Электроснабжение цементного завода

Содержание

1 Введение

1.1 Общие положения

1.2 Характеристика предприятия и его электроприёмников

1.3 Исходные данные

2 Основная часть

2.1 Определение электрических нагрузок предприятия

2.2 Определение центра электрических нагрузок

2.3 Выбор рационального напряжений сети

2.4 Выбор места расположения, числа и мощности трансформаторов

цеховых ТП

2.5 Расчет мощности компенсирующих устройств

2.6 Выбор схемы электроснабжения предприятия

2.7 Расчет и выбор мощности трансформаторов ГПП

2.8 Расчет токов КЗ на стороне ВН

2.9 Выбор и проверка оборудования на ГПП

2.9.1 Выбор оборудования на стороне ВН

2.9.2 Выбор комплектных РУ НН и выключателей

2.9.3 Выбор трансформаторов напряжения на стороне НН

2.9.4 Выбор трансформаторов тока на стороне НН

2.9.5 Выбор предохранителей на стороне НН

2.9.6 Выбор трансформаторов собственных нужд

2.9.7 Выбор разъединителей цеховых ТП

2.9.8 Расчет и выбор сечений проводов и кабелей

2.10 Расчет релейной защиты кабельной линии от ГПП до ТП

2.11 Расчет силовой сети 0,4 кВ

2.11.1 Выбор комплектных шинопроводов

2.11.2 Выбор распределительных шкафов

2.11.3 Расчет и выбор сечений проводов и кабелей

2.11.4 Выбор аппаратов защиты

2.12 Расчет трехфазного КЗ на низшем напряжении

2.13 Технико-экономическое обоснование внедрения системы АСКУЭ

2.14 Выбор системы учета. Определение измеряемых параметров, способов

передачи информации

3 Специальная часть

4 Охрана труда и техника безопасности

4.1 Расчет осветительной установки цеха

4.2 Расчет заземляющего устройства для подстанции ТП

4.3 Расчет молниезащиты ГПП

4.4 Выбор режима нейтрали цепи

4.5 Мероприятия по защите от влияния электромагнитного поля

4.5.1 Влияние электрических и магнитных полей промышленной частоты

на здоровье человека

4.5.2 Защита подстанции от перенапряжений

4.6 Меры безопасности при выполнении работ на оборудовании

4.6.1 Требования предъявляемые к персоналу

4.6.2 Технические мероприятия, обеспечивающие безопасность работы

со снятием напряжения

5 Организационно-экономическая часть

5.1 Определение затрат на покупную электроэнергию

5.2 Организация ремонта

5.3 Определение численности эксплуатационного и ремонтного персонала

5.4 Организация зарплаты персонала, расчет затрат на зарплату

5.5 Определение потребности в материалах и запасных частях

5.6 Определение себестоимости 1 кВтч потребляемой предприятием

электроэнергии

Заключение

Список используемой литературы

1 введение

1.1 Общие положения

Ускорение научно-технического прогресса диктует необходимость совершенствования промышленной энергетики: создание экономичных, надежных систем электроснабжения промышленных предприятий, освещения, автоматизированных систем управления электроприводами и технологическими процессами; внедрения микропроцессорной техники, элегазового или вакуумного электрооборудования, новых комплектных преобразовательных устройств.

Первое место по количеству потребляемой электроэнергии принадлежит промышленности, на долю которой приходится 60% всей вырабатываемой электроэнергии в стране. С помощью электрической энергии приводятся в движение миллионы станков и механизмов, освещаются помещения, осуществляется автоматическое управление производственными процессами. Сейчас существуют технологии (электрофизические и электрохимические способы обработки металлов и изделий), где электроэнергия является единственным энергоносителем.

Для обеспечения подачи электроэнергии в необходимом количестве и соответствующего качества от энергосистем до промышленных объектов, установок и механизмов служат системы электроснабжения предприятий, состоящие из сетей напряжением до и выше 1000 В и трансформаторных преобразовательных и распределительных подстанций. Поэтому на стадии проектирования большое внимание уделяется вопросам создания экономически целесообразных схем электроснабжения, их надежности, обеспечения качества электроэнергии.

Вместе с тем остается насущным вопрос рационального использования топливно-энергетических ресурсов, их экономии, борьбы с потерями электроэнергии в результате аварий, неудовлетворительной эксплуатации и ремонта оборудования и техники, использования недопустимо больших количеств трансформаций, применения нерациональных напряжений, числа и мощности трансформаторов. Важным вопросом является также охрана труда и меры по обеспечению безопасности персонала.

Все эти вопросы и будут представлены к рассмотрению в этом дипломном проекте, конкретной целью которого является разработка схемы электроснабжения цементного завода.

1.2 Характеристика предприятия и его электроприемников

Производство цемента – это сложный и энергоемкий технологический процесс.

Сырьем служит природная смесь известняка и глины, добываемая открытым способом. При поступлении на завод сырье проходит две стадии дробления. В цехе первичного дробления оно размельчается на куски 200300 мм, а затем поступает в цех вторичного дробления, где производится дальнейшее размельчение до размеров 2530 мм. Полученный продукт поступает на склад известняка. По ленточным транспортерам сырье подается в сырьевой цех, где установлены сырьевые мельницы производительностью 7080 тонн в час, в которых известняк размельчается до муки.

Основой цемента является клинкер, получаемый путем обжига сырьевой муки во вращающихся печах. Под действием высокой температуры (t = 14501550 0С) сырьевая масса претерпевает ряд химических и физических превращений. После обжига клинкер попадает в холодильник, в котором охлаждается до t = 80120 0С и по ленточным транспортерам отправляется на склад, где хранятся также различные добавки, добавлением которых можно получить различные марки цемента. На складе клинкер должен выдерживаться 15 суток для того, чтобы произошло догашение свободной извести, которой должно быть не более 0.5-0.7%. затем клинкер подается в цех помола, в котором установлены цементные мельницы. Кроме клинкера в мельницу подается измельченный гипс в количестве 5%. Образующаяся пылевоздушная смесь из цементных мельниц попадает в электрофильтры, в котором улавливается и осаждается тонкая пыль цемента. Напряжение на электродах составляет 75000 В. Полученный цемент пневмовантовыми насосами из электрофильтров подается на цементные склады, где он хранится до упаковки и проходит дальнейшую стадию охлаждения.

Цементный завод является высокомеханизированным и автоматизированным предприятием. По характеру нагрузок завод в целом относится к потребителям 2 категории. Количество часов использования максимума нагрузки составляет 7400 часов, завод работает в 3 смены.

Окружающая среда в цехах нормальная, за исключением химводоочистки и насосной станции (влажная), цеха помола, цементных складов (пыльная).

Основными электроприемниками являются синхронные двигатели напряжением 10 кВ в количестве 12 штук и приемники напряжением 0.4 кВ цеха обжига. Их суммарная мощность составляет 85% от мощности всего завода.

3 специальная часть

Профессиональные заболевания на предприятии

Предприятия промышленности стройматериалов расположены во всех регионах РФ. Новосибирская область и Алтайский край в целом отнесены к числу районов с наибольшим загрязнением атмосферного воздуха производствами стройматериалов.

Вокруг заводов, производящих цемент, сложились зоны с повышенным содержанием в воздухе пыли, в том числе цементной пыли, бензапирина и других вредных веществ.

Выбросы загрязняющих веществ от предприятий промышленности строительных материалов содержат в основном пыль и взвешенные вещества (54%), а также оксид углерода (23.3%), диоксид серы, оксид азота, сероводорода, формальдегид, толуол, ксилол и другие вещества. Наибольшая доля выбросов приходится на предприятия, производящие цемент – 273 тыс. т или 40.5%.

Значительный вклад в загрязнение атмосферного воздуха вносят залповые выбросы при проведении взрывных работ и добыче природного сырья открытым способом.

Основным загрязнителем предприятий по производству цемента является пыль, содержащая оксиды кремния, кальция, марганец, железо, мышьяк, ртуть, свинец, фтор и фтористые соединения.

Производственная пыль является очень распространенным опасным и вредным производственным фактором. С пылью сталкиваются работающие в горнодобывающей промышленности, машиностроении, металлургии, промышленности строительных материалов, текстильной промышленности, сельском хозяйстве и т.п.

Пыль может оказывать на организм человека фиброгенное раздражающее и токсическое действие. пыль некоторых веществ и материалов (стекловолокна, слюды и др.) оказывает раздражающее действие на верхние дыхательные пути, слизистую оболочку глаз, кожи.

Пыли токсичных веществ (свинца, хрома, бериллия и др.), попадая через легкие в организм человека, оказывают характерное для них токсическое действие в зависимости от их физических, химических и физико-химических свойств.

Фиброгенным называется такое действие пыли, при котором в легких происходит разрастание соединительной ткани, нарушающее нормальное строение и функции организма.

Поражающее действие пыли во многом определяется ее дисперсностью (размером частиц пыли). Наибольшей фиброгенной активностью обладают аэрозоли дезинтеграции с размером частиц до 5 мкм и более всего частицы размером 1...2 мкм, а также аэрозоли конденсации с частицами менее 0.3…0.4 мкм, наиболее глубоко проникающие и задерживающиеся в легких.

Степень опасности пыли зависит также от формы частиц, их твердости, волокнистости, электрозаряженности, удельной поверхности и т.п.

Вредность производственной пыли обусловлена ее способностью вызывать профессиональные заболевания легких, в первую очередь пневмокониозы. наиболее распространенной и тяжелой формой пневмокониоза является силикоз (пылевой фиброз легких), развивающийся в результате вдыхания пыли, содержащий свободный диоксид кремния. Силикатозы возникают при воздействии пыли силикатов, где диоксид кремния находится в связанном состоянии. к этим заболеваниям относятся: асбестоз, талькоз, цементоз, каолиноз и др. Существуют и другие виды пневмокониозов (металлокониоз, хлопковый, зерновой пневмокониоз и т.п.). Производственная пыль, оказывая раздражающее действие, может вызывать профессиональные пылевые бронхиты, пневмонии, астматические риниты, бронхиальную астму, снизить защитные свойства организма. Под влияние пыли развиваются конъюктивиты, поражения кожи. Аэрозоли металлов, пыль ядохимикатов могут привести к хроническим и острым отравлениям, характерным для данного токсического вещества. Действие пыли усугубляет тяжелый физический труд, неблагоприятные метеорологические условия, некоторые газы. Решающее влияние на степень поражения организма человека вредными химическими веществами (и пылью) имеет концентрация их в воздухе рабочей зоны и продолжительность воздействия.

Следует учитывать, что в производственных условиях работающие обычно подвергаются одновременному воздействию нескольких вредных веществ. При этом возможно потенцирование (непропорциональное усиление вредного действия), суммирование, «антагонизм» (уменьшение вредного эффекта) и «независимое» действие ядов.

На токсическое действие вредных веществ оказывают также влияние другие вредные и опасные производственные факторы. Например, повышенная температура и влажность воздуха, так же как и сильное мышечное напряжение, в большинстве случаев повышают чувствительность организма к токсическому действию вредного вещества.

Определенное значение имеют индивидуальные особенности человека. Известно, например, что при работе в одних и тех же условиях некоторые люди заболевают пневмокониозом сравнительно быстро, а другие работают в 2…3 раза дольше без каких-либо изменений в состоянии здоровья.

Меры борьбы с производственной пылью разнообразны: рационализация производственного процесса, его механизация и автоматизация, организация общей и местной вентиляции, герметизация оборудования, замена сухих способов работы на влажные и др. Средствами индивидуальной защиты являются противопылевые рспираторы.

Распространенным и постоянно возрастающим негативным фактором городской среды являются электромагнитные поля (ЭМП), создаваемые различными устройствами, генерирующими, передающими, исполняющими электроэнергию. Электромагнитное загрязнение среды населенных мест стало столь существенным, что Всемирная организация здравоохранения включила эту проблему в число наиболее актуальных для человека.

В настоящее время имеется огромное количество самых разнообразных источников ЭМП: ЛЭП, станции спутниковой связи, радиорелейные установки, телепередающие центры, ОРУ, электрический транспорт, компьютеры, мобильные телефоны, микроволновые печи, кондиционеры.

Организм человека, находящийся в ЭМП, частично поглощает его энергию, которая превращается в тепловую, повышая температуру тела или отдельных органов, тканей, клеток. Биологическое действие ЭМП зависит при этом от длины волны, интенсивности и режима излучения, продолжительности и характера облучения организма, от площади облученной поверхности, анатомического строения органа или ткани. Чем выше мощность поля. короче длина волны, продолжительнее время облучения, тем сильнее негативное влияние ЭМП на организм. Последствиями воздействия ЭМП на человека являются нарушение электрофизиологических процессов в центральной, нервной и сердечно-сосудистой системах, функций щитовидной железы, генеративной функции организма, поражение глаз – катаракта, изменение состава периферической крови.

Источниками электрических полей являются ЛЭП, ОРУ. При длительном хроническом воздействии ЭП отмечаются субъективные расстройства в виде жалоб невротического характера (чувство тяжести и головная боль, ухудшение памяти, повышенная утомляемость, раздраженность, боль в области сердца, расстройство сна, апатия, депрессия с повышенной чувствительностью к яркому свету, резким звукам и другим раздражителям).

Наиболее чувствительными к электростатическим полям являются нервная, сердечнососудистая, нейрогуморальная системы организма.

Широко используются в различных областях науки, техники, связи, промышленности. сельском хозяйстве, медицине, биологии лазеры. Лазер или оптический квантовый генератор – генератор электромагнитного излучения оптического диапазона, основанный на использовании вынужденного излучения.

Лазерное излучение вредно влияет на органы зрения. Применение лазеров большой мощности возникает опасность поражения кожных покровов и даже внутренних органов. Под воздействием лазерных лучей происходят изменения в центральной нервной, сердечнососудистой, эндокринной системах, приводящие к нарушению здоровья.

Ультрафиолетовое излучение представляет собой невидимое глазом ЭМИ. Биологическое действие ультрафиолетовых лучей солнечного света проявляется в их положительном влиянии на организм человека. Следствием недостатка света является авитаминоз Д, ослабление защитных иммунобиологических реакций организма, обострение хронических заболеваний, функционального расстройства нервной системы.

Под воздействием ультрафиолетового излучения наблюдается нормализация артериального давления, снижение холестерина, нормализуются все виды обмена, повышается сопротивляемость организма, снижается утомляемость и т.д.

Ультрафиолетовое излучение от производственных источников (электродуш, автогенное пламя, ртутно-кварцевые горелки) может стать причиной острых и хронических поражений.

Наиболее подвержен действию ультрафиолетового излучения зрительный анализатор: острые поражения глаз – электроофтальмии, представляющие собой острый конъюктивит, нередко обнаруживается эритема кожи лица и век, отеки вплоть до появления пузырей.

Наряду с местной реакцией наблюдаются общетоксические: повышение температуры, озноб, головная боль.

Хронические изменения кожных покровов вызывают ультрафиолетовое излучение, выражающееся в развитии кератоза, злокачественных новообразований.

Интенсивность ЭМП радиочастот регламентирована ГОСТом 12.1.00684 «ЭМП радиочастот. Дополнительные уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля.»

Средства и методы защиты от ЭМП делятся на:

1) организационные – предотвращают попадание людей в зоны с высокой напряженностью ЭМП, создание санитарно-защитных зон вокруг антенных сооружений;

2) инженерно-технические – электрогерметизация элементов схемы, блоков, узлов установки с целью снижения или устранения ЭМП, исполнение отражающих и поглощающих экранов, специальной одежды из металлизированной ткани, очков;

3) лечебно-профилактические.

Дополнительные уровни напряженности ЭП устанавливает ГОСТ 12.1.00284 «ЭП промышленной частоты. Дополнительные уровни напряженности и требования к проведению контроля на местах»

К средствам защиты относятся:

1) стационарные экранизированные устройства (козырьки, навесы, перегородки);

2) переносные экранизированные средства (щиты, зонты, экраны и т.п.);

3) индивидуальные средства защиты: защитные костюмы, экранированные головные уборы.

Дополнительные уровни ЭСП устанавливает ГОСТ 12.1.04584 «ЭСП. Дополнительные уровни напряженности и требования к проведению контроля на местах»

Одним из распространенных средств защиты является заземление механических и электропроводных элементов оборудования, установка нейтрализаторов статического электричества, увеличение влажности воздуха, применение антистатических халатов, обуви, браслетов для защиты рук и т.п.

Предельно допустимые уровни лазерного излучения регламентированы «СниП устройства и эксплуатации лазеров» № 580491.

Для предотвращения лазерного облучения необходимо либо ограждение лазерной зоны, либо экранирование пучка, размещение лазеров в отдельных помещениях и дистанционное управление их работой.

К индивидуальным средствам защиты относятся специальные очки, щитки, маски, обеспечение снижения облучения до уровня ПДУ.

Интенсивность ультрафиолетового излучения на промышленных предприятиях установлена «Санитарными нормами ультрафиолетового излучения в помещениях» № 455788.

Защитные меры включают средства отражения ультрафиолетовых излучений, защитные экраны и средства индивидуальной защиты кожи и глаз.

Масштабы электромагнитного загрязнения среды стали столь существенны, что некоторые специалисты относят ЭМП к числу сильнодействующих экологических факторов с катастрофическими последствиями для всего живого.

Результатом продолжительного воздействия ЭМП даже относительно слабого уровня, могут быть раковые заболевания. изменения поведения, потеря памяти, болезни Паркинсона и Альцгеймера, угнетение половой функции и многие другие. Особенно важно воздействие ЭМП для развивающегося в утробе матери организма и детей, а также людей, подверженных аллергическим заболеваниям.

Таким образом все вышеизложенное требует обеспечения надежной защиты людей от неблагоприятного воздействия электромагнитного излучения.

Заключение

При расчете электроснабжения цементного завода были учтены все факторы, влияющие на расчеты электроснабжения предприятия.

Так, выбор места расположения ГПП был сделан с учетом картограммы нагрузок потребителей, а выбор схемы электрических соединений ГПП сделан на основании технико-экономического сравнения двух вариантов. Число и мощность трансформаторов определялось категорией надежности и расчетной мощностью предприятия. На конструктивное исполнение заводского электроснабжения повлияло наличие синхронных двигателей, поэтому была выбрана двухступенчатая радиальная схема с применением промежуточного распределительного пункта.

Также, из-за синхронных двигателей не потребовалась компенсация реактивной мощности. Выбор сечений кабельных линий проведен по экономической плотности тока, проверен в аварийном режиме и уточнен расчетом на термическую стойкость к токам КЗ.

Выбор конструктивного исполнения цеховой сети ремонтно-механического цеха, выбор кабелей, проводов, шиносборок, шкафов был сделан с учетом их географического положения в цехе, расчетной нагрузки электропотребителей и окружающей среды в нем. Был произведен расчет защиты синхронных двигателей.

Были рассмотрены вопросы охраны труда и техники безопасности, произведены расчеты молниезащиты ГПП и расчеты по заземлению для ТП №2.

Дипломный проект был разработан с учетом требований надежности электроснабжения, экономичности, максимального снижения потерь электроэнергии.