Электроснабжение очистных сооружений

Введение

Основанием для проектирования очистных сооружений в поселке Черниговка послужило задание на проектирование от УКСа крайисполкома.

Проект выполнен в соответствии со схемой водоснабжения поселка Черниговка, разработанной институтом «Приморгражданпроект» в тысяча девятьсот семьдесят четвёртом году.

Мощность Черниговского водохранилища принята по данным гидротехнического сектора.

Площадки очистных сооружений и насосной станции второго подъёма размещаются в соответствии с актами выбора участков и отведены решениями горисполкома и крайисполкома.

Топографические и инженерно-геологические изыскания выполнил отдел изысканий института «Приморгражданпроект». [1]

Современные проблемы энергетики России

До тысяча девятьсот девяносто первого года энергетика бывшего СССР развивалась и функционировала как общенациональная монополия: находилась в полной собственности государства и управлялась им. Основу энергетики составила Единая электроэнергетическая система (ЕЭЭС). Высокая степень её интеграции, использования эффективных методов и средств диспетчерского и автоматического управления обеспечивали экономическую эффективность и высокий уровень надёжности ЕЭЭС. Электроснабжение потребителей практически на всей территории СССР.

С тысяча девятьсот девяносто первого года после распада начался интегральный процесс дезинтеграции. Был загружен отлаженный механизм управления электроэнергетикой как единым целым, что поставило под угрозу надёжность электроснабжения народного хозяйства всех регионов страны. Возникла необходимость в реформировании отрасли, в переходе её от централизованного планирования и управления к системе рыночных отношений между производителями и потребителями. Изменились формы собственности – произошла акционирование и приватизация энергетической системы.

Экономический кризис в России привёл к существенному снижению капиталовложений в энергетику, которая, например, в тысяча девятьсот девяностом году составили тридцать шесть целых и четыре десятых процента к уровню тысяча девятьсот восемьдесят восьмого года и сорок целых и шесть десятых процентов к уровню тысяча девятьсот девяностого года. Снизились возможности энергомашиностроения и других смежных отраслей, что значительная их часть после развала СССР осталась за пределами России. Практически не развивается атомная и гидроэнергетика. В итоге по разным причинам прекращено строительство более шестидесяти электростанций общей мощностью около ста миллионов киловатт. Резко снизился ввод новых мощностей на всех типах электростанций. Если в период с тысяча девятьсот восемьдесят шестого года по тысяча девятьсот девяностый год в сумме было введено тридцать семь целых и три десятых миллиона киловатт, то с тысяча девятьсот девяносто первого года по тысяча девятьсот девяносто пятый год всего семь целых четыре десятых киловатт, то есть в пять раз меньше. Это оказывается непосредственное влияние как на системную надёжность энергоснабжения потребителей, поскольку при этом снижается уровень резервирования и продолжает эксплуатироваться изношенное электрооборудование.

За последние годы в России ухудшилась возрастная структура электрооборудования электростанций и электрических сетей. Если с начала тысяча девятьсот девяностого года устаревшего (проработавшего более тридцати лет) оборудования всех типов электростанций России составляло двенадцать целых пять десятых процентов от всей суммарной установленной мощности, то с начала тысяча девятьсот девяносто шестого года она составила почти двадцать пять процентов. В тоже время темпы демонтажа устаревшего оборудования существенно снизилось. В тысяча девятьсот девяносто пятом году демонтажированно всего ноль целых восемьдесят одна сотая миллиона киловатт мощности электростанций при плане одна целая тридцать пять сотых миллиона киловатт мощности, а за пять лет с тысяча девятьсот девяносто первого года по тысяча девятьсот девяносто пятый год – четыре миллиона киловатт, что составило сорок восемь процентов от необходимого объёма демонтажа.

Эксплуатация устаревшего оборудования приводит к росту аварийности, снижает надёжность энергообъектов и живучесть энергетических систем. Реконструкция и модернизация устаревшего оборудования сдерживается ограниченностью средств. Недостаточность объёмов ввода нового оборудования отставания вывода из работы, реконструкции и модернизации устаревшего оборудования пока существенно не сказываются на надёжности электроснабжения из за общего спада энергопотребления, вызванного экономическим кризисом (происходящее в последнее время ограничения потребителей в некоторых регионах, особенно в Приморье, имеют под собой не технические и организационные, а экономические и политические причины), однако эти негативные факторы будут накапливаться и в полную меру проявляться через некоторое время (особенно при росте потребления вслед за подъёмом экономики) возможным катастрофическим снижением надёжности энергоснабжения даже при благоприятных экономических и политических условиях. [2]

1. Выбор рода тока и величины питающего напряжения

Для силовых электрических сетей промышленных предприятий в основном применяется трёхфазный переменный ток. Постоянный ток рекомендуется использовать в тех случаях, когда он необходим по условиям технологического процесса (зарядка аккумуляторных батарей, питание гальванических ванн и магнитных столов), а также для плавного регулирования частоты вращения электродвигателей. Если необходимость применения постоянного тока не вызвана технико-экономическими расчётами, то для питания силового оборудования используется трёхфазный переменный ток.

При выборе напряжения следует учитывать мощность, количество и расположение электроприёмников, возможность их совместного питания, а также технологические особенности производства.

При выборе напряжения для питания непосредственно электроприёмников необходимо обратить внимание на следующие положения:

а) Номинальными напряжениями, применяемыми на промышленных предприятиях для распределения электроэнергии являются десять, шесть киловольт; шестьсот шестьдесят, триста восемьдесят, двести двадцать вольт.

б) применять на низшей ступени распределения электроэнергии напряжение выше одного киловольта рекомендуется только в случае, если установлено специальное электрооборудование, работающее при напряжении выше одного киловольта.

в) Если двигатели необходимой мощности изготавливаются на несколько напряжений, то вопрос выбора напряжения должен быть решён путём технико-экономического сравнения вариантов.

г) В случае, если применение напряжения выше одного киловольта не вызвано технической необходимостью, следует рассмотреть варианты использования напряжения триста восемьдесят и шестьсот шестьдесят вольт. Применение более низких напряжений для питания силовых потребителей экономически не оправдано.

д) При выборе одного из рекомендуемых напряжений необходимо исходить из условия возможности совместного питания силовых и осветительных электроприёмников от общих трансформаторов.

е) С применением напряжения шестьсот шестьдесят вольт снижаются потери электроэнергии и расход цветных металлов, увеличивается радиус действия цеховых подстанций, повышается единичная мощность применяемых трансформаторов и в результате сокращается количество подстанций, упрощается схема электроснабжения на высшей ступени распределения энергии. Недостатками напряжения шестьсот шестьдесят вольт являются невозможность совместного питания сети освещения силовых электроприёмников от общих трансформаторов, а также отсутствие электродвигателей небольшой мощности на это напряжение, так как в настоящее время такие электродвигатели нашей промышленностью не выпускаются.

ж) На предприятиях с преобладанием электроприёмников малой мощности более выгодно использовать напряжение триста восемьдесят или двести двадцать вольт (если не доказана целесообразность применения иного напряжения).

з) Напряжение сетей постоянного тока определяется напряжением питаемых электроприёмников, мощностью преобразовательных установок, удалённостью их от центра электрических нагрузок, а также условиями окружающей среды.

Следует выбрать напряжение триста восемьдесят вольт. [3]

2. Характеристика технологического процесса

Насосная станция предназначена для подачи воды на площадку очистных сооружений.

На очистной станции принят следующий метод очистки. Вода поступает в смеситель после первичного хлорирования и разбавления с известковым молоком, для подщелачивания в качестве коагулянта применяется сернокислый глинозем.

В начало смесителя подаётся угольная пульпа коагулянт и хлор для первичного хлорирования на выходе из смесителя вводится ПАЛ. Из смесителя вода поступает в осветлитель со взвешенным осадком; после освобождения от взвесей вода проходит вторую ступень очистки на скорых фильтрах с крупнозернистой загрузкой, перед фильтрами вводится известь для стабилизации воды.

После очистки вода поступает в резервуар чистой воды. В сборный трубопровод перед подачей воды в резервуар вводится хлор для вторичного хлорирования и фтор.

Промывная вода после промывки фильтров отводится в резервуары – накопители промывных вод и далее насосами перекачивается в трубопровод сырой воды для очистки.

Осадок из осветлителей со взвешенным осадком подаётся в здание сгустителей осадка для дальнейшего уплотнения. Уплотнённый осадок из здания сгустителя перекачивается на площадку обезвоживания насосами.

Насосная станция оборудована тремя сетевыми насосами и двумя дренажными.

Дренажные насосы работают по уровню дренажных вод в дренажном приямке (при наполнении приямка водой, насос включается и отключается при отсутствии дренажных вод). Кроме того, предусмотрено ручное управление (опробование) по месту. [1].

3. Специальная часть

3.1 Расчёт мощности и выбор электродвигателей

Мощность электродвигателя – привода насоса, Рн, кВт, определим по формуле

                                        (3.1)

где - коэффициент запаса (1,1 1,4);

 – плотность перекачиваемой жидкости, м/м3 (для холодной воды 9810 м/м3);

- производительность насоса, м3/с;

- напор насоса, м;

 – КПД насоса (принимают для центробежных насосов с давлением свыше 39000 Па КПД равным 0,6 – 0,75; с давлением ниже 39000 Па равным 0,3 – 0,6);

 – КПД передачи (при непосредственном соединении насоса с двигателем =1).

Рассчитываем и выбираем насос марки 14 НДС (3 шт.).

где 3600 – коэффициент перевода производительности из м3/ч в м3/с.

По каталогу следует выбрать двигатель типа АИР 315S4 мощностью

= 160 кВт, скорость nнс=1500 об/мин.

Рассчитываем и выбираем дренажный насос марки НЦС – 3 (2 шт.).

Для дренажного насоса следует выбрать двигатель типа АИР 112 М4 мощностью

= 5,5 кВт, скорость синхронная, nс=1500 об/мин.

Мощность электродвигателя – привода задвижки насоса определяют по формуле (3 шт.).

 (3.2)

- вес задвижки, кг;

 – скорость перемещения, м/мин;

 – коэффициент трения в направляющих, 0,55;

 – КПД передачи, 0,09;

 – перегрузочная способность устанавливаемого двигателя, 1,4;

Следует выбрать двигатель привода задвижки типа АИР 112 МА6, мощностью

=3,0 кВт, скорость синхронная nс=1000 об/мин.

Следует определить электродвигатели по пусковым условиям, – момент статистический,

    (3.3)

где  – расчётная мощность, кВт;

 – синхронная скорость двигателя, об/мин;

Рассчитаем насос марки 14 НДС по формуле

, (3.4)

где  – момент номинальный, развиваемый двигателем, ;

- мощность двигателя (каталожная), кВт.

Рассчитаем пусковой момент Мп,н м, по формуле

 (3.5)

где  – момент пусковой, ;

кратность пускового момента / =1,4

=

Исходя из условия, по формуле

                        (3.6)

где  – коэффициент для момента статистического, 1,2;

- коэффициент для момента пускового, 0,8;

891

1069

Двигатель типа АИР 315 S4 привода насоса 14 НДС проходит по пусковым условиям.

Дренажный насос марки НЦС – 3

Момент статический:

Момент номинальный:

Момент пусковой:

Двигатель типа АИР 112 М4 привода дренажного насоса НЦС – 3 приходит по пусковым условиям.

Задвижка насоса

Момент статический:

Момент номинальный:

Момент пусковой:

Двигатель типа АИР 112 МА 6 привода задвижки проходит по пусковым условиям. [4], [5].

3.2 Расчёт и выбор аппаратуры управления и защиты

Расчётный ток, А для выбора аппаратуры защиты определим по формуле

 (3.7)

где  – ток расчётный, А;

 – номинальная мощность электродвигателя, 160 кВт;

 – напряжение сети,

 – коэффициент мощности электродвигателя;

Расчётный ток электродвигателя привода насоса 14 НДС

Пусковой ток, А, определим по формуле

   (3.8)

где  – ток расчётный, А;

5,5 – кратность пускового тока.

Ток срабатывания выключателя

 (3.9)

где  – ток пусковой, А;

1,1 – коэффициент

Ток срабатывания теплового расцепителя Iср т, А, определим по формуле

 (3.10)

где  – ток расчётный, А;

1,25 – коэффициент.

Выбираем контактор КТ 6043а (ток 400А) и автоматический выключатель А 3730 – типа А3730.

Расчётный ток: для выбора аппаратуры защиты электродвигателя АИР 112 М 4 – привода дренажного насоса НЦС – 3

Пусковой ток

Ток срабатывания выключателя

Ток срабатывания теплового расцепителя

для электродвигателя АИР 112 М 4 привода дренажного насоса марки НЦС – 3 следует выбрать магнитный пускатель серии ПМЛ 210004, величина 2;

ток номинальный – 25 А;

мощность включения 8713

мощность удержания 7,6 и автоматический выключатель типа АЕ 2030.

Расчётный ток: для выбора аппаратуры управления и защиты электродвигателя АИР 112 МА, 6 привода задвижки насоса

Пусковой ток

Ток срабатывания выключателя

Ток срабатывания теплового расцепителя

Для электродвигателя АИР 112 МА 6 привода задвижки насоса следует выбрать магнитный пускатель серии ПМЛ 110004, величина 1, ток номинальный 10А, мощность включения  мощность удержания  и автоматический выключатель ВА 51 – 25.

Для схемы следует выбрать трансформатор тока типа ТЛМ – 10 -2 напряжением – 10 кВ, номинальный ток первичный – 600 А, номинальный ток вторичный – 5А, электродинамическая стойкость – 100 кА, термическая стойкость: допустимый ток/допустимое время кА/с – 23,3 (3). [4], [6]

3.3 Выбор проводов и кабелей

Выполним расчет кабеля для двигателя АИР 315S4 привода насоса 14НДС:

а) По условию нагрева длительным токомIA, по формуле

 (3.11)

где  – расчётный ток нагрузки, А;

 – поправочный коэффициент на условия прокладки кабелей;  – попр. коэф. на число работающих кабелей, лежащих рядом

б) По условию соответствия выбранному аппарату максимальной токовой защиты

 (3.12)

где  – коэффициент защиты или кратность защиты (отношение тока для провода к номинальному току срабатывания защитного аппарата);

 – номинальный ток или ток срабатывания защитного аппарата, А;

Для двигателя АИР 315S4 привода насоса 14НДС выбрать следует кабель трёхжильный сечением 120 мм2, медный с резиновой изоляцией в свинцовой оболочке не бронированный, номинальный ток кабеля 385 А (без покровов).

СРГ 2 (3 

Рассчитываем кабель для электродвигателя АИР 112М4 привода насоса НЦС – 3.

Выбор сечения производим:

а) По условию нагрева длительным расчётным током;

б) По условию соответствия выбранному аппарату максимальной токовой защиты.

Для двигателя АИР 112М4 привода насоса НЦС – 3 следует выбрать кабель НРГ или НРГ   – кабель с медными жилами, с резиновой изоляцией, с оболочкой из маслостойкой резины, не распространяющей горение, без наружного покрова. Ток кабеля 17А.

Рассчитываем кабель для электродвигателя АИР 112МА6 привода (насоса) – задвижки.

Страницы: 1, 2, 3, 4