определяем расчетную мощность двигателей:

(10).

где — расчетная мощность, кВт;

— установленная мощность, кВт;

— коэффициент использования.

Определяем :

(11).

где — угол диэлектрических потерь;

— синус угла диэлектрических потерь;

— коэффициент мощности.

Определяем реактивную мощность:

(12).

где — реактивная мощность, кВАР;

— расчетная мощность, кВт;

— угол диэлектрических потерь.

Определяем расчетный ток:

(13).

где — расчетный ток, А;

— расчетная мощность, кВт;

— номинальное напряжение, В;

— коэффициент мощности.

2.4.4 Расчет нагрузок двигателей задвижек.

Определяем расчетную мощность двигателей:

(14).

где — расчетная мощность, кВт;

— установленная мощность, кВт;

— коэффициент использования.

Определяем :

(15).

где — угол диэлектрических потерь;

— синус угла диэлектрических потерь;

— коэффициент мощности.

Определяем реактивную мощность:

(16).

где — реактивная мощность, кВАР;

— расчетная мощность, кВт;

— угол диэлектрических потерь.

Определяем расчетный ток:

(17).

где — расчетный ток, А;

— расчетная мощность, кВт;

— номинальное напряжение, В;

— коэффициент мощности.

2.4.5 Расчет нагрузок освещения.

При расчете освещения нагрузка принимается сосредоточенной и расчет ведется исходя из коэффициента спроса.

Определяем коэффициент спроса:

(22).

где — коэффициент спроса;

— коэффициент использования.

Определяем расчетную мощность освещения:

(23).

где — расчетная мощность, кВт;

— установленная мощность, кВт;

— коэффициент спроса.

Определяем :

(24).

где — угол диэлектрических потерь;

— синус угла диэлектрических потерь;

— коэффициент мощности.

Определяем реактивную мощность:

(25).

где — реактивная мощность, кВАР;

— расчетная мощность, кВт;

— угол диэлектрических потерь.

Определяем расчетный ток:

(26).

где — расчетный ток, А;

— расчетная мощность, кВт;

— номинальное напряжение, В;

— коэффициент мощности.

2.4.6 Определяем суммарные нагрузки.

Определяем суммарную установленную мощность:

(27).

где — суммарная установленная мощность, кВт;

— мощности каждой группы приемников, кВт.

Определяем суммарную расчетную мощность двигателей:

(28).

где — суммарная расчетная мощность, кВт;

— расчетные мощности каждой группы приемников, кВт.

Определяем суммарную реактивную мощность:

(29).

где — суммарная реактивная мощность, кВАР;

— реактивные мощности каждой группы приемников, кВт.

Определяем суммарную полную мощность:

(30).

где — суммарная полная мощность, кВА;

— суммарная расчетная мощность, кВт;

— суммарная реактивная мощность, кВАР.

Определяем суммарный расчетный ток:

(31).

где — суммарный расчетный ток, А;

— расчетный ток каждой группы приемников, А.

Все данные и расчеты сведены в таблицу 4.

2.5 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов.

При выборе числа и мощности силовых трансформаторов технико-экономический расчет не производит, так как для надежного электроснабжения, запитывание котлов производим так, чтобы каждый котел питался от своего силового трансформатора.

Для расчета берем трансформаторы мощностью 1000 кВ А.

Определяем коэффициент загрузки трансформаторов.

Коэффициент загрузки должен находится в пределах от 0,6 до 0,8, так как при таком коэффициенте загрузки трансформаторы работают с максимальным коэффициентом полезного действия.

Расчет ведем по формуле:

(32).

где — коэффициент загрузки;

— полная мощность котельной, кВА;

— суммарная мощность трансформаторов, кВА.

Так как в котлотурбинном цехе установлено, четыре котла и каждый то следовательно суммарная мощность трансформаторов = 4000 kBA, по 1000 кВА каждый.

Коэффициент загрузки находится в заданных пределах.

Котлотурбинный цех является потребителем первой категории (пункт 1.4. дипломного проекта), поэтому для надежного электроснабжения и с учетом перспективных нагрузок принимаем один трансформатор для резервировании, трансформаторы подключаем к первой секции шин.

Таким образом, для электроснабжения котельной принимаем три трансформатора и один трансформатора резервных.

Таблица 6 Технические данные трансформаторов.

2.6 Конструктивное исполнение трансформаторной подстанции.

ТП являются основным звеном системы электроснабжения. Основными типами ТП промышленных предприятий являются:

I Заводские подстанции:

1. Главная понизительная подстанция (ГПП) с открытым РУ для питания цеховых и межцеховых подстанций.

2. Распределительные пункты (РП) и отдельно стоящие ТП с закрытыми РУ.

II Цеховые подстанции для питания одного или нескольких цехов.

1. Отдельно стоящие.

2. Встроенные и пристроенные.

3. Внутрицеховые.

Трансформаторная подстанция, предназначена для питания котлотурбинного цеха (из-за архитектурных, производственных и других соображений), выполнена отдельно стоящей.

В настоящее время в цехах промышленных предприятий наибольшее распространение имеют комплектные трансформаторные подстанции КТП, поэтому для приема, преобразование и распределение электроэнергии принимаем комплектную трансформаторную подстанцию для внутренней установки. Она состоит из трех основных элементов: вводного устройства первичного напряжения или РУ-10 кВ, силовых трансформаторов и распределительного устройства 0,4 кВ.

Распределительное устройство 10 кВ выполняется из комплектных ячеек заводского изготовления для внутренней установки типа КРУ.

Масляный выключатель в ячейках такого типа расположен на выкатной тележке; при этом роль шинных и линейных разъединителей выполняют втычные контакты. На выкатных тележках так же монтируются трансформаторы напряжения, разрядники, силовые предохранители и разьединители.

Камера трансформатора имеет естественную вентиляцию через верхние и нижние проемы с помощью жалюзи. Для уменьшения токов короткого замыкания работа трансформаторов предусмотрена раздельно. Трансформаторы устанавливают в камере так, чтобы без снятия напряжения обеспечивалось удобное и безопасное обслуживание.

Распределительное устройство 0,4 кВ оборудовано распределительными щитами с двух сторонним обслуживанием, которые расположены в закрытых шкафах и управляются ручками или ключами, расположенными на дверцах шкафов.

Подстанция имеет секционные шины по стороне низшего напряжения и по стороне высшего напряжения. Секционирование по высокой стороне осуществляется масляным выключателем, по низкой стороне автоматическим выключателем.

2.7 Расчет токов короткого замыкания.

В электрических установках могут возникать различные виды коротких замыканий, сопровождающиеся резким увеличением тока. Поэтому электрооборудование, устанавливаемое в системах электроснабжения, должно быть устойчивым к токам короткого замыкания и выбираться с учётом величин этих токов.

Различают следующие виды коротких замыканий: трёхфазное, или симметричное — три фазы соединяются между собой; двухфазное — две фазы соединяются между собой, без соединения с землёй; однофазное — одна фаза соединяется с нейтралью источника через землю; двойное замыкание на землю — две фазы соединяются между собой и с землёй.

Для предотвращения коротких замыканий и уменьшения их последствий необходимо: устранить причины, вызывающие короткие замыкания; уменьшить время действия защиты; применить быстродействующие выключатели; применить АРН для быстрого восстановления напряжения генераторов; правильно вычислить величины токов короткого замыкания и по ним выбрать необходимую аппаратуру, защиту и средства ограничения токов короткого замыкания.

Для вычисления токов короткого замыкания составляют расчетную схему, соответствующую нормальному режиму работы системы электроснабжения. В расчетной схеме учитывают сопротивление питающих генераторов, трансформаторов, высоковольтных линий, реакторов.

Из общей схемы электроснабжения возьмем участок схемы и по нему произведем расчет.

1) рассчитываем токи короткого замыкания на шинах распределительного устройства РУ-1ОкВ, Решение производим в именованных единицах. Принимаем базисное напряжение кВ, так как базисное напряжение точки короткого замыкания, при среднем номинальном напряжении 10,5кВ.

Рис. 1.

Определяем сопротивление трансформатора.

Принимаем базисное напряжение кВ, так как за базисное напряжение принимаем напряжение точки короткого замыкания, при среднем номинальном напряжение 10,5кВ.

Определяем сопротивление трансформатора:

(33).

где — сопротивление трансформатора, Ом;

— напряжение короткого замыкания, кВ;

— среднее номинальное напряжение, кВ;

— номинальная мощность трансформатора, МВА.

Определяем сопротивление реактора:

(34).

где — сопротивление реактора, Ом;

— среднее номинальное напряжение, кВ;

— номинальный ток реактора, кА;

— номинальное сопротивление, %.

Определяем сопротивление кабельной линии:

(35).

где — сопротивление кабельной линии, Ом;

— длина кабельной линии, км;

— индуктивное сопротивление, Ом/км.

Определяем результирующее сопротивление:

(36).

где — результирующее сопротивление, Ом;

— сопротивление цепи, Ом.

Так как, то;;;

Определяем ток короткого замыкания (к.з.):

(37).

где — ток короткого замыкания, кА;

— базисное напряжение, кВ;

— результирующее сопротивление, Ом.

Определяем ударный ток короткого замыкания:

(38).

где — ударный ток к.з., кА;

К_у = 1,8 — ударный коэффициент тока к.з.;

I_k — ток к.з., кА.

Определяем действующее значение ударного тока:

(39).

где — действующее значение ударного тока, кА;

— ток к.з., кА.

Определяем установившийся ток к.з.:

(40).

где — установившейся ток к.з., кА;

— ток к.з., кА.

Определяем сверх переходной ток к.з.:

(41).

где =8,27 — сверх переходной ток, кА;

— ток к.з., кА.

Определяем полную мощность к.з.:

(42).

где — полная мощность к.з., MBA;

— ток к.з., кА;

— базовое напряжение, кВ.

В схеме электроснабжения устанавливается реактор для ограничения токов короткого замыкания на линии 10кВ до таких значений, которые позволяют применять сравнительно легкую аппаратуру (выключатели, разъединители) не завышать сечение кабеля в сети электроснабжения.

2.8 Выбор высоковольтного оборудования .

В дипломном проекте производим выбор, воздушных выключателей, трансформаторов тока и трансформаторов напряжения. Для их выбора вычисляем величины тока, напряжения и мощности отключения для нормального режима и режима короткого замыкания, а затем указанные величины сравниваем с допустимыми значениями для токоведущих частей и высоковольтного оборудования.

Производим выбор оборудования в камере ввода РУ-10кВ.

Определяем максимальный расчетный ток:

(43).

где — мощность трансформатора, кВА;

— номинальное напряжение, кВ;

— расчетный ток; А.

2.8.1 Выбор высоковольтного выключателя.

При передаче и распределении электроэнергии напряжением выше 1000 В включение, отключение и переключение электрических цепей производиться под нагрузкой при помощи выключателей. Следовательно, выключатель является наиболее ответственным элементом распределительного устройства.

При выборе воздушного выключателя следует учесть, что он будет разрывать электрическую цепь под нагрузкой, то есть отключать сверхпереходной ток короткого замыкания и, кроме того, отключать мощность короткого замыкания, следовательно, при выборе выключателя их нужно учитывать.

Предварительно выбираем воздушный выключатель типа ВВМ-500.

Таблица 7.

Окончательно к установке принимаем выключатель типа ВВМ-500 .

2.8.2 Выбор трансформаторов тока (ТТ).

Трансформаторы тока предназначены для снижения измеряемого или контролируемого тока до величины допускающей подключение последовательных катушек измерительных приборов или аппаратов защиты (реле), а так же для отделения цепей высокого напряжения от цепей измерительной и защитной аппаратуры, обеспечивая безопасность их обслуживания.

Расчет ведем по наиболее загруженной фазе токовой обмотки. Определяем нагрузку подключенную ко вторичной обмотке трансформатора, так как она имеет малую индуктивность, принимаем.

Определяем суммарное активное сопротивление.

(44).

где — суммарное сопротивление, Ом;

— сопротивление приборов, Ом;

— сопротивление проводов, Ом;

— сопротивление контактов, Ом.

Согласно ПУЭ сопротивление проводов для схемы соединения трансформатора — неполная звезда.

(45).

где — сопротивление проводов, Ом;

— расчетная длина проводов, м;

— сечение провода, .

Согласно ПУЭ длина проводов от ТТ до катушки реле 25 м.

(46).

где — сопротивление проводов, Ом;

— расчетная длина проводов, м.

Токовые цепи выполняются медным проводом.

а S = 2,5 мм², откуда:

Сопротивление контактных соединений, при числе приборов больше 3 — 0,1Ом Определяем сопротивление приборов подключенных к трансформатору:

(47).

где — сопротивление приборов, Ом;

— мощность приборов. кВА;

— номинальный ток вторичной обмотки, А.

Подключенные к трансформатору приборы Таблица 8.

Трансформатор тока предназначен для снижения токов до 5А, следовательно =5А. Наиболее загруженная фаза «А» 8,6кВт.

Исходя из выше приведенных расчетов:

= 0,33 + 0,1 + 0,34 = 0,77 Ом.

Выбор трансформатора тока сводим к сравнению расчетных величин с паспортными.

Предварительно выбираем трансформатор тока типа ТПЛ-10.

Таблица 9.

Окончательно к установке принимаем трансформатор типа ТПЛ-10.

2.8.3 Выбор трансформатора напряжения (ТН).

Трансформаторы напряжения предназначены для включения катушек напряжения измерительных приборов и аппаратов защиты, измерения и контроля напряжения, а так же для отделения цепей измерительных приборов и аппаратов защиты от сети высокого напряжения.

Подключаем к трансформатору приборы.

Таблица 10.

Предварительно выбираем трансформатор напряжения типа НОМ-10.

Таблица 11.

Окончательно к установки принимаем трансформатор напряжения типа НОМ-10.

2.9 Выбор схемы элекроснабжения на напряжение до 1000 В.

Принципиальная схема подстанции № 3.

Рис. 2.

2.10 Выбор кабелей и элементов защиты на напряжение до 1000В.

l) выбор кабеля от ТП до РП сетевого насоса:

=20м; Р=55кВт; cos=0,9.

(48).

где — расчетный ток, А;

— расчетная мощность, кВт;

— напряжение, В;

— коэффициент мощности.

Определяем сечение жилы кабеля по длительно допустимому току ().

>

Выбранное сечение проверяем по падению напряжения ():

(49).

где — номинальное напряжение, В;

- расчетный ток, А;

— длина кабеля, км;

— активное сопротивление;

— индуктивное сопротивление.

Согласно ПУЭ для силовых сетей падение напряжения не должно превышать 5% от номинального. Выбранное по сечение проходит по падению напряжения. Окончательно к прокладки выбираем кабель марки ААБ 3×25.

2) выбор автоматического выключателя для двигателя сетевого насоса мощностью 55 кВт.

При выборе автомата, номинальный ток автомата должен быть больше расчетного тока и должно выполняться соотношение >> .

Таблица 12.

Аналогично выбираем кабели и автоматические выключатели для остального оборудования.

Выбираем автоматические выключатели и кабели занесенные в таблицу Таблица 13.

2.11 Электропривод.

Кран — вид грузоподъемного промышленного оборудования, используемый в строительстве и производстве, наряду со вспомогательными машинами (электрические лебедки, тали, домкраты, вороты, полиспасты) и подъемниками, перемещающими грузы в жестких направлениях (лифты). По сравнению с последними видами промышленных устройств, краны являются наиболее сложными и универсальными грузоподъемными механизмами, поднимающими и перемещающими грузы по вертикали или по пространственной трассе, с изменяющимся направлением. Краны являются основным видом промышленного оборудования, использующимся на стройке для монтажа различных видов строительных конструкций и технологического оборудования. Функция крана заключается в перемещении груза к месту разгрузки, в частности, в промышленности — деталей к месту их установки в проектное положение в действующих устройствах. Принцип действия крана — циклический, с возвратно-поступательным движением грузозахватного органа. В цикл работы крана входит рабочий ход для перемещения груза, разгрузка, холостой ход для возврата грузозахватного устройства к месту приёма нового груза. Основная характеристика крана — грузоподъемность. Основные части крана: двигатели (моторы, электродвигатели), редуктора, магниты (электромагниты), муфты и полумуфты, контакторы, толкатели, лебедки, блоки управления (блоки резисторов), крановые тормоза.

Классификация кранов:

— стреловые самоходные краны — железнодорожные, автомобильные пневмоколёсные, гусеничные краны используются в строительстве и на промышленных предприятиях;

— мостовые краныобычно используются в цехах, электростанциях, складах, они поднимают груз до 600 т.

— настенно-консольные краныфункционируют в цехах на предприятиях.

— козловые краны — обслуживают склады, гидроэлектростанции судостроительные верфи.

— мостовые перегружателииспользуются чаще всего на открытых складах угля и руды, промышленных предприятиях и портах.

— башенные краныиспользуют при различных видах строительства.

— плавучие краныпредназначены для работ, производимых на воде.

— портальные краныслужат для перегрузочных работ, чаще всего, в портах.

Тельфер — подвесное грузоподъёмное устройств с электрическим приводом, обеспечивает значительную скорость как подъёма груза по вертикали, так и перемещения его по складу вдоль балок. Электротельфер состоит из трех основных блоков: подъемного механизма, механизма для передвижения и пульта для управления.

В зависимости от целей эксплуатации стационарные электротельферы могут быть прикреплены к горизонтальной или вертикальной поверхности, в стоящем, висящем и боковом положении.

Существуют две модификации электротельферов в зависимости от взаимного расположения механизмов для подъема и передвижения груза:

а) электротельферы нормалной строительной высоты, при которых механизм для подъема расположен под механизмом для передвижения груза (Фиг. 3);

б) электротельферы сниженной строительной высоты, при которых механизм для подъема расположен рядом с механизмом для передвижения груза. Эта компановка позволяет уменьшить расстояние между местом подвешивания груза на крюк и поверхностью катания ходовых колес (строительной высоты).Электротельфер питается трехфазным током с номинальным напряжением 380 V (400 V) и номинальной частотой 50 Hz. По договоренности с потребителем электротельфер может быть рассчитан на работу и при другом номинальном напряжении, до 660 V, и другой номинальной частоте.

Электротельфер необходимо подключить к электрической сети согласно приложенной схеме. Прежде чем приступить к этому, необходимо проверить соответствуют ли указанные на нем напрежение и частота электрической сети, к которой осуществится подключение.

При подключении электротельфера к электрической сети необходимо иметь в виду:

— принципиальную электрическую схему электротельфера, которая приклеена к внутренней стороне крышки электрическото щита;

-принципиальную схему подключения электротельфера к сети.

Подключение электротельфера с электросети осуществляется при помощи разъединителя Q1 и предохранителей F1, F2 и F3.

Разъединитель размыкает ненагруженную электрическую сеть во время работы по электрической ин-сталяции или обслуживания механической части. В качестве разъединителя можно использовать прерыватель, который обеспечивает одновременное размыкание всех фаз.

Для предотвращения его неправомерного или неправильного включения рекомендуется, чтобы он был монтирован в распределительном шкафу производственного помящения или в трудно доступном месте. Подача электропитания от разъединителя к электротельферу осуществляется при помощи кабеля.

Расчет нагрузок двигателей тельфера. Потребителем являются двигатели тельфера и поэтому расчетная мощность двигателей равна мощности двух наибольших по мощности двигателей..

Определяем расчетную мощность двигателей:

(18).

где — расчетная мощность, кВт;

— мощность двигателя, кВт;

— мощность двигателя, кВт.

Определяем :

(19).

где — угол диэлектрических потерь;

— синус угла диэлектрических потерь;

— коэффициент мощности.

Определяем реактивную мощность:

(20).

где — реактивная мощность, кВАР;

— расчетная мощность, кВт;

— угол диэлектрических потерь.

Определяем расчетный ток:

(21).

где — расчетный ток, А;

— расчетная мощность, кВт;

— номинальное напряжение, В;

— коэффициент мощности.

2.12 Расчет освещения.

Произведем расчет освещения центрального пульта управления. В ней производят и обрабатывают детали величиной от 5 мм и более. Расчет будем вести методом коэффициента использования светового потока.

Технические данные помещения:

— длина помещения — 10 м;

— ширина помещения — 10 м;

— высота помещения — 3 м.

Принимаем коэффициент отражения потолка- 0,5; стен — 0,3; пола — 0,1.

Высота рабочей поверхности от пола — 0,8 м. Напряжение сети освещения — 220 В.

Принимаем освещенность центрального пульта управления с постоянным обслуживающим персоналом 100Лк. Принимаем светильники типа «Универсаль» .

Определяем расчетную высоту светильника над рабочей поверхностью.

Определяем расчетную высоту:

(50).

где — высота помещения, м;

— высота рабочей поверхности, м.

Определяем расстояние между светильниками, принимая наивыгоднейшее отношение.

_НАИВ = 1,2.

Тогда расстояние между светильниками:

(51).

где — высота светильника над рабочей поверхностью, м.

Определяем показатель помещения:

(52).

где, а — длина помещения, м;

b — ширина помещения, м;

h — высота светильника над рабочей поверхностью, м.

Определяем коэффициент использования и в зависимости от коэффициента отражения.

Находим u=0,5.

Определяем направленный коэффициент.

Находим Z=l, 2.

Определяем световой поток одной лампы.

(53).

где — световой поток, Лм;

— номинальная освещенность, Лк;

— площадь помещения, ;

— коэффициент запаса, принимаем равным 1,5;

— направленный коэффициент;

— коэффициент использования;

— количество ламп.

По расчетному значению светового потока выбираем ближайшую лампу =500Вт; =8100Лм.

Определяем фактическую освещенность:

(54).

где — световой поток, Лм;

— номинальная освещенность, Лк;

— фактическая освещенность, Лк.

Определяем суммарную мощность всех ламп:

(55).

где — суммарная мощность всех ламп, Вт;

— число ламп, шт;

— мощность одной лампы, Вт Окончательно приминаем светильники типа «У», четыре штуки с мощностью ламп =500Вт.

План размещения светильников М 1:100.

Рис.53 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования включают в себя:

— заработную плату и отчисления на социальные нужды ремонтного и дежурного персонала;

— амортизацию машин, оборудования и транспортных средств;

— затраты на смазочные, обтирочные и прочие вспомогательные материалы;

— затраты на запасные части;

— энергетические затраты, связанные с ремонтом оборудования.

Расчет сметы осуществляется на основании нормативных документов, практических данных и последующих расчетов данной работы.

3.1 Расчет годового фонда заработной платы персонала.

Фонд заработной платы включает в себя фонды основной и дополнительной заработной платы.

Фонд основной заработной платы содержит все выплаты за фактически отработанное время:

— оплата по тарифным ставкам и окладам;

— оплата премий;

— доплата за работу в вечернее и ночное время;

— доплата за работу в праздничные дни;

— доплата за руководство бригадой, надбавки за совмещение профессий и расширение зон обслуживания.

Фонд дополнительной заработной платы включает предусмотренные выплаты за неотработанное время. К ним относятся:

— оплата очередных учебных отпусков;

— оплата выполнения государственных обязанностей;

— оплата донорских дней.

В дипломном проекте расчет годового фонда заработной платы осуществляется на основании лимита численности, представленного в задании, тарифных ставок, действующих в отрасли и эффективного фонда рабочего времени, который определяется составлением баланса рабочего времени одного рабочего в год.

Таблица 14.

Баланс рабочего времени одного рабочего.

При расчете годового фонда заработной платы принимаются следующие нормативы:

— доплата за работу в вечер — 20% от тарифа;

— доплата за работу в ночь — 40% от тарифа;

— доплата за руководство бригадой — 15% от тарифа;

— премия — в зависимости от действующего на предприятии положения о премировании;

— дополнительная заработная плата — 4% от основной заработной платы.

3.2 Расчет графика сменности для дежурного персонала.

Регламентация режима труда и отдыха на протяжении недели и месяца осуществляется на основе разработки графиков сменности. Они составляются в соответствии с режимом производственного процесса. При построении графиков обеспечивается соответствие между суммарным рабочим временем за месяц по графику и установленной для данного производства нормой рабочего времени. В условиях непрерывного производства применяется непрерывное обслуживание оборудования. При 40-часовой рабочей неделе применяется 4-х бригадный график. Расчет числа бригад производится следующим образом:

Календарное время работы производства равно 365 · 24=8760 (час.).

Номинальное время работы одного рабочего за год 167 · 12=2004 (час.).

Число рабочих бригад составит 8760:2004=4,37 (шт.).

Принимаем 4 бригады, получающаяся при расчетах переработка будет перекрыта тем, что фактическая продолжительность смены равна 11,25 часов, т.к. рабочим предоставляется время на отдых и личные надобности.

График работы дежурного персонала на апрель Таблица 16.

3.3 Расчет годовой суммы амортизации оборудования.

Основные фонды в зависимости от назначения делятся на производственные и непроизводственные.

Основные производственные фонды — стоимость средств труда, которые непосредственно участвуют в производственном процессе, постепенно изнашиваясь в каждом цикле производства и поэтому их стоимость переносится на готовую продукцию по частям, по мере использования.

Основные фонды в процессе использования постепенно изнашиваются и утрачивают свою стоимость. Различают физический и моральный износ. Физический износ — это потеря основными фондами своих первоначальных производственно-технических качеств под воздействием производственной среды, а также атмосферных воздействий. Физический износ ускоряется при отсутствии надлежащего ухода, при неквалифицированном обслуживании и повышенной нагрузке.

Моральный износ — основные фонды становятся отсталыми по своим техническим характеристикам и экономической эффективности.

Денежное выражение износа основных фондов — амортизация. Процесс амортизации означает перенесение по частям стоимости основных фондов в течение срока их службы на производимую продукцию и последующее использование этой стоимости для возмещения потребляемых основных фондов. Норма амортизации представляет собой годовой процент погашения стоимости основных фондов.

Годовая сумма амортизационных отчислений определяется по формуле:

(56).

где А_Г — годовая сумма амортизационных отчислений, руб.;

Ф_{П (Б)} — первоначальная (балансовая) стоимость, руб.;

Н_А — норма амортизации, %.

(57).

где СПИ — срок полезного использования, лет.

Таблица 17.

Расчет амортизационных отчислений.

3.4 Расчет сметы расходов на содержание и эксплуатацию оборудования.

Данный расчет проводится на основании вышеприведенных расчетов, установленных нормативов и практических данных. Отчисления на социальные нужды принимаются от годового фонда заработной платы в следующих размерах:

— пенсионный фонд — 26%.

— социальное страхование — 2,9%.

— медицинское страхование — 5,1%.

— страхование от несчастных случаев — 0,2%.

Итого: 34,2%.

Расходы на материалы, запасные части принимаются на основании практических данных в процентах от балансовой стоимости оборудования.

Эксплуатация оборудования:

— материалы — 3,5%;

— запасные части — 1,8%.

Ремонт оборудования: материалы — 12%; запасные части — 17%.

Таблица 18.

Смета расходов на содержание и эксплуатацию оборудования.

Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования включаются в себестоимость готовой продукции.

4 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ.

4.1 Расчет защитного заземления.

При обслуживании электроустановок опасность представляет не только неизолированные токоведущие части, находящиеся под напряжением, но и те конструктивные части электрооборудования, которые нормально не находятся под напряжением, но могут оказаться под напряжением при повреждении изоляции, вследствие этого может произойти поражение человека электрическим током, что приводит к опасности здоровья человека или смертельному исходу.

Чтобы обеспечить безопасность людей, работающих на электроустановках напряжением до 1000 В и выше, необходимо сооружать заземляющие или зануляющие устройства, и заземлять или занулять металлические части электрооборудования и электроустановок. Заземляющие или зануляющие устройства должны удовлетворять требованиям, обусловленным режимом работы сетей и защиты их от перенапряжений.