Проектирование насосной станции

Введение Основными потребителями электрической энергии являются различные отрасли промышленности , транспорта , сельское хозяйство , коммунальное хозяйство городов и поселков . При этом около 70% потребления электроэнергии приходится на промышленные объекты. Электрическая энергия широко применяется во всех отраслях народного хозяйства , особенно для электрического прив ода различных механизмов (компрессоров , насосов и т.д .), для электротехнологических установок (электротермических и электросварочных ), а также для электролиза , электроискровой и электрозвуковой обработки материалов , электрокраски и др. Для обеспечения пода чи электроэнергии в необходимом количестве и соответствующего качества от энергосистем к промышленным объектам , устройствам и механизмам служат системы электроснабжения промышленных предприятий , состоящие из сетей напряжением 1кВ и выше , и трансформаторны х , преобразовательных , распределительных подстанций. Электроустановки потребителей электрической энергии имеют свои специфические особенности ; к ним предъявляют определенные требования : надежность питания , качество электроэнергии , резервирование и защита от дельных элементов и др . При проектировании , сооружений и эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий необходимо правильно , в технико-экономическом аспекте , осуществлять выбор напряжений , определять электрические нагрузки , выбрать тип , чи с ло и мощность трансформаторных подстанций , виды их защиты , системы компенсации электрической мощности и способы ее регулирования напряжения . Это должно решаться с учетом совершенствования технологических процессов производства , роста мощности отдельных эл е ктрических приемников и особенности каждого предприятия , цеха , установки , повышения качества и эффективности их работы. Передача , распределение и потребление выработанной электроэнергии на промышленных предприятиях должны производится с высокой экономичнос тью и надежностью. В системе цехового распределения электрической энергии широко используются КРУ , подстанции , силовые и осветительные шинопроводы . Это создает гибкую и надежную систему распределения , в результате чего экономится большое количество провод ов и кабелей. Упрощены схемы подстанций различных напряжений и назначений за счет , например , отказа от выключателей на первичном напряжении с глухим присоединением трансформаторов подстанций к питающим линиям . Широко применяют современные системы автоматик и , а также простые и надежные устройства защиты отдельных элементов системы электроснабжения промышленных предприятий . Все это обеспечивает необходимое рациональное и экономическое расходование электроэнергии во всех отраслях промышленности , являющихся осн овными потребителями огромного количества электроэнергии , которая вырабатывается на электростанциях , оснащенных современным энергетическим оборудованием. Для Республики Молдова основными источниками электрической энергии являются : Дубосарская ГЭС ; Костешт ская ГЭС ; Молдавская ГРЭС (Кучурганская ) – это внутренние источники электрической энергии Республиканского значения . Также Республика Молдова импортирует электрическую энергию из Украины , Румынии и др . Большинство из крупных городов получают электроэнерги ю от CET-1 и CET-2 г.Кишинев , (CET-Nord) города Бельцы. Основными величинами напряжений в Республике Молдова потребляемые электроприемниками являются : 400, 330, 110, 35, 10 кВ – это величины высокого напряжения , и 0,4; 0,23 кВ - это низкие напряжения . Напря жение 6 кВ в Республике Молдова широко не применяется , но на предприятиях еще используются электрические двигатели на такое напряжение. Характеристика насосной станции и требования , предъявляемые к электроприводу насосов Насосные установки широко применяю тся на электромашиностроительных предприятиях для перекачивания жидких сред , а также технологической и охлаждающей воды . Сюда относятся насосы для перекачки охлаждающей эмульсии в металлообработке , насосы в системе водоснабжения и канализации , специальные насосы для химических сред в гальванических цехах , насосы для пропиточных составов , лакокрасочных материалов и т.п. Наиболее широкое распространение получили установки с центробежными насосами . В спиральном корпусе насоса помещается рабочее колесо с лопатк ами . При вращении колеса двигателем жидкость , поступающая к центру колеса из заборного резервуара через всасывающий трубопровод и открытую задвижку , центробежной силой выбрасывается по лопаткам на периферию корпуса . В результате в центре рабочего колеса с о здается разряжение , жидкость засасывается в насос , снова выбрасывается и далее подается в напорный трубопровод . Таким образом , в системе при открытой задвижке создается непрерывное течение , и центробежный насос имеет равномерный ход. Перед пуском центробеж ный насос нужно заполнить жидкостью . Насос может находиться как ниже , так и выше уровня жидкости . Если он расположен ниже уровня , то для его заливки достаточно открыть вентиль задвижки . Если же насос находится выше уровня перекачиваемой жидкости , то для за ливки требуется создать разряжение внутри корпуса при помощи специального вакуум-насоса , в качестве которых обычно применяют поршневые насосы . После заливки насоса может быть включен приводной двигатель . Применяют три способа пуска : I. Пуск при закрытой на порной задвижке , при котором плавно повышается давление в напорном трубопроводе и исключается Пуск при закрытой напорной задвижке , при котором плавно повышается давление в напорном трубопроводе и исключается гидравлический удар в системе . От двигателя не т ребуется повышенный пусковой момент , так как пуск происходит практически вхолостую , но дополнительно тратится время на последующее открытие задвижки. II. Пуск при открытой напорной задвижке удобен , если насос расположен ниже уровня жидкости в заборном резе рвуаре и имеется обратный клапан . В этом случае не тратится время на открытие задвижки , и общее время агрегата меньше , хотя пуск самого двигателя более длителен из-за увеличение Мс.п. III. Пуск с одновременным включением привода открывания напорной задвижк и насоса можно рассматривать как частные случаи первого и второго способов в зависимости от соотношения времени открывания задвижки и пуска насоса. По способу действия насосы бывают не только центробежного типа , но и поршневого. Поршневые насосы применяютс я для перекачивания воды при больших высотах всасывания (до 5 – 6 м ). Ввиду возвратно-поступательного движения поршня для таких насосов , как и для поршневых компрессоров , характерны неравномерность хода и пульсации нагрузки на валу (при всасывании жидкост и имеет место холостой ход , при сжатии – рабочий ход ). Поэтому работа поршневых насосов сопровождается неравномерным течением жидкости в напорном трубопроводе . Для сглаживания пульсаций нагрузки и повышения равномерности хода применяют в одном насосе неско л ько рабочих цилиндров , а на валу устанавливают маховик. Поршневые насосы пускаются при открытой задвижке на напорном трубопроводе , иначе может произойти авария . Если насос работает на магистраль , поддерживается постоянный напор Н , то поршню при каждом ходе приходится преодолевать постоянное среднее усилие независимо от скорости перемещения . Среднее значение мощности на валу насоса Рср = сН Q, но так как Н = const, то Рср = с 1Q = с 2щ . Следовательно , среднее значение момента на валу насоса при постоянном прот и водавлении не зависит от угловой скорости вала : М cp = Р cp /щ = с 2 щ /щ = const. Таким образом , поршневой насос пускается в ход под нагрузкой , и от приводного двигателя требуется повышенный пусковой момент. Выбор системы электропривода насосов Насосы отн осятся к числу механизмов с продолжительным режимом работы и постоянной нагрузкой . При отсутствии электрического регулирования скорости в насосных агрегатах небольшой мощности обычно применяют асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором , питаемые от с ети 380 В . Для привода насосов мощностью свыше 100кВт устанавливают асинхронные и синхронные двигатели на 6 и 10 кВ с прямым пуском , т.е . с включением на полное напряжение сети. Двигатели поршневых насосов соединяются с валом насоса через замедляющую перед ачу (клиноременную или зубчатую ), поскольку поршневые насосы являются тихоходными механизмами . Центробежные насосы в большинстве случаев выполняются быстроходными , поэтому их приводные двигатели имеют высокую угловую скорость (щ 0 = 150 – 300 рад /с ) и соед и няются с валом насоса непосредственно. Для центробежного насоса особо важен правильный выбор угловой скорости двигателя , т . к . производительность насоса (Q), создаваемый им напор (Н ), момент (М ) и мощность (Р ) на валу двигателя зависят от угловой скорости щ . Для одного и того же насоса значение Q1, Н 1, М 1 и Р 1 при скорости щ 1 связаны со значением Q2, Н 2, М 2 и Р 2 при скорости щ 2 соотношениями : Эксплуатационные свойства механизмов центробежного типа (насосов , компрессоров , вентиляторов ) определяются зависимостью напора Н (давление жидкости или газа на выходе механизмов ) от производительности Q при различных угловых скоростях щ механизма . Эти зависимости , называемые Q – H-характеристиками , обычно приводятся в виде графиков в каталогах для каждого механизма. Для того , чтобы определить параметры Н и Q насоса , необходимо знать Q – Н-характеристик у магистрали , на которую будет работать насос . Пересечение характеристик насоса и магистрали дает значение Н и Q, т.е . определяет режим работы механизма при различных скоростях его рабочего колеса . Полный напор в системе складывается из статического Нс и д инамического Ндин напоров , при этом вторая составляющая напора пропорциональна квадрату скорости либо квадрату производительности насоса : Н = Нс + Ндин = Нс + с Q2. В системе с преобладанием статического напора при незначительном изменении скорости двига теля от щ 1 = щном до щ 3 характеристика насоса не пересекается с характеристикой системы . Это значит , что насос перестает подавать жидкость в систему . Такое положение может иметь место при асинхронном приводе насоса , когда снижение напряжения сети (Uc) обу с лавливает уменьшение скорости двигателя . Что может вызвать остановку насоса. Если в системе преобладает динамический напор , то снижение Uc не приводит к остановке асинхронного двигателя , однако производительность насоса уменьшается . При синхронном приводе насоса снижение Uc не изменяет скорости двигателя , и подача жидкости в систему не прекращается , но оно вызывает увеличение угла отставания и ротора от статора и уменьшение Ммакс синхронного двигателя ; при значительном снижении Uc двигатель выпадает из син х ронизма и останавливается. Расчет мощности приводных электродвигателей насосов Выбираем асинхронный двигатель типа АИ (асинхронный интер-электродвигатель ) предназначенный для замены АД серии 4А и 4АМ в соответствии с рекомендацией Международной Электроте хнической Комиссией (МЭК ). Двигатель основного исполнения имеет степень защиты 1Р 43 (защищенное исполнение ). По климатическому исполнению выбираем водостойкий. Определяем мощность электродвигателей : Рдв = kз где с – плотность перекачиваемой жидкости кг /м 3. g – ускорение свободного падения – 9,81 м /с. Q – производительность насоса – 60 м 3/ч (0,0166 м 3/с ). Н – статистический напор , определяемы как сумма высоты всасывания и нагнетания : hв + hн = 8+20=28 м. ДН – потери напора в трубопроводе насосной установки – 1,2 м. КПД – зном = 0,7, зП = 0,9 Кз = 1,2 И так , мощность электродвигателя составит : Рдв = Рдв = 54.5 кВт ≈ 55 кВт Мощность одного приводного электродвигателя 55 кВт . На основании расчетов и исходных данных выбираем электродвигатель типа АИР 250М 6, технические данные которого приведены в табл ице (Литература 3 «Справочник электромонтера» В.В . Москоленко , издательство «Академия» , Москва 2005). Тип двигателя Р ном кВт n ном об /мин I ном А з ном % с osц ном J P кг /м 2 Масса кг АИР 250М 6 55 975 101 98,5 0,86 6,5 1.5 2,3 1,4 1,1 420 Согласно заданию (где n = 950 об /мин , Р = 1,5 кВт ) выбираем электродвигатель напорной задвижки типа АИР 90L6 (Литература № 3 «Справочник электромонтера» В.В . Москоленко , издательство «Академия» , Москва 2005). Данные электродвигателя приводятся в таблице. Тип двигателя Р ном кВ т n ном об /мин I ном А з ном % с osц ном J P кг /м 2 Масса кг АИР 90 L 6 1.5 950 4.1 76 0.72 6 2 2,2 1,6 0.0073 16,9 Согласно заданию (где n = 1420 об /мин , Р = 2,5 кВт ), по той же таблице (Литература № 3), выбираем электродвигатель вакуум-насосной установки выбираем типа АИР 100S4. Его данные : Тип двигателя Р ном кВт n ном об /мин I ном А з ном % с osц ном J P кг /м 2 Масса кг АИР 100 S 4 2,4 1420 7 82 0.83 5 2 1,6 2,2 0.0087 21,6 Электросхема управления насосно й установкой и описание ее работы Кроме аппаратуры общего назначения – контакторов , пускателей , промежуточных реле , универсальных переключателе и т.п . в системах автоматизации насосных установок используют специальные аппараты управления и контроля – реле контроля уровня жидкости , струйные реле , реле давления , реле контроля заливки центробежных насосов . В качестве реле контроля уровня применяют поплавковое реле , электродные реле , манометры различных типов , датчики емкостного типа , радиоактивные датчики. Ра ссмотрим примеры построения схем управления электроприводами насосных агрегатов , поясняющие основные принципы , используемее при автоматическом управлении работой указанных механизмов. На рисунке 1.1 приведена схема автоматизации простейшего насосного агрег ата , предусматривающая два режима управления : ручное и автоматическое . Выбор режима производится с помощью ключа КУ . Если рукоятка КУ поставлена в положение Р (ручное ), то управление двигателем М насоса осуществляется по обычной схеме – с помощью кнопок S B C (пуск ), SBТ (стоп ) и магнитного пускателя КМ . Включение или отключение насоса производится оператором , который следит за уровнем жидкости в резервуаре . При установке ключа в положение А , автоматическое управление двигателем производится от датчика уровн я . При малом уровне жидкости в резервуаре контакт РУ разомкнут , и насос не включен . Если жидкость достигнет верхнего уровня , контакт РУ замкнется , получит питание катушка пускателя КМ , и включится двигатель М . насос начинает работать и перекачивать жидкос т ь из емкости к потребителю . Контакт РУ остается замкнут до тех пор , пока уровень жидкости в резервуаре не снизится до нижней отметки . Тогда контакт РУ разомкнется , что вызовет отключение пускателя КМ и остановку двигателя насоса. Защита двигателя и агрегат ов управления от тока к.з . и перегрузки осуществляется автоматическим выключателем QF, имеющим комбинированный расцепитель . Нулевая защита обеспечивается катушкой магнитного пускателя . Датчик уровня ДУ работает без понижающего трансформатора , а импульс упр авления с ДУ передается в схему непосредственно – без промежуточного реле . Такую схему можно применять при небольшом расстоянии между насосами и резервуаром , когда падение напряжения в проводах , соединяющих катушку КМ с контактами реле РУ , невелико. На рис унке рис . 1.2 приведена схема автоматического управления двумя насосными агрегатами Н 1 и Н 2, эксплуатируемыми без дежурного персонала . Работа схемы основана на принципе пуска и остановки насосов в зависимости от уровня жидкости в контролируемом резервуаре, из которого производится откачка . Для контроля заполнения бака жидкостью применяют электронный датчик уровня ДУ . Схема разработана для условий пуска и остановки насосных агрегатов при постоянно открытых задвижках на выходном трубопроводе . Из двух насосны х агрегатов один является рабочим , а второй – резервным . Режим работы агрегатов задается переключателем откачки ПО : положение 1 – насос Н 1 с двигателем М 1 рабочий , насос Н 2 с двигателем М 2 – резервным , который включается , если производительность насоса Н 1 о кажется недостаточной . В положении 2 рабочим является насос Н 2, а резервным – Н 1. Рассмотрим работу схемы при установленном переключателе откачки в положении 1, а ПУ 1 и ПУ 2 в положении А - стоит автоматическое управление насосами . Контакты 1 и 3 переключат еля ПО замыкают цепи катушек реле РУ 1 и РУ 2, но реле не включается , т.к . при нормальном уровне жидкости остаются разомкнутыми электроды Э 2, Э 3 датчика уровня ДУ . При повышении уровня до электрода Э 2 замыкается цепь катушки реле РУ 1, оно срабатывает , и чер е з замыкающий контакт РУ 1 подается питание в катушку пускателя КМ 1. Включается двигатель М 1 и насос Н 1 начинает откачку . Уровень жидкости в емкости понижается , но при разрыве контакта Э 2 двигатель не останавливается , т.к . катушка реле РУ 1 продолжает получа т ь питание через свой контакт РУ 1 и замкнутый контакт электрода Э 1. Такая блокировка реле РУ 1 применена во избежание частых пусков и остановок насосного агрегата при небольших изменениях уровня жидкости и обеспечивает отключение насоса лишь тогда , когда ур о вень жидкости спадает ниже нормального и размыкается контакт Э 1. При аварийном отключении рабочего насоса или недостаточной его производительности , уровень жидкость в резервуаре будет повышаться . Когда он достигнет электрода ЭЗ датчика ДУ , получит питание катушка реле РУ 2. Реле сработает и включит магнитный пускатель ПМ 2; включится двигатель М 2 резервного насоса . Отключение резервного насоса произойдет при падении уровня жидкости ниже электрода Э 1. Схема автоматизации работы насоса . Рис .1.1 Если по каким либо причинам будет иметь место большой приток жидкости , то производительность обоих насосных агрегатов может оказаться недостаточной , и жидкость поднимется до предельно допуст имого уровня , на котором установлен электрод Э 4. При этом замкнется цепь катушки реле РА , которое сработает и замкнет цепь аварийной сигнализации , оповещая персонал о ненормальной работе насосных агрегатов . Для подачи предупредительного сигнала при исчезно вении напряжения в цепях управления служит реле контроля напряжения РКН . Цепь аварийной сигнализации питается от самостоятельного источника . Белая сигнальная лампа Н L служит для оповещения персонала о наличии напряжения в цепях управления при контрольных о смотрах аппаратуры . Схема автоматического управления двумя насосами . Рис .1.2 Переход на ручное (местное ) управление насосными агрегатами производится поворотом переключателе й ПУ 1 и ПУ 2 в положение Р . Включение и отключение двигателей М 1 и М 2 производится нажатием SB1 и SBС 1 или SB2 и SBС 2, расположенных непосредственно у насосных агрегатов. На рисунке 1.3 приведена схема управления насосной задвижкой , которая открывается и за крывается небольшим асинхронным двигателем через редуктор . При подаче напряжения на схему загорается в полнакала зеленая лампа HL1. Включение насосного агрегата производится через реле уровня РУ , которое замыкает один контакт в цепи управления двигателем М 1 насоса Н , а другой - в цепи катушки реле РП 1 двигателя задвижки М 2. После того как насос будет пущен и давление повысится до нормального значения , замкнет свой контакт реле давления РД в цепи катушки реле РП 1. Это реле включится , закроет свой замыкающий контакт вы цепи катушки контактора открывания задвижки КО и откроет размыкающий контакт в цепи катушки контактора закрывания задвижки К 3. Контактор КО сработает и включит двигатель М 2 на открывание задвижки . Открывание контролируется конечным выключателем ВК 2 и ярко горящей красной сигнальной лампой HL. Выключатель ВК 2 разомкнет свой контакт , когда задвижка полностью откроется . При этом контактор КО отключится , двигатель М 2остановится,погаснет горящая в полнакала зеленая лампа , а кранная лампа будет гореть тускло. Процесс открывания задвижки , кроме того , контролируется аварийным конечным выключателем ВКА . При неисправности открывающих и закрывающих устройств этот выключатель отключает всю схему управления двигателем задвижки , о чем сигнализирует погасание об еих ламп . Замыкание контакта выключателя ВКА производится оператором при ручном закрывании задвижки. Рис . 1.3. Электросхема автоматического управления задвижкой насосного агрега та. Расчет элек трической сети питающих кабелей Спецификация на оборудование : Схематическое обозначение Наименование Кол. Прим. Электродвигатели. M1,M 2 Электродвигатели насоса АИР 250М 6, Р =55 кВт 2 M 3 Электродвигатель вакуум-насосной установки АИР 100 S 4, Р =2,4 кВт 1 M 4 Электродвигатель напорной задвижки АИР 90 L 6, Р =1,5 кВт 1 Электроаппараты. KK 1 – KK 2.2 Электромагнитное реле 2 KM 1 – KM 2.1 Магнитный пускатель 2 QF 1, QF 2 Автоматический выключатель 2 SB1,SB2 2 SBC1,SBC2 Кнопочный контак т «пуск» 2 SBT 1, SBT 2 Кнопочный контакт «стоп» 2 ПУ 1,ПУ 2 ( SA ) Переключатель управления 2 SF Выключатель автоматический 1 R Сопротивление 1 HL Лампа сигльная 1 KV, KV1 Реле напряжения 1 PA ( KA ) Реле тока 1 РУ 1,РУ 2 ( KL ) Реле промежуточное 2 ПО ( SA ) Переключатель откачки 1 ДУ Электронный датчик уровня 1 Определяем ток электродвигателя : Ip = (Pэ.д .103 )/ (1.73xUxcos ц xз ); Ip = (55x103)/(1.73x380x0.86x0.96) = 101.34 A. По таблице П 4.8 определяем допустимый ток кабельной линии питающе й электродвигатель АИР 250М 6 Iдоп = 19 А . Принимаем сечение 4/х жильного кабеля Б равным 50 мм 2. выбираем кабель с алюминиевыми жилами и пластмассовой изоляцией марки АВВГ 4х 50. Охрана труда при эксплуатации на сосной станции . Общее положение Экономические показатели и надежность работы систем водоснабжения во многом зависит от правильной эксплуатации насосных станций , обслуживающих эти системы . Для нормальной эксплуатации на насосных станциях в зависимости от класса надежности их действия необходимо иметь соответствующий резерв насосного оборудования. Расположение внутренних коммуникационных трубопроводов станции должно быть удобным для эксплуатации , осмотра и ремонта , а их пропускная способность рассчитана на возможность подачи насосными агрегатами заданно го расхода жидкости , как в нормальных , так и в аварийных режимах работы станции. Насосы , их двигатели и трубопроводы должны быть оборудованы необходимой арматурой , регулировочными приспособлениями и контрольно-измерительной аппаратурой . Вновь построенные насосные станции включаются в постоянную эксплуатацию после приемки их приемочными комиссиями , проверяющими качество выполненных работ и соответствие всех элементов сооружений станции утвержденному проекту. Управление работой насосной станции организуется в соответствии с инструкциями , утвержденными тем министерством , в ведении которого находится организация , руководящая эксплуатацией данной системы . Режимы работы насосной станции разрабатываются , а оперативное руководство ее эксплуатацией осуществляется д и спетчерской службой , начальником насосной станции и утверждается главным инженером предприятия. Техническая документация На каждой насосной станции должны имеется в подлинниках или копиях : • генплан участка с нанесением всех сооружений подземного хозяйст ва ; • исполнительные чертежи зданий и размещения оборудования и трубопроводов внутри их ; • паспорта насосного , электротехнического и вспомогательного оборудования ; • чертежи каждого насоса и его электродвигателя , номенклатура запасных частей ; • заводские х арактеристики насосов , электродвигателей им акты их испытания ; • техническая инструкция по обслуживанию и ремонту оборудования станции ; • должностные инструкции для обслуживающего и руководящего персонала ; • инструкция по технике безопасности и охране труд а. Требования безопасности при эксплуат ации и ремонте насосной станции Инструкция по технике безопасности и охране труда составляется на основании правил и положений , утвержденных соответствующим министерством . Все инструкции подписываются начальником це ха и утверждаются главным инженером . В каждой инструкции приводится перечень тех должностных лиц , для которых знание данной инструкции и сдача по ней проверочных экзаменов обязательны. • эксплуатацию электроустановок насосных станций следует осуществлять с огласно требованиям правил по охране труда при эксплуатации электроустановок. • персонал , обслуживающий электроустановки насосных станций , должен иметь соответствующую труппу по электробезопасности. • при эксплуатации насосной станции работники обязаны : a. обеспечить наблюдение и контроль над состоянием и режимом работы насосанных агрегатов , коммуникаций и вспомогательного оборудования в соответствии с инструкциями по их эксплуатации ; b. проводить осмотры и ремонт оборудования в установленные сроки ; c. подд ерживать надлежащие санитарное состояние в помещении ; d. вести систематический учет отработанных часов агрегатами и производить записи в журналах эксплуатации или на компьютерных носителях ; • дежурные работники должны немедленно остановить неисправный агре гат и запустить резервный при появлении в насосном агрегате неисправностей. • запрещается снимать предохранительные кожухи и др . защитные устройства во время работы насосных установок , подогревать маслопроводную систему открытым огнем. • работники , обслужи вающие насосные станции должны быть обеспечены средствами индивидуальной защиты. • при сменной работе работник может закончить работу не ранее того , сменщик примет от него обслуживание насосными агрегатами. • прием-сдача смены дежурными работниками осущест вляется по графику , утвержденному руководителем , ответственным за эксплуатацию насосных станций , с записью о выполненной работе в журнале сдачи смен . Изменения в графике разрешаются только руководителем , утвердившим график. Электроосвещение Нормирование и скусственного освещения . При проектировании осветительных установок важное значение имеет правильное определение требуемой освещенности объекта . В зависимости от характера зрительной работы (наивысшая точность , очень высокая точность и т.д .) и наименьшего размера объекта различия установлено 8 разрядов зрительной работы. Нормы СНиП являются основой для отраслевых или ведомственных норм , в которых , кроме уровней освещенности , приводятся дополнительные сведения : в какой плоскости нормируется освещенность , как ая система освещения целесообразна , какой коэффициент запаса требуется принять и т.п . При проектировании установок электроосвещения использование таких норм предпочтительно . По способу размещения светильников в производственных помещениях различают систем ы общего и комбинированного освещения. Система общего освеще 6ния предназначена для освещения всего помещения и расположенных в помещении рабочих мест и поверхностей . При общем освещении светильники располагают только в верхней зоне помещения . Крепят их неп осредственно к потолку , на фермах , на стенах , колоннах или на производственном оборудовании . Общее освещение может быть равномерным , когда по всему помещению или его части должна создаваться одинаковая освещенность , или локализованным , когда в разных зона х помещения создаются разные освещенности. При равномерном освещении светильники располагаются рядами с одинаковыми или не сильно отличающимися расстояниями между ними . Расстояния между светильниками принимаются одинаковыми. При общем освещении рабочих поме щений светильники с люминесцентными лампами для создания равномерного освещения следует располагать непрерывными рядами , если в каждом светильнике число ламп мене четырех . Светильники можно располагать рядами с разрывами , но при этом расстояние не должно п ревышать 0,5 высоты подвеса светильников над освещаемой поверхностью . Если длинна каждого ряда превышает двойную высоту подвеса подвесов светильников над освещаемой поверхностью , рекомендуется у краев ряда размещать замыкающие дополнительные светильники н а расстоянии от стены не мене 0,3 высоты подвеса . Если светильники располагаются рядами с разрывами , то взамен установки дополнительных светильников нужно сближать светильники у концов каждого ряда. Аварийное освещение – необходимо там , где при внезапном от ключении рабочего освещения возможно возникновение взрыва или пожара , массового травматизма , длительного расстройства технологического процесса и т.п ., а также нарушения работы ответственных объектов (электростанции , узлы радиопередачи , водоснабжения , теп л офикации и т.д .). Аварийное освещение в аварийном режиме должно создавать на рабочих местах 5% освещенности , нормируемой для рабочего освещения при системе общего освещения , но не менее 2 лк. Эвакуационное освещение – служит для безопасной эвакуации людей из помещений при аварийном погасании рабочего освещения . Эвакуационное освещение должно обеспечивать освещенность основных проходов и ступеней лестниц не менее 0,5 лк. Светильники аварийного и эвакуационного освещения присоединяются отдельными линиями к не зависимому источнику питания или переключаются на него автоматически при внезапном отключении рабочего освещения . Кроме того , они должны отличатся от светильников рабочего освещения типом , размером или специально нанесенными знаками. Для электрического ос вещения помещений производственных , административных , общественных зданий применяют лампы люминесцентные , накаливания , ртутные высокого давления с исправленной цветностью. Люминесцентные лампы благодаря высокой световой отдачи , большому сроку службы и дост аточно хорошей цветопередачи широко применяют для освещения помещений , где необходимо правильное различие цветовых оттенков ; производственных , в которых выполняется работа большой и средней точности ; не имеющих естественного света , предназначенных для пос т оянного пребывания людей ; в которых необходимо создать особо благоприятные условия для зрения. В зависимости от назначения освещаемых помещений и вида производимых работ выбирают соответствующие типы люминесцентных ламп . В помещениях , где необходимо правил ьное различие оттенков , применяют лампы ЛД , а при особо высоких требованиях к цветопередаче применяют лампы с исправленной цветностью типа ЛДЦ , ЛЕЦ. Выбор тип а светильников и высоты подвеса Выбор светильников определяется характером окружающей среды , тре бованиями к светораспределению и ограничению слепящего действия. Светораспределение светильника является его основной характеристикой , определяющей светотехническую эффективность применения светильника в заданных условиях . Для освещения помещений , стены и потолок которых имеют невысокие отражающие свойства , целесообразно применять светильники прямого света . В этих условиях светильники прямого света , направляя световой поток источников света вниз на рабочие поверхности , гарантируют минимальные потери и наил у чшее использование светового потока . Но применение светильников прямого света , вызывает заметную неравномерность распределения яркости в поле зрения , так как при этом яркость потолка и верхних участков стен становится малой по сравнению с яркостью рабочих поверхностей . В помещениях с такими светильниками возникают резкие падающие тени от посторонних предметов в связи с незначительной ролью отраженных от стен и потолка световых потоков , что следует учитывать при размещении светильников. При освещении произво дственных помещений , стены и потолок которых обладают высокими отражающими свойствами , целесообразно применять светильники преимущественно прямого света , направляющих 20 – 40% светового потока на потолок помещения. В помещениях , где отношение высоты к площ ади велико , целесообразно применять светильники концентрированного или глубокого светораспределения , направляющие основную часть светового потока непосредственно на рабочие поверхности , что повышает эффективность их использования . В помещениях с большой п л ощадью и небольшой высотой , наоборот , целесообразно применять светильники более широкого светораспределения , что позволяет даже при значительных расстояниях между светильниками обеспечить равномерное распределение освещенности по рабочей плоскости. Блескос ть светильника , зависящая от силы света и яркости в направлении к глазу наблюдателя , является характеристикой , существенно влияющей на качество освещения . Ограничение слепящего действия по коэффициенту ослепленности положено в основу правил искусственного освещения промышленных предприятий , а выбор светильника по характеристикам блескости должен предусматривать предварительный расчет показателя ослепленности . Для определения суммарного показателя ослепленности можно пользоваться характеристиками основных в и дов светильников , применяемых для освещения промышленных предприятий. Для освещения горизонтальных рабочих поверхностей в производственных цехах и помещениях с низкими коэффициентами отражения стен и потолков применяют светильники класса П с кривой силы св ета К при высоких потолках , а с уменьшением высоты потолков – кривые силы света Г и Д. Если выбранный светильник конструктивно не соответствует условиям внешней среды , то это может привести к его чрезмерному запылению (в пыльных помещениях ), вследствие чег о уменьшается световой поток , излучаемый им ; возникновению коррозии металлических частей и преждевременному выходу из строя (в особо сырых помещениях ); в пожароопасных и взрывоопасных помещениях – к пожару или взрыву. Неправильный выбор светильников по све тораспределению приводит к неэкономическому использованию светового потока источников света и росту установленной мощности осветительной установки . При равных условиях предпочтительнее светильники с высоким КПД , несмотря на их более высокую стоимость . Эти дополнительные затраты быстро окупаются за счет экономии электроэнергии. Расстояние от потолка до светильника обычно принимается 0,5 – 0,7 м (в жилых и общественных зданиях пониженной высоты 0,3 – 0,4 м ). При освещении помещения светильниками рассеянного и преимущественно отраженного света протолок должен быть равномерно освещен . При малых значениях hc потолок освещения неравномерно пятнами . Равномерность распределения яркости по потолку обеспечивается при отношении hc/ h = 0,2 – 0,25. Светотехнический рас чет Мы имеем помещение автоматизированной насосной станции 16Ч 8 м и высотой 6 м с коэффициентом отражения : потолка – 50 %, стен – 30 % и рабочей поверхности – 10 %. Определяем индекс помещения : i = = где А и Б – длина и ширина помещения , м 2; S – площадь помещения , м 2; h – высота повеса светильника над рабочей по верхностью , м. Находим h – высоту от рабочей поверхности до светильника : h = H – hc – hp h = 6 – 0.8 = 5.2 м. где hр – высота рабочей поверхности ; hс – высота подвеса светильника ; Н - общая высота помещения. Средняя освещенность горизонтальной поверхн ости : Е cp = Ф p / S = Фл N з / S откуда следует : Фл = Е cp S/N з Действующими нормами искусственного освещения нормируется не среднее , а минимальные освещенности . Учитывая , что световой поток , падающий на освещаемую поверхность , распределяется неравномерно , в формулу вводится поправочный коэффициент : z = >1, Ecp = Eminz Если расстояние между светильниками близко к наивыгоднейшему , то можно с достаточной точностью принять z для ламп накаливания 1,5 и 1,1 для люминесцентных ламп. С учетом коэффициентов Кзп и z получим основное расчетное уравнение методом коэффициента использования : Фл = Где Енорм – норма освещенности помещения , лк ; S – площадь освещаемой поверхн ости , м 2 ; z – коэффициент минимальной освещенности – 1,1; кзап – коэффициент запаса ; фл – световой поток лампы , лм ; з – коэффициент использования светового потока источника света . При заданных коэффициентах отражения коэффициент использования будет : з = 0,36 %. Согласно таблице 6,3 (И.Е . Цигельман «Электроснабжение гражданских зданий и коммунальных предприятий» ) для инструментальных , сборочных , механических , механосборочных , насосных и т . п . помещений и цехов коэффициент запаса Кзп = 1,5. Определяем тр ебуемое количество светильников : nсв = = = 15,01 ≈ 15 шт. г де nсв – количество светильников , шт. Размещаем в помещении насосной станции всего 15 светильников в три ряда по 5 одноламповых светильников . Енорм равняется 75. Определяем требуемый поток одной лампы : Фл = = 2933 лм. По тб . 4.1 ( И.Е . Цигельман «Электроснабжение гражданских зданий и коммунальных предприятий» ) выбираем лампу ЛБ – 40, световой поток которой 3000 лм ; Определяем фактическую освещенность : Ефакт = = 81 люкс ; Суммарная мощность всех ламп установленных в помещении : Руст = 15 40 = 600 Вт . Тогда удельная мощность составляет : Руд = 600/128 = 4,7 Вт /м 2. Тип светильника - ЛПО 16 - 1Ч 40. Размещение светильников Размещение светильников в плане и в разрезе помещения определяется следующими размерами : Н – высота помещения , hc – расстоянием светильника от перекрытия , hп = Н – hс – высотой светильника над пол ом , hp – высотой расчетной поверхности над полом , h = hп - hp – расчетной высотой , L – расстоянием между соседними светильниками или рядами ламп (если по длине и ширине расстояния различны , то они обозначаются соответственно La и Lв ), l – расстоянием от кр айних светильников или рядов светильников до стен. Основные требования по выбору расположения светильников заключается в доступности их при обслуживании . Кроме того , размещение светильников определяется условием экономичности . Важное значение имеет отношен ие расстояния между светильниками или рядами светильников к расчетной высоте л = L/h, уменьшение его приводит к удорожанию осветительной установки и усложнению ее обслуживания , а чрезмерное увеличение приводит к резкой неравномерности и к возрастанию расхо дов энергии . При расположении рабочих мест рядом со стенами здания светильники следует устанавливать на расстоянии l от стены , которое принимается равным (0,3 – 0,5) L. Светильники с люминесцентными лампами рекомендуется устанавливать рядами , преимуществе нно параллельно длинной стороне помещения или стене с окнами (в этом случае L – расстояние между рядами ). Исходя из расчетов , размещаем в помещении насосной станции всего 15 светильников в три ряда по 5 одноламповых светильников и крепим их непосредственно к потолку . Выбор схемы пит ания , типы осветительных щитков Питающей сетью называют линии от встроенных в здании трансформаторных подстанций или КТП , а также от ВРУ здания до групповых щитков освещения или силовых распределительных пунктов . Каждую питающ ую линию , отходящую от главного распределительного щита или от ВРУ , можно выполнять по схемам : радиальной, магистральной и радиально-магистральной. Радиальная схема обеспечивает высокую надежность питания отдельных потребителей , т.к . при аварии в питающей линии прекращают работу только один или несколько электроприемников , в то время как остальные электроприемники других линий продолжают нормальную работу . В осветительных сетях радиальная схема почти не применяется , из-за высокой стоимости ее сооружения и з начительного расхода цветного метала. Более надежной схемой питания осветительная установка обеспечивается , если на объекте расположены две однотрансформаторные подстанции . В этом случае аварийное освещение питается самостоятельными линиями от разных подст анций . Этим самым сохраняется один из видов освещения даже при выходе из строя одной из подстанций . Такая схема питания рабочего и аварийного освещения называется перекрестной . Если каждая подстанция питается от разных "центров питания ", то данную схему м о жно использовать для питания аварийного освещения с целью продолжения работы. При выборе типов щитков учитывают условия среды в помещениях , способ установки щитка , типы и количество установленных в них аппаратов . Породу защиты от внешних воздействий щитки имеют следующие конструктивные исполнения : защищенное , закрытое , брызгонепроницаемое , пыленепроницаемое , взрывозащищенное и химически стойкое . Электроизоляция щитка должна выдерживать без пробоя или перекрытия приложенное в течении 1 минуты испытательное н апряжение 2000 В промышленной частоты. Конструктивно щитки изготавливаются для открытой установки на стенах и для утопленной установки в нишах стен . При размещении их следует выбирать помещения с более благоприятными условиями среды . Выбираем осветительны й щит ЩО 31-21 основные технические данные которого приведены в таб . 10.6 (Л.Е.Старкова «Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования» ). Расчет сечения и выбор прово дов для осветительной установки Питание отдельных приемников , относящихся к и нженерному оборудованию зданий (насосы , вентиляторы , калориферы , установки кондиционирования , и т.п .) может выполняться проводами и кабелем с алюминиевыми жилами сечением не менее 2,5 мм 2. Во всех зданиях линий групповой сети , прокладываемые от групповых щ итков до светильников общего освещения , штепсельных розеток и стационарных электроприемников , должны выполняться трехповодочными (фазный – L, нулевой рабочий – N, нулевой защитный – РЕ ) проводниками . Нулевой защитный и нулевой рабочий не допускается подкл ю чать на щитах под общий контактный зажим . Сечения проводников осветительной сети должны обеспечивать : достаточную механическую прочность , прохождение тока нагрузки без перегрева сверх допустимых температур , необходимые уровни напряжений у источников света , срабатывание защитных аппаратов при КЗ. Достаточная механическая прочность проводников необходима , чтобы во время эксплуатации и монтажа не было чрезмерного провисания или обрывов проводов . Наименьшее допустимое сечение проводников по механической прочно сти составляет : для медных проводов 1 мм 2, алюминиевых 2,5 мм 2. При тросовой прокладке проводников в зависимости от нагрузки стальные тросы следует принимать диаметром 1,95 – 6,5 мм , катанку – диаметром 5,5 – 8 мм. Согласно ПУЭ.п .7.1.34 в зданиях следует п рименять кабели и провода с медными жилами (до 2001 г . по имеющемуся заделу строительства допускается применение проводов и кабелей с алюминиевыми жилами ). Нагрев проводников вызывается прохождением по ним тока Ip,0, значение которого при равномерной нагру зке фаз определяется по формуле : Ip,0 . Руст = Рсв n = 40Ч 15 = 600 Вт Руст = Kc xРсв xnxK =40 x 15 x 1.2 = 720 Bт Определяем номинальный ток и тип кабеля от ТП до ЩО 31-11: Ip,0 = 720/ (1.73Х 380Х 0,8) = 1,4 А. На основании таблицы П 4.8 (Л .4 ) выбираем кабель с алюминиевыми жилами и пластмассовой изоляцией марки АВВГ – 4Х 2,5. Iдоп = 19 А . Т.е . Iдоп больше чем Ip,0. Список литературы 1. Литература 1: Е.Н . Зимин , В.И . Преображенский , И.И . Чувашов «Электрооборудование промышленных предприятий и установок» ; 2. Литература 2: И.Е . Цигельман «Электроснабжение гражданских зданий и коммунальных предприятий» ; 3. Литература 3: Е . Лесман «Освещение административных зданий и коммуникаций». 4. Литература 4: В.В . Москоленко «Справочник электромонтера» , из дательство «Академия» , Москва 2005.