44028

Модернизация возбудителя синхронно двигателя электропривода насоса 200Д-90

Дипломная

Производство и промышленные технологии

Это в свою очередь вызывает ряд нежелательных явлений как в отношении потерь в двигателе и использование его по моменту как и в отношении питающей системы а именно – снижение отдачи реактивной энергии дополнительные потери энергии в сети колебание напряжения в системе электроснабжения и т. При исчезновении напряжения 6 кВ на секции которая питает работающий двигатель отсутствие напряжения в сети 100 В от трансформатора напряжения НТМИ – отключается масляный выключатель работающего эл. При падении напряжения в сети 6 кВ до 80 ...

Русский

2013-11-09

1.33 MB

55 чел.

PAGE  4

АННОТАЦИЯ

В данном дипломном проекте рассмотрена модернизация возбудителя синхронного двигателя электропривода насоса 200Д-90. Произведен расчёт и построена нагрузочная диаграмма привода насоса, выбран электродвигатель, произведён поиск в Интернете и выбор электропривода насоса, его описание, выполнен динамический расчёт электропривода.

Рассмотрены вопросы безопасности жизнедеятельности. Произведён анализ опасностей и вредностей при эксплуатации данной установки. Разработаны мероприятия по снижению опасностей и вредностей на организм человека, проведена оценка пожаробезопасности. Оценено воздействие ударной волны ядерного взрыва и электромагнитного импульса на объект проектирования и способы его защиты.

Выполнено экономическое обоснование модернизации, в ходе которого была рассчитана экономия на годовых эксплуатационных издержках при внедрении модернизированного оборудования, срок окупаемости и рентабельность капитальных вложений.


СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 ОПИСАНИЕ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ……….………..…..…………….9

1.1 Насосная станция 1-го подъема…………....………………………….9

1.2 Релейная защита, блокировка и сигнализация….……..……………..11

1.3 Внешняя и внутренняя схема электроснабжения…….………….......12

2 ОПИСАНИЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ …………………………….14

2.1 Характеристика электрооборудования…………..…………………...14

2.2 Пуск и остановка электрооборудования  ……..…….………..……...18

3 ПРОВЕРКА УСТАНОВЛЕННОГО ДВИГАТЕЛЯ…….……...………...22

3.1 Расчёт мощности на валу двигателя………………………..………...22

3.2 Расчёт эквивалентной мощности двигателя………………...…….....23

4 ВЫБОР ВОЗБУДИТЕЛЯ……………………………………………........24

5 ОПИСАНИЕ ВЫБРАННОГО ВОЗБУДИТЕЛЯ……….………………..25

5.1 Технические данные…………………………..……………………….25

5.2 Устройство возбудителя ТВ-400…….………………….…………….28

5.3 Работа возбудителя…………………………….…..…….…………….30

5.4 Устройство и работа системы управления возбуждением УВ……...35

5.5 Устройство и работа блока защиты и сигнализации ИС…….……...49

5.6 Устройство и работа автоматического регулятора возбуждения АВР ТВ-400……………………………………..……………………………...53

7 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ……………….…………...62

7.1 Социальное значение БЖД………………………………………........62

7.2 Идентификация опасных и вредных производственных факторов………………………………………………………….……….63

7.3 Анализ опасностей и вредностей в цехе……………………………...71

7.3.1 Анализ вибрации и шума..………..……..………………………...71

7.3.2 Анализ микроклимата в производственном помещении………..72

7.3.3 Анализ опасности поражения электрическим током…………...74

7.3.4 Анализ химических опасностей и вредностей………………......76

7.4 Защитные меры и средства……………………..…………………….78

7.4.1 Расчет зануления……………………..….…………………………80

7.5 Пожарная безопасность………………..……………………...………83

7.6 Защита населения и территории в чрезвычайных ситуациях………85

7.6.1 Проникающая радиация……………………………………….......86

7.6.2 Электромагнитный импульс………………….……………….......88

8 ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МОДЕРНИЗАЦИИ

ВОЗБУДИТЕЛЯ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА НАСОСА  МОДЕЛИ 200Д-90........................................................................90

8.1 Разработка и оптимизация сетевого графика НИОКР модерниза-

ции возбудителя синхронного двигателя электропривода насоса

200Д-90 …………………………………….……………………………..90

8.2 Выбор базы сравнения. Обоснование выбора базового

варианта техники………………………..…………………………..........96

8.3 Сравнительный анализ технического уровня и качества проектируемого изделия. Карта технического уровня и качества проектируемого изделия……………………………………………........96

8.4  Расчет себестоимости и цены проектируемого изделия …..….........97

8.5 Расчет капитальных вложений в модернизацию возбудителя синхронного двигателя…………………………………………………..98

8.6 Расчет годовых эксплуатационных издержек потребителя

при использовании базового и нового изделия…………..…………...102

8.7 Расчёт годового экономического эффекта от использования проектируемого варианта изделия……………………….…………....104

8.8 Технико-экономические показатели по проектируемому и

базовому изделию………………………………..……………………..106

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………….….…….………….107

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………….………........108



ВВЕДЕНИЕ

Синхронные двигатели благодаря  своим конструктивным особенностям и высоким технико-экономическим показателям находят все более широкое применение в промышленности. Наряду с такими рабочими машинами, как, например,  насосные и вентиляторные установки, газо- и воздуходувки, характеризуемые ровным графиком нагрузки, синхронные двигатели применяются в качестве привода  самых разнообразных механизмов с явно выраженной переменной нагрузкой, как-то: конусные, щековые и молотковые дробилки, шаовые и стержневые мельницы горно-рудных предприятий, резиносмесители в химической промышленности, станки-качалки на нефтепромыслах, ножницы и пилы для металла, непрерывные прокатные станы, поршневые компрессоры, приводы преобразовательных агрегатов реверсивных прокатных станов, шахтных подъемных машин, мощные экскаваторов и многих других.

В настоящее время наиболее широко применяются средние и крупные синхронные двигатели мощностью   от 200 кВт и выше. Так как нагрузка большинства вышеуказанных механизмов и машин характеризуется большими изменениями мощностей на валу, от значения, близкого к мощности холостого хода, до мощности в 2 – 3 раза больше номинальной, то работа синхронного двигателя при неизменном возбуждении сопровождается резкими изменениями его реактивной мощности. Это в свою очередь вызывает ряд нежелательных явлений как в отношении потерь в двигателе и использование его по моменту, как и в отношении питающей системы, а именно – снижение отдачи  реактивной энергии, дополнительные потери энергии в сети, колебание напряжения в системе электроснабжения и т.д. Более или менее удовлетворительная работа таких электроприводов до последнего времени достигалась путем  проектирования маховиковых приводов.  Однако в этих случаях нередко требуется применять несерийные, специально разработанные синхронные двигатели повышенной мощности. Современный подход к решению подобных задач предусматривает такое Автоматическое Регулирование Возбуждения синхронных двигателей, при котором двигатели наиболее полно используются как электрические машины и одновременно обеспечиваются благоприятные технико-экономические показатели для питающей системы.

Целесообразность регулирования возбуждения синхронного двигателя, работающего на переменную нагрузку вытекает из следующих соображений: при больших изменениях мощности на валу для обеспечения достаточной динамической устойчивости синхронного двигателя в период действия нагрузки его возбуждения необходимо поддерживать на максимальном уровне. Для обеспечения же благоприятных экономических и энергетических показателей синхронного двигателя в период отсутствия нагрузки ток возбуждения целесообразно уменьшать.


1 ОПИСАНИЕ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ.

  Насосная станция 1-го подъема цеха “Водоснабжения” служит для подачи речной (технической) воды на очистные сооружения, с последующей очисткой и обеззараживанием до стадии питьевой воды.

  На территории насосной станции 1-го подъема имеется отдельно-стоящее здание хлораторной, которая служит для периодического (в период весеннего паводка) хлорирования речной воды, чтобы уменьшить в речной воде количество болезнетворных бактерий и чтобы в водоводах не заводились ракушки.

  Машинный зал насосной находится ниже минимального уровня воды в канале на 5 м. Распределительное устройство 6 кВ расположено ниже уровня земли на 3,6 м, а ниже уровня воды в канале на 1,6 м.

  1.   Насосная станция 1-го подъема

  Сооружения водозабора и подачи речной воды на  очистные сооружения “ОС” 2-го подъема мощностью 80 тыс. м3 в сутки, находятся на подводящем канале НчГРЭС.

  От канала НчГРЭС по подводящему каналу через первичные решетки вода подводится в две водоприемные камеры, совмещенные с насосной установкой. В водоприемных камерах установлены по всех их ширине две вращающиеся водоочистные сетки с электрическим приводом. Из водоприемных камер через сетки вода поступает через всасывающие задвижки (В1, В2, В3, В4) на 4 насосных агрегата, из которых № 1, 3, 4 – 22 НДС с синхронным двигателем 630 кВт и № 2 – 22 НДС с асинхронным электродвигателем 500 кВт. Перед напорными задвижками (Н1, Н2, Н3, Н4) после насосов стоят обратные клапаны, предотвращающие обратный гидравлический удар. Запорные задвижки подключены к напорному коллектору, который имеет две коллекторные задвижки Ф-1200 мм. От коллектора отходят два водовода Ф-1000 мм. Все всасывающие задвижки (В1, В2, В3, В4) и напорные задвижки (Н1, Н2, Н3, Н4) имеют электрический привод, электродвигатели 4,5 кВт. Коллекторные задвижки НК1 и НК2 (разделительные задвижки) имеют эл. привод с электродвигателями 7 кВт. Магистральная задвижка М1 имеет ручной привод.

  •  Для удаления осадка из водоприемных камер установлен грязевой насос 4НФ с характеристикой: производительность 108 м3/час, напор 26 метров водяного столба, 1450 об/мин, мощность электродвигателя 20кВт, 380 В.
  •  Для откачки воды из приямка в насосной установлены два дренажных насоса 2ВС-1,6 с характеристикой: производительность 10 м3/час, напор 26 метров водяного столба, 1440 об/мин, мощность 4,5 кВт, 380 В, и один дренажный насос 6 НДВ – производительность – 360 м3/час.
  •  В насосной установлены два агрегата всасывающих сеток. Их приводят в действие два электродвигателя мощностью 2,8 кВт, 380 В.
  •  Насосная установка 1-го подъема снабжена приточной вентиляцией: два вентиляционных агрегата с электродвигателями АО-2-72-60 22 кВт 980 об/мин, 220/380 В.
  •  Для ремонтных работ на 3-х отметках насосной установки установлены две ручные передвижные тали грузоподъемностью 10 тонн (отметки У-5иУ-18) и кран-балка грузоподъемностью 10 тонн на нулевой отметке.

По 2-м стальным водоводам протяженностью 16 км Ф 1000 мм вода подается на смесители очистных сооружений. Для обеспечения бесперебойной работы водоводов после насосной станции 1-го подъема предусмотрена перемычка между правым и левым водоводом с отключающей задвижкой, что дает возможность производить ремонтные работы на водоводе, не останавливая очистные сооружения. Необходимо  еженедельно сбрасывать воздух в верхних точках, проверять вантузы и запорную арматуру, производить очистку отложений песка в нижних точках, не допускать утечек воды, аварии должны ликвидироваться в нормативные сроки с момента их возникновения.

1.2 Релейная защита, блокировка и сигнализация

Все синхронные электродвигатели 6 кВ имеют защиту:

- максимально-токовую без выдержки времени (отсечка);

- максимально-токовую с выдержкой времени (от перегруза);

- максимальную защиту по напряжению;

- защита при пробое изоляции одной фазы на “землю”;

- форсировка поля;

- обрыв в цепи возбуждения.

Асинхронный электродвигатель № 2 500 кВт имеет защиты те же, что и синхронные эл. двигатели, кроме “форсировки поля” и “обрыва в цепи возбуждения”.

При коротком замыкании в эл. двигателе или в питающем кабеле от ячейки до эл. двигателя срабатывает максимально-токовая защита без выдержки времени (отсечка).

При увеличении тока статора на 20 % от номинального в течении 10 минут – срабатывает максимально-токовая защита с выдержкой времени (перегруз).

При исчезновении напряжения 6 кВ на секции, которая питает работающий двигатель (отсутствие напряжения в сети 100 В от трансформатора напряжения НТМИ) – отключается масляный выключатель работающего эл. двигателя.

При срабатывании минимальной защиты, выпадает соответствующий блинкер на ячейке, срабатывает световая и звуковая сигнализация на щите КИП.

Когда произойдет пробой изоляции в питающем кабеле 6 кВ или разрушении изолятора 6 кВ на линиях 6 кВ поселка Донского, станицы Заплавской, Бессергеневской, которые питаются от подстанции III-40, на насосной станции I-го подъема срабатывает звуковая и световая сигнализация на щите КИП.

Электромонтер должен квитировать звуковую сигнализацию, позвонить на п/ст III-40 и распоряжения диспетчера цеха “Электроснабжения” нужно перевести нагрузку на п/ст НГ-6 или резервный ввод от п/ст III-40.

О всех неисправностях на п/ст №32 автоматически передается на щит (пульт) диспетчеру цеха “Электроснабжения”. Независимо от этого, электромонтер должен лично доложить диспетчеру цеха “Электроснабжения” о случившимся и объяснить: что, где, когда и какие меры приняты для устранения неисправности или аварии.

  При падении напряжения в сети 6 кВ до 80 %, чтобы “удержать” в синхронизме эл. двигатель срабатывает защита “форсировка поля”. Регулировочный реостат автоматически шунтируется (закорачивается) и генератор вырабатывает максимальный ток 320 А (вместо 220-230 А). Если через 2 секунды напряжение 6 кВ не восстанавливается, то масляный выключатель отключает электродвигатель, выпадает блинкер на ячейке, загорается световая сигнализация и диспетчеру цеха “Электроснабжения” поступает сигнал “неисправность”.

  При обрыве сети возбуждения (в реостате, в кабеле до генератора, на контактных кольцах или электрощитках синхронного эл. двигателя, или искрение на коллекторе генератора) эл. двигатель “выпадает” из синхронизма, начинает работать как асинхронный эл. двигатель, а это ведет к увеличению тока статора в несколько раз, значит – перегрузка то току, срабатывает максимально-токовая защита (от перегруза) и будет работать звуковая и световая сигнализация. У диспетчера цеха “Электроснабжения” появится сигнал “Неисправность”.

1.3 Внешняя и внутренняя схема электроснабжения

  От подстанции III-40 Западных электрических сетей г. Шахты, ячеек № 3 и 12 проложены два кабеля 6 кВ ААиВГ–6 3×150 м до ячеек № 9 и 6 РУ-6 кВ подстанции № 32 насосной станции 1-го подъема.

  От подстанции НГ-6 Новочеркасского участка электрических сетей Ростовэнерго от ячеек № 605 проложен кабель ААБ-6 3×120 мм до опоры №1 ЛЭП. Далее воздушная линия 6 кВ (в габаритах 35 кВ) проводом АС-70 мм до (опоры 3) портала. Далее двумя кабелями АСБ-10 3×70 мм до ячейки № 3 подстанции № 32.

Подстанция № 32 имеет три ввода напряжением 6 кВ:

- Ввод № 1 ячейка № 9 на I секцию 6 кВ от п/ст III-40 ячейки № 3;

- Ввод № 2 ячейка № 6 на II секцию 6 кВ от п/ст III-40 ячейки № 12;

- Ввод № 3 ячейка № 3 на I секцию 6 кВ от п/ст НГ-6 ячейка № 605.

Между станциями имеется секционный масляный выключатель (СМВ) и секционные шинные разъединители от I и II секций.

Распределительное устройство 6 кВ (РУ-6 кВ) состоит из двух секций.

От I секции питаются:

- синхронный электродвигатель № 3 630 кВт;

- асинхронный электродвигатель № 2 500 кВт;

- силовой трансформатор № 1 100 кВт 6/0,4 кВ;

- подстанция насосной для полива Кадамовского совхоза С. КВ. О.

От II секции питаются два синхронных двигателя по 630 кВт № 4 и 1 и силовой трансформатор № 2 100 кВт 6/0,4 кВ.

От силовых трансформаторов № 1,2 напряжением 400 В запитаны силовые пункты СП-1, СП-2, СП-3, секционным рубильником (с.р.) на СП-2.

От силовых пунктов запитано все электрооборудование 380/220 кВ осветление насосной станции.

При исчезновении освещения автоматически включается аварийное освещение 12 В от аккумуляторной батареи, которая находится рядом с СП-1 и работает в режиме “заряд-разряд”.

Аварийного освещения 12 В достаточно для ликвидации аварии или производства переключений.


2 ОПИСАНИЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ.  

2.1 Характеристика электрооборудования

Таблица 2.1 Характеристика электрооборудования.

Наименование, характеристика электрооборудования

Откуда питаются

№ рубильников, автоматов

1

Ввод №1 6 кВ ячейка №9

п/ст III-40

яч. № 3

2

Ввод №2 6 кВ ячейка №6

п/ст III-40

яч. № 12

3

Ввод №3 6 кВ ячейка №3

п/ст НГ-6

яч. № 605

4

Эл. двигатель насоса №1 синхрон. 630кВт, 6000В, 750об/мин, 72А, ротор 320А, 28В постоянного тока. Генератор II-91 19кВт.

п/ст №32

яч. № 4

5

Эл. двигатель насоса №2 асинхронный 500кВт, 6000В, 750об/мин, 59А.

-//-

яч. № 11

6

Эл. двигатель насоса №3 синхрон. СДН-14-358 630кВт, 6кВ, 72А, 750об/мин. Ротор 28В, 320А постоянного тока. Генератор 91, 19кВт.

-//-

яч. № 13

7

Эл. двигатель насоса №4, тоже, что и эл. двигатель №3

-//-

яч. № 8

8

Трансформатор силовой ТСН 6/0,4кВ №1; 100Ква

-//-

яч. № 5

9

Трансформатор силовой ТСН 6/0,4кВ №2; 100Ква

-//-

яч. № 2

10

Подстанция насоса для полива Кадамовского совхоза СКВО

-//-

яч. № 1

11

Трансформатор напряжения НТМИ-6

-//-

яч. № 7

12

Трансформатор напряжения НТМИ-6

-//-

яч. № 12


Продолжении таблицы 2.1.

Наименование, характеристика электрооборудования

Откуда питаются

№ рубильников, автоматов

13

Секционный масляный выключатель (СМВ) ВМГ-133; 600А

-//-

яч. № 14

14

Силовой пункт №1 (СП-1) 380/220В

тр-р №1

15

Силовой пункт №2 (СП-2) 380/220В

тр-р №2

16

Силовой пункт №3 (СП-3) 380/220В

СП-1

от синх. СП-1

17

Эл. двигатель аварийного насоса 55кВт, 380В,105А, 1500об/мин

СП-3

гр. № 5

18

Сварочный трансформатор ТС-500

СП-3

гр. № 2

19

Штепсельный разъем для эл. двиг. тали 1,7кВ, 350В, 1500об/мин

СП-3

гр. № 8

20

Эл. двигатель задвижки всаса агр. № 2; 4, 5кВт, 350В, 9А, 1500об/мин

СП-1

гр. № 1

21

Эл. двигатель задвижки нагнетания агр. № 2, 3,5кВт, 380В, 7А, 1500об/мин

СП-1

гр. № 1

22

Эл. двигатель задвижки всаса агр. № 1; 4, 5кВт, 380В, 9А, 1500об/мин

СП-1

гр. № 2

23

Эл. двигатель нагнетания всаса агр. № 1; 4, 5кВт, 380В, 9А, 1500об/мин

СП-1

гр. № 2

24

Эл. двигатель вентил. 22 кВт, 380В, 4А, 1000об/мин

СП-1

гр. № 3

25

Эл. двигатель задвижки всаса агр. № 3; 4,5кВт, 380В, 9А, 1500об/мин

СП-1

гр. № 4

26

Эл. двигатель нагн. агр. № 3 4,5кВт, 380В, 9А, 1500об/мин

СП-1

гр. № 4

27

Эл. двигатель насоса А-51-4; 7кВт, 380В, 9А, 1500об/мин

СП-1

гр. № 5


Продолжении таблицы 2.1.

Наименование, характеристика электрооборудования

Откуда питаются

№ рубильников, автоматов

28

Эл. двигатель дренажного насоса №1 1,5 кВт, 380В, 3А, 1500об/мин

СП-1

гр. № 6

29

Эл. двигатель вращающей сетки № 1 1,7кВт, 380В, 3,4А, 1500об/мин

СП-1

гр. № 8

30

Щит рабочего освещения от СП-1 гр. № 7 и СП-2 гр. № 2 гр. 2

АВ.Р

31

Щит аварийного освещения

СП-2

гр. № 1

32

Эл. двигатель задвиж. всаса агр. № 4 4,5кВт, 380В, 9А, 1500об/мин

СП-2

гр. № 2

33

Эл. двигатель нагн. агр. № 4 4,5кВт, 380В, 9А, 1500об/мин

СП-2

гр. № 2

34

Эл. двигатель грязевого откачн. насоса 20кВт, 380В, 40А, 1500об/мин

-//-

гр. № 3

35

Эл. двигатель дренаж. насоса 1,5кВт, 380В, 3А, 1500об/мин

-//-

гр. № 4

36

Эл. двигатель вентил. № 2 22кВт, 380В, 44А, 1000об/мин

-//-

гр. № 5

37

Ввод на хлораторную

-//-

гр. 6 и автомат

38

Эл. двигатель вращающей сетки 1,7кВт, 380В, 3,4А, 1500об/мин

-//-

гр. № 7

39

Эл. двигатель насоса 7кВт, 380В, 14А, 1500об/мин

-//-

гр. № 8

ХЛОРАТОРНАЯ

40

Эл. двигатель вентил. 2,8кВт, 380В, 5,8А, 100 об/мин

щит

авт. № 1

41

Щиток освещения

            РУ-6кВ

-//-

авт. № 2


Продолжении таблицы 2.1.

Наименование, характеристика электрооборудования

Откуда питаются

№ рубильников, автоматов

42

Ячейка №1 Ш.Р. РВ-400А с мех. землей М.В.ВМГ-133 и Л.Р. РВ3-400А с мех. зем

I секция 6кВ

43

Ячейка №3 Ш.Р. РВ-400 с мех. землей; МВ-ВМ-II-133, 100А; П.Р. РВ3-400 1 секц.

44

Ячейка №5 Ш.Р. РВ-400 с мех. землей; предох. ПС-6 30А

I секция

45

Ячейка №7 Ш.Р. РВ-400 с мех. землей; предохр. ПН-10; тр-р

НТПМИ

№ 1

46

Ячейка №9 Ш.Р. РВ-400 с мех. землей; М.В.ВМГ-II-133, 1000А; Л.Р. РВ3-400 с мех. землей; тр-р тока 300/5А

47

Ячейка №11 Ш.Р. РВ-400 с мех. землей; М.В.ВМГ-II-133, 600А; тр-ры тока 150/5А

48

Ячейка №13 Ш.Р. РВ-400 с мех. землей; М.В.ВМГ-II-133, 600А; тр-ры тока 150/5А

49

Ячейка №2 Ш.Р. РВ-400 с мех. землей предохр. ПС-30А

II секция

50

Ячейка №4 Ш.Р. РВ-400 с мех. землей; М.В.ВМГ-II-133, 600А; тр-ры тока 150/5А


Продолжении таблицы 2.1.

Наименование, характеристика электрооборудования

Откуда питаются

№ рубильников, автоматов

51

Ячейка №6 Ш.Р. РВ-400 с мех. землей; М.В.ВМГ-II-1000А, Л.Р. ЛВ3-400 с мех. землей; тр-ры тока 300/5А

52

Ячейка №8 Ш.Р. РВ-400 с мех. землей; М.В.ВМГ-II-600А, тр-ры тока 150/5А

53

Ячейка №10 Ш.Р. РВ-400; резерв. ВН-17

54

Ячейка №12 Ш.Р. РВ-400 с мех. землей; пред ПН-10; тр-р НТМИ-6; Ш.Р,РВ-400 К.С.М.В.

55

Ячейка №12 Ш.Р. РВ-400 с мех. землей; М.В. ВМГ-II-133; 600А

2.2 Пуск и остановка электрооборудования

  Пуск и остановку насосных агрегатов проводит машинист насосной по распоряжению сменного мастера цеха “Водоснабжения” или машиниста насосной станции II подъема, который контролирует уровень воды в резервуарах.

  Получив распоряжение на пуск насосного агрегата или переход на резервный (большей производительности), машинист дает заявку электромонтеру собрать схему соответствующей ячейки и готовит электродвигатель к пуску.

  Электромонтер должен доложить диспетчеру цеха “Электроснабжения” о подготовке к пуску соответствующего электродвигателя и просить разрешения на запуск, особенно в часы максимальных нагрузок по заводу.

  Электромонтер проверяет щеточный аппарат генератора и электродвигателя, уровень масла в подшипниках, включает автомат цепей управления на ячейке, вводит пружину привода масляного выключателя, включает шинный разъединитель данной ячейки и докладывает диспетчеру цеха “Электроснабжения” и машинисту о готовности к пуску.

  Машинист идет к магнитной станции, а электромонтер к соответствующей ячейке.

  Пуск синхронного электродвигателя производится в следующей последовательности.

1) Машинист убеждается, что ручка реостата стоит в положении “пуск”, поворачивает ключ УПР в положение “пуск” и держит 2-3 секунды. Включается масляный выключатель и электродвигатель начинает набирать асинхронные обороты. Ток статора будет близким или несколько большим номинального, стрелка фазометра будет в индуктивном квадранте, ток ротора 10-15% от номинального.

2) Далее машинист поворачивает ручку реостата по стрелке “больше” в сторону увеличения ротора (по часовой стрелке). Амперметр тока ротора будет показывать 240-250А, стрелка фазометра перейдет в емкостной квадрант, ток статора уменьшится на 15-20% от номинального, число оборотов ротора увеличится до номинальных оборотов (750 об/мин).

3) Электромонтер весь период пуска стоит около соответствующей ячейки и следит за показателями приборов.

4) Машинист открывает задвижку нагнетателя, нажав кнопку “открыть”, следя за показаниями приборов.  Ток статора начинает увеличиваться, стрелка фазометра приближается к показаниям 0,95-0,98 емкостного квадранта, давление на насосе уменьшится. При нужном давлении на насосе машинист отключает эл. двигатель задвижки нажатием на кнопку “стоп” и ожидает некоторое время, чтобы окончательно отрегулировать ток ротора давление на насосе, ток статора, чтобы cosφ был в пределах 0,98-0,99 емкостного квадранта.

  Электромонтер после пуска должен вторично произвести осмотр работы генератора и электродвигателя, отсутствие вибрации, нагрева подшипников и корпусов генератора и электродвигателя.

  Остановку насоса производит машинист, после получения распоряжения на остановку или переход на другой агрегат.

  Машинист закрывает задвижку нагнетания нажатием кнопки “закрыть” и ждет когда электродвигатель задвижки автоматически отключится, следя за показаниями приборов на магнитной станции (ток статора уменьшится, стрелка фазометра покажет 0,4-0,5 емкостного квадранта, ток ротора останется тот же).

Как только задвижка закрылась, машинист отключает синхронный электродвигатель, поворотом ключа УП в положение “стоп”. Масляный выключатель отключается и эл. двигатель останавливается. Ручку реостата повернуть в положение “пуск”.

  После остановки насоса машинист должен проверить состояние агрегата. Бывают случаи, когда после остановки насос вращается в обратную сторону (задвижка не закрыта или что то попало под шибера задвижки). Тогда машинист и электромонтер должны привод нагнетательной задвижки перевести в “Ручное” управление и в ручную закрыть задвижку.

  Длительное вращение насоса в обратную сторону НЕ ДОПУСТИМО.

  Пуск и остановка асинхронного электродвигателя производится так же, как и синхронного, только после выхода в режим холостого хода ток статора будет составлять 25-30% от номинального и только после этого машинист открывает задвижку нагнетания (в пусковой период ток статора больше номинального в 5-6 раз).

  При уменьшении расхода воды, машинист прикрывает задвижку нагнетания и сразу должен подрегулировать ток возбуждения, чтобы cosφ был в пределах 0,98-0,99, а при увеличении расхода воды сначала – увеличить ток возбуждения до номинального, а затем открывать задвижку нагнетания, следя за показаниями тока статора и давления на насосе и водоводе.

  Если открыть задвижку при малом токе возбуждения, может произойти аварийное отключение синхронного эл. двигателя, т.к. произойдет разрыв магнитного поля, эл. двигатель выпадет из синхронизма, начнет работать как асинхронный эл. двигатель, а это большой ток статора и защита срабатывает.

  Аварийно-дренажный насос с эл. двигателем 55кВт 400В включается при угрозе затопления машинного зала насосной, при этом необходимо, чтобы трансформатор №1 100кВА работал на один эл. двигатель 55кВт. Вся другая нагрузка с СП-1 и СП-3 была отключена.

  Если подстанция №32 питается от одной подстанции III-40, (ввод от подстанции НГ-6 в ремонте), то можно трансформаторы №1,2 включить на параллельную работу.


3 ПРОВЕРКА УСТАНОВЛЕННОГО ДВИГАТЕЛЯПО НАГРЕВУ  

3.1 Расчёт мощности на валу двигателя

Проведём проверку двигателя по нагреву и по перегрузочной способности. По имеющейся диаграмме расхода воды, предоставленной на рисунке 3.1./7/.

Рисунок 3.1 – Диаграмма расхода воды.

Рассчитаем нагрузочную диаграмму.

Мощность на валу двигателя на i-ом участке

                           ,

где р = 1000 кг/м3 – плотность жидкости;

       Q – подача насоса, м3/с;

       g =9.81 м/с2 - ускорение свободного падения;

       Н =89 м – напор насоса;

        = 0.79 – кпд насоса;

Полученные результаты сведены в таблицу 3.1

Ni

1

2

3

4

5

6

7

Р, кВт

165.53

282.79

496.61

339.73

265.55

455.22

144.84

Нагрузочная диаграмма представлена на рисунке 3.2

Рисунок 3.2 - Нагрузочная диаграмма.

3.2 Расчёт эквивалентной мощности двигателя

Рассчитаем эквивалентную мощность двигателя/7/

345.08 кВт

                     Рдв.нРэ

                               630 кВт345 кВт, т.к. условие выполняется, то двигатель по нагреву выбран правильно.


4 ВЫБОР ВОЗБУДИТЕЛЯ.

  Данные теристорных возбудителей синхронных машин, выпускаемых в настоящее время в России и за рубежом, приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 Основные технические характеристики теристорных возбудителей

Тип

Данные теристорных возбудителей

Uн, В

Iн, А

Цена, руб.

ТЕ8-320/115

76,32

320

195000

ТВУ-80-320

59,89

320

200000

ТВ-400

55

340

240000

UNITROL

SCE-0/U021-A500

72,56

500

859347

Из данной таблицы видно, что по основным техническим характеристикам выпрямленному напряжению и току подходит возбудитель ТВ-400,   российского производства, и возбудитель UNITROL SCE-0/U021-A500 фирмы АВВ (Швеция). Но по стоимости возбудитель UNITROL SCE-0/U021-A500 в 3,5 раза дороже, а также требует дорогостоящей переподготовки обслуживающего персонала, поэтому наиболее подходящим возбудителем является возбудитель ТВ-400. Технические данные которого приведены в разделе 5.


5 ОПИСАНИЕ ВОЗБУДИТЕЛЯ ТВ-400.

Возбудители серии ТВ предназначены для питания обмотки возбуждения синхронных двигателей автоматически регулируемым выпрямленным током при прямом и реактивном пуске, синхронной работе и других режимах.

Возбудители серии ТВ имеют четыре типоисполнения: ТВ-400 УХЛ4, ТВ-400Р УХЛ4, ТВ-630 УХЛ4, ТВ-630Р УХЛ4, отличающиеся по величине тока (400А, 600А) и характеру регулирования тока возбуждения./4/

Возбудители ТВ-400 У4, ТВ-630 У4 обеспечивают автоматическое регулирование на поддержание постоянства тока возбуждения, возбудители ТВ-400Р У4, ТВ-630Р У4 дополнительно обеспечивают автоматическое регулирование возбуждения на поддержание постоянства одного из следующих параметров синхронного двигателя: напряжения, коэффициента мощности, реактивного тока. Регулируемый параметр устанавливает потребитель путем внутренних переключений в возбудителе согласно эксплуатационной документации.

Эксплуатация возбудителей – в условиях умеренного и холодного климата. Категория размещения – 4 по ГОСТ 15150-69 (капитальные здания, вентилируемые, отапливаемые). Группа условий эксплуатации – М6 ГОСТ 17516-72. Степень защиты – 1Р30 ГОСТ 14254-69.

5.1 Технические данные

Основные параметры возбудителя приведены в паспорте.

Возбудитель обеспечивает:

  •  пуск двигателей прямой или реакторный;
  •  питание обмотки возбуждения двигателя током в синхронном режиме под нагрузкой и в других режимах;
  •  гашение поля ротора.

При пуске двигателя параллельно обмотке возбуждения подключается пусковой резистор и при достижении частотой скольжения в роторе величины, заданной установкой, в благоприятный момент положения полюса ротора относительно полюса статора подается форсированное возбуждение.

Регулирование тока возбуждения осуществляется автоматически, но имеется возможность плавной ручной регулировки напряжения возбуждения или работы с внешним автоматическим регулятором.

Ручное регулирование обеспечивается в диапазоне от 0 до форсированного значения с возможностью ограничения указанного диапазона и осуществляется непосредственно от возбудителя и дистанционно потенциометром с сопротивлением 10 кОм, мощностью 3 Вт, установленным вне возбудителя.

Напряжение выхода внешнего автоматического регулятора не должно превышать 24 В относительно общей точки схемы; подключение должно производиться через резистор сопротивлением не менее 10 кОм.

Возбудитель имеет устройства защиты, сигнализирующие о:

  •  снижении сопротивления изоляции цепей, электрически связанных с обмоткой возбуждения двигателя, относительно “заземленного” корпуса;
  •  затянувшемся пуске;
  •  протекании тока через пусковой резистор в режимах асинхронного хода двигателя.

Сигнализация осуществляется включением соответствующих реле с блокировкой, контакторы которых включают сигнальную аппаратуру, расположенную на фасаде возбудителя, а также замыкают соответствующие внешние клеммы. Снятие блокировки реле – от возбудителя.

Обеспечена защита тиристоров преобразователя при токовых перегрузках, когда тепловое воздействие тока перегрузки превысит тепловое воздействие форсировочного тока за время форсировки. При появлении сигнала перегрузки ток возбудителя снижается до номинального значения.

Обеспечена защита преобразователя при коротких замыканиях внутри него или на выходах обмотки возбуждения. Защита осуществляется по цепям управления тиристоров с последующим отключением возбудителя от сети.

Предусмотрена возможность опробования работы преобразователя на неподвижный ротор при отключенном двигателе, при этом блокируется цепь включения двигателя.

Осуществляется контроль готовности возбудителя к пуску двигателя и предусмотрена возможность включения двигателя непосредственно от возбудителя.

Имеются внешние входы возбудителя, при замыкании которых обеспечивается:

  •  гашение поля инвертирование с последующим снятием импульсов управления тиристоров;
  •  форсировка возбуждения (при разомкнутом размыкающем блокконтакте выключателя двигателя).

Контролируется ток и напряжение возбудителя, ток статора двигателя; включение автоматического выключателя; наличие напряжения в цепях управления возбуждением, в цепях защиты; нормальная работа блоков управления тиристорами.

Управление автоматическим выключателем возбудителя осуществляется кнопкой дистанционно или непосредственно от возбудителя.

Охлаждаются тиристоры преобразователя естественной конвекцией воздуха.

Возбудитель имеет одностороннее обслуживание. Его можно располагать у стены на расстоянии 100 мм.

Изоляция электрических цепей возбудителя, электрически связанных с обмоткой возбуждения двигателя, относительно корпуса выдерживает в течение 60 с напряжение 2 кВ с частотой 50 Гц. Изоляция остальных электрических цепей возбудителя относительно корпуса выдерживает в течение 60 с напряжение 1 кВ частотой 50 Гц.

Сопротивление изоляции электрических цепей возбудителя составляет не менее 5 Мом.

5.2 Устройство возбудителя ТВ-400.

В состав возбудителя входят:

  •  тиристорный преобразователь, состоящий из шести блоков БТ1-БТ6. В каждом блоке по два тиристора Т1 и Т2, соединенных параллельно. Для равномерного деления тока между параллельными тиристорами используются магнитные делители МД. Цепочки C1-R1, С2-R2 служат для защиты вентилей от коммутационных перенапряжений;
  •  автоматический выключатель АВ с дистанционным расцепителем РД, дистанционным приводом ДП, расцепителем минимального напряжения РМН, настроенного на 0,6Uном. Номинальное напряжение указанных цепей равно 380 В;
  •  система управления возбуждением СУВ;
  •  система защиты и сигнализации ЗИС;
  •  система автоматического регулирования возбуждением АРВ для возбудителей типа ТВ-400Р, ТВ-630Р;
  •  пуско – защитное сопротивление ПЗС, в составе которого: резистор R, тиристорный ключ (тиристоры Т1, Т2), реле на герконе МК, включенное последовательно с тиристором Т2, две цепочки стабилитронов СТ1, СТ2 для управления тиристорным ключом, блок потенциальной развязки и дифференцирования сигнала управления пуском двигателя, в составе блока – конденсатор С3, резистор R5, трансформатор ТрИ;
  •  блок «RC» для защиты преобразователя от перенапряжений;
  •  переключатель ПЗ – включение оперативной цепи 110 В постоянного напряжения или 220 В переменного напряжения;
  •  переключатель П4 – включение питания систем СУВ, АРВ;
  •  измерительные трансформаторы тока фаз питающей сети (1ТрТ, 2ТрТ);
  •  измерительные приборы для измерения тока статора двигателя (А1), тока и напряжения возбуждения (А, V).

Возбудитель выполнен в виде шкафа, состоящего из отдельных функциональных блоков, что облегчает его обслуживание.

Блоки тиристоров (БТ1-БТ6) 6 расположены в верхней части шкафа, закрываемой съемными щитами. Каждый блок представляет собой радиатор, выполненный из отрезка специального алюминиевого профиля, на который закреплены тиристоры 7, магнитный делитель 15, цепочки «RC» 16.

Система управления возбуждением СУВ конструктивно выполнена в виде моноблока, состоящего из металлического шасси с приваренным к нему козырьком, который одновременно является частью наружной стенки шкафа 5. На козырьке смонтированы:

  •  сигнальные лампы Л1-Л9 19;
  •  электролюминесцентный знаковый индикатор ЭЛИ 17;
  •  кнопки цепей сигнализации Кн1-Кн4 18;
  •  потенциометр R4 «ток возбуждения» 20;
  •  переключатель режима работ возбудителя П1 «работа», «оповещение» 21;
  •  переключатель рода работ возбудителя П2 «Iв const», «АВР» 22;
  •  кнопки включения и отключения автоматического выключателя Кн «вкл», Кн «выкл» 23;

На шасси расположены функциональные блоки СУВ, которые выполнены на печатных платах. Подключение их производится с помощью разъемных соединений, что обеспечивает быструю замену в случае выходов блоков из строя.

Моноблок СУВ расположен в средней части шкафа, он закрывается крышкой, которая открываясь, превращается в столик, удобный для наладочных работ.

Блок защиты и сигнализации ЗИС 4 конструктивно выполнен в виде самостоятельного моноблока и собирается на металлическом шасси. Функциональные блоки конструктивно выполнены аналогично блокам СУВ.

Моноблок регулирования и защиты РИЗ в возбудителях с регулятором серии ТВ-400Р, ТВ-630Р заменяет моноблок ЗИС и включает в себя автоматический регулятор возбуждения АРВ и систему защиты и сигнализации ЗИС. Конструктивно моноблок РИЗ подобен моноблоку ЗИС и устанавливается аналогично.

Блок защиты тиристоров от перенапряжений 9 собран на изоляционной панели.

Блок пуско – защитного сопротивления ПЗС расположен в нижней части шкафа 1. Пусковое сопротивление Rп 3 в возбудителях ТВ-400, ТВ-400Р состоит из одного ящика сопротивления; в возбудителях ТВ-630, ТВ-630Р – из двух ящиков, соединенных параллельно. Тиристорный ключ, блок потенциальной развязки и дифференцирования сигнала управления пуском двигателя расположены на отдельной изоляционной панели.

Автоматический выключатель АВ 13, реле Р5 12, переключатель оперативной цепи ПЗ 10 и переключатель питания СУВ (П4) 11 расположены в нижней части шкафа.

Внешний клеммник 2, 14, силовые клеммы постоянного тока ±В1, –В2 и силовые клеммы переменного тока (ими являются клеммы автомата Л1, Л2, Л3) расположены в нижней части шкафа.

 Шкаф можно обслуживать с одной (лицевой) стороны и располагать у стены на расстоянии не менее 0,1 м. С задней стороны шкафа имеются три щита, которые в случае необходимости могут сниматься.

5.3 Работа возбудителя

5.3.1 Опробование. Режим опробования осуществляется нагрузкой возбудителя на неподвижный ротор двигателя./6/

Для проведения этого режима переключатель П1 «Работа – оповещение» ставится в положение «опробование». При этом имитируется включение двигателя, а также  разрывается цепь разрешения на включение двигателя. В остальном работа возбудителя в режиме опробования соответствует нормальной работе возбудителя.

Состояние возбудителя перед пуском двигателя. Переключатели П3 и П4 устанавливаются в положение «вкл.». При этом на системы СУВ, АРВ и ЗИС подаются напряжения питания и загораются сигнальные лампы Л7 «питание СУВ», Л8 «цепь оперативная». Переключатель П1 устанавливается в положение «работа». Переключатель П2 устанавливается в положение «Iв const» (в случае работы возбудителя с внутренним или внешним автоматическим регулятором возбуждения устанавливается в положение «АРВ»).

Кнопкой Кн «вкл.» находящейся на возбудителе, или кнопкой КнД, находящейся вне возбудителя включается автоматический выключатель АВ. При этом подается напряжение на тиристорный преобразователь и загорается сигнальная лампа Л9 «выключатель».

Через замыкающий блок-контакт АВ2, замыкающие контакты реле Р4 и Р5 и переключатель П1 подается разрешение на включение двигателя. Блок-контакт АВ4 подготавливает цепь отключения автоматического выключателя АВ с помощью независимого расцепителя РД.

Через замыкающий контакт реле-повторителя Р4 выключателя двигателя в систему СУВ подается сигнал, формирующий на выходе блока ФЛАД напряжение запрета, которое поступает в блоки БИУТ и снимает управляющие импульсы с тиристоров и преобразователя.

5.3.2 Пуск двигателя. При пуске двигателя под действием ЭДС, индуктируемой в обмотке ротора двигателя, происходит переключение резистора Rп тиристорами Т1, Т2 ПЗС. Напряжение, снимаемое с резистора R4, через трансформатор ТрИ подается в блок ФЛАД системы СУВ. В течение всего времени пуска, пока частота ЭДС скольжения больше подсинхронной частоты (заданной резистором R10 блока ФЛАД), система СУВ выдает сигнал «запрета» на открытие тиристоров преобразователя. Когда скорость ротора достигает подсинхронной и, соответственно, ЭДС в обмотке возбуждения заданной частоты, схема ФЛАД в момент максимума отрицательной волны тока ротора подает сигнал на подачу возбуждения. Тиристоры преобразователя, благодаря некоторому запаздыванию в цепи отрицательной обратной связи по току ротора, открываются с углом зажигания, соответствующим форсировки возбуждения. С течением времени устанавливается номинальный ток возбуждения. При втягивании двигателя в синхронизм напряжение, индуктируемое в обмотке ротора, исчезает; тиристоры Т1, Т2 закрываются, отключая сопротивление Rп. Если в момент подачи выпрямленного тока в обмотку возбуждения открыт тиристор Т1, то он запирается напряжением обратной полярности. Если же открыт тиристор Т2, то он закрывается за счет провала в кривой выпрямленного напряжения, образованного в результате шунтирования входа БИУТ 6 при замыкании контакта МК, катушка которого включена последовательно с тиристором Т2.

Для повышения надежности и исключения ложного срабатывания блока ФЛАД при пуске двигателя с мощной демпферной клеткой, когда наведенная ЭДС в роторе может быть ниже уровня срабатывания тиристорного ключа, реле Р5 блок-контактами 2Р5, 3Р5 на время пуска шунтирует стабилитроны СТ1, СТ2 тиристорного ключа. После подачи возбуждения от сигнала блока ФЛАД реле Р5 срабатывает, вводя стабилитроны в цепь управления ключом и предотвращая подключение резистора Rп в нормальном режиме.

Резисторы R7 – R11 обеспечивают протекание тока, достаточного для удержания тиристоров преобразователя во включенном состоянии.

5.3.3 Нормальная работа. Напряжение, снимаемое с потенциометра ручного управления R4 «ток возбуждения», поступает на вход УПТ. С выхода УПТ напряжение управления через БОН поступает в блоки БИУТ, где оно сравнивается с опорным пилообразным напряжением, синхронизированным с напряжением сети.

В момент равенства напряжения управления и напряжения пилы блоки БИУТ формируют импульсы, которыми включаются соответствующие тиристоры.

Изменяя величину напряжения, снимаемого с резистора R4, можно изменять угол зажигания тиристоров, а следовательно, и ток возбуждения.

Для стабилизации тока ротора введена жесткая отрицательная обратная связь по току, действие которой осуществляется следующим образом.

Напряжение, пропорциональное току ротора, снимается с резисторов R3, R4, включенных в цепь трансформаторов тока 1ТрТ, 2ТрТ. Через согласующие трансформаторы ТрНА, ТрНВ блок БОН это напряжение поступает на вход УПТ, где оно суммируется с напряжением, снимаемым с резистора R4 «ток возбуждения».

Глубину обратной связи можно регулировать с помощью резистора R1 «обратная связь по току ротора».

При работе с автоматическим регулятором возбуждения (внешним или внутренним) переключатель П2 устанавливается в положение «АВР». При этом сигнал, пропорциональный изменению параметров двигателя и питающей сети, в функции которых ведется регулирование, с выхода АВР поступает на вход суммирующего усилителя УПТ системы СУВ, где он суммируется с напряжением, снимаемым с резистора R4 и напряжением жесткой отрицательной обратной связи, снимаемым с резистора R1.

5.3.4 Выпадение двигателя из синхронизма. При выпадении двигателя из синхронизма под действием ЭДС, индуктируемой в обмотке ротора, происходит подключение резистора Rп тиристорным ключом Т1, Т2. Если частота ЭДС скольжения выше подсинхронной, то возбудитель работает аналогично режиму пуска. Если частота ЭДС скольжения меньше подсинхронной, то снятие возбуждения чередуется с его подачей. При этом снятие возбуждения производится в момент достижения индуктивным током максимального положительного значения, а подача возбуждения – при максимальном отрицательном значении тока. Этот режим будет иметь место до полного вхождения двигателя в синхронизм или срабатывания защиты от асинхронного хода.

5.3.5 Остановка двигателя. При отключении двигателя замыкается размыкающий блок-контакт БВ1 выключателя В. При этом с блока ФЛАД в схему БОН поступает напряжение, соответствующее инверторному режиму преобразователя, в результате чего осуществляется быстрое гашение поля ротора двигателя.

Длительность инверторного режима определяется схемой ФЛАД и обычно не превышает 1 с. По истечении времени с блока ФЛАД на схему БОН поступает напряжение, соответствующее «запрету». При этом импульсы управления с тиристоров преобразователя снимаются.

Отключение выключателя АВ необходимо только в тех случаях, когда двигатель отключается на длительное время. Отключение производится кнопкой Кн, находящейся на возбудителе, или кнопкой КнД.

Форсировка возбуждения при аварийном снижении напряжения питания двигателя. С измерительного трансформатора ТрН напряжение статора двигателя через согласующий трансформатор Тр1 СУВ поступает на вход блока БФ.

При снижении напряжения питания двигателя на 10-15% от номинального со схемы БФ на вход УПТ поступает напряжение, под действием которого с выхода схемы БОН подается напряжение управления, соответствующее форсированному режиму работы преобразователя.

Длительность форсировки возбуждения составляет 50 с, после чего, форсировка снимается. Если напряжение восстанавливается менее чем за 50 с, то форсировка снимается в момент восстановления напряжения.

Работа возбудителя при сниженном напряжении питания. При сниженном напряжении питания возбудителя до уровня 0,6 номинального и менее срабатывает расцепитель минимального напряжения РМН, отключая автоматический выключатель АВ. При этом блок-контакт автоматического выключателя АВ1, замыкаясь, подает сигнал в цепь отключения выключателя двигателя.

Возникшим перенапряжением на роторе пробивается стабилитрон СТ1, включая тиристор Т1. Поле ротора гасится на резисторе Rп.

Последующий пуск двигателя может быть произведен только повторным включением.

5.3.6 Управление возбудителем извне. Дистанционное включение и отключение автоматического выключателя возбудителя производится кнопкой КнД.

Дистанционное ручное управление током возбуждения производится резистором переменного сопротивления с параметрами, соответствующими резистору R4 «ток возбуждения», при этом резистор R4 необходимо отключить.

Независимо от режимов работы, изложенных выше, невозможно обеспечить форсировки тока возбуждения, гашения поля инвертированием с последующим снятием импульсов управления тиристоров. Указанные режимы обеспечиваются замыканием соответствующих внешних клемм возбудителя, указанных в разделе «Порядок установки, внешние присоединения».

Управление током возбуждения от внешнего автоматического регулятора возбуждения осуществляется через внешний вход возбудителя. При этом переключатель П2 необходимо установить в положение «АВР».

5.4 Устройство и работа системы управления возбуждением СУВ

5.4.1 Общие сведения. Система возбуждением, в дальнейшем именуемая «система управления», служит для автоматического управления тиристорным преобразователем./3/ Система управления обеспечивает: формирование импульсов управления и подачу их на управляющие электроды тиристоров преобразователя в соответствующие моменты времени; ограничение минимального и максимального тока возбуждения; управление током возбуждения двигателя в процессе пуска, остановки и при выпадении двигателя из синхронизма; бесконтактное отключение резистора Rп в момент подачи напряжения возбуждения; гашение поля двигателя инвертированием при нормальных и аварийных отключениях синхронного двигателя; форсировку возбуждения двигателя при аварийных снижениях напряжения двигателя.

Система управления содержит:

  •  блок трансформаторов питания ТрП, обеспечивающий получение различных градаций питающего напряжения и получение шестифазной системы синхронизирующих напряжений, включающий в себы трансформаторы ТрА, ТрВ, ТрС;
  •  блок трансформаторов напряжения ТрН, предназначенный для согласования системы управления возбуждением с трансформаторами тока, включенными в фазные цепи тиристорного преобразователя;
  •  блок питания 1 (БП-1), обеспечивающий получение стабилизированного постоянного напряжения ±24 В;
  •  блок питания 2 (БП-2), обеспечивающий различные градации стабилизированного постоянного напряжения и переменного напряжения прямоугольной формы частотой 1,5 кГц;
  •  усилитель постоянного тока УПТ, обеспечивающий усиление и суммирование сигналов управления;
  •  блок ограничения напряжения БОН, обеспечивающий ограничение минимального и максимального значений напряжений управления и максимального тока возбуждения;
  •  блок импульсно фазового управления тиристорами БИУТ, служащий для получения импульсов управления, их фазового сдвига под действием напряжения управления;
  •  функционально-логическое автоматическое устройство управления возбуждением синхронного двигателя ФЛАД, предназначенное для автоматического управления возбуждением двигателя во время пуска, остановки и при выпадении двигателя из синхронизма;
  •  блок форсировки БФ, обеспечивающий форсировку возбуждения при аварийных снижениях напряжения двигателя.

5.4.2 Принцип работы. Для управления тиристорами преобразователя принята система сдвоенных импульсов, состоящая в том, что на вход управления каждого тиристора преобразователя подается импульс с основного и с последующего блока управления в порядке работы вентильного преобразователя. Это позволяет обеспечить надежный запуск тиристорного преобразователя. Временной интервал между импульсами составляет 60 эл. град. Параметры управляющего импульса: форма пикообразная, амплитуда напряжения 15 В, длительность импульса на уровне половины его амплитуды 4 эл. град., максимальный диапазон изменения угла регулирования при номинальном напряжении питающей сети составляет 220 эл. град.

Фазовый сдвиг импульсов осуществляется по принципу «вертикального управления», основанного на формировании импульсов в момент совпадения напряжения управления с опорным напряжением, синхронизированным с сетью, которая является напряжением заряда конденсатора от стабилизированного источника.

Напряжение управления ограничено минимальным значением, определяющим напряжение преобразователя в режиме форсировки, и максимальным значением, определяющим напряжение инвертирования в режиме гашения поля. Снятие импульсов (сигнал «запрет») обеспечивает защиту исправных тиристоров от повреждения в режиме короткого замыкания путем запирания тиристоров.

5.4.3 Цепи питания. При включении переключателя П4 напряжение питания с первичных обмоток согласующего трансформатора, питающего возбудитель, поступает на первичные обмотки трансформаторов ТрА, ТрВ, ТрС. Для согласование по фазе синхронизирующих напряжений, снимаемых со вторичных обмоток трансформаторов ТрА, ТрВ, ТрС, с напряжением входа тиристорного преобразователя, подключение первичных обмоток трансформаторов ТрА, ТрВ, ТрС осуществляется согласно указанному в таблице 5.1. Наличие напряжения питания в системе управления контролируется лампой Л7 «питание СУВ».

Со вторичных обмоток трансформаторов ТрА, ТрВ, ТрС напряжение поступает на блок БП-1, где оно преобразуется в постоянное стабилизированное напряжение 24 В, служащее для питания всех блоков системы управления.

5.4.4 Блок питания 1 (БП-1). Блок состоит из выпрямителя, выполненного на диодах Д1-Д6, и компенсационного стабилизатора постоянного напряжения с выходным напряжением ±24 В (транзисторы Т1-Т5). Величина выходного напряжения регулируется при помощи резистора R8.

Схема стабилизатора относится к последовательному типу. В качестве регулирующего элемента используются составные транзисторы (Т1, Т2, Т3, Т4), включенные последовательно.

Усилитель обратной связи выполнен на транзисторе Т5.

5.4.5 Блок питания 2 (БП-2). Схема блока включает в себя,  преобразователь постоянного напряжения в переменное прямоугольной формы частотой 1,5 кГц, усилитель мощности и выпрямители.

Таблица 5.1 Цепи питания

Вариант

1

2

3

4

7

Схема и группа

соединения

Трансформатор, питающий возбудитель

У/У-0

Д/Д-0

У/Д-11

Д/У-11

Трансформатор СУВ-ТрА, ТрВ, ТрС

Д/У-1

У/У-0

Межфазное напряжение питания СУВ, В

380

100

380

100

660

Напряжение на обмотке W1, В

380

100

220

58

380

Соединение клемм обмоток

Фазу А (провод 32) подать на клеммник К1 клемму

ТрА-С2

и

ТрВ-С8

ТрА-С2

и

ТрВ-С5

ТрА-С2

ТрА-С6

ТрА-С2

Фазу В (провод 33) подать на клеммник К1 клемму

ТрВ-С2

и

ТрС-С8

ТрВ-С2

и

ТрВ-С5

ТрВ-С2

ТрВ-С6

ТрВ-С2


Продолжение таблицы 5.1.

Вариант

1

2

3

4

7

Фазу С (провод 34) подать на клеммник К1 клемму

ТрС-С2

и

ТрА-С8

ТрС-С2

и

ТрА-С5

ТрС-С2

ТрС-С6

ТрС-С2

Клеммы клеммника К1 соединить между собой и с клеммой 21 (провод157)

ТрА-С7

ТрВ-С7

ТрС-С7

ТрА-С7

ТрВ-С7

ТрС-С7

ТрА-С8

ТрВ-С8

ТрС-С8

Примечания: 1. Четные варианты – при питании СУВ от измерительного трансформатора напряжения статора двигателя с группой соединения обмоток – 0. 2. Схема соединения вторичных обмоток трансформаторов ТрА, ТрВ, ТрС во всех вариантах остается без изменений.

Преобразователь выполнен на транзисторах Т1, Т2.

Схема преобразователя работает следующим образом. Предположим, что при включении преобразователя трансформатор Т1 открылся. При этом стабилизированное постоянное напряжение 24 В полностью прикладывается к обмотке .

Под действием напряжений, снимаемых с обмоток  и , происходит заряд конденсаторов С1, С4. Конденсатор С1 заряжается через переход эмиттер-база транзистора Т1. При этом ток заряда конденсатора С1 обеспечивает открытое состояние транзистора Т1 до момента достижения напряжения на конденсаторе С1 равного напряжению стабилизации U0 стабилитрона Д1.

Конденсатор С4 заряжается через диод Д4. При этом транзистор Т2 закрыт.

В момент времени, когда напряжение на конденсаторе С1 достигает напряжения стабилизации U0 стабилитрона Д1, заряд конденсатора прекращается, ток становится равным нулю и транзистор Т1 закрывается. Это приводит к изменению знака ЭДС в обмотке  и соответственно напряжений на обмотках  и . В результате регенеративного процесса транзистор Т2 открывается.

Конденсаторы С1 и С4 перезаряжаются: конденсатор С4 через переход эмиттер-база транзистора Т2, а конденсатор С1 – через диод Д3. Ток перезаряда конденсатора С4 обеспечивает открытое состояние транзистора Т2 до момента достижения напряжения на конденсаторе величины U0. В этот момент времени перезаряд конденсатора С4 прекращается. Ток базы транзистора Т2 становится равным нулю, и транзистор закрывается. ЭДС в обмотке  и напряжение на обмотках  и  трансформатора Тр1 изменяют знак. Схема переходит в новое устойчивое состояние.

С этого момента в схеме устанавливаются периодические колебания.

Для обеспечения наиболее надежного запуска инвертора между коллекторами и базами транзисторов противоположных плеч включаются конденсаторы С2 и С3.

Отклонение частоты выходного напряжения от заданного, вызываемого разбросом стабилизации стабилитронов Д1 и Д5, устраняется путем изменения сопротивлений резисторов R2, R4.

С выхода преобразователя сигнал поступает на усилитель мощности (транзисторы Т3, Т4), собранный по двухкратной схеме. Путем выпрямлений напряжений, снимаемых со вторичных обмоток W2, W3 и W4 выходного трансформатора (Тр2) усилителя получаем соответственно стабилизированные напряжения ±40 В, ±200 В, ±12 В. Переменное напряжение прямоугольной формы с амплитудой 24 В для питания УПТ снимается с обмотки W5 трансформатора Тр2.

Блок импульсно-фазового управления тиристорами (БИУТ). Блок БИУТ включает в себя:

  •  фазосдвигающее устройство;
  •  диодный коммутатор (диоды Д2, Д3), синхронизирующий начало заряда конденсатора С1 с моментом прохождения через нуль одного из фазных напряжений сети;
  •  «нуль орган», в качестве которого используется транзисторный каскад (транзистор Т1);
  •  Генератор выходных импульсов управления, представляющий собой тиристорный одновибратор, собранный на тиристоре Д6.

Описание и работу схемы рассмотрим на примере работы БИУТа первого канала управления.

Начиная с момента времени t1, диоды Д2, Д3 заперты положительным напряжением фазы А (Uа). При этом конденсатор С1 заряжается от стабилизированного источника постоянного напряжения +200 В. Заряд конденсатора С1 происходит по начальному участку экспоненты, что обеспечивает практически прямолинейный рост напряжения на конденсаторе.

В момент времени t4 напряжение на конденсаторе С1 становится равным напряжению фазы С (-U0). При этом диод Д3 отпирается и заряд конденсатора прекращается. Под действием напряжения фазы А (Uа) конденсатор С1 разряжается по цепи: диод Д3 – резистор R1 – обмотка W2 трансформатора ТрА.

В интервале времени t4 – t5  диод Д2 находится в запертом состоянии. В момент времени t5 он открывается. Так как диоды Д2, Д3 выбраны одного типа, то падения напряжения в прямом направлении диодов равны и противоположны по знаку. В результате напряжение на конденсаторе С1 к моменту его последующего заряда, в момент времени t6  будет равным нулю. Таким образом, начальная точка заряда конденсатора всегда соответствует моменту перехода напряжения фазы А через нуль.

Диод Д4 находится под действием разности пилообразного напряжения конденсатора С1 (UС1) и напряжения управления Uy, снимаемое с выхода эмиттерного повторителя схемы БОН.

При Uу > UC1 диод Д4 находится в запертом состоянии, а транзистор Т1 под действием отрицательного напряжения смещения находится в состоянии насыщения. Транзистор Т2 под действием запирающего напряжения +12 В находится в запертом состоянии.

В момент времени t3 напряжение “UС1” становится несколько больше напряжения управления Uy, диод Д4 переходит в проводящее состояние, и положительное напряжение, равное разности UС1 и – Uу, прикладывается к переходу база-эмиттер транзистора Т1. Транзистор из насыщенного состояния переходит в запертое. Под действием отрицательного перепада напряжения на коллекторе транзистора Т1, транзистор Т2 переходит из запертого состояния в насыщенное. Импульсом зарядного тока конденсатора С2 происходит включение тиристора Д6 генератора выходных импульсов управления.

Схема генератора выходных импульсов управления работает следующим образом.

В интервале времени t1t4  диод Д7 заперт отрицательным напряжением фазы А (-Uа), снимаемым с обмотки W3 трансформатора ТрА, а с момента времени t3 – отрицательным напряжением фазы С (-Uс).

В момент времени t2 под действием импульса зарядного тока конденсатора С2 включается тиристор Д6 и конденсатор С3, ранее заряженный до положительного напряжения U0, перезаряжается по цепи: «плюс» источника напряжения 40 В – конденсатор С3 – обмотка W5 трансформатора Тр1 – тиристор Д6 – «минус» источника питания 40 В.

Под действием зарядного тока конденсатора перемагничивается сердечник трансформатора Тр1, при этом в обмотках трансформатора индуктируются импульсы ЭДС.

Импульсы напряжения положительной полярности, снимаемые с обмоток W1, W2, W3, W4, используются в качестве импульсов управления тиристорами преобразователя. Импульсы напряжения, снимаемые с обмотки W6, прикладываются через ограничительное сопротивление резистора R8 неоновой лампе Л1. Зажигание лампы сигнализирует об исправной работе блока управления соответствующего канала.

С момента времени t4, когда напряжение фазы С (Uс) становится меньше отрицательного напряжения на конденсаторе С3, диод Д7 переходит в проводящее состояние, и конденсатор С3 перезаряжается по цепи: обмотка W3 трансформатора ТрА – сопротивление резистора R4 – диод Д7.

В момент времени t5  напряжение на конденсаторе С3 становится равным нулю, диод Д8 переходит в проводящее состояние и под действием напряжения фазы (-Uа) происходит перемагничивание сердечника трансформатора Тр1.

При достижении индукции в сердечнике трансформатора Тр1 величины индукции насыщения индуктивное сопротивление намагничивающего контура практически падает до нуля (момент времени t6); диод Д7 запирается и перезаряд конденсатора С3 прекращается. Цикл работы генератора выходных импульсов управления заканчивается.

Для управления тиристорным мостом преобразователя принята система сдвоенных импульсов, состоящая в том, что на вход управления каждого тиристора преобразователя подается импульс с основного блока управления и с последующего в порядке работы вентильного преобразователя. Это позволяет обеспечить надежный пуск  тиристорного преобразователя. Временной интервал между импульсами составляет 60 эл. град.

Блок ограничения напряжения БОН. Напряжение возбуждения ограничивается уменьшением входного напряжения (выход УПТ), прикладываемого через резистор R4, диоды Д4, Д3 к входу эмиттерного повторителя (транзисторы Т1, Т2).

Максимальное напряжение возбуждения устанавливается резистором R12. Если напряжение на выходе УПТ меньше напряжения делителя R12, то диод Д4 заперт и напряжение на выходе эмиттерного повторителя равно напряжению, снимаемому с делителя R12.

Ограничение максимального тока возбуждения осуществляется по цепи нелинейной отрицательной обратной связи по току возбуждения. При превышении током возбуждения заданной величины напряжение на выходе выпрямителя Д5…Д10 превышает напряжение на движке резистора К12. При этом транзистор Т3 открывается, и на вход УПТ поступает положительное напряжение, уменьшающее ток возбуждения.

Минимальное напряжение устанавливается с помощью резистора R11. Если напряжение входа меньше напряжения, снимаемого с делителя R11, то диод Д2 подперт и напряжение на выходе эмиттерного повторителя равно входному. При напряжении входа большем напряжения резистора R11, диод Д2 находится в проводящем состоянии. Так как сопротивление резистора R4 значительно меньше входного сопротивления резистора R11, то выходное напряжение практически равно напряжению, снимаемому с делителя R11.

Усилитель постоянного тока УПТ. Схема УПТ  выполнена по принципу “модуляция-усиление-демодуляция” и совпадает со схемой унифицированного усилителя постоянного тока типа УПТ-3.

УПТ включает в себя: модулятор, выполненный на транзисторе Т1, усилитель переменного тока, выполненный на транзисторах Т2-Т6, демодулятор, выполненный на транзисторах Т7-Т10.

Для реализации операции суммирования входных сигналов УПТ охвачен отрицательной обратной связью (резистор R6 схемы БОН). На вход усилителя через резисторы R7 и R9 схемы БОН подается напряжение установки тока возбуждения с резистора R4 «ток возбуждения» и напряжение, пропорциональное току возбуждения синхронного двигателя, а также сигнала на перевод системы управления в режим форсировки с блока БФ.

В случае работы системы управления с внешним или внутренним АРВ сигнал на вход УПТ поступает через переключатель П2.

Функционально-логическое автоматическое устройство управления возбуждением синхронного двигателя ФЛАД.

В исходном состоянии резистор Rп блока ПЗС отключен тиристорами Т1, Т2  от обмотки ротора синхронного двигателя, и напряжение на выходе трансформатора ТрИ блока ПЗС отсутствует.

Транзисторы Т1-Т3 закрыты. Замыкающие контакты реле-повторителя Р4 высоковольтного выключателя В создают цепь питания реле Р1 блока ФЛАД.

Через контакт этого реле и диоды Д9, Д14 на базы транзисторов Т6, Т7подается положительное напряжение, под действием которого эти транзисторы закрыты; транзистор Т4 открыт, конденсатор С5 заряжен. С коллектора транзистора Т7 через резистор R24 и диод Д15 на вход эмиттерного повторителя схемы блока БОН подается отрицательное напряжение, превышающее амплитуду опорных напряжений блоков БИУТ. В результате импульсы управления с тиристоров преобразователя снимаются.

Транзистор Т5 закрыт, реле Р2 отключено, реле Р5, установленное вне блока, включено и своими замыкающими контактами шунтирует стабилитроны Ст1, Ст2 блока ПЗС.

Начало пуска синхронного двигателя совпадает во времени с моментом  включения главных контактов выключателя двигателя.

При замыкании главных контактов выключателя двигателя (момент времени t2) в обмотке статора создается вращающееся магнитное поле. Под действием отрицательной и положительной полуволн ЭДС  индуктируемой в обмотке ротора двигателя при пуске, через тиристоры Т1, Т2 подключается резистор Rп .

Сигнал с пускозащитного сопротивления поступает на дифференцирующую цепь: резистор R5 – конденсатор С3 блока ПЗС. На выходе дифференцирующей цепи напряжение сдвинуто относительно напряжения на резисторе Rп на 900.

Эмиттерный повторитель (транзистор Т1) согласует выход дифференцирующей цепочки со входом усилителя-ограничителя, собранного на транзисторах Т2 и Т3. Напряжение с выхода усилителя-ограничителя, представляющее собой биполярный сигнал, близкий к прямоугольной форме, подается на интегрирующую цепочку (R9, R10, С4). Параметры этой цепочки выбраны таким образом, что при частоте ЭДС скольжения, превышающей подсинхронную частоту f0, амплитуда напряжения конденсатора С4 меньше опорного напряжения, задаваемого стабилитроном Д7. В результате транзистор Т4 остается открытым. Транзистор Т6 за счет подзаряда конденсатора С5 положительной полуволной напряжения с выхода усилителя-ограничителя закрыт; транзистор Т7 закрыт за счет положительного смещения, подаваемого через резистор R19.

Конденсатор С3 также обеспечивает удержание транзистора Т5 в закрытом состоянии и в начальный момент пуска двигателя, если размыкание нормально замкнутых блок-контактов высоковольтного выключателя происходит раньше замыкания его главных контактов.

Когда частота скольжения синхронного двигателя снижается до подсинхронной частоты f0, амплитуда напряжения на конденсаторе С2 начинает превышать опорное напряжение. К базе транзистора Т4 прикладывается положительное напряжение, закрывающее его. Однако транзистор Т7 остается закрытым до смены полярности напряжения на выходе усилителя-ограничителя.

При смене полярности напряжения транзистор Т4 закрыт и не препятствует открытию транзистора Т7. Напряжение запрета с входа эмиттерного повторителя схемы БОН снимается. Кроме того, открывается транзистор Т5 и включает рале Р2, которое своими размыкающими контактами отключает реле Р5. при этом расшунтируются стабилитроны Ст1, Ст2 блока ПЗС и выдается сигнал о подаче возбуждения.

Для предотвращения возврата схемы в исходное состояние после подачи возбуждения предусмотрена временная блокировка схемы, осуществляемая путем подачи подпирающего положительного экспоненциального импульса напряжения  на эмиттер транзистора Т1.

Формирование импульса происходит в момент открытия транзистора Т7 (снятие запрета) за счет разряда конденсатора С6 на вход эмиттерного повторителя Т9. Уставка частоты f0 устанавливается в пределах 1-5 Гц при помощи резистора R10, стоящего в цепи заряда конденсатора С4.

Если при пуске синхронного двигателя до момента достижения частотой скольжения подсинхронной величины f0 происходит отключение пускозащитного сопротивления (вследствие снижения амплитуды ЭДС ниже порога срабатывания тиристорного ключа блока ПЗС), то снятие «запрета» и подача возбуждения происходит с выдержкой времени.

При выпадении двигателя из синхронизма под действием ЭДС, индуктируемой в обмотке ротора, происходит подключение резистора Rп. При этом, если частота ЭДС скольжения выше подсинхронной, то схема блока ФЛАД возвращается в исходное состояние. Выдается сигнал запрета, и возбуждение снимается. В этом состоянии схема будет находиться до тех пор, пока скорость вращения синхронного двигателя не достигнет подсинхронной скорости.

Если при выпадении двигателя из синхронизма частота скольжения ЭДС меньше подсинхронной, то снятие возбуждения чередуется с его подачей. При этом снятие возбуждения производится в момент достижения ЭДС минимального, а подача возбуждения – максимального значения. Этот режим будет иметь место до полного вхождения двигателя в синхронизм.

При остановке синхронного двигателя отключается выключатель, его блок-контактами включается реле Р4, которое включает реле Р1 блока ФЛАД. При этом через контакты Р1 и диоды Д14, Д18 на базу транзистора Т7 и конденсатор С7 подается положительное напряжение. Транзистор Т7 закрывается, а транзисторы Т8, Т9 открываются зарядным током С7. За счет падения напряжения на резисторе R24 напряжение, поступающее на вход эмиттерного повторителя схемы блока БОН, уменьшается до величины, соответствующей инверторному режиму преобразователя. Величина этого напряжения может изменяться с помощью резистора R28.

После заряда конденсатора С7 транзисторы Т8, Т9 закрываются, и напряжение, поступающее на вход эмиттерного повторителя схемы блока БОН, становится равным напряжению запрета.

5.4.6 Блок форсировки БФ. При номинальном напряжении питающей сети напряжение на выходе схемы сравнения, снимаемое с резистора переменного сопротивления R3 «форсировка», меньше нуля. Транзистор Т3 открыт, транзистор Т2 закрыт, транзистор Т1 под действием отрицательного напряжения смещения открыт, конденсатор С3, вынесенный из блока БФ, заряжен до напряжения 24 В. Напряжение с коллектора транзистора Т1, поступающее на вход УПТ, равно нулю.

Снижение напряжения на шинах синхронного двигателя приводит к увеличению напряжения на выходе схемы сравнения. В момент перехода напряжения через нуль транзистор Т3 закрывается, а транзистор Т2 открывается. Уровень напряжения на шинах синхронного двигателя, при котором напряжение на выходе схемы сравнения становится равным нулю, определяется положение движка резистора R3 «форсировка» и может быть установлен в пределах 0,8-0,9 номинального напряжения сети.

После открытия транзистора Т2 конденсатор С3 перезаряжается. При этом диод Д1 подпирается и транзистор Т1 закрывается. В этом состоянии транзистор Т1 будет находиться до тех пор, пока конденсатор С3 не перезарядится до напряжения, при котором потенциал на катоде диоде Д1 не станет равным нулю. В течение этого времени с коллектора транзистора Т1 на вход УПТ поступает напряжение, под действием которого преобразователь находится в режиме форсировки возбуждения. Длительность форсировки определяется постоянной времени цепи перезаряда конденсатора С3 и выбирается равной 50 с. Длительность форсировки может регулироваться с помощью резистора R14 в пределах 40-60 с. По истечении времени форсировка снимается независимо от величины напряжения на шинах синхронного двигателя. Если напряжение восстанавливается менее чем за 50 с, то форсировка снимается в момент восстановления напряжения.

При форсировке возбуждения напряжение на шинах синхронного двигателя возрастает. Для предотвращения возврата схемы в исходное состояние (снятие форсировки) в схему введена нелинейная обратная связь (диод Д2, резисторы R7, R8), обеспечивающая необходимый коэффициент возврата схемы (отношение уровня напряжения отпускания схемы к уровню напряжения срабатывания). Коэффициент возврата может изменяться в пределах 1,05-1,11 при помощи резистора переменного сопротивления R8.

5.5 Устройство и работа блока защиты и сигнализации ЗИС

5.5.1 Назначение и состав. Блок ЗИС предназначен для защиты возбудителя и двигателя в аварийных режимах и сигнализации об их наличии./4/

Блок ЗИС содержит:

  •  блок питания БПЗ, общий для получения питающих напряжений ±100 В, ±27 В и переменного напряжения прямоугольной формы частотой 600 Гц;
  •  блок высоковольтный БВ, обеспечивающий гальваническую развязку между высоковольтными и низковольтными цепями блока ЗИС;
  •  блок защиты от коротких замыканий и “земли” в роторе БКЗ, служащий для защиты тиристорного возбудителя от внутренних и внешних коротких замыканий преобразователя, а также для защиты двигателя при снижении или пробое изоляции обмотки возбуждения или возбудителя на “заземленный” корпус;
  •  блок защиты синхронного двигателя от асинхронного хода и затянувшегося пуска БАЗ, обеспечивающий защиту двигателя при выпадении из синхронизма и при затянувшемся пуске.

5.5.2 Работа блока ЗИС. Питание блока ЗИС осуществляется через выключатель П3  от постоянного источника постоянного напряжения ±100 В.

При отсутствии источника напряжения 100 В питание схемы ЗИС осуществляется через трансформатор Тр1 от источника синусоидального напряжения 220 В частотой 50 Гц.

Горение лампы Л8 “цепь оперативная”, находящейся на козырьке СУВ, сигнализирует о наличии напряжения питания блока ЗИС.

При срабатывании защит с блоков БКЗ, БАЗ подается сигнал на срабатывание соответствующих реле Р1-Р3, которые своими контактами замыкают внешние клеммы, а на индикаторе ЭЛИ высвечивается соответствующий знак. Кроме того, при коротких замыканиях в преобразователе или на выводах обмотки возбуждения с тиристоров преобразователя снимаются импульсы управления и происходит отключение автомата АВ.

Возвращение схемы защиты и сигнализации в исходное состояние, а также проверка цепей сигнализации производится нажатием кнопки Кн1-Кн4.

5.5.3 Блок питания защит БПЗ. Напряжение, снимаемое со вторичной обмотки трансформатора Тр1 (в случае питания блока ЗИС от напряжения переменного тока 220 В, 50 Гц), выпрямляется с помощью выпрямительного моста (диод Д1-Д4).

За счет падения напряжения на резисторах R2-R3  получается постоянное напряжение ±27 В, которое стабилизируется с помощью стабилитрона Д5. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживаются конденсатором С1.

Переменное напряжение прямоугольной формы  снимается с выходных обмоток W3, W4 трансформатора Тр1 преобразователя постоянного напряжения в переменное, собранного по схеме Ройера (транзисторы Т1, Т2).

5.5.4 Блок высоковольтный БВ. Напряжение прямоугольной формы частотой 600 Гц  подается на первичную обмотку W1 трансформатора Тр1. С обмотки W3 этого трансформатора напряжение подается на выпрямительный мост (диоды (Д1+Д4), “плюс” которого через резисторы R2, R3 подключен к корпусу возбудителя, “минус” – к “плюсовой” шине преобразователя).

Напряжение с обмотки W2 этого же трансформатора используется в качестве коммутирующего напряжения модулятора, собранного на транзисторах Т1-Т2, при помощи которого осуществляется модуляция напряжения, снимаемого с делителя R3 и служащего входным сигналом схемы защиты от снижения сопротивления изоляции обмотки возбуждения относительно “заземленного” корпуса (“земли в роторе”).

Блок защит от коротких замыканий и “земли в роторе” БКЗ. При внутренних и внешних коротких замыканиях преобразователя напряжение, пропорциональное фазным токам тиристорного возбудителя, снимаемое с трансформаторов тока 1ТрТ, 2ТрТ, через согласующие трансформаторы ТрНА, ТрНВ подается на выпрямительный мост (диоды Д1-Д6).

В неаварийных режимах напряжение, снимаемое с делителя R2 меньше опорного напряжения стабилитрона Д7 – и транзистор Т1 закрыт.

При возникновении внутреннего или внешнего короткого замыкания происходит увеличение фазных токов, а следовательно, и напряжения, снимаемого с делителя R2. Напряжение между базой транзистора Т1 и эмиттером транзистора Т2 становится больше напряжения стабилизации стабилитрона Д7, и транзисторы Т1, Т2 открываются. За счет увеличения коллекторного тока транзистора Т2 происходит включение тиристора Д8 и срабатывание реле Р3. При этом поступает сигнал на зажигание индикатора ЭЛИ. Рассматриваемому аварийному состоянию преобразователя соответствует высвечивание знака ХХХ.

Одновременно через диод Д9 в схему блока БОН поступает отрицательное напряжение (сигнал “запрета”), под действием которого импульсы управления с тиристоров преобразователя снимаются.

Для устойчивой работы схемы применена гибкая отрицательная обратная связь: транзистор Т5 – конденсатор С6 – резисторы R19, R20.

При исправной изоляции напряжение, подаваемое с выхода модулятора (Т1+Т2) блока БВ, меньше напряжения стабилизации стабилитрона Д11 – и транзисторы Т3, Т4 закрыты.

При снижении сопротивления изоляции происходит увеличение амплитуды модулируемого напряжения, поступающего с блока БВ, которая при соответствующем уровне сопротивления изоляции превышает величину опорного напряжения. В результате этого транзисторы Т3, Т4 открываются. За счет увеличения коллекторного тока транзистора Т4 происходит включение тиристора Д12 и срабатывание реле Р2. при этом подается сигнал на зажигание индикатора ЭЛИ. Данному аварийному состоянию соответствует высвечивание знака ХХХ.

Блок защиты синхронного двигателя от асинхронного хода и затянувшегося пуска БАЗ. В нормальном режиме работы синхронного двигателя контакт геркона МК блока ПЗС разомкнут, транзистор Т1 закрыт, конденсатор С1 заряжен, С4 разряжен, транзисторы Т7, Т8 закрыты.

При выпадении двигателя из синхронизма под действием ЭДС, индуктируемой в обмотке возбуждения, включаются тиристоры Т1 и Т2 блока ПЗС, по резистору R протекает ток, контролируемый контактом геркона МК. Геркон включается. Через него происходит разряд конденсатора С1. На время разряда конденсатора транзистор Т4 закрывается, и на его коллекторе формируется отрицательный импульс напряжения, длительность которого определяется постоянной времени разряда конденсатора и примерно равна 0,03 с. При смене полярности напряжения, индуктируемого в обмотке возбуждения, контакт МК размыкается. Таким образом, на коллекторе транзистора Т4 будут иметь место импульсы напряжения, которыми заряжается конденсатор С4. После серии импульсов, количество которых регулируется резистором R13 и может быть установлено от 5 до 15, напряжение на конденсаторе С4 достигает величины напряжения стабилизации Д8. При этом транзисторы Т7, Т8 открываются. За счет увеличения коллекторного тока транзистора Т7 происходит включение тиристора Д9 и срабатывание реле Р1. при этом подается сигнал на зажигание индикатора ЭЛИ. Данному аварийному состоянию соответствует высвечивание значков ХХХ.

При срабатывании реле Р1 его замыкающие контакты 1Р1 шунтируют конденсатор С4, вследствие чего схема приводится в исходное состояние.

Перед пуском синхронного двигателя под действием положительного напряжения смещения, подаваемого через замыкающие контакты реле-повторителя Р4 выключателя двигателя, транзистор Т1 открыт, а транзистор Т2 – закрыт; конденсатор С3 заряжен, так как напряжение на стабилитроне Д1 меньше напряжения стабилизации.

Отрицательное напряжение с коллектора транзистора Т2 через стабилитрон Д4 и диод Д11 прикладывается к базе транзистора Т4, поддерживая его открытое состояние, и через диод Д2 – к конденсатору С2 и входу эмиттерного повторителя (транзистор Т3).

При пуске синхронного двигателя реле-повторитель Р4 включателя отключается. Однако состояние схемы сохраняется благодаря заряду конденсатора С3. Медленный заряд конденсатора на вход эмиттерного повторителя Т5 обеспечивает необходимую выдержку (блокировку), на время которой транзистор Т4 находится в глубоком насыщении, блокируя работу схемы защиты от асинхронного хода на время пуска. Время блокировки должно соответствовать времени нормального пуска двигателя. Оно может быть установлено в пределах 10-25 резистором R3.

При истечении времени блокировки конденсатор С3 разряжается настолько, что напряжение на стабилитроне Д1 начинает превышать напряжение стабилизации. При этом транзистор Т2 открывается, и блокировка с транзистора Т4 снимается.

Если за время блокировки двигатель входит в синхронизм, то импульсы на коллекторе транзистора Т4 отсутствуют; схема защиты от асинхронного хода не вступает в работу.

Если после снятия блокировки двигатель не входит в синхронизм, то в работу вступает схема защиты от асинхронного хода.

5.6 Устройство и работа автоматического регулятора возбуждения АВР

ТВ-400

5.6.1 Назначение, технические данные, состав. АРВ служит для автоматического регулирования возбуждения синхронного двигателя в функции электрических параметров двигателя и питающей электросети./4/

АРВ обеспечивает: регулирование возбуждения на поддержание постоянства тока ротора; регулирование возбуждения на поддержание постоянства напряжения питающей сети (узла нагрузки); регулирование возбуждения на поддержание постоянства коэффициента мощности потребляемой энергии; регулирование возбуждения на поддержание постоянства реактивной составляющей тока статора; регулирование возбуждения с коррекцией по активной составляющей тока статора; ограничение максимального и минимального тока возбуждения; ограничение времени действия перегрузки по току возбуждения в функции тока возбуждения.

АВР содержит:

  •  блок измерительных трансформаторов напряжения (БТр), обеспечивающий работу измерительных устройств тока статора и отклонения частоты напряжения питающей электросети;
  •  блок изменения напряжения БИН осуществляющий фильтрование переменной составляющей в кривой выпрямленного напряжения, пропорционального напряжению питающей сети;
  •  блок измерения тока БИТ, обеспечивающий выделение активной (реактивной) составляющей тока статора и фильтрацию выходного напряжения;
  •  измерительную схему тока возбуждения ИТВ для получения выпрямленного напряжения, пропорционального току возбуждения синхронного двигателя. Эта схема конструктивно входит в состав СУВ и выполнена на одной плате с ограничителем напряжения (блок БОН). Среднее значение выпрямленного напряжения на выходе ИТВ при номинальном токе возбуждения составляет 12 В;
  •  усилитель постоянного тока УПТ1 – операционный элемент в регуляторе напряжения пропорционально-дифференциального действия. Величина на выходе регулятора, пропорциональная отклонению напряжения питающей сети, является результатом суммирования напряжения с выхода сглаживающего фильтра и опорного напряжения, поступающего из схемы блока БИН на вход усилителя; блок ограничения тока возбуждения БОТ, обеспечивающий ограничение минимального и максимального тока возбуждения и время действия перегрузок возбудителя в функции величины тока перегрузки. В состав блока БОТ входит схема измерения тока возбуждения, схема ограничения токов ОТ и схема интегратора, собранного на усилителе постоянного тока УПТ2 и звена нелинейной отрицательной обратной связи по отклонению тока возбуждения НОС.

5.6.2 Устройство и работа блоков АВР. Питание АВР осуществляется от блока питания схемы СУВ через колодку КАРВ. Для питания схемы АВР используется постоянное напряжение ±24 В, ±12 В и переменное напряжение 24 В частотой 1,5 кГц.

Блок БИН включает в себя элементы сглаживающего фильтра, регулятора и источника опорного напряжения (R3, Д1). Выпрямленное напряжение, пропорциональное напряжению питающей сети, из схемы СУВ (см. блок БФ) поступает на вход сглаживающего фильтра (Тр2, Тр3, Р1, С1-С4, Р2, С5, С6). Напряжение с выхода фильтра через резистор R5 прикладывается ко входу усилителя УПТ1. На вход усилителя через резистор R4 и резистор R2 “установка нуля”, установленный на панели регулятора, подается также опорное напряжение U0 (стабилитрон Д1). В результате выходное напряжение УПТ1 пропорционально отклонению напряжения сети.

Изменение коэффициента регулирования по каналу отклонения напряжения производится при помощи резистора R3 “отклонение напряжения”, установленного на панели регулятора.

Блок БИТ  включает в себя ограничитель амплитуд (стабилитроны Д1, Д2), фазочувствительный выпрямитель (транзисторы Т3-Т6), формирователь коммутирующих импульсов напряжения (транзисторы Т1, Т2), , фазосмещающее устройство (С1-R1, R2).

Напряжение, пропорциональное току статора и снимаемое с выходных обмоток трансформатора Тр4, подается на вход фазочувствительного выпрямителя. Коммутация транзисторов выпрямителя осуществляется под действием импульсов напряжения с выхода формирователя, по фазе совпадающих с выходным напряжением фазосмещающего устройства. Это устройство представляет собой фазосмещающий мост, питаемый со стороны вторичных обмоток измерительного трансформатора напряжения статора (Тр6). Фазовый сдвиг выходного напряжения моста, а следовательно, и коммутирующего напряжения, производится при помощи резистора R1. Если фазовый сдвиг между выходным напряжением фазочувствительного выпрямителя и коммутирующим напряжением установить равным 00, то выходная величина блока БИТ пропорциональна активной составляющей тока статора, если 900 – реактивной составляющей. Величина регулируемого сопротивления r1 позволяет настроить схему на измерение одного из указанных параметров.

Блок БОТ выполняет две функции: ограничивает минимальный и максимальный ток возбуждения и время действия перегрузки.

Ограничение тока возбуждения осуществляется по цепи жесткой отрицательной обратной связи (ЖОС) по току ротора путем использования нелинейного звена, которое исключает действие ЖОС в рабочем диапазоне изменения тока возбуждения. Схема ограничения токов возбуждения работает следующим образом. Напряжение, пропорциональное току возбуждения (подаваемое через клеммы 11-13 клеммника КАРВ), и опорное напряжение 24 В прикладывается к двум параллельным ветвям, состоящим из последовательно соединенных резисторов R19, R7 «ограничение минимального тока», R20 и R16, R6 «ограничение максимального тока», R17. Напряжения, снимаемые с движков резисторов R7 и R6, на границах минимального и максимального тока возбуждения соответственно устанавливаются равными нулю. В результате транзисторы Т3, Т4 закрыты и ЖОС по току ротора не действует. Действие ЖОС имеет место, когда происходит снижение или увеличение тока возбуждения соответственно ниже или выше заданного уровня. В этом случае транзисторы Т3, Т4 открыты, и напряжения, пропорциональные по величине отклонению тока возбуждения от заданного уровня и противоположные по фазе, подаются на выход усилителя постоянного тока схемы СУВ (клемма 3 клеммника Кп), что препятствует изменению тока возбуждения. Для предотвращения колебаний тока возбуждения на границе порогов ограничения усилитель схемы СУВ ограничен гибкой отрицательной обратной связью ГОС, выполненной на конденсаторах С2 и С3. Так как транзисторы Т3 и Т4 в рабочем диапазоне изменения тока возбуждения закрыты, то действие ГОС в этом случае исключается.

Изменение уставки порогов ограничения минимального и максимального токов возбуждения осуществляется соответственно при помощи резисторов R7 «ограничение минимального тока» и R6 «ограничение максимального тока», вынесенных на панель регулятора.

Работа схемы ограничения времени действия перегрузки осуществляется следующим образом: напряжение, пропорциональное току возбуждения (вход моста Д1-Д6), подается на вход интегрирующего усилителя УПТ2, где оно сравнивается с напряжением уставки, снимаемым с движка резистора R5. Если ток не превышает значения, заданного уставкой, то после интегрирования напряжение на выходе усилителя УПТ2 отрицательно и равно напряжению насыщения усилителя (30-36 В). При этом транзисторы Т1, Т2 закрыты, и схема не оказывает влияния на величину тока возбуждения.

При превышении током возбуждения значения, заданного уставкой, напряжение на выходе интегратора начинает линейно расти со скоростью, пропорциональной величине этого превышения.

Как только напряжение, прикладываемое к эмиттеру транзистора Т2 превысит напряжение, снимаемое с движка резистора R13, транзистор Т2 откроется, и напряжение с выхода эмиттерного повторителя Т1, пропорциональное напряжению интегратора УПТ2, прикладывается ко входу суммирующего усилителя системы управления СУВ, снижая ток возбуждения. Рост напряжения на выходе интегратора будет продолжаться до тех пор, пока ток возбуждения не снизится до величины уставки.


6  ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ПУСКЕ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Для расчета переходных процессов использовался пакет программ MahtLab6.5 SimPowerSistems. В библиотеке установлены параметры двигателя СДН-14-35-8 и были получены переходные процессы по скорости, моменту и току при пуске двигателя. Переходные процессы представлены на рис.6.1,6.2,6.3

По полученным характеристикам видно, что величина

        -быстродействие;

tпп = 0.0099 - время переходного процесса;

σ = 3 %  - перерегулирование.





7
БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

7.1 Социальное значение БЖД

В процессе трудовой деятельности в организме человека происходят биохимические процессы, связанные с работой мышц, органов дыхания и кровообращения, нервной системы. Работа, выполняемая человеком в производственных условиях, определяется затратами мускульной и нервной энергии. В ряде случаев нервной энергии тратится много больше, чем мускульной. Например, при дистанционном управлении коммутационной аппаратурой нужна совсем незначительная физическая сила, но при сложных операциях переключений в электросетях нервное напряжение велико.

Нормальная интенсивность труда человека – это такая степень напряженности организма, которая с использованием всего рабочего времени и средств современной техники требует затрат физической и нервной энергии, не наносящих ущерба его здоровью.

Интенсивность труда зависит от таких факторов, как социальная среда (характер труда в коллективе, уровень техники и условия безопасности, материальное стимулирование), внешняя среда (климатическое и санитарно-гигиенические условия), социально-экономические условия жизни (здоровье, питание, жилище и др.) и некоторые индивидуальные факторы.

Одним из главных принципов организации производства являются безопасные условия труда. При неправильной организации труда человек быстро утомляется, снижается его внимание, увеличивается опасность травматизма. Чтобы сделать труд рабочего безопасным на производстве разрабатывают и приводят в жизнь ряд организационно-технических мероприятий. Совершенствуется организация рабочего места. Большое внимание уделяется обучению рабочего безопасным приемам работы.

Чтобы добиться снижения числа травм и несчастных случаев на производстве необходимо организовывать систематическое изучение рабочими и административно-техническим персоналом требований по охране труда, обеспечить повседневный контроль над выполнением запланированных мероприятий по охране труда, периодически проводить инструктаж на рабочих местах и вести контроль над знаниями работников в области безопасных приемов труда.

7.2 Идентификация опасных и вредных производственных факторов

Для того чтобы идентифицировать опасные и вредные производственные факторы в производственном помещении используем [1]. По природе они делятся на физические, химические, психофизиологические и пожароопасные.

К физическим опасным и вредным производственным факторам относятся:

  •  движущиеся механизмы электрических машин (валы двигателей);
  •  повышенный уровень шума и  вибрации в результате работы 6 двигателей;
  •  неблагоприятный микроклимат;
  •  пониженный уровень освещенности рабочего места;
  •  опасность поражения человека электрическим током;

Движущиеся части электрических машин и механизмов могут травмировать человека. Опасность представляют муфты, соединяющие валы двигателей. Попадание человека или его одежды на движущиеся части механизмов могут привести к серьезным травмам.

Шум и вибрация представляют собой колебания материальных частиц газа, жидкости или твердого тела. Особенно вредны вибрации при резонансе с собственной частотой тела человека: 5-12 Гц – в положении “стоя”, 4-6 Гц – в положении “сидя”, 20-30 Гц – для головы и 7-11 Гц – для груди и брюшной полости. Воздействие шума на человека неодинаково. Слабые звуки вызывают душевное расстройство, невроз. Шум 90-110 дБ вреден, приводит к гипертонии, язвенной болезни, поражает органы слуха. Шум 130-150 дБ вызывает травму органов слуха, глухоту.  Их повышенный уровень отрицательно влияет на здоровье и может вызвать профессиональные заболевания.

По характеру спектра шумы подразделяются на [2] широкополосные – спектр больше одной октавы и тональные – слышится один тон или несколько. По времени шумы подразделяются на постоянные (уровень за 8 часовой рабочий день изменяется не более 5 дБ) и непостоянные (уровень меняется за 8 часовой рабочий день не менее 5 дБ). В данном случае, при работе установки, существуют тональные постоянные шумы. При этом величина шума составляет 85 дБ. Всякое возрастание шума над порогом слышимости увеличивает мускульное напряжение, значит, повышает расход мышечной энергии. Под влиянием шума притупляется острота зрения, изменяются ритмы дыхания и сердечной деятельности, снижается трудоспособность, ослабляется внимание. Кроме того, шум вызывает повышенное раздражение и нервозность. Тональный (преобладает определенный тон) и импульсный (прерывистый) шумы более вредны для здоровья человека, чем широкополосный шум. В первую очередь снижается чувствительность на высоких частотах. Длительное воздействие шума приводит к глухоте, особенно с превышением уровня 80 дБА. Уровень шума выше 110 дБ вредно воздействует на человека, вызывая головные боли, усталость.

Источником вибрации и шума являются вращающиеся механизмы. В помещении, где работает установка возникает аэродинамический шум (в результате движения воздушных потоков внутри двигателя) и механический шум, обусловленный вибрацией машины из-за неуравновешенности ротора, а также шума от подшипников.

По воздействию на человека различают вибрации низкочастотные в полосах частот со среднегеометрическими частотами до 32 Гц включительно и высокочастотные в полосах частот 63 Гц и выше. Это разделение связано с тем, что резонансы человеческого тела лежат в низкочастотной области, поэтому общая вибрация может непосредственно влиять на тот или иной орган (от         4 Гц – желудок, от 25 Гц – мозг).

Воздействие вибрации на человека классифицируется [3]:

  •  по способу передачи вибрации на человека;
  •  по направлению действия вибрации;
  •  по временной характеристике вибрации.

Показатели вибрационной нагрузки на человека, должны формироваться из следующих параметров: виброускорение (виброскорость), диапазон частот (таблица 8.1); время воздействия вибрации.

В производственном помещении колебательное ускорение достигает амплитудных значений, которые приведены в таблице 7.1.

Таблица 7.1  Реальные амплитудные значения колебательного ускорения

Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц

Значения виброускорения

м/с2

дБ

8

2

126

16

2

126

31,5

3,2

130

63

6

136

125

11,4

142

250

22,6

147

Микроклимат оказывает влияние на процесс теплообмена и характер работы. Длительное воздействие на человека неблагоприятных условий микроклимата резко ухудшает его самочувствие, снижает производительность труда и приводит к заболеваниям.

Высокая температура воздуха способствует быстрой утомляемости работающего, может привести к перегреву организма, тепловому удару или профзаболеванию. Низкая температура воздуха может вызвать местное или общее охлаждение организма, стать причиной простудного заболевания, либо обморожения.

Влажность воздуха оказывает значительное влияние на терморегуляцию организма человека. Высокая относительная влажность (отношение содержания водяных паров в 1 м3 воздуха к их максимально возможному содержанию в этом же объёме) при высокой температуре воздуха способствует перегреванию организма, при низкой же температуре она усиливает теплоотдачу с поверхности кожи, что ведет к переохлаждению организма. Низкая влажность вызывает пересыхание слизистых оболочек дыхательных путей работающего.

Подвижность воздуха эффективно способствует теплоотдаче организма человека и положительно проявляется при высоких температурах, но отрицательно при низких. Для создания нормальных условий труда в производственном помещении, обеспечивают нормативные значения параметров микроклимата – температуры воздуха, его относительной влажности и скорости движения, а также интенсивности теплового излучения.

Состояние воздушной среды определяется следующими показателями:

  •  температурой воздуха, С;
  •  относительной влажностью воздуха, %;
  •  скоростью движения воздуха, м/с;
  •  интенсивностью теплового излучения, Вт/м2 (ккал/м2ч)
  •  барометрическим давлением, Па.

Оптимальные величины показателей микроклимата на рабочем месте помещения, в котором расположен испытательный стенд, приведены в таблице 7.2 [4].


Таблица 7.2 Оптимальные величины показателей микроклимата

Период года

Температура воздуха,

C

Температура поверхностей,

C

Относительная влажность воздуха, %

Скорость движения воздуха, м/с

Холодный

19-21

18-22

60-40

0,2

Теплый

20-22

19-23

60-40

0,2

  •  пониженная или повышенная освещенность;

Безопасность и здоровые условия труда в большой степени зависят от освещенности рабочего места. Каждой профессии соответствует свой характер зрительной работы. В зависимости от рода выполняемой деятельности различают следующие виды работ:

  •  наивысшей точности;
  •  очень высокой точности;
  •  высокой точности;
  •  средней точности;
  •  малой точности.

Неудовлетворительное освещение утомляет не только зрение, но и вызывает утомление организма в целом.

Неправильное освещение может быть причиной травматизма: плохо освещенные опасные зоны, слепящие лампы, резкие тени ухудшают или вызывают полную потерю зрения, ориентацию. Неправильная эксплуатация осветительных приборов в помещении испытательного стенда может привести к пожару и несчастным случаям.

Наименьший размер объекта различения при работе обслуживающего персонала составляет 0,3 мм, поэтому зрительная работа относится к разряду работ высокой точности [16].

Оптимальные параметры, характеризующие зрительную работу следующие:

  •  контраст объекта с фоном – средний;
  •  фон – светлый;
  •  освещенность при системе комбинированного освещения (всего) – 2000 лк;
  •  освещенность при системе комбинированного освещения (в том числе от общего) – 200 лк;
  •  освещенность при системе общего освещения – 500 лк;
  •  показатель ослепленности – ;
  •  коэффициент пульсации – ;
  •  КЕО (при верхнем или комбинированном освещении) – 3,0%.
  •  опасный уровень напряжения электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека;

Последствием поражения электрическим током является электрический удар и электрические травмы, оказывающие следующее воздействие на организм человека:

  •  механическое (судорожное сокращение мышц, мышечных тканей);
  •  электролитическое (разложение биологической жидкости под действием электрического тока);
  •  тепловое (ожоги разной степени);
  •  биологическое (подавление биопотенциалов, ухудшение общего состояния организма);

Электрические травмы проявляются в виде:

  •  электрических знаков (круги серого или желтого цветов);
  •  металлизации кожи (проникновение металла в месте контакта);
  •  электроофтальмии (ожог роговицы глаза);
  •  фибрилляции сердца;
  •  ожогов частей тела, шокового состояния.

 Возникновение пожара в производственном помещении возможно вследствие причин электрического и неэлектрического характера.

К первым относятся:

  •  попадание инородных предметов между токоведущими частями;
  •  загорание обмоток реле и аппаратов управления от короткого замыкания;
  •  неправильное использование электрооборудования;

Ко вторым относятся:

  •  несоблюдение правил пожарной безопасности при хранении сгораемых материалов (ветошь, смазочные материалы, масла, документации);
  •  внесение в помещение источников возгорания;
  •   небрежное обращение с огнем в производственном помещении.

Химические опасности и вредности цеха характеризуются наличием органических растворителей, ароматических углеводов, поверхностно-активных веществ для очистки сборочных единиц, хромосодержащих притирочных паст, свинцовых припоев, герметиков и клеев, создающих опасность различных отравлений.

Для нормального состояния работающих воздух на рабочих местах и вблизи них не должен содержать большого количества вредных примесей и пыли. Однако воздух в производственных условиях может оказаться запыленным или загазованным, например, при лакокрасочных и пропиточных работах выделяются пары растворителей (бензол, толуол), при сварке и пайке – пары металлов и флюсов и т.д.

Промышленные химические вещества могут проникать в организм через органы дыхания; желудочно-кишечный тракт; через неповрежденную кожу.

Наиболее опасен первый путь, т.к. дыхательный тракт обладает большой всасывающей способностью (значительная площадь альвеол легких 90-130 м2). Через желудочно-кишечный тракт токсические вещества проникают путем заглатывания с пищей, водой и при курении. Через кожный покров одни вещества не могут проникать (свинец, мышьяк), другие свободно проникают (бензол, толуол, дихлорэтан).

При проникновении в организм вредные вещества могут вызвать профессиональное отравление. Отравлением называется нарушение здоровья в результате воздействия на человека проникающих в его организм ядовитых веществ. Оно может быть хроническим и острым.

Хроническое отравление происходит в результате длительного воздействия небольших количеств вредных веществ.

Острое отравление наблюдается, когда в организм сразу или в течении короткого времени попадает значительное количество яда и наступает быстрая реакция, возможен смертельный исход.

Большинство токсических веществ способно вызвать как острые, так и хронические отравления. Эти отравления обычно различаются по симптомам и характеру.

Токсичность вещества зависит от его состава, строения, физического состояния, а также от состояния организма и от условий труда. Кроме общего действия вещества на организм (отравления) возможно местное раздражение слизистых оболочек носа, бронхов и глаз.

К наиболее вредным промышленным ядам относятся соединения свинца, ртути, меди, мышьяка, анилина, бензола, хлора и др. Большую опасность представляют яды, вызывающие злокачественные опухоли на коже. Концентрация вредных веществ в цехе составляет:

- бензин –75 мг/м3;

- бензол – 8,4 мг/м3;

- керосин – 105 мг/м3;

- толуол – 1,5 мг/м3.


7.3 Анализ опасностей и вредностей в цехе.

7.3.1 Анализ вибрации и шума

Среди физических факторов большое значение имеют локальная вибрация и шум, создаваемые ручными механизированными инструментами, клепальными машинами, пневматическими устройствами, вибробункерами сборочных машин и т.д.

При работе с источниками вибрации параметры ее на рабочем месте не должны превышать предельно допустимых уровне /18/, которые приведены в таблице 7.1, установленных ГОСТ 12.1012-78 (СТСЭВ 1932-79, СТСЭВ 260 2-80) для технологической вибрации на постоянных рабочих местах и для локальной вибрации.

Сравнение производим применительно к электроаппаратному цеху, где изготавливают преобразователи.

Таблица 7.3 – Нормируемые значения колебательного ускорения

Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц

Предельно допустимые значения

виброускорения

м/с2

дБ

8

1,4

123

16

1,4

123

31,5

2,7

129

63

5,4

135

125

10,7

141

250

21,3

147

Шум может вызывать ослабление внимания и замедления психических реакций, что в условиях производства приводит к опасности возникновения несчастных случаев. Длительное воздействие интенсивной общей вибрации вредно влияет преимущественно на центральную и вегетативную нервные системы. У человека появляется раздражительность, головные боли, ухудшается память, внимание, сон, увеличивается вероятность заболевания наврозами, гипертонией, желудочными болезнями, язвенной болезнью, стенокардией и т.д. Кроме того, возможно воздействие общей вибрации на кости и суставы.

При промывке и обезжиривании деталей сварки и пайке используется низкочастотный ультразвук (16-44 кГц) высокой интенсивности до 6-7 Вт/см2, а при контроле сборочных соединений – высокочастотный (>80 кГц).

Наиболее опасен контактный ультразвук при передаче через жидкости или твердые материалы. Даже кратковременное и периодическое контактное воздействие ультразвука (например, при удержании в ультразвуковой ванне деталей) может приводить к нарушению подвижности пальцев, костей, предплечий.

Допустимые уровни ультразвука в зонах контакта рук и других частей тела оператора с рабочими органами приборов и установок не должно превышать 110 дБ (ГОСТ 12.1.001 Ультразвук. Общие требования безопасности).

7.3.2 Анализ микроклимата в производственном помещении

 Микроклимат в производственном помещении– это климат внутренней среды, который определяется действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также температуры окружающих поверхностей.

Параметры микроклимата нормируются для двух периодов: холодный (среднесуточная температура наружного воздуха составляет +10°С и ниже) и теплый (соответствующее значение превышает +10°С).

 Работа в данном производственном помещении относится к категории средней тяжести (категория II а, затраты энергии 170-230 Вт), куда входят работы, связанные с постоянной ходьбой, выполняемые стоя или сидя, но не требующие перемещения тяжестей.

 Допустимые и оптимальные параметры микроклимата приведены в таблице 7.4 для категории работ II а [15].

Таблица 7.4. Оптимальные параметры микроклимата в помещении испытательного стенда

Период

года

Температура,

0С

Относительная влажность, %

Скорость движения воздуха, м/с

Теплый

Холодный

Оптимальный

Допустимый

Оптимальный

Допустимый

Оптимальный

Допустимый

20-22

17-21

60-40

75

0,2

0,2

19-21

60-40

0,2

Реальные параметры микроклимата в помещении испытательного стенда приведены в таблице 7.5.

Таблица 7.5 Реальные параметры микроклимата

Период

года

Температура,

0С

Относительная влажность, %

Скорость движения воздуха, м/с

Теплый

Холодный

27

16

55

50

0,2

0,2

В результате сравнения реальных параметров микроклимата с нормативными значениями выявлено превышение температуры воздуха в теплый период и недостаточная температура воздуха в холодный период в помещении испытательного стенда.

Для поддержания необходимой чистоты воздуха и таких климатических условий, при которых человек чувствует себя нормально и микроклимат не оказывает неблагоприятного воздействия на его здоровье, предназначена вентиляция в помещении.

Для этого к вентиляционному устройству предъявляются требования: удалять избыточную теплоту, влагу, вредные газы, пары и пыль. При этом необходимо соблюдение определенной степени подвижности воздуха в помещении, обеспечивающей необходимый приток кислорода и комфортную для человека скорость движения воздуха на рабочих местах.

7.3.3 Анализ опасности поражения электрическим током

Опасность поражения человека электрическим током может возникнуть при контакте человека с корпусом оборудования, на который произошел пробой, и касании оборудования. Оценка опасности производится по величине тока, протекающего через тело человека и сравнением его с допустимым значением. Схема включения человека в сеть представлена на рисунке 7.1.

Рисунок 7.1 – Схема  трехфазная четырехпроводная

с заземлённой нейтралью системы TN-C

При прямом однополюсном включении человека в сеть (рисунок 1.1 а), ток проходящий через тело человека находится, по формуле

,

где   фазное напряжение сети, В;

  сопротивление тела человека,  Ом;

  сопротивление заземления,  Ом.

А.

При замыкании на корпус (рисунок 1.1 б), ток проходящий через тело человека  находится по формуле:

,

где   напряжение прикосновения,

,

где   ток замыкания на землю;

  сопротивление перехода,  Ом,

,

А,

В,

мА.

При прямом однополюсном включении человека в сеть, ток проходящий через тело человека составляет  мА.

При замыкании на корпус, ток проходящий через тело человека составляет  мА.

Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов при переменном роде тока частотой 50 Гц, приведены в таблице 7.6.

Таблица 7.6  Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов

Нормируемая величина

Предельно допустимые значения, не более, при продолжительности воздействия тока t, с

0,01-

0,08

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

Св. 1,0

Напряжение U, В

550

340

160

135

120

105

95

85

75

70

60

20

Ток I, мА

650

400

190

160

140

125

105

90

75

65

50

6

При таком токе человек не может самостоятельно освободиться от действия электрического тока, поскольку предельный неотпускающий ток равен 15 мА, поэтому время воздействия данного тока не должно превышать 0,2 с.

Человеку угрожают так же и другие опасности (движущиеся части оборудования), а согласно /17/ величина допустимого тока не должна превышать предельной величины ощутимого тока, то есть 0,3 мА. Поэтому необходимо принимать меры защиты от поражения электрическим током человека при возникновении аварийной ситуации.

7.3.4 Анализ химических опасностей и вредностей

Неправильное обращение с органическими растворителями (бензином, керосином), ароматическими углеводами (бензолом, толуолом, ксилолом), синтетическими моющими средствами и поверхностно-активными веществами для очистки сборочных единиц, хромосодержащими притирочными и полированными пастами, свинцовыми припоями, различными герметиками и клеями создает опасность отравлений через органы дыхания, пищеварения или через кожу.

Опасность отравления зависит от дозы и концентрации поступающих в организм паров, а также от общего состояния рабочего. Согласно требованиям санитарии в воздухе рабочей зоны производственных помещений устанавливают предельно-допустимые концентрации (ПДК) вредного вещества, концентрация которого при ежедневной работе в течение 8 часов или другой продолжительности, но не более 41 часа в неделю, в течение всего рабочего времени не может вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья. ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны представлены в таблице 7.7, где буквы агрегатного состояния веществ означают: N – пары и газы; А – аэрозоли, знак “+” – означает, что вещество опасно при поступлении через кожу.

Таблица 7.7. Предельно допустимые концентрации веществ в воздухе рабочей зоны, мг/м3.

Вещество

ПДК в воздухе рабочей зоны

Класс безопасности

Агрегатное состояние

Содержание в цехе

Бензин

100

4

N

75

Бензол +

5

2

N

8,4

Керосин

300

4

N

105

Толуол

50

1

A

1,5

Наличие механической пыли в воздухе рабочей зоны цеха может привести к заболеванию слесарей пневмокониозом, хроническим полевым бронхитом, профессиональной бронхиальной астмой.

Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны не должно превышать предельно допустимых концентраций. В воздухе производственных помещений нередко присутствует несколько примесей. Совместное действие на организм ряда токсических веществ может быть такими, когда одно из веществ усиливает действие другого и наоборот. При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ одновременного действия сумма их концентраций не должна превышать единицу

,

где С1, С2,…, Сn – фактические концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны;

ПДК1, ПДК2,…, ПДКn – предельно-допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны.

Использование при сборке легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горюющих веществ в виде, например, смеси ацетона, спирта или бензола с сухим льдом, аэрозолей пыли, с одной стороны, и источников тока с возможностью искрения или короткого замыкания – с другой стороны, создает опасность возникновения пожаров и взрывов.

Сумма концентраций вредных веществ:

Поскольку сумма концентраций вредных веществ выше предельно-допустимой, необходимо принять одну или несколько мер по ее уменьшению:

  •  вентиляция производственных помещений;
  •  пересмотреть производственный процесс с целью уменьшения использования вредных веществ;
  •  применить средства индивидуальной защиты для работающих.

7.4 Защитные меры и средства

Помещения сборочных цехов должны соответствовать требованиям СН 245-71, СНиП II-90-81 и СНиП II-92-76. На одного рабочего должно приходиться 4,5 м2 и 15 м3 (СН 245-71).

Проходы и проезды в цехах не должны быть загромождены изделиями, материалами, приспособлениями, испытательными стендами. Ширина проездов и расстояние между рядами рабочих мест зависит от вида применяемого транспорта и размеров перемещаемых изделий.

Границы проходов и проездов должны быть обозначены сигнальной краской.

Полы в цехах должны быть непылящими, нескользкими, прочными и удобными для механизированной уборки позволяющими применять моющие средства; могут быть сделаны из гранитной крошки.

Токоведущие провода и линии подвода воздуха, идущие от распределительных устройств по поверхности пола и пересекающие зону прохода людей, должны иметь оградительные устройства.

Защита персонала от воздействия шума и вибрации осуществляется следующих направлениях:

Снижение шума:

  •  своевременный ремонт и замена износившихся частей оборудования;
  •  предупреждение распространения шума путем звукоизоляции его источников за счет звукопоглощающих перегородок;
  •  применение средств индивидуальной защиты (специальные наушники, виброгасящие перчатки).

Снижение вибрации:

  •  уменьшение вибрации на пути их распространения средствами виброизоляции за счет применения пружинных, резиновых и других гасителей колебаний;
  •  применение средств индивидуальной защиты (коврики, специальная обувь).

Чтобы защитить человека от отравления вредными веществами необходимо использовать меры защиты:

  •  контроль за составом воздуха;
  •  вентиляция помещений;
  •  использование средств индивидуальной защиты.

На участке изготовления и сборки применяется естественная вентиляция. Естественная вентиляция может иметь неорганизованный и организованный характер.

При неорганизованной вентиляции воздух подается и удаляется через неплотности и поры ограждений зданий (инфильтрация), а также через форточки, окна, открываемые без всякой системы.

Естественная вентиляция считается организованной, если направление воздушных потоков и воздухообмен регулируется с помощью специальных устройств. Систему организации естественного воздухообмена называют аэрацией.

Аэрация значительно дешевле искусственной вентиляции, т.к. большие объемы воздуха подаются в помещение и удаляются из него без применения вентиляторов и воздуховодов.

Аэрация является мощным средством для борьбы с избытком выделения явной теплоты в горячих цехах. Недостаток естественной вентиляции состоит в том, что приточный воздух вводится в помещение без предварительной очистки и подогрева, а удаляется не очищенный от выбросов и загрязнений. В зимний период в помещении цехов должна использоваться система воздушного отопления, а при избытке вредных веществ на рабочих местах еще и местные отсосы воздуха рабочей зоны.

Нормирование естественного и искусственного освещений осуществляется СНиП 23-05-95 в зависимости от характеристики зрительной работы и объекта различения.

Согласно СНиП 23-05-95 при зрительной работе средней точности, что соответствует наименьшему объекту различение от 0,5 до 1 мм. Разряд зрительной работы III, подразряд Б. Минимальная нормируемая освещенность при системе общего освещения составляет 200 лк, а согласно п. 7.5.а того же документа, если продолжительность зрительной работы составляет более 50 % рабочего времени, то минимальную нормированную освещенность необходимо увеличить на одну ступень, т.е. ЕН=300 лк. Фон светлый, контраст между фоном и объектом – яркостный.

Электробезопасность в цехе обеспечивается следующим комплексом мер:

  •  контроль и профилактика повреждений изоляции (периодический контроль изоляции);
  •  защита от случайного прикосновения (ограждения, блокировки);
  •  зануление;
  •  защитное отключение. Для защиты персонала от поражения электрическим током на используемом электрооборудовании применено устройство защитного отключения ЗОУП-25У2.

7.4.1 Расчет зануления

Расчет зануления производится для внутризаводского испытательного стенда ПСН.

Исходные данные:

  1.  Напряжение сети – 380 В;
  2.  Мощность трансформатора – 60 кВА;
  3.  Мощность электродвигателя – 5 кВА;
  4.  Расстояние от трансформатора до потребителя – 120 м.

1) Определим ток нагрузки электродвигателя:

2) Выбираем тип защиты – автоматический выключатель.

3) Выбираем автоматический выключатель, определяем ток уставки автомата Iу.

Автоматические выключатели выбирают по роду тока, номинальному напряжению, номинальному току расцепителей Iр.

Номинальное напряжение Uна и номинальный ток Iна автомата (его коммутационных элементов) должны быть не меньше номинального напряжения Uн и тока электроприемника, для защиты которого предназначаются автомат, т.е. UнаUн; IнаIэл.

Полагают, что расчетный ток электроприемника равняется его номинальному току: Iэл=Iн.

Выбираем автоматический выключатель А-3163С.

Электромагнитные расцепители автомата выбираются по току из условий: IрIнр; IY=Iнр, является током уставки автомата, Iнр≥Кзап∙КрIмах,

где Iнр и Iмах – соответственно длительный рабочий ток расцепителя и максимальный кратковременный ток электроприемника или участка сети, А; IмахiIн=5∙5,39=21,95 А (Кi – кратность пускового тока, для двигателей малой мощности и без нагрузки на валу Кi=4-5);

Кзап – коэффициент запаса, учитывающий неточность определения максимального кратковременного тока (Кзап=1,1-1,2);

Кр – коэффициент, учитывающий неточность уставки тока срабатывания электромагнитного расцепителя (принимается по техническим характеристикам автомата, ±25 %).

Iнр≥1,2∙1,25∙21,95=32,93 А.

На шкале автомата выставляют уставку тока несрабатывания, равную длительному рабочему току расцепителя Iу=Iнр.

4) Определяем полное сопротивление обмотки трансформатора рассматриваемой цепи Zт.

Значение расчетных полных сопротивлений Zт, Ом, обмоток масляного трансформатора принимаем равным 1,237 Ом (по табличным данным).

Выбираем сечение S и материал ρ фазного проводника: медный проводник (ρ 0,018 Ом мм2/м) сечение 10 мм2.

Определяем активное сопротивление фазных проводников, Ом.

RфL/S=0,018∙120/10=0,216 Ом.

Выбираем сечение S и материал ρ нулевого защитного проводника: медный проводник (ρ 0,018 Ом мм2/м) сечением 6 мм2.

Определяем активное сопротивление зануляющего проводника: RнL/S=0,018∙120/6=0,36 Ом.

Внутреннее индуктивное сопротивление Хф и Хн медных проводников сравнительно мала (около 0,0156 Ом/км), поэтому им можно пренебречь.

Величина внешнего индуктивного сопротивления Хп, Ом/м, на единицу длины линии петли фаза-нуль определяется по формуле:

,

где d – расстояние между проводами (выбирается из конструктивного исполнения проводки, принимаем 0,5 м), r – диаметр проводника (1,78 мм).

Zп – величина полного сопротивления петли фаза-нуль;

;

где 1,1 – коэффициент запаса, учитывающий сопротивление контактов и мелкие участки цепи (трансформатор – щит, двигатель – пускатель и т.д.).

Ом;

Расчетное значение тока КЗ, А:

;

Проверка необходимого условия кратности тока:

;

Потенциал корпуса, поврежденного оборудования при отсутствии повторного заземления, В,

Uк=IкзZн=339,3∙0,36=122,1 В;

Ток через тело человека при этом будет:

По ГОСТ 12.1.038-82 ССБТ “Электробезопасность. Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов” допустимое время воздействия tдоп=0,5 с. Время срабатывания автоматического выключателя tср откл = 0,06 с, что обеспечивает безопасность для обслуживающего персонала и рабочих.

7.5 Пожарная безопасность

По НПБ 105-03 (категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности) цех относится к категории «Б», т.к. в нем содержатся легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28 °С (органические растворители, различные клеи и  т.д.).

Возникновение пожара возможно вследствие причин электрического и неэлектрического характера.

К первым относятся:

  •  плохая изоляция;
  •  неисправность электрооборудования;
  •  искра при электрических работах.

Ко вторым относится несоблюдение мер пожарной безопасности.

В сборочном цехе могут находиться провода, кабели, растворители и другие вещества.

Пожар в цехе может возникнуть при повреждении действующего оборудования и воспламенения горючих материалов, а также во время ремонтных работ при пользовании открытым огнем. Запрещается использование открытого огня при работе с лаками и красками, содержащие в своем составе огнеопасные и взрывоопасные вещества.

При тушении пожара рекомендуется использовать углекислотные огнетушители типа ОУ-2, ОУ-5, ОУ-7, а также углекислотно-бромотиловые ОУБ-5 и ОУБ-7 или порошковые ОП-1 и ОП-10А./19,20/

При работе с углекислотными и углекислотно-бромотиловыми огнетушителями необходимо помнить, что при вдыхании воздуха, содержащего 10 % углекислого газа наступает паралич дыхания и может вызывать смерть. Это особенно опасно, если учесть, что этот газ не имеет запаха. Для тушения пожара необходимо не менее 30 % диоксида углерода.

К персоналу цеха выдвигаются следующие требования по пожарной безопасности:

  •  все горючие материалы хранятся в специальном помещении;
  •  весь персонал должен пройти противопожарный инструктаж и присутствовать на занятиях по пожарно-техническому минимуму.

В помещении цеха должны быть огнетушители (ОУ-7, комбинированный ОК-11). Также в цехе должен иметься запасной выход, а также план эвакуации на случай пожара, который находится рядом со входом в цех, где его может видеть весь персонал.

Одним из условий успешного применения огнетушителей является выполнение правил размещения огнетушителей на объекте. Введенные в эксплуатацию огнетушители должны иметь учетные (инвентаризационные) номера по принятой на объекте системы нумерации. Устройства ручного пуска должны быть опломбированы.

Огнетушители должны размещаться с учетом удобства ухода за ней, наблюдения, использования, а также достижения условий наилучшей видимости с различных точек защищаемого пространства. Подходы к месту размещения должны быть всегда свободными. Участки поверхности, на которой просматриваются ручные огнетушители, необходимо окрашивать в белый цвет с красной окантовкой шириной 20-50 мм.

Огнетушители должны размещаться в легкодоступных и заметных местах, где исключено попадание на них прямых солнечных лучей и непосредственное (без заградительных щитков) воздействие отопительных и нагревательных приборов.

Ручные огнетушители должны размещаться следующими методами:

  •  навески на вертикальные конструкции на высоте не более 1,5 м от уровня пола до нижнего торца огнетушителя и на расстоянии от двери, достаточном для ее полного открывания;
  •  установки и пожарные шкафы совместно с пожарными кранами (при наличии в здании внутреннего пожаротушения), в специальные тумбы или на пожарные щиты и стенды.

Установка огнетушителей должна выполняться так, чтобы обеспечивалась возможность прочтения маркировочных надписей на корпусе, а также удобство и оперативное пользование ими.

7.6 Защита населения и территории в чрезвычайных ситуациях

РСЧС – российская система чрезвычайных ситуаций. РСЧС,  образованное указом президента министерства по делам ГО, ЧС и ликвидации стихийных бедствий.

Цель РСЧС: система предназначена для предупреждения действий в ЧС в мирное и военное время, для ликвидации последствий и уменьшения ущерба народного хозяйства и защиты людей.

Основные задачи РСЧС:

Защита жизни и здоровья людей, материальных и культурных ценностей, окружающей среды при ЧС в мирное и военное время.

Повышение устойчивости функционирования объектов и социальной среды при возникновении ЧС.

Обеспечение высокой готовности органов и пунктов управления, систем связи и оповещения, сил и средств РСЧС, проведение работ для ликвидации последствий.

Прогнозирование и оценка последствий ЧС, первоочередное обслуживание пострадавших, обучение и подготовка населения к действиям, осуществление международного сотрудничества в области предупреждения и ликвидации ЧС.

РСЧС имеет три уровня:

- местный;

- региональный;

- федеральный.

РСЧС включает в себя территориальные, функциональные и ведомственные подсистемы.

РСЧС организуется по территориально – производственному принципу и опирается на материальные и людские ресурсы государства; предусматривает централизованное и децентрализованное управление.

7.6.1 Проникающая радиация.

Проникающая радиация – один из поражающих факторов ядерного взрыва, представляющий собой гамма-излучение и поток нейронов, испускаемых в окружающую среду из зоны ядерного взрыва. Кроме гамма-излучения и потока нейронов выделяются ионизирующие излучения в виде альфа- и бета частиц, имеющих малую длину пробега, вследствие чего их воздействием на людей и материалы пренебрегают. Время действия проникающей радиации не превышает 10-15 с от момента взрыва./14/

Действие проникающей радиации (ПР) на материалы и оборудование зависит от:

- вида излучения;

- дозы облучения;

- вида облучаемого вещества;

- условий окружающей среды.

Наиболее подвержены действию ПР полупроводниковые приборы, для которых самым опасным является нейтронное излучение. Оно нарушает кристаллическую структуру приборов, что приводит к необратимым процессам в полупроводниках. Критерием устойчивости работы электронных систем при воздействии ПР является максимально допустимый поток нейтронов, экспозиционная доза или мощность экспозиционной дозы гамма-излучений, при которых начинаются изменения параметров элементов, но работа систем еще не нарушается.

Основные параметры, характеризующие ионизирующее излучение – доза и мощность дозы излучения, поток и плотность потока частиц.

Для примера, при мощности ядерного взрыва Q=200 кт, расстояние от эпицентра взрыва R=2,6 км, коэффициенте прозрачности атмосферы k=0,66 для высоты взрыва 4,2 км мощность дозы гамма-излучения:

Р/с

Поток нейронов, испускаемых в окружающую среду:

н/м2

Доза гамма-излучения:

,

где Dмгн – мгновенная  доза гамма-излучения;

Dоск – осколочная доза гамма-излучения;

Dзахв – захватная доза гамма-излучения.

Р

 Р

 Р

Р

Коэффициент ослабления одноэтажного каменного здания Косл ПР = 5.

В системе управления электропривода испытательного стенда  используются микросхемы, транзисторы, диоды, конденсаторы и резисторы. Под действием такой проникающей радиации могут выйти из строя транзисторы и диоды из-за превышения допустимой мощности дозы гамма-излучения. Под действием проникающей радиации сильно меняются динамические параметры интегральных микросхем (ИМС), как правило, такой важный параметр, как быстродействие логических ИМС, выполненных на транзисторах несколько улучшается на начальных стадиях облучения (за счет уменьшения глубины насыщения), но при больших дозах начинает ухудшаться. При значительных дозах происходит резкое увеличение времени задержки включения tзд и увеличение времени нарастания tнср за счет уменьшения коэффициента усиления активных транзисторных элементов /14/. Для обеспечения радиационно стойкой электроизоляции между элементами ИМС в настоящее время наиболее эффективным является применение изолирующей пленки SiO2 и поликристалической кремниевой подложки.

7.6.2 Электромагнитный импульс

Электромагнитные импульсы (ЭМИ) – возникают при взаимодействии мгновенного и захватного гамма-излучений с атомами и молекулами среды. Это электрические и магнитные поля ядерного взрыва.

Особенность ЭМИ – это его способность распространяться на сотни километров в окружающей среде и по различным коммуникациям. Поэтому ЭМИ может нанести вред там, где проникающая радиация теряет своё значение, как поражающий фактор.

При воздействиях ЭМИ в линиях связи и электроснабжения возникают напряжения, вызывающие пробои изоляции проводов и кабелей относительно земли, а также пробои изоляции элементов радиоаппаратуры.

ЭМИ имеет вертикальную и горизонтальную составляющие напряжённостей электрического поля.

Вертикальная составляющая:

(В/м)

Горизонтальная составляющая:

(В/м)

Особенно подвержена воздействию ЭМИ радиоэлектронная аппаратура, выполненная на полупроводниковых и интегральных схемах, работающих на малых токах и напряжениях и, следовательно, чувствительная к влиянию внешних электрических и магнитных полей. ЭМИ пробивает изоляцию, выжигает элементы электросхем аппаратуры, вызывает короткие замыкания в радиоустройствах, ионизацию диэлектриков и т. п.

При воздействии ЭМИ на аппаратуру, наибольшее напряжение наводится на входных цепях. В транзисторах наблюдается такая зависимость: чем больше коэффициент усиления транзистора, тем меньше его электрическая прочность.

ЭМИ повреждает, также, резисторы, вызывает искрения в их межконтактных соединениях, что приводит к локальному перегреву и нарушению сопротивляемости покрытия.

Большие токи, обусловленные приложенным импульсом напряжения, проходя через конденсатор, в местах повышенного сопротивления, могут вызвать нагрев слоя металлизации и его выгорание, нарушить контакт между обкладками и выводами /17/.

Наиболее надёжной мерой защиты от ЭМИ является экранирование. Экранирующие свойства экранов составляют порядка 60 ÷ 80 дБ для сборных и более 100 дБ для полностью сварных в инертном газе.

Толщина экрана рассчитывается

см

– величина слоя половинного ослабления (выбираю стеклопластик с dпол=2,7см);

–коэффициент ослабления (требуемый) принимаю =10, тогда h=8.9см


8 ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МОДЕРНИЗАЦИИ ВОЗБУДИТЕЛЯ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА НАСОСА  МОДЕЛИ 200Д-90

8.1 Разработка и оптимизация сетевого графика НИОКР модернизации возбудителя синхронного двигателя насоса 200Д-90

Основные правила разработки сетевого графика

     Сетевой график НИОКР проектируемого изделия разрабатывается в соответствии с государственными классификаторами НИОКР и ЕСКД.. Стандарт требует, чтобы линии (стрелки), обозначающие работы, не пересекались. Сетевой график строится в произвольном масштабе, над стрелкой (посредине) пишутся цифры, обозначающие трудоемкость работ, а под стрелкой (напротив) в квадратике пишутся цифры, обозначающие количество исполнителей работ.

. При построении сетевого графика не допускаются тупики (когда стрелка – работа входит в кружок – событие, а из него ничего не выходит,  событие остаётся свободным). Не допускаются также замкнутые контуры (треугольники, многоугольники). Кружок (событие) делится на четыре части. Внизу пишется номер события, справа – поздний срок совершения события, слева – ранний срок свершения события, вверху – резерв времени/22/.

            Перечень работ сетевого графика НИОКР и трудоёмкость работ.

При составлении перечня работ в соответствии с государственным классификатором НИОКР обязательно должны быть указаны:

- получение технического задания на проектирование (первая работа сетевого графика);

- изготовление опытного образца проектируемого изделия;

- испытания опытного образца изделия;

- корректировка технической (конструкторской и технологической)

документации проектируемого изделия после испытаний;

- передача технической документации заводу изготовителю (конечная работа сетевого графика).

Таблица 8.1 – Перечень работ сетевого графика

 Шифр работ

       Содержание         работ

Трудоемкость, дни

Количество исполнителей, чел.

     i

      j

tmin

tmax

tож

0

1

Получ. задания на проектирование

1

1

1

1

1

2

Подбор литературы

2

3

3

1

1

3

Изучение литературы

2

3

3

1

3

4

Согласование работы с главным инженером

1

1

1

1

4

5

Техническое описание установки

1

3

2

1

4

6

Поездка на предприятие

1

2

1

1

5

7

Описание схемы привода до модернизации

1

2

1

1

7

8

Расчет и построение нагрузочной диаграммы

4

5

5

1

8

9

Выбор мощности электродвигателя

1

3

2

1

9

10

Разработка вопросов охраны труда

1

2

1

1

9

11

Выбор электропривода

2

3

3

1

9

12

Описание электропривода

1

2

2

1

11

13

Консультация с конструкторским бюро

1

2

1

1

13

14

Обоснование необходимости модер-низации

2

3

3

1

14

15

Разработка модернизированной схе-мы привода

4

5

5

1

15

16

Описание схемы после модернизац

1

2

1

1

16

17

Опред параметров объекта регулир

1

2

1

1

 

  Продолжение таблицы 9.1

     

    Шифр работ

       Содержание         работ

       Трудоемкость, дни

Количество исполнителей, чел.

     i

      j

tmin

tmax

tож

17

18

Расчет параметров регуляторов

1

2

1

1

18

19

Динамический расчет системы

4

5

5

1

19

20

Консультация с конструкторским бюро

2

2

2

1

19

21

Расчёт затрат на НИОКР

1

2

1

1

20

22

Выполнение графического раздела

9

10

10

1

22

23

Передача технической  докумен-тации изготовителю

9

10

10

1

23

24

Проверка документов, подведение итогов

0

0

0

0

tmin – минимальный срок выполнения отдельной работы;

tmax – максимальный срок выполнения отдельно работы;

tож – время, за которое предполагается выполнение отдельной работы:

                        /22/.

Расчет временных параметров сетевого графика

Расчёт производится в соответствии с нижеприведенными формулами.

Ранний срок свершения i- го события tр(i) определяется трудоемкостью максимального из путей, предшествующих данному событию, по формуле:

                               ,

где j – начальное событие сетевого графика (0).

Наиболее поздний срок свершения i- го события tп(i) равен разности между трудоёмкостью критического пути и трудоемкостью максимального из последующих за данным событием путей (от i-го события до конечного события сетевого графика) и рассчитывается по формуле:

                          ,

где Ткр – трудоёмкость критического пути, дни;

с – конечное событие сетевого графика.

Полный резерв времени i- го события определяется по формуле:

                           .

Зная ранние и поздние сроки свершения событий, временные параметры работ рассчитывают по формулам:

                            ,

                            ,

,

,

где tрн(i,j) – раннее начало работы;

      tпо(i,j) – позднее окончание работы;

      tро(i,j) – раннее окончание работы;

      tпн (i,j) – позднее начало работы;

      t(i,j) – трудоёмкость работы.

Полный резерв времени работы t(i,j) определяется по формуле:

           .

Результаты расчета временных параметров работы сетевого графика приведены в таблице 8.2

Критический путь: 0-1-3-4-5-7-8-9-11-13-14-15-16-17-18-19-20-22-23=57 дней

Таблица 8.2 – Результаты расчета временных параметров работ сетевого графика.

События

Трудоемкость работы t(I,j), дни

Ранние сроки

Поздние сроки

Полный ре-зерв времени работы Rп(i,j)

Колличес-тво исполни-телей,чел

i

j

tрн

tро

tпн

tпо

0

1

       1

0

1

0

1

       0

     1

1

2

        3

1

4

2

5

       1

     1

1

3

        3

1

4

1

4

       0

     1

2

4

        0

4

4

5

5

       1

     -

 Продолжение таблицы 8.2

События

Трудоемкость работы t(I,j), дни

Ранние сроки

Поздние сроки

Полный ре-зерв времени работы Rп(i,j)

Колличес-тво исполни-телей,чел

i

j

tрн

tро

tпн

tпо

3

4

         1

4

5

4

5

         0

     1

4

5

         2

5

7

5

7

         0

     1

4

6

         1

5

6

12

13

         7

     1

5

7

         1

7

8

7

8

         0

     1

6

8

         0

6

13

13

20

         7

     -

7

8

         5

8

13

8

13

         0

     1

8

9

         2

13

15

13

15

         0

     1

9

10

         1

15

16

18

19

         3

     1

9

11

         3

15

18

15

18

         0

     1

9

12

         2

15

17

16

18

         1

     1

10

13

         0

16

19

19

22

         3

     -

11

13

         1

18

19

18

19

         0

     1

12

11

         0

17

18

18

19

         1

     -

13

14

         3

19

22

19

22

         0

     1

14

15

         5

22

27

22

27

         0

     1

15

16

         1

27

28

27

28

         0

     1

16

17

         1

28

29

28

29

         0

     1

17

18

         1

29

30

29

30

         0

     1

18

19

         5

30

35

30

35

         0

     1

19

20

         2

35

37

35

37

         0

     1

19

21

         1

35

36

36

37

         1

     1

21

20

         0

36

37

37

38

         1

      -

20

22

        10

37

47

37

47

         0

      1

22

23

        10

47

57

47

57

         0

      1



8.2 Выбор базы сравнения. Обоснование выбора базового варианта техники.

При расчете экономического эффекта на этапе проектирования и разработке модернизированного синхронного электропривода насоса модели 200Д-90 за базу сравнения принимаем электромеханический возбудитель (генератор). Новый вариант техники (ТВ400) относительно, базового обладает рядом преимуществ, а именно: более высокий диапазон регулирования, меньшее потребление электрической  энергии при одинаковой мощности, более высокое быстродействие, меньшие массогабаритные показатели, большую надёжность, более долговечен, выше КПД, более низкий уровень шума, конструкцию менее сложную в обслуживании.

  1.   Сравнительный анализ технического уровня и качества проектируемого изделия. Карта технического уровня и качества проектируемого изделия.

Экономическая эффективность новых разработок определяется в первую очередь их техническим уровнем. Экономический эффект, получаемый потребителем, тем больше, чем выше технико-экономические показатели новых изделий.

Технический уровень изделия – это относительная характеристика качества, основанная на сопоставлении значений показателей, характеризующих техническое совершенство проектируемого изделия, с показателями базового изделия.

Таблица 8.3. – Показатели технического уровня и качества проектируемого изделия.

Наименование показателя

Единица измерения показа-теля

            Значение показателей

Проектируемого

     образца

Заменяемого

   образца

Двигатель

       шт

   СДН-14-35-8

СДН-14-35-8

Насос

       шт

    Д 200-90

Д 200-90

Возбудитель   

       шт

  тиристорный

Генераторный     

Срок службы

       год

20

-

КПД

      %

       97.8

       93.8

8.4  Расчет себестоимости и цены проектируемого изделия.

Результаты расчётов себестоимости и цены проектируемого изделия сведены в таблице 8.4

Себестоимость проектируемого изделия рассчитывается путём приближенных методов расчёта на стадии проектирования.

Полная (коммерческая) себестоимость проектируемого изделия:

                             ,

где Ц – цена проектируемого изделия, Ц = 240000 руб;

      Пн – нормативная прибыль от использования проектируемого изделия, руб.

                           ,

где R= 30% - рентабельность изготовления изделия.

                       руб.

Нормативная прибыль от использования проектируемого изделия, руб.

                       ,

                        руб

Результаты расчётов себестоимости и цены проектируемого изделия сведены в таблице 8.5

Таблица 8.5Расчёт себестоимости и цены проектируемого изделия.

        Наименование

                Сумма, руб

Цена проектируемого изделия

                 240000

Полная коммерческая себестоимость

                 184615.4

Нормативная прибыль

                  55384.6

8.5Расчет капитальных вложений в модернизацию возбудителя синхронного двигателя

В объём капитальных вложений включается:

- затраты на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР),включая испытания и доработку опытных образцов;

- стоимость опытного образца;

- стоимость дополнительного специального оборудования для изготовления и ремонта проектируемого изделия;

- стоимость приобретения, изготовления стендов для проведения испытаний деталей и узлов опытного образца изделия;

- расходы по транспортировке опытного образца проектируемого изделия к месту его испытания у заказчика;

- затраты на монтажные и наладочные работы;

- затраты на мероприятия и установки, устраняющие отрицательные последствия влияния эксплуатации проектируемого изделия на природную среду.

В затраты на НИОКР входят:

- затраты на материалы для выполнения НИОКР (чертежная и писчая бумага, канцелярские товары);

- основная заработная плата научно-технического персонала;

- дополнительная зарплата;

- отчисления на единый социальный налог;

- накладные расходы.

Затраты на материалы для выполнения НИОКР приведены в таблице 8.6

Таблица 8.6- Затраты на материалы для выполнения НИОКР

Наименование материала

     Количество

Стоимость, руб

Писчая бумага

     500 листов

            120

Чертёжная бумага

     12 листов

             66

Ластик

      2 шт

              5

Карандаш простой

      5 шт

             15   

Ручка

      5 шт

              20

Линейка

      2 шт

              30

Итого

       -

             256

     

В качестве основной заработной платы научно-технического персонала принимается средняя ежемесячная зарплата инженера-конструктора ОАО «НЗСП», равная 2600 руб/мес., что соответствует 12 разряду Единой тарифной сетки.

Дополнительная зарплата определяется по формуле:

                                    

где З0 – основная зарплата, руб;

      Пд= 20% - процент дополнительной зарплаты.

                      руб.

Отчисления от основной и дополнительной зарплаты на единый социальный налог и в фонд обязательного социального страхования от несчастных случаев рассчитываются по формуле:

                            ,

где Песн= 26 % - процент отчислений на единый социальный налог;

     Псс= 1.5 %- процент отчислений в фонд обязательного социального страхования от несчастных случаев.

  руб.

Накладные расходы определяются по формуле:

где Пнр= 80% - процент накладных расходов.

                   руб.

Итого затраты на НИОКР, который занимаются два инженера-конструктора рассчитываются по формуле

                    ,

где Зм – затраты на материалы для выполнения НИОКР.

                 руб.

Результаты затрат на НИОКР, представлены в таблице 8.7.

Таблица 8.7.- Затраты на НИОКР

            Наименование затрат

Сумма

Затраты на материалы для выполнения НИОКР, руб.

256

Средняя ежемесячная зарплата, руб.

2600

Дополнительная зарплата, руб.

520

Отчисления от основной и дополнительной заработной платы, руб.

858

Накладные расходы, руб.

2080

Итого для двух инженеров-конструкторов

7692

Стоимость оборудования для модернизации, представлена в таблице  8.8.

Таблица 8.8 – Стоимость оборудования для модернизации

Наименование оборудо-вания

    Количество, шт

Стоимость, руб

         ТВ-400

                 1

         240000

Стоимость дополнительного специального оборудования для изготовления и ремонта проектируемого изделия определять не требуется.

Стоимость приобретения, изготовления стендов для проведения испытаний деталей и узлов опытного образца изделия к месту его испытания  у заказчика определяется по формуле:

                                      ,

где Ц – цена проектируемого изделия, руб.;

     Птр – процент транспортных расходов (10-15%).

Принимаем Птр = 10%.

                                      руб.

Затраты на монтажные и наладочные работы рассчитываются по формуле:

                                      ,

где Пмон – процент затрат на монтажные и наладочные работы (15-20%). Принимаем Пмон = 15%

                                     руб.

Затраты на мероприятия и установки, устраняющие отрицательные последствия влияния эксплуатации проектируемого изделия на природную среду определять не требуется.

Результаты расчета капитальных вложений в модернизацию станка приведены в таблице 8.9.

Таблица 8.9 – Результаты расчёта капитальных вложений

        Наименование затрат

                Сумма затрат

        Затраты на НИОКР

                7692

       Стоимость оборудования

                240000

       Расходы по транспортировке

                24000

Затраты на монтажные и наладочные работы

                36000

       Итого

                307692

 

8.6Расчет годовых эксплуатационных издержек потребителя

при использовании базового и нового изделия.

Цена базовой системы синхронного двигателя составляет 1800000 руб.

Годовые эксплуатационные издержки потребителя при использовании базового и нового изделия рассчитываются по формуле:

                              ,

где Аг – ежегодные амортизационные отчисления от цены изделия, руб;

     Рт – расходы на текущие ремонты изделия, руб;

     Омр – затраты на межремонтные обслуживания изделия, руб;

     Эп – стоимость потребляемой электроэнергии и её потерь за год, руб.

Амортизационные отчисления от цены изделия за год рассчитываются по следующей формуле:

                                   ,

где Ц – цена изделия, руб;

      На – годовая норма амортизационных отчислений (6-12%). Принимаем На= 10%.

Рассчитаем ежегодные амортизационные отчисления от цены базового изделия:

                               руб.

Рассчитаем ежегодные амортизационные отчисления от цены нового изделия:

                               руб.

Расходы на текущие ремонты изделия рассчитываются по формуле:

                           ,

где Пр – процент, учитывающий затраты на текущие ремонты изделия  (15 – 20%). Принимаем Пр = 15%.

Рассчитаем расходы на текущие ремонты базового изделия:

                      руб.

Рассчитаем расходы на текущие ремонты нового изделия:

                     руб.

Затраты на межремонтное обслуживание изделия рассчитывается по формуле:

                     ,

где Пмр – процент, учитывающий затраты на межремонтное обслуживание изделия (10-15%). Принимаем Пмр =10%.

Рассчитаем затраты на межремонтное обслуживание базового изделия:

                    руб.

Рассчитаем затраты на межремонтное обслуживание нового изделия:

                    руб.

Стоимость потребляемой электроэнергии и её потерь за год рассчитывается по формуле:

                   ,

где Др – количество рабочих дней в году (Др= 260);

     tсм – продолжительность рабочей смены, tсм= 8 часов;

     S – количество рабочих смен, S= 1;

    Ризд – мощность потребляемой электроэнергии, кВт;

    Цэ – цена (тариф) 1кВт часа электроэнергии, Цэ= 2.06 руб/(кВтч).

Рассчитаем стоимость потребляемой электроэнергии и её потерь за год для базового изделия:

                 руб.

Для нового изделия   стоимость потребляемой электроэнергии и её потерь за год принимаем такой же.

       

Результаты расчёта годовых эксплуатационных издержек потребителя при использовании базового и нового изделия приведены в таблице 8.10.

Таблица 8.10 – Результаты расчёта годовых эксплуатационных издержек

Наименование затрат

Сумма затрат, руб.  

Базовое изделие

Новое изделие

Ежегодные амортизации-онные отчисления

         18000      

             24000        

Расходы на текущие ремонты

          27000

             36000

Затраты на межремон-тное обслуживание

          18000

             24000   

Стоимость потребляемой электроэнергии и её по-терь за год

          814112

             814112

Итого  

           877112

            898112

Минимальные годовые эксплуатационные издержки потребителя получаются при использовании нового (проектируемого) изделия.

8.7 Расчёт годового экономического эффекта от использования проектируемого варианта изделия.

Годовой экономический эффект от использования нового (проектируемого) изделия – это экономия на годовых эксплуатационных издержках:

                                ,

где Иб – годовые эксплуатационные издержки базового изделия, руб./год;

     Ин – годовые эксплуатационные издержки нового изделия, руб./год.

                              руб./год.

Рассчитаем срок окупаемости капитальных вложений при внедрении проектируемого изделия:

                              ,

где К – сумма капитальных вложений в модернизацию станка, руб;

     И – годовые эксплуатационные издержки потребителя при использовании нового изделия, руб/год.

                           года.

Рентабельность капитальных вложений рассчитывается по формуле:

                             ,

где Ток – срок окупаемости капитальных вложений, лет.

                            .


8.8 Технико-экономические показатели по проектируемому и базовому изделию

Технико-экономические показатели по проектируемому и базовому изделию сводятся в таблицу 8.11.

Таблица 8.11- Технико-экономические показатели по проектируемому и базовому изделию

Наименование показателя

Единица измерения

Проектируемый

вариант

Базовый

вариант

Мощность

 кВт

    19

    19

Напряжение

 В

   380

   380

Общая масса

  кг

    1500

   5500

Надёжность

  год

    15

        -

Общая сума капитальных вложений

  руб.

    308197.44

        -

Цена изделия

   руб.

    240000

      180000

Годовые эксплуатационные издержки

   руб.

     898112

     877112

Годовой экономический эффект

   руб

     21000

       -

Модернизация возбудителя синхронного двигателя электропривода насоса 200Д-90 целесообразна, так как очевидна экономия на годовых эксплуатационных издержках (снижения ежегодных амортизационных отчислений; уменьшения расходов на текущие ремонты, на межремонтное обслуживание; за счёт снижения потребления электроэнергии) при внедрении нового (модернизированного) оборудования на 10% в год. Срок окупаемости капитальных вложений при внедрении проектируемого оборудования Ток = 0.5 года, рентабельность капитальных вложений R = 2.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В результате выполнения дипломного проекта на тему «Модернизация возбудителя синхронно двигателя электропривода насоса 200Д-90» решена задача автоматического регулирования ток возбуждения синхронного двигателя СДН-14-35-8 электропривода насоса 200Д-90. Проведен выбор возбудителя отечественного производства, а так же дано описание возбудителя. Для построения электропривода с автоматическим регулятором возбуждения использован терристорный возбудитель ТВ-400.

Расчет экономической части дипломного проекта показал, что модернизация возбудителя синхронного двигателя электропривода насоса целесообразно, так как очевидная экономия на годовых эксплуатационных издержках при внедрении нового возбудителя 10 % в год. Срок окупаемости капитальных вложений при внедрении нового возбудителя Ток= 6 мес. Рентабельность капитальных вложений R=2.

В разделе “Безопасность жизнедеятельности” были рассмотрены вопросы безопасности жизнедеятельности для обслуживающего персонала, в частности элементы защиты от поражения электрическим током. Проведен анализ опасностей и вредностей, а также методы их устранения. Рассмотрены вопросы пожарной безопасности и мероприятия при возникновении чрезвычайной ситуации.


Список используемой литературы
.

  1.  Баширин А.В, Голубев Ф.Н., Кепперман В.Г., Примеры расчетов автоматизированного электропривода. М.-Л., Издательство «ЭНЕРГИЯ» 1964,блин, 390 стр.
  2.  Глебов И.А., Логинов С.И., Системы возбуждения и регулирования синхронных двигателей. Ленинградское отделение издательства «ЭНЕРГИЯ». Марсово поле,1
  3.  Преобразовательные устройства и системы возбуждения синхронных машин, Ленинградское отделение издательства «НАУКА»199164,Ленинград, Менделеевская линия, д. 1
  4.  Дмитриенко Ю.А «Регулируемый электропривод насосных агрегатов» .
  5.  Издательство «Штинница», Кишинёв 1985.-98 с.
  6.  Лезнов Б.С «Экономия электроэнергии в элетроустановках»-М.:

Энергоатомиздат 1999-144с.

  1.  Башарин А. В., Новиков В. А., Соколовский В. Г. Управление электроприводами: Учебное пособие для вузов.– Л.: Энергоиздат. Ленингротд-ние, 1982.–392 с.
  2.  Гребенников В. И. Проектирование систем управления электроприводов:Методические указания к курсовому и дипломному проектированию/ Новочерк. гос. техн. ун-т.– Новочеркасск: НГТУ, 1998. – 57 с.
  3.  Справочник по электрическим машинам. В 2 т. Т 1/ Под общ. ред. И. П. Копылова, Б. К. Клокова.– М.: Энергоатомиздат, 1988.– 456 с.
  4.  Вешеневский С. Н. Характеристики двигателей в электроприводе. Изд.   6-е, исправленное. М.: «Энергия», 1977.– 431 с.
  5.  Справочник по электрическим машинам: В 2 т. т.2 /под общей ред. И.П. Копылова, Б.К. Клокова. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 688с.
  6.  Чиликин М.Г. и др. Основы автоматизированного электропривода. Учеб. пособие для вузов . – М., Энергия, 1974.
  7.  Новииков С.И. Методические указания по выполнению раздела «Безопасность жизнедеятельности» в дипломных проектах. Новочеркасск,  НПИ, - 37с.
  8.  Демиденко Г. П. Справочник «Защита объектов народного хозяйства от ОМП» - Киев: Высш. Шк., 1989.
  9.  Атаманюк В. Г. Гражданская оборона.- М.: Высш. шк., 1986.
  10.  ГОСТ 12.1.003 – 83 ССБТ. Нормирование шума. Требования безопасности.
  11.  СНИП 23.05 – 95. Естественное и искусственное освещение.
  12.  ПУЭ. Правила устройства электроустановок. – М.: Энергоиздат, 2003
  13.  ГОСТ 12.1.012 – 90 ССБТ. Вибрационная безопасность.
  14.  ГОСТ 12.1.004 – 91 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования.
  15.  НПБ 105 – 95. Нормы государственной противопожарной службы МВД России. Определение категорий зданий по взрывопожарной и пожарной опасности.
  16.  ПТЭЭП «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей»-М.: Энергоиздат,2003г.
  17.  Сербиновский Б.Ю., Зинченко Е.В. Методические указания и задания к практическому занятию по курсу «Организация и планирование производства»/Новочерк. Политехн. ин-т. Новочеркасск, 1992. 20с.
  18.  Меренков П.В. Методические указания к курсовой работе и экономической части дипломного проекта для студентов специальностей 1801, 1802, 1905 /Юж.-Рос. гос.техн.ун-т.-Новочеркасск: ЮРГТУ, 2000.-28с.
  19.  Техническое описание и руководство по эксплуатации ТВ, ТЕ8 1983.-30с.
  20.  Каталог продукции фирмы ABB 2002г.
  21.  Абрамович Б.Н., Круглый А.А., «возбуждение, регулирование и устойчивость синхронных двигателей» Ленинградское отделение Энергоатомисдата. Ленинград, Марсово поле ,1.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

44252. Методические рекомендации. Экономика труда 469.5 KB
  Учебно-методические материалы предназначены для студентов обучающихся по специальности 060200 Экономика труда и проходящих преддипломную практику в организациях различных отраслей и организационно-правовых форм и форм собственности. наук доцент кафедры экономики труда УрСЭИ Рецензент Белкин В. Уральский социально-экономический институт Академии труда и социальных отношений 2005 Белкина Н.
44253. Особенности перевода языковых элементов, отражающих агрессивное состояние человека с китайского на русский язык 242 KB
  Данная работа посвящена исследованию особенностей перевода языковых элементов отражающих агрессивное состояние человека с китайского на русский язык. Таким образом актуальность работы в способах перевода языковых элементов выражающие агрессивное состояние человека. Объектом данного исследования являются языковые элементы выражающие агрессивное состояние человека а предметом – способы перевода языковых элементов выражающих агрессивное состояние человека. Целью данного исследования является выявление оптимальных способов перевода...
44254. Реконструкция аккумуляторного участка в РДАУП Автобусный парк № 1 г. Витебска 719.5 KB
  Расчёт годового объёма работ. Расчет годового объема работ по ТОТР вспомогательных работ работ по самообслуживанию. Реконструкцию необходимо проводить таким образом чтобы обеспечить нормальную работу действующих зон и участков. В Витебске работает более 30 автобусных маршрутов.
44255. Годинники, засновані на підрахунку періодів коливань від задаючого генератора за допомогою електронної схеми і виведення інформації на цифровий дисплей 545 KB
  В умовах подальшого технічного прогресу, що характеризується інтенсивним використанням електроніки та мікропроцесорної техніки, сучасний спеціаліст в будь-якій галузі науки й техніки повинен бути ознайомлений із основними функціональними пристроями електроніки, які становлять основу усіх систем керування технологічними процесами.
44256. ЧЕТЫРЕХЭТАЖНАЯ БЛОК-СЕКЦИЯ НА 12 КВАРТИР 1.01 MB
  Кладка стен осуществляется на цементно-песчаном растворе. Толщина наружных стен определяется на основании теплотехнического расчета. Изначально толщина наружной стены предполагается равной 510 мм. Такая толщина необходима для обеспечения устойчивости по отношению к ветровым и ударным нагрузкам, а также для увеличения тепло- и звукоизоляционной способности стен
44257. Расчет канализационной сети 110 KB
  Общесплавными называют системы канализации при которых все сточные воды бытовые производственные и дождевые сплавляются по одной общей сети труб и каналов за пределы городской территории на очистные сооружения. Раздельными называют системы канализации при которых дождевые и условно чистые производственные воды отводят по одной сети труб и каналов а бытовые и загрязненные производственные сточные воды по другой одной или нескольким сетям. Характеристика наружной канализационной сети Наружной канализационной сетью называют...
44258. Расчёт многопустотной плиты перекрытия 355.5 KB
  Расчетные данные Для бетона класса В 30 Rb=17 МПа; Rbser=22 МПа; Rbt=12 МПа; Rbt ser=18 МПа; Eв=29000 МПа для тяжелого бетона с тепловой обработкой Для напрягаемой арматуры класса АтIV: Rsn=590 МПа; Rs=510 МПа; Rs=405 МПа; Es=19105 МПа. Для арматуры сварных сеток и каркасов из проволоки класса ВрI: R=360 МПа; Rs=265 МПа; Es=1.7105 МПа. Rвр=05 В=30=0530=15 МПа.
44259. Разработка жидкостный ракетный двигатель первой ступени ракетоносителя, работающего на топливе Керосин и О2ж 3.15 MB
  Объектами разработки являются конструкция камеры компоновочная схема и пневмогидравлическая схема двигателя. В процессе работы произведён выбор системы подачи схемы и основных параметров системы характеризующих совершенство процессов в камере сгорания и сопле проведен тепловой расчет камеры определены параметры системы подачи выполнено...