OPIS TECHNICZNY CZĘŚĆ ELEKTRYCZNA I AKPiA

OPIS TECHNICZNY
CZĘŚĆ ELEKTRYCZNA I AKPiA
1. Przedmiot opracowania.
Przedmiotem niniejszego opracowania jest projekt budowlany układu sterowania
urządzeń technologicznych w Stacji Uzdatniania Wody w Dobrem.
Sposób zasilania SUW, rozwiązanie układu pomiarowego oraz koncepcja instalacji
oświetlenia, gniazd wtyczkowych i ogrzewania stacji nie należą do zakresu
niniejszego opracowania.
2. Podstawa opracowania
2.1 Uzgodnienia techniczne z projektantem i wykonawc ą instalacji technologicznej.
2.2 Katalogi urządzeń przewidzianych do zamontowania.
2.3 „Warunki techniczne wykonania i odbioru robót budowlanych” - część D: roboty
instalacyjne; zeszyt 2 - instalacje elektryczne i piorunochronne w budynkach
użyteczności publicznej.
2.4 Obowiązujące Normy:
PN-EN 60439-1:2003 Rozdzielnice i sterownice niskonapięciowe. Zestawy
badane w
pełnym i niepełnym zakresie badań typu.
PN-EN 50274:2004 Rozdzielnice i sterownice niskonapi ęciowe. Ochrona
przed
porażeniem prądem elektrycznym.
PN-IEC 60364-5-52 – Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych
PN-IEC 60364-5-54 – Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych
Uziemienia i
przewody ochronne.
3. Zakres opracowania.
3.1 Rysunki gabarytowe rozdzielnicy technologicznej RT
3.2 Schematy obwodowe zasilania urządzeń technologicznych
3.3 Schemat rozmieszczenia urządzeń w pomieszczeniu SUW
4. Bilans mocy i obliczenia techniczne
4.1 Bilans mocy
Przy opracowywaniu bilansu mocy uwzględniono jedynie urządzenia elektryczne
zasilane z rozdzielnicy technologicznej, czyli związane z technologią stacji
uzdatniania wody; moc zainstalowanych pomp zestawu pomp drugiego stopnia.
Lp.
Nazwa odbiornika
Pompy głębinowe
2x15kW; 1x18,5kW
Zestaw pomp drugiego
2.
stopnia 4x5,5 kW
Pompa płucząca
3.
1x7,5 kW
1.
Moc
zainstalowan
a Pi [kW]
48,5
ki
Współcz.
mocy
0,85
22,0
0,87
7,5
0,85
Moc
oblicz.
[kW]
Dmuchawa
1x7,5 kW
Sprężarka
5.
1x4,0 kW
Osuszacz
6.
1x1,0 kW
Zasilanie AKP
7.
0,5 kW
4.
7,5
0,86
4,0
0,85
1,0
0,9
0,5
Razem
91
0,7
0,87
63,7
4.2 Obliczenie prądu obciążenia rozdzielni RT
Doboru przekroju kabla zasilającego należy dokonać na podstawie normy;
PN-IEC 60364-5-523-2001 „Obciążalność długotrwała przewodów”
Moc obliczeniowa: Pobl = 63,7kW
Pobl
Ib = ---------------31/2 *U*cosφ
=
63700
--------------------- = 106,0A
31/2 * 400 * 0,87
Doboru przekroju kabla dokonano na podstawie normy;
PN-IEC 60364-5-523-2001 „Obciążalność długotrwała przewodów”
Obciążalność długotrwała kabli o żyłach miedzianych w izolacji polwinitowej
ułożonych na stałe na wspornikach instalacyjnych ażurowych podłożach z drutu
(korytka typu Baks lub korytka druciane np. firmy Cablofil) o temperaturze nie
przekraczającej 30° C (tablica 52-B1).
Rozdzielnicę RT zasilić linią kablową 5xLgY35.
Jako zabezpieczenie kabla zasilającego rozdzielnię RT należy zastosować
rozłącznik bezpiecznikowy z wkładkami bezpiecznikowymi typu R02 o prądzie 125 A.
Znamionowe długotrwałe obciążenie przewodu wielożyłowego (sposób ułożenia E,
tabela 52-C5) wg PN IEC 60364-5-523 wynosi:
Iz = 147 A.
Zgodnie z PN/E-05009 dla projektowanego kabla YDY 5x25 muszą zostać
zachowane następujące warunki:
Ib < In < Iz
106 A < 125 A < 147A
gdzie:
Ib - prąd obliczeniowy
In - prąd znamionowy wkładki bezpiecznikowej
Iż - obciążalność długotrwała przewodu
Jednocześnie spełniony powinien być warunek
I2< 1,45 x Iz ; gdzie I 2 = 1,6 In (prąd zadziałania bezpiecznika)
1,6 x 125A < 1,45 x 147A
200 A< 213 A
Wymagane w tym względzie warunki dla kabla 5xLgY35 są spełnione.
4.3 Sprawdzenie przekroju przewodu zasilającego ze względu na spadek
napięcia
Parametry linii zasilającej rozdzielnię RT wynoszą:
L = 8,0 mb
γ = 56 m/Ωmm2
s = 35 mm2
U = 400 V
100x P x L
∆U% = -------------------γ x s x U2
∆U% = 0,16%
W sieciach przemysłowych zaleca się aby spadki napięcia pomiędzy zaciskami
niskiego napięcia transformatora, a urządzeniem odbiorczym nie przekraczały 6%.
Warunek jest spełniony.
4.4 Podstawowe parametry układu energetycznego
Napięcie zasilania
Moc zainstalowana
Moc obliczeniowa:
Prąd oblicz.
Układ sieciowy
- Un=230/400V
- 91 kW
- 63,7 kW
- 106,0 A
- TNS
Ochrona przeciwporażeniowa:
• Ochrona podstawowa przed dotykiem bezpo średnim – izolacja przewodów o
osłony rozdzielnic
• Ochrona przed dotykiem pośrednim – samoczynne szybkie wyłączanie
zasilania za pośrednictwem wyłączników samoczynnych i wyłączników
silnikowych.
5.
Opis przyjętych rozwiązań
5.1 Opis rozdzielnicy
Rozdzielnica zasilania urządzeń w SUW zostanie zabudowana w dwóch szafach
metalowych skręcanych produkcji np. Sarel o stopniu ochrony IP-55 o wymiarach:
pierwsze pole 2000x800x400; drugie pole 2000x1000x400. Wewnątrz pierwszego
pola zamontowany zostanie wyłącznik główny MC1 - Schrack, do którego należy
doprowadzić kabel zasilający z rozdzielnicy głównej,(projekt rozdzielnicy głównej
oraz projekt zasilania SUW nie należą do niniejszego opracowania) urządzenia
związane z zasilaniem i sterowaniem pomp głębinowych oraz ochronnik
przepięciowy SPC-20/180. Na elewacji zamontowano lampki sygnalizacyjne i
przełączniki umożliwiające sterowanie pomp studni głębinowych. W pierwszym polu
znajdują się również zabezpieczenia obwodów sprężarki i osuszacza. W drugim polu
zamontowano urządzenia związane z zasilaniem i sterowaniem zestawu pompowego
drugiego stopnia, pompy płuczącej, i innych urządzeń technologicznych. Na elewacji
zamontowano panel operacyjny sterownika Simatic oraz lampki sygnalizacyjne i
przełączniki umożliwiające sterowanie pomp drugiego stopnia, pompy płuczącej i
dmuchawy oraz zaworów aeratorów. Ze względu na brak informacji o mocach
zastosowanych urządzeń w niniejszym opracowaniu ograniczono się jedynie do
przedstawienia koncepcji zasilania i sterowania.
5.2 Sterowanie pomp głębinowych
Źródłem wody dla SUW są dwie istniejące studnie głębinowe wyposażone w
podwodne agregaty o mocy 15,0 kW. Projektuje się trzecią studnię głębinową z
agregatem pompowym 0 mocy 18,5kW. Dobór typu agregatów nie należy do zakresu
niniejszego opracowania. W układzie zasilania pomp głębinowych zastosowano
układy PSN-100M produkcji Apator, które stanowią mikroprocesorowe
zabezpieczenie silników indukcyjnych przed:
-przeciążeniem w każdej fazie
-asymetrią obciążenia
-zwarciem
-pracą przy obniżonym napięciu
-niewłaściwą kolejnością faz
-suchobiegiem
Układ PSN100 wyposażony jest w łącze transmisji szeregowej umożliwiające zdalne
monitorowanie pracy silnika. Informacje o stanie silnika każdej z pomp może być
(opcja) przekazywana do sterownika Simatic a następnie do układu wizualizacji.
Praca pomp głębinowych została zautomatyzowana. Pompy załączane są w
zależności od poziomu wody w zbiornikach retencyjnych. Poziom wody mierzony jest
za pośrednictwem przetworników ciśnienia SG25 firmy Aplisens zamontowanych w
poszczególnych zbiornikach o sygnale wyjściowym 4-20mA. Sygnał prądowy
proporcjonalny do poziomu w danym zbiorniku podawany jest do modułu
analogowego sterownika Simatic. W sterowniku zaprogramowano poziomy
załączania i wyłączania pomp głębinowych oraz ich algorytm sterowania. Zmiana
nastawy poszczególnych progów jest możliwa z panelu operacyjnego. Z poziomu
panelu operacyjnego wybierany jest zbiornik z którego poziom wykorzystywany jest
do sterowania pomp głębinowych. Dodatkowo do sterowania pracą studni w trybie
ręcznym, w przypadku awarii przetwornika lub sterownika, należy zamontować
czujniki pływakowe. W trybie automatycznym studnie pracują w układzie
naprzemiennym w zależności od poziomu wody w zbiorniku. Układ sterowania
umożliwia cykliczną zamianę pomp w celu zapewnienia równomiernego ich zużycia.
Na elewacji tablicy sterowniczej zamontowane zostaną dla każdej z pompy
głębinowej przełączniki rodzaju pracy Ręka-0-Auto oraz lampki sygnalizacyjne
informujące o pracy pompy.
Należy pamiętać, że przy wyborze pomp „Praca ręczna” pompy nie będą blokowane
na czas płukania filtrów. Na czas płukania pompy głębinowe należy wyłączać. Ten
typ pracy należy traktować jako awaryjny w przypadku awarii sterownika lub
elektronicznego przetwornika poziomu
5.3 Sterowanie pracą aeratorów
Woda ze studni głębinowych podawana jest na aerator pierwszego stopnia
filtrowania a następnie na aerator zamontowany przed drugim stopniem filtrowania .
Do sterownika Simatic doprowadzone są sygnały z układów pomiaru poziomu wody
w aeratorach. Do pomiaru zastosowano sondę konduktometryczną typu SKC201
firmy Elektromontex wyposażoną trzy sondy:
- sondę odniesienia
- sondę poziomu minimum
- sondę poziomu maximum
Poprzez układ elkluwo 112 informacja o poziomie wody w aeratorze podawana jest
do sterownika SIMATIC. Na elewacji rozdzielnicy wyłączniki A1S1 A2S1 służą do
załączenia napięcia sterowania zaworami aeratorów (na każdym aeratorze zostaną
zamontowane po dwa zawory elektromagnetyczne służące jeden do napowietrzania
wody oraz drugi do spustu powietrza z aeratora.
5.4 Sterowanie pracą filtrów żwirowych
Praca filtrów żwirowych jest całkowicie zautomatyzowana. Każdy filtr wyposażony
jest w przepustnice elektropneumatyczne zgodne z wymaganiami technologii oraz
zawór elektromagnetyczny powietrza. W trakcie normalnej pracy przepustnice wody
surowej i przepustnice wody uzdatnionej są otwarte pozostałe przepustnice są
zamknięte. Dzięki temu możliwa jest praca stacji w czasie awarii sterownika. Proces
płukania filtrów jest zautomatyzowany za pośrednictwem sterownika Simatic.
Otwarcie lub zamknięcie przepustnicy odbywa się poprzez podanie napięcia na
cewkę przepustnicy.
Proces płukania filtrów odbywa się w systemie wodno powietrznym. Założone fazy
płukania i czasy ich trwania określone są przez wymogi technologiczne. Płukanie
filtrów wodą odbywać się będzie za pośrednictwem pompy płuczącej.
Wzruszanie złoża w trakcie regeneracji odbywa się powietrzem podawanym przez
dmuchawę.
Proces płukania filtrów szczegółowo opisany jest w dokumentacji części
technologicznej.
5.5 Zasilanie i sterowanie pompy płuczącej
Do przeciwprądowego płukania filtrów zastosowano pompę płuczącą typu NB4125/139 o mocy silnika 7,5kW.
Jako zabezpieczenie termiczne pompy wykorzystano wyłącznik silnikowy. W trybie
automatycznym pompa płucząca sterowana jest za pomocą sterownika SIMATIC.
Przełącznik wyboru rodzaju pracy zamontowany na elewacji rozdzielnicy umożliwia
ręczne płukanie filtrów po uprzednim ręcznym otwarciu przepustnic wody płuczącej i
popłuczyn oraz zamknięciu przepustnic wody surowej i uzdatnionej.
5.6 Dmuchawa 7DM1
Ze względu na znaczną intensywność wzruszania złóż powietrzem zastosowano
dmuchawę np. firmy Kaesr BB52C.
Jako zabezpieczenie termiczne dmuchawy wykorzystano wy łącznik silnikowy. W
trybie automatycznym dmuchawa sterowana jest za pomoc ą sterownika SIMATIC.
Przełącznik wyboru rodzaju pracy zamontowany na elewacji rozdzieln icy umożliwia
ręczne wzruszanie filtrów po uprzednim ręcznym otwarciu przepustnicy powietrza i
np. pierwszego filtratu.
5.7 Zasilanie i sterowanie pomp zestawu II stopnia
Zestaw pomp II stopnia zamontowano na wspólnej konstrukcji z pomp ą płuczącą.
Zestaw składa się z czterech pomp OPA 5.02.4 o mocy silnika 5,5 kW każda
(pozostawia się miejsce na piątą pompę). Pompy zasilane są ekranowanymi kablami
z drugiego pola rozdzielnicy technologicznej. Sterowanie prac ą pomp odbywa się za
pośrednictwem przetwornika ciśnienia prod. Aplisens typu AS ( zakres 0,1 MPa
sygnał wyjściowy 4-20mA) zabudowanego na kolektorze tłocznym zestawu
pompowego. Stabilizowane ciśnienie wody wyjściowej zamienione jest na sygnał
4-20 mA podawany do falownika i do modułu analogowego sterownika SIMATC. W
torze prądowym zamontowano separator sygnałów w celu ochrony sterownika przed
przypadkowymi przepięciami mogącymi wystąpić w linii pomiarowej w czasie
eksploatacji. Ciśnienie wody na stacji ustalane jest w funkcji zapotrzebowania na
wodę. Stabilizacja ciśnienia realizowana jest poprzez zmianę wydajności jednej z
pomp (zmiana prędkości obrotowej) za pośrednictwem przetwornicy częstotliwości
firmy VACON. Jeżeli zapotrzebowanie na wodę wzrasta wtedy rośnie prędkość
obrotowa i wydajność pompy. O ile wydajność jednej pompy nie pokrywa
zapotrzebowania na wodę, włączana jest następna pompa. Następna pompa
załączana jest bezpośrednio do sieci.
Układ sterowania cały czas analizuje czas pracy poszczególnych pomp i w taki
sposób załącza je do pracy, aby ich zużycie było w miarę jednakowe. Ten sposób
sterowania zapewnia równomierne zużycie wszystkich pomp. Zasadniczym trybem
pracy zestawu pompowego jest tryb automatyczny tzn. Za łączona jest przetwornica
częstotliwości i wszystkie przełączniki wyboru pracy są w położeniu „praca
automatyczna”. Załączenie poszczególnych pomp do pracy sygnalizowane jest
zapaleniem się odpowiedniej lampki. W tym trybie pracy pompownia dostosowuje
swoje parametry do wartości zaprogramowanych w sterowniku.
W przypadku awarii przemiennika częstotliwości sterownik automatycznie
przechodzi do sterowania pompami w trybie włącz/wyłącz w zakresie ciśnień
ustawionych na presostatach PKH (górne) i PKL (dolne) zamontowanych w
kolektorze tłocznym. Na elewacji rozdzielni głównej zamontowano przełączniki
wyboru trybu pracy „ręka–0– auto”. Tryb pracy ręczny przewidziano jako tryb pracy
awaryjnej na wypadek awarii przemiennika częstotliwości lub sterownika. W trybie
ręcznym pompy układu załączane są do pracy bezpośrednio do sieci i pracują z
pełną wydajnością. W tym trybie pracy ciśnienie w kolektorze tłocznym będzie
stabilizowane w zakresie ustawionym na presostatach PKH (górne) i PKL (dolne)
zamontowanymi w kolektorze tłocznym. Pompy zestawu pompowego zabezpieczone
są przed pracą niepełnofazową układem kontroli faz 1UKF firmy Elektromontex zaś
przed przeciążeniem prądowym pompy zabezpieczają wyłączniki silnikowe GV2
produkcji Telemecaniqe. W korpusie każdej pompy zestawu pompowego II stopnia
należy zamontować czujnik poziomu wody. W przypadku zaniku wody w kolektorze
układ Elcluwo 1 natychmiast wyłączy pompy zabezpieczając je tym samym przed
suchobiegiem.
6. Ochrona przepięciowa
Ochronę przepięciową urządzeń technicznych układu technologicznego
zaprojektowano w oparciu o wymagania zawarte w PN-IEC 60364-4-443. Dla
zapewnienia bezawaryjnej pracy urządzeń technicznych stacji zamontowano
ochronnik przepięciowy klasy C firmy Moeller ograniczający udary do poziomu 0,8
kV. Zaleca się w rozdzielnicy głównej zamontować ochronnik kl. B. Szynę
wyrównania potencjałów należy przyłączyć do istniejącej szyny. Wszystkie
połączenia wyrównawcze należy wykonać zgodnie z PN-IEC 60364.
7. Ochrona przeciwporażeniowa
Instalację elektryczną wykonać jako TN-S. Do odbiorników 1-fazowych wykonać
instalację trzyżyłową, a w układach 3-fazowych- pięciożyłową. Przewody ochronne w
rozdzielnicy RT podłączyć pod zaciski PE.
W budynku SUW należy wykonać połączenia wyrównawcze poprzez ułożenie
głównej szyny uziemiającej z płaskownika FeZn 25x4. Do szyny tej przyłączyć
przewód główny PE, części metalowe obce tj. konstrukcje metalowe, filtry aerator y,
obudowy urządzeń itp. Całość połączyć z metalowymi rurami doprowadzającymi
wodę do pomieszczenia SUW.
Ponieważ rurociągi w stacji wykonane są PVC nie wymagane jest bocznikowanie
wodomierzy i innych urządzeń montowanych na tych rurociągach.