Электроснабжение сахарного завода

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО  ПО ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

НИЖНЕКАМСКИЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ  ИНСТИТУТ

________________________________________

Кафедра Электротехники                                              и Электропривода

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Студента   

Тема «Электроснабжение сахарного завода»                                            ________

 

 

 

Зав. кафедрой                                             

Руководитель 

Рецензент  

Дипломант

Консультанты:

По экономической  части 

По безопасности жизнедеятельности 

Нормоконтроль

 

 

 

г. Нижнекамск 2009 г.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

Введение …………………………………………………………………………… 6

1 Технологический процесс……………………………………………………….10

2 Показатели качества электроэнергии…………………………………………..15

3 Выбор напряжения электрической  сети………………………………………..23

4 Определение расчетных электрических  нагрузок……………………………..26

4.1 Расчетная нагрузка ремонтно-механического цеха №7……………………..26

4.2 Расчетные нагрузки для остальных  цехов завода…………………………....28

4.3 Определение расчетной нагрузки  электрического освещения……………...30

4.4 Расчетная нагрузка всего  завода………………………………………………31

5 Определение количества и мощности трансформаторов……………………...34

5.1 Предварительный выбор количества  цеховых трансформаторов на предприятии………………………………………………………………………..34

5.2 Определение мощности КУ напряжением  до 1 кВ и выше…………………34

5.3 Выбор варианта количества  цеховых трансформаторов……………………35

5.4 Выбор местоположения  и мощности трансформаторов ГПП………………36

5.5 Определение количества трансформаторов  в каждом цехе………………...36

5.6 Выбор мощности батарей конденсаторов……………………………………38

6 Выбор схемы внутреннего электроснабжения  и ее параметров……………...39

6.1 Выбор схемы межцеховой сети……………………………………………….39

6.2 Выбор сечений жил кабелей  распределительной сети………………………40

6.3 Технико- экономические показатели  и сравнение двух вариантов  схем…..46

7 Расчет токов короткого замыкания……………………………………………..51

7.1 Составление схемы замещения  и расчет ее параметров…………………….51

7.2 Определение токов короткого  замыкания……………………………………53

7.3 Выбор оборудования…………………………………………………………..54

 

8 Релейная защита и автоматика………………………………………………….58

8.1 Назначение релейной  защиты и автоматики………………………………....58

8.2 Основные требования, предъявляемые  к релейной защите и автоматике…59

8.3 Защита кабельных линий и  цеховых трансформаторов……………………..62

9 Безопасность жизнедеятельности……………………………………………….68

9.1 Повышенное значение тока и напряжения в электрической цепи………….68

9.2 Повышенный уровень электромагнитных  излучений……………………….70

9.3 Повышенный уровень шума на  рабочем месте………………………………71

9.4 Защита от повышенного уровня  электромагнитных полей…………………73

9.5 Борьба с повышенным уровнем шума………………………………………. 74

9.6 Противопожарные меры при  эксплуатации электроустановок……………..74

9.7 Требования к персоналу……………………………………………………….75

9.8 Производственная санитария………………………………………………….76

10 Расчет заземления  и молниезащиты механического  цеха……………………79

11 Расчет электроосвещения  механического цеха……………………………….83

11.1 Выбор системы освещения  и освещенности цеха………………………….83

11.2 Выбор типа и  мощности источника света…………………………………..83

12 Экономическая часть…………………………………………………………...91

13 Монтаж токопроводов напряжением 6-35 кВ………………………………...99

Заключение………………………………………………………………………..110

Список использованной литературы…………………………………………….111

Приложения...……………………………………………………………………..113

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Электроэнергетика является базовой отраслью российской экономики, обеспечивающей потребности народного хозяйства и населения в электроэнергии и теплоэнергии и экспорт электроэнергии в страны СНГ и дальнего зарубежья. От устойчивой и надежной работы отрасли во многом зависит энергетическая безопасность страны.

В условиях роста производства промышленности электроэнергетика становится одним из жизнеобеспечивающих секторов экономики и одним из факторов экономического развития, а её надежное функционирование – важнейшим условием перехода России к высокому стандарту и уровню жизни.

Перспективы развития электроэнергетики  определены Электроэнергетической  стратегией России на период до 2020 г., которая  была утверждена Правительством РФ 28 августа 2003 г.

Как и в настоящее  время, в перспективе структуру  вводов генерирующих мощностей будут определять особенности территориального размещения топливно-энергетических ресурсов:

• новые атомные электростанции должны сооружаться в европейских районах страны и частично на Урале и Дальнем Востоке;
• гидроэлектростанции целесообразно строить в основном в Сибири и на Дальнем Востоке;
• тепловые электростанции на угле придется вводить не только в Сибири и на Дальнем Востоке, но и в европейских районах страны;
• при модернизации газомазутных ТЭС основным направлением станет замена паровых турбин на парогазовые установки в новых корпусах тех же площадках, а сооружение новых газовых ТЭС будет осуществляться исходя из ресурсов газа.

В перспективе роль и  значение атомной энергетики в обеспечении  надежного электроснабжения потребителей возрастут. Энергетической стратегией России намечается при благоприятном варианте развития увеличить производство электроэнергии на АЭС до 195 млрд. кВт. ч в2010 г., а в 2020 г. – до 300 млрд. кВт. ч, для чего необходимо ввести на АЭС до указанного последнего срока 34-36 млн. кВт мощностей.

В условиях неравномерного размещения топливных ресурсов большое  значение имеет программа развития гидроэнергетики. Так, до 2010 г. Должно быть завершено сооружение Бурейской  ГЭС на Дальнем Востоке, Зарамагской, Зеленчукских и каскада Нижне-Черекских ГЭС на Северном Кавказе, начат ввод мощностей на строящихся гидроэлектростанциях, крупнейшими из которых являются Богучанская ГЭС в Сибири, Усть-Среднеканская ГЭС на Дальнем Востоке, Ирганайская ГЭС на Северном Кавказе.

После 2010 г. предусматривается продолжение экономически оправданного гидроэнергетического строительства с вводом на ГЭС по 3-4 млн. кВт мощностей в пятилетку. В соответствии с этим в 2011-2020 гг. должно быть закончено сооружение Богучанской ГЭС в Сибири, Нижне-Бурейской и Вилюйской ГЭС на Дальнем Востоке. Необходимо также приблизить начало сооружения Южно-Якутского гидроэнергетического комплекса и строительства каскада ГЭС на Нижней Ангаре, чтобы ввести первые агрегаты головных ГЭС до 2020 г.

Кроме того, в оао рао “ЕЭС России” изучаются возможности сооружения Туруханской ГЭС с установленной мощностью 12 млн. кВт и ежегодной выработкой 46 млрд. кВт ч электроэнергии. Осуществление этого проекта сделало бы Туруханскую ГЭС  крупнейшей электростанцией в России, поставив ее в один ряд с такими грандами мировой гидроэнергетики, как ГЭС “Итайпу” в Бразилии и ГЭС “Три ущелья” в Китае.

Основой электроэнергетики  на всю рассматриваемую перспективу  останутся тепловые электростанции, доля которых в структуре установленной  мощности отрасли сохранится на уровне 62 – 65%. Выработка электроэнергии на ТЭС к 2020 г., как намечается, возрастет в 1,4 – 1,5 раза по сравнению с 2001 г. и может составить в год 655 – 690 млрд. кВт∙ч к 2020 г.

Необходимость радикального изменения условий топливообеспечения ТЭС в европейских районах и ужесточение экологических требований обуславливают потребность скорейшего внедрения новых технологий в теплоэнергетике. Для ТЭС, работающих на газе, такими технологиями, прежде всего являются парогазовый цикл, газотурбинные надстройки паросиловых блоков и газовые турбины с утилизацией тепла; для ТЭС, использующих твердое топливо, – это экологически чистые технологии сжигания угля в циркулирующем кипящем слое, а позже – газификация угля с использованием генераторного газа в парогазовых установках. Переход от паротурбинных к парогазовым ТЭС должен обеспечить повышение КПД установок до 50 %, а в перспективе – до 60% и более.

Важным направлением повышения тепловой экономичности  следует считать строительство  новых угольных энергоблоков на суперкритические параметры пара (30 МПа, 600 ⁰С) на таких энергоблоках КПД может достигать 45 – 46 %, что позволит существенно снизит прирост потребности ТЭС в топливе.

Перспективное развитие основной электрической сети ЕЭС  России направлено на достижение устойчивого и надежного функционирования в условиях конкурентного оптового рынка мощности и электроэнергии. Суммарная протяженность воздушных линий электропередачи напряжением 330 кВ и выше, которые будут введены за период до 2020 г., должна составить в зависимости от варианта развития 25 – 35 тыс. км.

В целях устранения технических  ограничений, сдерживающих формирование конкурентной среды на ФОРЭМ, особое внимание будет уделено развитию системообразующих электрических  сетей, которые обеспечат:

• полную выдачу мощности крупных электростанций, в том числе АЭС;
• надежное электроснабжение потребителей;
• реализацию межсистемных эффектов от совместной работы всех объединенных энергосистем в составе ЕЭС;
• экспорт электроэнергии и мощности в энергосистемы соседних государств и параллельную работу с энергосистемами стран СНГ и Балтии.

Высшими классами напряжения в ЕЭС России на рассматриваемую  перспективу остаются 1150 кВ для сетей  переменного тока и 1500 кВ для передачи постоянного тока. Целесообразность эффективного использования этих классов напряжения будет определена по мере вовлечения в балансовую структуру отрасли топливно-энергетического потенциала восточных регионов страны и европейской части России.

Первоочередными задачами развития межсистемных электрических связей являются:

• усиление связи между восточной и европейской частями ЕЭС России путем сооружения воздушных линий электропередачи напряжением 500 и 1150 кВ, а после 2010 г. – и передачи постоянного тока. Это позволит сократить завоз восточных углей в европейские районы страны, а также полнее использовать мощности ТЭС и ГЭС Сибири;
• перевод межсистемных связей между ОЭС на напряжения 750 и 500 кВ;
• осуществление услуг по транспортировке и распределению электрической энергии на ФОРЭМ.

 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

Производство сахара- песка  на свеклосахарных заводах осуществляется по типовым технологическим схемам или по схемам, к ним приближающимся. Типовые технологические схемы разрабатываются на основе современных достижений науки и техники при условии получения вырабатываемого продукта высокого качества. Для выполнения отдельных операций в технологической схеме применяется типовое технологическое оборудование. При уборке и транспортировке свеклы, кроме зелени, прилипшей к свекле, к ней примешиваются мелкие и тяжелые примеси. При приемке сахарной свеклы на завод, сырьевая лаборатория проводит анализ получаемой свеклы. Технологическое качество сахарной свеклы характеризуется рядом показателей, из которых основными являются сахаристость и чистота свекловичного сока свеклы, они взаимосвязаны: с увеличение сахаристости повышается и его чистота. Приемку сахарной свеклы, отбор образцов, определение загрязненности и сахаристости проводят в соответствии с требованиями ГОСТ. Корнеплоды кондиционной сахарной свеклы должны соответствовать следующим требованиям: физическое состояние, не потерявшее тургор цветушные корнеплоды, в % не более 1, подвяленные корнеплоды не более 5%, корнеплоды с сильными механическими повреждениями не более 12%, зеленая масса не более 3%, содержание мумифицированных, подмороженных, загнивших корнеплодов не допускается. Партии свеклы осматриваются, делятся по категориям, взвешиваются вместе с транспортом. Проводится определение общей загрязненности, а затем на полуавтоматической линии УЛС-1-сахаристости. После проведения технологической оценки сахарной свеклы она поступает на хранение.

Минимальные потери сырья обеспечивают хранение его на комплексных гидромеханизированных  складах.

Гидромеханизированные склады с твердым  покрытием, оборудованной системой гидроподачи и вентилирования позволяют резко сократить потери свекломассы и сахара, но и значительно  повысить эффективность использования всего комплекса технических средств и операций при разгрузке, складировании, хранении и подачи свеклы в переработку. Механизированные способы возделывания и уборки сахарной свеклы привели к тому, что значительно увеличилась ее загрязненность. Следовательно, свеклу отмывают от прилипшей к ней почве, во-первых, для предохранения ножей в резке от их притупления и, во-вторых, для предупреждения загрязнения диффузионного сока. Свекла частично отмывается от приставших к ней примесей в гидравлическом транспорте и свеклоподъемных устройствах. После отмывания свеклы, вода от свекловодяной смеси отделяется на дисковых водоотделителях. Отмытую свеклу из свекломойки элеватором, после которого установлен контрольный ленточный транспортер с подвесным электромагнитным сепаратором, направляют в бункер перед свеклорезками. Для извлечения сахара из свеклы диффузионным способом свекле необходимо придать вид стружки. Процесс получения стружки из свекловичного корня осуществляется на свеклорезках при помощи диффузионных ножей, установленных в специальных рамках. Стружка не должна перемешиваться в ходе процесса, а лишь перемещаться, если в аппарате имеются транспортирующие устройства. Для получения диффузионного сока высокого качества в аппарате следует поддерживать определенную температуру, а длительность диффундирования должна быть оптимальной. Диффузионный сок - поликомпонентная система. Он содержит сахарозу и несахара, представленные растворимыми белковыми, пектиновыми веществами и продуктами их распада, редуцирующими сахарами, аминокислотами и др. Все насахара в большей или меньшей мере препятствуют получению кристаллической сахарозы и увеличивают потери сахарозы с мелассой. Поэтому одно из важнейших задач технологии сахарного производства является максимальное удаление  несахаров из сахарных растворов. Для решения этой задачи применяются физико-химические процессы очистки. Несахара диффузионного сока различны по химической природе и в силу этого обладают широким спектром физико-химических свойств, что обуславливает различную природу реакций, приводящих к удалению их из осадка. При использовании в качестве реагентов для очистки гидроксида кальция и диоксида углерода осуществляются реакции коагуляции, осаждения, разложения, гидролиза, адсорбции и ионообмена. Преимущество типовой схемы перед схемой очистки диффузионного сока с горячей оптимальной преддефекацией состоит в том, что холодная (теплая) прогрессивная преддефекация с противоточным движением извести и сока позволяет полнее осадить вещества коллоидной дисперсности, не разлагая их в щелочной среде, и получить плотный и устойчивый к пептизации коагулят. Основной эффект сульфитации заключается в предотвращении образования красящих веществ. При выборе схемы очистки диффузионного сока из свеклы того или иного качества необходимо руководствоваться требованиями к технологическим показателям диффузионного сока и сока очищенного. Критерием в этом должен быть максимальный выход сахара, соответствующего показателям ГОСТ, при оптимальном расходе извести. Достижение поставленных требований обеспечивают соблюдение оптимальных параметров и использованием вспомогательных материалов для интенсификации процессов. По значению выполняемых функций, сложности и стоимости в тепловой схеме центральное место занимает выпарная установка, которая состоит из отдельных аппаратов. Кристаллизация сахара- завершающий этап в его производстве. Здесь выделяют практически чистую сахарозу из многокомпонентной смеси, которой является сироп. В сокоочистительном отделении из диффузионного сока удаляется около 1/3 несахаров, остальные несахара вместе с сахарозой поступают в продуктовое отделение, где большая часть сахарозы выкристаллизовывается в виде сахара-песка, а несахара остаются в межкристальном растворе. Выход сахара на 75% зависит от потерь сахара в мелассе. Потери в продуктовом отделении определяют технико-экономические показатели завода. Качество сахара прямо связано с потерями его в мелассе. Задачей оптимизации технологического процесса является выбор между глубоким истощением мелассы и качеством песка. Задача получения сахара стандартного качества решается с помощью многоступенчатой кристаллизации, при этом потери будут минимальны. Наибольшее распространение получили двухступенчатая и трехступенчатая схемы продуктового отделения. Для получения сахара хорошего качества используют гибкие схемы, предусматривающие оперативное перераспределение потоков в соответствии с ситуацией на заводе. Рациональная технологическая схема продуктового отделения должна иметь столько ступеней кристаллизации, чтобы суммарный эффект кристаллизации составлял 30-33%, а коэффициент завода составлял бы 80%  при среднем качестве свеклы. В достоинства трехпродуктовой схемы можно включить более высокий выход (37%) и высокое качество получаемого товарного продукта. От прочих схем она отличается прямоточностью, существует один рециркуляционный контур- возврат клеровки. Уваривание осуществляют в вакуум- аппаратах периодического действия, поэтому после уваривания утфель выгружается в буферную промежуточную емкость приемной мешалки. Желтый сахар направляют в клеровочную мешалку, где растворяют сульфитированным соком сатурации или сиропом. Клеровка с массой долей сухих веществ 65-72% направляется в сборник сиропа после выпарной установки, где смешивается с сиропом и направляется на сульфитацию, а затем используется для уваривания утфеля. Целью сушки является удаление поверхности влаги и обеспечении длительного хранения кристаллического сахара. На сушку направляется сахар с температурой 60⁰С после центрифугирования влажностью 0,8-1,2%. Для обеспечения длительного хранения влажность должна соответствовать относительной влажности хранилища. Влажность и температура нормируют в зависимости от способа хранения. Существуют два способа хранения: тарный в мешках 50кг влажность до 0,14% и температура до 25⁰С и бестарный- в силосах емкостью 10000-20000 тонн влажностью не более 0,04% и температурой до 22⁰С. После центрифуг сахар- песок влажностью 0,8-1,8% падают виброконвейером к элеватору. Влажный сахар поднимается элеватором и попадает в сушильную часть установки, где высушивается горячим воздухом. Сушка производится в прямотоке, что позволяет не превышать критическую температуру разложения сахарозы 85⁰С. Охлаждение сахара осуществляется в противотоке, температура сахара понижается до 20⁰С. Высушенный и охлажденный сахар- песок подается на машину рассева, где отделяются конгломераты и мелкие фракции. Для бестарного хранения формируются фракции с коэффициентом однородности до 10%. После рассева сахар направляется в бункера, находящиеся в упаковочном отделении, из которых затаривается в мешки, взвешивается, зашивается и ленточным транспортером направляется в склад. При бестарном хранении сахар подается в дозреватель для удаления внутренней влаги из объема кристалла за счет диффузии приблизительно на 10 суток, после чего сахар направляется в силос.