Эксплуатация электрооборудования насосной станции

КУРСАЧ .docx

«Эксплуатация электрооборудования промышленных и гражданских зданий»
Эксплуатация электрооборудования насосной станции
Пояснительная записка
ЭЭН. 270116. 007. 000 ПЗ
зам. директора колледжа по УР
Специальность Монтаж наладка и эксплуатация электрооборудования промышленных и
на курсовое проектирование
Расчетно-пояснительная записка
__Введение; 1. Расчетно-техническая часть Характеристика насосной станции и требования предъявляемые к электроприводу насосов Выбор системы электропривода насосов Расчет мощности приводных электродвигателей насосов Расчет электрических нагрузок Выбор пускорегулирующей аппаратур Выбор питающих кабелей и проводов 2. Организационно – технологическая часть: Определение продолжительности ремонтных циклов. Определение трудоемкости ремонта электрооборудования установки. Заключение. Литература.
ЭСН. 270116. 007. 002.001 Э7
Расчетно-техническая часть 8
1 Характеристика насосной станции и требования предъявляемые к электроприводу насосов 8
2 Выбор системы электропривода насосов 9
3 Расчет мощности приводных электродвигателей насосов 10
4 Расчет электрических нагрузок 11
5 Выбор пускорегулирующей аппаратуры 12
6 Выбор питающих кабелей и проводов 13
7 Светотехнический расчет 14
8 Описание принципиальной схемы управления 16 2 Организационно-технологическая часть 18
1 Определение продолжительности ремонтных циклов 18
2 Определение трудоемкости ремонта электрооборудования установки 19
Основными потребителями электрической энергии являются различные отрасли промышленности транспорта сельское хозяйство коммунальное хозяйство городов и поселков. При этом около 70% потребления электроэнергии приходится на промышленные объекты.
Электрическая энергия широко применяется во всех отраслях народного хозяйства особенно для электрического привода различных механизмов (компрессоров насосов и т.д.) для электротехнологических установок (электротермических и электросварочных) а также для электролиза электроискровой и электрозвуковой обработки материалов электрокраски и др.
Для обеспечения подачи электроэнергии в необходимом количестве и соответствующего качества от энергосистем к промышленным объектам устройствам и механизмам служат системы электроснабжения промышленных предприятий состоящие из сетей напряжением 1кВ и выше и трансформаторных преобразовательных распределительных подстанций.
Электроустановки потребителей электрической энергии имеют свои специфические особенности; к ним предъявляют определенные требования: надежность питания качество электроэнергии резервирование и защита отдельных элементов и др. При проектировании сооружений и эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий необходимо правильно в технико-экономическом аспекте осуществлять выбор напряжений определять электрические нагрузки выбрать тип число и мощность трансформаторных подстанций виды их защиты системы компенсации электрической мощности и способы ее регулирования напряжения. Это должно решаться с учетом совершенствования технологических процессов производства роста мощности отдельных электрических приемников и особенности каждого предприятия цеха установки повышения качества и эффективности их работы.
Передача распределение и потребление выработанной электроэнергии на промышленных предприятиях должны производится с высокой экономичностью и надежностью.
В системе цехового распределения электрической энергии широко используются КРУ подстанции силовые и осветительные шинопроводы. Это создает гибкую и надежную систему распределения в результате чего экономится большое количество проводов и кабелей.
Упрощены схемы подстанций различных напряжений и назначений за счет например отказа от выключателей на первичном напряжении с глухим присоединением трансформаторов подстанций к питающим линиям. Широко применяют современные системы автоматики а также простые и надежные устройства защиты отдельных элементов системы электроснабжения промышленных предприятий. Все это обеспечивает необходимое рациональное и экономическое расходование электроэнергии во всех отраслях промышленности являющихся основными потребителями огромного количества электроэнергии которая вырабатывается на электростанциях оснащенных современным энергетическим оборудованием.
Для Российской Федерации основными источниками электрической энергии являются: Саяно-Шушенская ГЭС; Волго - Донская ГЭС; Братская ГЭС; Красноярская ГЭС Бийская ГЭС – это внутренние источники электрической энергии Федеративного значения. Также Российская Федерация экспортирует электрическую энергию в Украину. Большинство из крупных городов получают электроэнергию от АЭС : Калининская Игналинская Балаковская.
Основными величинами напряжений в Российской Федерации потребляемые электроприемниками являются: 400 330 110 35 10 кВ – это величины высокого напряжения и 04; 023 кВ - это низкие напряжения. Напряжение 6 кВ в Российской Федерации широко не применяется но на предприятиях еще используются электрические двигатели на такое напряжение.
Расчетно-техническая часть
1Характеристика насосной станции и требования предъявляемые к электроприводу насосов
Насосные установки широко применяются на электромашиностроительных предприятиях для перекачивания жидких сред а также технологической и охлаждающей воды. Сюда относятся насосы для перекачки охлаждающей эмульсии в металлообработке насосы в системе водоснабжения и канализации специальные насосы для химических сред в гальванических цехах насосы для пропиточных составов лакокрасочных материалов и т.п.
Наиболее широкое распространение получили установки с центробежными насосами. В спиральном корпусе насоса помещается рабочее колесо с лопатками. При вращении колеса двигателем жидкость поступающая к центру колеса из заборного резервуара через всасывающий трубопровод и открытую задвижку центробежной силой выбрасывается по лопаткам на периферию корпуса. В результате в центре рабочего колеса создается разряжение жидкость засасывается в насос снова выбрасывается и далее подается в напорный трубопровод. Таким образом в системе при открытой задвижке создается непрерывное течение и центробежный насос имеет равномерный ход.
Перед пуском центробежный насос нужно заполнить жидкостью. Насос может находиться как ниже так и выше уровня жидкости. Если он расположен ниже уровня то для его заливки достаточно открыть вентиль задвижки. Если же насос находится выше уровня перекачиваемой жидкости то для заливки требуется создать разряжение внутри корпуса при помощи специального вакуум-насоса в качестве которых обычно применяют поршневые насосы. После заливки насоса может быть включен приводной двигатель. Применяют три способа пуска:
I. Пуск при закрытой напорной задвижке при котором плавно повышается давление в напорном трубопроводе и исключается Пуск при закрытой напорной задвижке при котором плавно повышается давление в напорном трубопроводе и исключается гидравлический удар в системе. От двигателя не требуется повышенный пусковой момент так как пуск происходит практически вхолостую но дополнительно тратится время на последующее открытие задвижки.
II. Пуск при открытой напорной задвижке удобен если насос расположен ниже уровня жидкости в заборном резервуаре и имеется обратный клапан. В этом случае не тратится время на открытие задвижки и общее время агрегата меньше хотя пуск самого двигателя более длителен из-за увеличение М.п (пускового момента).
III. Пуск с одновременным включением привода открывания напорной задвижки насоса можно рассматривать как частные случаи первого и второго способов в зависимости от соотношения времени открывания задвижки и пуска насоса.
По способу действия насосы бывают не только центробежного типа но и поршневого.
Поршневые насосы применяются для перекачивания воды при больших высотах всасывания (до 5 – 6 м). Ввиду возвратно-поступательного движения поршня для таких насосов как и для поршневых компрессоров характерны неравномерность хода и пульсации нагрузки на валу (при всасывании жидкости имеет место холостой ход при сжатии – рабочий ход). Поэтому работа поршневых насосов сопровождается неравномерным течением жидкости в напорном трубопроводе. Для сглаживания пульсаций нагрузки и повышения равномерности хода применяют в одном насосе несколько рабочих цилиндров а на валу устанавливают маховик.
Поршневые насосы пускаются при открытой задвижке на напорном трубопроводе иначе может произойти авария. Если насос работает на магистраль поддерживается постоянный напор Н то поршню при каждом ходе приходится преодолевать постоянное среднее усилие независимо от скорости перемещения. Среднее значение мощности на валу насоса Рср = НQ где производительность насоса (Q) создаваемый им напор (Н) но так как Н = const то Рср = 1Q = 2. Следовательно среднее значение момента на валу насоса при постоянном противодавлении не зависит от угловой скорости вала:
Мcp = Рcp = с2 = const.
Таким образом поршневой насос пускается в ход под нагрузкой и от приводного двигателя требуется повышенный пусковой момент.
2 Выбор системы электропривода насосов
Насосы относятся к числу механизмов с продолжительным режимом работы и постоянной нагрузкой. При отсутствии электрического регулирования скорости в насосных агрегатах небольшой мощности обычно применяют асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором питаемые от сети 380 В. Для привода насосов мощностью свыше 100кВт устанавливают асинхронные и синхронные двигатели на 6 и 10 кВ с прямым пуском т.е. с включением на полное напряжение сети.
Двигатели поршневых насосов соединяются с валом насоса через замедляющую передачу (клиноременную или зубчатую) поскольку поршневые насосы являются тихоходными механизмами. Центробежные насосы в большинстве случаев выполняются быстроходными поэтому их приводные двигатели имеют высокую угловую скорость (0 = 150 – 300 радс) и соединяются с валом насоса непосредственно.
Для центробежного насоса особо важен правильный выбор угловой скорости двигателя т. к. производительность насоса (Q) создаваемый им напор (Н) момент (М) и мощность (Р) на валу двигателя зависят от угловой скорости . Для одного и того же насоса значение Q1 Н1 М1 и Р1 при скорости 1 связаны со значением Q2 Н2 М2 и Р2 при скорости 2 соотношениями:
Эксплуатационные свойства механизмов центробежного типа (насосов компрессоров вентиляторов) определяются зависимостью напора Н (давление жидкости или газа на выходе механизмов) от производительности Q при различных угловых скоростях механизма. Эти зависимости называемые Q – H-характеристиками обычно приводятся в виде графиков в каталогах для каждого механизма.
Для того чтобы определить параметры Н и Q насоса необходимо знать Q – Н-характеристику магистрали на которую будет работать насос. Пересечение характеристик насоса и магистрали дает значение Н и Q т.е. определяет режим работы механизма при различных скоростях его рабочего колеса. Полный напор в системе складывается из статического Нс и динамического Ндин напоров при этом вторая составляющая напора пропорциональна квадрату скорости либо квадрату производительности насоса:
В системе с преобладанием статического напора при незначительном изменении скорости двигателя от 1 = ном до 3 характеристика насоса не пересекается с характеристикой системы. Это значит что насос перестает подавать жидкость в систему. Такое положение может иметь место при асинхронном приводе насоса когда снижение напряжения сети (Uc) обуславливает уменьшение скорости двигателя. Что может вызвать остановку насоса.
Если в системе преобладает динамический напор то снижение Uc не приводит к остановке асинхронного двигателя однако производительность насоса уменьшается. При синхронном приводе насоса снижение Uc не изменяет скорости двигателя и подача жидкости в систему не прекращается но оно вызывает увеличение угла отставания ротора от статора и уменьшение Ммакс синхронного двигателя; при значительном снижении Uc двигатель выпадает из синхронизма и останавливается.
3Расчет мощности приводных электродвигателей насосов
Выбираем асинхронный двигатель типа АИ (асинхронный интер-электродвигатель) предназначенный для замены АД серии 4А и 4АМ в соответствии с рекомендацией Международной Электротехнической Комиссией (МЭК). Двигатель основного исполнения имеет степень защиты 1Р43 (защищенное исполнение). По климатическому исполнению выбираем водостойкий.
Определяем мощность электродвигателей:
где ρ – плотность перекачиваемой жидкости кг.
g – ускорение свободного падения – 981 мс.
Q – производительность насоса – 75 ч (00208 с).
Н – статистический напор определяемы как сумма высоты всасывания и нагнетания:
ΔН – потери напора в трубопроводе насосной установки – 12 м.
КПД – коэффициент полезного действия = 09
Кз – коэффициент запаса равен 12
И так мощность электродвигателя составит:
Мощность одного приводного электродвигателя 45 кВт. На основании расчетов и исходных данных выбираем электродвигатель типа АИР200S2 технические данные которого приведены в таблице 1.1
Технические характеристики выбранного двигателя представлены в таблице 1.1
Таблица 1.1 – Технические характеристики двигателя
4 Расчет электрических нагрузок
4.1 Номинальный ток приводного двигателя определяется по формуле:
где - номинальный ток двигателя А;
- линейное напряжение 380В;
- коэффициент мощности;
- коэффициент полезного действия
4.2 Номинальный ток для схемы автоматики определяется по формуле:
где - мощность элементов схемы принимается равной 05 кВт;
- напряжения питания 220В;
- коэффициент мощности принимается равным 092.
4.3 Пусковые токи двигателя определяются по формуле:
где - номинальный то двигателя А;
- кратность пускового тока исходя из выбранного двигателя равна 7
4.4 Установленная мощность для секции электроприемников определяется по формуле:
где - установленная мощность секции кВт;
- номинальная мощность двигателя кВт;
- мощность схемы кВт.
4.5 Расчетный ток группы электроприемников определяется по формуле:
где - максимальная мощность электроприемников кВт;
- напряжение питания 380 В;
Максимальная мощность электроприемников определяется по формуле:
где - коэффициент максимума активной мощности равен 16.
- коэффициент использования равен 1.
5 Выбор пускорегулирующей аппаратуры
5.1 Выбор автоматических выключателей условия проверки автоматов двигателя
- номинальный ток автомата А;
- номинальный ток расцепителя А;
- линейное напряжения автомата В.
Для защиты двигателя насоса выбираем автомат марки ВА 51Г-31 номинальный данный короткого приведены в таблицу 1.2
Таблица 1.2 – номинальные данные автомата ВА 51Г-39
Номинальный ток расцепителя А
Номинальный ток автомата А
Ток срабатывания электромагнитного расцепителя А
Согласно (1.9) (1.10) (1.11) производит проверку выбранного автомата.
Условия проверки для схемы автоматики.
где - номинальный ток схемы А;
Для защиты схемы автоматики выбираем автомат марки ВА 51Г-25 с номинальными начальными данными приведенными в таблице 1.3
Таблица 1.3- номинальные данные автомата ВА 51Г-25
Номинальное напряжение В
Согласно условиям (1.12) (1.13) производим проверку выбранного автомата
6 Выбор питающих кабелей и проводов
6.1 Для питание двигателя насоса выбираем провод по условию
где - номинальный ток двигателя А
Согласно условию выбираем провод марки АПРТ с допустимым током 165А
Для питания схемы автоматики выбираем провод по условию
где - номинальный ток схемы А
Согласно условию выбираем провод марки АПВ сечением допустимым током 20 ампер.
7 Светотехнический расчет
Мы имеем помещение автоматизированной насосной станции 16×8 м и высотой 6 м с коэффициентом отражения: потолка – 50 % стен – 30 % и рабочей поверхности – 10 %.
Определяем индекс помещения:
где А – длина помещения ;
Б – ширина помещения ;
S – площадь помещения ;
h – высота повеса светильника над рабочей поверхностью м.
Находим h – высоту от рабочей поверхности до светильника:
где – высота рабочей поверхности;
– высота подвеса светильника;
Н - общая высота помещения.
Средняя освещенность горизонтальной поверхности:
Действующими нормами искусственного освещения нормируется не среднее а минимальные освещенности. Учитывая что световой поток падающий на освещаемую поверхность распределяется неравномерно в формулу вводится поправочный коэффициент:
Если расстояние между светильниками близко к наивыгоднейшему то можно с достаточной точностью принять z для ламп накаливания 15 и 11 для люминесцентных ламп.
С учетом коэффициентов Кзп и z получим основное расчетное уравнение методом коэффициента использования:
где – норма освещенности помещения лк;
S – площадь освещаемой поверхности ;
z – коэффициент минимальной освещенности – 11;
– коэффициент запаса;
– световой поток лампы лм ;
– коэффициент использования светового потока источника света.
При заданных коэффициентах отражения коэффициент использования будет: = 036 %. Согласно таблице 63 (И.Е. Цигельман «Электроснабжение гражданских зданий и коммунальных предприятий») для инструментальных сборочных механических механосборочных насосных и т. п. помещений и цехов коэффициент запаса Кзп = 15.
Определяем требуемое количество светильников:
где nсв – количество светильников шт.
Размещаем в помещении насосной станции всего 15 светильников в три ряда по 5 одноламповых светильников. Енорм равняется 75. Определяем требуемый поток одной лампы:
По тб. 4.1 ( И.Е. Цигельман «Электроснабжение гражданских зданий и коммунальных предприятий») выбираем лампу ЛБ – 40 ( тип светильников ЛПО16 - 1×40) световой поток которой 3000 лм;
Определяем фактическую освещенность:
Суммарная мощность всех ламп установленных в помещении:
Тогда удельная мощность составляет:
Расчет питания освещения.
Так как мощность лампочек P=600Вт. То Iр мы найдем по формуле:
Для освещение насосной станции выбираем провод АПР 2х25 (Iр=27А). (Таблица П.4 учебник И.Е.Цигельман.)
8 Описание принципиальной схемы управления
Схема представлена в форматеЭСН.270116.007.001.Э7
Организационно-техническая часть
1 Определение продолжительности ремонтных циклов
Период времени между двумя плановыми капитальными ремонтами определяется продолжительностью ремонтного цикла определяется при нормальных условиях эксплуатации при двухсменной работе электрических машин по справочному пособию.
В промежутке времени между двумя капитальными ремонтами проводят несколько текущих. Период времени между двумя плановыми текущими ремонтами определяется продолжительностью межремонтного периода значения которого определяются по справочному пособию.
1.1 Плановая продолжительность работы между двумя капитальными и текущими ремонта определяется по следующим формулам:
где - коэффициент учитывающий характер нагрузки электрических машин равный 23;
- коэффициент учитывающий сменность работы машины определяется числом смен
- коэффициент использования определяемый в зависимости от отношения коэффициента фактического спроса к нормируемому
- коэффициент равный 086 для продолжительности между капитальными ремонтами и 075 для продолжительности между текущими;
- коэффициент равный 10 для электрических машин установленных на стационарных установках и 06 – для машин передвижных электрических установок.
Полученные значения сведены в таблицу 2.4
Таблица 2.4 – Определение продолжительности ремонтных циклов
Двигатель асинхронный с короткозамкнутым ротором мощностью 45кВт
2 Определение трудоемкости ремонта электрооборудования установки
2.1 Расчет норм трудоемкости ремонта электрооборудования.
Все электрические машины находящиеся в эксплуатации разделяются на группы в зависимости от типа (асинхронные синхронные постоянного тока) мощности (малой – до 11 кВт средней – до 100-400кВт большой – выше 400кВт) уровня напряжения (низковольтные – до 1кВт высоковольтные – свыше 1кВт). Нормативное время ремонта зависит от типа электрической машины ее конструктивного выполнения частоты вращения напряжения и вида ремонта. Для низковольтных асинхронных двигателей с короткозамкнутой обмоткой ротора и частотой вращения 975 обмин используются нормы трудоемкости ремонта приведенные в справочном пособии.
Расчет трудоемкости ремонтов для электроустановок общего назначения осуществляется аналогично по справочным данным и сводиться в таблицу 2.5.
Таблица 2.5 – Определение трудоемкости ремонта электрооборудования установки
Трудоемкость ремонта
Межремонтного периода
Двигатель асинхронный с короткозамкнутым ротором
Переключатель режимов управления
Переключатель очередности
Осветительные сети из кабеля провода на 100м длины
Осветительные распределительные щитки с автоматическими выключателями
2.2 Годовая трудоемкость работ по ремонту обслуживаемого электрооборудования установки определяется по формуле:
где - количество выбранных двигателей с одинаковой нормой трудоемкости;
- плановая длительность ремонтного цикла для выбранных двигателей лет;
- плановая длительность межремонтного периода для выбранных двигателей лет;
- нормы трудоемкости капитального и текущего ремонтов чел ч;
- количество аппаратов в каждой группе;
- плановая длительность ремонтного цикла лет;
- плановая длительность межремонтного периода для этих групп лет;
- норма трудоемкости капитального ремонта ;
- норма трудоемкости текущего ремонта .
В ходе курсового проектирования было разработана схема управление насосами. Также было рассчитаны мощности приводных электродвигателей насосов. Исходя из полученных данных были выбраны двигатели данного типа АИР200S2 т.к они удовлетворяют потребности данной насосной станции. В результате расчетов были выбраны марки и сечения проводов а также пускорегулируемая аппаратура. За тем был произведен светотехнический расчет. Рассчитана трудоемкость и описание схемы управления.
Шеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования [Текст] В.П.Шеховцов. – М.: ФОРУМ – ИНФРА – М. – 2005. – 211 с. – IBSN 5-8199-02554-8;
Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятие и установок. Учебное пособие для СПО [Текст] Б.Ю.Липкин. – М.: Высшая школа. – 1990. – 336 с. ил. – ISBN 5-06-000749-9;
Цигельман А.Е. Электроснабжение гражданских зданий и коммунальных предприятий. Учебник для техникумов – 2-е изд. испр. и доп. [Текст] Цигельман И.Е. – М: Высшая школа. – 1982. – 367 с. ил;
Федоров А.А. Старкова Л.Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий. Учебное пособие для вузов [Текст] А.А.Федоров – М.: Энергоатомиздат 1987. – 368 с.:ил.;
Барыбина А.Л. Федоров Л.Е. Зименкова М.Г. Смирнова А.Г. Справочник по проектированию электроснабжения [Текст] А.Л.Барыбина [и др.] – М.: Энергоатомиздат 1990. – 398 с.:ил;
Шеховцов В.П. Справочное пособие по электрооборудованию и электроснабжению [Текст] В.П.Шеховцов – М.: ФОРУМ: ИНФА–М 2006. – 136 с. – (Профессиональное образование). – IBSN 5-9113-047-X (ФОРУМ) IBSN 5-16-002743-2 (ИНФА-М).
Федоров А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий [Текст] А.А.Федоров – Изд. 2-е перераб. и доп. М.: Энргия 1972 – 416 с. с ил;
Правила устройства электроустановок. 7 – е и 6 – е П 68 издание. – СПб.: издательство ДЕАН 2008. – 1168 с. – ISBN 978-5-93630-682-2.
Н.А. Актинова Монтаж техническая эксплуатация и ремонт электрического и электромеханического оборудования. Издательство Н.Ф. Котеленца. – М. Мастерство 2001.- 296с. – ISBN 5-294-00004-0.

Чертеж.cdw

Выключатель автoматический
Пускатель двигателя насоса
Переключатель положения
Переключатель откачки
Кнопочный контактор "пуск
Кнопочный контактор "стоп