Проект мониторинга частичных разрядов в обмотках высоковольтных электродвигателей

Содержание

1. Общее положения

2. Наименование проекта

3. Цель выполнения проектных работ

4. Объект автоматизации

5. Сведения об использованных нормативных документах

6. Организационные решения

7. Основные технические решения по выбору аппаратных средств автоматизации

8. Основные решения по информационному обеспечению

9. Основные решения по программному обеспечению

10. Размещение и монтаж средств автоматизации

11. Мероприятия по охране труда и технике безопасности

Общие положения

Внедрение системы мониторинга частичных разрядов в обмотках высоковольтного электродвигателя А31000/6000 обеспечивает контроль состояния электродвигателя с использованием современных средств измерения параметров на базе микропроцессорной техники, высоконадежных электронных устройств и аппаратуры, позволяющих осуществлять управление, защитные блокировки и сигнализацию в соответствии с требованиями ПБ 0351702 «Общие правила безопасности для организаций, осуществляющих деятельность в области промышленной безопасности опасных производственных обьектов».

Электродвигатель А31000/6000 расположен в помещении категории (Д).

Основание для проектирования

- Договор №00113 от 15.02.2013 г. на разработку комплекта рабочей документации;

- Техническое задание на разработку проектно-сметной документации «Внедрение системы мониторинга частичных разрядов в обмотках высоковольтных электродвигателей ЗАО «Тольяттисинтез» приложение №1 к договору №00113 от 15.02.2013 г.

Наименование проекта

«Внедрение системы мониторинга частичных разрядов в обмотках высоковольтного электродвигателя №4 в помещении водозабора №2 ЗАО «Тольяттисинтез»»

Цель выполнения проекта

Целью выполнения проекта является повышение надежности функционирования технологического оборудования 17 отд. т/к 27/1, продление ресурса службы электродвигателя путем своевременного ППР, снижение затрат на ремонт электродвигателя, и снижение затрат от простоев оборудования путем предупреждения

возникновении внезапных аварий электродвигателя.

Повышения качества и безопасности ведения технологических процессов, повышения оперативности действий обслуживающего персонала, снижение затрат на ведение технологических процессов.

Объект автоматизации

Технологическим объектом автоматизации является электродвигатель А31000/6000, 17 отд. т/к 27/1, ЗАО «Тольяттисинтез».

Сведения об использованных нормативных документах

- ПБ 0862203 «Правила безопасности для газоперерабатывающих заводов и производств»;

- ПБ 0862403 «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности»;

- ПУЭ «Правила устройства электроустановок»;

- Федеральный закон от 21.07.97 г. № 116ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» с изменениями от 07.08.00 № 122ФЗ, от 10.01.03 № 15ФЗ, от 22.08.04 № 122ФЗ, от 09.05.05 № 45ФЗ, от 18.12.06 № 232ФЗ, от 30.12.08 №309ФЗ, от 30.12.08 №313ФЗ;

- РД 5034.698-90. «Автоматизированные системы. Требования к содержанию документов»;

- ГОСТ 34.20189. «Виды, комплектность и обозначение документов при создании автоматизированных систем»;

- ПБ 0351702 «Общие правила безопасности для организаций, осуществляющих деятельность в области промышленной безопасности опасных производственных обьектов».

- ПБ 0954003 «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств».

- ГОСТ 18374 Машины электрические вращающиеся. Общие технические требования.

Организационные решения

Для обеспечения функционирования системы мониторинга частичных разрядов в обмотках высоковольтных электродвигателей ЗАО «Тольяттисинтез»

требуется группа эксплуатации системы мониторинга.

Группа эксплуатации состоит из следующих частей:

- эксплуатационный персонал (оперативный персонал цеха, несущий дежурство

в помещении оператора), использующий систему мониторинга в рамках своих должностных обязанностей;

- технический обслуживающий персонал осуществляющий ремонт

и оперативное обслуживание системы мониторинга.

Численность эксплуатационного персонала определяется действующими на ЗАО «Тольяттисинтез» положениями о работе оперативного персонала. Общий состав

обслуживающего персонала группы — не менее трех человек (возможно совмещение обязанности).

В задачи группы эксплуатации входит выполнение следующих работ:

- контроль состояния частичных разрядов в электродвигателях (при наличии свечения красных индикаторов шкафа РП1) в течение смены;

- периодическая проверка работоспособности системы мониторинга с LED индикатора устройства PDTracII (ежесменно) см. PDTracII manual;

- периодическое считывание текущих и архивированных данных по интерфейсу Ethernet или на карту memory stick. Возможно считывание данных с USB порта «MEMORY» устройства PDTracII (не реже одного раза в неделю) см. PDTracII manual Анализ данных с PDTracII осуществляется на персональном компьютере (АРМе) при помощи программного обеспечения PDTracIIPro поставляемого в комплекте с PDTracII на CD диске;

- техническое обслуживание аппаратных средств системы мониторинга в соответствии с руководствами по их эксплуатации;

- ремонт или замена компонентов системы при возникновении отказов

оборудования и после завершения гарантийного срока эксплуатации;

- настройка системы при изменении параметров уставок сигнализации Alert Relay или замене технических средств;

Обслуживающий персонал системы мониторинга должен работать в следующем режиме:

- дежурный персонал — круглосуточно (по сменам) в соответствии с утвержденным графиком работы технологического объекта;

- работа технического обслуживающего персонала рекомендуется в одну смену (дневную).

Для эффективной работы группы эксплуатации необходимо разработать четко разграниченный перечень закрепленного за членами группы оборудования и обязанностей, связанных с его обслуживанием.

Каждый член группы эксплуатации должен иметь группу допуска по электробезопасности не ниже третьей.

В связи с тем, что группа по эксплуатации системы мониторинга создается в виде подразделения группы КИПиА, базовая организационная не требует изменений. Обслуживающий персонал группы эксплуатации системы мониторинга может совмещать работы по обслуживанию системы с другими профильными видами деятельности.

Основные технические решения по выбору аппаратных средств автоматизации

7.1 Структура системы автоматизации

Проектируемая система построена по иерархическому принципу, и представляет собой распределенную двухуровневую систему.

Нижний уровень системы автоматизации:

- датчики, первичные преобразователи с унифицированными выходными сигналами;

- вторичная аппаратура, установленная на щитах и в шкафах.

Устройства постоянного мониторинга PDTrack, могут быть объединены в сеть посредством интерфейса Ethernet через коммутатор, программное обеспечение PDTracIIPro установленное на персональном компьютере (АРМе) обеспечивает прием и обработку данных получаемых с PDTracII.

7.2 Верхний уровень - АРМ.

В существующем помещении оператора может быть организовано автоматизированное рабочее место (АРМ) IRIS на базе ПЭВМ и ПО PDTracIIPro (поставляемое с приборами PDTracII).

7.3 Объем автоматизации

Для электродвигателей предусмотрено:

система мониторинга частичных разрядов;

дистанционный контроль температуры воздуха, циркулирующего в корпусе электродвигателя (контроль осуществляется в воздуховоде электродвигателя);

дистанционный контроль влажности воздуха, циркулирующего в корпусе электродвигателя (контроль осуществляется в воздуховоде электродвигателя);

7.4 Приборы и средства автоматизации

Для осуществления перечисленных выше объемов автоматизации и контроля используются электрические средства и приборы, серийно выпускаемые отечественной и зарубежной промышленностью.

Все приборы и средства автоматизации, размещённые имеют сертификаты соответствия и разрешения Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору на применение.

Все применяемые в проекте датчики имеют унифицированные выходные сигналы:

- аналоговые (4...20 мА), для контроля температуры и влажности;

Прибор контроля частичных разрядов PDTracII имеет интерфейс

Ethernet и USB для контроля учетных технологических параметров.

Рабочей документацией предусмотрены следующие средства контроля и автоматики:

7.5 Система мониторинга частичных разрядов

Система мониторинга частичных разрядов без останова электродвигателей типа PDTracII, фирмы «IRIS Power», Канада, предназначена для автоматического непрерывного измерения уровня частичных разрядов (ЧР). Она обеспечивает контроль качества высоковольтной изоляции электродвигателей. Производитель «Iris Power LP», Канада. Сертификат соответствия РОСС СА.МО04.Н00404 до 11.02.2014. Сертификат соответствия датчиков QAE3075.010, QFM2101 РОСС DE.АГ83.В04034 до 31.07.2014.

7.6 Первичные преобразователи системы мониторинга:

- эпоксидно-слюдяные датчики ЕМС являющиеся высокочастотными емкостными датчиками, используемыми для обнаружения частичных разрядов (ЧР), возникающих в статорных обмотках двигателей;

- термопреобразователь сопротивления платиновый QAE3075.010 (Pt100), с выходным сигналом 4…20 мА, производства компании Siemens, необходимый для дистанционной регистрации температуры воздуха в контуре охлаждения электродвигателя.

- преобразователь значения величины влажности QFM2101, с выходным сигналом 4…20 мА, производства компании Siemens, необходимый для измерения влажности в контуре охлаждения электродвигателя.

7.7 Вторичный прибор системы мониторинга.

Вторичный прибор - PDTracII постоянно измеряет активность частичных разрядов (ЧР) на секциях статорной обмотки электродвигателя, ведет регистрацию влажности и температуры воздуха в контуре охлаждения двигателя. Когда система обнаруживает высокий уровень или резкое возрастание во времени ЧР, прибор PDTracII активирует сигнал тревоги.

В дальнейшем, тенденция измерения сигнала ЧР во времени и последние данные измерений ЧР, темпаратуры и влажности могут быть проанализированы.

Система обеспечивает:

- измерения частичных разрядов;

- определение превышения абсолютной величиной ЧР уставки диапазона текущего измерения;

- регистрацию температуры и влажности воздуха в контуре охлаждения двигателя.

7.9 Питание комплекса технических средств автоматизации

Для электропитания приборов и средств автоматизации используется переменный ток напряжением 380/220 В и частотой 50 Гц.

Подвод электропитания выполнен в электротехнической части проекта.

Основные решения по информационному обеспечению

8.1 Состав информационного обеспечения

Информационное обеспечение состоит из:

Документов:

- регламентирующих работу “Системы мониторинга частичных разрядов в обмотках высоковольтных электродвигателей ЗАО «Тольяттисинтез»”;

- регламентирующих работу обслуживающего персонала “Системы мониторинга частичных разрядов в обмотках высоковольтных электродвигателей ЗАО «Тольяттисинтез»”;

- методик и нормативов, в соответствии с которыми выполняются те или иные действия в процессе функционирования “Системы мониторинга частичных разрядов в обмотках высоковольтных электродвигателей ЗАО «Тольяттисинтез»”;

Информации, которая образуется в процессе функционирования:

- измеренные и зафиксированные значения величин параметров и режимов “Системы мониторинга частичных разрядов в обмотках высоковольтных электродвигателей ЗАО «Тольяттисинтез»”;

- техническая и технологическая информация;

- отчетная и служебная информация.

8.2 Входные и выходящие сигналы:

- входными сигналами для PDTracII являются сигналы от емкостных датчиков EMS IRIS размещаемых в коробке подключения 6 кВ электропитания двигателя. Значение величины сигналов от датчиков от 100 мВ до 4 вольт.

- входным сигналам для PDTracII является сигнал от датчика температуры размещаемого в воздуховоде системы охлаждения электродвигателя, до охладителя, тип датчика QAE3075.010 Siemens. Тип сигнала «Токовая петля 4…20 мА».

- входным сигналам для PDTracII является сигнал от датчика влажности размещаемого в воздуховоде системы охлаждения электродвигателя, после охладителя, тип датчика QFM2101 Siemens. Тип сигнала «Токовая петля 4…20 мА».

- выходящим сигналом является сигнал Alert Relay Contact (сухой контакт 12250 В 500 мА) сигнализирующий о превышении уровня частичных разрядов, или превышении температуры охлаждающего воздуха, или превышении влажности охлаждающего воздуха уставок в PDTracII.

Прибор PDTracII оснащен интерфейсами Ethernet и USB портом (USB 2.0).

Размещение и монтаж средств автоматики

Монтаж систем автоматизации и кабельной продукции выполняется в соответствии с рабочей документацией, с учетом требований заводов-изготовителей приборов и средств автоматизации, с соблюдением требований нормативных документов ПУЭ, СНиП 3.05.0785 «Системы автоматизации»

с обеспечением безопасных условий при производстве работ. Смонтированные приборы и средства автоматики, короба, трубы, металлорукав электрических проводок должны быть присоединены к металлическим конструкциям, имеющим надежную электрическую связь с общим контуром заземления.

Датчики частичных разрядов EMC IRIS размещаются в клеммных коробках подключения 6 кВ к электродвигателям (или в боксе примыкающем непосредственно к клеммной коробке). Клеммная коробка размещается на корпусе электродвигателя. Датчики EMC IRIS коаксиальным кабелем подключаются к промежуточной коммутационной коробке Coupler Termination Box.

Коммутационная коробка коаксиальным кабелем соединяется с прибором PDTracII.

Коммутационная коробка Coupler Termination Box размещается в непосредственной близости от прибора PDTracII.

Датчик температуры устанавливается на воздуховоде системы охлаждения электродвигателя, по направлению движения воздуха до радиатора охлаждения.

Датчик влажности устанавливается на воздуховоде системы охлаждения электродвигателя, по направлению движения воздуха после радиатора охлаждения.

Электроподключение датчиков температуры и влажности к прибору PDTracII осуществляется двухжильным экранированным кабелем в металорукаве.

Прибор PDTracII размещается на колонне поддерживающей железобетонную плиты с установленными на ней электродвигателем и компрессором.

Кабель питания PDTracII электродвигателя Т/К 27/1 проложен в отдельном коробе в штробе пола в осях Б/118, В/1-18, В/11815, далее проводка осуществляется в в металлорукаве в лотке внутри помещения агрегатов Т/К1 – Т/К4 до прибора PDTracII электродвигателя 27/1.

Кабель сигнализации Alert Relay и кабель линии Ethernet проложены в отдельном коробе в штробе пола в осях Б/118, В/1-18, В/11815, далее проводка осуществляется в металлорукаве в лотке внутри помещения агрегатов Т/К1 – Т/К4 до прибора PDTracII электродвигателя 27/1.

Электрические цепи от датчиков температуры и влажности, цепи сигнализации выполняются контрольными кабелями с медными жилами КПСЭнгFRLS с низким дымовыделением, не распространяющими горение обладающими огнестойкостью 180 минут.

Цепи электропитания приборов PDTracII выполняются кабелем ВВГнгLS с низким дымовыделением, не распространяющем горение.

Линии Ethernet выполняются кабелем «Витая пара» ЭКСГВПВЭ.

Типы кабелей выбраны в соответствии со специальными требованиями к цепям измерения, рекомендациями заводов-изготовителей приборов и правилами устройства электроустановок.