Пожарнотехническая экспертиза компрессорной станции по перекачке этилена
 Скачать 386.03 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ Академия Государственной противопожарной службы Институт управления и комплексной безопасности Кафедра: Специальной электротехники и автоматизированных систем связи Дисциплина: Пожарная безопасность электроустановок КУРСОВОЙ ПРОЕКТ Тема: «Пожарно-техническая экспертиза компрессорной станции по перекачке этилена» Вариант № 11 Выполнила: студентка уч. группы 3119С Лоч А.А. Проверил: доцент, доцент кафедры СЭИАСС Морщинов Е.Д. Москва 2021 Содержание
1. Исходные данные Таблица 1 Характеристика применяемого вещества
Таблица 2 Данные питающего трансформатора и вводной магистрали (от ТП до ЩР – участок I, II). Напряжение сети 380/220 В.
Таблица 3 Расчетные данные силовой сети (от ЩС до электродвигателя – участок III). Напряжение сети 380/220 В.
Таблица 4 Аппараты защиты силовой сети (от ЩС до электродвигателя – участок III)
Таблица 5 Расчетные данные осветительной сети (от ЩР до светильников-участок IV, V)
Таблица 6 Аппараты защиты осветительной сети (от ЩР до светильников – участки IV, V)
Таблица 7 Расчетные данные заземляющего устройства
Таблица 8 Данные для проектирования молниезащиты здания компрессорной
Рассмотрим план-схему помещений компрессорной, которая изображена на рис.1  рис. 1. План-схема помещений компрессорной Рассмотрим схему силовой сети, изображенной на рис. 2  рис. 2. Схема силовой сети
Рассмотрим схему осветительной сети, изображенной на рис. 3.  рис. 3. Схема осветительной сети
2. Определение и обоснование классов пожаровзрывоопасных зон. 2.1. Конструктивно-планировочные особенности здания Компрессорная станция по перекачке этилена расположена в одноэтажном прямоугольном здании, с размерами 20х10 м, высотой 3,5 м. Наружные и внутренние стены сделаны из обычного кирпича. Здание состоит из компрессорного зала по перекачке этилена, вентиляционной камеры приточной вентиляции, электрощитовой и тамбура. Насосный зал имеет выходы наружу и в тамбур, электрощитовая и вентиляционная камера приточной вентиляции – выход наружу. Двери (внутренние и наружные) – типовые деревянные, сгораемые. 2.2. Вентиляция Вентиляция приточно-вытяжная с механическим побуждением, обеспечивает 20-ти кратный воздухообмен при перекачке этилена. Приточная вентиляция снабжена центробежным вентилятором Ц9-57 с подачей воздуха 4120 м3/ч в машинном отделении. Приточная вентиляция обеспечивает подачу расчетного количества свежего воздуха в рабочую зону помещений. Имеет обратный клапан. Вытяжная вентиляция с механическим побуждением (состоит из центробежного вентилятора Ц9-57, расположенного вне здания) обеспечивает удаление 70-80% расчетного объема воздуха из нижней зоны насосного зала. 2.3. Особенности технологического процесса; конструктивные особенности технологического оборудования. Насосная станция предназначена для сливо-наливных операций из железнодорожных цистерн в неподвижные емкости. Для одновременного слива из цистерн этилена в компрессорном зале установлены: два основных насоса 6НК-9х1, два вспомогательных СВН-80, а также два вакуум-насоса ВВН-3. В качестве запорной арматуры приняты задвижки с ручным приводом. На нагнетательных линиях насосов предусмотрены обратные клапаны. Все оборудование герметизировано, поэтому через сальниковые и фланцевые уплотнения насосов, трубопроводов, задвижек возможны лишь весьма незначительные выделения этилена. 2.4. Пожароопасные свойства обращающихся в производстве веществ. Пожаровзрывоопасность технологического процесса компрессорной станции следует оценивать, исходя из того, что производится перекачка этилена. Этилен: C₂H₄, бесцветный горючий газ легче воздуха со слабым сладковатым запахом. Молекулярная масса 28,05; плотность 1,178 кг/м3; Ткип.= −103,7 оС; Твсп.= 136,1 оС; Тсв.= 440 оС; Тпл.= −169,2 оС; БЭМЗ = 0,65 мм. В соответствии с п.7.3.26, п.7.3.27, и табл.7.3.1, табл.7.3.2 ПУЭ смесь паров этилена воздухом следует отнести к категории IIВ и группе Т2. 3. Нормативная и аналитическая оценка классов пожаровзрывоопасности зон насосного зала по перекачке этилена. Согласно требованиям п. 7.3.22. ПУЭ, взрывоопасная зона – это помещение или ограниченное пространство в помещении или наружной установке, в котором имеются или могут образоваться взрывоопасные смеси. Так как, в технологическом процессе данного производства применяющееся вещество – этилен, которое имеет температуру вспышки равную 136,1 оС, что больше 61 оС, то в соответствии с требованиями п. 7.3.11. и п. 7.3.18. ПУЭ этилен относится к горючим газам и может образовывать при смеси с воздухом взрывоопасную смесь. Учитывая вышеуказанные требования ПУЭ, помещения, в которых имеются или могут образовываться взрывоопасные смеси, будут являться взрывоопасной зоной. Так как, взрывоопасная смесь паров этилена с воздухом может возникнуть при нормальной работе то в соответствии с п. 7.3.41. ПУЭ взрывоопасная зона будет относиться к классу зоны 1(В-I).[1,2]. Помещение камеры приточной вентиляции следует отнести к помещениям с нормальной средой так как, на воздуховодах имеются самозакрывающиеся обратные клапаны (согласно п.7.3.51. ПУЭ), а вход в вентиляционную камеру осуществляется через тамбур (согласно п. 7.3.53. и табл. 7.3.9. ПУЭ). [2]. Помещение электрощитовой, следует отнести к помещениям, с нормальной средой (согласно п. 7.3.53.ПУЭ). [2] Тамбур насосного зала (согласно п. 7.3.53. и табл. 7.3.9.ПУЭ), следует отнести к взрывоопасной зоне 2В-Iа. [2] Пространство на расстоянии 0,5 м по горизонтали и вертикали от проемов за наружными ограждающими конструкциями и от выхода наружу из насосного зала (согласно п.7.3.43. п.7.3.44. (а) ПУЭ), следует отнести к взрывоопасной зоне 1(В-Iг). Пространство на расстоянии 3 м по горизонтали и вертикали от вытяжной вентиляции, установленной снаружи насосного зала (согласно п.7.3.43. п.7.3.44.ПУЭ), следует отнести к взрывоопасной зоне 1(В-Iг).[2] 3.1. Определение и нормативное обоснование категорий и групп взрывоопасной смеси В соответствии с п. 7.3.28 и табл. 7.3.3 ПУЭ [2] смесь паров этилена с воздухом следует отнести к категории IIА и группе T2. 4. Определение и обоснование соответствия уровней, маркировки взрывозащиты и степени защиты оболочек электрооборудования требованиям пожарной безопасности и ПУЭ. 4.1 Краткая характеристика схемы электроснабжения и электрооборудования насосной станции. Электроснабжение насосной станции осуществляется от трансформаторной подстанции ТП-380/220В, в которой установлен трансформатор номинальной мощностью 160 кВт, с коэффициентом мощности 0,8 и коэффициентом загрузки 1. Напряжение сети 380/220 В, где линейное 380 В - для электродвигателей, а фазное 220 В - для светильников. Потребляемая мощность для силового электрооборудования составляет 84 кВт, а для электроосвещения 37 кВт. 4.2 Силовое электрооборудование. Cиловая и осветительная нагрузка питается совместно от трансформаторного пункта (ТП) через ЩР по кабелю АСРБ 1(3х25+1х16) длиною 100 м, проложенному в земле. Для защиты на вводе и на отходящей линии силовой щит укомплектован автоматами типа AE2056, с номинальным током расцепителя Iн.расц.= 63 А. Для управления электродвигателями технологического оборудования установлены магнитные пускатели серии ПА-322, с их защитой тепловыми реле типа ТРН-40, через ключи управления типа ЩОРВЕ-ХВ, установленные в насосном зале в исполнение по взрывозащите 2ExеdIIТ4. Распределительная силовая сеть снабжена проводом ВРГ 1(5х10) длиною 11 м, проложенным на скобах. Основными потребителем электроэнергии являются электродвигатели насосов и вентиляторов типа 3В160М4, с номинальной мощностью 18,5 кВт, коэффициентом мощности соsφ = 0,82, КПД=88,5%, коэффициентом пуска Кп=7,5, в исполнение по взрывозащите 1ExdIIТ4. 4.3 Осветительное электрооборудование. Проектом предусмотрено общее рабочее освещение помещений. Осветительная арматура принята в соответствии со средой помещений. В насосном зале используются светильники типа РСП 25-250, с исполнением по взрывозащите 1ExdIIВТ4 в количестве 12 штук. Питания осветительной нагрузки осуществляется кабелем марки АПРН (3х2,5), проложенным на скобах. Для защиты осветительный щит (ЩО) укомплектован автоматом типа АЕ1031-21, с номинальным током Iн..расц.= 16 А. Соединение между осветительным щитом (ЩО) и щитом распределительным осуществляется кабелем марки ПР(4х2,5), длиною 9 м, проложенных на скобах. 5. Оценка соответствия запроектированного электрооборудования с оптимально требуемым по нормативно-техническим источникам. В соответствии с п.п. 7.3.31. и 7.3.65., а также табл. 7.3.10. – 7.3.12. ПУЭ, для класса зоны В-I всё электрооборудование в компрессорном зале должно иметь уровень взрывозащиты – «взрывобезопасное электрооборудование», что соответствует знаку уровня - 1 согласно п. 7.3.32. ПУЭ.[2] Исходя из выше изложенного, обоснуем соответствие уровней, видов и маркировки взрывозащиты запроектированного электрооборудования требованиям пожарной безопасности и ПУЭ. Сопоставление выполним в виде таблицы №9. Таблица 9 Анализ характеристик предусмотренного по проекту электрооборудования с требуемым по нормам ПУЭ. 6. Проверочный расчёт соответствия сечений проводников силовой сети 6.1. Определяем требуемое сечение кабеля ВРГ 1(5х10) (ск.) имеющейся нагрузки. Iдоп. ≥ Iр, где Iдоп. – допустимый длительный ток, А; Iр – рабочий ток нагрузки, А. Iдоп. определяем по ПУЭ по табл. 1.3.6. Iдоп = 80 А, так как S = 10 мм2 Iр = 1,25 * Iн, где Iн – номинальный ток двигателя, А.   Iр= 1,25·68 = 85 А 80 А > 85 А Вывод: сечение кабеля выбрано не верно, оно не соответствует допустимому значению, которое обозначено в табл. 1.3.6. ПУЭ. 6.2. Определяем соответствие параметров теплового реле ТРН-40 магнитного пускателя типа ПA-322 условиям защиты электродвигателя и проводников от токов перегрузки; определяем правильность выбора номинального тока теплового и электромагнитного расцепителей:   где,     Вывод: параметры теплового реле, то есть номинальный ток нулевой установки теплового реле принят неправильно. Параметры теплового расцепителя не соответствуют рабочему току и нормам ПУЭ(табл. 1.3.6.); параметры электромагнитного расцепителя полностью соответствуют нормам ПУЭ(табл. 1.3.6.), условие соответствия выполняются. 6.3. Проверяем правильность выбора автоматических расцепителей теплового и электромагнитного типов, исключая ложное отключение сети. Iср.эл.м ≥ КмIмакс Iср.тепл ≥ КрIр, где Iср.эл.м, Iср.тепл – это токи срабатывания электромагнитного и теплового расцепителей. Км, Кр – контакты электромагнитного пускателя и теплового реле; коэффициент, учитывающий неточность в определении и разброс характеристик расцепителей, который равен 1,25 Iмакс = Iн * Кп Iмакс = 68 * 7,5 = 510 А Кп= 7,5 – кратность пускового тока (по исходным данным)  Вывод: автоматическиетепловой и электромагнитные расцепители выбраны неправильно, так как их параметры не соответствуют нормам ПУЭ. 6.4. Проверим автомат АE2056 на надежность отключения аварийного участка при коротком замыкании в конце защищаемой линии  ≥ 1,4  =    ∑rф =   ∑ro =     ∑xф = ∑х0 = 0,07 * 0,1 + 0,07 * 0,009 + 0,07 * 0,011 = 0,0084 zТ(1) = 0,487 Ом (согласно табл. 2.16[1])      не соответствует5,44  не соответствует Вывод: по нормам ПУЭ, по условию надежности отключения тока короткого замыкания автомат выбран неправильно. 6.5. Определим надежность отключения автоматом АE2056 токов короткого замыкания в начале замкнутого участка. Iпр.а ≥ Iк.з(н) где Iпр.а – предельный ток отключения автомата, A. Iпр.а = 6000 А (согласно приложению 5 в [1]) Iк.з(н) – ток короткого замыкания в начале защищаемого участка цепи, А.  zф– полное сопротивление цепи тока к.з. для «фазы», Ом.  ∑rф =   Омrт = c/St = 3,5/160 =0,0219 Ом где с - коэффициент = 3,5 при St до 180 кВА      = 1470 А6000 А ≥ 1470 А – соответствует Вывод: условие надежности отключения автоматом АE2056 токов короткого замыкания в начале замкнутого участка выполнено по нормам ПУЭ. 6.6. Расчет силовой сети по допустимой потере напряжения Определяем соответствие сечения кабеля ВРГ по допустимой потере напряжения (III участок) по ПУЭ п. 2.27 ∑∆UФ ≤ Uдоп, стр. 107, прил. 7 => ∆Uдоп= 6,6 % ∑∆UФ= ∆UФI+ ∆UФII + ∆UФIII =  + + = =4,415+0,2+0,07 = 4,6 % Где:  - потребляемая мощность, кВт; - длина проводника, м; -коэффициент, учитывающий напряжение, систему питания и материал проводников; - сечение проводника, мм2; Вывод: условие выполнено, сечение проводников по допустимой потере, напряжения выбрано верно по п. 2.27 ПУЭ 6.7. Проверяем правильность выбора номинального параметра УЗО Ф4312S Iдоп ≥ Iн.узо, где 80  63 соответствуетВывод: согласно нормам ПУЭ, условие выполнено и соответствует нормам, номинальный параметр УЗО Ф4312S выбран правильно. 6.8. Определим селективность действия автоматов АЕ2056 с Iн.расц.= 63 А и АЕ2056 с Iн.расц.= 40 А  = = 1,6 ≥ 1,5 соответствуетВывод: условие селективности действий автоматов АЕ2056 с Iн.расц.= 63 А и АЕ2056 с Iн.расц.= 40 А соответствует нормам ПУЭ 7. Проверочный расчёт соответствия сечений проводников осветительной сети 7.1. Определим соответствие сечений провода АПРН 3х2,5 г.т. имеющейся нагрузке Iдоп ≥ Iр, где Iдоп. – допустимый длительный ток, А; Iр – рабочий ток нагрузки, А. Iдоп. определяем по ПУЭ по табл. 1.3.5. Iдоп = 16 А, так как S = 2,5 мм2 Iр=  =  16 ≥ 5,6 соответствует Вывод: условие выполненоп.ПУЭ, сечение провода выбрано верно. 7.2. Определяем правильность выбора номинального тока теплового расцепителя автомата АЕ1031-21  где, Вывод: номинальный ток теплового и электромагнитного расцепителей выбран правильно, согласно п. ПУЭ 7.3. Проверяем правильность выбора автоматических расцепителей теплового и электромагнитного типов, исключая ложное отключение сети. Iср.эл.м ≥ КмIмакс Iср.тепл ≥ КрIр, где Iср.эл.м, Iср.тепл – это токи срабатывания электромагнитного и теплового расцепителей. Км, Кр – контакты электромагнитного пускателя и теплового реле; коэффициент, учитывающий неточность в определении и разброс характеристик расцепителей, который равен 1,25 Iмакс = 1,25 * Iр Iмакс = 1,25 * 5,6 = 7 А Iср.эл.м ≥ КмIмакс = 160 ≥ 7 соответствует Iср.тепл ≥ КрIр = 20 ≥ 7 соответствует Вывод: условие выполнено п. ПУЭ 7.4. Проверяем автомат АЕ1031-21 по условию надежности отключения тока короткого замыкания в конце защищаемой группы ≥ 1,4 = ∑rф =  ∑ro =  ∑xф = ∑х0 = 0,09 * 0,1 + 0,09 * 0,009 + 0,09 = 0,099 zТ(1) = 0,487 Ом (согласно табл. 2.16[1])      не соответствует27,25 соответствует Вывод: по нормам ПУЭ, по условию надежности отключения тока короткого замыкания автомат выбран правильно. 7.5. Определим надежность отключения автоматом АЕ1031-21 токов короткого замыкания в начале замкнутого участка. Iпр.а ≥ Iк.з(н) где Iпр.а – предельный ток отключения автомата, A. Iпр.а = 2000 А (согласно приложению 5 в [1]) Iк.з(н) – ток короткого замыкания в начале защищаемого участка цепи, А.  zф– полное сопротивление цепи тока к.з. для «фазы», Ом. ∑rф =   Омrт = c/St = 3,5/125 =0,028 Ом где с - коэффициент = 3,5 при St до 180 кВА     = 1541 А2000 А ≥ 1541 А – соответствует Вывод: условие надежности отключения автоматом АЕ1031-21 токов короткого замыкания в начале замкнутого участка выполнено по нормам ПУЭ. 7.6. Проверим правильность выбора номинального параметра УЗО Ф-3251 Iдоп ≥ Iн.узо, где 16 < 40 соответствует Вывод: условие выполненоп.ПУЭ. 7.7. Определим селективность действия автоматов АЕ2056 с Iн.расц.= 63 А и АЕ1031-21 с Iн.расц.= 40 А  = = 3,9 ≥ 1,5 соответствуетВывод: условие выполненп. ПУЭ 7.8. Расчет осветительной сети по допустимой потере напряжения Определяем соответствие сечения кабеля АПРН (3х2,5) по допустимой потере напряжения (V участок) по ПУЭ п. 2.27 ∑∆UФ ≤ Uдоп, где ∆Uдоп= 6,6 % ∑∆UФ= ∆UФI+ ∆UФIV + ∆UФV =  + + = = 1,4 + 0,18 + 2,6 = 4,2 % Где: - потребляемая мощность, кВт; - длина проводника, м; -коэффициент, учитывающий напряжение, систему питания и материал проводников; - сечение проводника, мм2; Вывод: условие выполнено, сечение проводников по допустимой потере, напряжения выбрано верно по п. 2.27 ПУЭ 8. Расчёт параметров заземляющего устройства | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
