Проектирование электротехнических устройств насосной станции

Пояснительная записка.docx

Министерство образования и науки РФ
ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»
«Проектирование электротехнических устройств насосной станции»
по дисциплине: Электрооборудование промышленности
Студент группы ЭН-310405нс Антипин А.С.
ПреподавательГоман В. В.
к выполнению курсовой работы
Выполнить проект силового электрооборудования включающий в себя следующие пункты:
Подвести питание к электроприводу насоса с асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором мощностью 75 кВт 1500 обмин и электроприводам двух задвижек (расположенных на всасывающем и на напорном трубопроводе) с асинхронными двигателями мощностью 018кВт 1500 обмин. Проектируемый ящик управления подключить к существующему распределительному пункту (РП).
Предусмотреть местное управление электроприводами (кнопки «Пуск» и «Стоп» с необходимой индикацией) автоматическое управление не требуется. Технологическое оборудование и ящик управления располагаются в соответствии с прилагаемым планом помещения насосной станции.
В схемах задвижек предусмотреть отключение двигателя в крайних положениях («Открыто» «Закрыто») и ограничение момента двигателя. В конструкции задвижки необходимые конечные выключатели и муфта предельного момента имеются. В приложении к заданию приведена диаграмма замыкания конечных выключателей и маркировка их выводов.
В схеме насоса предусмотреть запрет пуска при закрытой задвижке на всасе и открытой на напоре. Предусмотреть максимально-токовую и тепловую защиту в схемах.
Рисунок 1. План помещения насосной станции.
Разработка принципиальной схемы управления электроприводом
Выбор электродвигателя
Выбор защитной и коммутационной аппаратуры
Выбор кабельных линий
План расположения электрооборудования и прокладка электрических сетей
Разработка кабельного журнала
Проектирование однолинейной схемы насосной станции
Библиографический список
В соответствии с требованиями задания разрабатываются принципиальные схемы электроприводов.
Основные требования к оформлению определяются ГОСТ 2.755–87 «Обозначения условные графические в электрических схемах. Устройства коммутационные и контактные соединения» [].
На каждой схеме проставляется генеральная маркировка цепей (участков схемы) между элементами: нечетные цифры на участках положительной полярности («левее») катушек реле и контакторов четные – отрицательной полярности («правее»). Цепи физически находящиеся в пределах одного устройства (пускатель с тепловым реле кнопочный пост блок конечных выключателей) маркировать не обязательно т.к. данное соединение уже выполнено в конструкции аппарата.
Для каждого электропривода принципиальные схемы выполняются отдельно и приводятся на отдельных листах. Для каждой схемы генеральная маркировка начинается заново с единицы. Обозначения аппаратов на каждой принципиальной схеме должны отличаться например: 1QF1 2QF1 3QF1 где первая цифра – номер схемы (электропривода) последняя цифра – номер аппарата на схеме.
Для контактов кнопочных выключателей многопозиционных переключателей на схемах следует кратко указывать функцию например: «Пуск» «Стоп» «Ручное» «Автоматическое» «Вперед» «Назад» и т. д.
Если в принципиальной схеме данного электропривода используются контакты аппаратов из схемы другого электропривода то следует это указывать на схеме делая выносную линию с надписью например такого содержания «из схемы 1М».
В пояснительной записке также приводится краткое описание работы каждой схемы.
1Разработка принципиальной схемы управления электропривода насоса.
Исходя из условий задания:
Рисунок 2. Принципиальная схема управления приводом насоса.
При включении автоматического выключателя 1SF цепь получит питание сработает индикация 1HLR2 указывая на отключение привода насоса.
В данной схеме учтены такие условия пуска как:
запрет пуска при закрытой задвижке на всасе и открытой на напоре контакты конечных выключателей S9 и S10.
запрет работы привода насоса при отсутствии необходимого уровня воды.
При соблюдении этих условий промежуточное реле 1KL2 получит питание замкнув тем самым свой контакт 1KL2 катушка магнитного пускателя получит питание и ее силовые контакты замкнуться сработает индикация 1HLR1 указывая что привод насоса включен.
2Разработка принципиальной схемы управления электропривода задвижек
Рисунок 3. Принципиальная схема управления приводом задвижек.
Так как отличительных особенностей приводов задвижек нет схема управления у всех задвижек будет одинакова.
При включении автоматического выключателя 2SF цепь управления получит питание положение задвижки будет указывать световая индикация 2HLR1 «Открыта» и 2HLR2 «Закрыта»
При нажатие одной из пусковых клавиш 2SB2 (2SB3) катушка магнитного пускателя 2KM1 (2KM2) получит питание замкнет контакт 2KM1 (2KM2) и контакты силовой цепи. Электродвигатель 2М получить питание и насос начнет работу.
При достижении задвижки крайнего положения – полностью открыта ( закрыта) сработает конечный выключатель 2SQ1 (2SQ2) разомкнув своими контактами цепь питания катушки контактора 2KM1 (2KM2) также запитав световую сигнализацию 2HLR1 (2HLR2) предупреждающая оператора об открытии (закрытии) задвижки.
В цепи управления приводом задвижек предусмотрена защита от одновременного включения контакторов по средствам их вспомогательных нормально замкнутых контактов.
Выбор электродвигателя для привода насоса и задвижек.
Подвести питание к электроприводу насоса с асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором мощностью 75 кВт 1500 обмин и электроприводам двух задвижек (расположенных на всасывающем и на напорном трубопроводе) с асинхронными двигателями мощностью 018кВт 1500 обмин.
Произведем выбор асинхронных двигателей с к.з. ротором для привода насоса и задвижек.
Пиковый ток для группы электроприемников находится как сумма токов максимального рабочего тока группы без учета тока самого мощного асинхронного двигателя и пускового тока этого (самого мощного) асинхронного двигателя по формуле:
где – номинальный ток самого мощного асинхронного двигателя;
– кратность пускового тока этого асинхронного двигателя.
Технические данные асинхронных двигателей приводятся в таблице 1.
Параметры асинхронного двигателя привода насоса:
- тип двигателя М2АА 132 М4;
- номинальная мощность
- номинальный коэффициент полезного действия;
- номинальный коэффициент мощности
- кратность пускового тока ;
- частота вращения магнитного поля статора .
Номинальный ток асинхронного двигателя определяется по формуле
где – номинальная мощность асинхронного двигателя;
– номинальный коэффициент мощности асинхронного двигателя;
– номинальный коэффициент полезного действия асинхронного двигателя.
Для привода задвижек:
- тип двигателя М2АА 63 В4;
Так привод задвижек одинаков расчет двигателей будет аналогичен.
Полученные данные вводяться в таблицу 1.
Предусмотреть местное управление электроприводами (кнопки «Пуск» и «Стоп» с необходимой индикацией) автоматическое управление не требуется.
Низковольтные асинхронные трёхфазные электродвигатели общего назначения с алюминиевой станинойс короткозамкнутым ротором закрытого типа ABB M2AA 63 В4 наилучшим образом подходят для основныхобластей применения когда важное значение имеют простота конструкции и наличие готового кприменению оборудования. Электродвигатели имеют улучшенные показатели энергоэффективности и срока службы. Класс энергоэффективности IE1 и использование подшипников SKF обеспечивает их долговечность и надежность.
Электродвигатель ABB M2AA 63 В4 выпускается с короткозамкнутым ротором закрытого исполнения степень защиты которого составляет IP55 что предусматривает защиту от воды и пыли.
Класс защиты от внешних механических воздействий IK 08 – оболочка электродвигателя выдерживает удар с энергией до 5 кДж.
Применение изоляции класса F с классом превышения температуры B обеспечивает изделиям запасбезопасности в 25 °C.
Таблица 1. Технические характеристики электродвигателей
Тип электродвигателя:
Габарит (высота оси вращения) мм:
Скорость вращения об.мин:
Номинальная скорость вращения n об.мин:
Класс изоляции двигателя:
Класс защиты устройства IP:
Уровень звукового давления LP dB(A):
Коэффициент мощности cosφ:
Потребляемый номинальный ток Iн (А):
Отношение пускового тока к номинальному Iпуск Iн:
Отнош. макс. вращ-го момента силы к ном. МmахМн:
Отнош. пуск. вращ-го момента силы к ном. МпускМн:
1Выбор электротеплового реле для привода насоса.
Тепловые реле выбирают согласно условию:
где - номинальный ток теплового реле А
Аналогичный расчет и для привода задвижек.
Для защиты двигателя от перегрузки асимметрии фаз затянутого пуска и заклинивания ротора выбираем электротепловое реле РТЛ (по таблице 2).
Таблица 2. Технические данные тепловых реле.
Номинальная уставка теплового реле Iн А
Регулировка установки Iрн А
2Выбор магнитного пускателя для электропривода.
Значение номинального напряжения контактора должно соответствовать значению номинального напряжения сети ;
Значение номинального тока магнитного пускателя должно быть больше или равно максимальному длительному расчетному значению тока
Расчет для контактора задвижек будет аналогичным.
Все подобранные тепловые реле и магнитные пускателя технически подходят друг другу. Из-за возможности аварийного режима работы допустимая величина тока силовых контактов пускателя выбиралась с большим запасом. Также выбор элементов проходил из условий удобства монтажа и обслуживания для электротехнического персонала.
Полученные данные вносим в таблицу 3.
Таблица 3. Технические данные магнитных пускателей.
Номинальный ток силовых контактов Iн А
Напряжение питания катушки Uн В
3Выбор автоматических выключателей.
Автоматический выключатель должен защищать сеть от токов коротких
замыканий и от перегрузки поэтому выбирается автоматический выключатель
с комбинированным расцепителем.
Принципы выбора автоматических выключателей:
Значение номинального напряжения автоматического выключателя
должно соответствовать значению номинального напряжения сети
Значение номинального тока расцепителя должно быть больше
или равно максимальному длительному расчетному значению тока группы
Ток срабатывания электромагнитного расцепителя отстраивается от
где Kн – коэффициент надежности учитывающий разброс параметров выключателя (для автоматических выключателей типа NZMС1 Kн = 15).
Воспользовавшись программой компании «MOELLER» выбираем автоматический выключатель NZMС1.
Данные автоматического выключателя:
- серия автомата NZMС1;
- номинальный ток автомата 25 А;
- номинальный ток теплового расцепителя 21 А;
- уставка по току сраб. электромагнитного расцепителя (отсечка) ;
- предельная отключающая способность 25 кА.
Аналогичный расчет проводим для выбора всех автоматических выключателей.
В схеме управления приводами предусмотрена установка авт. выкл.
Выбор производим самопроизвольно на ток не превышающий 2А.
Выбранные аппараты заносим в таблицу 4.
Таблица 4 Технические данные автоматический выключателей.
Номинальный ток Iн А
Уставка расцепителей:
Остальное оборудование ( кнопочные станции выключателя световая сигнализация промежуточные реле датчики) выбирались из условий напряжение питания величина допустимого тока надежность исполнения техническая возможность монтажа.
Все выбранные аппараты приводятся в перечне устройств прилагающие к чертежам.
Сечение кабеля выбирается по допустимому длительному току из условий нагрева. При прокладке в кабельном канале нескольких кабелей следует учесть их взаимное температурное влияние при определении допустимого длительного тока.
Допустимый длительный ток вычисляется по соотношению
где – расчетный ток;
– коэффициент учитывающий прокладку нескольких кабелей в канале
- учитывает тот факт что согласно правилам устройств электроустановок в сетях 04 кВ запрещена прокладка кабелей без нулевой жилы ( = 092);
– допустимый длительный ток для кабеля по условиям нагрева в нормальных условиях.
Допустимый длительный ток для привода насоса:
По справочным данным ПУЭ таблица 1.3.4 находим ближайшее большее сечение выдерживающее в длительном (получасовом) режиме ток больше .
Для кабельной линии питания насоса принимаем к прокладке кабель марки ВВГ. Сечение фазных жил кабеля 6 мм2 (ВВГ - 56) длительно допустимый ток при прокладке кабеля . Такой запас объясняется влажностью помещения насосной.
Кабель марки ВВГ – кабель с медными жилами в поливинилхлоридной изоляции с поливинилхлоридной оболочкой гибкий для прокладки внутри помещений каналах тоннелях при отсутствии механических воздействий на кабель.
Аналогичный выбор производим для силовых проводов привода задвижек.
В данном проекте произвести выбор контрольного кабеля использующий для системы управления электрооборудования насосной.
Максимальное количество жил необходимое для управления одного устройства составляет 10.
Из-за возможности дальнейшего усовершенствования системы управления электропривода насосной станции выбираем контрольный кабель для всех устройств марки КВВГ 101 масса которого 23.1кгм наружный диаметр 12.3 мм.
Выбранную кабельную продукцию заносим в таблицу 5.
Таблица 5. Выбранные марки кабеля по допустимому току.
Марка кабельной продукции
Способ прокладки кабеля
План расположения электрооборудования и прокладка электрических сетей.
Рисунок 4. План насосной станции
Основой в данном случае является план из технического задания. Выполняется в масштабе М 1:50. В задании уже указано расположение технологического оборудования существующего распределительного пункта шкафа (ящика щита) управления. Основной справочный документ по данному пункту – ГОСТ21.614–88 «Изображения условные графические электрооборудования и проводок на планах» [2].
Основные (наиболее распространенные) варианты прокладки кабелей: открыто по стене на безопасной высоте или в металлических газоводопроводных трубах по стенам или (чаще) в полу.
На первом этапе следует нанести на плане участок электрической сети от РП до шкафа управления.
Затем наносятся участки от шкафа до электроприводов. Если прокладка осуществляется в трубах то следует на плане указывать привязку места выхода трубы с указанием отметки над уровнем пола. В случае более трех изгибов трубы следует предусматривать протяжную коробку (ящик).
Предполагается что монтаж трассы под провода насосной станции будет производить специализированная компания закупка всех расходных материалов и оборудования берет на себя.
Примерный план прокладки электрической сети насосной станции.
Рисунок 5. План прокладки кабельных линий.
В кабельном журнале приводятся типы и длины силовых и контрольных кабелей труб для их монтажа и т. д.
При расчете следует учитывать вертикальные участки а также предусматривать запас около 10% на разделку и другие нужды.
Высота помещения насосной станции принимаем 4метра.
Таблица 6. Кабельнотрубный журнал
Кол-во. число и сечение жил
Диаметр по стандарту мм
Кол число и сечение жил
По результатам выполнения предыдущих пунктов изображается однолинейная схема на которой приводятся основные силовые аппараты (автоматические выключатели пускатели контакторы) указываются их тип номинальные данные и уставки; указываются типы сечения и количества жил силовых кабелей (в случае использования контрольных кабелей в качестве силовых следует показывать и их); способ подключения аппаратов (как правило при выборе шкафов управления изображаются шины при выборе ящиков управления – шлейфы).
Необходимо также принять решение – используется ли вводной автоматический выключатель. Если существующий распределительный пункт находится в этом же помещении (и сравнительно недалеко) то вводной автоматический выключатель можно не использовать.
В противном случае питание на шины шкафа должно подаваться через вводной автоматический выключатель.
Приведенная однолинейная схема в приложении.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
А. Литература по электрооборудованию
Мельников М.А. Внутризаводское электроснабжение : учеб. пособие М.А. Мельников. – Томск : ТПУ 2002. – 143 с.
Дьяков В.И. Типовые расчеты по электрооборудованию : практ. пособие В.И. Дьяков. – 7-е изд. перераб. и доп. – М. : Высш. шк. 1991. – 160 с.
Кудрин Б.И. Электрооборудование промышленности : учеб. для студ. высш. учеб. заведений Б.И. Кудрин А.Р. Минеев. – М. : Академия 2008. – 432 с.
Проектирование кабельных сетей и проводок П.И. Анастасиев Е.З.Бранзбург А.В. Коляда [и др.] ; под общ. ред. Г.Е. Хромченко. – М. : Энергия 1980. – 384 с.
Рекус Г.Г. Электрооборудование производств : учеб. пособие Г.Г.Рекус. – М. : Высш. шк. 2005. – 709 с.
Соколова Е.М. Электрическое и электромеханическое оборудование. Общепромышленные механизмы и бытовая техника : учеб. пособие Е.М. Соколова. – 3-е изд. стер. – М. : Изд-ий центр «Академия» 2005. – 224 с.
Тульчин И.К. Электрические сети и электрооборудование жилых и общественных зданий И.К. Тульчин Г.И. Нудлер. – 2-е изд. перераб. и доп. – М. : Энергоатомиздат 1990. – 480 с.
Шеховцов В.П. Электрическое и электромеханическое оборудование : учебник для техникумов электротехнического профиля В.П. Шеховцов – М. : ФОРУМ : ИНФРА-М 2004. – 407 с.
Б. Нормативные документы и литература по оформлению
Александров К.К. Электротехнические чертежи и схемы К.К.Александров Е.Г. Кузьмина. – М. : Энергоатомиздат 1990. – 288с.
Гетлинг Б.В. Чтение схем и чертежей электроустановок.
Б.В.Гетлинг. – 6-е изд. исправл. – М. : Высш. шк. 1980. – 120 с.
ГОСТ 2.701–08. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению. – Введ. 2009–07–01. – М. : Стандартинформ 2009. – 13 c.
ГОСТ 2.702–75. Правила выполнения электрических схем. – Введ. 1977–07–01. – М. : Изд-во стандартов 2000. – 23 с.