Универсальная система управления маслонапорной установкой гидроэлектростанции

p = 0,058 (Ом*мм)/м , Sсеч = 50 (мм),

отсюда сопротивление нулевого провода:

Rнз = p * (L / S) = 0,058 * 300 / 50 = 0,348(Ом).

Значения Xф и Xнз малы, ими можно пренебречь.

Значение Xп можно определить по формуле:

Xп = 0,145*lg(dср/k* dф) (7.3)

где k = 0,3894,

dср - расстояние между проводниками,

dф - геометрический диаметр.

Расчеты дают значение Xп = 0,556 Ом.

Сопротивление электрической дуги берем равной

rд = 0,02 (Ом), Xд = 0.

В соответствии с мощностью трансформатора

rт = 0,0044 (Ом), Xт = 0,0127 (Ом)

Полное сопротивление петли "фаза-нуль":

(7.4)

Zп = 0,716 (Ом).

При использовании зануления по требованиям ПУЭ (правила устройства электроустановок):

Rнз/Rф = 0,348/0,336 < 2 , следовательно ПУЭ выполняется.

Iкз = Uф/(Zт/3+Zп) = 220/(0,013+0,716) = 301,6 А.

При попадании фазы на зануленный корпус электроустановки должно произойти автоматическое отключение.

Iкз > k*Iном

301,6 > 3*40 = 120

Защитное зануление выполнено правильно, следовательно, отключающая способность системы обеспечена.

Определим напряжение прикосновения и ток через человека до срабатывания защиты:

Uпр = Iкзh * Rh

(7.5)

Rпз = 0,348 (Ом), Rнп = 10 (Ом), Rо = 4 (Ом)

Rh = 1 (кОм)

Uпр = 29,9 (В)

Такое напряжение безопасно для человека при времени воздействия:

tдоп<=50/Ihрасч (7.6)

Iрасч =Uпр/Rh = 29.9/1000=29.9 (мА)

Предельно допустимое время пребывания человека под действием электрического тока:

tдоп <= 50/29,9 = 1,67 (с)

В качестве прибора защитного отключения можно выбрать автоматический выключат ель, расчитанный на Iном = 40 А и tср = 0,3 (с) при Iкз = 301 (А).

Tср = tср* Iном/Iкз = 0,11 (с).

Это должно обеспечить надежную защиту, при этом должно выполняться:

K = Iкз/Iном >= 1,4

K = 301/40 = 7,5 >> 1,4

7.6 Охрана окружающей среды

Работа маслонапорной установки ГЭС практически не оказывает влияния ни какого влияния на экологическую обстановку окружающей территории. Единственны отрицательный фактор - это проникновение турбинного масла в водоем в небольшом количестве.

Во время работы сервомоторов привода лопастей поворотно-лопастной турбины может нарушится качество уплотнительных сальников и масло из гидропривода начинает просачиваться в водоем. При значительном количестве вытекшего масла, может ухудшиться экологическая ситуация в водоеме.

Вытекшее масло образует на поверхности водоема масляную пленку, препятствующую насыщению воды кислородом, как следствие угнетается фауна водоема. Водные насекомые не могут проникнуть из воды в воздух и наоборот. Масло скапливается на жабрах рыб, особенно это опасно для молодняка и при значительной концентрации машинного масла в водоеме происходит массовая гибель молодняка. масло скапливающееся на листьях водных растений препятствуют газообмену и ограничивают прохождение солнечного света.

Накопление химических элементов входящих в состав присадок масла и примесей (Fe, Al, Mg, Cr и других) приводит при определенных концентрациях к изменению биохимических процессов у большинства живых организмов. При высоких концентрациях наблюдается проявление снижение репродуктивной функции, замедлению метаболизма и может привести к смерти животного.

Для своевременного обнаружения течи масла в системе МНУ было применено следующее решение. В сливном баке МНУ устанавливается датчик уровня, контролирующий уровень масла, а следовательно и его количестве. Гидравлическом приводе системы регулирования ГЭС количество масла всегда постоянно. Изменяется лишь уровень масла в гидроаккумуляторе. Однако если контролировать уровень масла в сливном баке МНУ в момент срабатывания одного из датчиков уровня в ГА можно получить достаточное точное представление о динамике изменения количества масла в системе. Следовательно при периодичности опроса примерно раз в минуту, можно своевременно обнаружить течь.

Система управления МНУ выдаст предупредительный сигнал при обнаружение течи масла. Оператор примет решение о необходимости остановки ГЭС, если визуальный осмотр не выявит течь в маслопроводах и устройствах. расположенных внутри агрегатного помещения. Тем самым можно своевременно обнаружить протечку и предотвратить загрязнение водоемов. При выявление больших протечек масла, САУ ГЭС производит автоматическую остановку турбины и сброс давления в системе регулирования гидротурбины.

Использование разработанной системы управление позволяет снизить уровень загрязнения водоема до незначительного уровня, что улучшает экологическое состояние прилегающих к гидроэлектростанции.

Заключение

В результате работы над проектом был проведен анализ маслонапорной установки, как объекта автоматизации. Создана общая концепция разработки системы автоматизации. Создана логическая модель, эксперименты с которой позволили подтвердить правоту выбранных управляющих алгоритмов. Была создана компьютерная модель системы управления.

На основании анализа системы и выполненных моделей была разработана система управления МНУ, которая с может применяться практически на любой маслонапорной установке. Проведен подбор необходимых для реализации системы аппаратных средств и разработан алгоритм управляющей программы.

Выполнен экономический анализ эффективности внедрения системы в ходе которого выяснилось, что внедрение системы выгодно и обосновано. Данная САУ обладает хорошей окупаемостью и экономичностью.

Проведен анализ опасных факторов воздействия на человеческий организм при эксплуатации маслонапорных установок и разработан комплекс мер по охране труда.

В результате проведения работы был произведен многосторонний анализ проблем связанных с разработкой универсальных систем управления МНУ.

Поставленные при разработке САУ задачи считаю реализованными.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Клюев А.С. Автоматическое регулирование. М.: Высшая школа, 1986;

2. Абдурахманов Л.Ф., Ананьин Б.Н. и др. Гидроэнергетическое и вспомогательное оборудование ГЭС. М.: Энергоиздат., 1988;

3. Колпаков Н.П., Семенов Р.Л. Проектирование систем управления гидроэнергетическими станциями. М.: Энергоиздат., 1981;

4. Официальный сайт фирмы Прософт: http://www.prosoft.ru;

5. Официальный сайт фирмы Siemens http://www.siemens.ru;

6. Беклешов В.К. Технико-экономическое обоснование дипломных проектов: Учеб. пособие для втузов. М.: Высш. шк., 1991.

7. Вальков В.М., Вершин В.Е. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. 3-е изд., перераб. и доп. - Л.: Политехника, 1991.

8. Шапиро В.Д. Управление проектами-СПб.; “ДваТрИ”,1996.

9. Васильев Г.А. Технико-экономические расчёты новой техники. М., «Машиностроение», 1977.

10. Волков О.И. Экономика предприятия: Учебник. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ИНФРА-М, 2000.

11. Геворкян А.М., Карасёва А.А. Экономика и организация производства в дипломных работах по технологическим специальностям: Учеб. пособие. - М.: Высш. шк., 1982.

12. Жиделева В.В., Каптейн Н.Н., Экономика предприятия: Учеб. пособие. - 2-изд., перераб. и доп. - М.: ИНФРА-М, 2005.

13. Зайцев Н.Л. Экономика промышленного предприятия: Учебник. ИНФРА-М, 1998.

14. Новицкий Н.И. Организация и планирование производства: Практикум. Мн.: Новое знание, 2004.

15. Самсонов В.С. Экономика предприятий энергетического комплекса: Учеб. для вузов. - М.: Высш. шк., 2001.

16. Сергеев И.В. Экономика предприятия. Учеб. пособие. М.: Финансы и статистика, 2000.

17. Туровец О.Г., Билинкис В.Д. Вопросы экономики и организации производства в дипломных проектах: Учеб. пособие для студентов электротехнических и приборостроительных специальностей вузов. - М.: Высш. шк. 1978.

18. Фалько С.Г. Экономика предприятия: Учеб. для вузов. - М.: Дрофа, 2003.

19. Хрипач В.Я., Суша Г.З. Экономика предприятия. - Мн.: Экономпресс. 2000.

20. Шилов И.А. Экология. - М,:Высшая школа. 2000.