Автоматизация электроприводов второго подъема водозабора станции Хабаровск-1

Для того чтобы преобразователь частоты работал в двух направлениях, параметр надо установить на „ЛП”. Направление работы преобразователя частоты будет задано дистанционно или выбранной кнопкой на панели управления (местный режим работы).

Способ остановки определяется параметрами 1.20-1.22.

Параметр 1.20 определяет способ остановки подключаемого двигателя. Для значения „выбег”, после команды „СТОП”, преобразователь частоты выключит напряжение, а двигатель остановится при помощи свободного выбега (по инерции).

Номинальные данные двигателя задаются в параметрах 1.23-1.26.

На основании паспортных данных двигателя следует определить номинальный ток, cosц и по номинальной скорости определить количество пар полюсов двигателя.

Параметр 1.23 - номинальный ток двигателя в процентах от номинального тока преобразователя частоты.

С помощью формулы 2.1 найдем, на сколько процентов ток потребляемый электродвигателем меньше тока на выходе преобразователя частоты:

, (2.1)

где Iпр - ток на выходе преобразователя частоты;

Iпотр - ток потребления электродвигателем из формулы 2.3.

Из этого следует, что параметр 1.23 следует выставить на 91.9 %.

Параметр 1.24 - номинальный коэффициент мощности двигателя cosц.

У нашего двигателя он равен 0.89 %.

В параметре 1.25 следует задать количество полюсов двигателя. В таблице 2.1 указывается количество полюсов в зависимости от синхронной скорости.

Синхронную скорость можно установить, принимая самую близкую к номинальной скорости.

Таблица 2.1

Количество полюсов в зависимости от синхронной скорости

Синхронная скорость, об/мин	Количество полюсов, шт.
3000	2
1500	4
1000	6
750	8

В нашем случае параметр 1.25 равен 4.

Параметр 1.26 представляет собой номинальное скольжение двигателя Sn, %, его вычисляют по формуле:

, (2.2)

где ns - скорость двигателя без нагрузки, об/мин;

nn - скорость двигателя с номинальной нагрузкой, об/мин.

Компенсация скольжения определяется параметром 1.27.

Если параметр 1.27 установлен на „ДА”, устройство работает с компенсацией скольжения в соответствии с рисунком 2.6.

Рис 2.6 Зависимость n от M

1 - система без компенсации скольжения;

2 - система с компенсацией скольжения;

Мn - момент с номинальной нагрузкой.

Частота выходного напряжения увеличится таким образом, чтобы сохранилась постоянная скорость двигателя n при изменениях момента нагрузки M.

Для компенсации скольжения ставим параметр 1.26 на 3.33%, параметр 1.27 «ДА»

Ток, который потребляет двигатель при работе от преобразователя частоты (IПОТР), можно рассчитать через механические характеристики двигателя n и М по формуле:

, (2.3)

где k - коэффициент искажения тока, связанный с алгоритмом формирования синусоиды тока с помощью ШИМ принимает значения от 0,95 до 1,05 и не имеет размерности; n - частота вращения вала двигателя, об/мин; М - момент нагрузки на валу двигателя, Н·м; 9,55 - коэффициент приведения внесистемных (по отношению к принятым в системе СИ) единиц; з - КПД двигателя; cos ц - коэффициент мощности двигателя;U - линейное напряжение на обмотках двигателя.

Сначала найдем момент нагрузки на валу двигателя по формуле:

, (2.4)

где P - мощность двигателя насоса равная 160кВт.

Зная момент нагрузки и параметры двигателя найдем, потребляемый им ток, чтобы верно подобрать преобразователь частоты. Потребляемый ток найдем по формуле 2.3:

Зная ток потребления, выбираем преобразователь ПЧ-С300/310 с номинальным выходным током 310 Ампер.

Установка ПИ-регулятора определяется параметрами 1.29-1.31.

Назначение ПИ-регулятора - удержание контролируемой величины на заданном уровне.

Параметром 1.29 устанавливается усиление пропорционального звена ПИ-регулятора, а параметр 1.30 определяет временной коэффициент ПИ-регулятора (постоянная времени интегрирования).

2.2 Расчет пусковых характеристик и режимов работы насоса

В стандартных параметрах ПЧ укажем время, за которое выходная частота(f) достигнет от 0 до 50 Гц (Темп разгона) и от 50 до 0 Гц (Темп остановки) tразг = 10 сек; tостан = 5сек; fном = 50Гц.

Зная время для разгона и остановки можно посчитать, насколько будет изменяться fвых в секунду при каждом из темпов по формулам 2.5 и 2.6:

(2.5)

(2.6)

Зная скорость изменения частоты (; ) можно найти изменение скорости вращения (n) в секунду, при разгоне и остановке насоса по формулам 2.7 и 2.8:

(2.7)

где P - число пар полюсов машины.

На рисунках 2.7 и 2.8 изображены пусковая и тормозная характеристики.



Рис 2.7 График темпа разгона насоса

(2.8)

Рис 2.8 График темпа остановки насоса

Исходя из данных нами в алгоритме работы, у насоса будет 3 режима работы:

- при минимальном уровне воды в башне насос будет работать на 100 %;

- при среднем уровне воды в башне насос будет работать на 70 %;

- при высоком уровне воды в башне насос будет работать на 40 %.

Нур1=100%; Нур2=70%; Нур3=40%.

Исходя из выше перечисленных данных, можно вычислить по формуле 2.9 частоту напряжения, которым питает преобразователь частоты электропривод насоса для каждого из уровней воды:

; (2.9)

;

;

.

где Нур- показывает на сколько процентов работает насоса в зависимости от уровня воды в башне.

Зная частоту при каждом из уровней, можно найти скорость вращения насоса для каждого уровня воды в башне:

; (2.10)

;

;

.

Зная скорость вращения при каждом уровне воды и номинальный момент двигателя можно найти мощность при каждом уровне воды по формуле:

; (2.11)

;

;

.

Согласно произведенным расчетам, построим нагрузочную диаграмму работы насоса при каждом из уровней воды, рисунок 2.9.

Рис 2.9 Диаграмма мощности работы насоса при каждом из уровней воды

2.3 Описание электрических схем соединений водонапорной башни и насосной станции

На схемах 1 и 2 показаны соединения приборов насосной станции и водонапорной башни. Все оборудование каждого из объектов связанно со своим контроллером через интерфейс RS-485 и опрашивается поочередно, а объекты между собой связанны через 2 радио модуля «Пульсар» на частоте 433МГц. Радио модуль башни работает в режиме передачи, а радио модуль станции в режиме приема, вся информация с 2-х контроллеров поступает на ПК дежурного. Первыми опрашиваются датчики уровня воды на башне, вторыми датчики давления на башне и станции, далее счетчики расхода воды и затем принимается решение контроля насоса в зависимости от полученных данных, и подаются соответствующие оповещения и сигнализации на ПК дежурному персоналу.

С ПК дежурного по интерфейсу RS-485 можно осуществлять переход с одного насосного агрегата на другой с помощью команд «Открытия» и «Закрытия» задвижек с электроприводом, а также управление насосными агрегатами с помощью команд «Пуск» и «Остановка» что позволяет:

- упростить технологию смены работающего насоса;

-исключает пребывание человека в опасной зоне;

-экономит физические силы персонала.

2.4 Алгоритм работы системы автоматизации водозабора

Рис 2.10 Алгоритм работы системы автоматизации водозабора

ДУ1 - датчик нижнего уровня; ДУ2 - датчик среднего уровня; ДУ3 - датчик высокого уровня; ДД1 - датчик давления на станции; ДД2 - датчик давления на башне; V1 - показания счётчика на станции; V2 - показания счётчика на башне.

2.4.1 Описание алгоритма работы системы автоматизации

После включения насоса начинается опрос датчиков уровня воды на башне поочередно. В зависимости от уровня воды, преобразователь частоты регулирует скорость вращения насоса. Далее начинается опрос датчиков давления, если разница между показаниями датчика на станции и датчика на башне составляет от 0 до 20%, тогда начинается опрос счетчиков расхода воды, если свыше 20% тогда на ПК дежурному поступает сигнализация «Низкое давление на башне» после этого начинается опрос счетчиков расхода воды. Если разница показаний между счётчиком на станции и счетчиком на башне составляет от 0 до 10%, тогда алгоритм опроса начинается сначала, если свыше 10% на ПК диспетчеру поступает сигнализация «потеря воды в магистрали» далее опрос начинается сначала.

2.5 Принцип управления насосной станцией 2-го подъёма

Преобразователь частоты имеет доступные 16-битные регистры с детализацией их атрибутов (считывание/запись) и адресов.

По адресу 1 производится запись в регистр «Заданная по RS частота ПЧ», направление вращения, пуск” в соответствии с таблицей 2.2.

Таблица 2.2

Адрес1запись в регистр «Заданная по RS частота ПЧ»

15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
ST	LP	-	-	-	Заданная частота 0,1-200,0 Гц, шаг 0,1Гц

ST - установка этого бита в состояние «1» запускает двигатель, а в состояние «0» - останавливает (при условии, что параметр 2.34 = ДА);

LP - выбор направления влево - 1 или вправо - 0.

Принцип управления подачи воды на водонапорную башню показан на рисунке 2.11.

Рис 2.11 Принцип управления подачи воды на водонапорную башню

где X1-нижний уровень; X2-средний уровень; X3-верхний уровень; Q-управление насосом.

После опроса датчиков уровня (X1, X2, X3) информация о их состоянии будет отправлена с контроллера PLC1 на контроллер PLC2 по радиоканалу (433МГц), с PLC2 по адресу 1на ПЧ будет производиться запись в регистр “Заданная по RS частота ПЧ, направление вращения, пуск” в контроллере PLC2 в определенной ячейке памяти для каждого состояния будет присвоен свой 16 битный код с данными о направлении вращения и частоте питания насоса таблица 2.3.

X1=11000111101010001- пуск, частота 50 Гц, направление вправо;

X2=11000111101010011- пуск, частота 35 Гц, направление вправо;

X3=11000111101010111- пуск, частота 20 Гц, направление вправо.

Таблица 2.3

Состояния датчиков уровня

X1	1	1	1
X2	0	1	1
X3	0	0	1
Q	11000111101010001	11000111101010011	11000111101010111

2.5.1 Программирование и визуализация ОВЕН ПЛК в среде Codesys

Симуляцию процессов датчиков уровня и давления покажем с помощью языка Continuous Function Chart(CFC) в среде программирования Codesys.

Язык непрерывных функциональных схем CFC - это графический язык программирования, основанный на языке функциональных блоковых диаграмм. Однако здесь нет цепей, и возможно произвольное расположение графических элементов. Управление датчиками уровня и давления в среде Codesys показаны на рисунках 2.11-2.12.

Рис 2.11 Функциональная схема работы датчиков давления в среде Codesys методом Continuous Function Chart

Пока давление в магистрали больше 9.6 мПа с блоков GE поступает сигнал TRUE(1) на блок AND, если оба сигнала TRUE(1) то на выходе Q сигнал TRUE(1). Если хотя бы на одном из датчиков давление меньше 9.6 мПа на выходе Q будет сигнал FALSE(0), и тогда на пульте диспетчера загорится сигнал «ТРЕВОГА НИЗКОЕ ДАВЛЕНИЕ В МАГИСТРАЛИ».

Рис 2.12 Функциональная схема работы датчиков уровня в среде Codesys методом Continuous Function Chart

Если с датчиков уровня X1,X2,X3 на блоки MOVE поступает сигнал TRUE(1) то на выходе каждому из блоков будет присвоено 16 битное число, которые далее будут сравниваться между собой на блоках MAX и большее из них придет на выход Q. Если же с датчика поступает сигнал FALSE(0), на выходе блока MOVE будет также FALSE(0) который будет сравниваться с числами других блоков и большее число будет на выходе Q.

В случае неправильной работы, либо поломки датчиков на мониторе у диспетчера загорится сигнал «ТРЕВОГА ОШИБКА СИГНАЛА С ДАТЧИКОВ УРОВНЯ».

2.6.1 Визуализация панели приборов и пульта управления на ПК дежурного в среде Codesys

Рис 2.13 Визуализация панели приборов и пульта управления на ПК дежурного в среде Codesys

Описание панели приборов на ПК дежурного.

На мониторе у дежурного будут видны изменени процессов при подаче воды с насосной станции в водонапорную башню.

Видимость изменения будут обеспечивать приборы на панели:

- два манометра для контроля давления на насосной станции и на подходе к водонапорной башне;

- три датчика уровня воды для контроля заполненности водонапорной башни;

- два счетчика расхода воды для учета о потреблении воды и потерях воды в магистрали при транспортировке.

С пульта диспетчера можно управлять процессами пуска и остановки насоса, а также открытие и закрытие задвижек которые перекрывают непосредственно каждая свой насос.

Таким образом, смена рабочего насоса может быть произведена, не отходя от ПК дежурного.

Также на ПК дежурного изображена панель, которая сигнализирует о нарушениях в технологическом процессе и неисправностях оборудования. С помощью этих тревог можно быстро определить неисправное оборудование, либо причину нарушения в технологическом процессе и ликвидировать их с наименьшими последствиями и потерями для потребителя и предприятия.

3. Разработка мероприятий по БЖД при ЭКСПЛУАТАЦИИ НАСОСных агрегатов

3.1Анализ вредных и опасных производственных факторов

При использовании насосов и насосных агрегатов могут возникнуть опасные производственные факторы:

- механические опасности;

- раздавливание, ранение, разрезание или разрыв, запутывание, захват, удар, втягивание и стирание;

- повреждения выбросом жидкости под высоким давлением;

- выброс частей, разрушение во время работы;

- потеря устойчивости (опрокидывание);

- электрические опасности;

-опасность при работе с электрооборудованием. Контакт с токоведущими частями под напряжением;

- опасность от электростатического заряда;

- термическая опасность;

- опасность от шума;

- опасность от вибрации;

-опасность, связанная с неожиданными пусками, поворотами, прокручиванием;

-опасность, связанная с отсутствием или неправильным расположением средств защиты.

3.2 Мероприятия защиты и предотвращения воздействия опасных и вредных производственных факторов

Для защиты от воздействия опасных и вредных производственных факторов необходимо соблюдать меры безопасности, применять соответствующие средства индивидуальной и коллективной защиты:

при повышенном уровне шума нужно применять противо-шумные наушники, вкладыши «Беруши» или ограничивать время пребывания в зоне повышенного шума;

при недостаточной освещенности рабочей зоны следует применять дополнительное местное освещение (фонари, переносные электрические светильники и т.д.);

при наличии факторов повышенной вибрации от механизмов топливной системы применяют различного рода виброизоляцию, виброгашение и вибродемпфирование.

Основным показателем, определяющим качество виброизоляции машины, установленной на виброизоляторы с жесткостью С и массой М, является коэффициент виброизоляции (КП). Он показывает, какая доля динамической силы Fф или ускорения аф, от общей силы или ускорения, действующих со стороны машины, передается виброизоляторами фундаменту:

(3.1)

,

где f0 - частота собственных колебаний, Гц;

f -частота возмущающей силы, Гц.

Частота собственных колебаний машины определяется по формуле:

(3.2)

Гц

где g - ускорение свободного падения; g = 9,81 см/с2.

дcn - статическая осадка виброизолятора под действием собственной массы машины определяется по формуле:

(3.3)

Частота возмущающей силы определяется по формуле:

, (3.4)

где n - частота вращений, об/мин; m - номера гармоник, m= 1,2,3,....

При работе вблизи вращающихся механизмов необходимо ограждение подвижных частей и вывешивание знаков и плакатов безопасности, а у работника не должно быть развевающихся частей одежды, которые могут быть захвачены движущимися частями механизмов.

При необходимости нахождения вблизи горячих частей оборудования, следует соблюдать меры по защите от ожогов и действия высоких температур (ограждение оборудования, вентиляция, теплая спецодежда, знаки безопасности и т.д.).

При выполнении работ на участках с температурой воздуха выше 33 0C необходимо применять режим труда с интервалами для отдыха и охлаждения, которые определяет руководитель работ.

Для защиты от поражения электрическим током; не прикасаться к свисающим или лежащим на земле неизолированным проводам, руководствоваться знаками электробезопасности, не входить без сопровождающих лиц в РУ.

Для предотвращения воздействия вредных и опасных факторов рабочему по наладке и испытаниям выдаются спецодежда и средства индивидуальной защиты. Рабочий обязан знать и соблюдать требования установленного противопожарного режима на рабочем месте, в других помещениях и на территории предприятия. Уметь пользоваться первичными средствами пожаротушения.

3.3 Общие требования БЖД при работе с насосными агрегатами

Ответственным за безопасную эксплуатацию и техническое состояние насосов назначается лицо из числа специалистов предприятия, имеющих опыт работы по эксплуатации насосов, прошедших проверку знаний в установленном порядке и имеющих соответствующее удостоверение.

К обслуживанию насосов допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинское освидетельствование, обучение по соответствующей программе, проверку знаний квалификационной комиссией и получившие удостоверение на право обслуживания насосов.

Повторная проверка знаний у работников насосной проводится квалификационной комиссией не реже одного раза в год. Допуск работников к самостоятельному обслуживанию насосов оформляется приказом по предприятию.

На предприятии разрабатывается и утверждается главным инженером инструкция по режиму работы и безопасному обслуживанию насосов. Инструкция находится на рабочих местах и выдается работникам под расписку.

Схемы включения насосов вывешиваются на рабочих местах. Работники, обслуживающие насосные, обеспечиваются спецодеждой и спец обувью в соответствии с действующими нормами (костюмом хлопчатобумажным; рукавицами комбинированными).

В насосной станции имеются огнетушители ОВП-8.

Работники, обслуживающие насосные, должны уметь пользоваться первичными средствами пожаротушения.

В насосной запрещается нахождение лиц, не имеющих отношения к эксплуатации насосов и оборудования насосной. В необходимых случаях посторонние допускаются в насосную станцию только с разрешения администрации и в сопровождении ее представителя.

Запрещается загромождать помещение насосной или хранить в нем какие-либо материалы или предметы. Проходы в насосном помещении и выходы из него должны быть всегда свободны.

Не допускается размещение баков с легковоспламеняющимся жидким топливом, а также запасов горюче-смазочных материалов в помещении, где установлен насос.

Надзор за техническим состоянием насосов в период эксплуатации путем наружного осмотра осуществляется: ежесменно работниками котельной с записью в сменном журнале; ежедневно лицом, ответственным за безопасную эксплуатацию и техническое состояние насосов; периодически не реже одного раза в год главным инженером предприятия.

Результаты периодического наружного осмотра должны отражаться в акте обследования насоса.

3.4 Требования охраны труда

Перед началом работы.

Работник имеет право на отказ от выполнения работы в случае возникновения опасности для его жизни и здоровья вследствие нарушения требований охраны труда, до устранения такой опасности.

До начала работ должны быть выполнено:

- условия допуска к производству работ, в том числе к самостоятельному производству работ;

- рабочее место должно соответствовать требованиям охраны труда;

- работа должна быть подготовлена с точки зрения охраны труда;

- состояние (самочувствие) работника должно позволять приступить к выполнению работы.

Условия допуска к производству работ.

Получено служебное задание или письменное распоряжение на производство работ (за исключением работ в порядке текущей эксплуатации).

Выполнены все требования раздела «общие требования безопасности» настоящей инструкции.

Пройден периодический медосмотр, причём он включает в себя допуск на контакт с вредными и опасными факторами, которые возможно будут воздействовать при выполнении данного вида работы на данном рабочем месте (периодичность прохождения медицинского осмотра 1 раз в 2 года).

Иметь при себе удостоверение с результатами проверки знаний нормативных документов по охране труда, пожарной безопасности и технической эксплуатации и срок очередной проверки знаний не истёк (периодичность прохождения проверки знаний 1 раз в три года).

Иметь утверждённую работодателем инструкцию по охране труда с требованиями охраны труда при выполнении предстоящего вида работ. Сок действия инструкции не истёк. Работник ознакомлен с этой инструкцией под роспись с указанием даты ознакомления.

Присвоена группа по электробезопасности соответствующая виду предстоящей работы и срок её подтверждения не истёк (периодичность проверки квалификации 1 раз в год).

Пройдено не позднее года назад практическое обучение по оказанию первой медицинской помощи пострадавшим.

Пройден пожарно-технический минимум и срок прохождения следующего не истёк (периодичность прохождения 1 раз в 2 года).

Получен повторный инструктаж до 10-го числа текущего месяца с оформлением в журнале. Пройден после перерыва в работе: от 30 до 6 месяцев - внеплановый инструктаж; свыше 6 месяцев - внеплановый инструктаж, стажировка и проверка знаний, пройдена стажировка при перерыве в работе более 2 мес. Имеющаяся квалификация соответствует выполняемой работе.

Во время работы.

Требования охраны труда во время работы обязывают работника соблюдать правила внутреннего трудового распорядка дня.

При выполнении работ в качестве командированного персонала работать по распорядку дня предприятия, на которое командирован.

Перемещаться к месту работы по безопасным маршрутам следования по территории и производственным цехам предприятия. Проявлять особую осторожность при движении в зонах монтажа, погрузочно-разгрузочных работ и в зонах работы грузоподъемных механизмов.

При передвижении по лестничным маршам энергетического оборудования обращать особое внимание на высоту и наличие ступеней и поручней.

Руководствоваться плакатами и знаками безопасности.

Рабочее место должно соответствовать требованиям охраны труда, при этом сотрудник обязан:

- выполнять работу в установленных границах рабочего места;

- не вносить изменения в подготовленное в соответствии с указаниями наряда рабочее место.

Выполняемая работа должна соответствовать требованиям охраны труда, при этом в процессе работы сотрудник обязан:

- соблюдать требования нормативных документов по охране труда, пожарной безопасности;

- выполнять работы, безопасному выполнению которых обучен и в том объёме, который определён заданием (распоряжением) непосредственного руководителя, нарядом - допуском, распоряжением;

- использовать исправные, только по назначению выданные ему средства защиты, инструмент, приспособления, приборы контроля и безопасности; не пользоваться средствами защиты, полученными или взятыми на стороне. В случае их повреждения немедленно прекратить работу и сообщить о факте неисправности производителю работ;

- немедленно сообщать своему непосредственному руководителю обо всех случаях неисправности оборудования и нарушениях требований безопасности, аварийных ситуациях, загорания и пожарах, несчастных случаях и заболеваниях в процессе работы;

- сообщать своему непосредственному руководителю о выходе из строя средств защиты, инструмента, приспособлений;

- находиться на рабочем месте в зоне видимости производителя работ. При назначении сотрудником производителем работ по распоряжению не покидать рабочее место при выполнении самой работы.

Запрещается во время работы:

- перепрыгивать или перелезать через трубопроводы (переходить через трубопроводы следует только в местах, где имеются переходные мостики);

- перемещаться в неосвещенной зоне машинного зала без фонаря;

- опираться и становиться на барьеры площадок, перильные ограждения, ходить по конструкциям и перекрытиям, не предназначенным для прохода по ним и не имеющим специальных поручней и ограждений;

- складывать инструменты, аппаратуру на рабочих площадках, если не приняты меры против их падения вниз;

- поднимать и опускать груз по приставной лестнице и оставлять на ней инструмент;

- находиться без производственной необходимости на площадках агрегатов, вблизи люков, а также около запорной и предохранительной арматуры и фланцевых соединений трубопроводов, находящихся под давлением;

- находиться в цехах с действующим оборудованием без спецодежды и средств индивидуальной защиты;

- снимать ограждения токоведущих и вращающихся частей, заходить за ограждения и барьеры, без надобности расхаживать по крыше, лазить по лестницам и площадкам, не являющихся рабочим местом или путём следования к нему;

- проводить работы на высоте, если площадка не имеет ограждений или они повреждений. Подниматься к месту работы, если лестница без поручней или с повреждёнными поручнями, если она проржавела, находиться в ветхом состоянии, ненадёжно закреплена;

- оставлять без надзора включенные электроприборы;

- выполнять распоряжения, противоречащие требованиям охраны труда;

- пользоваться спичками или другим открытым огнём при недостаточной освещённости.

При авариях:

При возникновении аварии или ситуации, которая может привести к аварии или травме работник обязан немедленно прекратить работу, сообщить об этом производителю работ, руководителю службы, в случае его отсутствия лицу его замещающему.

Аварийными ситуациями являются: взрыв или пожар с обрушением несущих элементов технологических зданий, сооружений энергетического объекта, если они привели к групповому несчастному случаю или несчастному случаю со смертельным исходом.

При возникновении пожара на объекте:

- немедленно с помощью любого из имеющихся средств связи немедленно сообщить начальнику смены предприятия или руководству предприятия или в пожарную охрану;

- отключить по возможности электрооборудование, находящееся в зоне пожара;

- принять, по возможности, меры по тушению пожара (загорания) с соблюдением мер безопасности или, по распоряжению дежурного персонала, удалиться из цеха;

- покидая помещения в случае эвакуации при пожаре необходимо закрыть окна, а лицу, уходящему из помещения последним плотно закрыть дверь;

- эвакуироваться в случае пожара строго по установленным планом эвакуации путям;

- сообщить об эвакуации дежурному персоналу и дождаться четкого распоряжения о дальнейших действиях.

При поражении электрическим током необходимо соблюдать следующую схему оказания помощи:

- обесточить пострадавшего с применением средств защиты от поражения электрическим током или путём отключения;

- при отсутствии пульса на сонной артерии - нанести удар кулаком по грудине и приступить к реанимации;

- при коме - повернуть пострадавшего на живот;

- при электрических ожогах и ранах - наложить стерильные повязки;

- при переломах конечностей наложить шины;

- вызвать «Скорую помощь».

Запрещается прикасаться к пострадавшему без предварительного отключения токоведущих частей или без применения соответствующих средств защиты, исправных, чистых, сухих, прошедших испытание и срок действия следующего испытания не истёк.

Проводить реанимационные мероприятия необходимо до передачи пострадавшего медицинским работникам либо до появления явных признаков биологической смерти.

Сотрудник обязан прекратить работу в следующих случаях:

- при возникновении недомогания, на рабочем месте сообщив руководителю о состоянии своего здоровья;

- после получения электро-травмы, независимо от самочувствия. Пройти медицинский осмотр. Приступить вновь к выполнению работ только после получения медицинского заключения и разрешения от непосредственного руководителя;

- если возникла угроза жизни и здоровью со стороны эксплуатируемого оборудования.

По окончании работ:

По окончании работ инженер должен обеспечить уборку рабочего места от посторонних предметов, отходов, ненужных материалов.

При работе по наряду - допуску, распоряжению инженер должен доложить руководителю (производителю) работ об окончании работ, о том, что сделано, сдать рабочее место руководителю (производителю) работ.

При назначении производителем работ:

- проконтролировать уборку рабочего места членами бригады;

- вывести бригаду;

- оформить окончание работ в наряде и сдать его руководителю работ, если работа полностью завершена;

- оставить на рабочем месте выставленные бригадой коллективные средства защиты, плакаты безопасности, вывести бригаду, доложить оперативному персоналу об окончании работ в этот день, оставить наряд в папке действующих нарядов, если работа по наряду будет продолжена.

Таким образом, из выше перечисленного, можно сделать вывод о том, что добросовестное соблюдение правил разработанных мероприятий по охране труда в полной мере обеспечивают защиту персонала от вредных и опасных производственных факторов, присутствующих при эксплуатации насосных агрегатов.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ВОДОСНАБЖЕНИЯ ОТ ВОДОЗАБОРА СТ. ХАБАРОВСК-1

4.1 Методика технико-экономической эффективности модернизации

Развитие и совершенствование современных технологических и производственных процессов в промышленности характеризуется широким использованием средств автоматизации и комплексной механизации. Это позволяет освободить человека от однообразного и тяжелого труда, повысить производительность, надежность функционирования технологического оборудования и качество выпускаемой продукции.

Производственная программа предприятия должна быть обоснована расчетами, материальных, топливных, энергетических ресурсов, необходимых для ее выполнения.

Технико-экономическое обоснование производственной программы предусматривает и ряд других экономических расчетов, а именно: обоснование потребности в транспортных средствах, водных ресурсах, финансовых ресурсах.

Внедрение новых изделий в производство обуславливается объективным законом развития общества - научно-техническим прогрессом. Научно-технический прогресс - это процесс непрерывного совершенствования средств и предметов труда. Важнейшей составляющей этого процесса является техническая подготовка производства, включающая в себя всю совокупность мероприятий по совершенствованию изделий, внедрению в производство новых изделий, внедрению новых технологических процессов и оснащению производства. Все работы по технической подготовке производства предусматриваются в бизнес-планах предприятии.

В общем случае автоматизация - это применение технических средств, экономико-математических методов и систем управления, освобождающих человека полностью или частично от непосредственного участия в процессах получения преобразования, передачи и использования энергии, материалов и информации.

Электрический привод является энергетической основой технологического и производственного процессов, которые реализуются за счет механической энергии. В настоящее время в качестве электромеханических преобразователей используют асинхронные двигатели благодаря их простоте, надежности и относительно небольшой стоимости.

При создании новых технологических комплексов применяются системы автоматизированного управления технологическим процессом, включающие в себя регулируемый электропривод, микропроцессорные средства автоматизации и информационные средства.

Применение данных систем в работе насосной станции позволяет обеспечивать:

- бесперебойное водоснабжение;

- стабильное давление в трубопроводах;

- высокая надежность водоснабжения (безаварийность).

Каждый из перечисленных аспектов в той или иной степени связан с необходимостью использования энергосберегающего оборудования.

Экономический эффект от внедрения станций управления, оснащенных преобразователями частоты основан на следующих факторах:

- прямая экономия от снижения потребления электроэнергии при регулировании производительности насосных агрегатов (от 20 до 50%);

- снижение аварийности в сетях;

- увеличение ресурсов и межремонтных сроков.

Критерием экономической эффективности внедрения системы автоматического управления водоснабжением является срок окупаемости, рассчитываемый по формуле:

, (4.1)

где Ток- срок окупаемости проекта; Ксау - капитальные вложения, необходимые для реализации проекта; ДЭ - годовая экономия денежных средств в результате внедрения проекта.

Для нахождения срока окупаемости проекта рассчитаем капитальные вложения и годовую экономию от его внедрения.

4.2 Расчет капитальных вложений на реализацию системы автоматизации водоснабжения от водозабора ст. Хабаровск-1

Капитальные вложения представляют собой сумму затрат на разработку проекта и затрат, получаемых от покупки и монтажа внедряемого оборудования:

(4.2)

где КНТ представляет собой совокупность из:

- стоимости приобретаемого оборудования;

- стоимости строительно-монтажных работ.

КРАЗР представляет собой совокупность из:

- затрат на оплату труда;

- затраты на социальное страхование работников.

(4.3)

(4.4)

Текущие расходы складываются из расходов на обслуживание оборудования и расходов на амортизационные отчисления:

(4.5)

Определение стоимости оборудования.

Перечень оборудования системы автоматизации водоснабжения САУ представлен в таблице 4.1.

Таблица 4.1

Стоимость оборудования САУ

Наименование	Кол-во	Цена за ед.(руб)	Стоимость(руб)
Шкаф ИРЗ-670 с преобразователем частоты ПЧ-С300.	1	600000	600000
Программируемый логический контроллер ОВЕН ПЛК304.	1	11800	11800
Программируемый логический контроллер ОВЕН ПЛК308.	1	21122	21122
Устройство управления и защиты электропривода задвижки ОВЕН ПКП-1.	3	4543	13629
Преобразователи избыточного давления ОВЕН ПД 100-ДИ.	2	2655	5310
Счетчики расхода воды Эргомера 125.	2	40000	80000
Поплавковые датчики уровня ПДУ-И.	3	4799	14397
Модуль ввода аналоговых сигналов ОВЕН МВ110-8А.	2	4189	8378
Задвижка КЗ-116 с электроприводом Томприн.	3	22000	66000
ИТОГО:	820636

Всего, стоимость приобретаемого оборудования составит

Кобор=820 636 руб.

Стоимость строительно-монтажных работ устанавливается в размере 10% от стоимости оборудования, руб:



Тогда капитальные вложения, определяемые по формуле (4.3) равны:

Рассчитаем расходы на оплату труда, затраченного на разработку проекта и наладку оборудования:

(4.6)

где СНЧ - 275 руб. - стоимость одного нормо-часа;

ТНЧ - 480 - трудоёмкость проекта в нормо-часах.

Отчисления на социальные нужды:

(4.7)

где НСН= 30,6% - норма отчислений на соцстрах.

Подставив численные значения в формулу (4.4) найдем затраты на разработку проекта:

Посчитав данные затраты можем рассчитать общие капитальные вложения по формуле (4.2):

4.3 Расчет текущих затрат на обслуживание системы водоснабжения

Текущие затраты состоят из материальных затрат на обслуживание оборудования и амортизационных отчислений.

Рассчитаем материальные затраты на обслуживание оборудования по формуле:

(4.8)

где Нмз = 5 % - норма материальных затрат.

Рассчитаем амортизационные отчисления линейным методом по формуле:

(4.9)

где а0 - норма амортизационных отчислений, для силового электротехнического оборудования а0 = 4,4 %.

Тогда суммарные текущие расходы, определяемые по формуле (4.5) составят:

Таким образом, ежегодные текущие затраты составят 77139,8 рублей.

Проведём расчёт для затрат на разработку проекта, состоящих, как указывалось ранее, из затрат на оплату труда и затрат на социальное страхование рабочих.

4.4 Определение экономического эффекта от внедрения системы

Основным показателем качества оценки экономической эффективности разработанной системы является сравнительный анализ прибыли, получаемой водозабором за поставку воды потребителям г. Хабаровска.

На основании данных тарифа 2013 года на холодную воду в Хабаровском крае и водопотребления города рассчитаем затраты на водопользование.

Суммарный годовой расход воды с водонапорной башни и потребители, подключенные на прямую от водозабора по формуле (4.10):

где - суммарный расход воды по поселку в сутки,

Тариф на июль 2013 года на холодную воду в Хабаровском крае = 28,54 руб/м3. Таким образом, получается, что ежегодные расходы на водопотребления для города составляют:

(4.11)

где Ц - тариф; Ц=28,54 руб/м3.

Расчет потребляемых затрат для функционирования системы автоматического водоснабжения от ответвления будет равен сумме затрат на заработную плату персонала водозабора и ежегодных текущих затрат:

(4.12)

где Сгод.зп - заработная плата персонала водозабора 8316000 рублей в год.

Годовые затраты на заработную плату рабочему персоналу представлены в таблице 4.2.

Таблица 4.2

Годовые затраты на заработную плату

Должность	Количество, чел	Зарплата, руб
Машинист	9	30000
Аппаратчик	5	20000
Слесарь	2	25000
Лаборант	4	22000
Зав лабораторией	1	35000
Электрик	1	25000
Мастер участка	1	50000
Инженер отдела кадров	1	35000
Инженер по ОТ	1	40000
Всего	693000

Годовая экономия денежных средств в результате внедрения проекта определиться по формуле:

(4.13)

Зная стоимость оборудования, применяемого при проектировании системы автоматизации, среднегодовую экономию и текущий расход на содержание, и обслуживание, определим срок окупаемости системы автоматизированного водоснабжения формуле:

Таким образом, из экономического расчета видно, что оборудование для системы автоматизации водоснабжения от водозабора ст. Хабаровск-1 окупиться через 0,3 года.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения данного дипломного проекта была разработана система автоматизации, насосной станции второго подъёма и водонапорной башни водозабора станции Хабаровск-1. Выбрано оборудование для реализации системы автоматизации.

Разработан алгоритм работы и программа управления процессом водоснабжения. Произведен расчет нагруженности насоса в зависимости от расхода воды с водонапорной башни и разработана система контроля и мониторинга над технологическим процессом водозабора.

Разработаны меры быстрого определения потери воды в магистрали, неисправностей оборудования и сигнализации об этом персонала.

На базе алгоритма были разработаны:

- схема функциональная автоматизации насосной станции и водонапорной башни;

- схема электрическая принципиальная соединений насосной станции;

- схема электрическая принципиальная соединений водонапорной башни;

- панель приборов и пульт управления на ПК дежурного;

Для реализации системы автоматизации и контроля в основном было использовано оборудование российского производителя, фирмы ОВЕН.

Рассмотрены вопросы безопасности жизнедеятельности при работе с насосными агрегатами.

В экономической части проекта был произведён расчёт капитальных вложений на реализацию системы автоматизации водоснабжения от водозабора, определен экономический эффект от внедрения системы и предполагаемая экономия денежных средств на потреблении электроэнергии.

По результатам расчета автоматизация водозабора станции Хабаровск-1 экономически обоснована. Срок окупаемости проекта составляет 0,3 года.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Драчев Г.И. Теория электропривода[Текст]: Учебное пособие. / Челябинск. Изд-во ЮУрГУ. Ч. 1. 2005. 209 с.

2 Фролов Ю.М. Математическое моделирование в автоматизированном проектировании электроприводов [Текст]: Учеб.пособие / Ю.М. Фролов, В.Л. Бурковский. - Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2000. - 143 с.

3 Давыдов, В.Н. Справочник по проектированию, монтажу и эксплуатации устройств энергосбережения [Текст] / В.Н. Давыдов, В.П. Луппов, А.А. Вашурин. - М.: Транспорт, 1967. - 312 с.

4 Притужалов В. Я. Электрические машины [Текст]: Учеб. пособие - Мариополь. 2000. - 54 с.

5 ГОСТ 1429-85 (СТ СЭВ 3916-82). Трансформаторы силовые масляные общего назначения. Допустимые нагрузки [Текст]. - М.: Изд-во стандартов, 1985. - 30 с.

6 Об утверждении тарифа на электрическую тягу для ДВжд - филиала ОАО «РЖД» [Текст]: Постановление Правительства Хабаровского края и Региональной энергетической комиссии - комитет цен № 40/3: [принят 24 декабря 2003 г.]. - 8 с.

7 Оборудование для автоматизации ОВЕН [Электронный ресурс] http://www.owen.ru/

8 Вентцель, Е.С. Теория вероятностей [Текст]: учебник для вузов / Е.С. Вентцель. - 5-е изд. - М.: Высшая школа, 1998. - 576 с.

9 Энергосбережение и автоматика Ижевский радиозавод [Электронный ресурс] http://www.irz.ru/

10 Контрольно-измерительные приборы и автоматика АСКУЭ [электронный ресурс] http://energonic.ru/index.php?productID=1404

11 Сумский машиностроительный завод [электронный ресурс] http://www.cmz.sumy.ua/.

12 Гусарова, Е.В. Методические указания по разработке экономической части дипломных проектов для студентов специальности «Системы электроснабжения и их автоматизация» [Текст] / Е.В. Гусарова. - Хабаровск: Изд-во ХабИИЖТ, 1989. - 46 с.

13 Гусарова, Е.В. Экономика предприятий электроснабжения на железнодорожном транспорте [Текст]: методические указания на выполнение курсовой работы / Е.В. Гусарова, М.В. Симканич. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2000. - 44 с.

14 Бессонов, Л.А. Теоретические основы электротехники [Текст] / Л.А. Бессонов. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1967. - 776 с.

15 Бессонов, В.А. Электромагнитная совместимость [Текст]: учебное пособие / В.А. Бессонов. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2000. - 80 с.

16 Типовая инструкция по охране труда для пользователей персональными электронно-вычислительными машинами (ПЭВМ) в электроэнергетике [Текст]: РД 153-34.0-03.298-2001: утв. Министерством энергетики РФ и Правлением РАО «ЕЭС России» 17. 05. 01. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2001. - 96 с.

17 Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы [Текст] // Справочник специалиста по охране труда. - 2003. - № 12 - С. 64 - 97.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АД - асинхронный двигатель

ЦН - центробежный насос

ПЛК - программируемый логический контроллер

АСУ - автоматическая система управления

АСКУЭ - автоматическая система контроля и учета энергоресурсов

ПК - персональный компьютер

ПЧ - преобразователь частоты

ДУ - датчик уровня

ДД - датчик давления

РМ - расходомер

КЗ - клиновые задвижки

БЖД - безопасность жизнедеятельности

Размещено на Allbest.ru