9446

дой. В центральном кондиционере наружный воздух обрабатывается по схеме, описанной для одноканальной системы, и при расчетных условиях для теплого периода года подводится к доводчикам, имея температуру от 7 до 11 °С ниже поддерживаемой в помещении.

Водовоздушные системы кондиционирования воздуха проектируются по четырем схемам:

-схема 1 – одноканальная двухтрубная с вводом в эжекционные доводчики (ЭКД) или вентиляторные доводчики (КД): холодного первичного воздуха и горячей воды; теплого первичного воздуха и холодной воды (в холодный период в нерабочее время вместо холодной подается горячая вода для отопления); посезонно холодного или теплого первичного воздуха и горячей и холодной воды;

-схема 2 – одноканальная трехтрубная с вводом в ЭКД или в КД холодного первичного воздуха, горячей и холодной воды;

-схема 3 – одноканальная четырехтрубная с вводом в ЭКД или в КД холодного первичного воздуха, горячей и холодной воды;

-схема 4 – двухканальная с вводом в ЭКД или в КД теплого и холодного первичного воздуха и холодной воды.

3.24. Назначение, конструктивные особенности и принцип работы основных секций центрального кондиционера

Центральный кондиционер состоит из отдельных типовых секций, герметично соединенных между собой. Корпус кондиционера исполнен на базе каркаса из алюминиевых профилей, к которым крепятся постоянные и съемные (для доступа к агрегатам) панели.

Панели состоят из наружного и внутреннего оцинкованных листов, между которыми устанавливается минераловатная теплоизоляционная прокладка. В целях облегчения подхода к узлам установки предусмотрены открываемые смотровые двери или съемные панели со стороны обслуживания. Требования к параметрам кондиционируемого воздуха лежат в основе технологической компоновки, поэтому набор секций может быть весьма разнообразен.

Секции могут быть скомпонованы в двухъярусном исполнении или с учетом рельефов помещений, в которых устанавливается кондиционер. Кроме стандартных типовых компоновок существует возможность создания собственной уникальной компоновки кондиционера. Размеры секций унифицированы и зависят, как правило, от расхода и скорости обрабатываемого в кондиционере воздуха. Центральные кондиционеры включают в себя различные типы секций.

Секция охлаждения представляет собой водяной или фреоновый теплообменниквоздухоохладитель, изготовленный из медных трубок (от 4 до 8 рядов) с алюминиевыми ребрами. В качестве хладагента могут быть охлажденная вода, смесь воды и гликоля, фреон. Хладагент в зависимости от типа рабочей среды может поступать от чиллера, градирни или артезианской скважины. Коллекторы выполнены из стальной оцинкованной трубы. Входные и выходные патрубки коллектора имеют наружную резьбу. Стандартно коллекторы оснащаются дополнительными патрубками для спуска хладагента и отведения воздуха. Распределительный и обратный коллектор фреоновых теплообменников изготавливают из медных трубок.

Патрубки коллекторов выведены наружу секции. Воздухоохладитель имеет кожух из оцинкованной стали. Кожух может быть оборудован специальными транспортными держателями, облегчающими демонтаж и транспортировку. Оребрение трубок воздухоохладителя производится, как правило, пластинчатыми ребрами, что обеспечивает высокую теплоотдачу при низком аэродинамическом сопротивлении теплообменника. Число рядов трубок и расстояние между ребрами в зависимости от типоразмера секции может быть различным.

Стандартно в секцию охлаждения устанавливается поддон для конденсатной воды, сделанный из нержавеющей листовой стали и оснащенный выведенным наружу сливным патрубком, к которому присоединяется переливной сифон, водяной затвор. Водяные воздухоохладители оснащаются противозамораживающими термостатами.

За секцией охлаждения в центральном кондиционере устанавливаются, как правило, при скоростях обрабатываемого воздуха выше 2,5 м/с эффективные сепараторы (каплеуловители).

100

Скорость воздуха должна находиться в диапазоне 2,5...5,0 м/с. Потери давления при этом составят до 16 Па.

Всекции воздухонагревания могут использоваться водяные, паровые или электрические нагреватели. Конструктивно воздухонагреватели выполнены, как и воздухоохладители, из медных трубок с алюминиевым оребрением. Коллекторы и патрубки диаметром до 25 мм выполнены из медных трубок, диаметром более 32 мм – из стальных трубок с антикоррозийным покрытием. Стандартно коллекторы оснащаются дополнительными патрубками с резьбой, предназначенными для спуска воды и отвода воздуха. Патрубки коллекторов выведены наружу. Концы патрубков подающего и обратного коллектора также имеют резьбу. Кожух теплообменников имеет специальные транспортные держатели, облегчающие демонтаж и транспортировку. Оребрение трубок воздухонагревателя произведено пластинчатыми ребрами, с шагом от 1,6 до 4,0 мм. В качестве теплоносителя могут быть использованы вода или водяной пар.

Электрические нагреватели выполнены в форме прямоугольного параллелепипеда с укрепленными в корпусе греющими элементами в виде спирали или оребренных ТЭНов. Электрические нагреватели подключаются в электрической сети: 380 В/50 Гц. Такая конструкция позволяет легко демонтировать нагреватель из секции для осмотра и ремонта. Элементы нагревателя укреплены вертикально, а контакты выведены к клеммовой панели на боковой стенке корпуса нагревателя. Каждый элемент отдельно выведен к клеммовой панели, однако для ступенчатого регулирования их соединяют блоками по три штуки. Нагреватель имеет термостат безопасности, ограничивающий чрезмерный рост температуры внутри системы, а также отключение нагревателей в случае прекращения подачи воздуха.

Увлажнение воздуха в центральном кондиционере осуществляется в секции оросительного увлажнения водой (форсуночной камере) или секции парового увлажнения. Камера орошения состоит из корпуса, в который установлены трубные гребенки, поддон и насос. В форсуночной камере происходит адиабатическое увлажнение воздуха циркуляционной водой, которая поступает из поддона. Воздух вступает в непосредственный контакт с поверхностью капель воды, распыляемой с помощью форсунок. Распыляясь, вода превращается в густой туман мелких капель, сквозь который движется воздух, поглощая водяные пары. Производительность форсунок зависит от диаметра выходного отверстия, давления и температуры воды перед форсункой. Установка форсунок в поперечном сечении форсуночной камеры выполняется на трубных гребенках, к которым циркуляционным насосом подается вода из поддона. Распыливающие форсунки выполнены так, чтобы снизить загрязнение отложениями.

Поддон выполняет функции резервуара запасной емкости воды, обеспечивающего плавную работу насоса. Поддон оснащен водосливом с поплавковым клапаном для спуска оборотной воды, а также водяным вводом для пополнения выпаренной воды.

Циркуляционный насос размещен возле поддона на кронштейне. На всасывающем патрубке насоса расположен сетчатый фильтр.

Конструкцию форсуночной камеры дополняют два сепаратора-капле-уловителя, предотвращающие унос капель воды к последующим секциям центрального кондиционера. Один работает на выходе из секции как сепаратор, другой является направляющим для выравнивания потока воздуха на входе. Эти сепараторы являются высокоэффективными элементами оборудования. Сепараторы изготовлены из пластмассовых профилей, они имеют несущую конструкцию из нержавеющей стали.

Вследствие уноса воды с воздухом в процессе увлажнения необходимо восполнять потери воды. Подпитка водой регулируется с помощью поплавка, который помещен на питательном патрубке, а циркуляционная выпускается ручным шаровым клапаном, размещенным на нагнетательной стороне насоса.

Кожух секции увлажнения изготовляется из нержавеющего листа, что полностью исключает коррозию, имеет окно для контроля и освещения внутреннего объема.

Эффективность увлажнения в секции такого типа составляет около 90 %.

Всостав секции парового увлажнения входят кожух секции, сепаратор пара, термодинамический конденсатоотводчик, фильтр, инжекционное сопло, серводвигатель в стандартном ис-

101

полнении, напряжением питания 220 В и сигналом управления от 0 до 10 В.

Тип парогенератора подбирается в зависимости от необходимого расхода пара. В конструкцию секции входит также распределительная паровая труба из нержавеющей стали с инжекционными соплами, фильтр пара, термодинамический конденсатоотводчик, а также электронные устройства регулирования уровня воды и автоматической продувки.

Увлажнение воздуха сухим перегретым паром имеет следующие преимущества:

-быстрое смешивание водяных паров с воздухом и легко регулируемое количество впрыскиваемого пара позволяет очень точно регулировать влажность воздуха;

-сухой перегретый пар не содержит минеральных частиц и бактерий;

-минимальные эксплуатационные расходы;

-консервация парового увлажнителя сведена к минимуму.

Количество и размеры фильтрующих элементов, применяемых в установке, зависят от ее модели. Фильтрующие элементы корзинчатых фильтров закреплены в рамках с помощью пружинных прихватов, обеспечивающих герметичность, а также легкую и быструю смену.

Фильтрующая ткань исполнена из очень тонких синтетических волокон, не гигроскопичных, кислотоустойчивых и стойких к большинству органических растворителей.

Все фильтры могут работать при температуре до 60 °С.

Секция шумоглушения предназначена для снижения уровня шума, создаваемого центральным кондиционером. Если по условиям технологической компоновки непосредственно перед секцией шумоглушения необходимо установить вентиляторную секцию, то требуется применять специальную секцию с рассекателями воздуха, позволяющую выровнять скорость и направление потоков воздуха в поперечном сечении секции шумоглушения.

Вентиляторная секция предназначена для транспорта воздуха в центральный кондиционер

иего подачи в обслуживаемые помещения.

Вкондиционерах применяются радиальные вентиляторы одностороннего и двухстороннего всасывания низкого и среднего давления. В зависимости от требуемой производительности и напора используются вентиляторы с рабочими лопатками, загнутыми вперед, или с лопатками, загнутыми назад, что обеспечивает легкое регулирование параметров сети. Вентиляторная секция имеет два исполнения:

- нагнетательный патрубок является выходом из кондиционера; - промежуточная секция.

Производительность вентиляторной секции соответствует мощности центрального кондиционера.

Максимальная температура работы вентилятора 80 °C, максимальная температура работы стандартного двигателя 40 °С, диапазон рабочих (эксплуатационных) температур − 30...+80 °С. Напор вентилятора 200...2500 Па. Возможна поставка вентиляторной группы во взрывобезопасном исполнении.

При проектировании систем вентиляции и кондиционирования для экономии теплоты и холода целесообразно использовать тепловые вторичные энергетические ресурсы:

- теплота воздуха, удаляемого системами общеобменной вентиляции, кондиционирования воздуха и местных отсосов, когда рециркуляция воздуха не допустима;

- теплота и холод технологических установок, пригодные для вентиляции и кондиционирования воздуха.

Для использования теплоты удаляемого из помещений воздуха применяются теплоутилизаторы, которые подразделяются на три типа:

- перекрестноточные (рекуперативные) теплообменники; - вращающиеся (регенеративные) теплообменники;

- система с промежуточным теплоносителем, из двух теплообменников.

Тип теплоутилизатора определяет и тип соответствующей секции центрального кондиционера. Регулирование количества воздуха (наружного и рециркуляционного), поступающего в центральный кондиционер, осуществляется воздушными клапанами. Регулирование осуществляется с помощью электропривода, устанавливаемого на клапане.

102

4.Системы электроснабжения

4.1.Состав системы электроснабжения

Промышленная система электроснабжения включает в себя различные подстанции – питающие, распределительные, трансформаторные и преобразовательные. Они связаны между собой кабельными и воздушными линиями, а также токопроводами высокого и низкого напряжения. Весь комплекс сооружений направлен на качественное и бесперебойное обеспечение электроэнергией в нормальных и послеаварийных режимах.

Система электроснабжения строится таким образом, чтобы она была надежна, удобна и безопасна в обслуживании и обеспечивала необходимое качество энергии и бесперебойность электроснабжения в нормальном и послеаварийном режимах. В то же время система электроснабжения должна быть экономичной по затратам, ежегодным расходам, потерям энергии и расходу дефицитных материалов и оборудования. Экономичность и надежность системы электроснабжения достигается путем применения взаимного резервирования сетей предприятий и объединения питания промышленных, коммунальных и сельских потребителей.

Рис. 57. Принципиальная схема системы электроснабжения

Электрической частью энергосистемы называется совокупность электроустановок электрических станций (ЭС) и электрических сетей энергосистемы.

Электрическая сеть совокупность электроустановок для передачи и распределения электрической энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных (ВЛ) и кабельных линий (КЛ) электропередачи, работающих на определенной территории. Подстанцией называют электроустановку, служащую для преобразования и распределения электроэнергии и состоящую из трансформаторов или других преобразователей энергии, распределительного устройства, устройства управления и вспомогательных сооружений.

В зависимости от преобразования той или иной функции они называются трансформаторными (ТП) или преобразовательными (ПП). Трансформаторную подстанцию называют комплектной КТП (КПП), если в ее состав кроме трансформаторов (преобразователей) при сборке воходят так же щиты низкого напряжения и другие необходимые элементы.

Распределительным устройством (РУ) называют электроустановку, служащую для приема и распределения электроэнергии и содержащую коммутационные аппараты, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства (компрессорные, аккумуляторные и др.), а также устройства зашиты, автоматики и измерительные приборы. Если все или основное оборудование РУ расположено на открытом воздухе, оно называется открытым (ОРУ), в здании закрытым (ЗРУ). Распределительное устройство, состоящее из полностью или частично закрытых

103

шкафов и блоков со встроенными в них аппаратами, устройствами защиты и автоматики, поставляемое в собранном или полностью подготовленном для сборки виде, называют комплектным и обозначают: для внутренней установки — КРУ, для наружной — КРУН.

Распределительным пунктом называют электроустановку, предназначенную для приема и распределения электроэнергии на одном напряжении без преобразования и трансформации (чаще этот термин соотносят с РП до 1 кВ). Для напряжения 10(6) кВ в практике электроснабжения широко применяется эквивалентное понятие «распределительная подстанция» (РП).

Распределительный пункт напряжением до 1 кВ называют, как правило, силовым (сборкой). Распределительным щитом (РЩ) называют распределительное устройство до 1 кВ, предназначенное для управления линиями сети и их защиты.

Станция управления комплектное устройство до 1 кВ, предназначенное для дистанционного управления электроустановками или их частями с автоматизированным выполнением функций управления, регулирования, защиты и сигнализации. Конструктивно станция управления представляет собой блок, панель, шкаф, щит.

Блок управления – станция управления, все элементы которого монтируют на отдельной плите или на отдельном каркасе. Панель управления – станция управления, все элементы которой монтируют на щитах, рейках или других конструктивных элементах, собранных на общей раме или металлическом листе.

Щит управления (щит станций управления ЩСУ) сборка из нескольких панелей или блоков на объемном каркасе.

Шкаф управления станция управления, защищенная со всех сторон таким образом, что при закрытых дверях и крышках исключается доступ к токоведущим частям.

Потребитель электроэнергии (ПЭ) – один ЭП или группа ЭП, объединенные общим технологическим процессом и размещающиеся на определенной территории. Основные характеристики ПЭ: установленная мощность, род тока, напряжение, частота тока, режим работы, степень бесперебойности электроснабжения.

Установленная мощность – номинальная полная мощность ПЭ.

Род тока может быть постоянным или переменным. Как правило, ПЭ постоянного тока питаются от индивидуальных преобразователей, поэтому их можно считать системами переменного тока.

Напряжение. Род, величина и число фаз зависят от конкретных потребителей электроэнергии. Наиболее распространены однофазное напряжение переменного тока 220В и трехфазное напряжение переменного тока 380В. При подключении однофазной нагрузки к трехфазной сети рекомендуется, чтобы неравномерность нагрузки по фазам не превышала 15%. В таком случае нагрузка считается симметричной и расчет оборудования производится, как для трехфазной нагрузки. При сильно неравномерной нагрузке мощность оборудования считается по наиболее загруженной фазе. Например, при мощностях 10, 20 и 30 кВт на фазах, соответственно, общая нагрузка будет считаться 90 кВт.

Частота тока зависит от технологического процесса и может составлять от долей Гц до МГц. Промышленная частота сети в нашей стране 50 Гц.

4.2. Классификация потребителей электроэнергии по режиму работы

Различают до 6 различных режимов работы в зависимости от продолжительности включения и вида нагрузочной диаграммы, основные режимы работы – длительный, кратковременный и повторно-кратковременный.

Длительный режим, когда потребитель электроэнергии находится длительно во включенном состоянии. В течение работы температура электрооборудования установки, зависящая от величины протекаемого тока, выходит на установившееся значение (компрессоры, вентиляторы, конвейерные ленты). Расчетная мощность оборудования в данном режиме соответствует номинальной мощности оборудования.

104

КI категории относят электроприемники (ЭП), перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. Питание таких ЭП обеспечивается от двух независимых взаимно резервирующих источников. Перерыв в электроснабжении допустим лишь на время автоматического восстановления питания при отказе одного из источников.

Ко II категории относят ЭП, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта. Перерыв в электроснабжении допустим на время включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

КIII категории относят все остальные электроприемники, электроснабжение которых можно выполнять от одного источника питания при условии, что его перерывы, необходимые для ремонта и замены поврежденного элемента, не превышают одних суток.

Опасность электропоражения человека определяется значением приложенного к нему напряжения, которое, в свою очередь, зависит от схемы включения человека в электрическую цепь, а также от режима работы и параметров электрической сети.

4.4. Классификация сетей по режиму работы нейтрали

Сети могут быть выполнены с изолированной или глухозаземленной нейтралью. Изолированная нейтраль (рис. 61, а) нашла достаточно широкое применение в отече-

ственных энергетических системах. Данный способ заземления применяется для генераторов или трансформаторов. В этом случае их нейтральные точки не соединяются с заземляющим контуром. В распределительных сетях на 6-10 киловольт нейтральной точки может не быть вообще, поскольку соединение трансформаторных обмоток выполняется методом треугольника. Достоинством режима изолированной нейтрали является отсутствие необходимости быстрого отключения первого однофазного замыкания на землю. Кроме того, в местах повреждений образуется малый ток, при условии малой токовой емкости на землю. Основные недостатки изолированной нейтрали: Возможные дуговые перенапряжения перемежающегося характера дуги малого тока в месте однофазного замыкания на землю. Повреждения могут возникнуть во многих местах по причине пробоя изоляции на других соединениях, где возникают дуговые перенапряжения. По этой причине выходят из строя сразу многие кабели, электродвигатели и другое оборудование.

107

Дуговые перенапряжения воздействуют на изоляцию в течение продолжительного времени. В результате, в ней постепенно накапливаются дефекты, что приводит к снижению срока эксплуатации. Все электрооборудование необходимо изолировать на линейное напряжение относительно земли. Места повреждений довольно сложно обнаружить. Реальная опасность поражения людей электротоком в случае продолжительного замыкания на землю. При однофазных замыканиях не всегда может быть обеспечена правильная работа релейной защиты, поскольку значение реального тока замыкания полностью связано с режимом работы сети, в частности, с количеством включенных присоединений.

Рис. 61. Сети с изолированной (а) и глухозаземленной (б) нейтралью: 1 – электроприемник, 2 – заземление на стороне установки, 3 – заземление на стороне трансформатора.

В электроустановках, где используется глухозаземленная нейтраль (рис. 61, б), поврежденный участок должен быстро и надежно отключаться в автоматическом режиме в случае возникновения замыкания между фазой и заземляющим проводником. В связи с этим, при напряжении до 1000 вольт, корпуса оборудования должны обязательно соединяться с заземленной нейтралью установок. Таким образом, обеспечивается быстрое отключение поврежденного участка в случае короткого замыкания с помощью реле максимального тока или предохранителя. Заземление нейтрали в глухом режиме предусмотрено для четырехпроводных сетей переменного тока. В таких случаях выполняется глухое заземление нулевых выводов силовых трансформаторов. Соединяются все части, подлежащие заземлению и нулевой заземленный вывод. Нулевой провод должен быть цельным, без предохранителей и каких-либо разъединяющих приспособлений. В качестве глухозаземленной нейтрали воздушных линий с напряжением до 1 киловольта используется нулевой провод, прокладываемый вместе с фазными линиями на тех же опорах. Все ответвления или концы воздушных линий, длиной свыше 200 метров подлежат повторному заземлению нулевого провода. То же самое касается вводов в здания, где имеются установки, подлежащие заземлению. В качестве естественных заземлителей могут использоваться железобетонные опоры, а также заземляющие устройства, защищающие от грозовых перенапряжений. Таким образом, изолированная и глухозаземленная нейтраль обеспечивает нормальную работу релейной защиты генераторов и трансформаторов. Кроме того, они надежно защищают людей от поражения электрическим током. По этой причине ток через контур заземления направится в сторону нейтрали силового трансформатора. Это приводит к короткому замыканию с большой величиной электрического тока. На превышение заданного параметра должен будет среагировать защитный коммутационный аппарат: плавкая вставка или автоматический выключатель. За счёт этого повреждённый участок цепи будет выведен из работы. Таким образом, организуется быстрая локализация аварийного режима.

108

4.5. Сети защитного заземления

Защитным заземлением называется преднамеренное соедиение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей установки с целью электробезопасности. Назначение – предотвратить возможность поражения людей электрическим током при соприкосновении с корпусами оборудования и другими нетоковедущими частями электроустановки, оказавшимися под напряжением вседствие неисправности.

Зануление – это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Нулевой защитный проводник – проводник, соединяющий зануляемые части с нейтральной точкой обмотки источника тока или ее эквивалентом. Зануление применяется в сетях напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью. В случае пробоя фазы на металлический корпус электрооборудования возникает однофазное короткое замыкание, что приводит к быстрому срабатыванию защиты и тем самым – автоматическому отключению поврежденной установки от питающей сети. Такой защитой являются плавкие предохранители или максимальные автоматы, установленные для защиты от токов коротких замыканий; магнитные пускатели со встроенной тепловой зашитой; контакторы с тепловым реле и другие приборы. При пробое фазы на корпус ток идет по пути «корпус – нулевой провод – обмотки трансформатора – фазный провод – предохранители». Ввиду того что сопротивление при коротком замыкании мало, сила тока достигает больших величин и предохранители срабатывают. Назначение нулевого провода в электрической сети – обеспечить необходимую для отключения электроустановки величину тока короткого замыкания путем создания для этого тока цепи с малым сопротивлением. Нулевой провод должен быть проложен так, чтобы исключить возможность обрыва; в нулевом проводе запрещается ставить предохранители, выключатели и другие приборы, способные нарушить его целостность. Проводимость нулевого провода должна составлять не менее 50 % проводимости фазного провода. В качестве нулевых защитных проводников применяют голые или изолированные проводники, стальные полосы, алюминиевые оболочки кабелей, различные металлоконструкции зданий и др. Контроль зануления электрооборудования производится при его приемке в эксплуатацию, а также периодически в процессе эксплуатации. Один раз в пять лет должно производиться измерение полного сопротивления петли «фаза-нуль» для наиболее удаленных, а также наиболее мощных электроприемников, но не менее 10 % их общего количества.

Рис. 62. Защитное заземление и зануление

Защитное отключение является частным случаем защитного зануления. В отличие от зануления, защитное отключение может применяться в любых сетях независимо от принятого режима нейтрали, величины напряжения и наличия в них нулевого провода.

Защитное отключение – это система защиты, автоматически отключающая электроустановку при возникновении опасности поражения человека электрическим током (при замыкании на землю, снижении сопротивления изоляции, неисправности заземления или зануления). Защитное отключение применяется в том случае, когда трудно выполнить заземление или зануле-

109