Пояснительная записка (Система автоматизированного управления канализационной насосной станции на основе применения электроприводов с высоковольтными трехфазными асинхронными двигателями)

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра «Электротехника, электроника и электромеханика»

СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ КАНАЛИЗАЦИОННОЙ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ С ВЫСОКОВОЛЬТНЫМИ ТРЕХФАЗНЫМИ АСИНХРОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Дальневосточный государственный университет путей сообщения»

(ДВГУПС)

Электроэнергетический институт Кафедра Электротехника, электроника и электромеханика

(наименование УСП) (наименование кафедры)

Направление (специальность) 13.03.02____Электропривод и автоматика_____

(код, наименование направления или специальности)

УТВЕРЖДАЮ:

Зав. кафедрой_____________

«_____» ________________г.

З А Д А Н И Е

на выпускную квалификационную работу студента

Крицына Дениса Александровича

(фамилия, имя, отчество)

1.Тема ВКР: «Система автоматизированного управления канализационной насосной станции на основе применения электропривода с высоковольтными трехфазными асинхронными двигателями»

утверждена приказом по университету от «25» мая 2015 г. № 466^а

2. Срок сдачи студентом законченной ВКР «7» июля 2015 г.

3. Исходные данные к ВКР Существующая схема канализационной насосной станции №5А.; остальные исходные данные приводятся в пояснительной записке.

4. Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов)

1) Анализ технологического процесса работы канализационной насосной станции №5А.

2) Описание технологических требований к оборудованию и электросистеме.

3) Обоснование выбранных насосов и электродвигателей.

4) Разработка функциональной, принципиальной схем канализационной насосной станции №5А.

5) Экономическая оценка модернизации КНС – 5А.

5. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей)

1) Существующая функциональная схема КНС – 5А 2) Упрощенная функциональная схема с частотным регулированием 3) Схема резервуара КНС – 5А 4) Схема преобразователя частоты TMEIC TMdrive – VGM2 5) Структурная схема КНС – 5А 6) Схемы для расчета экономической оценки.

6 Дата выдачи задания 25 мая 2015 г.

Календарный план

выполнения выпускной квалификационной работы

Студент Крицын Д.А.

Руководитель ВКР Власьевский С.В.

Abstract

In this thesis work, we will focus on the modernization of the sewage pumping station №5A by introducing into the existing system, controlled by the operator of the frequency inverter. The aim of this idea is to reduce the reconstruction of power consumption and cost reduction of hardware resources. In addition, reducing the influence of the human factor, that is, automation enables you to control valves, without human contact.

РЕФЕРАТ

Проект содержит ___ с., __ рис., __ таблиц, источников, приложений.

КАНАЛИЗАЦИЯ, НАСОСЫ, НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ, ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ, ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ, АВТОМАТИЗАЦИЯ, СИЛОВЫЕ ШКАФЫ УПРАВЛЕНИЯ, РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, МОДЕРНИЗАЦИЯ

Объектом исследования является канализационная насосная станция №5А (КНС – 5А) по адресу: г. Хабаровск, ул. Промышленная 1б.

В соответствии с заданием было проведено исследование модернизации данной КНС - 5А, описание технологические требования оборудования станции, обоснование используемых насосных агрегатов и электродвигателей. Сделан выбор частотного преобразователя. Разработаны функциональная схема, принципиальная схема и схема управления насосными агрегатами. Проведена экономическая оценка станции до и после модернизации.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………… 10

1 ТЕОРИЯ КАНАЛИЗАЦИИ, СТОЧНЫЕ ВОДЫ,

ВИДЫ АНАЛИЗАЦИИ…………………………………………………… 13

1.1 Теория канализации, их виды и размещение

1.2 Автоматизация насосных станций путем внедрения

преобразователя частоты в систему………………………………… 14

2 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА РАБОТЫ

КАНАЛИЗАЦИОННОЙ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ №5А

СТАНЦИИ №5-А…………………………………………………………... 16

2.1 Существующий состав системы КНС № 5А……………………. 17

2.2 Технические электротехнические решения по

модернизации КНС – 5А………………………………………………….. 18

2.3 Основные функции, выполняемые приборами автоматики… 23

2.4 Локальная система автоматизации с установкой ВЧСУ…….. 24

2.5 Технологический процесс работы канализационной

насосной станции………………………………………………………… 25

2.6 Технические требования к составу и встроенной

аппаратуре поставляемого оборудования……………………………. 28

2.7 Технические требования к силовым цепям, системе

управления, блокировок и защит комплектного

распределительного устройства выходного напряжения

высоковольтных преобразователей частоты (КРУпч)……………… 34

3 РАЗРАБОТКА СХЕМ СИСТЕМЫ ЧАСТНОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

КАНАЛИЗАЦИОННОЙ

НАСОСНОЙ СТАНЦИИ №5А…………………………………………. 37

3.1 Обоснование выбора оборудования……………………………. 47

3.2 Назначение и структура системы, разработка

функциональной схемы управления ЭП КНС – 5А………………….. 49

4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА МОДЕРНИЗАЦИИ КНС – 5А…. 53

4.1 Существующий режим…………………………………………… 53

4.2 Расчет потребления мощности при режиме работу КНС

по варианту №1…………………………………………………………… 55

4.3 Расчет потребления мощности при режиме работу КНС

по варианту №2…………………………………………………………… 57

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………… 63

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………… 64

ПРИЛОЖЕНИЯ………………………………………………………….. 65

ВВЕДЕНИЕ

Последние годы в России ознаменовались ничем иным, как настоящим пиком развития строительного рынка. Уверенными темпами происходит внедрение передовых методик в строительстве, а также «свежих» технологий канализации и водоотведения. Канализационные насосные станции – удачное решение. Это именно та технология, которая в одно мгновение сменила древние системы самотечной канализации.

КНС (канализационные насосные станции) – это оборудование, которое создано для водоотведения сточных вод на очистные сооружения. КНС применяются при невозможности осуществления сброса сточных вод самотеком.

Канализационная насосная станция (КНС) предназначена для перекачки дренажных и ливневых вод, хозяйственно - бытовых и промышленных сточных вод, химически агрессивных промышленных и нефтесодержащих сточных вод, очищенных стоков с очистных сооружений на оборотное техническое водоснабжение, на сброс в открытые водоемы.

Канализационные насосные станции обеспечивают подачу сточных вод на очистные сооружения, если рельеф местности не позволяет отводить эти воды самотеком. Применение КНС позволяет также избежать большого заглубления самотечных коллекторов [1].

Введение автоматизации управления насосными станциями является одним из важнейших направлений технического прогресса в области подачи и отвода воды в населенных пунктах и на промышленных предприятиях.

Современные системы водоснабжения имеют разветвленную сеть и большое число водопитателей, расположенных на обширной территории. Визуальный контроль за состоянием технологического оборудования и ручное управление агрегатами не могут обеспечить достаточной надежности и экономичности работы насосных станций.

Применение автоматизированного управления насосными станциями дает значительные преимущества:

- повышает бесперебойность, четкость и надежность работы, поскольку автоматическая аппаратура быстро реагирует на изменение режима работы станций;

- позволяет уменьшить вместимость баков водонапорных башен и сборных резервуаров за счет увеличения частоты пуска и остановки агрегатов;

- снижает эксплуатационные расходы вследствие уменьшения числа обслуживающего персонала, а также расходов на отопление и освещение помещений;

- снижает строительную стоимость, так как оборудование концентрируется на меньшей площади машинного зала и отпадает необходимость в устройстве бытовых и вспомогательных помещений;

- увеличивает срок службы оборудования и приборов благодаря своевременному выключению из работы агрегатов при возникновении неполадок в их работе;

- дает возможность сосредоточить управление несколькими автоматизированными насосными станциями в одном пункте, что делает систему более гибкой и надежной;

- исключает участие персонала станции в технологических операциях, протекающих в антисанитарных условиях [2].

Предметом исследования данной дипломной работы является канализационная насосная станция № 5А (КНС-5А), расположенная по адресу: г. Хабаровск, ул. Промышленная, 1б.

В данном дипломном проекте речь пойдет о модернизация насосного оборудования КНС-5А с внедрением системы автоматического управления высоковольтными насосными агрегатами с частотным регулированием их производительности в функции уровня приемного резервуара. Внедрение преобразователей частоты в систему водоотведения обусловлена, во-первых, более высокой экономической эффективностью частотно управляемых электроприводов, по сравнению с системой «электродвигатель – питательный насос – дроссельная задвижка», когда регулирование подачи воды производилось вручную операторами. Во-вторых, тем, что альтернативы при внедрении новых регулируемых электроприводов на сегодняшний день нет.

Актуальность экономии электроэнергии и технический прогресс обуславливают интерес к современным решениям автоматизации насосной станции.

Отсутствие элементарного автоматического управления является наиболее частой причиной аварийных ситуаций, сбоев подачи воды, а также несанкционированных сбросов канализационных отходов в водоемы. Это легко можно видеть на примере старых, неавтоматизированных городских канализационных систем.

Целью данной работы является исследование канализационной насосной станции № 5А, ее автоматизация, разработка схем управления насосными агрегатами и системой в целом и ее технико – экономическая оценка.

1 ТЕОРИЯ КАНАЛИЗАЦИИ, СТОЧНЫЕ ВОДЫ,