Разработка автоматизированной системы управления освещением для административного здания

· выполнение требований к производственному экологическому контролю и мониторингу окружающей среды;

· выполнение санитарно-гигиенических требований к оборудованию, материалам, условиям труда.



5.1 Мероприятия по охране атмосферного воздуха

Основные мероприятия по охране атмосферного воздуха направлены на обеспечение соблюдения нормативов качества воздуха рабочей зоны и сокращение вредных выбросов в атмосферу до нормативного уровня от всех источников загрязнения на всех стадиях работ.

Основными мероприятиями по охране атмосферного воздуха являются:

· в период строительства:

· контроль токсичности и дымности отработавших газов автомашин и спецтехники;

· предотвращение утечек ГСМ;

· испытание трубопроводов на прочность и герметичность давлением;

· стопроцентный контроль швов сварных стыков трубопроводов;

· в период эксплуатации:

· применение герметизированной системы сбора углеводородов;

· оборудование всех аппаратов и сосудов, работающих под давлением, предохранительными клапанами с обвязкой на факельную систему;

· диспетчерский контроль технологических и вспомогательных процессов;

· сооружение дренажных емкостей для опорожнения аппаратов и емкостей и сбора утечек.

Технические и технологические решения предусматривают:

· изготовление оборудования, арматуры, трубопроводов, соединительных деталей выбрано с учетом климатических условий района их размещения и эксплуатации;

· установку на трубопроводах запорной арматуры, соответствующей классу “А”, герметичности затвора по ГОСТ 9544-93;

· расчетные параметры оборудования, арматуры и трубопроводов с учетом обеспечения их безаварийной эксплуатации;

· защиту трубопроводов от превышения давления рабочей среды за счет применения системы автоматического регулирования, сигнализаций и блокировок, а также механической защиты (предохранительные клапаны);

· осуществление сбросов от предохранительных клапанов на факел, что исключает выброс в атмосферу газа;

· оборудование факельных устройств приборами контроля погасания пламени с выдачей светового и звукового сигнала;

· автоматический розжиг дежурных горелок при поступлении сигнала о погасании пламени;

· сокращение выбросов вредных веществ от факельной системы за счет применения на факелах факельных горелок новой конструкции с рассредоточенным выходом сбросных газов. Эти решения позволяют значительно сократить выбросы и уменьшить воздействие на атмосферный воздух, особенно при аварийных выбросах;

· оборудование резервуаров навесами для защиты от прямых солнечных лучей для снижения объемов выбросов от "малых" дыханий резервуаров, возникающих за счет суточных колебаний температуры воздуха;

· проектирование дренажных систем в закрытом исполнении, герметизация сальниковой запорной арматуры, скважин, трубопроводов, аппаратов и насосных агрегатов;

· применение закрытых систем хранения и загрузки сыпучих материалов с целью минимизации выбросов в атмосферу загрязняющих веществ вне системы организованных источников выбросов;

· разработку плана по охране атмосферного воздуха, включающего мероприятия по регулированию выбросов в атмосферу в период неблагоприятных метеоусловий для контроля и соблюдения величин предельно допустимых выбросов;

· разработку предложений по установлению норм предельно допустимых выбросов вредных веществ в составе проекта обустройства месторождения;

· разработку и согласование в установленном порядке проекта нормативов предельно допустимых выбросов в атмосферу.

5.2 Защита от производственного шума и вибрации

Защита работающих от производственного шума и вибраций достигается, в основном, подбором соответствующего технологического оборудования. Уровни шума, генерируемого технологическим и вспомогательным оборудованием, не должны превышать величин, установленных ГОСТ 12.1.008-83.

Оборудование должно быть установлено и отцентрировано таким образом, чтобы уровень вибрации от работающего оборудования не превышал значений, установленных ГОСТ 12.4.012-83.

Обеспечение допустимых уровней звукового давления и уровней шума на площадках скважин и на рабочих местах осуществляется соблюдением требований СНиП II-12-77 "Защита от шума".

Насосное оборудование и приводная арматура будут приняты с учетом мероприятий по защите от шума, в соответствии с ГОСТ 12.1.003-76.

К основным мероприятиям, направленным на обеспечение защиты работающих от воздействия вибрации, относятся:

· установка оборудования на виброизолирующие основания;

· устройство виброизолирующих разделок вокруг фундаментов оборудования, создающего вибрацию.



5.3 Мероприятия по охране и рациональному использованию недр

Технические решения предусматривают следующие мероприятия по охране недр:

· осуществление выбора конструкции скважины в соответствии с Методическими указаниями по выбору конструкции нефтяных и газовых скважин на разведочных и эксплуатационных площадях;

· соблюдение требований «Правил безопасности в нефтяной и газовой промышленности» при проводке скважин, монтаже и эксплуатации противовыбросового оборудования;

· проведение испытаний на герметичность кондуктора и промежуточных колонн в соответствии с «Временной инструкцией по испытанию скважин на герметичность»;

· использование способов защиты подземных вод во время бурения, которые направлены на недопустимость их загрязнения и на предотвращение возможности смешения вод разных горизонтов;

· обеспечение герметизации технических и обсадных колонн труб, спущенных в скважину, их качественное цементирование;

· предотвращение ухудшения коллекторных свойств продуктивных пластов, принятие мер для сохранения их естественного состояния при вскрытии, креплении и освоении;

· использование комплекта противовыбросового оборудования, монтируемого на устье скважины, регулирующих клапанов системы промывки скважины под давлением, контрольно-измерительных приборов, обеспечивающих постоянный контроль за бурением и эксплуатацией скважин, в целях предотвращения неконтролируемых выбросов, обвалов стенок скважин и межпластовых перетоков, флюидопроявлений и открытых фонтанов;

· обеспечение комплекса мер для предотвращения перетоков по затрубному пространству, выбросов пластовых флюидов и фонтанирования;

· оснащение систем промывки скважин под давлением регулирующими клапанами с гидравлическим управлением, что позволяет регулировать давление в скважине в случае отсутствия бурильной колонны и при закрытом превенторе;

· разработка мероприятий, улучшающих качество цементирования.

Степень технической и экологической безопасности при охране недр повышается за счёт дублирования комплекта превенторов, рассчитанного на случай аварий и других нештатных ситуаций.



Выводы по главе 5

В сетях и установках напряжением до 1000 В возможны ненормальные режимы, связанные с увеличением тока (сверхтоком), к которому приводят перегрузки, самозапуск электродвигателей, короткое замыкание. Эти ненормальные режимы могут привести к повреждению электрических сетей и оборудования, созданию ситуаций, опасных для персонала. Поэтому сети и установки должны быть защищены от перегрузок и токов короткого замыкания.

Согласно ПУЭ сети разделяют на защищаемые от перегрузок и токов короткого замыкания и на защищаемые только от токов короткого замыкания.



Глава 6. Расчет экономической эффективности

Интерес к энергосбережению при освещении возобновился в условиях мирового экономического кризиса, заставившего обратить внимание на данную проблему даже высшее руководство России. После принятия в 2009 году Федерального закона от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ "Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации" стало очевидным, что многие существовавшие до этого момента правила и методологии нуждаются в изменениях. Которые и должны будут обеспечить повышение энергоэффективности организаций, то есть достичь целей энергосбережения и повышения конкурентоспособности. Мировой опыт в энергосбережении, безусловно, дает пример нашим потребителям энергоресурсов. Исторически это понятно - Россия обладала и обладает одними из крупнейших запасов энергоресурсов и воды и, как следствие этого, никто никогда не ставил во главу угла их экономное использование. Наши внутренние цены на энергоресурсы до сих пор ниже европейских, что делает малоэффективными инвестиции в новое энергооборудование. Однако, ситуация неуклонно меняется. Мы уже вступили в ВТО, что, в перспективе должно привести к выравниванию наших внутренних цен и мировых [21-22].

Задачу экономии электроэнергии в электроосветительных установках необходимо решать с учетом правильной эксплуатации осветительных приборов и обеспечения норм освещенности, для создания безопасного и производительного труда. Причем экономия электроэнергии состоит отнюдь не в сокращении разумного ее потребления. Рациональное освещение играет важную роль в обеспечении жизнедеятельности человека, создании комфортных и производительных условий. В предлагаемом материале рассмотрены вопросы, имеющие значение при экономичном расходовании 4 электроэнергии в электроосветительных установках в офисных помещениях. Внедрение новых, прогрессивных источников света, позволяют во многих случаях повысить эффективность электроосветительных установок, оптимизировать освещенность рабочих мест, способствовать росту производительности и безопасности труда, достичь реальной экономии электроэнергии. В соответствии с требованиями Закона №261-ФЗ начиная с 1 января 2011 г. бюджетные учреждения обязаны обеспечить снижение объема потребленных ими тепловой энергии, электрической энергии в течение 5 лет не менее чем на 15% от объема, фактически потребленного ими в 2009 г. каждого из указанных ресурсов с ежегодным снижением такого объема не менее чем на 3%. Поэтому одной из приоритетных задач в области энергосбережения является проведение мероприятий, обеспечивающих снижение энергопотребления и уменьшение бюджетных средств, направляемых на оплату энергоресурсов, что напрямую свидетельствует об актуальности нашего проекта.

Энергоэффективность системы освещения на объекте исполнения будет обеспечена с учетом следующих требований:

- минимизация потребления электроэнергии на освещение мест общего пользования,

- комфортность освещения,

- низкая стоимость оборудования и технического обслуживания.

Минимизация потребления электроэнергии была достигнута за счет применения светильников СПО-03/04-800/15 в автоматическом режиме управления световым потоком в зависимости от внешней освещенности, контролируемой встроенным датчиком освещенности, и присутствия людей, определяемого при помощи встроенного акустического датчика. В результате светильник светится в течение периода около двух минут в темное время суток в присутствии человека.

В отличие от других технологий у светодиодов очень высокое КПД - не менее 90%(95-98%). В большинстве существующих технологий присутствует разогрев какого-либо тела или области, на что требуется приличные затраты энергии. Благодаря высокому КПД светодиодная технология обеспечивает низкое энергопотребление и малое тепловыделение. Помимо этого, в силу самой природы получения излучения, светодиоды обладают совокупностью характеристик, недостижимой для других технологий. Механическая и температурная устойчивость, устойчивость к перепадам напряжения, продолжительный срок службы, отличная контрастность и цветопередача. Плюс экологичность, отсутствие мерцания и ровный свет. Это и есть качество современной технологии.

Вне этого периода потребление светильника в дежурном режиме составляет около 2Вт. Таким образом достигается практически наивысшая экономичность.

По сути дела, единственным недостатком светодиодных светильников можно считать необходимость обеспечит качественный отвод тепла от самих светодиодов. Перегрев ведет к преждевременной деградации кристалла и люминофора. Второй недостаток - наличие электролитических конденсаторов в источниках питания светодиодов (драйверах). Средний срок службы электролита составляет 6000-10000 часов. В последствии работоспособность источника питания может быть непредсказуемой и вся система освещения (светильник) может выйти из строя. Однако, применение новых технологий позволило избежать этой неприятности.

Отключение в светлое время суток светильников, расположенных в зонах с естественным освещением, даст крайне незначительную экономию электроэнергии.

В реализованном варианте комфортность достигается отсутствием «мертвых» зон, характерных для инфракрасных датчиков движения, и одновременностью включения всех светильников в зоне нахождения человека.

Управление светильниками и другим электрооборудованием в режиме «Расписание» целесообразно в офисных, торговых и производственных зданиях в целях достижения экономии электроэнергии за счет фактора «забывчивости».

Работа системы в режиме «Расписание» реализована в помещении диспетчерской, а также в офисном помещении дополнительного пилотного объекта.

Задача оптимизации режимов управления до достижения максимальной энергоэффективности сводится в помещениях с естественной освещенностью к определению оптимального расположения датчиков освещенности с целью создания требуемой освещенности рабочей зоны в автоматическом режиме управления яркостью. С учетом особенностей использования помещений могут быть установлены ограничения максимального и минимального уровней яркости. По окончании рабочего времени программа «Расписание» переводит светильники в режим достаточной требуемой яркости или отключает их.

Для помещений без естественной освещенности выбираются достаточные уровни яркости в ручном (системном) режиме. По окончании рабочего времени программа «Расписание» переводит светильники в режим достаточной яркости или отключает их.

Дополнительно энергоэффективность помещений без постоянного нахождения людей повышается применением датчиков присутствия (движения, ёмкостных, акустических).

6.1 Ориентировочная стоимость системы освещения

Стоимость компонентов системы освещения объекта, с управлением каждым светильником отдельно без функций учета энергоресурсов:

-Светодиодные светильники 100 шт. - 150 000 руб.

-Блоки управления реле 19 шт. - 57 000 руб.

-Панель управления 1 шт. - 4 000 руб.

-Датчик освещенности 2 шт. - 1 000 руб.

-Суммарная стоимость без серверной части - 212 000 руб.

-Ориентировочнаястоимостьуправляющегокомпьютераспрограммным обеспечением - 80 000 руб.

-Стоимость монтажных и пусконаладочных работ - 30 000 руб.

-Общая стоимость - 322 000 руб.

Экономическая выгода от внедрения консольных светодиодных светильников базируется на 2-х составляющих:

- экономия на снижении затрат на электроэнергию;

- экономия на обслуживании светильников.

На оценку реального эффекта экономии электрической энергии от регулирования источников искусственного света в зависимости от естественной освещенности влияют следующие факторы:

1. Точность настройки и чувствительность датчиков освещенности, используемых для системы управления освещенностью, зависимостью показаний, принципов обработки сигналов с датчиков.

2. Сложность учета ресурсов неравнояркого неба и необходимость использования светозащитных устройств.

3. Необходимость учета ориентации окон рассматриваемого помещения по сторонам света и затенения от зданий.

4. Влияние снежного покрова, загрязнения окон и светильников.

Экономический эффект, полученный с учётом указанных факторов, может быть значительным. Определенного снижения капитальных затрат на внедрение подобных систем возможно добиться при использовании алгоритмов управления источниками искусственного света по точной модели помещения с измерением только наружной освещенности и оптимальном выборе принципов управления группами светильников. Учитывая сложность этих расчётов требуется проработка подходов к определению эффектов и разработка специализированного программного обеспечения.

Результаты проведения энергосберегающего мероприятия по замене ЛБ 20 на светодиоды сведены в таблицу 30.



Таблица 30. Замена ЛБ 20 на светодиоды

Тип ламп	Кол-во ламп	Затраты на приобретение светодиоды, тыс. руб	Потребление лампами в базовом году, тыс. кВт*ч	Экономия в натуральном выражении, тыс. кВт*ч	Экономия в денежном выражении, тыс. руб.
ЛБ 20	400	150	56,8	31,2	156,2

Разнообразные методы оценки результативности капиталовложений появились из-за наличия большого количества факторов, влияющих на конечное суждение. Чем большее количество факторов вовлечено в процесс реализации инвестиционного проекта, тем большая неопределенность возникает в расчетах, и тем большее количество переменных появляется в формулах. Методики оценки принято разделять на два типа: статические и динамические.

Динамические методы отличаются большей сложностью и необходимостью учитывать различные аспекты и временные периоды реализации проекта. Для частных инвесторов, работающих с доверительным управлением, драгоценными вкладами и валютой, такие методы покажутся чрезмерно перегруженными дополнительными переменными. Данные методы используются при оценке инвестиционных проектов, обладающих большой длительностью (несколько лет) и требующих дополнительных инвестиционных вложений по ходу реализации.

К методам относят:

1. Вычисление NPV (англ. Net Present Value) или чистой приведенной стоимости инвестиций;

2. Вычисление PI (англ. Profitability Index) или индекса рентабельности;

3. Вычисление IRR (англ. Internal Rate of Return) или внутренней нормы доходности;

Существует два основных метода расчета ставки дисконтирования - CAPM (англ. Capital Asset Pricing Model) и WACC (англ. Weighted Average Cost of Capital). Первый является кумулятивной методикой. Проще говоря, ставки рисков, инфляции и другие ставки просто суммируются. Полученное значение используется для оценки экономической эффективности путем определения NPV. WACC - это пропорциональное значение между CAPM каждого источника инвестиций.

Для вычисления ставки дисконтирования воспользуемся формулой:

d_i - ставка дисконтирования

r - ставка рефинансирования (принимаем равной 9,75% по данным 2017 года);

i - темп инфляции в текущем году (принимаем равным 4,59% по данным 2017 года).

Коэффициент дисконтирования рассчитывается по формуле:

где: Р - поправка на риск (принимаем равной 5%).

Для определения чистой приведенной стоимости проекта нужно воспользоваться следующей формулой.



Данная формула позволяет инвестору решить, стоит ли вкладывать в проект деньги или нет. Сам показатель при этом является фактическим, а не относительным, это не коэффициент или процентная вероятность, это четкая сумма денег, которую предположительно получит инвестор с учетом всех рисков. Вычисление PI производится по формуле:

Значение IRR можно определить по формуле:

Данное значение на примере рассчитать уже труднее. Необходимо знать средние нормы доходности, вычислить среднее значение между ними. В программе MS Excel есть специальная функция ВНДОХ (не путать с ЧИСТВНДОХ и ВСД), с использованием которой можно рассчитать IRR для инвестиционного проекта. Оператор ВНДОХ был добавлен еще в первой версии MS Excel и с тех пор ни разу не изменялся.

Данный показатель также позволяет финансисту оценить потенциальную рентабельность инвестиционного инструмента и его экономической целесообразности с учетом изменения ситуации на рынке.

Таблица 20

№ п/п	Наименование мероприятия	Первоначальные инвестиции, I0, тыс. руб	Экономия в денежном выражении, тыс. руб	Простой срок окупаемости, лет	Ставка дисконтирования	Поправка на риск	Коэффициент дисконтирования	Сумма дисконтированного денежного потока, CF	Чистая приведенная прибыль, NPV	Внутренняя норма доходности, IRR	Индекс рентабельности, PI	Дисконтированный период окупаемости, DPP, лет
1	Замена ЛБ 20 на светодиоды	322	156,2	0,7	0,049	0,05	9,90	496,92	174,92	10,48	1,54	5,3

Выводы по главе 6

На оценку реального эффекта экономии электрической энергии от регулирования источников искусственного света в зависимости от естественной освещенности влияют следующие факторы:

1. Точность настройки и чувствительность датчиков освещенности, используемых для системы управления освещенностью, зависимостью показаний, принципов обработки сигналов с датчиков.

2. Сложность учета ресурсов неравнояркого неба и необходимость использования светозащитных устройств.

3. Необходимость учета ориентации окон рассматриваемого помещения по сторонам света и затенения от зданий.

4. Влияние снежного покрова, загрязнения окон и светильников.



Заключение

В результате проведенных исследований в выпускной квалификационной работе предложено решение поставленной цели -разработана система управления освещением административного здания с использованием энергоэффективных источников света.

К основным достоинствам системы можно отнести достаточную не высокую стоимость данного изделия, простота изготовления.

В процессе выполнения работы был выполнен обзор предлагаемых систем управления освещения с выбором прототипа, составлена структурная схема, проведен анализ источников света.



Список использованной литературы

1 ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. - Москва: Стандартинформ. - 2014

2 Осветительное оборудование - Системы управления освещением. URL: http://www.k-to.ru/ru/interesting/obor/detail.php?ID=393

3 Транзисторы: Справочник / О.П. Григорьев, В.Я. Замятин, Б.В. Кондратьев, С.Л. Пожидаев - М.: Радио и связь, 1989. - 272 с.: ил. - (Массовая радиобиблиотека; Вып. 1144).

4 Электронные компоненты - Фотоприемные элементы - Фоторезисторы - ФР-765. URL: http://tec.org.ru/board/fr_765/163-1-0-608

5 Электронные компоненты - Реле - Твердотельные реле - Импортные - CXE240D5 реле 15-32VDC. URL: http://www.chipdip.ru/product/cxe240d5.aspx

6 Отечественные микросхемы - операционные усилители средней мощности с внутренней частотной коррекцией - К140УД6, КР140УД6, КР140УД608. URL: http://www.chipinfo.ru/dsheets/ic/140/ud6.html

7 Справочник по конструированию радиоэлектронной аппаратуры (печатные узлы) / А.И. Горобец, А.И. Степаненко, В.М. Коронкевич. - К.: Техника, 1985. - 312 с., ил.

8 Справочник разработчика и конструктора РЭА (элементная база) / М.Ю. Масленников, Е.А. Соболев, Г.В. Соколов и др.; Под ред. М.Ю. Масленникова. - М.: Энергоатомиздат, 1993.

9 Харлов Н.Н. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике: Учебное пособие. - Томск: Изд-во ТПУ, 2007. - 207 с.

10 ГОСТ 30372-95. Совместимость технических средств электромагнитная. Термины и определения. - Москва: Стандартинформ. - 1997

11 Ананичева С.С. Качество электроэнергии. Регулирование напряжения и частоты в энергосистемах: учебное пособие / С. С. Ананичева, А. А. Алекссев, А. Л. Мызин.; 3-е изд., испр. Екатеринбург: УрФУ. 2012. 93 с.

12 ГОСТ 30804.4.30 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Методы измерений показателей качества электрической энергии. - Москва: Стандартинформ. - 2014

13 ГОСТ 30804.4.7 Совместимость технических средств электромагнитная. Общее руководство по средствам измерений и измерениям гармоник и интергармоник для систем электроснабжения и подключаемых к ним технических средств. - Москва: Стандартинформ. - 2013

14 Карташев И.И. Управление качеством электроэнергии / И.И. Карташев [и др.]. - М.: Издательский дом МЭИ, 2006. - 320 с.

15 Шидловский А.К. Повышение качества энергии в электрических сетях / А.К. Шидловский, В.Г. Кузнецов - Киев: Наук.думка, 1985. - 268 с.

16 Жежеленко И.В. Показатели качества электроэнергии и их контроль на промышленных предприятиях/ И.В. Жежеленко, Ю.Л. Саенко - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 2000. - 252 с.

17 Церазов Л.А. Исследование влияния несимметрии и несинусоидальности напряжения на работу асинхронных двигателей /Л.А. Церазов, Н.И. Якименко // Информационные материалы №70. - М.: Госэнергоиздат, 1963.

18 Железко Ю.С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии: Руководство для практических расчетов / Ю.С. Железко - М.: ЭНАС, 2009. - 456 с.

19 Боярская Н. П., Довгун В. П. Влияние светодиодных источников света на спектры токов и напряжений питающей сети // Вестник КрасГАУ. 2014. №3. URL: http://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-svetodiodnyh-istochnikov-sveta-na-spektry-tokov-i-napryazheniy-pitayuschey-seti

20 Приказ Минэнерго России от 23.06.2015 N 380 "О Порядке расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии" (Зарегистрировано в Минюсте России 22.07.2015 N 38151).

21 Я.М. Щелоков. Энергетическое обследование: справочное издание: В 2-х томах. Том 2. Электротехника. Екатеринбург: , 2011. 150 с.

22 Справочник ЕС по наилучшим доступным технологиям "Европейская комиссия. Комплексное предупреждение и контроль загрязнений. Справочный документ по наилучшим доступным технологиям обеспечения энергоэффективности. 2009 г." ("European Commission. Integrated Pollution Prevention and Control. Reference Document on Best Available Techniques for Energy Efficiency. 2009")

Размещено на Allbest.ru