V006461 Дипломная работа Реконструкция и электроснабжение насосной станции

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ТЕХНОЛОГИЯ И  ПЛАН НАСОСНОЙ СТАНЦИИ.

2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЁТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК НАСОСНОЙ СТАНЦИИ.

2.1 ВЫБОР ТИПА И ЧИСЛА РАБОЧИХ НАСОСОВ.

2.2 ВЫБОР МОЩНОСТИ ВЕНТИЛЯТОРОВ.

2.3 РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СТОЛОВОЙ.

2.4 РАСЧЁТ ОСВЕЩЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПЛОЩАДИ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ.

2.5 РАСЧЕТ НАРУЖНОГО ОСВЕЩЕНИЯ ТОЧЕЧНЫМ МЕТОДОМ.

2.6 ВЫБОР МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЕЙ ПОЖАРНЫХ НАСОСОВ

2.7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ

НАСОСНОЙ СТАНЦИИ

3 ВЫБОР СИСТЕМЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

3.1 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ НА СТОРОНЕ 6 КВ.

3.2 ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ СОБСТВЕННЫХ НУЖД НАСОСНОЙ СТАНЦИИ

3.3 ВЫБОР СЕЧЕНИЯ КАБЕЛЕЙ И СПОСОБА КАНАЛИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА НАПРЯЖЕНИИ ВЫШЕ 1000 В

3.4 ВЫБОР ЧИСЛА СИЛОВЫХ ПУНКТОВ И МЕСТ ИХ РАСПОЛОЖЕНИЯ

4  РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

4.1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КЗ

4.2 РАСЧЕТ ТОКОВ КЗ В УСТАНОВКАХ НАПРЯЖЕНИЕМ ВЫШЕ 1000 В

4.3 РАСЧЕТ ТОКОВ КЗ В УСТАНОВКАХ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1000 В

5. ЭКОЛОГИЯ  И  ОХРАНА ТРУДА

5.1 АНАЛИЗ ОПАСНЫХ И ВРЕДНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ФАКТОРОВ НА РАБОЧЕМ МЕСТЕ

5.2 МЕРЫ ПО СНИЖЕНИЮ И УСТРАНЕНИЮ ОПАСНЫХ И ВРЕДНЫХ ФАКТОРОВ

5.3 ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

 

ВВЕДЕНИЕ

       

Одной из главных задач современной промышленной энергетики является использование наиболее рационального построения системы электроснабжения. Это связано с огромным ростом энерговооружённости труда, широком внедрении электротехнологических процессов, значительным увеличением потребления электрической энергии.

 Основными определяющими факторами при проектировании электроснабжения должны быть характеристики источников питания и потребителей электроэнергии, в первую очередь надежность электроснабжения, с учетом возможности обеспечения резервирования в технологической части проекта, требования электробезопасности. Подключение систем электроснабжения промышленных предприятий к сетям энергосистем производится согласно техническим условиям на присоединение, выдаваемым энергоснабжающей организацией в соответствии с Правилами пользования электрической энергией.

Анализ результатов эксплуатации систем водоснабжения и водоотведения нередко показывает необходимость усиления насосных станций. Это связано с увеличением населения территории и повышения нагрузки, при подключении новых объектов. Усиление достигается путем строительства новых станций и реконструкции существующих. Строительство новых объектов требует больших капиталовложений, затрат времени и выполнение большого объема трудоемких работ, а также на фоне высокой плотности застройки городских территорий наблюдается дефицит земельных участков, поэтому реконструкция насосной станции является оптимальным решением проблемы, повышения эффективности работы водоснабжения.    

             В данной выпускной квалификационной работе будет производиться реконструкция насосной станции путем модернизации насосного оборудования и системы магистральных водопроводов с целью повышения пропускной способности насосной станции и мощности системы водоснабжения в целом, составление и расчетное обоснование проекта насосной станции. В частности была произведена замена старых насосов 1Д315-50 на новые и более мощные насосы 1Д630-90б, также усовершенствованы системы вентиляции и освещения  помещений , и произведен косметический ремонт здания насосной станции.

             Насосными станциями называют комплексы гидротехнических сооружений и оборудования, обеспечивающие забор воды из источника, транспортировку и подъем ее к месту потребления.

                Электропривод является неотъемлемой частью многих производственных механизмов, участвующих во всём многообразии современных производственных процессах. В каждом конкретном производстве можно выделить ряд операций, характер которых является общим для различных отраслей народного хозяйства. В данной работе к их числу относятся  насосы, вентиляция, водоснабжение и многое другое.

Исходные данные к проекту:

- мощность энергосистемы Sс=50 МВА;

- сопротивление системы Хс=0,28о.е;

- расстояние от энергосистемы до устройства высокого напряжения ПГВ L =2 км;

- полная производительность насосной станции Qz=5 м3/час;

- напор Н = 10 м.

                 1. ТЕХНОЛОГИЯ И  ПЛАН НАСОСНОЙ СТАНЦИИ

Насосы представляют собой энергетические машины, в которых механическая энергия привода преобразуется в энергию потока жидкости. По принципу действия все существующие насосы подразделяются на три основных класса: лопастные, вихревые насосы  и объемные насосы .

Наиболее распространенным видом энергетических машин являются лопастные насосы, в данной работе используются лопастные насосы, отличительной чертой которых является рабочее колесо с лопастями, от которого жидкости передается энергия.

          В лопастных  насосах преобразование энергии двигателя происходит в процессе обтекания лопастей  рабочего колеса и их силового воздействия на поток. Лопастные насосы подразделяются на центробежные , диагональные и осевые. Принцип работы достаточно простой - по подводу жидкость подается на рабочее колесо, которое вращается двигателем. Рабочее колесо передает энергию от двигателя жидкости. Лопастные насосы обладают малой способностью самовсасывания. Поэтому при пуске их всасывающую трубу и колесо заливают жидкостью, применяя различные способы. Лопастные насосы удобны для непосредственного соединения с современными типами электродвигателей. Лопастные насосы отличаются компактностью и легкостью.

К.п.д. лопастных насосов достигает 0,85 – 0,92 и в области умеренных напоров не уступает к.п.д. поршневых насосов. Поэтому при невысоких и средних напорах и больших подачах применяются исключительно лопастные насосы.

Технологическая схема насосной установки представлена на рис.1.1.

Определение числа и единичной подачи (напора) насосной установки производится по полной подаче (напору) насосной станции, по условиям оптимального числа центробежных насосов, исходя из необходимости маневрирования потоками перекачиваемой жидкости и надежности в электроснабжении.

Насосная станция — это замкнутое помещение, в котором необходимо создать условия для работы обслуживающего персонала. Насосы с их приводами являются сильными источниками тепла в помещении. Например, некоторые части насосной установки (электродвигателя) нагреты постоянно свыше 100 °С. Эти источники тепла достаточно серьезно влияют на микроклимат внутри насосной станции. В летние месяцы работы насосной станции температура воздуха в помещении может достигать уровня, при котором невозможен комфортный и производительный труд человека. К тому же в любом помещении необходима периодическая замена воздуха. Этим целям служит вентиляция помещений.

В случае возникновения пожара необходимо его ликвидировать. Для этой цели устанавливаются два пожарных насоса по бокам от главных ворот.

Таким образом, основными электроприемниками насосной станции являются двигатели приводов насосов, общее освещение производственной площади, а также электрооборудование столовой.

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК НАСОСНОЙ СТАНЦИИ

2.1 Выбор типа и числа рабочих насосов

Мощность на валу насоса Рнас (кВт) или мощность, отдаваемая насосу ведущим двигателем при непосредственном соединении, определяется по следующей формуле :

 

где Кз - коэффициент запаса (Кз = 1,03 при Р>50 кВт);

       — плотность перекачиваемой жидкости, для холодной воды равна 10   кг/м3;

      g — ускорение силы тяжести, м2/с;

      Q — производительность насоса, м3/с;

      Н — напор, м;

      нас - полный к.п.д. насоса.

 

Выбираем 6 насосов типа 1Д630-90б со следующими каталожными данными [1]: QH = 0,117 м3/с; Нн = 25 м; н = 88%; nн = 980 об/мин; Рн = 50 кВт; m = 570 кг, габариты – 2445 х 1000 х 1070 мм.

В качестве ведущих двигателей выбираем ассинхронные электродвигатели типа А250 М6 У3 со следующими каталожными данными :

Рн = 55 кВт; n0,=986 об/мин; cos  = 0,86; Iстат = 103 А; н = 92,5%; UH = 6 кВ;

Присоединенная мощность (кВт) определяется по следующей формуле:

   

где n - количество электродвигателей;

      Рн — номинальная мощность электродвигателя, кВт;

      н - номинальный к.п.д. электродвигателя;

      Кз - коэффициент загрузки.  

Коэффициент загрузки определяется по следующему выражению:

 

           

Выбранный тип насоса обеспечивает требуемую производительность и напор, если на сеть параллельно работают 6 насосов.

2.2 Выбор мощности вентиляторов

Вентиляцию в насосных станциях следует предусматривать для обеспечения санитарно-гигиенических требований к воздуху рабочей зоны, а также для выполнения требований изготовителей технологического оборудования.

Для вентиляции машинного зала насосной станции с объемом помещения V= 202512 = 6000 м3 .

Определим мощность приводного двигателя вентилятора, если часовая кратность обмена воздуха равна i = 2.0, полное сопротивление воздушного тракта, преодолеваемое вентилятором, составляет 120 кг/м2 (мм вод. ст.).

Необходимая производительность вентилятора, м3/с:

 

где V - объем помещения, м3.

Мощность электродвигателя вентилятора определяется по формуле:

               

где Q - производительность вентилятора, м3/с;

      h — полное давление, кг/м2;

      k - коэффициент запаса (к = 1,1 –1,6);

       — полный коэффициент полезного действия вентилятора (0,5-0,85).

Количество воздуха, подаваемого вентилятором в машинный зал насосной станции :

 

Мощность электродвигателя вентилятора установленного в машинном зале насосной станции :

 

Для привода вентилятора выбираем асинхронный двигатель с КЗ ротором типа 4А160S2У3 с каталожными данными :

Рн = 7,5 кВт; Uн = 380/660 В; cosн, =0,91; н = 88 %; n0 = 3000 об/мин;

Sн = 2,3 %; Iп/Iн = 7,5; Mmax/Мн = 2,2; Мп/Мн = 1,4.

2.3 Расчет мощности электрооборудования столовой.

На территории насосной станции  предусмотрена столовая для обслуживающего персонала станции.

       Исходные данные электроприемников представлены в таблице 2.1

Таблица 2.1 – Исходные данные электроприемников

Потребитель P, кВт сosφ Количество, шт

Пищеблок Эл.плита 34 1 2

Эл.кипятильник 13,5 1 1

Котел пищеварочный 9,45 1 1

Привод универсальный 0,6 0,98 1

Картофелечистка 0,4 0,98 1

Шкаф холодильный 0,9 0,8 2

Миксер 0,3 0,98 1

Посудомойка 11 0,85 1

Кондиционер 1,6 0,68 1

Хлеборезка 0,27 0,98 1

Метод коэффициент спроса применяют для определения расчётной максимальной нагрузки узлов электроснабжения. Коэффициент спроса представляет собой отношения наибольшей расчётной максимальной активной мощности данной группы электроприёмников    и их суммарной номинальной мощности:

                   Кс = Рmax / Рном                                              

где  Рном – номинальная мощность электроприемника, кВт;

Под номинальной мощностью электроприёмника понимают его мощность, указанную в паспорте.

Метод расчёта максимальной нагрузки для плиты электрической четырехконфорочной, исходные данные:

Количество 2шт, Рн = 17 кВт, Кс = 0,7, cos = 0,98

Определяем активную составляющую мощности:

                Р = Рн  Кс              

                Р =  17   0,7 = 11,9 кВт

где Рн – номинальная мощность, кВт;

       Кс – коэффициент спроса.

Определяем реактивную составляющую:

Q = P  tg                                                    

Q = 11,9   0,2 = 2,38 кВАр

Определяем полную мощность:

S=                                                  

S= =12,13 кВА

 

Определяем максимальный ток:

I=        

I= =18,43 А    

где U – номинальное линейное напряжение, кВ.

Таблица 2.2 - Расчёт мощности силового оборудования

Эле¬к¬т¬ро¬п¬ри¬ё¬м¬ник

Кол-во Рн,

кВт Кс Cos  /

tg Расчёт max мощности

Imax, A

    Р, кВт Q, кВАр S,кВА

Эл.плита 2 34 0,7 1/0 23,8 4,76 24,3 36,8

Эл.кипятильник 1 13,5 0,7 1/0 9,4 1,3 9,4 14,2

Котел пищеварочный 1 9,45 0,7 1/0 6,6 1,3 6,6 10,08

Привод универсальный 1 0,6 0,7 0,98/0,2 0,42 0,08 0,42 0,63

Картофелечистка 1 0,4 0,7 0,98/0,2 0,28 0,056 0,28 0,42

Шкаф холодильный 2 0,9 0,7 0,8/0,69 0,63 0,43 0,76 1,1

Миксер 1 0,3 0,7 0,98/0,2 0,21 0,04 0,21 0,31

Посудомойка 1 11 1 0,85/0,64 11 7,04 13,06 19,8

Кондиционер 1 1,6 1 0,68/1,07 1,6 1,71 2,34 3,55

Хлеборезка 1 0,27 0,7 0,98/0,2 0,18 0,04 0,18 0,27

Освещение 0,9 1,1 0,99/0,48 0,99 0,47 1,09 1,65

Всего    58,99 89,4

 

2.4 Расчет освещения производственной площади насосной станции

Расчет общего освещения по удельной мощности является упрощенной формой метода коэффициента использования. Удельная мощность  (Вт/м2) является важнейшим энергетическим показателем осветительной установки, широко используемым для оценок экономических решений и для предварительного определения нагрузки.

Удельная мощность  определяется по таблицам  и зависит от типа светильников, нормированной освещенности, коэффициента запаса, коэффициента отражения поверхностей помещения, значения расчетной высоты установки светильника, площади помещения.

Площадь помещения насосной станции определяется по генеральному плану  станции Sн.с. = 500 м2. Удельная мощность осветительной установки для помещения насосной станции равна =16 Вт/м2.

Мощность осветительной нагрузки  определяется по формуле:

Росв.н.с. = КсF.  

Росв.н.с. = 0,9516500 = 7,6 кВт.

где  Кс    = 0,95 – коэффициент спроса осветительной нагрузки

        для газоразрядных ламп коэффициент мощности cos = 0,5 (tg  = 1,732).

Реактивная мощность, потребляемая освещением, рассчитывается по формуле:

Qocв.н.с. = Росв.н.с. tg.  

Qocв.н.с. = 7,6 1,732 = 13,16 кВар.

Определяем полную мощность осветительной нагрузки: