Расчет и выбор системы автоматического управления общепромышленными механизмами и процессами на примере предприятия "ЖитикараКоммунЭнерго"

Размещено на http://www.allbest.ru

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕДПРИЯТИЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

1.1 Краткая характеристика предприятия

1.2 Характеристика горно-транспортного предприятия

1.3 Система разработки Джетыгаринского месторождения

1.4 Технологическое оборудование

1.5 Автоматизация учета электроэнергии

2. ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ И СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК НА ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТАХ

2.1 Электроснабжение предприятия

2.2 Система распределительных сетей на открытых горных работах

2.3 Системы освещения на карьерах

2.4 Освещение карьеров и отвалов

2.5 Требования, предъявляемые к защите от внутренних перенапряжений электроустановок

2.6 Защита передвижных трансформаторных подстанций и распределительных устройств

2.7 Защита вращающихся электрических машин

2.8 Выбор средств защиты электроустановок от атмосферных перенапряжений

3. СТРУКТУРА И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА УПРАВЛЕНИЯ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ

3.1 Структура и технические средства управления производства

3.2. Организация и строение АСКУЭ

3.3. Особенности использования АСКУЭ

3.4. Технические средства АСКУЭ и их технические характеристики

4 СИСТЕМА УЧЕТА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ. ВЫБОР ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

4.1 Общие сведения о системе SCADA

4.2 Сруктурная схема управления аппаратурой

4.3 Особенности схемы сигнализации

4.4 Графические средства SCADA - система Citect RAD

4.5 Генерация отчетов производственных показателей

5. ЭКОНОМИКА

5.1 Организационная структура горно-транспортного предприятия

5.2 Расчет эффективности внедрения системы

5.3 Организация труда и заработной платы

5.4 Расчет эксплутационных затрат на создаваемую систему

5.5 Экономическая эффективность АСКУЭ промышленных предприятий

5.6 Срок окупаемости системы АСКУЭ

6. ОХРАНА ТРУДА

6.1 Санитарно-гигиенические условия

6.2 Освещение рабочих мест

6.3 Защита от действия электромагнитных полей

6.4 Электробезопасность

7. ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Между энергосистемой (ЭС) и многочисленными потребителями электрической энергии существуют сложные многогранные взаимоотношения. Они определяются особенностями электроэнергетического производства. Электростанции и электроустановки потребителей связаны электрическими сетями в единую динамическую систему и взаимно влияют на надежность и экономичность работы этой системы. Поэтому требуется согласование режимов работы энергосистемы и сетей энергосистемы и электроустановок потребителей при всех возможных условиях работы энергосистемы и регламентация оперативного управления указанными режимами. Отпуск электрической энергии (э/э) потребителям производится в соответствии со стандартом на качество энергии соблюдение которых обязательно для энергосистемы и потребителей.

Для выполнения указанного требования необходимо правильно организовать установку и эксплуатацию соответствующих приборов контроля качества электроэнергии и ее учета и обеспечить правильное применение тарифов в расчетах с потребителями по разнообразным электроприемникам в различных электрических схемах их присоединения к энергосистеме.

Энергосистему во взаимоотношениях с потребителями э/э представляет энергокомпания, которая от имени энергосистемы заключает с потребителями договора об условиях электроснабжения и выступает в качестве юридического лица при решении всех вопросов по электроснабжению потребителей.

Основными потребителями э/э являются промышленные предприятия (ПП) имеющие большое энергоемкое производство. На их долю приходится до 70 % всего объема реализации потребителей энергосистемы.

Автоматизация расчетов за э/э является одним из важных направлений совершенствования управления сбытом энергии. Необходимость совершенствования управления сбытом энергии определяется существующим разрывом между высоким уровнем автоматизации основных процессов энергетического производства в энергосистеме и сравнительно низким уровнем автоматизации расчетов с потребителями. За последнее десятилетие проделана огромная работа по оснащению энергосистем средствами вычислительной техники и созданию автоматизированных систем управления.

Однако на ПЭВМ осуществляются только расчетные операции, а сбор, передача и выписка документов остаются на ручном уровне, что снижает эффект автоматизации. Не решена полностью проблема передачи первичной информации в компьютер. В решаемых на ПЭВМ задачах перевод первичной информации по расчетам с потребителями осуществляется с помощью ручной информации. Ручной набор информации в компьютер при проведении расчетов с большим количеством потребителей требует значительных трудовых затрат, что отрицательно сказывается на эффективности применения ПЭВМ.

Целью дипломной работы является расчет и выбор системы автоматического управления общепромышленными механизмами и процессами, на примере предприятия «ЖитикараКоммунЭнерго».

Для достижения цели дипломного проекта необходимо решить ряд задач:

- анализ технологического процесса АО «Костанайские минералы» с целью определения места, роли и значимости системы учета электороэнергии в технологическом комплексе;

- анализ системы электроснабжения АО «Костанайские минералы», учет электроэнергии которого будет производить АСКУЭ предприятия «ЖитикараКоммунЭнерго»;

- определение иерархии системы управления и контроля, а также структуры АСКУЭ;

- разработка проекта модернизации системы учета электроэнергии;

- выбор технических средств автоматизации;

- описание программного обеспечения АСКУЭ;

- определение технико-экономической актуальности, необходимости и возможности модернизации системы;

- анализ существующей системы организационно-технических мероприятий по обеспечению охраны труда и техники безопасности при эксплуатации, модернизированной системы.

1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕДПРИЯТИЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

1.1 Краткая характеристика предприятия

«ЖитикараКоммунЭнерго» является энергоснабжающим предприятием акционерного общества «Костанайские минералы», которое находится в городе Житикара в 200 км на юг от города Костанай.

Сырьевой базой комбината является Джетыгаринское месторождение хризотил-асбеста. По масштабам запасов хризотил-асбеста комбинат занимает 5-е место в мире и является единственным в Республике Казахстан.

На базе этого месторождения построен и введен в эксплуатацию в 1965 году комбинат «Кустанайасбест». В ноябре 2003 года ОАО «Кустанайасбест» был переименован в Акционерное общество «Костанайские минералы».

В состав комбината входят обогатительная фабрика, горно-транспортное предприятие, предприятие железнодорожного транспорта, ремонтно-механический завод и ряд специализированных цехов и служб.

Джетыгаринское месторождение хризотил-асбеста разрабатывается открытым способом. Система разработки: транспортная с внешним отвалообразованием. Вскрышные и добычные работы ведутся погоризонтно (высота уступа 15м) с применением буровзрывных работ.

Бурение взрывных скважин осуществляется станками шарошечного бурения; для производства взрывных работ применяются взрывчатые вещества типа гранулотол, грамонит, водоэмульсионные ВВ.

Карьер оснащен современным высокоэффективным горнотранспортным оборудованием. Руда, добытая в карьере, является сырьем для асбестообогатительной фабрики.

Процесс переработки представлен схемой обогащения, включающей:

подготовку руды к обогащению;

непосредственно технологию обогащения;

упаковку готовой продукции.

Подготовка руды к обогащению заключается в уменьшении крупности руды с 1,2м до 50мм путем 3-х стадийного дробления. По условиям ведения технологического процесса влажность обогащаемой руды не должна превышать 1,7%.

Схема обогащения представлена многостадийным дроблением, предназначенным для вскрытия асбестового волокна и его подготовки к извлечению. Извлечение вскрытого волокна осуществляется в операциях грохочения, где происходит одновременное разделение волокна и дробленого продукта по крупности, стратификация волокна и его отсасывание с деки грохота.

Черновые концентраты, сформированные по длине волокна в три потока, направляются на перечистку, где волокно обеспыливается, обезгаливается, классифицируется, подпушивается, т.е. доводится до требуемого качества.

Полученный асбест дозируется по 50 кг (40 кг) и прессуется пресупаковочными машинами в брикеты, упаковывается в пропиленовые мешки, зашивается, штабелируется на поддоны и складируется в цехе готовой продукции. Отгружается потребителю в крытых железнодорожных вагонах или контейнерах.

При обогащении асбестовой руды в основном используется обогатительное оборудование, которое имеет специальное назначение и применяется только в асбестовой промышленности.

В результате переработки руд хризотил-асбеста получают, в зависимости от длины волокна, асбест хризотиловый 3-6 групп.

Номенклатура, выпускаемой комбинатом продукции, представлена в основном 10 марками: А-3-60, А-4-30, А-5-65, А-6-45, А-3-50, А-4-20, А-5-50, А-6-40, А-4-10, А-6-30.

При классификации асбеста по качеству комбинат руководствуется Межгосударственным стандартом ГОСТ 12871-93 «Асбест хризотиловый» официально принятым Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации. География поставок Джетыгаринского асбеста обширна - это потребители Казахстана, страны ближнего зарубежья (Россия, Киргизия, Украина, Узбекистан, Азербайджан) и дальнего зарубежья (Польша, Иран, Вьетнам и др.), более чем 20 стран мира.

1.2 Характеристика горно-транспортного предприятия

Горно-транспортное предприятие структурно входит в состав АО «Костанайские минералы» и является горнорудным предприятием, главная цель которого разработка и добыча полезной руды, его переработка и доставка на обогатительную фабрику объединения. В связи с геологическими условиями разработка ведется открытым способом.

Открытыми горными работами называют комплекс работ, производимых с земной поверхностью для добычи разнообразных полезных ископаемых [20]. Совокупность образующихся при этом различных горных выработок носит название карьера.

Удаление рабочих мест покрывающих и вмещающих скрытных парод является главной особенностью открытых разработок. Годовые объемы перемещаемых пород, как правило, значительно превышают объемы добываемых полезных ископаемых.

Главные параметры карьера, характеризующие масштаб открытых горных работ по тем или иным месторождения, следующие:

а) Конечная глубина устанавливается при проектировании карьера. При проектировании наклонных и крутых залежей она определяет возможную производственную мощность карьера, размеры его поверхности, общий объем извлекаемой горной массы. Для горизонтальных и пологих залежей конечная глубина определяется природными условиями и изменяется незначительно за весь период разработки.

б) Размеры карьера по простиранию и в крест простирания залежи по поверхности определяется размерами залежи, дна карьера, глубины и углов откоса его бортов. Они устанавливаются графически или аналитически. Форма карьера в плане обычно близка к овальной. Длина карьера изменяется от сотен метров до нескольких километров, а ширина в зависимости от типа месторождения - до 4 км.

в) Размеры дна карьера устанавливаются оконтуриванием разрабатываемой части залежи на отметке конечной глубины карьера. Минимальные размеры дна карьера определяются условиями безопасной выемки и погрузки горных пород на нижнем уступе (по ширине не менее 20 м, по длине не менее 50-100м).

г) Угол откосов бортов карьера определяются условиями устойчивости пород прибортового массива и размещения транспортных коммуникаций. Их стремятся променять более крутыми, чтобы уменьшить общий объем вскрышных работ.

д) Общий объем горной массы в контурных карьерах является показателем, определяющим производственную мощность предприятия, срок его существования и др.

е) Запасы полезного ископаемого в карьерном поле - показатель определяющий возможный масштаб добычи, срок существования карьера и экономические результаты разработки.

В настоящее время геометрические параметры карьера следующие: длина - 4 км, ширина - 1,3 км, глубина - 265 м.

Вскрытие карьерного поля выполнено двумя траншеями: северной полутраншеей внутреннего заложения с выходом на станцию «Северная», расположенной на северо-восточном борту карьера и южной траншеей с выходом на станцию «Предотвальная».

Горные работы на карьерах заключаются в выемке, перемещении и складировании полезных и вскрышных пород. Соответственно выделяют основные производственные процессы: подготовка пород к выемке, выемочно-погрузочные работы, перемещение (транспортирование) горной массы, складирование (отвалообразование) пустых пород и разгрузка или складирование полезного ископаемого.

Горно-транспортное предприятие АО « Костанайские минералы » не является исключением, поэтому все вышеперечисленные процессы присутствуют и на этом предприятии.

1.3 Система разработки Джетыгаринского месторождения

Система разработки - транспортная, с вывозкой породы во внешние отвалы. Разработка толщи мощностью до 80 м производится уступами высотой 12 метров, механическими лопатами ЭКГ-8И. Добыча руды и удаление скальных пород с высотой уступа 15 метров осуществляется ЭКГ-8И. Вывозка горной массы из забоев производится железнодорожным и комбинированным (автомобильно-железнодорожным) транспортом. На нижних горизонтах карьера (7 - 8 уступов) горная масса из забоя непосредственно грузится на автосамосвалы БелАЗ и доставляется на внутрикарьерные экскаваторные склады, откуда после перегрузки подается железнодорожным транспортом на поверхность. Железнодорожный транспорт в карьере работает с мотор-вагонной тягой на напряжение 1500 В (тяговые агрегаты ПЭ 2М), полезный вес поезда 900 1100 тонн, в зависимости от вида пород. Среднегодовой объем внутри карьерных перевозок горной массы автотранспортом колеблется в пределах 17 - 18 млн. тонн.

Взрывные работы ведутся методом скважинных зарядов, разделка негабаритов шпуровым методом и при помощи бутобоя.

Разработка руды, скальных пород, опоковых глин с прослойками кремнистых пород, а в зимнее время мерзлоты, производится с применением буровзрывных работ. Для бурения скважин применяются станки шарошечного бурения СБШ - 250МН. Применение данного станка позволяет механизировать основные и вспомогательные операции, бурить как вертикальные так и наклонные скважины. Его конструкция проста и надежно решает вопрос пылеулавливания. На взрывных работах в качестве средств взрывания применяются неэлектрические системы инициирования типа Primadet испанской фирмы UEB и российского производства - СИНВ. На предприятии массовые взрывы выполняются 1 раз в неделю. Процесс зарядки механизирован, применяются зарядные машины МЗ-3Б. Для взрывания заряженных блоков применяется система радиовзрывания «Друза-М».

Для выемочно-погрузочных работ применяются электрические экскаваторы: ЭКГ - 4,6, ЭКГ - 6,3 УС, ЭКГ-8И, ЭКГ - 10.

Для внутрикарьерных перевозок руды и скальной вскрыши с нижних горизонтов на перегрузочные склады предусматривается применение автомобилей в количестве 24 штук и тяговые агрегаты типа ПЭ-2М в количестве 20 штук.

1.4 Технологическое оборудование

Горно-транспортное предприятие АО «Костанайские минералы» использует в производстве тяжелое горнорудное оборудование это: ЭКГ-6,ЗУС; ЭКГ-8И; ЭКГ-10; буровые станки СБШ-250, самосвалы БелАЗ, тяговые агрегаты ПЭ-2М, тепловозы ТЭМ1, ТЭМ2, 2ТЭМ-10, бульдозеры ДТ-100, ДТ-150 и другое оборудование.

Бурение скважин производится буровыми станками вращательного бурения. Применяются в основном аммиачно-силитровые взрывчатые вещества. Для бурения шпуров используются пневматические перфораторы.

Выемочно-погрузочные работы заключаются в извлечении горной массы из забоя ее погрузка в транспортные средства и вывоз в отвал. Выемка мягких или сыпучих пород может осуществляться экскаваторами всех видов и классов, землеройно-транспортными машинами.

Выемка прочных пород производится мехлопатами или роторными экскаваторами с повышенными усилиями копания. Выемка взрывных пород осуществляется мехлопатами.

Вспомогательные работы при выемке и погрузке заключаются в планировании площадки для экскаватора, очистки от ковшей и ходовой части, уборке просыпей при погрузке, перемещении кабеля. Для выполнения этих работ используются бульдозеры, навесные приспособления с ковшами.

Процесс перемещения наиболее трудоемкий и дорогостоящий (составляет 30-70% общих затрат). На каждом карьере ежегодно разрабатывают и перемещают то десятков тысяч до сотен миллионов тонн горной массы. Расстояния транспортирования вскрышных пород из забоев в отвалы, а полезного ископаемого к приемным бункерам потребителей составляют от нескольких десятков метров до нескольких километров.

При экскаваторном способе выемки, перемещении различных плотных, мягких и сыпучих пород может осуществляться выемка основными видами карьерного транспорта: железнодорожным, автомобильным и конвейерным в специальном исполнении. Подвижный состав железнодорожного транспорта состоит из полувагонов и локомотивов. Широко применяются автосамосвалы, реже - тягачи с полуприцепами и прицепами, автопоезда, дизель троллейвозы. Из разнообразных типов конвейеров наибольшее распространение получили ленточные конвейеры.

Отвалообразование заключается в приемке и размещении вскрышных пород и складируемого полезного ископаемого на специально отведенных площадях: удельный вес расходов на отвалообразование составляет 5-20%. Отвалообразование может выполняться как специальными отвальными машинами и механизмами, так и средствами механизации других производственных процессов. При доставке различных плотных, мягких и сыпучих пород железнодорожным транспортом могут применяться мехлопаты и драглайны, многоковшовые отвальные экскаваторы, бульдозеры. Мехлопаты и отвальные плуги могут складировать любые взорванные породы.

Совокупность взаимосвязанных производственных процессов, обеспечивающая изменения агрегатного состояния вскрышных пород и полезного ископаемого, а так же их погрузку, перемещение и складирование составляют технологию открытых горных работ. Технология и механизация горных работ базируется на принципах поточности, совмещения и независимости процессов, обеспечения кратчайшего расстояния перемещения горной массы, сокращения числа и объектов вспомогательных работ, механизма производственных затрат и максимума прибыли от реализации продукции.

1.5 Автоматизация учета электроэнергии

Система учета электроэнергии предприятия «ЖитикараКоммунЭнерго» на сегодняшний день морально устарела и не отвечает требованиям по точности и надежности. Поэтому в дипломном проекте предлагается модернизировать существующую систему учета электроэнергии. При этом программное обеспечение, должно быть создано на базе инструментального пакета программ, что позволит персоналу АСУ электросети самому овладеть методикой программирования с целью внесения изменений и дополнений в существующий проект и разработки программ для новых распределительных пунктов.

Термин «АСКУЭ» расшифровывается различными авторами по-разному, в частности, как Автоматизированная Система коммерческого Учета Энергии, Автоматизированная Система Контроля и Управления Энергопотреблением или Автоматизированная Система и Учета Энергоресурсов. Последняя расшифровка является не только наиболее общей, но и более точно отражающей основные особенности реальных АСКУЭ.

Замена понятий энергий понятием энергоресурсов связанно с тем, что АСКУЭ используется не только для измерений мощности и количества энергии, но и для измерения различных сопутствующих характеристик энергоносителей, таких как температура, давление, расход и количества жидких и газообразных сред и т.д.

Под энергоресурсом понимается физическая среда, тело или поле, содержащее в явном или скрытом виде тот или иной полезный первичной природной энергии или совокупность, а под энергоносителем - энергоресурс, являющейся рабочим носителем электрической, тепловой или иной определенного вида энергии в технической системе. Так энергоносителем является любой теплоноситель (газ, пар или жидкость) сжатый воздух, солнечное излучение, а энергоносителем - газ, уголь, нефть, ветер, океанские приливы, подземное тепло и т.д.

АСКУЭ, в общем, предназначены для измерения и учета поступающих в технические системы энергоресурсов и, в частности, энергоносителей, теплоносителей и электроэнергии. Не исключено что в будущем (в следующем веке) вся Земля будет охвачена единой сетью АСКУЭ, позволяющей в реальном масштабе времени учитывать мировое потребление энергоресурсов и тем самым оперативно контролировать растущее влияние энергетики на климат планеты.

2. ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ И СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК НА ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТАХ

2.1 Электроснабжение предприятия

На первом этапе освоения месторождения, к началу строительства карьера в 1959 году и обогатительной фабрики в 1960 году были запроектированы и построены главная понизительная подстанция «Джетыгара - 500» и шесть понизительных подстанций в промышленной зоне комбината. Позже, на борту карьера разместились три совмещенные тяговые подстанции СТП -1, СТП - 2 и СТП - 6.

СТП -1, запитана от подстанции «Джетыгара - 500» двухцепной, воздушной линией 35 кВ «Тяговая 1» и «Тяговая 2» протяженностью 1,6 км и оборудована двумя понизительными трансформаторами ТМН - 4000/35/6 и ТМН 5600/35/6 кВ, а так же четырьмя тяговыми трансформаторами УТМРУ 6300/35/1,5.

СТП - 2 запитана двухцепной воздушной линией 110 кВ «Предотвальная 1» и «Предотвальная 2» от подстанции «Джетыгара - 500» протяженностью 5,72 км, оборудована двумя понизительными трехобмоточными трансформаторами ТДТН 25000/110/35/6 и шестью тяговыми трансформаторами УТМРУ 6300/35/1,5 кВ.

СТП - 6 запитана двухцепной воздушной линией 35 кВ «Западная 1» и «Западная 2» протяженностью 4 км, оборудована двумя понизительными трансформаторами ТМН 4000/35/6 и двумя тяговыми трансформаторами ТМПУ 6300/35/1,5.

При электроснабжении открытых горных работ применена комбинированная схема электроснабжения глубокого ввода. От трех СТП запитаны четыре комплектных распределительных пункта (КРП) находящихся на борту по периметру карьера и один КРП непосредственно в карьере. Такая схема электроснабжения наиболее приемлема при частых передвижения и перецепках элетропотребителей, так как нет необходимости в частых перемещениях (перестройках) основной карьерной сети.

Электроснабжение отвала осуществляется от двух источников. Комплектной трансформаторной подстанции №7 (КТП-7) запитанной от СТП-2 по двухцепной воздушной линии 35 кВ «Отвальная -1» и «Отвальная-2» протяженностью 2,09 км. Подстанция оборудована двумя трансформаторами ТМН-2500/35/6 и КРП-11,запитанным от подстанции «Джетыгара-500» по линии 6 кВ «Отвал» протяженностью 1,23 км. Обе подстанции расположены на теле отвала.

Электропотребители карьера и отвала - это высокопроизводительные экскаваторы ЭКГ - 8И и ЭКГ - 10, рабочее напряжение которых 6 кВ. Подключение к ВЛ осуществляется при помощи комплектных распределителей напряжения КРН - 6 и гибких кабелей КГЭ Зх 35+1x10. Буровые станки СБШ - 250 МН, подключение которых осуществляется через понизительный трансформатор, находящийся в передвижной комплектной трансформаторной подстанции (ПКТП) при помощи кабелей КГ 3x70+1x16. Так же в карьере эксплуатируются передвижные водоотливные установки. Две из них расположены на центральном участке карьера на горизонте +20 (центральный водоотлив) с насосами ЦНС-300-360 и приводными двигателями 800 кВт и 500 кВт. Третья установка расположена на южном участке карьера с насосом ЦНС 300-240 с сетевым двигателем 315 кВт.

Для доставки руды на обогатительную фабрику и пород на отвал, применен комбинированный транспорт. В частности тяговые агрегаты ПЭ - 2М постоянного тока - 1500В в количестве 20 шт.

Для электроснабжения обогатительной фабрики построены три понизительные подстанции РП - 1;РП -2;РП -3, питающие корпуса сушки, дробильно-сортировочного цеха (ДСК), с четырьмя трансформаторами ТМ 2500; 5600; 6300; 10 000/ 35/6, запитанные от подстанции «Джетыгара 500» по двухцепной воздушной линии 35 кВ «Фабрика 1» и «Фабрика 2».

Главные понизительные подстанции ГПП 1 и ГПП 2 с трансформаторами ТРНД 32000/110/6 . Подстанции запитаны от подстанции «Джетыгара 500» двухцепной воздушной линией 110 кВ «ДАГОК 1» и «ДАГОК 2» протяженностью 2,60 км.

Введенная в эксплуатацию подстанция ГПП - РМЗ с двумя трансформаторами ТМН 6300/35/6 запитанной двух цепной, воздушной линией 35 кВ «РЕМБАЗА 1» и «РЕМБАЗА 2» от подстанции «Джетыгара 500» протяженностью 4,6 км.

2.2 Система распределительных сетей на открытых горных работах

Система внутреннего электроснабжения карьера - представляет собой совокупность главных понизительных подстанций, распределительных пунктов и распределительных сетей. Распределительные сети системы внутреннего электроснабжения включают стационарные и передвижные воздушные и кабельные линии электропередачи, трансформаторные, подстанции (ТП, ПКТП), стационарные. Закрытые распределительные пункты РГЩ передвижные открытые и закрытые распределительные пункты (КРП), приключательные пункты (ППЩ), секционные линейные разъединители наружной установки (РЛ Гб), соединительные кабельные коробки и другие установки.

По характеру присоединения, электроприемников к линиям электропередачи, схемы распределительных сетей подразделяются на радиальные, магистральные и смешанные. Радиальные схемы могут быть: одноступенчатыми, когда экскаваторы и ПКТП питаются непосредственно от ВЛ или КЛ через ГТШ (ЦРП), двухступенчатыми на одно напряжение 6 кВ с установкой в карьере КРП-6 кВ, двухступенчатыми на два напряжения 35 и 6 кВ с установкой, трансформаторных подстанций ПКТП 35/6 кВ.

Магистральные схемы на карьерах нашли наибольшее применение. Они выполняются одиночными магистралями с односторонним питанием от одной ГПП на напряжение 6 кВ или с двусторонним питанием, а также кольцевыми магистралями с односторонним, питанием. Как правило, магистральные ВЛ с двусторонним питанием и кольцевые магистральные ВЛ с односторонним питанием разделяются на два-три участка с установкой секционных разъединителей типа РЛН-6 или ячеек типа РВНО, ЯКНО, КРН.

На карьерах для питания участков с мощными экскаваторами сооружают двойные магистральные ВЛ-6 кВ с односторонним питанием.

На действующих разрезах применяются также смешанные схемы распределительных сетей. От ГПП (ЦРП) на отдельные участки прокладываются магистральные ВЛ-6 кВ, а к экскаваторам и другим установкам, близко расположенным от пункта питания, прокладываются радиальные ВЛ-6 кВ. Распределительные сети карьеров напряжением 35 кВ выполняются по магистральной схеме или радиально-ступенчатой. К магистральной ВЛ-35 кВ, проложенной на борту разреза или на нерабочих уступах в разрезе присоединяются передвижные комплектные подстанции ПКТП-35 кВ, к шинам 6 кВ которых подключаются кабельные или воздушные линии, питающие экскаваторы и другие установки.

Построение распределительных сетей схемы внутреннего электроснабжения карьера зависит от размеров и конфигурации площади открытых разработок, мощности и числа горных машин и механизмов, глубиныи числа одновременно отрабатываемых уступов, технологической схемы развития горных работ.

В зависимости от расположения распределительных воздушных и кабельных линий относительно фронта горных работ (вдоль или поперек) схемы электроснабжения карьеров разделяются на продольные, поперечные и комбинированные.

В продольных схемах распределительных сетей радиальные и магистральные воздушные линии могут сооружаться по трассам, проложенным по поверхности карьера, а также по рабочим уступам и предохранительным бермам вдоль фронта работ. К этим ВЛ подключаются ПГШ экскаваторов, ПКТП и других установок.

При применении поперечной схемы распределительной сети по периметру разработки сооружаются магистральные бортовые ВЛ, к которым через приключательные пункты присоединяют ВЛ или КЛ (ответвления), спускающиеся в карьер и пересекающие уступы. К этим поперечным ВЛ с помощью ППП гибкими кабелями (КГЭ) присоединяются;, экскаваторы, ПКТП и другие установки.

Схема поперечной распределительной сети может выполняться и без бортовой магистральной ВЛ, а непосредственным спуском в карьер нескольких ВЛ, отходящих от источника питания.

Расстояние между ПИП, присоединенными к бортовой ВЛ, а также между поперечными ВЛ, спускающимися в карьер, выбирается в пределах 200--400 м в зависимости от принятой на карьере длины экскаваторного кабеля.

2.3 Системы освещения на карьерах

Система освещения карьеров определяется такими факторами, как глубина и площадь карьера, высота и число рабочих уступов и забоев, а также машин и механизмов, работающих на карьере.

В практике наиболее распространенными являются следующие системы освещения карьеров:

- стационарное и переносное освещение со светильниками наружной установки;

- стационарное прожекторное освещение;

- местное освещение переносными прожекторами;

- смешанное освещение стационарными и переносными прожекторами.

Система освещения светильниками применяется на небольших карьерах. Светильники располагаются на опорах ЛЭП, устанавливаемых вдоль фронта работ. Светильники применяют и на крупных карьерах для освещения мест разгрузки (например, на отвалах). Кроме того, в последние годы на крупных и глубоких карьерах применяются светильники с ксеноновыми лампами для освещения всей площади карьера. Стационарное прожекторное освещение применяется на небольших карьерах, имеющих небольшие площадь и глубину. В этом случае прожекторы устанавливаются на стационарных опорах, располагаемых на нерабочем борту.

Система местного освещения переносными прожекторами применяется на глубоких карьерах, занимающих большую территорию и при большом числе рабочих уступов. Прожекторы устанавливаются на передвижных (переносных) деревянных или металлических мачтах или металлических опорах.

Широкое применение находит система смешанного освещения стационарными и переносными прожекторами и светильниками. Выполнение перечисленных систем для обеспечения требуемой освещенности связано с установкой большого числа прожекторов и светильников, большой протяженностью осветительных ЛЭП, с неудобством эксплуатации переносных опор. Кроме того, на карьерах, где ведутся взрывные работы, необходимо устройство приспособлений для защиты осветительной аппаратуры от механических воздействий взрывной волны и разлетающихся во время взрывов кусков породы. Поэтому в настоящее время все большее внимание уделяется устройству мощных осветительных установок обеспечивающих общую освещенность площади карьера в пределах требуемых норм. Так, например, для глубоких карьеров освещение всей площади предлагается производить светильниками с лампами ДКсТ.

Светотехнические расчеты сводятся к решению следующих задач: определение мощности ламп, для получения заданной освещенности при выбранном типе светильников и их расположения; определение числа и расположения светильников известной мощности для получения заданной освещенности; определение ожидаемой (расчетной) освещенности при известном типе, расположении и мощности светильников.

Для решения перечисленных задач в практике проектирования используются методы коэффициента использования светового потока и вытекающего из него метод удельной мощности и точечный.

При светотехнических расчетах для условий открытых горных работ пользуются значениями нормируемой освещенности.

2.4 Освещение карьеров и отвалов

Электрическое освещение на карьерах и отвалах должно обеспечивать освещенность рабочих мест в соответствии с требованиями ЕКБ.

Склады взрывчатых материалов должны быть оснащены в соответствии с едиными правилами безопасности при взрывных работах.

Машинные, служебные, складские помещения погрузочных комплексов, в которых установлены насосы, компрессоры, лебедки и другие машины и механизмы, оборудуются электрическим освещением в соответствии с требованием ПУЭ и действующими нормами искусственного освещения.

Для осветительных сетей карьера, а также для систем освещения передвижных машин должна применяться электрическая система с изолированной нейтралью при линейном напряжении не выше 220 В. При применении специальных видов освещения допускается напряжение выше 220В.

Для питания ручных переносных светильников должно применяться линейное напряжение .не выше 36 В переменного тока и 48 В постоянного тока. При применении тепловозной тяги допускается применять для питания ручных переносных светильников постоянный ток напряжением до 75 В.

Для осветительных установок типа ДКСТ, устанавливаемых на стационарных опорах для освещения отвалов, автомобильных дорог внутри и вне карьера, а также для освещения рабочих площадок карьера, разрешается применение напряжения 220 В с питанием от индивидуальных трансформаторных подстанций с заземленной нейтралью.

Обслуживание осветительных установок с пусковыми устройствами производится по наряду не менее чем двумя лицами.

Защита отходящих линий напряжением 6--10 кВ от ПКТП 35/6-10 кВ, а также передвижных распределительных пунктов и распределительных устройств (РУ) напряжением 6--10 кВ с питающим и отходящим воздушными линиями должна осуществляться по схемам. Если воздушные линии выполнены на металлических или железобетонных опорах, установка трубчатых разрядников (комплектов FV1 и FV2) не требуется.

Зашита ПКТП напряжением 6-10/0,23-0,4 кВ при мощности трансформатора 630 кВ-А и менее должна осуществляться со стороны ВН установкой комплекта вентильных разрядников на вводе подстанции или на сборке у трансформатора (до предохранителей). Замена вентильных разрядников на трубчатые не допускается.

Защита трансформаторных подстанций 6-10/0.23-0,4 кВ, работающих

на отходящие воздушные линия длиной более 500 м и имеющих изолированную нейтраль , должна выполняться низковольтными вентильными разрядниками, присоединенными к шинам РУ соответствующего напряжения. Защита передвижных подстанций напряжением 6-10/0,23-0,4 кВ не требуется, если они к ВЛ подключены через промежуточные ПП, оборудованные вентильными разрядниками.

2.5 Требования, предъявляемые к защите от внутренних перенапряжений электроустановок

Защита от внутренних перенапряжений карьерных электроустановок предназначается для глубокого ограничения перенапряжений, возникающих при коммутациях, как в нормальном режиме, так и в аварийном, отключающими аппаратами, при дуговых однофазных замыканиях на землю в карьерных сетях с изолированной нейтралью.

Поскольку к карьерным электроустановкам предъявляются повышенные требования по электробезопасности, то и требования к защите должны, прежде всего, увязываться с требованиями электр о безопасности.

Защита должна снижать перенапряжения до такого уровня, чтобы обеспечивался запас электрической прочности изоляции электрооборудования и наиболее лучший режим эксплуатации. Поэтому необходимо ограничивать перенапряжения достаточно глубоко. Наиболее перспективно для этой цели использование нелинейных резисторов на основе окиси цинка. Высокая нелинейность вольтамперной характеристики этих резисторов позволяет осуществлять глубокое ограничение перенапряжений.

2.6 Защита передвижных трансформаторных подстанций и распределительных устройств

Открытые распределительные устройства (ОРУ) и передвижные трансформаторные подстанции напряжением 35/6-10 кВ с трансформаторами единичной мощностью 1600 кВ-А и более в районах с числом грозовых часов в году более 20 должны иметь защиту от прямых ударов молнии. Такая защита не требуется для ПКТП 35/6-10 кВ с трансформаторами единичной мощностью менее 1600 кВ-А независимо от числа грозовых часов в году, а также для всех ОРУ и подстанций напряжением 35/6-10 кВ в районах с числом грозовых часов в году не более 20.

Коммутационные перенапряжения возникают при включениях и отключениях ненагруженных электродвигателей и трансформаторов конденсаторных установок при дуговых замыканиях на землю в сетях с изолированной и с компенсированной нейтралью. Резонансные перенапряжения могут существовать длительное время, пока не изменятся условия, при которых возник резонанс или феррорезонанс.

Перенапряжения на электродвигателях рассматриваются как наложение высокочастотных составляющих на напряжение рабочей частоты. Они могут быть разбиты на две группы; перенапряжения, возникающие в результате длительной работы сетей с изолированной или с неизолированной нейтралью в несимметричных режимах с одной заземленной фазой, и перенапряжения при неодновременном включении и отключении фаз электродвигателей при АПВ или АВР.

Работа высоковольтных электродвигателей в сетях с изолированной нейтралью, наличие неодновременностн включения и отключения контактов включателя в процессе коммутаций - создают условия для возникновения свободной составляющей колебаний в системе кабель--электродвигатель с частотой 10--15 кГц.

Перенапряжения при включения электродвигателей определяются временный разбросом включения фаз выключателя. Наихудшие условия возникают когда включение происходит в режиме противофазы напряжений сети и электродвигателя при запаздывании включения фаз на полпериода колебаний системы кабель -- электродвигатель.

2.7 Защита вращающихся электрических машин

Защита от атмосферных перенапряжений для электрифицированных агрегатов, отключаемых во время грозы, не требуется. Защита питающихся по гибкий кабелям одноковшовых экскаваторов, не отключаемых при грозе, от атмосферных перенапряжений, должна выполняться комплектом вентильных разрядников.

Защита вращающихся электрических машин (насосов и землесосов, установок гидромеханизации, насосов водоотливных установок и т.п.), присоединенных к ВЛ напряжением 6--10 кВ непосредственно или через короткие (до 50 м) кабельные вставки, должна осуществляться с учетом грозовой активности к мощности двигателей.

В районах с сильной грозовой активностью, но при суммарной мощности двигателей менее 1000 кВт, а также в районах с умеренной и слабой грозовой активностью и суммарной мощностью двигателей 3000 кВт и более рекомендуется выполнять защиту по упрощенной схеме .

В районах с умеренной и слабой грозовой активностью при суммарной мощности двигателей менее 3000 кВт защита может выполняться без установки защитных емкостей.

Двигатели напряжением до 1000 В, присоединенные непосредственно к БЛ, специальной защиты не требуют, если длина ВЛ, питающей двигатели, не превышает 500 м. При большей длине ВЛ на концевой опоре необидно устанавливать искровой разрядник с зазором 7--10 мм.

2.8 Выбор средств защиты электроустановок от атмосферных перенапряжений

Вентильные разрядники выбирают, исходя из номинального напряжения защищаемого электрооборудования, уровня электрической прочности его изоляции и наибольшего возможного напряжения частотой 50 Гц между проводом и землей в месте присоединения разрядника к сети. Номинальное напряжение вентильного разрядника должно соответствовать номинальному напряжению сети, на которой он устанавливается. Серия и тип вентильных разрядников должны соответствовать назначению разрядников по виду защищаемого оборудования.

Трубчатые разрядники предназначаются для защиты от атмосферных перенапряжений изоляции линии электропередачи - в совокупности с другими средствами защиты ~ - изоляции электрических машин и электрооборудования станций и подстанций. Отечественной промышленностью на напряжение 3-35кВ выпускаются трубчатые разрядники серий: РТФ - разрядник трубчатый фибробакелитовый и РТВ - разрядник трубчатый винипластовый .

В обозначении разрядников в числителе указывается номинальное напряжение кВ, в знаменателе - нижний и верхний пределы отключаемых токов кА.

При выборе трубчатых разрядников для установки в электрическую сеть необходимо учитывать:

- номинальное напряжение сети;

-ток короткого замыкания (к.з.) в точке сети, куда предполагается установить трубчатый разрядник;

- режим работы нейтрали сети, где будет работать выбираемый разрядник (в зависимости от режима нейтрали принимается расчетный ток к.з.);

- разрядные характеристики защищаемой изоляции.

Верхний предел обрываемого разрядником сопровождающего тока должен быть не менее максимального эффективного значения тока к.з. в данной точке сети (с учетом апериодической составляющей), а нижний предел - не больше минимального возможного в данной точке сети тока к.з. (без учета апериодической составляющей).

Максимальный ток к.з. определяется для наиболее неблагоприятной возможной схемы работы сети как действующее значение тока к.з. в первый полупериод с учетом апериодической составляющей, для чего действующее значение симметричной составляющей за первый полупериод умножают на 1,3. Минимальный сопровождающий ток определяется так же, но без учета апериодической составляющей.

Трубчатые разрядники необходимо выбирать так, чтобы значение тока к.з. было ближе к верхнему пределу обрываемых разрядником токов, поскольку в процессе эксплуатации внутренний диаметр разрядника увеличивается из-за выгорания трубки и весь диапазон отключаемых токов смешается в сторону больших значений. Для сети с изолированной нейтралью трубчатые разрядники выбирают по току двух- или трехфазного к.з. на землю.

При выборе трубчатых разрядников для сети с изолированной нейтралью следует иметь в: виду, что весьма малые токи, соответствующие токам однофазного замыкания на землю, гасятся разрядниками, хотя это и не указано в их паспортных данных. Разрядники на 35 кВ отключают емкостные тока до 15 А, а разрядники на 6 и 10 кВ -- до 80--90 А. Ток к.з. проходящий через трубчатые разрядники во время их работы, может ограничиваться сопротивлением их заземления настолько, что он окажется ниже нижнего предела, указанного в паспорте разрядника.

Места перехода с ВЛ на кабельную линию защищают одним комплектом трубчатых разрядников, устанавливаемых на опоре перехода. Кабельные вставки должны быть защищены с обеих сторон трубчатыми разрядниками. В местах перехода с деревянных опор на железобетонные и металлические трубчатые разрядники устанавливают на первых железобетонных или металлических опорах.

Для защиты от атмосферных перенапряжений на стационарных и передвижных контактных и питающих сетях должны применяться вентильные и трубчатые разрядники.

Вывод: В разделе Электроснабжение и электрооборудование предприятия проанализирована система электроснабжения АО «Костанайские минералы», учет электроэнергии которого будет производить АСКУЭ предприятия «ЖитикараКоммунЭнерго».

3. СТРУКТУРА И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА УПРАВЛЕНИЯ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ

3.1 Структура и технические средства управления производства

На щитах и пультах операторной размещены многочисленные средства отображения информации; мнемосхема со световой аварийной и технологической сигнализацией, звуковые сигнализаторы, индикаторы, алфавитно-цифровые печатающие устройства, дисплеи, регистрирующие и показывающие вторичные приборы [21]. Кроме того, в операторской находятся средства регулирования, программно-логического управления, защиты и блокировки. Они могут быть выполнены в традиционном исполнении или же в виде микропроцессорных контроллеров, на которые возлагается определённые функции управления процессом. На щитах и пультах помещены и органы управления, с помощью которых человек может непосредственно вмешиваться в процесс. Управление технологическим процессом с помощью АСУТП осуществляется следующим образом.

Устройства регулирования и управления автоматически поддерживают нормальный технологический режим процесса. Оперативный технологический персонал ТОУ (операторы, начальник установки, начальник смены) получает текущие оперативные данные от чувствительных элементов с помощью приборов, индикаторов и сигнализаторов, а также развёрнутую обратную информацию от информационной под системы АСУТП через пульты и дисплеи и принтеры. На основании получаемой информации технологический персонал анализирует ход процесса.

Оперативный технологический персонал при управлении технологическим объектом использует управляющую подсистему АСУТП, которая исходя из заданного критерия управления, выясняет, достигается ли цель управления.

Если цель не достигается, то управляющая подсистема определяет, как не обходимо изменить технологический режим, т. е. каковы должны быть управляющие воздействия. В зависимости от режимов работы АСУТП рассчитанные значения могут реализовать в виде рекомендации оператору, путем изменения установок регуляторов, непосредственно через исполнительные механизмы.

Эксплуатация вычислительной техники и комплекса преобразователей осуществляются эксплуатационным персоналом АСУТП.

Связь данной АСУТП с другими АСУ (с АСУ следующего и предыдущего по ходу обрабатываемого сырья технологических процессов, с АСОДУ - автоматизированной системой оперативно-диспетчерского управления, с АСУ предприятия) осуществляется с помощью специальных устройств связи.

Горно-транспортное предприятие представляет собой сложный технологический комплекс, состоящий из отдельных технологических звеньев, работа которых должна быть четкой и согласованной.

Для решения этой задачи проектом предусматривается диспетчерская служба, которая координирует работу в целях улучшения организации производства, рационального использования карьерного оборудования, увеличение пропускной способности транспортных звеньев. Эффективность диспетчерской службы зависит от правильного выбора структуры и средств диспетчеризации.

Отечественная и зарубежная практика показала, что целесообразнее автоматизировать работу различных установок, чем управлять ими централизованно с диспетчерского пункта. Если же автоматизация какой-либо установки невозможна, то управлять ею должны операторы, находящиеся непосредственно у механизмов.

Диспетчерская служба увязывает деятельность всех участков и служб между собой и другими цехами рудоуправления. Она создает условия для централизованной гибкой маневренности всеми имеющимися в рудоуправлении ресурсами в целях наиболее эффективного их использования для быстрого оказания участкам необходимой помощи и предупреждения отклонений от установленных оперативных графиков.

Проектом предусматривается трехступенчатая диспетчерская связь:

- горный диспетчер;

- транспортный диспетчер;

- энергодиспетчер.

Горный диспетчер рудника согласовывает работу отдельных звеньев карьера. В обязанности горного диспетчера входит:

1. контроль за нормами режимов работы карьера; регулирование взаимоотношений между участками и службами;

2. учет произведенной за смену работы;

3. оказание помощи и контроля за своевременным устранением
аварий.

Транспортный диспетчер осуществляет оперативное управление автомобильным и железнодорожным транспортом в карьере.

Энергодиспетчер следит за обеспечением энергией горного оборудования, осуществляет оперативные включения и отключения электроприемников, воздушных линий, подстанций.

Энергодиспетчер и транспортный диспетчер в своей работе подчиняются горному диспетчеру.

Связь на карьере является техническим средством управления открытыми горными работами. На карьере проектом предусматривается следующие виды связи:

- связь горного диспетчера;

- связь транспортного диспетчера;

- административно-хозяйственная связь;

Административно - хозяйственная связь объединяет управление карьера с цехами, отделами службами, предприятиями. Все цеха, участки, отделы рудоуправления и главные специалисты подключены к АТС промзоны.

Оперативно-диспетчерская связь с производственными участками, отделами, бригадами осуществляется следующими видами: телефонная связь, громкоговорящая связь, радиосвязь.

Прямая телефонная связь с начальниками участков, цехов, отделов и главными специалистами осуществляется через коммутатор «Псков-2», «Миг».

Связь диспетчера с вскрышными, добычными и отвальными участками осуществляется радиостанцией типа «KENWOOD».

Для связи диспетчера с машинистами локомотивов осуществляется с помощью радиостанции «Недра».

Связь с аварийными бригадами и дежурными механиками осуществляется с помощью малогабаритных носимых радиостанций типа «KENWOOD».

Помимо АСОДУ (автоматизированной системы оперативно-диспетчерского управления) в АО «Костанайские минералы» внедрена система автоматизированного планирования, проектирования и сопровождения горных работ. Внедрение систем автоматизированного проектирования позволяет получить значительный экономический эффект, который достигается как в сфере производства, так и в сфере проектирования. Система дает возможность оперативной корректировки проектных и плановых решений при изменении исходных данных и при необходимости оценки новых вариантов.

ИГД им. Д.А. Кунаева разработал для АО «Костанайские минералы» и внедрил программно-технический комплекс «Система автоматизированного сбора информации об основных показателях горно-траспортного комплекса карьера на основе спутниковой навигации», разработал программное обеспечение для подсчета запасов руды на основе базы данных геологической информации по материалам детальной и эксплуатационной разведок, создали методику картирования месторождения по технологическим показателям при обогащении. Таким образом, создана методическая основа для разработки автоматизированной технологии геолого-технологического моделирования Джетыгаринского месторождения; формирование и внедрение баз данных маркшейдерской информации; решение основных маркшейдерских задач с графической интеграцией результатов; операции с поверхностями; определение площадей и объемов объектов в заданных контурах; определение горной массы и погашенных запасов полезного ископаемого.

Для электронного информационного обмена между управлением и подразделениями предприятия были созданы сетевые структуры в подразделениях и коммутационный узел на промзоне. Этот узел играет роль связующего звена между всеми доменами сетевой структуры предприятия.

Технические каналы передачи данных реализованы на SHDSL и беспроводной технологии, этот выбор обусловлен рельефом местности и соотношением цена - производительность. Аппаратно реализован на коммутаторах и маршрутизаторах CISCO, SHDSL модемах TELINDUS и беспроводных мостах VIP 110-24.

Таким образом, на сегодняшний день на АО «Костанайские минералы» реализована разветвленная сетевая инфраструктура, позволяющая производить информационный обмен в различных режимах, в которую и будет включена система автоматизированного учета электроэнергии.

3.2. Организация и строение АСКУЭ

Первой АСКУЭ можно считать информационно-измерительную систему электроэнергии ИИСЭ-1-48. В этих системах для измерения электрической энергии использовались электроиндукционные счетчики и устройства формирования импульсов, выходные сигналы которых поступали на входы устройств сбора данных. Последние представляли собой контроллеры, построенные на основе стандарта КАМАК, и выполняли функцию электронных сумматоров. Система ИИСЭ нашла широкое применение в промышленности, а заложенные в ней системные и архитектурные решения были использованы во многих отечественных АСКУЭ.