OPIS TECHNICZNY CZĘŚĆ ELEKTRYCZNA I AKPiA
Transkrypt
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.