Тепломеханические решения. 
Реконструкция подпиточного узла ТЭЦ Костаная

Проектом предусмотрена установка пяти насосов NK 125 -315/338 Grundfos Дания, один из которых является резервным Насосы устанавливаются двумя группами из трех и двух насосов соответственно в водогрейной котельной № 1 и № 2.

В каждой из групп один из насосов подключен к внешнему частотному преобразователю.

Управление всеми насосами производится с единого шкафа управления.

Функция частотного регулирования чередуется между насосами. Поддержание заданного давления в обратном коллекторе, производится в автоматическом режиме посредствам изменения количества включенных насосов и изменения производительности насосов с помощью частотного преобразователя.

Управление производится по сигналу от датчика давления установленного В обратном коллекторе общем для обоих водогрейных котлов.

Первоначально в работу вводится один насос с частотным преобразователем, по сигналу от датчика он постепенно увеличивает производительность до достижения заданного давления. Если насос вышел на максимальную производительность, но давление не достигнуто, в работу включается второй насос с частотным преобразователем и выводит производительность до необходимого значения, при этом нагрузка распределяется поровну между насосами.

При недостаточном давлении при работе двух насосов в работу включается третий и пре необходимости четвертый насос, при этом насосы с частотным регулированием снижают или увеличивают свою производительность в соответствии с потребностями системы.

Порядок включения насосов из той или другой группы определяется дополнительными датчиками давления, установленными в местах подключения подпиточных трубопроводах к обратному коллектору, что позволяет поддерживать равномерное давление по всему коллектору в зависимости от тех или иных из девяти сетевых насосов.

В случае снижения давления в обратном коллекторе ниже заданного значения процесс регулирования происходит в обратном порядке — насосы снижают производительность до минимума возможного значения, затем отключается один из насосов (с большим моторесурсом), а оставшиеся в работе насосы с частотными преобразователями выходят на необходимую производительность и т. д.

В случае выхода из строя одного из насосов автоматически включается резервный, а в диспетчерскую ТЭЦ поступает аварийный сигнал. При этом система управления по аварийному сигналу переключит частотный преобразователь на резервный насос и его запуск будет отвечать потребностям системы в данный момент.

Кроме этого система управления реализует следующие функцииподключение резервного датчика давления (для повышения надежности и предупреждения остановок в работе).

• — количество пусков в час — данная функция ограничивает число пусков и остановов насосов в час, функция дает возможность включать насосы в соответствии с потребностью системы, при этом остановов насосов при необходимости происходит с задержкой для того чтобы не превысить допустимое число пусков в час.
• — резервирование насосов чередуется между всеми насосами для обеспечения равномерной наработки.
• — принудительное переключение насосов, при небольших расходах, смена наосов не происходит автоматически (достаточно работы одного насоса). Раз в сутки контролер проверяет не работал ли какой — либо из включённых насосов непрерывно в течений последних 24х часов, если так, то насос с наибольшим количеством наработанных часов останавливается и заменяется насосом с наименьшим количеством наработанных часов.
• -пробный режим насосов — данная функция используется для насосов которые не работают каждый день и дает возможность исключить заклинивание насосов из — за осаждения рабочей жидкости при простои, выводить скопившийся воздух в наосах. Насос запускается автоматически на короткое время.
• — защита от сухого хода — контролируется давление на всасе насосовесли давление слишком низкое то все насосы останавливаются.

Системой управления также предусматривается автоматическое открытие, или закрытие задвижки на напорном патрубке насоса при включении или выключении соответствующего насоса.

Закрытие задвижки происходит как при плавном так и при аварийном отключении насоса.

Электрический расчет силовой сети Подпиточный узел состоит из 5 асинхронных электродвигателей, также 5 электродвигателей установлены на задвижках.

Таблица 20 Исходные данные для расчета силовой сети:

Примечание: Н — асинхронные электронагреватели марки Grudfoss, М — асинхронные электродвигатели марки AUMA.

В связи с тем, что электроприемники имеют большую разницу в мощности, возникает необходимость их питания по радиальным линиям, но, по возможности будем использовать магистрали. Все электроприемники запитываем от силовых шитов ЩУН-1,ЩУН -2.

Для удобства ведения расчетов составим принципиальную схему питания силовых электроприемников.

Рассчитаем рабочие токи всех электроприемников.

Рабочий ток для электродвигателей определяем по следующему выражению:

Рассчитаем рабочий ток для двигателя № 1:

;

Остальные токи двигателей рассчитываем аналогичным методом и заносим в таблицу 21.

Рассчитаем пиковые токи для всех электроприемников и пусковые для электродвигателей. Пусковой ток электродвигателя определяется по выражению:

I_ПУСК = Кi I_P; (65).

где Кi — кратность пускового тока, принимаем равной 7.

Тогда пусковые токи электродвигателей будут равны:

I_ПУСК1 = 7 90= 630 А;

Рассчитаем пиковые токи электродвигателя. Для двигателей, питающихся по радиальной схеме пиковый ток равен пусковому, то есть:

I_ПИК1 = I_ПУСК1 = 630 А.

Таблица 21 Расчет токов силового оборудования.

Выбор аппаратов защиты В качестве аппаратов защиты в щите силового оборудования на каждую группу электроприемников установлены автоматические трехполюсные выключатели с комбинированным расцепителем. На каждый электроприемник, питающийся по радиальной схеме устанавливается свой автомат.

Произведем выбор автоматических выключателей. Выбор производим по четырем условиям:

1. Соответствия номинального напряжения выключателя UH. B номинальному напряжению сети UC.

U_H.B? U_C (66).

2. Соответствия номинального тока выключателя IH. B расчетному рабочему току электроприемника IР.

где k_H1— коэффициент надежности равный 1,2ч 1,4.

I_H.B? k_H1· I_Р (67).

3. Соответствия номинального тока расцепителя автомата IH.Р. расчетному рабочему току электроприемника IР.

где k_H1— коэффициент надежности равный 1,2ч 1,4.

I_H.Р? k_H1 I_Р (68).

4. Соответствие тока срабатывания отсечки пиковому току электроприемников:

I_CO? k_H2 I_ПИК, (69).

где k_H2 — коэффициент надежности, принимаем равным 1,4 для автоматов с комбинированным расцепителем на номинальные токи до 100 А, и равным 1,25 для автоматов с комбинированным расцепителем на номинальные токи выше 100 А;

I_CO — ток срабатывания отсечки, А, определяем из отношения I_CO/ I_НР, принимаемого по таблице (8.1) [21].

Произведем выбор автоматического выключателя для первого электроприемника. Параметры автоматических выключателей принимаем по таблице 8.1 [1].

По условию (66) принимаем U_C = 380 B, U_H.B = 660 B.

660 > 380.

По условию (67) принимаем I_H.B=25 А, k_H1 = 1,2, I_P1 = 10,8 A.

25 > 10,8.

По условию (68) принимаем I_H.P = 16 A, I_P1 = 10,8 A, k_H1 = 1,2.

16 > 12,96.

По условию (69) принимаем I_CO/ I_НР = 10, I_НР = 16 А, тогда I_CO = 160А, k_H2 = 1,4; I_ПИК1 = 75,63А.

160 > 105,88.

Принимаем для первого электроприемника автоматический выключатель ВА51−25, с номинальным током расцепителя I_нр= 16 А.

Выбор автоматических выключателей для остальных электроприемников производим аналогично, результаты заносим в таблицу 22.

Таблица 22 Выбор автоматических выключателей.

Электроприемник.	Iр	Iпик.	Iном.В.	Iном.р	Icо.	марка автомата.
Н1.	10,80.	75,63.				ВА51−25.
H2.	10,80.	75,63.				ВА51−25.
H3.	3,71.	25,97.		6,3.		ВА51−25.
H4.	38,03.	30,03.				ВА51−31.
H5.	43,86.	43,86.				ВА51−31.
М1.	8,52.	59,65.		12,5.		ВА51−25.
М2.	5,58.	39,08.				ВА51−25.
M3.	30,42.	30,42.				ВА51−26.
М4.	41,32.	289,21.				ВА51−31.

Выбор пусковой аппаратуры Для сварочных трансформаторов в качестве пускозащитной аппаратуры применяются ящики с оборудованием марки ЯРП11−100. Ящик ЯРП состоит из рубильника и плавкого предохранителя. Выбор плавких предохранителей производим по следующим условиям:

I_ПР? I_P (70).

где I_ПР — ток патрона предохранителя, А.

I_ПВ? k_З I_P (71).

где I_ПВ — ток плавкой вставки предохранителя;

k_З — коэффициент запаса, принимаем равным 1,2.

Произведем выбор плавкого предохранителя для сварочного трансформатора № 5:

По условию принимаем I_P5 = 43,86 А, I_ПР = 63 А.

63? 43,86.

По условию принимаем I_P5= 43,86 А, k_З = 1,2; I_ПВ = 63 А.

63? 52,63.

Для данного сварочного трансформатора принимаем плавкий предохранитель марки НПН2−60, с плавкой вставкой на I_ПВ=63 А.

Для электродвигателей и электронагревателей в качестве пусковой аппаратуры применяются магнитные пускатели. Принимаем магнитные пускатели марки ПМЛ нереверсивные с тепловым реле РТЛ. Параметры магнитных пускателей определяем по таблице, а параметры тепловых реле по таблице [21]. Выбор магнитных пускателей производим по следующим условиям:

U_HП? U_C (72).

где U_HП — напряжение номинальное пускателя, В.

I_HП? I_P (73).

где I_HП — номинальный ток главной цепи, А, принимаем по таблице.

I_HЭ? I_P (74).

где I_HЭ — номинальный ток нагрева элемента теплового реле, А.

1) Произведем выбор магнитного пускателя для первого электроприемника.

По условию принимаем U_HП =660 В, U_C = 380 В.

660? 380.

По условию принимаем I_P =10,8 А, I_HП =25 А.

25? 10,8.

Для первого электроприемника принимаем магнитный пускатель ПМЛ-2530 — реверсивный без теплового реле, с электрической и механической блокировками, со степенью защиты IP54 c кнопками «ПУСК», «СТОП» и сигнальной лампой.

Для остальных электроприемников производим аналогичный расчет, результаты заносим в таблицу 23.

Таблица 23 Выбор пусковой аппаратуры.

Выбор сечений проводов и кабелей В качестве проводников на участках от щита силового оборудования ЩУН 1 до пусковой аппаратуры принимаем кабели ВВГ, на участках от пусковой аппаратуры до электрооборудования принимаем провода АПВ, Проводка на участках выполненных проводом прокладывается в трубах. Выбор труб для проводки производится по таблице. 21].

Выбор сечения производим по следующим условиям:

1. По длительно допустимому нагреву:

I_ДЛ.ДОП? I_Р, (75).

где I_ДЛ.ДОП — длительно допустимый ток, А, для кабелей принимаем по таблице, для проводов 10.1.2.

2. По соответствию сечения проводника току аппарата защиты сети:

I_ДЛ.ДОП? k_З I_А.З, (76).

где k_З — коэффициент защиты, принимается равным 0,33 при использовании предохранителя для защиты от всех видов к.з., принимается равным 1 при использовании автомата с тепловым или комбинированным расцепмтелем;

I_А.З — ток аппарата защиты, А, при использовании автоматов принимается равным току расцепителя, при использовании предохранителя принимается равным току плавкой вставки.

3. По допустимым потерям напряжения. Расчет производится по выражению, принимая, что допустимые потери напряжения в силовой сети не должны превышать 4%.

Примечание: При расчете сечений проводов для нагревателей значение номинального тока проводника умножаем на коэффициент равный 0,92.

На рисунке 2 представлена схема силовой сети. Все проводники разбиты на участки, для которых произведем расчет сечения.

1) Участки 1 — Н1 и 1-Н2:

По длительно допустимому нагреву: I_Р1 = 10.8 А, I_{ДЛ.ДОП (ПВ)} = 28 А. I_{ДЛ.ДОП (ВВГ)} = 25 А.

• 25? 10.8 (ВВГ) F=2.5 мм²
• 28?10.8 (ПВ) F=2.5 мм²

По соответствию сечения проводника току аппарата защиты сети: k_З = 1, I_{А.З =} 16 А, I_{ДЛ.ДОП (ВВГ)} = 28 А; I_{ДЛ.ДОП (ПВ)} = 25 А.

• 28? 16 (АВВГ) F=2.5мм²
• 25?16 (АПВ) F=2.5 мм²

По допустимым потерям напряжения: Р = 5.5 кВт, L_1-н1=18м, L_1-н2=20м С = 77 для трехфазной сети и проводников с медными жилами.

Фактические потери напряжения составят:

.

что входит в приделы допустимого.

Для участка 1 — Н1 принимаем кабель ВВГ -1(4×5).

Для участка 1-Н2 принимаем провод КГ-1(3×4) без трубы.

Для остальных участков произведем расчет сечения аналогичным способом. Результаты заносим в таблицу 24.

Таблица 24.

Электро-приемник.	Участок.	Р сум.	L, м.	Iр, А.	Iа.з.	Iа.з*кз.	F, см кв.	Iдл.доп, А.	ДU%.	марка кабеля.	труба.
М1.	1-Н1.	5,5.		10,80.			1,5.		0,86.	ВВГ 1(4×1,5).	;
М1.	1-Н2.	5,5.		10,80.			1,5.		0,95.	КГ 1(3×1,5).	;
М2.	2-Н1.	5,5.		10,80.			1,5.		1,43.	ВВГ 1(4×1,5).	;
М3.	2-Н2.	5,5.		10,80.			1,5.		0,95.	КГ 1(3×1,5).	;
М4.	3-Н1.	1,5.		3,71.	6,3.	2,08.	1,5.		0,52.	ВВГ 1(4×1,5).	;
М5.	3-Н2.	1,5.		3,71.	6,3.	2,08.			0,10.	ПВ 3(1×1).	Т-15.
Н1.	4-Н1.			38,03.		16,5.		110,4.	3,14.	ВВГ 1(4×6).	;
Н2.	4-Н2.			38,03.		16,5.			0,27.	ПВ 4(1×6).	Т-20.
Н3.	5-Н1.			43,86.		20,8.			0,80.	ВВГ 1(4×8).	;
Н4.	5-Н2.			43,86.		20,8.			0,43.	КГ 1(3×6).	;
Н5.	6-Н1.			8,52.	12,5.	4,13.			1,97.	ВВГ 1(4×1).	;

Проектирование компенсации реактивной мощности.

Под компенсацией реактивной мощности понимается установка местных источников реактивной мощности, благодаря которым повышается пропускная способность сетей и уменьшаются потери электроэнергии в линиях и трансформаторах.

Определяем установленную мощность силового оборудования:

Р_у.с. = ?Р_н, (77).

где Р_н — номинальная мощность электроприемников, кВт.

Р_у.с=5,5+5,5+1,5+25,0+10,0+4,0+2,2+20,0+22,0=95,7 кВт.

Определяем установленную мощность щита освещения:

Р_у.щ.о=?Р_рi (78).

где Р_р1— сумма мощностей ламп первой групповой линии, кВт;

Р_р2— сумма мощностей ламп второй групповой линии, кВт;

Р_р3 — сумма мощностей ламп третьей групповой линии, кВт;

Р_у.щ.о=1,85+4+1,3+4+3,25+3,6=18 кВт Определяем установленную мощность аварийного щита освещения:

Р_у.щ.а.о= Р_р, (79).

Где Р_р— сумма мощностей ламп аварийной линии, кВт;

Р_у.щ.а.о=1,75 кВт Определяем установленную мощность:

Р_у= Р_{у.с +} Р_{у.щ.о +} Р_у.щ.а.о, (80).

где Р_у.с— установленная силовая мощность, Р_у.щ.о— установленная мощность щита освещения, Р_у.щ.а.о,— установленная мощность аварийного щита освещения:

Р_у=95,7+18+1,75=115,45 кВт.

Определяем реактивную мощность для каждого электроприемника по формуле:

(81).

где Q_нi — реактивная мощность электроприемника Р_нi — номинальная мощность электроприемника.

tgц_i — тангенс угла сдвига фаз между током и напряжением электроприемника (для щита освещения tgц=0,36; для щита аварийного освещения tgц=0,48).

Определяем реактивную мощность для каждого электроприемника и щита освещения.

Определяем реактивную мощность первого электроприемника:

Q_н1=5,5· 0,54=2,96 кВАр Для последующих электроприемников реактивную мощность определяем таким же способом. Результаты заносим в таблицу 25.

Таблица 25 Расчет реактивной мощности электроприемников.

Определяем реактивную мощность силового оборудования:

Q_нс = ?Q_н, (82).

где Q_н— реактивная мощность электроприемников.

Q_нс = Q_н1+ Q_н2+ Q_н3+Q_н4+ Q_н5+ Q_н6+ Q_н9+ Q_н10 Q_н11+ +Q_н12,

Q_нс = 2,96+ 2,96+ 1,04+13,3+2,58+2,0+10,6=35,556 кВАр Определяем реактивную мощность:

Q_н= Q_нс+ Q_н.щ.о,+Q_{н. щао} (83).

где Q_нс— реактивная мощность силового оборудования, Q_н.щ.о— реактивная мощность щитка освещения; Q_{н. щао}.-реактивная мощность щита аварийного освещения.

Q_н=35,556+6,53+0,85=42,94 кВАр Определяем расчетную активную нагрузку потребителя Р_р, с учетом коэффициентов загрузки (для силового оборудования) и коэффициента спроса (для сетей освещения).

(84).

где — коэффициент загрузки для силового оборудования, =0,7 для двигателей и = 1 для сварочных трансформаторов и электронагревателей.

к_сщо — коэффициент спроса для щита освещения, к_сщо=0,95.

к_сав — коэффициент спроса для аварийного освещения, к_сав=1.

Определяем расчетную реактивную нагрузку потребителя Q_p с учетом коэф. загрузки (для силового оборудования) и коэф. спроса (для осветительных сетей).

(85).

Определяем естественный тангенс угла сдвига фаз между током и напряжением:

(86).

где Р_р — расчетная активная нагрузка потребителя.

Q_p — расчетная реактивная нагрузка потребителя.

следовательно cosц_e=0,97.

Исходя из этого принимаем решение, что установка компенсирующего устройства не требуется, следовательно, на этом расчет компенсации реактивной мощности заканчивается.