Электроснабжение и электрообрудование насосной станции (стр. 3 из 7)
Правильный выбор числа и мощности трансформаторов на цеховых трансформаторных подстанциях является одним из основных вопросов рационального построения СЭС.
Двухтрансформаторные подстанции применяют при значительном числе потребителей 1 и 2-й категории. Целесообразно применение двухтрансформаторной подстанции при неравномерном суточном и годовом графиках нагрузки предприятия, при сезонном режиме работы. Как правило, предусматривается раздельная работа трансформаторов для уменьшения токов КЗ. Выбор мощности трансформаторов производится исходя из расчетной нагрузки объекта электроснабжения, числа часов использования максимума нагрузки, темпов роста нагрузок, стоимости электроэнергии, допустимой перегрузки трансформаторов и их экономической загрузки.
Наивыгоднейшая (экономическая) загрузка цеховых трансформаторов зависит от категории ЭП, от числа трансформаторов и способов резервирования.
Совокупность допустимых нагрузок, систематических и аварийных перегрузок определяет нагрузочную способность трансформаторов, в основу расчета которой положен тепловой износ изоляции трансформатора. Допустимые систематические нагрузки и аварийные перегрузки не приводят к заметному старению изоляции и существенному сокращению нормальных сроков службы.
Допустимые аварийные перегрузки трансформаторов при выборе их номинальной мощности зависят от продолжительности перегрузки в течении суток, от температуры окружающей среды и системы охлаждения трансформатора.
1) Так как в цехе преобладают приемники 2-й категории, то целесообразно выбрать 2 трансформатора для установки на цеховую трансформаторную подстанцию.
2) Номинальную мощность трансформаторов определяем по условию
(14) 
где βт – коэффициент загрузки трансформатора, для приемников второйкатегории принимается 0,7-0,8; Sр – расчетная максимальная мощность объекта.
Принимаем к установке трансформатор с номинальной мощностью 100 кВА.
3) Проверяем перегрузочную способность трансформатора в аварийном режиме по условию
kав.п. = 1,4 – коэффициент аварийной перегрузки.
Такая перегрузка трансформатора по условию допускается в течение 6 часов 5 суток.
4) По условию коэффициент загрузки трансформатора β питающего приемники 2 и 3-й категории надежности электроснабжения должен составлять 0,5 – 0,7
Таким образом, принимаем к установке на цеховую трансформаторную подстанцию 2 трансформатора мощностью 100 кВА марки ТМ100/10.
Основными потребителями реактивной мощности являются асинхронные двигатели и индукционные печи. Прохождение в электрических сетях реактивных токов обуславливает добавочные потери активной мощности в линиях, трансформаторах, генераторах электростанций, дополнительные потери напряжения, требует увеличение номинальной мощности или числа трансформаторов, снижает пропускную способность всей системы электроснабжения.
Меры по снижению реактивной мощности: естественная компенсация без применения специальных компенсирующих устройств; исскуственные меры с применением компенсирующих устройств.
К естественной компенсации относятся: упорядочение и автоматизация технологического процесса, ведущие к выравниванию графика нагрузки; создание рациональной схемы электроснабжения за счет уменьшения количества ступеней трансформации; замена малозагруженных трансформаторов и двигателей трансформаторами и двигателями меньшей мощности и их полная загрузка; применение синхронных двигателей вместо асинхронных; ограничение продолжительности холостого ход двигателей и сварочных аппаратов.
К техническим средствам компенсации реактивной мощности относятся: конденсаторные батареи, синхронные двигатели, вентильные статические источники реактивной мощности.
2.3 Выбор основного оборудования насосной станции
2.3.1 Выбор насоса и построение характеристики системы
Принимаем двухниточный магистральный трубопровод, тогда расход воды через один водовод равен:
,где Qв= 1.0 м3/с – расход, забираемый из реки,
п = 2 – число ниток трубопровода.
По рекомендациям [1, стр. 47] выбираем стальные трубы наивыгоднейшего диаметра D= 700 мм. Для выбранных труб потери напора по длине составят 2.74 м/км. Данная величина увеличивается на 10%.
Определим полный напор насоса:
НП = НГ + SDhi,
где НГ– геометрический напор,
НГ = ÑПод – ÑУВmin=150.0 – 100.0 = 50.0 м,
где ÑПод = 150.0 м – отметка подачи воды,
ÑУВmin= 100.0 м –минимальный уровень воды в реке;
SDhi – суммарные потери напора
SDhi= hп + hн.с.+ Dh1+0,1Dh1 ,
где hп = 1.2 м – потери напора на подводящем участке,
hн.с = 5.0 м – потери напора на насосной станции,
Dh1= 2.98×1.5 = 4.11 м – потери напора по длине магистрального трубопровода.
Т.о.
SDhi= 1.2+5.0+4.11 = 10.31 м,
НП = 50.0 + 10.31 = 60.31 м.
Примем число рабочих насосов на станции, равное 4 и 2 насоса резервных.. Тогда расход воды, приходящийся на один насос:
.
По величинам полного напора и расчетного расхода определяем тип насоса и его габаритные размеры. По рекомендациям, приведенным в [2, стр.56] выбираем насос типа 12НДс, имеющий следующие характеристики:
частота вращения п = 1450 об/мин
диаметр рабочего колеса D= 415 мм
мощность электродвигателя N = 315 кВт
КПД h = 90 %, вес 1180 кг.
Габаритные размеры насоса в мм (рис. 2)
А = 622 К = 743
Б = 770 Л = 622
В = 335 М = 142
Г = 435 Н = 600
Д = 420 О = 720
Е = 600 П = 790
Ж = 300 Р = 190
З = 35 С = 160
И = 5 Т = 160
d0 = 35 мм
Габаритные размеры патрубков:
входной патрубок выходной патрубок
D= 350 мм D1 = 300 мм
a = 520 мм а1= 460 мм
d = 25 мм d1 = 25 мм
o = 470 мм о1 =410 мм
количество отверстий – 16 количество отверстий – 12
Для построения характеристики “насос – сеть” задаемся рядом значений расхода, вычисляем полные напоры, соответствующие этим расходам:
Таблица 1
| Расход Q, л/с | Потери по длине трубопровода на 1.5 км | Расход Q, л/с | Полный напор НП , м |
| 0 | 55 | 0 | 60 |
| 200 | 55.48 | 170 | 59 |
| 400 | 56.91 | 265 | 55 |
| 500 | 57.98 | 335 | 50 |
| 600 | 59.29 | 380 | 45 |
| 800 | 62.63 |
Характеристика наглядно показывает, что для оптимальной работы насосной станции следует окончательно принять четыре рабочих насоса марки 12Дс и два насоса запасных, при условии работы двух магистральных стальных трубопроводов диаметром 700 мм.
2.3.2 Выбор электродвигателя
Электродвигатель выбирается таким образом, чтобы обеспечивать бесперебойную работу насоса. Определяющими характеристиками в этом случае являются требуемая мощность электродвигателя (N= 315 кВт ) и число оборотов насоса ( п = об/мин ). По рекомендациям, приведенным в [5,стр. 10], принимаем асинхронный двигатель ДАЗО4-450УК-8У1 весом 3200 кг, мощностью 400 кВт и КПД двигателя равным ….%
Габаритные размеры (в мм):
b10 = 900 l10 =1000
b11 = 1040 l11 =1290
b30 = 1420 l30 =1925
b31 = 760 l31 =224
d1 = 110 l34 =890
h = 450 h5 =116
h31 =1480 h34=206
2.3.3 Подбор рабочей арматуры трубопроводов
По длине трубопровода устанавливаются задвижки, выполняющие роль рабочих и аварийно-ремонтных затворов. На напорной линии устанавливаются задвижки оборудованные электроприводом, что позволяет управлять ими дистанционно с ПУ насосной станции. На всасывающей линии устанавливаются задвижки с ручным приводом, т.к. они почти постоянно открыты – необходимость перекрыть доступ воды к насосу возникает редко. Но в случае, когда диаметр входного патрубка превышает 1000 мм ,манипулировать задвижкой вручную становится тяжело, и тогда устанавливается задвижка с электроприводом.
Выбор задвижек осуществляется по диаметру входного и напорного патрубков, взятых с 20% увеличением.
На всасывающей линии устанавливаем задвижку 30ч25бр клиновую стальную с невыдвижным шпинделем, рассчитанную на давление 2,5 кг/см
Схема задвижки 30ч25бр показана на рис.5
Габаритные размеры (в мм):
D0 =500
D=400
A =814
H =1310
На напорной линии устанавливаем задвижку 30ч906бр с электроприводом, параллельную чугунную с невыдвижным шпинделем, рассчитанную на давление 10 кг/см. Тип электропривода 87В-045-D1, весом 117 кг. Электродвигатель АОС41-402.
Габаритные размеры (в мм):
L =600H =1670D =320
L1=603 d0=200 P=730кг
A =620 Н1=1681 L2=382
l1=180 D0 =400
Напорный трубопровод необходимо оборудовать обратным клапаном, который препятствует обратному току через насос воды, находящейся в трубопроводе. Если этого не предусмотреть, трубопровод будет опорожняться через насос, обратный
ток воды заставит насос работать как водяную турбину, а электромотор – как генератор, работающий без нагрузки, что опасно для целостности насоса и мотора.