Для освещения производственных помещений на основании разряда зрительной работы и характеристики освещения определяем нормы искусственного освещения согласно СНиП 23.05-95 (2003) и СанПиН 2.2.1/2.1.1 1278-03 или СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03.

Пример расчета освещенности и выбора типа ламп и светильников производим для помещения операторной, где установлены панели приборов КИПиА, АСУТП и помещение оборудовано ПК оператора (машиниста).

Согласно гигиеническим нормам уровень освещенности рабочих поверхностей Еmin ? 200лк; уровень пульсации светового потока kЕ ? 5%.

Размер помещения 6х2,5м2, т.е. длина помещения А=6м; ширина помещения В=2,5м; высота подвески светильников над рабочей поверхностью Нр =2,2м; высота потолка Н=3,2м; коэффициент запаса по освещению kз =1,2 [24].

Определяем индекс (показатель) помещения:

??= , [24] (10.1)

где, S - площадь помещения, м².

5э = 0,8.

Выбираем ЛВПО 01-6х14, с лампами TL-D 14W/3800К.

F= , (лм) (10.2)

Где, z =0,85 (техническая характеристика светильника), F=7200лм - техническая характеристика светильника, 5^ - коэффициент использования светового потока для выбранного типа ламп 5^ =0,6 0,87, для расчетов выбираем 5^ = 0,6, N -количество светильников, - площадь помещения.

N = 1шт

Определяем реальную освещенность операторной

E = . (лк) (10.4)

Е = = 280 лк.

Выбираем светильник ЛВПО 01-6х14-001, с лампами TL-D, Рл=14 Вт,

Рн=84Вт с электронным пускорегулирующим аппаратом (ЭПРА), с коэффициентом пульсации kЕ = 1%.

Расчет сетей освещения и расположения светильников рассмотрены в главе 11.

Источником воздействия продуктами производства технического углерода являются технологические цеха по производству технического углерода при аварийных остановках производств, когда во избежание более тяжких последствий (например взрыв) производится выброс продуктов производства технического углерода таких как оксид углерода и пыль технического углерода.

В качестве основных средств защиты от источника воздействия продуктов производства технического углерода, т.е. от пыли технического углерода насосной оборотной воды применяем фильтры установленные в воздухозаборные устройства приточной системы вентиляции.

Источниками опасного производственного фактора такого как обслуживание оборудования на разных уровнях являются лестницы и мостики.

Все проектируемые показатели сводим в таблицу 10.6.

Таблица 10.6 Проектируемые показатели состояния условия труда на рабочих местах

№ пп	Код фактора	Наименование производственного фактора, единица измерения	ПДК, ПДУ, допустимый уровень	Продолжительность воздействия, мин
1	2	3	4	5
1	2.00	Химические факторы
		Оксид углерода, мг/м3	20,0	420
2	4.00	Физические факторы
	4.01	Концентрация пыли, мг/м3, (техуглерода)	4,0	420
	4.50	Шум. Эквивалентный уровень звука, дБА	80	720
	4.52	Вибрация, общая, дБ (эквивалентный корректированный уровень виброускорения)	100	420
3	Микроклимат-холодный период
	4.62	Температура воздуха, 0С	17 - 13,7	660 60
	4.63	Скорость движения воздуха, м/с	? 0,3	660
	4.64	Влажность воздуха, %	15 75	660
4	Микроклимат - теплый период
	4.62	Температура воздуха, 0С	18 27	720
	4.63	Скорость движения воздуха, м/с	? 0,4	720
	4.64	Влажность воздуха, %	15 75	720
5	Параметры световой среды
	4.67	Естественное освещение рабочей поверхности, КЕО, %	?0,5	720
	4.68	Освещенность рабочей поверхности, Е, лк	20-200	720
	4.69	Прямая блесткость	отсутсв.	720
	4.71	Коэффициент пульсации освещенности, kЕ, %	515	720

При составлении итоговой таблицы исходили, что работы производимые на постоянных и непостоянных рабочих местах относятся категории работ IIа, т.е. средней тяжести. Проектируемые показатели микроклимата соответствует межгосударственному стандарту ГОСТ 12.1.005-88 (1999).

10.2 Мероприятия по обеспечению безопасности оборудования. Электробезопасность

На проектируемом объекте в целях обеспечения безопасных условий для обслуживающего и эксплуатационного персонала применяем современное оборудование, т.е. центробежные насосы, вентиляторы и насосы дозаторы укомплектованные только подшипниками скольжения, размещение оборудования в отдельных помещениях, т.е. насосы в машинном зале, вентиляторы в венткамере, насосы дозаторы в дозаторной, пуско-защитная аппаратура электрических приводов в специальном помещении и устанавливаем в закрытых шкафах степенью защиты IP44, с резиновыми уплотнителями дверей шкафов, корпуса шкафов заземляем, корпуса шкафов из оцинкованной стали имеющие покрытие Zinkpox STAGO.

Заземленные корпуса шкафов, электродвигателей являются одновременно механической защитой, а также обеспечивают защиту персонала от воздействия электрического тока, электромагнитных волн, от напряженности электрического поля. Применение пятижильных кабелей для питания электродвигателей, т.е. одновременное зануление и заземление дает возможность поглащения ЭМП создаваемого КЛ. Наличие 5жилы в силовых кабелях, а также прокладка кабелей по кабельным конструкциям STAGO имеющим специальные покрытие Zinkpox предопределяет то, что распространение электромагнитных волн происходит в ограниченном пространстве между токоведущими элементами и пятой жилой кабеля и кабеленесущими конструкциями.

Кабельные линии 6кВ, питающих трансформаторы и электродвигатели прокладываем с наружной стороны здания насосной, ввод в здание осуществляем специальными кабельными конструкциями STAGO металлопластиковой основе. Кабельные линии 0,4кВ прокладываем по кабельным конструкциям STAGO с установкой защиты от механических повреждений, при этом осуществляя защиту персонала расстоянием согласно требований действующих правил.

Все электроустановки, а также конструкции применяемых шкафов, кабельные конструкции в проектируемом объекте соответствуют требованиям ГОСТ 12.1.000-99, и обеспечивают защиту персонала от соприкосновения с токоведущими частями. Согласно требований ГОСТ 12.1.019-01 и ГОСТ 12.1.030-01 для обеспечения электробезопасности применяем следующие технические способы и средства: защитное заземление, зануление, автоматическую защиту от КЗ, применение изолированных шин в распределительных шкафах.

Для защиты персонала от воздействия электрического тока и от электромагнитных волн промышленной частоты производим заземление корпусов всех электроустановок. Цель заземления - снижение до безопасной величины напряжения прикосновения и шагового напряжения, а также замыкания электромагнитных волн на заземленные части оборудования.

Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Назначение защитного заземления - устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу электроустановки и другим нетоковедущим металлическим частям, оказавшимся под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам.

С целью снижения расходов, идущих на заземляющие устройства предварительно используем естественные заземлители.

В качестве естественных заземлителей используем: проложенные в земле стальные трубы системы оборотного водоснабжения с глубиной прокладки 3,5 м в земле, Rе1; металлические конструкции двух градирен с углублением в землю металлических конструкций глубиной 5 м, Rе2; железобетонные конструкции самого здания насосной оборотного водоснабжения с углублением железобетонных конструкций глубиной 5 м, Rе3.

Характер грунта вокруг насосной оборотной воды представляет насыпной утрамбованный грунт, состоящий в основном из красной глины.

Табличное значение удельного сопротивления грунта:

ст = 8 Ом•м [23]

Расчетное значение удельного сопротивления грунта:

ср = ст •ш1 , (Ом•м) (10.5)

где, ш1 - коэффициент повышения сопротивления согласно [23] ш1 =1,36.

ср = 8•2,40 = 2,72 Ом•м или ср = 19,2•102 Ом•см.

Для примера берем расчет Rе3, т.е. железобетонные конструкции здания насосной оборотной воды, количество заземлителей 22 шт, а естественные заземлители Rе1 и Rе2 предварительно отнесем к категории заземлителей увеличивающих запас надежности ЗУ.

Для расчета используем упрощенную формулу определения R0, для железобетонных конструкций, состоящих из прутков арматурной стали диаметром 12мм.

R0 = 0,00227 ср , (Ом) [23] (10.6)

R0 = 0,00227•1,36•8•102 = 2,5 Ом.

Определяем сопротивление заземляющего устройства

Rзез = , Ом (10.7)

Rзез = = 0,12 Ом.

Согласно [4] сопротивления заземляющего устройства электроустановок до 1кВ должно быть не больше 4 Ом, тогда сооружение искусственного заземляющего устройства не требуется.

Внешний контур заземления и для ТП-9 и насосной оборотной воды принимаем единым. Внутренние контуры заземлений для ТП-9, электрощитов 0,4кВ и насосной выполняем полосой 40х4 мм² на уровне закладных железобетонных конструкций, т.е. 0,000+0,35 метра для контуров отметки 0,000 и - 4,200+0,4 для контура отметки - 4,200.

К внутреннему контуру заземления присоединяем: нейтраль трансформаторов ТМЗ 1600/6 на стороне НН - стальной полосой 4х40мм2; корпус трансформатора - медным проводником сечением 50 мм²; металлические нетоковедущие части РУНН ТП - гибкими медными проводниками сечением 50 мм²; металлические нетоковедущие части щитового оборудования электрощитовой, потребителей КИПиА - гибкими медными проводниками сечением 16 мм²; электродвигатели напряжением 0,4 кВ пятой и четвертыми жилами кабелей; электродвигатели напряжением 6 кВ, от станины насосов и от брони кабеля - гибкими медными проводниками сечением 25 мм²; все металлические конструкции, трубопроводы, насосы, станины полосой 4х40 мм² при помощи электросварки.

Схема размещения защитного заземления показано в графической части проекта лист 8.

Для защиты здания, оборудования и персонала от воздействия атмосферно-климатического воздействия (молний) производим расчет молниезащиты.

Для защиты здания насосной от поражения грозового разряда используем прожекторные мачты расположенные в координатах Г8+4,5 м и А1+4,5 м высотой hмачты = 24,5 м, высота здания с учетом кровли hз =4,5 м.

По четырем углам площадки обслуживание прожекторной мачты устанавливаем стальные молниеотводы диаметром 25мм высотой 5,5м, тогда h =30 м.

Определяем радиус защиты:

гх1 =1,6 •h •(h - h3) / (h+h3) , (м); (10.8)

гх1 = 1,6•30 (30-4,5) / (30+4,5) = 35,5м.

гх2 = гх1

Расстояние между прожекторными мачтами Lм = 48 м.

Rзн1 = Rзн2 =0,00227•1,36•8•102 = 2,5 Ом.

Допуская Iм = 150 кА, а h3 = 4,5 м, Rз =2,5 Ом определяем Umax:

Umax = ; (кВ) (10.9)

Umax = 75 = 575 кВ.

Sв = Umax/Ев м (10.10)

Sв = 575/500 = 1,15 м.

Расстояние между зданием и молниепроводом по воздуху должен быть не менее 1,15 м.

S3 = 1,25 м.

гх >Sв+ 0,5 А (10.11)

гх1 > 1,15 + 21 = 22,15;

гх1 = гх2 = 35,5 м.

где, А длина здания.

Использование существующих прожекторных мачт обеспечивает молниезащиту здания насосной оборотной воды без дополнительных затрат.

Насосная оборотного водоснабжения по устройству молниезащиты относится к 3-й категории и защищается от прямых ударов молнии и заноса высоких потенциалов прожекторными мачтами №1 и №2, при этом молниеприемная сетка на кровле не устанавливается.

Схема молниезащиты показана в графической части лист 8.

Для защиты оборудования от КЗ и защиты персонала от воздействия напряжения прикосновения применяем автоматические выключатели. Примеры расчета и выбора приведены в разделе 8.4.

Классификация производственных помещений по электробезопасности проектируемого объекта относятся к помещениям с повышенной опасностью по степени опасности поражения электрическим током, так как характеризуется наличием большого числа заземленного оборудования, трубопроводов и наличием токопроводящих полов, а машинный зал насосной относится к особоопасным помещениям так как в нем уже сочетается и наличие токопроводящего пола, и есть возможность одновременного прикосновения к токоведущим частям (например при производстве ремонтных работ, применяется переносной электроинструмент, электросварочное оборудование) и есть возможность повышения влажности 75% и более.

По классификации напряжений проектируемый объект располагает электроустановками напряжением до 1000 В и выше 1000 В.

Электрифицированный инструмент и переносные светильники в помещениях с повышенной опасностью должны быть рассчитаны на 42 В, а в помещениях особоопасных на 12 В.

10.3 Пожарная безопасность

Источниками зажигания и пожара в насосной оборотного водоснабжения могут быть только КЗ в электроустановках.

По условиям опасности в отношении взрыва и пожара в соответствии с противопожарными номами строительного проектирования промышленных предприятий насосная оборотного водоснабжения относится к категории Д, т.е. не опасным по взрыву и пожару.

По классификации помещений по пожароопасности к классу П-IIа.

Обеспечение пожарной безопасности проектируемого объекта не требует разработки особых инженерно-технических решений, а сводится к правильному выбору электрооборудования, КЛ и пуско-защитной аппаратуры.

Стационарно установленные электрические аппараты и приборы в помещениях класса П-IIа применим закрытого исполнения со степенью защиты IP44, кнопки управления в местном режиме, светильники, а особенно узел ЭПРА со степенью защиты IP55, все кабельные линии с изоляцией не распространяющие горение, на пример АВВГ 5х120нг-1, согласно требований пожарной безопасности обеспечиваем насосную оборотной водоснабжения семью огнетушителями ОУ-5, и одним огнетушителем ОУ-3 (операторная).

10.4 Охрана окружающей среды

Проектируемый объект не организовывает отходов, не является источником вредных выбросов в атмосферу, применяемые реагенты не являются токсичными, а всего направлены для уменьшения кислотного числа и регулирования параметра РН воды.

Исходя из вышеизложенного для насосной оборотного водоснабжения не требуется разработка специальных инженерно-технических мероприятий по охране окружающей среды.

10.5 Мероприятия по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций

Проектируемый объект, насосная оборотного водоснабжения, не является источником возникновения крупных аварий, катастроф, стихийных бедствий, взрывов и пожаров, но находится в составе нефтехимического предприятия производящего технический углерод. Обслуживается одним оператором - машинистом насосной, но в помещения могут находится лица из числа оперативного персонала службы главного энергетика в количестве 2 человек и лицо из числа оперативного персонала службы КИПиА, АСУТП, поэтому при угрозе возникновения чрезвычайных ситуаций в общем по заводу насосная оборотного водоснабжения обеспечиваем средствами оповещения общезаводского назначения, такими как постоянно действующая радиосвязь, телефоном прямой диспетчерской связи. Насосная оборотного водоснабжения имеет два электропомещения, помещение подстанций ТП-9 и помещение электроаппаратной, которые обеспечиваем испытанными средствами защиты от воздействия электрического тока, согласно требований "Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей" и "Межотраслевые правила охраны труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок потребителей".

Применение современных технологий при внутренней отделки помещений (акустическая штукатурка), применение вибропоглатителей (вибропоглащающая мастика и пластика), применение современных светильников (исключение шума от ПРА и уменьшение пульсации до 1%), применение 3х и 5ти жильных кабелей направлены для обеспечения безопасности объекта и создания безопасных и комфортных условий для обслуживающего эксплуатационного и ремонтного персонала.

Применение кабельных конструкций, шкафов изготовления из горячеоцинкованной стали с покрытием Zinkрox которые имеют сертификацию ГОСТ Р и испытаны на огнестойкость, сейсмостойкость, а также на стойкость к токам короткого замыкания до 140кА и соответствуют ГОСТ Р 9.015-2004 "Единая система защиты от коррозии и старения. Общие технические требования", обеспечивают безопасность оборудования и персонала, а также обеспечивают пожарную безопасность проектируемого объекта.

В целях защиты персонала от соприкосновения с вращающимися частями в проектируемом объекте применяем насосы с конструктивным исполнением электрической машины (АД) 1М2, т.е. фланцевое соединение электродвигатель-насос согласно ГОСТ 2479-79 (2000), а также защиты персонала и электрической машины согласно ГОСТ 14254-80 (1998) со степенью защиты оболочки IP44; IP55, а кнопок управления только IP55, которые защищают аппараты и машины от проникновения водяных струй и капель вовнутрь.

Применение кабелей, подвесок и кабель каналов ПВХ не распространяющих горение увеличивают противопожарное состояние проектируемого объекта.

11. Расчет электроосвещения насосной оборотного водоснабжения

11.1 Выбор системы освещения и освещенности насосной оборотного водоснабжения

Основными электроприемниками насосной оборотного водоснабжения являются насосы, расположенные в машинном зале насосной.

Для машинного зала норма освещенности:

· при эксплуатации не менее 75лк;

· при производстве ремонтных работ не менее 150лк;

· аварийное освещение 5% от рабочего, но не менее 3лк;

· эвакуационное освещение над всеми входными дверями с указанием "Выход".

Рабочее освещение проектируем 2х уровневую, т.е. 2 ряда под потолком с высотой подвески H? - hс = 4м, H? =4,2, hс = 0,2м и один ряд вдоль стены по оси Б+1м в промежутке (Б+1)4(Б+1)8. Высоту рабочей поверхности принимаем равной hр =1,2м, тогда:

Hр = H-(hс + hр), м (11.1)

Hр = 8,4-(0,2+1,2) = 7м.

Расстояние б; от стены до первой линии освещения принимаем равной:

Б= 2м.

Коэффициент запаса по освещению заложим kз = 1,2 [24];

Еmin = 75лк; 5^=0,6.

Индекс (показатель) помещения:

5э= , [24] (11.2)

где, S - площадь помещения, м2; А - длина помещения , м, В - ширина помещения, м, Hр - высота подвески светильников от рабочей поверхности, м.

5э = 1,0.

Коэффициент использования светового потока, 5^; для выбранного светильника ЛСПО 02-2х58-002, с лампами TL-D 58W/6500К:

5^ =0,6 0,87, принимаем 5^ = 0,6.

Согласно [24] определяем предварительное количество светильников:

N = 4шт

где, Z = 0,85 (техническая характеристика светильника); F = 8440 лм (техническая характеристика светильника).

На отметке - 0.200 располагаем 3 светильника ЛСПО 02-2х58-002.

Определяем реальную освещенность

E = . (лк) (11.5)

Е =160 лк.

Определяем мощность освещения машинного зала насосной оборотного водоснабжения:

Р=7х2х56=784 Вт,

в том числе эксплуатационное освещение:

Fmin.р = 4х2х56 = 448 Вт.

Аварийное освещение:

РАО=0,05•448 =22,4 Вт.

Выбираем лампы Рл = 10Вт в количестве 6шт, по 3шт на каждый уровень.

Лампа светодиодная - MLb -230V A72 E27, 10W (PHILIPS)

Эвакуационное освещение: MLb -230V A72 E27, 10W (PHILIPS)

Выбираем лампы Рл = 10Вт в количестве 3шт над всеми выходами с машинного зала.

Лампа MLb -230V A72 (PHILIPS); Master LEDbulb 10W, цоколь Е27; световая температура 2700К; диаметр колбы 72мм; длина 120мм; напряжение сети 220-230В; частота сети 50-60Гц; индекс цветопередачи 80.

Обозначение света:

· теплый белый - аварийное освещение;

· зелено-белый - эвакуационное освещение;

Лампы MLb -230V A72 (PHILIPS) предназначены для круглосуточного применения. Световой поток лампы 700лм, в зеркально призматических светильниках подвесного исполнения Fс = 650лм, в настенных светильниках Fс =620лм.

Суммарная мощность освещения:

Р? =812+10х6+10х3 = 874 Вт.

Для освещения насосной применены энергосберегающие технологии, новые светильники с применением ЭПРА. В помещениях электрощитовой, дозаторной применены светильники рабочее и аварийное освещение в одном светильнике.

Светильник ЛСПО 02-2х58-002:

· потребляемая мощность, Вт - 116Вт;

· коэффициент мощности, cosц -0,98;

· коэффициент пульсации, kЕ - 1%.

Светильник ЛСПО 02-2х58-002 соответствует ГОСТ р60598-1-2003 и ТУ 3461-003-59647694-2008.

Применяемые светильники:

СЗПр-п(н) -125ц - IP 54;

ЛСПО 02-2х58-002; ЭПРА - IP 54.

Розеточный узел лампы IP 65;

оптический блок IP 20.

Расчет для остальных помещений насосной аналогичен. Результаты сводим в таблицу 11.1. Размещение светильников, ЩО; АЩО, сетей освещения показан в графической части лист 8.



Рисунок 11.1 План размещения освещения машинного зала насосной оборотного водоснабжения

11.2 Светотехнические характеристики проектируемого освещения

Светотехнические характеристики проектируемого освещения приведены в таблице 11.2

Таблица 11.2 Светотехнические характеристики проектируемого освещения

№ по плану	Требования нормативных документов	Расчетные значения
	kЕ, %	Е, лк	ЕЭ, лк	ЕА, лк	kЕ, %	Е, лк	ЕЭ, лк	ЕА, лк
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	15	75/150	0,5-2	4	1	160	5	10
2	15	75	-	3	1	78	-	10
3	15	150	-	7,5	1	156	-	78
4	15	75	-	3	1	78	-	78
5	5	150	-	7,5	1	188	-	55
6	20	20	-	1	1	24	-	24
7	20	50	-	2	1	25	-	25
8	15	50	-	-	1	50	-	50
9	15	100	-	-	1	100	-	-
10	15	40	0,5-2	2	1	48	2	14

11.3 Расчет и выбор схемы питания

Общая установленная мощность светильников рабочего освещения Ро.р, Вт.

Ро.р = ?nи •Рi, (Вт) (11.6)

где, nи - количество светильников I типа; Рi - мощность светильника I типа.

Ро.р = 7•116 + 2•56 + 3•84 + 4•28 + 5•10 = 1338 Вт.

Общая установленная мощность аварийного освещения Ро.а = 100Вт.

Общая установленная мощность эвакуационного освещения Ро.э = 30Вт.

Выбор кабелей питающих щитки освещения.

Кабель питающий линии щитка аварийного освещения выбираем исходя из условия

Iр = Iн.а;

где, Iр - расчетный ток; Iн.а - номинальный ток вводного выключателя АЩО.

Расчетное сечение кабеля:

Fэ.к = 10 мм².

Для остальных расчет аналогичен. Результат расчетов показан на рисунке 11.2



Для питания щитков освещения ЩО и АЩО выбираем кабель

АВВГнг 5х10.

Для питания линии освещения выбираем кабель АВВГнг 3х2,5.

Условные обозначения сети освещения:



12. Экономическая часть

12.1 Определение КПД системы электроснабжения

Электрическая энергия является единственным видом продукции, для перемещения которого от мест производства до мест потребления не используются другие ресурсы. Для этого расходуется часть самой передаваемой электроэнергии, поэтому ее потери неизбежны, задача состоит в определении их экономически обоснованного уровня для проектируемой сети.

Для определения потерь электроэнергии построим детальную структуру потерь электроэнергии показанную на рисунке 13.1.

Рисунок 12.1 Детальная структура потерь электроэнергии

Далее построим линейную структуру поступления и потерь электроэнергии по ступеням напряжения рис. 12.2.



Рисунок 12.2 Линейная структура поступления и потерь электроэнергии

Суммарный максимум нагрузки потребителей согласно (3.19):

Рmax = 27,25 МВт.

Полезный отпуск электроэнергии за период Tmax [21; 22]:

Wn.110 = Рmax · …Tmax , (МВт·ч) (12.1)

где, Tmax - продолжительность приема максимальной нагрузки, Tmax = 4700 часов.

Wn.110 = 27,25·4700 = 128075000 кВт·ч.

Нагрузочные потери в линии в период максимума нагрузок

ДРнаг = 142 кВт.

Потери климатические в линии (на корону; от токов утечки по изоляторам) - 1,2 кВт/км [22]:

ДРклим = 1,2 · Lвл · n, (кВт) (12.3)

ДРклим = 36 кВт.

Суммарные потери в линии

ДРл = ДРнаг + ДРклим, (кВт) (12.4)

ДРл = 178 кВт.

Потери электроэнергии за период Tmax:

Wл = ДРл· Tmax , (кВт•ч) (12.5)

Wл = 837000 кВт·ч.

Потери на трансформацию на трансформаторах ТРДН-25000/110:

Рхх= 30 кВт; Ркз = 120 кВт; Uк = 10,5%;

ДРтр = 2·( ДРхх + ·Ркз), (кВт) (12.6)

где, k3 - коэффициент загрузки трансформаторов:

k3 = = 0,587;

ДРтр = 2·(30+0,5872 ·120) = 142,7 кВт.

Потери электроэнергии на трансформацию

Wтр = 142,7 · 4700 = 670690 кВт·ч.

Потери в распределительной сети 6кВ:

ДРклим = · Rр; (кВт) (12.8)

где, для F = 150 мм² - r'0 = 0,206 Ом/км; для F =240 мм² - r'0 = 0,129Ом/км

ДРклим?= · R1 + · R2 + …+ · Ri , (кВт) (12.9)

где, - количество кабелей в КЛ, на пример КЛ ГПП-РП-1, r0 = 0,206 Ом/км; =4;

l= 0,44км;

R1 = , (Ом) (12.10)

R1 = = 0,02266 Ом.

ДРкл1 = • 0,02266 = 38,4 кВт;

ДРкл? = 243,3 кВт.

Потерь электроэнергии в сети

ДWкл = ДРкл·, (МВт·ч) (12.11)

где, = 3200 часов [5].

ДWкл = 243,3·3200 = 778560 кВт•ч.

Потери на трансформацию и в КЛ-0,4кВ согласно (3.15)

ДР0,4 = 740 кВт, тогда потери электрической энергии на стороне 0,4кВ.

ДW0,4 = 740•4700 = 3478000 кВт•ч.

Общие потери мощности в сети

?Рс = ?Р0,4 + ?Ркл? + ?Ртр + ?Рл, (кВт) (12.12)

?Рс = 740 + 243,3 + 142,7 + 178 = 1304 кВт.

Общие потери электроэнергии в сети в период максимумов нагрузок

?W? = ?W0.4 + ?Wкл + ?Wтр + ?Wл, (кВт•ч) (12.13)

?W? = 3478000+778560+670690+837000 = 5764250 кВт•ч.

Общее потребление электроэнергии в период максимумов нагрузок

Wс = Wп•110 + ?Wс , (кВт•ч) (12.14)

Wс = 128075000+5764250 = 133839250 кВт•ч.

Коэффициент полезного действия в режиме максимальных нагрузок

5^с.max, %;

5^с.max = 100 = 95,4%.

Коэффициент полезного действия средне взвешенное за год:

5^с.ср.в = 100%, (%) (12.16)

5^с.ср.в = 100 = 95,7%.

Коэффициент полезного действия сети с учетом собственных источников производства электроэнергии.

Мощность собственных источников электроэнергии (СИЭ):

Рr= 2х6•103 = 12•103 кВт;

Qr= 2х4,5•103 =9•103 кВ•Ар.

Потери мощности на собственные нужды:

?Рсн.г.=450 кВт; ?Q = 340 кВ•Ар.

С учетом потерь на собственные нужды

Рг = 10,2 - 0,45 = 9,75•103 кВт; Qг = 7,083 кВ•Ар.

Потери электроэнергии на СН:

?Wсн = ? Рсн.г • Тmax , (12.17)

?Wсн = 2115000 кВт•ч.

Производство полезной энергии за период Тmax:

Wn.110.2 = 17,5•4700•103 = 82,25•106 кВт•ч.

Нагрузочные потери в линии в период Тmax:

?Рнаг.2 = •2 = 60 кВт.

Суммарные потери на линии:

?Рл2= 60+36 = 96 кВт;

Wл2= 96•4700 = 451200 кВт•ч.

Потери ?Р на трансформацию на трансформаторах ТРДН 25000/110кВ согласно (13.6; 13.7):

kз = = 0,384

?Ртр.2 = 2•(30+0,3842•120) = 95,4 кВт.

Потери ?W на трансформацию:

Wтр2 = 95,4 • 4700 = 448380 кВт•ч.

Потери ?Р в распределительной сети 6кВ:

?Ркл?2 = 211,2 кВт.

Потери ?W в распределительной сети 6кВ:

?Wкл2 = 211,2 • 3200 = 675840 кВт•ч.

Потери на трансформацию и в сетях 0,4 кВ согласно (3.15):

?Р0,4 = 740 кВт.

Потери ?W на трансформацию и в сетях 0,4 кВ:

?W0,4 = 3478000 кВт•ч.

Общие потери сети с учетом собственной генерации:

?Рс.2 = 1592,6 кВт.

Общая полезная мощность потребляемая от системы:

Рmax = Рmax2 + ?Рл + ?Ртр , (кВт) (12.19)

Рmax = 17,5 + 0,096 + 0,0954 17,7 •103 кВт.

Общее потребление электроэнергии от системы:

Wс = 83 190 000 кВт•ч.

5^с.2 = •100% = 98,9%;

5^с.ср.в2 = • 100% = 98,9.

Среднее значение коэффициента мощности:

сosцс.1 = 0,93

Среднее значение коэффициента мощности с учетом собственной генерации: сosцс.2 = 0,95.

12.2 Капитальные затраты проектируемой сети

Суммарные капитальные затраты с учетом СМР согласно (6.36):

Кз = 182 450 тыс.руб.

12.3 Затраты на организацию обслуживания

Организация обслуживания подстанций и определение количества обслуживающего персонала.

Для обслуживания спроектированной сети выбирается круглосуточное дежурство - смена по 8 часов, четырехбригадная. Количество оперативного персонала - 4+1 человека, ремонтного персонала - 5 человек. Из них 6 человек работают по 6 разряду и 4 человека - 5 разряду. Вводим договорную систему оплаты труда. Расчет производим по средней наработке 22смены в месяц.

Среднемесячный фонд рабочего времени 176 часов. Основная заработная плата рабочих:

по 6 разряду - 15 тыс.руб.; по 5 разряду - 13,5 тыс.руб.

Изп.о = 12•(6•15+4•18,5) = 1728 тыс.руб./год.

Дополнительная зарплата - премия 50% от тарифной ставки:

Изп.д = 0,5•1728 = 864тыс.руб./год.

Отчисления на социальные нужды от ФЗП:

Ио =0,26•( Изп.о + Изп.пр) тыс.руб. (12.20)

Ио = 0,26•(1728+864) =674 тыс.руб./год.

Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования:

Ирем = 5э• Иа.о , тыс.руб., (12.21)

где, 5э - коэффициент, учитывающий затраты на ремонт и обслуживание оборудования (1,1 1,18),

И - амортизационные отчисления:

Иа.о = •К? тыс.руб./год, (12.22)

Иа.о. = •165 864 = 10 780 тыс.руб./год

Затраты на ремонт согласно (12.21):

И = 1,1•10 780 = 11 860 тыс.руб./год.

Общесистемные расходы:

Иос = б• Иэ.с тыс.руб./год, (12.23)

Иос = 0,15•11 860 = 1 780 тыс.руб./год,

где, б - коэффициент зависящий от уровня напряжения и равно 0,15.

Накладные расходы:

Иоб. = j •(Иэ.с + Иц. ) тыс.руб., (12.24)

Иоб. = 0,05 •(11 860 + 1780) = 682 тыс.руб./год.

Покупная энергия по государственному тарифу (20% от общего потребления):

З?п.э. = 0,2• 1,8•83 190 000 = 29 948 400 руб.

Покупная энергия по рыночному тарифу (80% от общего потребления):

З??п.э. = 0,8•2,04•83 190 000 = 135 766 086 руб.

Суммарная покупная энергия

Зп.э = З?п.э + З??п.э , (тыс.руб) , (12.25)

Зп.э. = 165 745 тыс.руб.

Общие издержки сети:

Ис = д(Изп.о + Изп.д + Ио + Иэ.с + Иц + Иоб + Иа.о )тыс.руб., (12.26)

где, д=1 - коэффициент учитывающий дорожные эксплуатационные расходы в районе с умеренным климатом.

Ис=1•(1 728+864+674+11 860+1 780+682+10 780)=28 363 тыс.руб./год.,

Издержки на потери электроэнергии сети:

Ип.э = 1,3•1,592•103 = 9 734 тыс.руб.

Совокупные потери сети (с учетом потерь электроэнергии):

Исп = Ис + Ипэ = 38 097 тыс.руб.

Таблица 12.1 Показатели затрат на обслуживание сети

№	Наименование статей калькуляции	Затраты. тыс.руб./год
1	2	3
1	Основная ЗП производственных рабочих	1 723
2	Дополнительная ЗП производственных рабочих	864
3	Отчисления на социальные нужды	674
4	Затраты на ремонт	11 860
5	Общесистемные расходы	1 780
6	Накладные расходы	682
7	Амортизационные отчисления	10 780
Общие издержки сети	28 363
8	Затраты на потерю электроэнергии	9 734
Совокупные издержки сети	38 097

Технико-экономические показатели работы проектируемой электрической сети, в таблице 12.2.

Таблица 12.2 Технико-экономические показатели сети

№	Наименование энергетических показателей	Единица измерения	Абсолютная величина
1	Суммарная установленная мощность потребителей	МВт	27,25
2	Годовой отпуск полезной электроэнергии	МВт·ч	83190
3	Годовые потери электроэнергии	МВт	1,5926
4	Годовое потребление электроэнергии сетью	МВт	10,2 17,5
5	КПД сети в режиме максимальных нагрузок	%	98,9
6	КПД сети средневзвешенный за год	%	98,9

Экономические показатели заносим в таблицу 12.3

Таблица 12.3 Экономические показатели спроектированной сети

№	Наименование экономических показателей	Единица измерения	Абсолютная величина
1	Капитальные вложения на оборудование	тыс. руб.	165 864
2	Капитальные вложения на СМР, 0,1К?	тыс. руб.	16 586

12.4 Определение технико-экономических показателей

Показатели потребления электроэнергии за месяц [24].

Wм = = 10673•103 кВт•ч.

Стоимость электроэнергии за месяц:

См = 13810 тыс.руб.

цена на 1кВт внутри предприятия

Ц = =1,3 рубля.

Расход электроэнергии на 1т выпускаемой продукции:

Wп = , (кВт•ч/т) , (12.30)

где Wс - годовое потребление электроэнергии, - годовой объем производства техуглерода.

С учетом собственных источников генераций

= = 520 кВт•ч/т,

без учета собственных источников генерации

= 810 кВт•ч/т.

Эффективность от ввода собственных источников генерации:

Эф = •100%, (12.31)

Эф = •100% = 35%

Произведенные технико-экономические расчеты, целью которых было экономическое обоснование выбранного технического решения, показали, что в процессе проектирования системы электроснабжения завода технического углерода последовательно были решены следующие задачи:

· выбор наиболее рациональной с точки зрения технико-экономических показателей варианта схемы электроснабжения;

· правильный, технически и экономически обоснованный выбор числа и мощности трансформаторов для главной понизительной и цеховых подстанций;

· выбор рациональной напряжения для схемы электроснабжения, определяющих в конечном счете размеры капиталовложений, расход цветного металла, величину потерь электроэнергии и эксплуатационные потери;

· детализацию и расчет потерь электроэнергии в период максимумов нагрузок;

· определение КПД спроектированной сети;

Определение экономическую эффективность проекта

Э=Эк/К? , (12.32)

где, Эк - экономический эффект от работы собственных источников генерации,

К? - капиталовложения на проект без учета СМР.

Эк = Ипэ-Игэ, тыс.руб. (12.33)

Согласно (13.25) Ипэ =165 745 тыс.руб.

Игэ = Цг •Wс, тыс.руб. (12.34)

Игэ = 1,3•83 190 = 133 104 тыс.руб.

Эк = 165 745 - 108 147 = 57 598 тыс.руб/год.

Э = = 0,35

Окупаемость проекта без учета СМР(Ток1), год:

Ток1 = = = 2,88 3года.

Окупаемость проекта с учетом СМР (Ток2), год:

Ток2 = 182 450/57 598 = 3 года.

Эт = Эк - Ен •К (12.35)

Эт = 57 598 - 0,25•165 864 = 16 132 тыс.руб.

13. Энергоэффективность

Внедрение элементов или полноценное развертывание системы Бережливого производства на предприятии заставить задумываться в таких вопросах, как энергоэффективность, снижение энергоемкости производства техуглерода, выявление и устранение потерь во всех звеньях производственной цепочки, а также потерь полученной готовой продукции.

Энергетическая составляющая (с 2010 по 01.01.2013 года годовая потребляемая мощность увеличилась ~ на 1,2 МВт и составляет ~ 9,3 МВт) в себестоимости конечной продукции с каждым годом становится больше, этот факт должен подтолкнуть к эффективному планированию в применении энергоресурсов.

Первый этап по пути к энергоэффективности предприятия - это внедрение эффективной системы автоматизированного диспетчерского контроля и управления потреблением энергоресурсов.

Очевидный дальней путь (второй этап) к повышению эффективности расхода энергоресурсов - их нормирование и дальнейшая мотивация технологического персонала на эти нормативы. Теоретический рассчитать долю электроэнергии, которая тратить на каждую операцию на каждом агрегате, практический невозможно, поэтому проблему энергоэффективности агрегата, производства, цеха и предприятия в целом необходимо решать экспериментальным путем, т.е. производить широкомасштабные и разносторонние исследования.

13.1 Энергоэффективность предприятия

К началу нового века, на заводе технического углерода решая чисто экологические вопросы, т.е. полную утилизацию отбросных газов с производства технического углерода и меняя при этом конструкцию котлов утилизаторов, неожиданно пришли к выводу, о том, что полученный пар намного превышает потребность предприятия в этом виде энергоресурса.

К 2005 году были подготовлены проектные решения по выработке собственной электрической энергии. Были введены в эксплуатацию два турбогенератора суммарной мощностью 12МВт. Энергоэффективность предприятия выросло почти в два раза, и попутно решались и экологические проблемы.

В конце семидесятых годов прошлого века специалистами "Союзтехуглерода" впервые были предприняты попытки на проектном уровне решать проблемы 100% утилизации низкокалорийных отходящих газов, получения пара и электроэнергии. Они тогда попытались решить вопросы направленные на экономию электроэнергии путем повышения уровня загрузки технологического оборудования и увеличения производительности отделения улавливания за счет разработки методов снижения температуры газовой смеси технического углерода перед циклонами и рукавными фильтрами и сокращения подачи химически очищенной воды в холодильник-ораситель. [Справочник по электропотреблению в промышленности.1]

Внедрение этого мероприятия позволило бы резко сократить процентные содержания влаги в газовой смеси, снизило бы нагрузку на мельничные вентиляторы, улучшило бы условия утилизации отходящего газа технического углерода, снизило бы потери воздуха высокого и среднего давления (расход электроэнергии на сжатый воздух и воздух КИПиА составляет до 34% общего расхода). [1]

Если до 2010 года плановые показатели по выработке ЭЭ целиком зависело только от энергетиков выраженное в простоях источников собственной генерации из-за системы возбуждения, перегрева контактных соединений и т.д., то с внедрением ряда рационализаторских предложений вроде бы эти проблемы решились, то теперь многое зависит от производственников, т.е. от качества и объема низкокалорийных отходящих газов предназначенных для получения пара и ЭЭ.

Ведь в перспективе вопросы правильного планирования распределения энергоносителей и особенно электроэнергии будет все больше влиять на основное производство. Ввиду этой перспективы создания глобальной системы учета и последующего эффективного планирования использования энергоресурсов на технологических процессах становится все более важным.

Вопрос энергоэффективности, тогда страна стоит на пороге дефицита электроэнергии, должна быть головной болью не только энергетиков но и технологов.

Решая вопросы энергоэффективности на предприятии наряду с внедрением энергосберегающих технологий необходим пересмотр многих проектных решений в вопросах применения того или другого технологического оборудования, так как запас прочности заложенный еще советской проектной школой очень велик.

Пример:

В виде эксперимента произвели замену вентилятора ВМ-18 на вентилятор ВМН-17 соответственно электродвигатель ДАЗО-4-400-М4, на ВАО2-450-М4, cosц = 0,79 и cosц = 0,84 Рн1 = 400кВт и Рн2 = 315кВт. Коэффициент загрузки электродвигателя вырос с kз1 = 0,71 до kз2 = 0,76, ток потребляемый с сети электродвигателем упал со значения Iраб.=32,35 А до Iраб. = 26 А, факт налицо.

Обращая внимание на картограмму нагрузок предприятия, можно смело сказать энергоэффективность предприятия больше зависит от технологического, чем энергетического персонала. Залог успеха в пути к энергоэффективности предприятия все-таки в руках технологического персонала (в большей степени), они должны в корне поменять логику своего мышления и всецело переключится к вопросам применения энергосберегающих технологий в производстве основной продукции.

Некоторые наблюдения наводят на определенные размышления, такие как применение в системе оборотного водоснабжения в июне, июле и до середины августа 4-х насосов, а иногда и пяти, а к началу октября всего 3-х. Причину необходимо искать скорее всего в эффективности градирни.

Вопросы применения энергосберегающих технологий в электроосвещение и в электроприводе рассмотрим в последующих разделах.

13.2 Энергосберегающие технологии в электроосвещении

Современное человеческое общество немыслимо без повсеместного использования света. Осветительные установки создают необходимые условия освещения, которые обеспечивают зрительное восприятие (ведения), дающее около 90% информации, получаемое человеком от окружающего мира. Широкий ассортимент источников искусственного света и светотехнических систем помогает людям быть независимыми от естественного освещения. Для достижения зрительного комфорта, необходимо выдержать на определенном уровне много светотехнических параметров:

· оптимальную освещенность;

· минимальное слепящее действие;

· распределение яркости света по основным поверхностям;

· правильную цветопередачу и тенеобразование.

Если рассматривать различного вида освещения с точки зрения экономии затрат на его производство, то можно выделить несколько основных направлений решения этой проблемы, что позволит создавать экономичное и комфортное освещение. К таким направлениям относятся:

· использование энергоэкономичных источников света;

· использование эффективных устройств питания источников света;

· использование устройств управления источниками света.

Проведем теоретическое исследование применения компактных люминесцентных ламп (КЛЛ) как источника создания комфортной световой среды для труда и отдыха лаборантов ЦЗЛ завода технического углерода при рациональном использовании электрической энергии.

Цель исследования:

Определение эффективности применения светильников КЛЛ для конкретного рабочего места.

Задачи исследования:

· эффективное применение оптического излучения для создания комфортной световой среды;

· рациональное использование электроэнергии;

· уменьшение издержек на эксплуатацию источников света;

· технико-экономические показатели исследуемого объекта.

Объект исследования:

Лаборатория резины ЦЗЛ.

Площадь помещений:

два помещения по 6х6 м;

высота помещения H = 3,6м;

норма освещенности Emin ? 200лк.

В каждом из помещений имеется ПЭВМ.

Согласно гигиеническим нормам уровень пульсации светового потока:

· в помещениях, оборудованных ПЭВМ не более 5% (Сан ПиН 2.2./2.41340-03).

Определяем светотехнические и технико-экономические показатели существующей системы освещения (до ремонта).

Применялись светильники - ПВЛМ 2х40, с лампами ЛБ-40. В качестве аварийного и эвакуационного освещения применены 3 светильника НПП с лампами накаливания Б 220-230-100 Е27 с Рл = 100Вт

Высота подвески hс=0,2м. Расположение линейное, многорядное, подвесное. После ремонта помещений, с установкой подвесных потолков

hп = 0,4м. Лампа ЛБ-40; Рл=40Вт; Fл=1700лм; световая отдача 42,5 лм/Вт; срок службы до 12 лет.

Показатели помещения:

H?р = H-hр- hс (1)

H?р =3,6-1,0-0,2=2,4.

5э= = 1,25.

5^=0,49.

Значение коэффициента минимальной освещенности z=0,83.

Согласно выражения:

N= ; (2)

Определяем количество светильников

N= = 6,45 шт.

Реальное установленное количество светильников 7шт, двухрядное по 4 и 3 светильника в ряду. Потребляемая мощность:

Рр =2•14•Рлл, (3)

Рр =2•14•40 = 1120 Вт.

Потребляемая суммарная мощность S=1320 В•А

Рлн=Sлн = 300 В•А;

Sоб=1620 В•А.

Годовое потребление электроэнергии:

W = Sоб •t, (4)

W = 1,620•8760 = 14200 кВт•ч.

Затраты на электроэнергию:

З=Ц• W,

где, Ц - цена за электроэнергию, допустим Ц=1,3 рубля.

З=1,3•14200 = 18460 рублей.

После ремонта помещения установим светильники, встроенные в подвесной потолок.

Рассмотрим два варианта:

вариант I

светильник ЛПО 4х18 с электромагнитным ПРА (В1-кл) с лампами TL-D 18Вт.

вариант II

светильник ЛВПО 01 4х14 с электронным ПРА с лампами Master TL-D Super (T5) 14 Вт.

Исходные данные:

· площадь помещения - S=6х6 м²

· геометрические размеры - А=В=6м Н=3,15 м;

· высота подвеса светильников - hп = hс;

· освещенность, Еmin ? 200лк, Еmax =450лк;

· количество работы светильника в сутки -24ч;

· количество рабочих дней в году - 365;

· стоимость (внутризаводская) 1кВт•ч - 1,3руб.;

· стоимость светильника ЛВПО - 1810 руб/шт;

· стоимость светильника ЛПО - 1380 руб/шт;

· световой поток светильника F, лм:

ЛПО - 3520;

ЛВПО 01 - 4880.

· потребляемая мощность Рс, Вт.

ЛПО - 72

ЛВПО 01 - 56.

· коэффициент мощности cos ц.

ЛПО - 0,85;

ЛВПО 01 - 0,98.

· индекс показателя ?? =1,46;

· коэффициент использования светового потока светильников при

5э--=1,46,--5^с:

ЛПО - 0,6 - 0,72;

ЛВПО 01 - 0,72 - 0,85;

· срок службы ламп, ч:

ЛПО - до 15000;

ЛВПО 01 - 20000;

· рабочая частота ламп, Гц:

ЛПО - 50;

ЛВПО 01 - 45000;

· коэффициент пульсации kЕ, %:

ЛПО - kЕ ? 25%;

ЛВПО 01 - kЕ= 1%.

Определяем количество светильников исходя из условий:

· Еmin=Ер =220лк (kзЕ =1,1);

· k?з = k??з =1,4;

· z? = z?? = 0.85.

Количество светильников:

N? = =4,18 шт;

N?? = = 2,68 шт.

Выбираем соответственно 4 и 3шт.

Вариант I:

Е?р = = 210 лк;

Вариант II:

Е??р = = 246 лк.

Все расчетные данные сводим в сравнительные таблицы.

Таблица 1 Светотехнические параметры

Параметры	ПВЛМ 2х40	ЛПО 4х18	ЛВПО 01 4х14
Световой поток F, лм	3400	3520	4880
Индекс ??	0,49	0,6-0,72	0,72-0,85
kЕ, %	36	25	1
Шум, дБ	10	8	-
Рабочая частота, Гц	50	50	45000
Срок службы лампы, ч	12000	15000	20000
Энергопотреб., Вт	80	72	56
Аварийное освещ., Вт	300	21	21

Таблица 2 Технико-экономические показатели

Параметры	ПВЛМ 2х40	ЛПО 4х18	ЛВПО 01 4х14
Кол-во светильников, для обеспечения Emin=200лк	14	4х2	3х2
Стоимость светильников, руб.	-	11040	10860
Стоимость электроэнергии, руб.	18460	6800	4070

Эксплуатационные расходы на первый год эксплуатации не рассматриваем, т.к. предполагаем З?экс = З??экс.

Затраты замены освещения, как видим из таблицы 2, окупиться при обоих вариантах, но вариант II эффективнее:

Ээф= • 100% = 16,3%;

т.е. вариант II на 16,3% дешевле варианта I в первый год эксплуатации.

Окупаемость варианта I, Т?ок, месяц:

Ток = =11,6 месяцев.

Т?ок = = 9,7 месяцев.

Осветительная нагрузка завода, кроме нескольких участков представляет собой довольно современную систему, на заводе кроме аварийного освещения вообще не применяется системы освещения с лампами накаливания.

Выводы: Теоретические исследования показали, то что если поставить четкие цели и сформулировать конкретные задачи, эти задачи на первый взгляд только покажутся очень затратными, а в действительности после первых вложений механизм энергосбережения может перейти в режим самоокупаемости.

13.3 Энергосберегающие технологии в электроприводе

Применение автоматизированного электропривода на принципах частотно го регулирования, с регулированием по обратной связи (давление, температура, скорость движения и т.д.) очень широко применяется в развитых странах мира, поэтому энергоэффективность развитых стран в разы превосходит нашу страну. Автоматизированный электропривод очень дорогое удовольствие, но принятые на государственном уровне жесткие решения по энергоэффективности рано или поздно заставят менеджмент предприятий вплотную заниматься этой проблемой.

Если считать надежность энергетического оборудования компонентом энергоэффективности, то применение ЧП и устройств плавного пуска увеличивают межремонтный пробег электродвигателей, увеличивают срок эксплуатации только по причине отсутствия пусковых токов (4,5 7 Iн); это уже большой вклад в энергоэффективность, при этом частично экономится электроэнергия и сохраняются динамические характеристики как сетей, так и электрических двигателей (особенно обмоток АД).

Если на этом вклад устройств плавного пуска (они дешевле ЧП в 10 раз) в энергоэффективность заканчивается, то для ЧП эти только начало. Если в систему управления электродвигателей с режимом работы S1 и с постоянной нагрузкой на валу, например 80% 5% окупаемость привода может растянутся до 12 лет (на западе цикл технического и технологического перевооружения), на электродвигателях с переменной нагрузкой колебания 40 50% ЧП может окупаться очень быстро.

Например горячее и холодное хозпитьевое водоснабжение.

Пик потребления:

07.00 -08.00 - пересмена, персонал моется, начинает работать столовая и т.д.

11.00-12.30 - обед;

15.00-17.10 пересмена , окончание работы дневного персонала и т.д.

19.00 - 20.20 - пересмена;

23.00 - 23.50 - пересмена.

Согласно требований СаНПин вода надлежащего качества в кранах в предприятиях должны быть всегда, давление в системе ?3 кг•с/см2.

Цель исследования:

Определение эффективности установки преобразователей частоты на управление электроприводом насосной ХПВС.

Задачи исследования:

· обеспечение плавного пуска и снижение ударных нагрузок на сеть;

· снижение износа насосного агрегата;

· обеспечение заданного давления в системе ХПВС в круглосуточном режиме;

· обеспечение водой, вне зависимо от этажа и объема потребления;

· экономия электроэнергии;

· определение окупаемости внедрения ПЧ.

Решение:

Устанавливаем преобразователь частоты ACS350 АВВ на два насоса холодного водоснабжения с мощностью электропривода 37кВт, и на два насоса горячего водоснабжения с мощностью электропривода 18,5кВт, соответственно ПЧ на 40кВт и 20кВт.

Стоимость ПЧ 40кВт - 176 тыс.рублей;

Стоимость ПЧ 20кВт - 87 тыс.рублей.

Система управления с ЧП выполняет функции поддержания заданного давления встроенным ПИД-модулем независимо от расхода воды, при этом задаем пределы регулирования частоты от 0,1 Гц до 65 Гц, с шагом 0,1 Гц.

Насосы работают в взаимосвязанном режиме АВР.

Потребление до внедрения в сутки:

НХПВС - 384 кВт•ч;

НГВС - 180 кВт•ч.

Эффект от внедрения:

НХПВС - 276 кВт•ч;

НГВС - 86 кВт•ч.

Не задаваясь в издержки эксплуатации определяем сумму сэкономленной электрической энергии в сутки:

Wэ.с. = (384-276)+(180-86) =202 кВт•ч

Режим работы насосов постоянный, т.е. Т=8760ч.

Wэ.г. = = 73730 кВт•ч

С =Ц•Wэ.г. (8)

С = 1,3•73730 = 96000 рублей/год.

Затраты на приобретение:

Зп = 176х2+87х2 = 526 тыс.рублей.

Срок окупаемости без учета эксплуатационных издержек:

Ток = =5,5 года.

Снижение потребляемой мощности:

?Рхв = 9 кВт;

?Ргв = 7,8 кВт.

Для широкого внедрения ЧП мешает его высокая цена, особенно в нашей стране.

Выводы:

Теоретические исследования показали, что внедрение ЧП дает очень резкое снижение потребляемой активной мощности до 25%, а суммарной мощности до 32,5%, но относительно дорогие.

Схема управления электроприводом насосов с ЧП показан в графической части лист 10.

Применение энергосберегающих технологий в сфере искусственного освещения и эффективного автоматизированного электропривода на базе частотных преобразователей дают значительную экономию электроэнергии и ведут к значительному повышению энергоэффективности. Если в первом случае экономия достигается за счет уменьшения потребляемой мощности, где мощность величина постоянная, то во втором случае потребляемая мощность величина переменная.

Экономия достигается за счет точности и скорости обработки информации на микроуровне на изменение параметров расхода и давления в системе водоснабжения.

Применение автоматизированного электропривода на основе микропроцессорной технике расширяет функциональные возможности электропривода и дает возможность их программирования, но широкое применение не возможно, т.к. оборудование очень дорогое, любящее чистоту, соблюдения режима терморегулирования и туманны вопросы окупаемости.

Если на данный момент потребление систем освещения в общезаводском уровне потребления составляет ~ 4% (2003 году доходило до 12,05%) в среднесуточном объеме потребления.

Частотные преобразователи (их применение) составляет и того меньше.

Заключение

При проектировании электроснабжения завода технического углерода, были проведены следующие расчеты: определение расчетных электрических нагрузок, выбор силовых трансформаторов и компенсирующих устройств, выбор схемы внешнего электроснабжения предприятия, расчет токов короткого замыкания, выбор и расчет устройств релейной защиты и автоматики, выбор и проверка электроаппаратуры, экологичность и безопасность проекта, экономический расчет.

Нагрузка цеховых трансформаторов завода рассчитывалась исходя из расчетных нагрузок цеховых потребителей с учетом дальнейшей модификации расширением мощности потребителей электрической энергии. Расчетная нагрузка использовалась при выборе сечений питающих кабелей, для выбора коммутационной, защитной аппаратуры и компенсирующих устройств. Для определения ожидаемых нагрузок насосной оборотного водоснабжения применялись усовершенствованные методы расчета электрических нагрузок, в котором использовались статически более достоверные значения.

Число и мощность силовых трансформаторов цеховых подстанций определяется с учетом следующих факторов: расчетной нагрузки цеховой трансформаторной подстанции, категории надежности электроснабжения потребителей, компенсации реактивных нагрузок на напряжении до 1 кВ, экономической загрузки трансформатора, перегрузочной способности в послеаварийном режиме. При распределении электрических нагрузок цехов по трансформаторам удалось достичь рациональной загрузки трансформаторов в нормальном режиме с учетом минимально необходимого резервирования.

Экономический расчет показал экономическую эффективность выбранного варианта электроснабжения завода. Критерием экономичности схемы электроснабжения является минимум приведенных затрат.

В исследовательской части настоящего проекта были рассмотрены вопросы энергоэффективности предприятия, расчет и выбор энергосберегающих светильников и эффективного автоматизированного электропривода на конкретных примерах.