Модернизация котельной д. Пудомяги

АННОТАЦИЯ
ВВЕДЕНИЕ
1.ХАРАКТЕРИСТИКА КОТЕЛЬНОЙ
1.1.Описание работы котельной.
1.2. Работа ОЭ
1.3. Асинхронный двигатель
2.ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ КОТЕЛЬНОЙ
2.1. Электрооборудование котельной
2.2. Графики потребления воды (за сутки).
2.3. Принципы частотного регулирования
3.СТРУКТУРА ЧАСТОТНО - УПРАВЛЯЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА.
3.1. Формирование и регулирование напряжения.
4. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИВОДА НАСОСА ГВС
4.1. Законы регулирования
4.2. Расчет механических характеристик при переменной частоте.
4.2.1. Расчет для двигателя мощностью 15 кВт 4АМ160S2 У3
5. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
6. ПОДБОР ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ
Напряжение питания: 380-480В
7. ОХРАНА ТРУДА
7.1. Требования охраны труда к планировке котельной, её основным производственным помещениям, тепловому оборудованию
7.2.Организационно-технические мероприятия по обеспечению безопасного производства работ в электроустановках
7.3.Инженерно-технические решения по обеспечению электробезопасности.
7.4.Противопожарная профилактика при эксплуатации электроустановок
7.5.Безопасность в чрезвычайных ситуациях
7.6.Экология
8. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Для обеспечения безопасности персонала необходимо четкое соблюдение техники безопасности на рабочем месте, а также, при проектировании установки, предусмотреть ряд защитных мер для предотвращения поражения электрическим током. Для этого необходимо обеспечить выполнение следующих требований: применять изоляцию, отвечающую требованиям безопасности; обеспечить соблюдение соответствующих расстояний до токоведущих частей или их закрытие ограждением; использовать блокировки, исключающие ошибочное включение отключенных аппаратов и предотвращающих попадание человека в опасную зону; применять аппараты защитного отключения, обеспечивающие автоматическое отключение сети при возникновении в ней опасности поражения электрическим током; применять зануление корпусов электроустановок, защитное заземление, электротехнические защитные средства и приспособления.
Для защиты от пробоя изоляции на корпус в электроустановках с напряжением переменного тока 380 В и выше необходимо выполнять заземление токоведущих частей. Для защитного заземления должны предусматриваться специальные зажимы. Соединительный болт должен быть защищен от коррозии смазкой и не подлежит окраске.
Каждый заземляемый элемент электроустановок присоединяется к заземлителю посредством отдельного ответвления. Место подсоединения
обозначается специальным значком ©. Последовательное включение в заземляющий провод нескольких заземляемых частей электроустановки запрещается.
Определим сопротивление заземлителя при условиях, приведенных ниже на рис. 5.1, а также при удельном сопротивлении однослойного грунта ρгр = 130 Ом•м (Безопасность жизнедеятельности в сельскохозяйственном производстве).
Для эффективной защиты электроустановок при удельном сопротивлении грунта более 100 Ом•м, сопротивление заземления не должно превышать значения 4 ρрасч/100 Ом.
Найдем сопротивление растеканию одного электрода:
Где ρрасч – расчетное удельное электрическое сопротивление грунта (Ом•м) с учетом коэффициента сезонности ψ, ρрасч= ρгр ψ=130•1,7=221 Ом•м.
d =0,95b – эквивалентный диаметр угловой стали, м (d =0,95•0,05=0,0475);
b – ширина сторон уголка (b=0,05 м);
L – длина уголка (L=2,5 м);
t=0,7+0,5L-0,2 – глубина залегания электрода, м (t=0,7+0,5•2,5-0,2=1,75 м).
Рисунок 9. Установка одиночного заземлителя (сталь прокатная угловая равнополочная) в однослойном грунте
Тогда
Выбор числа уголков контура заземления:
Где Rз=4•2,21=8,84 Ом – нормированное сопротивление «земли»;
ηв- коэффициент использования проводимости вертикальных зеземлителей из уголков без влияния полосы связи, принимаем ηв=0,85.
Тогда
Округляем до 14.
Определяем сопротивление растеканию горизонтальной полосы по формуле:
Где L- длина горизонтальной полосы, м (l=1,05nL+a=1,05•14•2,5+5=41,75 м).
b – ширина полосы (b=0,04 м)
t – глубина залегания полосы (t=0,7 м).
а – длина выноса контура.
Тогда
Найдем сопротивление контура заземления, с учетом коэффициентов использования ηв и ηг при размещении заземлителей в ряд составит:
Как видно из условия эффективной защиты электроустановок выполняется: 8,6<8,86 Ом.
7.4. Противопожарная профилактика при эксплуатации электроустановок
Предел огнестойкости противопожарных стен, которыми котельная примыкает к остальным производственным помещениям, составляет 4 часа. Для Пушкинского отделения пожарной охраны при выезде следует учесть как общее неудовлетворительное состояние 1-го и 3-го проездов, так и регулируемый железнодорожный переезд на станции Детское Село с напряженным дорожным движением и неровным графиком работы.
На объекте обеспечена следующая оснащенность средствами пожаротушения: 2 ручных углекислотно-бромэтиловых огнетушителя на 100 м2 площади, 4 пенных и химических, 1 ящик с песком вместимостью 1 м3 на помещение, лопаты, ломы, ведра, есть богоры и топоры.
Также по объекту вывешены предупредительные плакаты и планы эвакуации при пожарной опасности. На каждой лестничной клетке этажа расположены пожарные рукава с брандспойтами, находящиеся в исправном состоянии.
7.5. Безопасность в чрезвычайных ситуациях
Современный объект агропромышленного комплекса - это крупное государственное предприятие по производству и переработке сельскохозяйственной продукции на базе механизации, электрификации, автоматизации и химизации, т.е. Ра промышленной основе.
Использование различных видов энергии (газ, электричество, сжатый воздух, пар) при стечении некоторых неблагоприятных обстоятельств и сочетании ряда факторов может привести к производственным авариям и даже катастрофам, к повреждению или уничтожению материальных ценностей, поражению и гибели людей.
Как правило, аварии на объектах связаны с пожарами, взрывами, в результате которых разрушаются или повреждаются производственные и жилые здания, технологическое оборудование, машины и механизмы. Пожары и взрывы, в свою очередь, могут стать вторичной причиной повреждения энергетических сетей, газовых и нефтяных магистралей, расположенных на территории сельскохозяйственного объекта.
Кроме того, объекты АПК могут оказаться в зоне воздействия поражающих факторов от аварий на близко расположенных промышленных предприятиях или на железнодорожном транспорте, что вызовет необходимость проведения спасательных и других неотложных работ.
Рассмотрим котельную как источник опасности при взрыве газифицированного оборудования (главным образом, котлов и газопроводов). Так как объект находится в промышленной зоне за жилой чертой гор. Пушкина, то последствием от аварии для части населения будет приостановленное теплоснабжение и горячее водоснабжение.
В случае аварии в газовом хозяйстве котельной первая задача - ее локализация. При взрыве необходимо: отключить поврежденный участок газопровода или агрегат, вывести с места аварии рабочих, не участвующих в ее ликвидации, убрать или выключить все источники огня, сообщить о взрыве и об обстановке котельной администрации предприятия. Дальнейшие меры необходимо принимать в зависимости от характера аварии и в соответствии с производственной инструкцией.
Надо, как можно в короткие сроки, устранить последствия взрыва и полностью восстановить работоспособность котельной, особенно в зимний период, так как большая населения города Пушкина останется без отопления и горячей воды.
Во время взрыва может произойти утечка газа, и персонал может отравиться, что может привести к инвалидности, или даже к смертельной опасности для жизни человека. Во избежание этого, надо после взрыва проверить весь газопровод на возможность утечки газа. При небольших утечках на подземных и надземных газопроводах низкого и среднего давлений как временную меру можно применить хомуты с накладками: на поврежденное место накладывают лист резины, который сверху прижимают накладкой, затягиваемой хомутом.
Засыпать подземные газопроводы с наложенными накладками и хомутами запрещается.
Признаками отравления угарным газом могут служить: головная боль, шум в ушах, общая слабость, головокружение, тошнота и рвота. При более сильном отравлении появляются сонливость, апатия, безразличие, а при еще более тяжелом отравлении — оглушенное состояние, приостановление и потеря дыхания. В случае признаков отравления пострадавшего выводят (выносят) на свежий воздух, накладывают холодный компресс на голову и дают понюхать нашатырный спирт. При рвоте пострадавшего необходимо уложить на бок; при потере сознания немедленно вызывают врача, а до его приезда делают искусственное дыхание. Быстрота и качество оказания доврачебной помощи зависят от подготовленности находящихся рядом с пострадавшим лиц и их умение использовать подручные и специальные средства.
7.6. Экология
При эксплуатации электроустановок должны приниматься меры для предупреждения или ограничения вредного воздействия на окружающую среду выбросов загрязняющих веществ в атмосферу и сбросов в водные объекты, снижения звукового давления, вибрации, электрических и магнитных полей и иных вредных физических воздействий.
Преобразователь частоты, при соблюдении всех инженерно- технических решений, полностью подавляет электромагнитные помехи как со стороны сети, так и на выходе преобразователя. Эти же мероприятия способствуют снижению шума и вибрации двигателя до допустимых значений. Таким образом, преобразователь частоты не наносит вреда окружающей среде и человеку.
Источниками выделения загрязняющих веществ являются непосредственно котлы. Выбросы загрязняющих веществ зависят как от количества и от вида сжигаемого топлива, так и от типа котлоагрегата.
Эти выбросы загрязняют атмосферу и оказывают вредное влияние на живые организмы, увеличивают износ механизмов, вызывают коррозию металла, разрушают строительные конструкции зданий и сооружений.
К основным мероприятиям, обеспечивающим чистоту воздушного бассейна вокруг проектируемой котельной, относится:
- использование газообразного топлива;
- оптимизация режимов сжигания топлива;
- установка дымовых труб необходимой высоты.
Дымовые трубы обеспечивают отвод дымовых газов и рассеивание в атмосфере вредных примесей. Выбор высоты и количества, устанавливаемых на котельной дымовых труб производится таким образом, чтобы степень загрязнения приземного слоя воздуха выбросами из дымовых труб не превышала ПДК вредных примесей.
Основным видом топлива, для вышеперечисленных источников выделения вредных веществ, является природный газ.
Выводы по главе 7
На объекте нет нарушений условий труда: рабочие и сотрудники следуют внутреннему распорядку, соблюдают требуемую технику безопасности на производстве, что сказывается на благополучном состоянии здоровья людей.
Микроклимат на производстве удовлетворительный, за исключением отдельных мест, вблизи работающих установок, где повышена температура воздуха и слишком высокий уровень шума.
Необходимые защитные меры от поражения людей электрическим током приняты и работают эффективно.
Противопожарная профилактика обеспечивается в полном объеме.
Производство наносит вред экологическому состоянию окружающей среды, главным образом, за счет выбросив в атмосферу продуктов сгорания топлива. Частотно-регулируемый электропривод дутьевого вентилятора, с точки зрения экологии, не наносит ущерба.
8. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ.
Для определения экономической эффективности нам необходимо посчитать и сравнить базовый вариант с новым вариантом работы подпиточных насосов и определить следующие параметры:
8.1. Капиталовложения:
К = Ц+Зд+Зи
Ц - цены на оборудование в реальное время;
Зд -затраты на доставку;
Зи - затраты на монтаж.
В базовом варианте необходимо посчитать капиталовложения сделанные до модернизации, а в новом к этой сумме добавить стоимость нового оборудования, затраты на доставку и монтаж.
K1= 1100 тыс .руб.- базовые капиталовложения (на реальное время).
К2=К1+Цн=1340 тыс.руб.- новые капиталовложения.
Цн — цена нового оборудования, включающая доставку и монтаж.
Цн= инвертор + кабель + устройства управления + доставка + монтаж =120 тыс.руб.+20 тыс.руб. +50 тыс.руб+25 тыс.руб.+25 тыс.руб.=240 тыс.руб.
8.2. Определим величину эксплуатационных затрат (И) по формуле:
И = ОТ + 3А+ Зторх + Зэ + Зстр ,
где ОТ - общий фонд оплаты труда, руб.;
3А— амортизационные отчисления по технике и оборудованию (в совокупности), руб.;
Зторх - затраты на техническое обслуживание системы, руб.;
Зэ- затраты на электроэнергию,, руб.;
3СТР - затраты на страхование, руб.;
8.2.1.Общий фонд оплаты труда
ОТ может быть рассчитан по средней заработной плате рабочего персонала:
ОТ=Зтр•Ксоц
где Зтр - годовая зарплата труда всего персонала;
Ксоц — тариф единого соц. налога (ЕСН) , 26%.
Средняя заработная плата электромонтера 4-го разряда составляет 12 тыс.руб. в месяц , а число монтеров 4 человека, отсюда общая годовая заработная плата составляет:
Зтр=12•12•4тыс.руб.=576 тыс.руб.
Тогда
ОТ=576•1,26=725,7 тыс.руб.
8.2.2. Амортизационные отчисления:
ЗА =Б•НА
где Б - балансовая стоимость оборудования, руб.;
НА - норма амортизационных отчислений (0.142).
3А1 =Б1•0,142=1100 тыс.руб. •0.142 = 190,2 тыс. руб.- амортизационные отчисления базового варианта.
ЗА2 = Б2•0,142=1340 тыс.руб. •0,142 = 156,2 тыс. руб.- амортизационные отчисления нового варианта.
8.2.3.Затраты на ремонт и техническое обслуживание:
Затраты на ремонт и техническое обслуживание составляют 8 % от балансовая стоимость оборудования .
Зторх1=1100 тыс.руб. •0,08=88 тыс.руб.
Зторх2=1340 тыс.руб. •0,08=107,2 тыс.руб.
8.2. Затраты на электроэнергию:
Зэ=Nэ•t•Цэ,
где Nэ - средняя мощность установки, кВт; t - время эксплуатации, часов;
Цэ - стоимость 1 кВт*ч, (2,31 руб.).
В помещении при базовой разработке постоянно в течении года работает один ГВС насос, мощностью 15 кВт.
Nэ1=15 кВт- средняя мощность установки в базовом варианте.
В новом варианте мы сможем регулировать расход, что значительно снизит потребляемую среднею мощность установки :
Nэ2=6 кВт- средняя мощность установки в новом варианте. Отсюда затраты на электроэнергию:
Зэ=Nэ•t•Цэ
Зэ1=Nэ1•t•Цэ=15•24•365•2,31=303,5 тыс.руб.
Зэ2=Nэ2•t•Цэ=6•24•365•2,31= 121,4 тыс.руб.
8.2.5.Общие затраты на страхование техники за год(1.1% от балансовой стоимости):
Зстр1=1100 тыс.руб.*0,011=12,1 тыс.руб.
Зстр2=1340 тыс.руб.*0,011=14,7 тыс.руб.
8.2.6. Суммарные эксплуатационные затраты определим по формуле:
И = ОТ + 3А+ Зторх + Зэ + Зстр
И1= 725,7 тыс. руб.+ 156,2 тыс. руб.+ 88 тыс.руб.+ 303,5 тыс. руб+12,1 тыс. руб. =1285,5 тыс. руб.- эксплуатационные затраты базового варианта.
И2=ОТ+За2+Зторх2+Зэ2+Зстр2=725,7 тыс.руб.+190,32 тыс.руб.+ 107,2 тыс.руб.+ 121,4 тыс.руб+14,7 тыс. руб. = 1159,3 тыс. руб.- эксплуатационные затраты нового варианта.
8.3. Срок окупаемости доп. кап. вложений:
О=(К2-К1)/(И1-И2)=(1340-1100)/( 1285,5 -1159,3)=1,9
где К1-базовые капиталовложения;
К2-новые капиталовложения;
И1- базовые эксплуатационные затраты;
И2-новые эксплуатационные затраты.
8.4. Годовой экономический эффект находим по формуле:
Гэ=Пз1-Пз2,
где Пз1 - приведенные затраты по базовой установке;
Пз2- приведенные затраты по новой установке.
Пз = И +Ен*К
где Ен - нормативная эффективность кап. вложения, принимается равной( 0,1).
Тогда :
Пз1=1285,5 тыс. руб +0,1*1100 тыс.руб =1395,5 тыс. руб.
Пз2 =1159,3тыс. руб +0,1*1340 тыс.руб = 1293,3тыс. руб.
Отсюда:
Гэ=1395,5 -1293,3=102,2 тыс. руб.
Таблица 7. Технико-экономические показатели проекта
Показатели Базовый вариант Новый вариант 1. Кап. вложения 1100 тыс.руб. 1340 тыс.руб 2.Эксплутационные затраты, тыс.руб. : 1285,5 1159,3 2.1 .Общий фонд оплаты труда 725,76 725,76 2.2.Амортизационные отчисления по технике и оборудованию
156,2 190,3
2.3.Затраты на техническое обслуживание системы 88 107,2 2.4. Затраты на электроэнергию 303,5 121,4 2.5.затраты на страхование. 12,1 14,7 3. Приведенные затраты. 1395,5 1293,3 4. Годовой экономический эффект (Пч). - 102,2 тыс.руб. 5.Срок окуп, доп.кап.влож. - 1,9
Рассчитаем экономический эффект с учетом дисконтирования. Кэффициент дисконтирования, учитывающий величину обесценивания денег, определяется по формуле:
Где Ен- нормативный коэффициент, равен 0,1
T- прошедшее время с момента начала реконструкции.
Рассчитаем коэффициент дисконтирования для первого года:
Дисконтируемая стоимость прибыли равна:
Чистый доход для нулевого года составит:
Где П – прибыль за год, тыс.руб.
ΔА – разница амортизационных отчислений между базовым вариантом м вариантом с частотными преобразователями.
ΔК – разница капиталовложений между базовым вариантом и вариантом с частотными преобразователями.
Чистый доход для N-го года равен:
Чистый дисконтированный доход для N-го года равен:
Далее, полученные результаты сведем в таблицу.
Таблица 8. Сопоставление чистого и дисконтированного доходов
Год ΔК, тыс.руб. Д, тыс.руб. а ДД, тыс.руб. ЧД, тыс.руб. ЧДД, тыс.руб. 2012 240,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 2013 240,0 102,2 0,9 92,9 -137,8 -147,1 2014 240,0 102,2 0,8 84,5 -35,6 -62,6 2015 240,0 102,2 0,8 76,8 66,6 14,2 2016 240,0 102,2 0,7 69,8 168,8 84,0 2017 240,0 102,2 0,6 63,5 271,0 147,4
Рисунок 10. График зависимости чистого и дисконтированного доходов о времени.
Выводы по главе 9.
Как видно из технико-экономического обоснования внедрения частотного регулирования мощности работы насосов ГВС срок окупаемости составляет 4,3 года. При этом капиталовложения составляют 1509тыс.руб. Как видно из расчета ТЭО внедрение частотных регуляторов является экономически выгодным мероприятием, позволяющим сэкономить потребляемую электроэнергию насосами ГВС.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Как видно из содержания данной работы, применение частотно-регулируемых приводов для насосов ГВС позволяет снизить энергопотребление. Перед началом внедрения было проведено необходимое техническое и экономическое обоснование, которое позволило определить не только сроки окупаемости от внедрения привода, но и правильно организовать технологический процесс с учетом возможностей частотного преобразователя.
Современные преобразователи частоты позволяют получать очень много параметров состояния электропривода. Соответствующая обработка этих параметров позволяет проводить глубокое диагностирование, как оборудования системы, так и протекающих процессов.
Создание системы с частотно-регулируемыми приводами, в которых управление частотой осуществляется наряду с контролем целого комплекса различных технологических параметров, позволяет снизить не только потребление электрической энергии конкретной установки, но и обеспечивает экономию потребления энергоресурсов всей системы.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Брюханов О.Н., Кузнецов В.А. Газифицированные котельные агрегаты: Учебник. — М.:ИНФРА — М,2007. — 392 с. — (Среднее профессиональное образование).
2. Кривченко Г.И. Насосы и гидротурбины. М., «Энергия», 1970 г. 448 с. с илл.
3. И.Г. Есьман. Насосы. Издание 3-е, переработанное и дополненное. Москва 1954.
4. И.Н. Сушкин. Теплотехника. Изд. 2-е, переработанное. Москва «Металлургия» 1973.
5. Н.С. Николаев, И.М. Дмитриев. Гражданская оборона на объектах агропромышленного комплекса. Москва, ВО «АГРОПРОМИЗДАТ» 1990.
6. B.C. Шкрабак, А.В. Луковников, А.К. Тургиев. Безопасность жизнедеятельности в сельскохозяйственном производстве. Москва, «КолосС» 2002.
7. А.Э. Кравчик, М.М. Шлаф, В.И. Афонин, Е.А. Соболенская. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник. - М.: Энергоиздат, 1982. - 504 с.^ ил.
8. Правила устройства электроустановок. — 6-е изд., перераб. и доп., раздел 6 и главы 1.1, 1.2,1.7, 1.9, 2.4, 2.5, 7.1, 7.2, 7.5, 7.6 и 7.10 - в ред. 7-го изд., 2003.
9. Силенко В. Н. Безопасность жизнедеятельности: Методические указания к практическим занятиям. - 2-е изд., перераб. и доп. - СПб.: Политехника, 2002. - 132 с.; ил.
10. ГОСТ Р 516-7-2000. Машины электрические асинхронные мощностью от 1 до 400 кВт включительно. Двигатели. Показатели энергоэффективности. — М.: Издательство стандартов, 2002. — 15 с.; ил.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
1
ВУЗ – Д 098765.2010.999.00 ПЗ