Электроснабжение блока ультрафиолетового обеззараживания (УФО) очищенных сточных вод на Люберецких очистных сооружениях (ЛОС)
Проверяем выбранный кабель по потере напряжения в нормальном режиме:
Выбранный кабель отвечает требуемым параметрам.
Выбор сечения кабеля к ШЛ7.
Определяем экономически целесообразное сечение кабеля:
мм2
Принимаем к прокладке кабель 2ґ(ВВГнг 4ґ95)+ПВЗ 1ґ95. IДЛ.ДОП.=520А; r0=0,9 Ом/км; x0=0,46 Ом/км; l=55м.
Проверяем выбранный кабель по длительному допустимому току в нормальном режиме:
А
Проверяем выбранный кабель по потере напряжения в нормальном режиме:
Выбранный кабель отвечает требуемым параметрам.
Выбор сечения кабеля к ШЛ8.
Определяем экономически целесообразное сечение кабеля:
мм2
Принимаем к прокладке кабель 2ґ(ВВГнг 4ґ95)+ПВЗ 1ґ95. IДЛ.ДОП.=520А; r0=0,9 Ом/км; x0=0,46 Ом/км; l=50м.
Проверяем выбранный кабель по длительному допустимому току в нормальном режиме:
А
Проверяем выбранный кабель по потере напряжения в нормальном режиме:
Выбранный кабель отвечает требуемым параметрам.
Данные по выбору марки и сечения кабельных линий сводим в таблицу.
Таблица выбора марки и сечения кабельных линий.
Таблица 5.2.1.
Потребитель | IРАСЧ., А | SЭК,мм |
Марка и SПР,мм |
IДоп,А |
К1ЧК2ЧIДоп, А |
DU,% |
ЩО | 16,03 | 7,3 | ВВГНГ 5ґ6 | 42 | 29,4 | 2,55 |
ЩАО | 6,95 | 3,16 | ВВГНГ 5ґ4 | 35 | 24,5 | 1,28 |
ЩС1 | 15,91 | 7,23 | ВВГНГ 5ґ6 | 42 | 29,4 | 0,12 |
ЩС2 | 81,75 | 37,16 | ВВГНГ 5ґ70 | 180 | 126 | 4,37 |
ЩВ | 45,63 | 20,74 | ВВГНГ 5ґ25 | 95 | 66,5 | 3,06 |
ШЛ 1 | 318,54 | 144,79 | 2ґ(ВВГНГ4ґ95)+ПВЗ 1ґ95 | 520 | 364 | 4,79 |
ШЛ 2 | 318,54 | 144,79 | 2ґ(ВВГНГ4ґ95)+ПВЗ 1ґ95 | 520 | 364 | 4,45 |
ШЛ 3 | 318,54 | 144,79 | 2ґ(ВВГНГ4ґ95)+ПВЗ 1ґ95 | 520 | 364 |
4,1 |
ШЛ4 | 318,54 | 144,79 | 2ґ(ВВГНГ4ґ95)+ПВЗ 1ґ95 | 520 | 364 | 3,76 |
ШЛ5 | 318,54 | 144,79 | 2ґ(ВВГНГ4ґ95)+ПВЗ 1ґ95 | 520 | 364 | 4,45 |
ШЛ6 | 318,54 | 144,79 | 2ґ(ВВГНГ4ґ95)+ПВЗ 1ґ95 | 520 | 364 |
4,1 |
ШЛ7 | 318,54 | 144,79 | 2ґ(ВВГНГ4ґ95)+ПВЗ 1ґ95 | 520 | 364 | 3,76 |
ШЛ8 | 318,54 | 144,79 | 2ґ(ВВГНГ4ґ95)+ПВЗ 1ґ95 | 520 | 364 | 3,42 |
Заземление, молниезащита
Проектом предусматривается система TN-C-S, где нулевой рабочий (N) проводник и нулевой защитный (РЕ) проводник объединены в одном (PEN) проводнике, при глухозаземлённой нейтрали силовых трансформаторов КТП.
Разделение на нулевой рабочий (N) и нулевой защитный проводник (РЕ) осуществляется в ГРЩ.
Заземление и молниезащита здания выполнена в соответствии с:
гл.1.7 [1]
СО 153-34.21.122 «Инструкция по устройству молниезащиты, сооружений и промышленных коммуникаций».
Проектом предусматривается контурное заземление здания. Для этого по контуру здания на глубине 0,7 м на расстоянии 1 м от фундамента проложить горизонтальный контурный заземлитель. Для заземлителя использовать сталь полосовую черную 4ґ40 мм. Все соединения проводников в земле выполнить сваркой.
В качестве молниеприёмника здания используется сетка на кровле здания из стали катанной d=8 мм, ячейка сетки 6 м. Узлы сетки приварить сваркой. Токопроводы, соединяющие молниеприёмную сетку с заземляющим устройством, прокладываются по наружным стенам через каждые 21 м по периметру здания.
К системе молниезащиты присоединить все металлические выступающие элементы на кровле здания.В качестве соединителя использовать сталь катанную d=8 мм. Все соединения выполнить в основном сваркой, также допускается болтовое крепление и вставка в зажимной наконечник.
В качестве молниеотводов использовать сталь катанную d=8 мм, уложенную под теплоизоляцию стен. Спуски молниезащиты присоединить к контуру заземления, в качестве соединителя использовать полосовую сталь черную 4ґ40. Все соединения выполнить сваркой.
В помещениях ГРЩ, РУ ВН, трансформаторных камерах выполнить контуры заземления на высоте 0,5 м от уровня пола стальной оцинкованной полосой 4ґ40 мм. Присоединить контура к системе заземления здания.
В помещении ГРЩ установить главную заземляющую шину Сu 1000ґ80ґ10 и присоединить её к контуру заземления.
К сети защитного заземления присоединить:
Нейтрали силовых трансформаторов;
Корпуса и нетоковедущие части силового оборудования;
Металлические трубы коммуникаций, входящих в здание;
Металлические части централизованных систем вентиляции и кондиционирования;
Электротехнические лотки и короба;
РЕ проводники питающей сети.
Автоматизированная система управления технологическим процессом
6.1 Назначение и цели создания АСУ ТП
Автоматизированная система управления технологическим процессом блока УФ обеззараживания очищенных сточных вод на ЛОС предназначена для централизованного эффективного управления технологическими процессами, оборудованием, их непрерывного контроля, а также для обеспечения надежности работы оборудования в технологическом процессе, для подготовки и передачи в ЦДП ЛОС обобщенной информации о технологических процессах блока УФО.
Цели создания АСУ ТП:
обеспечение обслуживающего персонала очистных сооружений полной, достоверной и оперативной информацией о технологическом процессе;
повышение надежности работы сооружений за счет своевременного предупреждения аварийных ситуаций, скорейшего их обнаружения и ликвидации;
снижение эксплуатационных затрат за счет уменьшения ущерба от аварий, поддержания более экономичных режимов работы, сокращения расходов электроэнергии;
хранение и регистрация информации о протекании технологического процесса;
повышение уровня технической оснащенности персонала.
Характеристика объекта управления
Объект управления представляет собой комплекс сооружений по обеззараживанию сточных вод с помощью ультрафиолетового облучения.
В состав комплекса входят следующие технологические сооружения: две распределительные камеры ОВ-1006 и ОВ-27 на подводящих каналах, отделение плоских сит (пять каналов), отделение УФО(восемь каналов).
Схема сооружений в виде плана показана на рис.7.2.1.
Отсечные затворы распредкамер, каналов сит и УФ показаны в виде прямоугольников сплошной окраски, регулирующие затворы секций УФ показаны в виде двухцветных прямоугольников.
Отсечные затворы камер предназначены для переключения потоков воды в случае аварий или плановых ремонтов сооружений блока УФО.
Очищенная вода через отсечные затворы распредкамер поступает в сборный канал отделения плоских сит. Пять секций отделения работают параллельно.
Сита защищают ультрафиолетовые лампы от механических включений. Для сохранения работоспособности и обеспечения требуемой пропускной способности сита регулярно очищаются с помощью электрифицированного механизма очистки. Задержанные на плоских ситах вещества сбрасываются в контейнеры, которые периодически, по мере их наполнения, заменяются на новые.
Отсечные затворы на входе и выходе каналов позволяют включать в работу требуемое количество каналов.
Управление отделением плоских сит заключается в поддержании требуемого режима очистки, который контролируется по перепаду уровней воды до и после сит.
Восемь каналов отделения УФ обеззараживания также работают параллельно. Отсечные затворы на входе и выходе каналов позволяют включать в работу или отключать требуемое количество каналов.
В отделении УФ обеззараживания расположен комплект оборудования фирмы «ЛИТ», состоящий из установленных в каждом из каналов восьми модулей ультрафиолетовых ламп. Каждый модуль управляется из шкафа ЭПРА. Два модуля объединены в секцию, два шкафа ЭПРА объединены в блок ЭПРА. Каждый канал имеет собственный шкаф управления и комплект приборов контроля.
Управление регулирующим затвором, установленным на выходе канала, должно обеспечить равномерную нагрузку на каждый из каналов и требуемый уровень воды над бактерицидными лампами.
В зависимости от расхода и свойств обрабатываемой воды изменяется интенсивность ультрафиолетового излучения с целью обеспечения требуемого бактерицидного эффекта.
С точки зрения автоматизированного управления процесс характеризуется четко выраженными периодическими изменениями возмущающих воздействий, причем возмущения имеют суточные и сезонные периоды изменений.
Контроль степени обеззараживания проводится лабораторным путем.
Контроль протекания технологического процесса проводится средствами АСУ ТП, что резко сокращает количество обходов технологической зоны.
Наличие аварийной и технологической сигнализации делает возможным контролировать объект управления, находясь вне технологической зоны, в ЦДП, МДП. Это позволяет организовать безлюдное функционирование управляемого объекта.
Функции управления объектом возлагаются на операторов МДП блока доочистки или ЦДП ЛОС, которые с помощью АРМ имеют возможность дистанционного управления отсечными затворами, ситами, каналами УФ обеззараживания
ОВ-24 Аварийный сброс
Очищенная Отделение сит
Вода
1
2
3
Очищенная 4
вода
5
Отделение УФ обеззараживания
ОВ-1006
1
2
Очищенная
Вода 3
4
5
6
7
Обеззараженная вода
8
Рис.7.2.1. Схема блока УФ обеззараживания
Схема функциональной структуры
Функциональная структура АСУ ТП блока УФО показана на листе 4. Она выполняет следующие функции автоматизированного управления:
Контроль и отображение информации о состоянии управляемого объекта;
Аварийная и технологическая сигнализация и сообщения об отказах;
Автоматическое и автоматизированное управление;
Ведение истории процесса, печать рапортов и другой отчетной документации.
На схеме элементы уровня централизованного и автоматизированного контроля и управления, к которым относятся АРМ оператора МДП и ЦДП ЛОС, показаны условно в виде прямоугольника.
Операторы системы управления получают необходимую информацию с помощью SCADA системы и назначают необходимые уставки для контуров автоматического и программно-логического управления.
Уровень локальной автоматики состоит из двух контроллеров - центрального контроллера подсистемы и контроллера отделения УФ.
Блок ДУ1 центрального контроллера обеспечивает прием команд оператора на открытие или закрытие отсечных затворов отделения сит.
Виртуальный регулятор PID1 предназначен для дистанционного включения и отключения механизмов очистки плоских сит. Регулятор изменяет временные параметры периодической очистки сит в зависимости от сигналов уровнемеров LE203 и LE204.
Блок программно-логического управления DC1 управляет открыванием и закрыванием отсечных затворов GT119 и GT111 и включением и отключением узла обеззараживания соответствующего канала. Управление производится в соответствии с конкретными уставками, задаваемыми оператором для каждой фазы выполнения программы.
В автоматическом режиме DC1 стартует после получения аварийного сигнала от блока аварийной сигнализации АС контроллера отделения УФ, а в режиме дистанционного управления DC1 обеспечивает прием команд оператора на включение или отключение канала.
Блок PID2 контроллера отделения УФ является виртуальным регулятором контура стабилизации уровня воды в канале. В контуре используется уровнемер LE и регулирующий затвор GT. Конкретное задание для уровня вводится по месту.
Блок PID3 контроллера отделения УФ управляет интенсивностью УФ излучения каждого канала по сложному алгоритму, который учитывает свойства воды в диапазоне УФ излучения, QIT ТАУ, измеренную интенсивность УФ излучения, QIT I, и расход обрабатываемой воды, FE001. Коррекция заданий для контуров управления интенсивностью, также как и в предыдущем случае, вводится в систему по месту.
Оператор может отключать режим автоматического регулирования интенсивности, при этом устанавливается максимальная мощность излучения.
Полевой уровень подсистемы включает в себя:
Уровнемеры в сборных каналах на входе и выходе секций плоских сит, на рис. –LE203,LE204;
Уровнемеры в каналах отделения УФ обеззараживания, на рис. –LE;
Расходомер и уровнемер обеззараженной воды, на рис.-FE001;
Измеритель интенсивности ультрафиолетового излучения, на рис.QIT I;
Измеритель свойств воды, на рис. – QIT ТАУ;
Электрифицированные отсечные затворы, на рис. – GT211, GT216, GT119, GT111;
Электрифицированные регулирующие затворы, на рис. – GT;
Электрифицированные сита, на рис. – GT221;
УФ лампы со шкафами ЭПРА;
Микропроцессорные низковольтные выключатели и устройства микропроцессорных защит ТП (на схеме не показаны);
Шкаф управления вентиляцией (на схеме не показан).
Режимы функционирования и диагностирования АСУ ТП
Режим функционирования АСУ ТП круглосуточный. Обеспечивается электроснабжение контроллеров и компьютеров подсистемы по 1-й категории электроснабжения.
Интеллектуальные устройства управления оснащены встроенной системой самодиагностики.
Перечень задач АСУ ТП
Автоматизированное переключение резервных узлов
Автоматизированное переключение используется для отключения аварийных и включения резервных каналов отделения УФ обеззараживания.
При появлении аварийного сигнала какого-либо канала обеззараживания автоматизированная система последовательно закрывает отсечные затворы аварийного канала и отключает аппаратуру УФ обеззараживания.
Включение резервной секции производится в следующем порядке: открывается отсечной затвор на выходе резервного канала, включается контур регулирования уровня, приоткрывается затвор на входе канала, включаются УФ лампы и полностью открывается затвор на входе канала.
Авария в отделении плоских сит отрабатывается оператором. При этом используются электрифицированные отсечные затворы секций, работающие в режиме дистанционного управления.
Автоматическое управление плоскими ситами
В системе предусмотрена возможность задания временных параметров очистки плоских сит и их изменение в зависимости от перепада уровней на ситах, измеряемых уровнемерами, установленными в общих каналах отделения сит.
Автоматическое регулирование интенсивности УФ обеззараживания
В системе предусмотрено восемь параллельно работающих контуров регулирования, по одному на каждое отделение.
Исполнительным органом контура является регулятор мощности УФ ламп.
Автоматическое поддержание уровня в секциях УФ
Контура автоматического регулирования предназначены для поддержания необходимого уровня обрабатываемой воды в отделениях обеззараживания.
В системе предусмотрено восемь параллельно работающих контуров регулирования, по одному на каждое отделение. Схема всех контуров идентична.
Управление системой очистки ламп
Оператор имеет возможность с помощью АРМ задать периодичность включения механизмов очистки ламп каналов УФ обеззараживания.
Дистанционное управление
Оператор имеет возможность с помощью АРМ в режиме дистанционного управления:
Открыть или закрыть отсечные затворы отделения сит, при этом возможна установка промежуточного положения затворов;
Открыть или закрыть затворы распределительных камер;
Включить-отключить механизмы очистки плоских сит;
Включить-отключить канал отделения УФ обеззараживания.
Решения по комплексу технических средств
В состав системы входят следующие технические средства автоматизации:
АРМ оператора МДП, укомплектованный адаптером связи с техническими средствами нижнего уровня и аппаратурой дистанционной передачи информации;
Аналогичный АРМ оператора ЦДП, укомплектованный адаптером связи с техническими средствами нижнего уровня и аппаратурой дистанционной передачи информации;
Микропроцессорные промышленные контроллеры, обеспечивающие прием и обработку необходимого количества сигналов входов-выходов;
Низковольтные микропроцессорные выключатели, Masterpact;
Приборы и электрифицированное оборудование блока обеззараживания воды.
Линии связи контроллеров и АРМ оснащены средствами защиты от помех и наводок.
Низковольтные кабельные трассы АСУ ТП прокладываются в отдельных кабельных коробах.
Линии подключения аналоговых сигналов выполняются экранированным кабелем с медными жилами.
Дискретные и аналоговые входы/выходы котроллеров имеют гальваническую развязку.
6.7 Решения по информационному обеспечению
В автоматизированной системе АСУ ТП УФО ЛОС используется три источника поступления информации.
Основной объем