Разработка системы автоматического управления электроэнергетической установкой судна технического флота

- защита от помех радиоприёму;

- защита от обрыва фазы при питании от внешнего источника и контроль напряжения;

- сигнализация о состоянии коммутационных аппаратов на ГРЩ (внешний источник - генераторы);

- контроль изоляции системы 230 В и сигнализация о её снижении;

- контроль нагрузки, напряжения, частоты генераторов;

- защиту цепей питания электроприёмников от токов короткого замыкания и перегрузки. Защита электроприводов насоса водотушения обеспечивается только от токов короткого замыкания.

- отключение вентиляторов МП, общесудовой вентиляции, котла и топливоперекачивающих насосов в случае возникновения пожара.

Состав системы автоматического управления электроэнергетической установкой судна:

- Реле короткого замыкания RMC - 121D-2шт.

- Двойное реле перегрузки RMC - 132D - 2шт.

- Реле напряжения RMP-121D - 2 шт.

Оборудование системы автоматического управления электроэнергетической установкой судна встроено в ГРЩ.

Модули серии Uni-line

В серию Uni-line компании DEIF входит полный ряд комплектующих для управления и защиты генераторов и контроля мощности.

Защита генератора

• RMC-132D - защита от максимального тока

• RMC-121D - защита от короткого замыкания

• RMР-131D - двойная защита от максимального тока => Простое решение для отключения второстепенных потребителей

В серии DEIF Uni-Line имеется большой выбор защитных реле и блоков для контроля сопротивления изоляции, частоты и напряжения генераторов и шин, а также для обнаружения обесточивания. Уровни отключения и выдержки времени перед отключением легко настраиваются с помощью шкал с переключателями на лицевой панели. Некоторые блоки также имеют регулируемую уставку гистерезиса.

Реле максимального тока и защиты от короткого замыкания измеряет величину тока и таким образом защищает от недопустимых уровней тока.



5. Расчеты нагрузки судовой электростанции и сечения кабелей

5.1 Расчет нагрузки судовой электростанции

Пояснительная записка к расчету

Настоящий расчет выполнен на основании РД5Р.6168-92 “Судовые электроэнергетические системы. Методы расчетов электрических нагрузок и определения необходимой мощности генераторов электростанций”.

Задача расчёта - определить необходимую мощность основного и аварийного источников питания потребителей судовой электросети 220В, 50Гц

В расчете использован метод расчета постоянных нагрузок, который основан на составлении табличных моделей, отражающих изменение нагрузки отдельных приемников.

Метод расчета постоянных нагрузок заключается в том, что в табличной форме каждый приемник электроэнергии представляется постоянным значением мощности для каждого режима, а потребляемая суммарная мощность по режимам определяется суммой мощностей всех потребителей, умноженной на коэффициент одновременной работы потребителей.

При расчете учитывается следующие режимы - ходовой, маневры, стояночный и аварийный.

Все приемники электроэнергии по продолжительности работы подразделяются на три группы - эпизодически, периодически и постоянно работающие. Эпизодически работающие (ЭР) приемники электроэнергии -- это однократно или многократно подключаемые потребители, суммарное время работы которых составляет менее 15 % от рассматриваемого режима. Периодически работающие (ПР) - приемники время работы которых составляет от 15 до 70 % продолжительности рассматриваемого режима при работе приемника более 70 % рассматриваемого режима времени его считают, как непрерывно работающий (HP).

Расчет нагрузки электростанции

Расчет проводиться по формулам:

(1)

где - потребляемая приемником мощность, кВт,

- мощность, установленная приемника кВт,

- К.П.Д. приемника.

(2)

где Р - активная мощность, потребляемая приемниками в режиме, кВт,

- коэффициент загрузки приемника,

- количество одновременно включенных потребителей в режиме.

(3)

где - реактивная мощность, мощность эпизодически работающих приемников, кВт,

Р - активная мощность, потребляемая приемниками в режиме, кВт,

- определяется по значению коэффициента мощности.

(4)

где - суммарная активная мощность приемников с учетом коэффициента одновременности, кВт,

- суммарная активная мощность эпизодически работающих приемников, кВт,

- суммарная активная мощность периодически работающих приемников, кВт,

- суммарная активная мощность непрерывно работающих приемников, кВт,

- коэффициент одновременности.

(5)

где - суммарная реактивная мощность приемников с учетом коэффициента одновременности, кВАр;

- суммарная реактивная мощность эпизодически работающих приемников, кВАр,

- суммарная реактивная мощность периодически работающих приемников, кВАр,

- суммарная реактивная мощность непрерывно работающих приемников, кВАр.

Значение коэффициента одновременности работы в режиме отражает несовпадение при суммировании нагрузок и определяется в зависимости от соотношения мощностей приемников, работающих эпизодически, периодически и непрерывно.

для ЭР

для ПР

для HP

(6)

- суммарная мощность приемников с учетом потерь в сети, кВт,

- коэффициент, учитывающий потери мощности в сети.

(7)

(8)

где - полная мощность, кВА.

(9)

где - средневзвешенный коэффициент мощности.

Результаты расчета нагрузок основного источника питания судовой электросети 220В, 50Гц сведены в приложение 1 Таблицу расчета нагрузки электростанции.

Результаты расчета нагрузок аварийного источника питания судовой электросети 220В, 50Гц сведены в приложение 1 Таблицу расчета нагрузки электростанции.



6. Экологическая безопасность проекта

В данном дипломном проекте предлагается модернизация судовой электростанции. В данной части проекта рассматривается воздействие дизель-генераторов (ДГ) на окружающую среду.

Каждый двигатель, в процессе его эксплуатации, оказывает негативное, порой даже разрушающее воздействие на окружающую среду, основными причинами которого являются: загрязнение водоёмов, шум, вибрация, выхлоп отработавших газов и т. д.

Шум судовых дизелей, стал не просто неприятным явлением нашей жизни, он является причиной головных болей, бессонницы, нервных расстройств. Воздействие сильного шума на организм человека приводит не только к потере слуха. Шум, кроме этого, может стать причиной нервных заболеваний, язвенной болезни, расстройства эндокринной и сердечно сосудистой систем. При чрезмерной силе звука или значительной его длительности может возникнуть перевозбуждение клеток головного мозга, приводящее к торможению и изменению ответной реакции. Резкий сильный звук вызывает усиленное сердцебиение и повышает кровяное давление. Его влиянию больше всего подвержены люди, работающие или просто находящиеся в машинном отделении.

По характеру спектра шумы подразделяются на широкополосные, имеющие непрерывный спектр шириной более одной октавы, и тональные, в спектре которых есть слышимые дискретные тона.

Мероприятия по снижению шума:

a. Применение, по возможности, малошумного производственного оборудования;

b. Выполнение своевременного и качественного ремонта машинного оборудования, так как причиной недопустимого шума является износ трущихся деталей, подшипников, неточная сборка машин при ремонтах;

c. Применение индивидуальных средств защиты от шума, а также уплотнений конструкций, кожухов для источников шума и т. д.

Предельно допустимые нормы по шуму

- на рабочем месте: не более 85 ДбА,

- от судна в дневное время суток - 40 ДбА,

- от судна в ночное время суток - 30 ДбА.

В данном проекте уровень шума судовой электростанции с учетом применяемых мероприятий на рабочем месте находится в пределах 76 ДбА, шут от судна, достигаемый берега, будет снижаться в зависимости от расстояния.

К искусственным источником инфразвуковых волн относятся: механизмы с большой поверхностью, совершающие возвратно-поступательные движения, двигатели большой мощности. Инфразвук оказывает вредное воздействие на человека и окружающую среду, поэтому необходимо предусматривать соответствующие средства инженерной защиты.

Для исключения воздействия вибрации на природную среду применяются методы активной и конструктивной защиты.

Конструктивная защита направлена на снижение вибрации в источнике. При проектировании машин и оборудования предпочтение отдается кинематическим и технологическим схемам, исключающим или предельно снижающим динамические процессы, вызванные ударами и резкими ускорениями. Причиной низкочастотных вибраций является дисбаланс вращающихся элементов, плохое крепление деталей и их износ в процессе эксплуатации. Для снижения уровня вибрации применяются меры по устранению излишних люфтов и зазоров, что обеспечивается периодическим освидетельствованием источников вибрации - машин и механизмов. Если не удается снизить вибрацию в источнике возникновения, то используется виброгашение, виброизоляция и вибродемпфирование.

Мероприятия по снижению вибрации:

а. Установка упругих элементов между вибрирующей машиной (механизмом) и основанием;

b. Применение вибропоглощений путем нанесения на вибрирующую поверхность слоя резины, мастик или пластмасс;

c. Применение индивидуальных средств защиты от вибраций: обувь на виброгасящей подошве, виброгасящие рукавицы (перчатки).

В данном проекте уровень вибрации электростанции находится в допустимых пределах.

Воздействие на окружающую среду электромагнитного поля (ЭМП) промышленной частоты чаще всего связано с высоковольтными линиями электропередачи, источниками постоянных магнитных.

Количественные и качественные характеристики ЭМП существенно отличаются от значений, к которым человек и другие объекты биосферы приспособились в течение эволюции, могут вызывать функциональные нарушения, в связи с этим вполне справедлива постановка вопроса об оптимизации электромагнитных условий.

Воздействие ЭМП на окружающую среду связано с воздействием заряда на предметах, не имеющих связи с землей. В этом случае возможен переход электрического потенциала на заземленные предметы (элементы системы отопления, водопровода и канализации).

Этот разряд может вызвать у человека испуг, непроизвольное движение и, как правило, травму. Для ограничения уровня ЭМП, воздействующих на окружающую среду, от промышленных источников могут быть использованы средства, стандартизированные нормативными документами, и применяемые для снижения уровня ЭМП непосредственно в цехах предприятий. Особенно важен для снижения излучаемой мощности правильный выбор типа оборудования, генерирующего электромагнитное излучение.

В соответствии с санитарными требованиями плотность электромагнитного излучения внутри жилой зоны должна быть не более 0.5 кВ/м, на территории 1 кВ/м, на специализированных объектах не более 20 кВ/м.

Мероприятия по снижению ЭМП:

- все кабели должны быть изолированы,

- узлы подключения к источнику электроэнергии должен находиться в чистоте,

- корпуса электрооборудования должны быть заземлены.

В данном дипломном проекте производится модернизация электростанции, которая находится в специализированной зоне. Уровень излучаемого электромагнитного поля составляет 8 кВ/м, что соответствует нормам.

Данная электростанция с учётом мероприятий по ограничению воздействий не оказывает вредного влияния на окружающую среду, и является экологически безопасной.



7. Охрана труда и пожарная безопасность

генераторный судна электроустановка автоматизация

В данном дипломном проекте предусматривается модернизация существующей электростанции путем ее замены.

В связи с этим в данной части дипломного проекта необходимо рассмотреть требования по охране труда и обеспечения безопасности жизнедеятельности при эксплуатации ГРЩ и АРЩ. А также правила безопасности труда при эксплуатации и обслуживании судовых распределительных устройств.

Так же необходимо рассмотреть существующие вредные производственные факторы, воздействующие на человека при эксплуатации ГРЩ. Т.к. рабочее место при обслуживании ГРЩ находится в помещении МО, то этими факторами будут: освещенность, микроклимат, электромагнитное излучение, вибрация, шум.

Так же необходимо рассмотреть такие немаловажные факторы при работе в помещении МО как электробезопасность и пожаро-взрывоопасность.

Основные требования при эксплуатации ГРЩ.

При работе с ГРЩ необходимо соблюдать следующие правила:

1) К работе с ГРЩ допускается квалифицированный персонал, изучивший документацию

2) В период текущей эксплуатации, обслуживающему персоналу разрешается производить следующие работы:

- без снятия напряжения чистку, обтирку корпусов оборудования

- при полном снятом напряжении измерение изоляции переносным мегомметром.

3) Перед началом работы с частичным или полном снятии напряжения выполнить следующие мероприятия:

- произвести необходимые отключения;

- вывесить предупредительные плакаты;

- убедиться в отсутствии напряжения на части ГРЩ, предназначенной для работы.

4) Вывесить плакаты «НЕ ВКЛЮЧАТЬ - РАБОТАЮТ ЛЮДИ» на рукоятках автоматических выключателей и переключателей, которыми может быть подано напряжение на части системы, отключенную для производственных работ.

Для обслуживания ГРЩ необходимо иметь:

- запас сигнальных электроламп, предохранителей, плавких вставок, автоматических выключателей;

- комплект проверенных и испытанных защитных средств;

- мегомметр и другие измерительные переносные приборы;

- аккумуляторный фонарь;

- углекислотный огнетушитель.

Перед вводом судна в эксплуатацию, электромеханик обязан убедиться в исправности ГРЩ, для чего необходимо проверить:

- срок годности измерительных приборов;

- наличие в предохранителях калиброванных плавких вставок;

- состояние изоляции с отключенными фидерами;

- надежность контактных соединений шин и аппаратов;

- коммутацию тока согласно принципиальной схеме;

- наличие, состояние диэлектрических защитных средств.

Перед ГРЩ и АРЩ и за ними должны быть разосланы чистые и сухие диэлектрические дорожки. У ГРЩ должны постоянно находиться в доступном месте диэлектрические перчатки и боты.

Запрещается производить на каких-либо устройствах работу по ремонту, контролю или переключениям при отсутствии у них диэлектрических дорожек.

Входить за ГРЩ и АРЩ могут только лица, имеющие право обслуживать электрические установки.

Все надписи на распределительных устройствах должны быть хорошо освещены.

Установка и снятие предохранителей производится при отключенном напряжении. В исключительных случаях, при невозможности отключения напряжения, с разрешения механика судна допускается замена предохранителей под напряжением, но при снятой нагрузке, с помощью изоляционных клещей, в защитных очках и диэлектрических перчатках, с применением изолирующих резиновых ковриков или диэлектрических галош.

При работе у электрической секции распределительного устройства, если вблизи находятся под напряжением незащищенные части соседней секции и имеется опасность прикосновения к ним персонала, то такие части должны быть ограждены переносными щитами и изолирующими накладками.

Двери входа за ГРЩ и АРЩ должны быть заперты на замок.

Загромождать проходы у распределительных устройств и пользоваться неисправными замками и ключами дверей ГРЩ запрещается.

Основные производственные факторы, влияющие на обслуживающий персонал, приведены в табличной форме.

Пожарная безопасность.

При рассмотрении вопроса пожарной безопасности используются «Правила пожарной безопасности на судах внутреннего водного транспорта», утвержденные Приказом Министерства транспорта РФ от 24.12.2002 № 158.

Основными источниками пожара являются:

- короткое замыкание токоведущих частей;

- нарушение правил пожарной безопасности обслуживающим персоналом.

Пожарная безопасность обеспечивается организационно-техническими мероприятиями по предупреждению пожаров, которые предусматривают:

- выполнение требований правил пожарной безопасности;

- контроль за наличием и работоспособным состоянием средств тушения пожаров, пожарной сигнализации и связи.

Тушение пожара осуществлять при отключённом питании с помощью воздухомеханической пены, порошка, сухим песком и закрытием очага горения кошмой.

Если ГРЩ или АРЩ находятся под напряжением, то тушение возгорания необходимо осуществлять безводным огнетушителем типа ОУБ-7 (огнетушитель угленистобромэтиловый).



Литература

1. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования / под ред. Б.Н. Неклепаева. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС. 2001 - 152 с.

2. Справочник судового электротехника. Т1, 2, 3. Под ред. Г.И. Китаенко - Л.: Судостроение. 1980.

3. Эксплуатация электроэнергетических систем морских судов: Справочник О.П Хайдуков, А.Н. Дмитриев, Г.Н. Запорожцев. - М.: Транспорт. 1988. - 223с.

4. Судовые электроустановки и их автоматизация. К.Т. Витюк, П.И. Петренко, П.К. Коробов. М.: Транспорт. 1977г. - 496с.

5. Автоматизация судовых электростанций. В.А. Михайлов, Б.И. Корнеевский.

6. Автоматика и аппаратура контроля СЭУ. В.А. Михайлов, Б.И. Норпеевский.

7. Автоматика и КИП судовых энергетических и холодильных установок. А.Г. Микиос, Н.Г. Кондрошова.

8. М П. Эффективность проектных решений. В.Ф. Воронин, В.И. Минеев.

9. Обеспечение экологической безопасности судов и промышленных предприятий водного транспорта. В.Л. Этин, А.А. Иконников, В.С. Наумов, В. С. Плотникова.

10. Правила безопасности труда на судах речного флота.

Размещено на Allbest.ru