diplom / zapiska

105

Назначение заземления нейтрали – снижение напряжения зануленных корпусов относительно земли до безопасного значения при замыкании фазы на землю.

Назначение повторного заземления нулевого защитного проводника – снижение напряжения на корпус относительно земли при замыкании фазы на корпус в случае исправной схемы и в случае обрыва нулевого защитного проводника, в соответствии с ТКП 339-2011.

Рисунок 11.1 - Схема зануления

На рисунке приняты следующие обозначения:

1 - корпус;

2 - аппараты защиты от токов короткого замыкания;

R0 - сопротивление заземления нейтрали источника тока;

Ik - ток короткого замыкания;

Iн - часть тока короткого замыкания, протекающая через нулевой проводник;

Iз - часть тока короткого, протекающая через землю;

106

Область применения зануления:

1)трехфазные четырех проводные сети напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью;

2)сети постоянного тока, если средняя точка источника заземлена;

3)однофазные сети переменного тока с заземленным выводом.

Отключение поврежденной насосной установки от питающей сети произойдет, если значение тока однофазного короткого замыкания IК, которое искусственно создается в цепи, превысит значение тока срабатывания защитного аппарата Iэ.р. и выполнит следующее условие:

Уставка срабатывания по току короткого замыкания автоматического выключателя I = 1000А (таблица 9.3). Таким образом из (11.1) следует:

Iк 1000A.

Величину тока однофазного короткого замыкания, возникающего в петле фаза - нулевой провод, при однофазном замыкании на корпус, определяют по формуле [14]:

где

Zп - полное сопротивление петли фаза-ноль;

Zт/3 - сопротивление трансформатора;

Rф - активное сопротивление фазных жил кабеля;

107

R0 - активное сопротивление зануляющего проводника;

х- реактивное сопротивление (определяется только для электропроводок

встальных трубах);

Согласно источнику Rф = 3,74Ом/км, R0 = 1,07Ом/км, Zт/3 = 0,043Ом.

Сопротивление на участке длиной 30 м фазной жилы:

Rф = 3,74·0,03 = 0,1122 Ом.

Сопротивление на участке длиной 30 м нулевой жилы:

R0 =1,07·0,03 = 0,0321 Ом.

Подставим значения в формулу (11.3) и найдем полное сопротивление петли фаза-ноль.

ZП 0,1122 0, 0321 2 0 0,1443Ом.

Находим действующее значение тока однофазного короткого замыкания,

проходящего в схеме в аварийном режиме:

Согласно условию (11.1):

1227,98 A 1000 A

Следовательно отключающая способность системы зануления обеспечена.

11.2 Меры безопасности при обслуживании электродвигателей насосной станции

Если работа на насосной установкой связана с прикосновением работающих к токоведущим или вращающимся частям, то электродвигатель

108

должен быть отключён. Работа, не связанная с прикосновением к токоведущим или вращающимся частям насосной установки, проводиться при работающем электродвигателе. Запрещается снимать защитное ограждение вращающихся частей работающего электродвигателя и механизма.

При работе на насосной установке заземление устанавливается на любом участке кабельной линии, соединяющей электродвигатель с щитом или сборкой.

Если на отключённом электродвигателе работы не проводятся или прерваны на несколько дней, то отсоединённая от него кабельная линия заземляется со стороны электродвигателя. В тех случаях, когда сечение жил кабеля не позволяет применять переносные заземления, допускается заземлять кабельную линию медным проводником сечением не менее сечения жилы кабеля либо соединять между собой жилы кабеля и изолировать их. Такое заземление и соединение жил кабеля должно учитываться в оперативном журнале наравне с переносным заземлением. На установке вывешиваются плакаты "Стой! Напряжение"

независимо от того, находятся они в работе или нет. На электродвигателе, на котором предстоит работа, должен быть вывешен плакат "Работать здесь".

Со схем ручного, дистанционного и автоматического управления снимается напряжение, а на ключах, кнопках управления электроприводами должны быть вывешены плакаты "Не включать! Работают люди", согласно ТКП

427-2012.

Контроль работы электроприводов насосов проводит бригада с разрешения начальника смены структурного подразделения организации, в

котором они установлены. О выдаче разрешения делается запись в оперативном журнале структурного подразделения организации, а о получении этого разрешения – в оперативном журнале структурного подразделения организации,

проводящего опробование.

Порядок включения электродвигателей для опробования содержит следующие операции:

109

Производитель работ выводит бригаду с места работы, оформляет перерыв в работе и сдаёт наряд оперативно-ремонтному персоналу, который в свою очередь снимает установленные заземления, плакаты безопасности,

выполняет сборку схемы. После опробования при необходимости продолжения работы на электродвигателе оперативно-ремонтный персонал вновь подготавливает рабочее место, и бригада по наряду повторно допускается к работе на электродвигателе. Включать и отключать электродвигатели пусковой аппаратурой с приводами ручного управления необходимо в электроизолирующих перчатках. Ремонт и наладку электрических схем электроприводов, не соединённых с исполнительным механизмом, допускается проводить по распоряжению. Их опробование разрешает лицо, отдавшее распоряжение. Запись об этом должна быть сделана при регистрации распоряжения.

11.3 Пожарная безопасность

В соответствии с ТКП474-2013, данное производство по пожарной,

взрывной и взрывопожарной опасности можно отнести к категории Д. Категория Д – это производства, в которых обрабатываются негорючие вещества и материалы в холодном состоянии. Здание, в котором предполагается размещение данной насосной станции, можно отнести ко II степени огнестойкости, в котором допускается использовать один эвакуационный выход, если число работающих соответствует приведенному в таблице 11.1.

Таблица 11.1 - Использование эвакуационного выхода

110

Ширина эвакуационного прохода составляет не менее 1 м., коридор или переход в другое здание – не менее 1,4 метра. Ширина лестничных маршей не менее ширины выхода на лестничную площадку с наиболее населенного этажа,

но не менее 1 метра. Максимальное расстояние от наиболее удаленного рабочего места до эвакуационного выхода должно составлять 50 метров.

В качестве способа предотвращения распространения огня, здание оборудовано огнестойкими противопожарными перегородками 1 типа.

Помещение, в котором располагается насос, оборудовано первичными средствами пожаротушения. В качестве таких средств можно применять углекислотные и порошковые огнетушители, предназначенные для тушения различных материалов установок под напряжением до 1000В.

Электроприводы турбомеханизмов потребляют 25% всей вырабатываемой электроэнергии и в большинстве случаев остаются нерегулируемыми, что не позволяет получить режим рационального энергопотребления и расхода воды, пара, воздуха и т. д., при изменении технологических потребностей в широких пределах. Силовое оборудование выбирается на максимальную производительность, в действительности же его среднесуточная загруженность может составлять около 50% от номинальной мощности. Значительное снижение момента нагрузки при снижении скорости вращения приводного двигателя, характерное для рассматриваемых механизмов,

обеспечивает существенную экономию электроэнергии (до 50%) при использовании регулируемого электропривода и позволяет создать принципиально новую технологию транспортировки воды, воздуха и т. д.,

обеспечивающую эффективное регулирование производительности агрегата.

Кроме того, поддержание в системе минимально необходимого давления приводит к существенному уменьшению непроизводительных расходов транспортируемого продукта и снижению аварийности гидравлических и пневматических сетей.

Невысокие требования к качеству регулирования давления и расхода обуславливают возможность применения наиболее простых и, следовательно,

относительно недорогих преобразователей частоты, которые являются наиболее удобными с точки зрения проектирования и наладки. Положительным моментом является также то, что преобразователь частоты может быть легко внедрен в уже существующую установку без какой-либо реконструкции системы в целом.

Сочетание высокой экономичности регулирования и относительно низкой стоимости оборудования обеспечивает минимальный срок его окупаемости (до

12 месяцев).

112

Создание системы с частотно-регулируемыми приводами, в которых управление частотой осуществляется наряду с контролем целого комплекса различных технологических параметров, позволяет снизить не только потребление электрической энергии, но и обеспечивает экономию потребления энергоресурсов всей системы.

В целом, применение частотно-регулируемого асинхронного электропривода в насосных и вентиляторных установках дает следующие преимущества:

–экономия электроэнергии до 60%;

–экономия транспортируемого продукта за счет снижения непроизводительных расходов до 25%;

–снижение аварийности гидравлической или пневматической сети за счет поддержания минимально необходимого давления;

–снижение аварийности сети и снижение аварийности электрооборудования за счет устранения ударных пусковых токов;

–снижение уровня шума, создаваемого технологическим оборудованием;

–удобство автоматизации;

–удобство и простота внедрения.

Произведём расчёт экономии потребляемой электроэнергии при использовании системы ПЧ-АД по сравнению с регулированием производительности насосной станции при помощи задвижки. При расчетах примем, что за годовой период потребления питьевой воды, по нуждам завода необходимо было поддерживать давление, достаточное для бесперебойной работы персонала, что соответствует нагрузочной диаграмме представленной рисунке 3.6 и зададимся количеством рабочих дней равным 365 дней, потому как на заводе действует посменный график работы, за видом того, что расход в

113

ночные часы заметно меньше, чем днём, что и демонстрирует приведённая диаграмма.

Количество потребляемой электроэнергии в системе ПЧ-АД

определяется по формуле [15]:

где

Pт/м(Q) - потребляемая мощность турбомеханизма, определяемая как

[15]:

a - коэффициент, принимаемый для насосов a = 0,08 - 0,15. Принимаем

a = 0,1.

PАД - потери АД, исходя из частичной загруженности двигателя,

определяемые как:

ƞАДраб - КПД двигателя при частичной загруженности;

PПЧ - потери в преобразователе частоты.

ƞПЧ - КПД преобразователя частоты, равный 0,95 - 0,99. Принимаем ƞПЧ

= 0,97.

КПД двигателя при частичной загрузке будем находить из графика зависимости КПД от коэффициента загрузки. Т.к. график загрузки для нашего двигателя 5АМ250М2 найти в общедоступной литературе невозможно, то в

114

наших учебных целях будем использовать график загрузки для аналогичного по мощности двигателя 4А250М2, что не составит больших погрешностей в расчета и допустимо в наших учебных целях. Из [16] возьмем данные зависимости КПД от коэффициента загрузки.

По таблице 12.1 нанесем точки на ось и произведем их аппроксимацию,

получение которой изобразим на рисунке 12.1.

Таблица 12.1 – Зависимость КПД от коэффициента загрузки для

двигателя 4АМ250М2

двигателя

Коэффициент загрузки определяется по формуле: