Автор: Пользователь скрыл имя, 06 Марта 2013 в 17:34, дипломная работа
Основной целью дипломного проекта является замена нерегулируемого электропривода магистрального насоса частотно - регулируемым. Указанная цель определила следующие задачи:
- провести исследование режимов работы электропривода, центробежного насоса и эксплуатационного участка магистрального нефтепродуктопровода «Уфа – Западное направление» (МНПП «УЗН»);
- создать математическую модель автоматизированного электропривода, провести исследование и анализ переходных процессов частотно – регулируемого электропривода (ЧРЭП) в системе с синхронным электродвигателем (СД).
Обозначения и сокращения 7
Введение 9
1 Описание технологического процесса 12
1.1 Состав сооружений магистральных нефтепроводов 12
1.2 Регулирование режимов работы нефтепродуктопровода 13
1.3 Анализ технологических режимов работы магистрального
нефтепродуктопровода «Уфа – Западное направление» 17
3 Электропривод магистральных насосных агрегатов 38
3.1 Регулирование скорости вращения синхронных электродвигателей 38
3.2 Регулирование тока возбуждения СД 39
3.2.1 Показатели работы СД 39
3.2.2 Тиристорный возбудитель серии ВТЕ-315-11 40
3.3 Возможность работы СТД – 1600 в составе частотно-регулируемого электропривода 42
4 Математическая модель синхронного электропривода 50
4.1 Уравнения синхронной машины в осях dq 53
5 Анализ электромагнитной совместимости преобразователя частоты AV-EK6 и питающей сети 62
6 Патентные исследования и обзор публикаций 69
6.1 Патентная проработка 69
6.1.1 Результаты патентного поиска 69
6.1.2 Анализ результатов патентного поиска 71
6.2 Обзор публикаций 73
7 Экономическая эффективность от внедрения частотно-регулируемого электропривода на НПС «Черкассы» 77
7.1 Характеристика предприятия ОАО «Уралтранснефтепродукт» 77
7.2 Оценка экономической эффективности от внедрения преобразователей частоты 78
7.2.1 Методика расчета экономической эффективности 79
7.2.2 Расчет экономической эффективности проекта 83
8 Безопасность и экологичность проекта 92
8.1 Характеристика производственной среды и анализ опасностей и производственных вредностей 92
8.2 Мероприятия по обеспечению безопасных и безвредных условий труда 97
8.2.1 Мероприятия по технике безопасности 97
8.2.2 Мероприятия по промышленной санитарии 99
8.2.3 Пожарная безопасность 100
8.2.4 Экологичность проекта 102
8.3 Расчет освещенности в зале электродвигателей 102
Заключение 105
Список использованных источников 106
Приложение А. Продольный профиль трассы 1 110
Приложение Б. Продольный профиль трассы 2 111
Приложение В. Система уравнений синхронной машины составленная из блоков Simulink и Cинхронная машина и механическая система 112
Приложение Г. Преобразование ABC→dq и «Электрическая» модель синхронной машины 113
Приложение Д. Модель ШИМ инвертора и Общая схема электропривода 114
Приложение Е. Динамические характеристики электропривода 115
Приложение Ж. Регулировочные характеристики электропривода 117
Приложение З. Механические характеристики СД и насоса 119
8 Безопасность и экологичность проекта
Темой дипломного проекта является рассмотрение частотно-регулируемого электропривода магистрального насоса головной НПС «Черкассы».
С целью
обеспечения безопасности производства
при эксплуатации
и ремонте электрооборудования зала электродвигателей
(рисунок 7.1), в данном разделе необходимо
дать характеристику производственной
среды, а именно среды зала электродвигателей
и провести анализ производственных опасностей
и вредностей.
Безопасность
производства и экологическая безопасность
должна соблюдаться при всех видах работ
связанных с монтажом, эксплуатацией
и ремонтом электрооборудования. Несоблюдение
требований безопасности производства
может привести к производственным травмам,
а экологической безопасности – к загрязнению
окружающей среды.
Несоблюдение требований безопасности производства при монтаже, ремонте и эксплуатации преобразователя частоты в электрозале может привести к производственным травмам, а экологической безопасности – загрязнению окружающей среды.
8.1 Характеристика производственной среды и анализ опасностей и
производственных вредностей
Объекты НПС как носители опасных и вредных факторов относятся к объектам повышенной опасности. При монтаже, эксплуатации и ремонте преобразователя частоты на НПС «Черкассы» может возникнуть целый ряд опасных факторов (поражение электрическим током, взрывы, пожары, загрязнение окружающей среды).
С целью обеспечения безопасных условий труда, при эксплуатации электропривода, приведем описание вредных веществ имеющих место на НПС согласно ГОСТ 12.1.007-99 ССБТ «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности».
Таблица 14 – Вредные и взрывопожароопасные свойства сырья и используемых продуктов
Наименование вещества |
Класс опасности по ГОСТ 12.1.007-99 |
Температура самовоспламенения, °С |
Пределы воспламенения, % объем |
ПДК в воздухе рабочей зоны, мг/м3 | |
нижний |
верхний | ||||
Бензин «Регуляр-92» |
4 |
+255…+370 |
1 |
6 |
100 |
Дизельное топливо ДТ-Л |
4 |
+210(+300) |
0,52 |
2-3 |
300 |
Дизельное топливо ДТ-З |
4 |
+225(+310) |
0,61 |
2-3 |
300 |
Рассматриваемое
помещение электрозала «
В электрозале обеспечиваться избыточное давление воздуха 0,4 - 0,67 кПа [8]. Под действием избыточного давления поток воздуха из электрозала направлен в машинный зал через технологические отверстия соединяющего устройства электродвигателя с насосом.
Наличие избыточного давления в электрозале исключает проникновение газов из насосного зала, поэтому в зале электродвигателей устанавливаются электродвигатели в нормальном исполнении.
Насосная служит для перекачки нефтепродуктов, поэтому возникает опасность, связанная с воздействием на человека паров нефтепродуктов.
Наличие паров нефтепродуктов в воздухе может привести к отравлению.
Рисунок 8.1 – Схема типичного расположения ЭД в электрозале НПС
1 – первый электродвигатель; 2 – первый насос; 3 – брандмауэр;
4 – вал,
соединяющий электродвигатель
Наличие в производственной
среде взрывопожароопасных
В таблице 15 приведена характеристика помещений НПС «Черкассы» по их взрывопожароопасности.
Таблица 15 – Классификация помещений по взрывопожароопасности
Наименование производств и сооружений |
Категория производства (НПБ 105-03) |
Класс взрывопожароопасности (ПУЭ) |
Насосные для перекачки нефти |
А |
В-1а |
Зал электродвигателей |
Д |
- |
По степени опасности поражения людей электрическим током, согласно ГОСТ 12.1.019-96, зал электродвигателей относится к помещениям с повышенной опасностью.
Рассмотрим
опасности, а также вредные факторы,
которые оказывают
- воздействие электрического тока при попадании под напряжение свыше 1000 В, возможно при обслуживании основных электродвигателей и других электроустановок, в следствии нарушения изоляции высоковольтных кабелей, также в случае ошибочной подачи напряжения, при проведении ремонтных работ на электродвигателе, в случае пробоя изоляции кабеля;
- воздействие
электрического тока при
- пожароопасность
системы смазки подшипников
- опасность
получения механических травм
электротехнического персонала,
- опасность
пожара из-за короткого
- большими
физическими усилиями и
- воздействие
шума и вибрации от работы
основных электродвигателей,
- недостаточная освещенность электрозала (СНИП 23-05-95) при работе в темное время суток, вызывающая повышенную утомляемость, замедляющая реакцию, что может явиться причиной травм. Неправильная эксплуатация осветительных установок, может привести к пожару, несчастным случаям.
- Метеоусловия на рабочем месте на НПС определяются температурой воздуха, относительной влажностью, скоростью движения воздуха, барометрическим давлением и интенсивностью теплового излучения от нагретых поверхностей. Все эти параметры и каждый из них в отдельности оказывает влияние на функциональную деятельность персонала, его самочувствия и здоровье.
Из выше сказанного вытекает необходимость принятия ряда мер по обеспечению безопасных и безвредных условий труда.
Кроме того,
персонал, обслуживающий электроустановки
сталкивается с трудностями и
опасностями, а также вредными факторами,
которые оказывают
- наличие
масляных насосов и маслобаков
в электрозале, что может
- вероятность
проникновения в электрозал в
случае аварии газообразных
Таблица 16 – Характеристики взрывоопасных смесей
Характеристика |
Наименование веществ | ||
Метан CH4 |
Сырая нефть |
Мин. масло | |
ПДК в рабочей зоне, мг/м3 |
(ОБУВ) 30,0 |
50 |
(ОБУВ) 0,05 |
Действие на организм |
В больших количествах обладает наркотическим действием |
Обладает наркотическим |
В больших количествах обладает наркотическим действием |
Температура вспышки, °С |
- |
35-45 |
200 |
Температура самовоспламенения, °С |
537 |
270-320 |
380 |
Продолжение таблицы 16
Характеристика |
Наименование веществ | ||
Метан CH4 |
Сырая нефть |
Мин. масло | |
Концентрационный предел взрываемости,% |
5-15 |
1,26-6,5 |
1-4 |
Класс опасности |
4 |
4 |
4 |
7.2 Мероприятия по обеспечению безопасных и безвредных условий
труда
7.2.1 Мероприятия по технике безопасности.
Со всеми поступающими на работу, независимо от их образования и квалификации по данной профессии или должности, проводится вводный инструктаж и инструктаж на рабочем месте. По окончании инструктажа направляемые на работу сдают экзамен по технике безопасности в соответствии с ПУЭ, ПБ 08-62403, ПТЭЭП, МПОТ РМ-016-2001, ТОИ Р-45-011-94 «Типовая инструкция по охране труда электромонтера по обслуживанию «электроутановок», и получают удостоверение с присвоенной квалификационной группы, дающее им право работать по обслуживанию действующих электроустановок.
Для обеспечения
безопасности работ в электрозале
НПС при монтаже, обслуживании и
ремонте электродвигателей
- работы
должны выполняться по наряду-
- перед
началом работ персоналу
- на период
проведения работ
- при технических работах,
- при диагностировании
а) шины первичных цепей не использовать в качестве вспомогательных токопроводов;
б) цепи измерений и защиты присоединять
к зажимам указанных
в) при проверке полярности, приборы, которыми она производится, должны быть надежно присоединены к зажимам вторичной обмотки до подачи импульса тока в первичную обмотку;
- перед допуском к работе
на коммутационных аппаратах
(выключателях, выключателях нагрузки,
отделителях,
а) отключены силовые цепи привода, цепи оперативного тока и цепи подогрева;
б) исключена возможность подачи
воздуха в бак выключателей