диплом электрика Насосная Станция. Кандюшов диплом v 1.1. Дипломный проект проектирование электроснабжения и электрооборудования насосной станции
 Скачать 0.74 Mb.
|
 Департамент образования и науки Курганской областиГосударственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Курганский технологический колледж имени Героя Советского Союза Н.Я. Анфиногенова»
ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ КТК.13.02.11.453.13735.ДП Студент Кандюшов М. В. Руководитель Гурин А. В. Консультант по экономической части Бексултанова К. А. Нормоконтролер Парамонова Л. Л. Рецензент Касабиев Ф. Дз. Курган 2022 Аннотация Тема дипломного проекта «Проектирование электроснабжения и электрооборудования насосной станции». Объектом исследования является насосная станция. Предмет исследования - проектирование электроснабжения и электрооборудования насосной станции. Дипломный проект состоит из пояснительной записки. Пояснительная записка состоит из введения, общей, специальной и экономической частей, а также части по охране труда, экологии, заключения, списка использованной литературы и приложений. В специальной части дипломного проекта проводятся расчеты активной, реактивной, полной мощности, компенсирующего устройства, аппаратов защиты и линий электроснабжения. Выполнение необходимых расчетов для определения числа и мощности трансформатора. На основе расчетов производится выбор компенсирующего устройства, аппаратов защиты, трансформатора, линий электроснабжения и их сечение. В экономической части производится экономическое обоснование выбора трансформатора. В разделе требования безопасности жизнедеятельности были рассмотрены основные нормативные документы, инструкции, условия труда и его безопасность. В заключении приведены результаты дипломного проектирования 2 Содержание Обозначения и сокращения…………………………………………………………..4 Введение……………………………………………………………………………….5 1. Общая часть………………………………………………………………………...6 1.1. Характеристика объекта электроснабжения, электрических нагрузок и его технологического процесса…………………………………………………………..6 1.2. Исходные данные…………………………………………………………..…….7 1.3. Категория надежности ЭСН и выбор схемы ЭСН……………………………..9 2. Специальная часть………………………………………………………………...11 2.1. Расчет мощности электроприёмников токарного цеха……………………….11 2.2. Расчет и выбор компенсирующего устройства……………………………….15 2.3. Выбор распределительных пунктов. …………………………………………..17 2.4. Выбор числа и мощности питающих трансформаторов…………………......18 2.5. Расчет и выбор аппаратов защиты…………………………………………….19 2.6. Выбор сечение проводников…………………………………………………...25 3. Экономическая часть……………………………………………………………..28 3.1. Определение объемов ремонтно-эксплуатационных работ………………….28 3.2.Технико-экономические показатели работы участка по ремонту электрооборудования………………………………………………………………..28 4. Безопасность жизнедеятельности………………………………………………..34 4.1. Требования безопасности………………………………………………………34 4.2. Охрана труда…………………………………………………………………….36 4.3. Охрана окружающей среды…………………………………………………… 41 Заключение…………………………………………………………………………...43 Список затекстовых ссылок…………………………………………………………44 Список используемых источников………………………………………………….45 3 Обозначения и сокращения КУ- компенсирующее устройство; РП - распределительный пункт; ТК РФ - Трудовой Кодекс Российской Федерации; НС - насосная станция; ЭО - электрооборудование; ЭСН - электроснабжение. РУ - распределительное устройство ТП - трансформаторная подстанция ЭЭ - электроэнергия ПП - потребительская подстанция ГПП - главная понижающая подстанция ПУЭ - правила устройства электроустановок 4  ВведениеЭлектроэнергетика — это подсистема энергетики, охватывающая производство электроэнергии на электростанциях и её доставку потребителям по линии электропередачи. Центральными её элементами являются электростанции. Экономичность работы сетей характеризуют значение потерь активной и реактивной мощности. В свою очередь, минимизация потерь мощности и электроэнергии зависит от рационального выбора трансформаторов, кабельных линий, компенсирующего устройства. Экономия энергетических ресурсов должна осуществляться путем: перехода на энергосберегающие технологии производства; совершенствования энергетического оборудования, реконструкция устаревшего оборудования; сокращение всех видов энергетических потерь и повышение уровня использования вторичных энергетических ресурсов. Предусматривается также замещение органического топлива другими энергоносителями, в первую очередь ядерной и гидравлической энергией. Кроме прямого энерго и ресурсосбережения существует целый ряд актуальных задач, решение которых в конечном итоге приводит к тому же эффекту в самих производственных установках, в производстве в целом. На всех стадиях проектирование электроснабжения важно правильно выбрать не только электрооборудование, но и схему электрических сетей производства. Для этого необходимо учитывать следующие факторы: назначение производства, окружающую среду, номинальное напряжение, токи в сети, необходимые мощности, и вид распределительного устройства  Общая частьХарактеристика объекта ЭСН, электрических нагрузок и его технологического процесса. Насосная станция (НС) предназначена для мелиорации. Она содержит машинный зал, ремонтный участок, агрегатную, сварочный пост, служебные, бытовые и вспомогательные помещения. НС получает электроснабжение от государственной районной электростанции (ГРЭС) по воздушной ЛЭП-35. Расстояние от ГРЭС до собственной ТП - 5 км. Трансформаторная подстанция (ТП) находится вне помещения насосной станции на расстоянии 10 км. Потребители ЭЭ по надежности ЭСН относятся к 2 и 3 категории. Количество рабочих смен - 3. Основными потребителями являются 5 мощных автоматизированных насосных агрегата. Грунт в районе здания - глина с температурой + 10 С. Каркас здания и ТП сооружен из блоков-секций длиной 6 м каждый. Размеры здания НС А х В х Н= 42 х 30 х 7 м. Все помещения, кроме машинного зала двухэтажные высотой 2,8 м. Перечень ЭО насосной станции представлен в таблице 1. Мощность электропотребления (Рэп) указана для одного электроприемника. Расположение основного ЭО НС показано на плане (рис. 1) Исходные данные Таблица 1 – Перечень ЭО насосной станции.
   Рисунок 1 - План расположения ЭО насосной станции Категория надежности ЭСН и выбор схемы ЭСН.В зависимости от требуемой надежности электроснабжения электроприемники разделяют по правилам устройства электроустановок (ПУЭ) на три категории. Электроприемники І категории - электроприемники перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству; повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов народного хозяйства. Они должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания, причем перерыв в электроснабжении допускается только на время автоматического ввода резервного питания, но не более чем на 1 мин. Из состава электроприемников І категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы для жизни людей, взрывов и пожаров. Для электроснабжения особой группы электроприемников должно предусматриваться питания от не менее трех независимых взаимно резервирующих источников питания Электроприемники ІІ категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. Электроприемники ІІ категории в нормальных режимах работы обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания. При нарушении электроснабжения одного из источника питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады. Электроприемники ІІІ категории – все остальные электроприемники, не подпадающие под определение первой и второй категорий. Электроснабжение электроприемников ІІІ категории может выполняться от одного источника питания. Для них допустимы перерывы в электроснабжении на время ремонта поврежденного элемента системы электроснабжения, но не более одних суток. На станции имеются электроприемники ІІ и ІІІ категории надежности. Поэтому необходимо иметь не менее двух источников питания. Выбираем два трансформатора для питания силовой и осветительной нагрузки, один из которых будет являться резервным и магистральную схему электроснабжения. Магистральные схемы питания находят широкое применение не только для многих электроприемников одного технологического агрегата, но так же большого числа сравнительно мелких приемников, не связанных единым технологическим процессом.  Магистральные схемы позволяют отказаться от применения громоздкого и дорого распределительного устройства или щита. В этом случае возможно применение схемы блока трансформатор-магистраль, где в качестве питающей линии применяются шинопроводы, изготовляемые промышленностью.Магистральные схемы, выполненные шинопроводами, обеспечивают высокую надежность, гибкость и универсальность сетей.  Специальная часть2.1 Расчет мощности электроприемников насосной станции Расчеты производятся согласно таблице 1 - Перечень ЭО насосной станции и чертежа - 1 план расположения ЭО насосной станции. Для некоторого оборудования в таблице 1 указана полная мощность (кВА), для удобства расчетов переведём её в активную мощность P (кВт), она рассчитывается по формуле (1): P = S×cos φ, (1) где S - полная мощность, кВА; cos φ - коэффициент мощности оборудования, для расчетов был взят из справочных данных [1]. - Кран мостовой: P = 40,2*0,5=20,1 кВт - Сварочные агрегаты: P = 12*0,75=9 кВт Активная мощность электроприемника Pэп (кВт) рассчитывается по формуле (2): Pэп = Рном×Nэп, (2) где Рном - номинальная мощность, кВт; Nэп - количество электроприемников. - Вентиляторы: Pэп =8*2=16 кВт - Сверлильный станок: Pэп =4,2*1=4,2 кВт - Заточный станок: Pэп =2,5*1=2,5 кВт - Токарно-револьверный станок: Pэп =28*1=28 кВт - Фрезерный станок: Pэп =9,6*1=9,6 кВт  - Круглошлифовальный станок:Pэп =6,2*1=6,2 кВт - Резьбонарезной станок: Pэп =6*1=6 кВт - Электронагреватели отопительные: Pэп =12,5*3=37,5 кВт - Кран мостовой: Pэп =20,1*1=20,1 кВт - ЭД вакуумных насосов: Pэп =6*5=30 кВт - Электродвигатели задвижек: Pэп =0,8*5=4 кВт - Насосные агрегаты Pэп =250*5=1250 кВт - Щит сигнализации Pэп =0,8*1=0,8 кВт - Дренажные насосы Pэп =11,2*2=22,4 кВт - Сварочные агрегаты Pэп =9*2=18 кВт  Получив данные о активной мощности оборудования насосной станции, найдем активную мощность всего оборудования.∑ Рэп=16+4,2+2,5+28+9,6+6,2+6+37,5+20,1+30+4+1250+0,8+22,4+18= 1455,3 кВт ∙А Реактивная мощность электроприемника 𝑄пер (кВАР) рассчитывается по формуле (3): 𝑄пер= 𝑃пер × 𝑡𝑔𝜑 (3) где 𝑃пер - активная мощность, кВт; 𝑡𝑔𝜑 – коэффициент мощности оборудования, для расчетов был взят из справочных данных [1]. - Вентиляторы: 𝑄пер=16×0,75=12 кВАР - Сверлильный станок: 𝑄пер=4,2×1,73=7,26 кВАР - Заточный станок: 𝑄пер=2,5×1,73=4,32 кВАР - Токарно-револьверный станок: 𝑄пер=28×1,17=32,76 кВАР - Фрезерный станок: 𝑄пер=9,6×1,17=11,23 кВАР - Круглошлифовальный станок: 𝑄пер=6,2×1,73=10,72 кВАР - Резьбонарезной станок: 𝑄пер=6×1,73=10,38 кВАР - Электронагреватели отопительные: 𝑄пер=37,5×0,33=12,37 кВАР - Кран мостовой: 𝑄пер=20,1×1,73=34,77 кВАР - ЭД вакуумных насосов: 𝑄пер=30×0,75= 22,5 кВАР - Электродвигатели задвижек:  𝑄пер=4×0,75= 3 кВАР- Насосные агрегаты 𝑄пер=1250×0,75=937,5 кВАР - Щит сигнализации 𝑄пер=0,8×1,17=0,93 кВАР - Дренажные насосы 𝑄пер=22,4×0,75=16,8 кВАР - Сварочные агрегаты 𝑄пер=18×1,33=23,94 кВАР Получив данные о реактивной мощности оборудования насосной станции, найдем Σ 𝑄пер всего оборудования. Σ𝑄пер=12+7,26+4,32+32,76+11,23+10,72+10,38+12,37+34,77+22,5+3+937,5+0,93+16,8+23,94 =1140,48 кВАР Расчет полной мощности Полная мощность электроприемника S (кВА) рассчитывается по формуле (4): S=  (4)где P-активная мощность, кВА ; Q-реактивная мощность,кВА. S=√(1455,3 ²+1140,48 ²) = √(2 117 898,09+1 300 694,63) =√3 418 592,72= 1848,94 кВА 2.2 Расчет и выбор компенсирующего устройства  Компенсирующие устройства — Установки, предназначенные для компенсации емкостной или индуктивной составляющей переменного тока. Элемент электрической сети. Условно их разделяют на устройства: а) для компенсации реактивной мощности, потребляемой нагрузками и в элементах сети (поперечно включаемые батареи конденсаторов, синхронные компенсаторы, синхронные двигатели и тому подобные устройства), б) для компенсации реактивных параметров линий (продольно включаемые батареи конденсаторов, поперечно включаемые реакторы и т.д.)Для выбора компенсирующего устройства (КУ) необходимо знать: - расчетную реактивную мощность КУ; - тип компенсирующего устройства; - напряжение КУ. Расчетную реактивную мощность 𝑄к.р (кВАр) КУ определяется по формуле (5): 𝑄к.р =𝛼𝑃м(𝑡𝑔𝜑−𝑡𝑔𝜑к) (5) где 𝛼- коэффициент, учитывающий повышение 𝑐𝑜𝑠𝜑 естественным способом принимается 𝛼=0,9. 𝑡𝑔𝜑, 𝑡𝑔𝜑к - коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации, компенсацию реактивной мощности по опыту эксплуатации производят до получения значения 𝑐𝑜𝑠𝜑= 0,92 ... 0,95. Задавшись 𝑐𝑜𝑠𝜑 из этого промежутка, определяют 𝑡𝑔𝜑к. Задавшись типом КУ, зная Qк.р и напряжение, выбирают стандартную компенсирующую установку, близкую по мощности. Расчет мощности КУ. - Вентиляторы: Qк.р.= 0,9 ∙ 16 (1,73 – 0,92) = 11,66 кВАр  - Сверлильный станок: Qк.р.= 0,9 ∙ 4,2 (1,73 – 0,92) = 3,06 кВАр - Заточный станок: Qк.р.= 0,9 ∙ 2,5 (1,73 – 0,92) = 1,82 кВАр - Токарно-револьверный станок: Qк.р.= 0,9 ∙ 28 (1,73 – 0,92) = 20,41 кВАр - Фрезерный станок: Qк.р.= 0,9 ∙ 9,6 (1,73 – 0,92) = 6,99 кВАр - Круглошлифовальный станок: Qк.р.= 0,9 ∙ 6,2 (1,73 – 0,92) = 4,51 кВАр - Резьбонарезной станок: Qк.р.= 0,9 ∙ 6 (1,73 – 0,92) = 4,37 кВАр - Электронагреватели отопительные: Qк.р.= 0,9 ∙ 37,5 (1,73 – 0,92) = 27,33 кВАр - Кран мостовой: Qк.р.= 0,9 ∙ 20,1 (1,73 – 0,92) = 14,65 кВАр - ЭД вакуумных насосов: Qк.р.= 0,9 ∙ 30 (1,73 – 0,92) = 21,87 кВАр - Электродвигатели задвижек: Qк.р.= 0,9 ∙ 4 (1,73 – 0,92) = 2,91 кВАр - Насосные агрегаты Qк.р.= 0,9 ∙ 1250 (1,73 – 0,92) = 911,25 кВАр - Щит сигнализации Qк.р.= 0,9 ∙ 0,8 (1,73 – 0,92) = 0,58 кВАр - Дренажные насосы Qк.р.= 0,9 ∙ 22,4 (1,73 – 0,92) = 16,32 кВАр - Сварочные агрегаты Qк.р.= 0,9 ∙ 18 (1,73 – 0,92) = 13,12 кВАр  ∑Qк.р=11,66+3,06+1,82+20,41+6,99+4,51+4,37+27,33+14,65+21,87+2,91+911,25+0,58+16,32+13,12= 1060,85 кВАрИмея расчетную мощность КУ можно выбрать тип устройства. Выбираем данный вид КУ с учетом необходимого запаса -УК-6/10Н1350Л,П 2.3 Выбор распределительных пунктов Распределительный пункт - это электроустановка, принимающая и распределяющая электроэнергию. В его состав входят: аппараты для приема и распределения электроэнергии, коммутационные устройства, соединительные и сборные шины и устройства автоматики, защиты. Стандартным видом исполнения распределительного пункта является закрытый полностью или частично металлический, или пластиковый шкаф или бокс, где располагаются указанные аппараты и оборудование. Для рационального электроснабжения электрооборудования шлифовального цеха необходимо равномерно распределить нагрузку между РП следующим образом. РП- главный распределительный пункт; РП1- Кран мостовой (12), вентиляторы (1,2), Сверлильный станок (3), Заточный станок (4), Токарно-револьверный станок (5), Фрезерный станок (6), круглошлифовальный станок (7), Резьбонарезной станок (8), насосный агрегат (23) склад запчастей, ремонтный участок 20,1+16+4,2+2,5+28+9,6+6,2+6+250=342,6 кВт РП2 – Электронагреватели отопительные (9,10,11), Дренажные насосы (№29,30), насосный агрегат (24) Щитовая, бытовка, обслуживающий персонал 37,5+22,4+250=309,9 кВт РП3 – ЭД вакуумных насосов (13,14,15,16,17), Электродвигатели задвижек (18,19,20,21,22), Насосный агрегат (25). Агрегатная, Машинный зал = 30+4+250=284 кВт РП4 – Щит сигнализации (28), Сварочные агрегаты (31,32), Насосные агрегаты (26,27) Начальник смены, Сварочный пост = 0,8+18+500=518,8 кВт 2.4. Выбор числа и мощности питающих трансформаторов  Самый распространенный вид трансформаторов – силовые трансформаторы. Они предназначены для преобразования напряжения, передачи и распределения. Электрооборудование цеха металлоизделий относится к электроприемникам ІІ и ІІІ категорий надежности, нам необходимо иметь 1 трансформатор и резервную линию.Мощность трансформатора Sтр (кВА) рассчитана ранее по формуле (4) Зная полную мощность объекта можно выбрать необходимый силовой трансформатор. Наименование и технические данные трансформаторов: ТМН- 2000/110/35/10. Таблица 2 - Основные технические характеристики ТМН- 2000/110/35/10
2.5 Расчет и выбор аппаратов защиты Автоматический выключатель — это контактный коммутационный аппарат, который предназначен для включения и отключения (для коммутации) электрической цепи, защиты кабелей, проводов и потребителей (электрических приборов) от токов перегрузки и от токов короткого замыкания. Сила тока в линиях распределительных пунктов 𝐼РП (A) определяются по формуле (6): IРП=  , (6) где 𝑆м.РП -максимальная расчетная мощность РП, кВ·А.𝐼РП1=  ; |