курсовой каша. ДИПЛОМ КАША-3. Дипломный проект техническая эксплуатация и обслуживание электрооборудования котельной с. Дутово (тема)

• Название: Дипломный проект техническая эксплуатация и обслуживание электрооборудования котельной с. Дутово (тема)
• Анкор: курсовой каша
• Дата: 13.05.2021
• Размер: 0.75 Mb.
• Имя файла: ДИПЛОМ КАША-3.docx
• Тип: Диплом; #204756
• страница: 4 из 7

2.3 Выбор схемы электроснабжения

Питание на котельную подается от трансформаторной подстанции ТП 10/0,4 кВ расположенной в 50м от здания.

Трансформаторная подстанция – электроустановка, предназначенная для приема, преобразования и понижения напряжения в сети переменного тока и распределения электроэнергии в системах электроснабжения потребителей промышленных объектов. Состоит из силовых трансформаторов, распределительного устройства, устройства автоматического управления и защиты, а также вспомогательных сооружений.

Понижающая трансформаторная подстанция преобразует первичное напряжение электрической сети 35кВ в более низкое вторичное 380В.

Трансформаторные подстанции изготовляют, как правило, на заводах и доставляют на место установки в полностью собранном виде или же отдельными блоками. Такие трансформаторные подстанции называют комплектными или КТП.

В отдельном помещении низковольтные комплектные устройства (НКУ). Низковольтные комплектные устройства предназначены для приема и распределения трехфазного переменного тока, напряжением 380В. Данные устройства используются с целью автоматизации работы потребителей и защиты их от аварийных режимов.

Низковольтные комплектные устройства включают в себя ряд типовых видов оборудования, среди которых:

Шит распределительный (предназначен для ввода, распределения, учета электроэнергии, защиты электрических цепей при перегрузках и коротких замыканиях в энергоустановках жилых, общественных, промышленных, административных и других подсобных зданий);

Главный распределительный щит (предназначен для полного или частичного резервируемого снабжения электроэнергией);

Вводно-распределительное устройство (предназначено для приема, учета и распределения электрической энергии в электроустановках);

Шкаф управления (предназначен для коммутации силовых цепей, цепей управления и контроля исполнительных устройств технологического оборудования, защиты от коротких замыканий и перегрузок по току).

Схема применяется радиальная с возможностью секционирования без АВР.

Такая схема соответствует электроприемникам второй категории, обеспечивает относительно высокую надежность, в ней легко могут быть применены элементы защиты.
2.4 Расчет и выбор двигателя сетевого насоса.
Для работы в котельных часто используются сетевые насосы. Такие изделия выполняют функцию перекачивания в тепло-сетевой системе горячей воды. Температура сетевой воды, которую способен гонять по трубам установленный агрегат, достигает +180 градусов.

При этом устройство и конструкция сетевых насосов отличается относительной простотой, и в то же время, аппараты показывают высокий уровень производительности на ряду с надежностью.

Насос – гидравлическая машина, преобразующая механическую энергию приводного двигателя в энергию потока жидкости, служащую для перемещения и создания напора жидкостей всех видов, механической смеси жидкости с твердыми и коллоидными веществами или сниженных газов. Разность давлений жидкости на выходе из насоса и присоединенном трубопроводе обусловливает ее перемещение.

Насосы работают в системе водоснабжения и канализации, перекачивают агрессивные и технологические жидкости и т.п.

По принципу действия насосы можно разделить на три группы:

Поршневые;

Центробежные;

Оседиагональные.

Агрегаты насосов приводятся в движение электродвигателями.

Электрический двигатель – электрическая машина (электромеханический преобразователь), в котором электрическая энергия преобразуется в механическую.

Режим работы насосов – продолжительный, реверса не требует. Приводится в движение асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором, с мощностью трех двигателей по 37 кВт и двух по 75 кВт при напряжении 380 В, с прямым пуском от мощной сети.
Приведем пример для выбора двигателя для трёх сетевых насосов Д-200-36 мощностью 26 кВт

С помощью формулы определяем мощность электродвигателя для привода центробежных насосов
, (7)
где – коэффициент запаса;

– плотность жидкости(Н/ ;

– подача насоса (

Н – напор (м.);

– КПД насоса;

– КПД передачи;

– номинальная мощность двигателя.

Используя формулу (3.1) произведем расчет электродвигателя: плотность воды – 9810 Н/м³, подача насоса – 200 м³/ч, напор – 36 м, КПД насоса – 0,84

КПД передачи – 0,73, коэффициент запаса – 0,7.

,

где 3600 — коэффициент перевода производительности из м³/ч в м³/с.

Исходя из условий окружающей среды, мощности 32,6 кВт, и необходимой скорости, выбираем схожий по мощности из доступных тип двигателя - 4А200М4У3 37 кВт.

Также произведем расчет электродвигателя для сетевого насоса Д-315-50 плотность воды – 9810 Н/м³, подача насоса 315м³/ч, напор – 50 м, КПД насоса – 0,98, КПД передачи – 0,82, коэффициент запаса – 0,7.

;

где 3600 — коэффициент перевода производительности из м³/ч в м³/с.

Исходя из условий окружающей среды, выбираем двигатель А250S2 мощности 75 кВт, и необходимой скорости, выбираем схожий по мощности из доступных тип двигателя - АИМУ250S4 75 кВт.

Насос подпиточный ВК2/26 А

Q=7,2 м3/ч

H=26

= 26

;

Выбираем двигатель АИР80В2. Для подпиточного насоса ВК 2/26А

2.5 Выбор пускорегулирующей аппаратуры и аппаратов защиты
Автоматический выключатель (АВ) выбирают по номинальному току I_н.вык выключателя и номинальному току I_н.расц расцепителя.

I_расц=I_дл/К_т (13)
где I_дл=I_н.дв – длительный ток в линии,

I_н.дв – номинальный ток двигателя,

К_т – тепловой коэффициент, учитывающий условия установки АВ.

К_т=1 - для установки в открытом исполнении;

К_т=0,85 – для установки в закрытых шкафах.
Iдл=Iн=Рн/(Uн·√3·ηн·cosφ) (14)
где Р_н - мощность двигателя, кВт;

U_н – номинальное напряжение электродвигателя, кВ;

η_н – КПД двигателя (без процентов),

cosφ – коэффициент мощности двигателя.

Номинальный ток асинхронного двигателя с к. з. ротором будет примерно равен его удвоенной мощности, взятой в киловаттах:

Iн≈ 2Рн(кВт)

Выбираем АВ: тип, I_н.вык, I_расц.

Проверка правильности выбора АВ по току мгновенного срабатывания.

Необходимо, чтобы выполнялось условие:
I_мгн.ср ≥ KI_кр (15)
где I_мгн.ср - ток мгновенного срабатывания,

I_кр – максимальный кратковременный ток,

К – коэффициент, учитывающий неточность определения Iкр в линии.

К = 1,25 – для АВ с Iн > 100А;

К = 1,4 – для АВ с Iн ≤ 100А.
I_кр = I_пуск = К_i I_н (16)
где К_i – кратность пускового момента К_i = I_пуск/I_н.

Значения К_i берутся из таблиц.

Если условие выполняется, значит АВ выбран верно, если не выполняется, то выбирается АВ с большим значением тока расцепителя.

Найдем тип АВ для сетевого насоса 37 кВт (Тип двигателя: 4А200М4У3

Условие установки АВ: В шкафу).

Найти: тип АВ; I_мгн.ср; I_расц.

Решение:

По типу двигателя выписываем из характеристики его номинальные данные:

Рн = 37 кВт; η = 91%=0,91; cosφ = 0,9; Iп/Iн = Кi = 7.

Iдл = Iн =Рн/√3Uн η cosφ = 37/√3∙0,38∙0,91∙0,9 = 69 A

Так как автомат устанавливается в шкафу, то К_т = 0,85, поэтому:

I_расц = I_н/К_т = 69/0,85 = 138 А.

По току расцепителя выбираем автомат: BA 51-33; Iн=160А

Iрасц= 160 А;

Проверка:

I_мгн.ср ≥ КI_кр

I_мгн.ср = 10∙I_расц = 10∙160 = 1600 А

I_кр = I_пуск = К_i ∙I_н = 7∙69 = 483 А

К = 1,4

1600 ≥ 1,4∙483 = 676.6 А

Неравенство выполняется, значит автомат выбран верно.

По такому же принципу выбираем автоматы других электродвигателей в приложении 1
2.6 Выбор сечения кабеля и способ прокладки
Для питания электроприводов сетевых насосов используем силовой кабель. Способ прокладки зависит от условий окружающей среды. Помещение котельной отапливаемой, вентилируемое, сухое, нормальное. Прокладка кабеля осуществляется в лотках расположенных на стенах.

Лоток – открытая конструкция, предназначенная для прокладки на ней проводов и кабелей. Лоток не является защитой от внешних механических повреждений на нем проводов и кабелей. Лотки должны использоваться из несгораемых материалов. Они могут быть сплошными, перфорированными и решетчатыми.

Основным критерием для выбора кабеля служит номинальный ток электроприемника. Длительный номинальный ток электропривода сетевого насоса 37 кВт составляет 69 А.

Выбираем марку и сечение кабеля ВВГнг3х16. Кабель с тремя медными жилами, площадь сечения – 16 мм², без брони, изоляция жилы поливинилхлоридная, изоляция оболочки поливинилхлоридная, кабель не горючий, длительный допустимый ток кабеля составляет 87 А.
I_доп>I_ном, (17)
где I_доп – допустимый длительный ток кабеля;

I_ном – номинальный ток.

87>69

Условие выполнено.

Выбираем и проверяем по тому же способу для остального оборудования, результат заносим в таблицу 2.3

В приложение 1

Таблица 2.3 – Выбор питающих кабелей

Наименование	Питающий кабель
Двигатель сетевого насоса 37 кВт	ВВГнг3х16
Двигатель сетевого насоса 75 кВт	ВВГнг 3х35
Двигатель подпиточного насоса 2.2 кВт	ВВГнг 3х1,5

ВыБор Вентиляции.

По техническому заданию необходимо предусмотреть устройство (перевооружение) приточно- вытяжной вентиляции в котельном зале, обеспечивающий трехкратный воздухообмен в течении часа.


2.7 Расчет заземляющего устройства
Для защиты людей от поражения электрическим током при повреждении изоляции применяется одна из следующих защитных мер: заземление, зануление, защитное отключение, защитное отключение, разделительный трансформатор, двойная изоляция, малое напряжение, выравнивание потенциалов.

Рассчитаем заземляющее устройство котельной.

Сопротивление заземляющего устройства для установок до 10 кВ



Сопротивление заземляющего устройства нейтрали трансформатора 0,4 кВ должно быть не более 4 Ом. Заземляющее устройство выполняется общим, поэтому последнее требование является определяющим для расчета R_з 4 (Ом). Заземляющее устройство выполняют в виде контура из полосы 40*4 мм, проложенной на глубине 0,7 м вокруг оборудования котельной, и стержней длинной 5 метров и диаметром 12 мм на расстоянии 5 м друг от друга. Общая длина полосы по плану 72 м, предварительное число стержней 14.

Сопротивление одного стержня:
rв=0,27ρ_расч, (18)
Здесь ρ_расч=к_сезρ=1,45*62=89,9 (Ом*м;) к_сез=1,45 для второго климатического района.

r_в=0,27*89,9=24,3 (Ом);

Необходимое число вертикальных заземлителей:
, (19)
где =0,52

.

Сопротивление заземляющей полосы:
, (20)
(Ом)

Сопротивление полосы в контуре из 14 электродов:
, (21)
(Ом)

Необходимое сопротивление вертикальных заземлителей:
, (22)
(Ом)



1 – площадь, занятая оборудованием

2 – контур заземления

Рисунок 2.1 – план заземляющего устройства
2.8 Расчет молниезащиты объекта
В процессе эксплуатации электроустановок как атмосферные так и коммутационные перенапряжения. При проектировании электроснабжения необходимо учитывать и предотвращать возможность поражения объекта прямыми ударами молнии. Электрооборудование защищается от прямых ударов молнии с помощью молниеотводов. Молниеотвод представляет собой возвышающееся над защищаемым объектом сооружение, через которое разряд молнии, минуя объект, отводится в землю.

Над молниеотводом существует зона в виде перевернутого конуса с радиусом R=3,5 h (где h – высота молниеотвода), в которой происходит 100%-ное поражение молниеотвода грозовым разрядом. Вокруг молниеотвода имеется зона, не поражаемая грозовыми зарядами «шатер», которая называется зоной защиты молниеотвода.

При расчете стержневых молниеотводов следует так рассчитать высоту h_x до точки на границе защищаемой зоны и расстояние от стержня r_x, чтобы

защищаемый объект оказался внутри зоны защиты. Для одиночных стержневых молниеотводов высотой hдо 60 м. Для нашего случая А=12, В=18, выбираем 2 молниеотвода высотой 12 метров.

Определим активную высоту молниеотвода:
h_a=h-h_x (23)
h_a=12-8=4 (м)
К_р=5,5/ (24)
где К_р - коэффициент учитывающий разные высоты молниеотвода

Коэффициент К_р=5,5/ =1,59 (м).

Определим расстояние r_x, при котором защищаемый объект окажется внутри зоны защиты:
, (25)

где h_a=h-h_x– активная высота молниеотвода (м)

К_р– коэффициент учитывающий разные высоты молниеотвода К_р=5,5/

h_x – высота точки на границе защищаемой зоны (м)

(м).

Определяем: а/h_а=20/4=5; h_x/h=8/12=0,67.

Находим b_x/2h_a=0,2h b_x=2,4×2×4=19,4

Следовательно, защищаемый объект находится внутри зоны защиты, т.к. наименьшая ширина зоны защиты молниеотвода b_x больше ширины здания.
b_x > В

Рисунок 2.2 – защитная зона двух стержневых молниеотводов.

2.9 Выбор схемы АВР
Устройства автоматизации осуществляют автоматическое управление схемой электроснабжения котельной в нормальном и аварийном режимах. Применение автоматизации позволяет обеспечить длительное нормальное функционирование электроснабжения, в кратчайший срок ликвидировать аварию, обеспечить высокую надежность электроснабжения потребителей. В котельной села Дутово применяются устройства АВР, которые повышают надежность электроснабжения и сокращают время простоя электрооборудования.

Ниже приведена однолинейная электрическая схема подключения генераторной установки с панелью АВР:



 

Рисунок 2.3 - схема подключения генераторной установки с панелью АВР
На данной схеме указаны следующие элементы:

Дизель генератор - Резервная дизельная электростанция;

АВР сеть ДГ - Панель автоматического включения резерва, которая осуществляет переключение питания нагрузки между внешней сетью и дизельной электростанцией;

QS - Перекидной рубильник линии «обводного канала» (байпас). Данный рубильник осуществляет переключение питания нагрузки напрямую от сети, исключая из цепи энергоснабжения панель АВР. Эта опция не является обязательной для схемы резервного электропитания, но она очень удобна, так как позволяет отключить панель АВР (например для ремонта) без необходимости длительного отключения нагрузки;

Панель управления - Панель управления дизель генератором;

Щит ЩРдг - Электрощитовая, в которой расположены автоматический выключатели нагрузок, которые резервируются от автономного генератора;

QF1 - Выходной автоматический выключатель генераторного агрегата;

QF2 - Автоматический выключатель для защиты кабеля собственных нужд. Обычно устанавливается в электрощитовой;

Силовой кабель - Данный кабель прокладывается между резервным генератором и панелью АВР. По нему на нагрузки передаётся электроэнергия, которую вырабатывает дизель генератор. Со стороны генераторного агрегата силовой кабель подключается непосредственно на клеммы выходного автоматического выключателя (QF1). С другой стороны силовой кабель подключается на соответствующие клеммы панели АВР;

Кабель управления - Данный кабель прокладывается между резервной электростанцией и панелью АВР. Предназначение кабеля управления (сигнального кабеля) меняется в зависимости от места расположения блока контроля внешней сети. Данный блок осуществляет контроль наличия внешней сети, контроль соответствия качества основного энергоснабжения заданным параметрам (по напряжению и частоте), даёт команды на запуск и остановку генератора электричества, а также управляет переключением панели АВР. Если блок контроля внешней сети расположен на панели АВР, то по кабелю управления от панели АВР на генератор дизельный поступает сигнал о запуске или остановке. Если же блок контроля внешней сети расположен в панели управления автономной электростанции, то по данному кабелю осуществляется управление переключения панели АВР. В последнем случае от внешней сети на электрогенератор необходимо проложить дополнительный кабель (не показан на приведенной выше электрической схеме), который подключается на панель управления, и по которому осуществляется контроль наличия и качества основного энергоснабжения;

Кабель собственных нужд - Данный кабель прокладывается от генераторной установки в электрощитовую. Когда дизельная электростанция не работает, по данному кабелю осуществляется питание автоматического подогрева охлаждающей жидкости двигателя и автоматического подзаряда аккумуляторных батарей от внешней сети. Необходимо помнить, что кабель собственных нужд должен быть защищён отдельным автоматическим выключателем, который на схеме показан как QF2.
2.10 Расчет освещения
Расчет электрического освещения заключается в том, что по заданной нормами освещенности определяют мощность и число ламп, необходимых для установки в данном помещении. Для этого нужно знать требуемую нормами освещенность, выражаемую в люксах (лк), и световой поток электрических ламп, выражаемых в люменах (лм).

Расчет проводим методом коэффициента использования, который предназначен для расчета общего равномерного освещения поверхностей без крупных затеняющих объектов. При расчете этим методом учитывается как прямой, так и отраженный свет.

Переход от средней освещенности к минимальной выполняют приближенно. Данный метод применяется для расчета общего равномерной: освещения горизонтальных поверхностей, равновеликих полу, при светильниках любого типа.

Расчет электроосвещения котельной ведём методом коэффициента использования.

Размер помещения м

Высота помещения 7,20м

1. 
   Определяем коэффициенты отражения
   

,

где коэф. отражения потолка

коэф. отр. стен

коэф. отр. пола

2. 
   Определяем площадь помещения
   

(26)
где S – площадь помещения;

А – длина помещения;

Б – ширина помещения.

.

3. 
   Определяем нормированную освещенность:
   

;

Разряд зрительных работ - 6

4) Определяем коэф. Запаса:



5) Определяем коэф. неравномерности

Z = 1,15 (для ДРЛ)

6) Определяем индекс помещения

, (27)
<sub>где hр – расчетная высота подвеса (hр=7,2-0,8=5,76 м.);

H – высота здания (7,2 м.);</sub>

.

7) Определяем коэф. использования



Так как помещение с взрывоопасной средой и относится к категории В1А, то принимаем светильники типа РСП25-250

Выбираем лампу типа ДРЛ-250 тип КСС-Д

8) Определяем кол-во светильников:
, (28)
где -световой поток ламп ДРЛ-250

=13500лм

_.

Принимаем два ряда по три светильника типа РСП25-250.

Проверка:

Определяем расчетную освещенность:
(29)


Сравниваем две величины:



167(лк)>150(лк)-условие выполняется.

Принимаем два ряда по три светильника типа OWP-250.

Расчет освещения КТП ведем методом удельной мощности.

Размер помещения 9×12 м²

Высота помещения 3,2 м.

1. 
   Определяем коэффициенты отражения
   

,

где коэф. отражения потолка

коэф. отр. стен

коэф. отр. пола

2. 
   Определяем нормированную освещенность:
   

Е_н=100 лк.

Разряд зрительных работ 6

Намечаем к установке светильники типа ЛСП02-2*40-10

Тип лампы ЛБ-40.

3. 
   Определяем коэффициент запаса:
   

4. 
   Определяем коэффициент неравномерности:
   

Z=1,1 (для ЛЛ)

5. 
   Определяем удельную мощность общего равномерного освещения:
   

W100%=2,9Вт/м²

6. 
   Определяем удельную мощность для предлогаемого к установке светильника:
   

-КПД предлагаемого светильника

= 60%

7. 
   Определяем число светильников
   

, (30)
где - мощность лампы ( =80 Вт);

S - площадь помещения.

м² (по формуле 26)



Принимаем к установке 6 светильников типа ЛСП-2*40-10 с лампами типа ЛБ-40

Для остальных помещений расчет производим аналогичным методом, все данные по расчетам заносим в таблицу.
Таблица 2.4 – Количество и выбор светильников

Наименование помещений	Ен (лк)	S (м2)	n	Рн Вт	∆U	Тип светильников	Тип лампы
Операторная	150	18	3	240	0,13	ЛВО01-4*20/П-20	ЛБ-20
Раздевалка	50	5	1	80	0,048	ЛВО01-4*20/П-20	ЛБ-20
Склад	75	9	2	160	0,69	НСП11-200-231	Б215-225-200
Сан. Узел	50-75	8	3	280	0,183	ЛВО01-4*20/П-20	ЛБ-20; Б215-225-200
КТП	150	26	5	1000	0,30	НСП11-200-231	Б215-225-200
Насосная	150	60	8	640	0,65	Н4Т4Л	ЛБ-80

Выбираем сечение проводников по нагреву:

Похождение тока по проводнику вызывает нагрев проводника и в двухпроводной схеме подключения определяется по формуле:

, (31)

где: I_p – расчетный ток для группы светильников

U_н