А. А. Ерофеев старший преподаватель кафедры эс
 Скачать 1.19 Mb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный профессионально-педагогический университет» Институт инженерно-педагогического образования Кафедра электрооборудования и энергоснабжения К ЗАЩИТЕ ДОПУСКАЮ: Заведующая кафедрой ЭС ______________А.О. Прокубовская «_____» ________________ 2017 г. РАЗРАБОТКА ПРОЕКТА АВАРИЙНОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ОПЕРАЦИОННОГО БЛОКА МЕДИЦИНСКИХ УЧРЕЖДЕНИЙ Выпускная квалификационная работа бакалавра направления подготовки 44.03.04 Профессиональное обучение (по отраслям) профиля подготовки «Энергетика» профилизации «Энергохозяйство предприятий, организаций, учреждений и энергосберегающие технологии» Идентификационный код ВКР: 539 Исполнитель: студент(ка) группы ЗЭС-403С ________________ А.А. Ерофеев Руководитель: старший преподаватель кафедры ЭС ________________ И.М. Морозова Нормоконтролер: ст. преподаватель кафедры ЭС ________________ Т.В. Лискова Екатеринбург 2017 2 БР.44.03.04.539.2017. РЕФЕРАТ Выпускная квалификационная работа выполнена на 50 страницах, содержит 1 рисунок, 4 таблицы, 20 источников литературы и 4 приложения. Ключевые слова: ИСТОЧНИК БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ (ИБП), АВАРИЙНОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ, АВАРИЙНЫЙ ВВОД РЕЗЕРВА, ДИЗЕЛЬ – ГЕНЕРАТОРНАЯ УСТАНОВКА,АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ Объектом исследования является Городская Клиническая Больница Предметом исследования является необходимость обеспечения бесперебойным электропитанием палаты интенсивной терапии, операционные, кабинеты диагностики Цель - спроектировать систему аварийного электроснабжения операционного блока медицинских учреждений. Проведены расчеты количества аккумуляторов для системы бесперебойного питания, заземляющего устройства, мощности генератора, а также выбран источник бесперебойного питания по мощности. Проведены расчеты экономического эффекта от затрат, связанные с переоборудованием медицинских палат в палаты особой первой категории в которых необходимо бесперебойное питание. Рассмотрена функциональная структура и принцип работы без перебойной подачи электроэнергии. Рассмотрена безопасность при работе в электроустановках, вредные и опасные производственные факторы 3 БР.44.03.04.539.2017. СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ...................................................................................................... 4 1. Особенности электроснабжения больниц ................................................. 7 2. Проектирование бесперебойного питания .............................................. 11 2.1 Порядок работы аварийного ввода резерва .............................. 13 2.2 Дизельная электростанция ........................................................ 15 2.3 Источник бесперебойного питания .......................................... 23 3. Технико-экономическое обоснование системы бесперебойного электропитания ............................................................................................... 26 3.1 Выбор аккумуляторных батарей ............................................... 26 3.2 Модуль образцового напряжения. ............................................ 28 3.3 Расчет заземляющего устройства ............................................. 29 3.4 Расчет мощности генератора .................................................... 33 3.5 Экономическое обоснование перевода одной операционной на первую особую группу электроснабжения ................................................. 35 3.6 Безопасность и экологичность .................................................. 38 3.7 Разработка инструкции по монтажу дизель-генераторной установки .................................................................................................... 42 ЗАКЛЮЧЕНИЕ .............................................................................................. 46 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ...................................... 48 ПРИЛОЖЕНИЕ А .......................................................................................... 51 ПРИЛОЖЕНИЕ Б ........................................................................................... 52 ПРИЛОЖЕНИЕ В .......................................................................................... 53 ПРИЛОЖЕНИЕ Г ........................................................................................... 54 ПРИЛОЖЕНИЕ Д .......................................................................................... 55 4 БР.44.03.04.539.2017. ВВЕДЕНИЕ В медицинских учреждениях серьезно относятся к вопросам бесперебойного электроснабжения. Решение о создании системы гарантированного электропитания, в которую теперь интегрируется все закупаемое оборудование, было принято уже на стадии проектирования. В настоящее время эта система обеспечивает работоспособность наиболее ответственной техники даже в случае полного пропадания тока в сети. При полном исчезновении электропитания или при повышении пиковых значений напряжения эти системы переходят либо в режим работы от аккумуляторных батарей, причем источники с двойным преобразованием напряжения осуществляют этот переход мгновенно либо от дизель – генераторных станций. Палаты интенсивной терапии операционные, кабинеты диагностики, лаборатории — ни одна современная больница не может обойтись без высокотехнологичной медицинской аппаратуры, от бесперебойной работы которой напрямую зависит здоровье, а иногда и жизнь пациентов. Обеспечение качественным электропитанием различных медицинских учреждений – важнейшая задача органов здравоохранения, и для ее выполнения широко применяются системы бесперебойного электроснабжения. На примере больницы мы рассмотрим, каким образом сформировать систему бесперебойного электроснабжения клиники, соответствующую всем требованиям техники безопасности и эффективно защищающую ответственное медицинское оборудование от любых проблем с электропитанием «РТМ 42-2-4-80 [17]». Электропотребители, отвечающие за включения к защищенной электросети, распределяются на такие категории как: 5 БР.44.03.04.539.2017. Первая категория электроснабжения, это электропотребители, которые в следствии собственного простоя без электричества могут повлечь особую тяжесть для жизни людей, безопасности государства, причинить значительный материальный убыток, поломку сложного и дорогостоящего оборудования, а также срывы сложного технологичного процесса. Она также обязана быть безостановочной в силу ряда причин связанных с угрозой пожаров, взрывов и человеческих смертей. Для электропотребителей данной категории при нормальной работе, необходимо предусматривать два автономных резервируемых источника электропитания, у них интервал для восстановления электроснабжения при выключении одного из них, должен быть лишь на время автоматического переключения на второй. Данное действие возможно производиться за считаные секунды и минуты. Вторая категория электроснабжения, что при неожиданном выключении электроэнергии может последовать массовое возникновение брака или недоотпуска продукции, долгий простой пролетариев, оборудования, техпроцесса «Сивков А.А., Сайгаш А.С [18]». Она обязана при обычной своей работе, снабдить электроснабжением, от двух автономных резервирующих источников электропитания, но допускается кое-какое время на перевод. Для элетропотребителей второй категории при исчезновении электропитания на одном из источников, допускается некоторое время простоя до восстановления электроснабжения, до той поры пока дежурный персонал или выездная бригада не совершит нужное переключение и возобновит поступление электроснабжение. Третья категория электроснабжения. Для неё допускается исполнение электроснабжения от одного источника, при том условии, что на возобновление электропитания следом за поломкой понадобится не более одних суток. Классификация на данные категории электроснабжения определяется на самой фазе проектирования и задаётся исходя из непосредственной 6 БР.44.03.04.539.2017. важности, на основе требований к общей надёжности, что в результате разрешает реализовать предпочтение комплектации единой электросистемы на данном объекте электропотребления «СП 31-110-2003 [19]». Объектом исследования является Городская Клиническая Больница Предметом исследования является система обеспечения бесперебойным электропитанием палаты интенсивной терапии, операционные, кабинеты диагностики. Цель - спроектировать систему аварийного электроснабжения операционного блока медицинских учреждений. Задачи: − произвести расчет количества аккумуляторов для системы бесперебойного питания, заземляющего устройства, мощности генератора, а также выбрать ИБП по мощности; − произвести расчет экономического эффекта от затрат, связанные с переоборудованием медицинских палат в палаты особой первой категории в которых необходимо бесперебойное питание; − рассмотреть функциональную структуру и принцип работы без перебойной подачи электроэнергии; − рассмотреть безопасность при работе в электроустановках, вредные и опасные производственные факторы. 7 БР.44.03.04.539.2017. 1. ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ БОЛЬНИЦ ГОСТ 50571.28-2006 устанавливает требования к электроустановкам, находящимся в медицинских помещениях для безопасного снабжения электротоком пациентов и мед. персонала. Эти требования, распространяются в настоящем стандарте, в основном, на больницы, поликлиники, частные клиники, помещения для медицинского обслуживания и зубоврачебной практики, оздоровительные центры и специальные медицинские помещения на производственных предприятиях. Медицинские учреждения нуждаются в снабжении от аварийного источника питания. Они должны обеспечить надёжную работу медицинского оборудования. Если на входе основного распределительного щита произойдёт падение напряжения более чем на 10 %, то автоматический ввод резерва (АВР) обязан автоматически подключаться к аварийному источнику питания (приложение А). Ввод резерва должен протекать с небольшой задержкой по времени, необходимой для предотвращения неправильных срабатываний всей имеющейся аппаратуры». АВР способен переключать потребители с ввода на источник бесперебойного питания с разной задержкой по времени и поддержания его в нормальном состоянии « Большама Я.М., Круповича В.И., Самовера М.Л. [3]». Все системы гарантированного электроснабжения подразделяются: 1. Система с временем переключения менее 0,5 секунд: − источник бесперебойного питания обязан обеспечить освещение операционных столов и других важных объектов; − время автономного электроснабжения должно быть установлено не меньше установленного заказчиком. 2. Система со временем переключения менее 15 секунд: 8 БР.44.03.04.539.2017. − аварийное освещение; − лифты для передвижения пожарных расчетов; − вентиляционные системы для удаления дыма; − пейджинговая служба; − врачебные аппараты, предназначенные для подачи лечебного газа, аппараты для подачи сжатого воздуха, обслуживание вакуумных насосов, которые используют для анестезии; − системы пожарной сигнализации и пожаротушения. Время, в течении которого должна подаваться электроэнергия должна быть не меньше двадцати четырёх часов. Оно может быть сокращено только при условии, что способность медицинского учреждения способно завершить все процедуры до указанного времени. 3. Система со временем переключения более 15 секунд Этого времени достаточно для перевода системы в режим энергоснабжения тех потребителей, которые наименее важные, и не влияют на обеспечение жизнедеятельности: − стерилизационное оборудование; − технические и обслуживающие службы эксплуатации здания, включающие и обеспечение вентиляции, и кондиционирование воздуха, отопление здания, мусороотведение; − холодильные системы; − электроплиты, микроволновки, зарядные устройства. В автоматическом или ручном режиме в течение не менее 24 часов система должна поддерживать всё электроснабжение в защищаемом месте. При неисправном вводе основной подачи электроэнергии в обязательном порядке должно быть обеспечено освещение. Время перевода в аварийный режим должно превышать не более15 с. Аварийное освещение предназначено для: − маршрутов эвакуации; 9 БР.44.03.04.539.2017. − подсветки указателей выхода; − помещения, в которых расположены аварийные электрогенераторы и распределительные устройства основной и аварийной электросети; − помещения для экстренных процедур. В каждом помещении должен быть, по крайней мере, один светильник, подключенный к аварийной сети; − помещения Гр1: (в каждом помещении должен быть, по крайней мере, один светильник, подключенный к аварийной сети); − помещения Гр2: (в этих помещениях не менее 50% светильников должны иметь подключение к аварийной сети). Необходимо отметить, что источником аварийного электроснабжения, на которой возможно переключение в течение 15 сек могут являться только резервный ввод с другого трансформатора подстанции или источник бесперебойного питания (ИБП). Фактически минимальное время переключения на них не превышает 0,5 сек. В то же время переключение на дизель/бензо-генератора горячего резерва занимает 60-90 сек т.к. необходим прогрев двигателя на холостых оборотах (опасность глушения). Время автономной работы (ИБП) определяется емкостью подключенных батарей. При нескольких часах автономной работы и нагрузке в киловаттах суммарный габарит необходимых аккумуляторов представляет существенную величину. Поэтому аккумуляторы располагаются в специальном (аккумуляторном) шкафу, либо на стеллажах в отдельном помещении (с температурой не более 20 градусов). Батареи, применяемые в ИБП - необслуживаемые двенадцативольтовые. Подключаются последовательно друг к другу. Источник бесперебойного питания преобразует постоянное напряжение системы аккумуляторов в переменное. В зависимости от конструкции ИБП батарейный шкаф (стеллаж) подключаются к ИБП 10 БР.44.03.04.539.2017. трехжильным кабелем (плюс, минус, земля), либо четырехжильным кабелем (плюс, минус, нейтраль, земля). В устройство ИБП большинства производителей входят защитные автоматы либо выключатели с плавкими вставками. Также нужно подметить, что для работы источника требуется включение защищаемой нагрузки «через ИБП». В проектах периодически встречаются однолинейные схемы электроснабжения, в которых вход и выход ИБП объединены между собой. Подобное соединение недопустимо, т.к. противоречит принципам автономной работы источника «Глазырин В.Е., Глазырин Г.В. [4]». 11 БР.44.03.04.539.2017. 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ Проект электрической части выполнен на основании медико - технического задания, утвержденного главным врачом больницы и выполнен на основании технического задания, планировки, рекомендации заказчика и в соответствии со следующими документами: - СП 31-110-2003; - СНиП 31-06-2009; - РТМ 42-2-4-80; - СанПиН2.1.3.1375-03; - ПУЭ; - пакетом ГОСТ 50571 по электробезопасности; - инструкция по защитному заземлению электромедицинской аппаратуры в учреждениях системы министерства здравоохранения. Основные показатели: - категория электроснабжения – I; - номинальное напряжение- 380/220В; - необходимая мощность при аварии - 23,54кВт. По данному проекту выполняется обеспечение аварийными источниками электроснабжения операционного блока хирургического корпуса больницы. Мощность аварийного электропитания определена техническим заданием. Для аварийных режимов, в случае повреждений на трансформаторной подстанции устанавливаются дизель-генератор (ДГУ) для хирургического корпуса. ДГУ выполнить в контейнерном исполнении. ДГУ обеспечивают электроснабжение (при аварии) необходимого электрооборудования и аварийного освещения операционных, указанных в 12 БР.44.03.04.539.2017. техническом задании. Время переключения, требуемое для запуска и выхода на рабочий режим дизель - генераторов от 10 до 30 сек. По проекту выделить в отдельные линии эл. нагрузки, необходимые для жизнеобеспечения больных. Шит автоматического включения резерва (АВР) - аварийного питания поставляется комплектно с ДГУ и устанавливается в контейнере. От аварийного ввода резерва до дизель- генераторной установки проложить линии гарантированного питания, которые в рабочем режиме работают от существующего вводно - распределительного устройства, а в аварийном (при срабатывании АВР) от дизель – генератора «ГОСТ Р 50571.15-97 [5]». Согласно ПУЭ провода: фазные "L", нулевой рабочий "N" и нулевой защитный "РЕ" должны быть выполнены соответствующей цветности. Все металлические части электрооборудования, нормально не находящиеся под напряжением: заземлить согласно ПУЭ (приложение Б). Вокруг дизель - генераторной установки выполнить наружный контур заземления и соединить его с болтами заземления на контейнере сваркой. С целью предотвращения опасности поражения током, обусловленной переходом напряжения на конструктивные части электрооборудования и установок, выполняют защитное заземление. Защитным заземлением является искусственное электрическое подключение к земле металлических нетоковедущих частей, возможно которые могут оказаться под напряжением. Защитное заземление призвано снизить до безопасного значения напряжение относительно земли на металлических частях электрооборудования, оказавшегося под напряжением из-за нарушения изоляции, и предотвратить поражение людей электрическим током при прикосновении их к электрооборудованию. Защитное заземление стационарных и передвижных электрических установок, машин и механизмов напряжением до и свыше 1 кВт выполняется по инструкции. Общая часть заземления стационарных и передвижных установок, машин и 13 БР.44.03.04.539.2017. механизмов должна осуществляться путём непрерывного электрического соединения «ГОСТ 50571.28-.2006. [6]». |