Пожарно-техническая экспертиза электротехнической части проекта насосной станции по перекачке изопропилового спирта

Пожарно-техническая экспертиза электротехнической части проекта насосной станции по перекачке изопропилового спирта

Академия ГПС МВД России

Кафедра: СЭАСС

Курсовой проект

Дисциплина: пожарная безопасность электроустановок

Тема: Пожарно-техническая экспертиза электротехнической части проекта насосной станции по перекачке изопропилового спирта

Выполнил:

Проверил:

МОСКВА - 2012

Исходные данные

заземление проводник напряжение электроснабжение

Характеристика применяемых веществ

Данные питающего трансформатора и вводных магистралей

(участок I). Напряжение сети 380/220 В.

Расчетные данные силовой сети (участок II)

Напряжение сети 380/220 В.

Расчетные данные участка III

Расчетные данные осветительной сети (участок IV)

Расчетные данные заземляющего устройства

К - расположение электродов по контуру. Данные из [4].

2. Определение и нормативное обоснование классов взрывоопасности зоны

.1 Конструктивно-планировочные особенности здания

Насосная станция расположена в одноэтажном прямоугольном здании размером 6х15 м. Здание состоит из машинного зала, вентиляционных камер, тамбуров, щитовой. Все помещения изолированы друг от друга. Машинный зал имеет выход наружу и выход в тамбур, щитовая - выход наружу, вентиляционная камера - выход в тамбур. Двери (внутренние и наружные) - по ГОСТ-6629-64.

.2 Краткое описание вентиляции

Вентиляция приточно-вытяжная с механическим побуждением обеспечивает 20-ти кратный воздухообмен при перекачке изопропилового спирта. Приточная вентиляция снабжена вентилятором Ц9-57 №4 с подачей воздуха 4120 м3/ч - в машинном отделении. Двери и люки в вентиляционной камере герметичные.

.3 Особенности технологического процесса

Конструктивные особенности технологического оборудования: пожароопасные свойства обращающихся в производстве веществ. Насосная станция предназначена для слива изопропилового спирта из трех железнодорожных цистерн. Для одновременного слива из цистерн используются насосы 6НК-9х1; СВН-80; ВВН-3. В качестве запорной арматуры приняты задвижки с ручным приводом. На нагнетательных линиях насосов поставлены обратные клапаны. Все оборудование герметизировано. Наиболее опасным веществом слива является изопропиловый спирт.

.4.Согласно исходным данным помещение следует отнести к взрывоопасным зонам, так как температура вспышки паров изопропиловый спирт ниже 61ºC (п.7.3.11.[3]), однако, если технологическое оборудование и вентиляция работают исправно, т.е. при нормальной работе, относить это помещение к классу В-I нет оснований.

При аварийной ситуации расчетное избыточное давление взрывоопасной смеси превышает 5 кПа, поэтому согласно приложения 1 табл.1[5] и п. 7.3.41. [3] насосный зал следует отнести к взрывоопасной зоне классу В-Iа, а пространство на расстоянии 0,5 м от выхода наружу из насосного зала и зону с R≤3 м около вытяжной вентиляции следует отнести к взрывоопасной зоне класса В-Iб. Помещение вентиляционной камеры следует отнести к помещению с нормальной средой вследствие наличия на воздуховоде самозакрывающегося обратного клапана (п. 7.3.51 [3] ). Тамбур насосного зала (согласно п. 7.3.53 табл. 7.3.9 [3] ) следует отнести к взрывоопасной зоне класса В-Iб

3 Определение и обоснование группы и категории взрывоопасных смесей

На основании п.7.3.28 и табл. 7.3.3 [3] паро-воздушную смесь изопропиловый спирт следует отнести к категории IIа и группе Т2 (по ПИВРЭ категория 2 и группа Т2; по ПИВЭ категория 2 и группа Б; табл. 8, 9 [2]).

4 Краткая характеристика схемы электроснабжения, силового и осветительного оборудования

Питание электроэнергией насосной станции осуществляется от низковольтной сети предприятия напряжением 220/380 В; для двигателей - линейное; для ламп - фазное. Потребляемая мощность для силового и осветительного электрооборудования составляет 1000кВА. Для распределения электроэнергии используется щит станций управления (ЩСУ), скомплектованный из блоков управления серии БУ. Для распределения осветительной нагрузки в щитовой установлен щит типа ОЩВ-6.

.1 Силовое электрооборудование

Питание силовой и осветительной нагрузок осуществляется от трансформаторной подстанции (ТП) по кабелю ААБ 1(3х185+1х95), проложенный в земле. На вводе к ЩС предусмотрен аппарат типа ПН-2. Управление электродвигателями технологического оборудования производится магнитными пускателями (ПАЕ-522), а их защита - тепловыми реле ТРП-150 и ключом управления с исполнением по взрывозащите В4Т5-В (по ПИВЭ - В0Д; по ПУЭ 1ЕхdIIBТ5 по табл.10 [2] и п. 3.1 [3] ). Распределительная сеть снабжена проводом с медной жилой. Основными потребителями являются электродвигатели технологического оборудования. Для этого используются взрывонепроницаемые двигатели типа МА-36-41/4 с исполнением взрывозащиты по ПИВРЭ В2Б.

4.2 Осветительное электрооборудование

По проекту предусмотрено только общее рабочее освещение помещений. Используются светильники взрывонепроницаемого типа В3Г-200 с исполнением взрывозащиты по ПИВРЭ В3Г. Осветительная сеть от ЩС до ЩО запитана проводом НРГ 1(4х1,5), проложенным на скобах. ЩО защищен автоматом типа АЕ1031-22, а для защиты групповой осветительной сети, запитанной проводом ПВ 2(1х1,5), проложенным в газовых трубах, используется автомат типа А3161.

5 Определение и обоснование соответствия уровней и видов взрывозащиты силового и осветительного электрооборудования требованиям ПУЭ

Сопоставляя результаты нормативной и аналитической оценки пожаровзрывоопасности зон, оценки категорий и групп взрывоопасных смесей, а также по нашим данным составляем таблицу.

Сопоставление характеристик предусмотренного по проекту электрооборудования с требуемыми по нормам

6 Характеристика заземлителя повторного заземления защитного нулевого провода

В пояснительной записке указано, что все металлические части электрооборудования, нормально не находящиеся под напряжением, подлежат занулению. Для зануления силового электрооборудования во взрывоопасных зонах используют специально проложенные провода, во всех остальных помещениях используют стальные трубы силовой проводки.

Осветительное электрооборудование зануляют присоединением его к нулевому рабочему проводу. Для повторного заземления нулевого защитного провода используют наружный и внутренний контуры с расчетным сопротивлением растеканию тока 10 Ом. Для защиты от вторичных проявлений молний и статического электричества все технологические аппараты, трубопроводы и воздуховоды присоединяют к внутреннему контуру заземления. Этот вариант защитного зануления электрооборудования соответствует п.п. 7.3.132.-7.3.141 [3].

7 Проверочный расчет сечения проводников сетей по допустимому тепловому нагреву и допустимой потери напряжения. Силовая сеть

Согласно п. 7.3.93 [1] запроектированный кабель ВРБГ удовлетворяет условиям применения (зона ВI-а), так как в нем используются медные жилы.

Расчет Iраб и Iмах.

доп ≥ 1,25Ip=1,25·148=185 А

Iдоп для ААБ (3х185+1х95), проложенного в земле

Вывод: сечение кабеля на 1-ом участке требованиям удовлетворяет

Расчет сечения проводников по условиям допустимого падения напряжения

Условие:

∆Uдоп≥∑∆Uфакт ∑∆Uфакт =∆U1+∆U2

 C1=46 (аллюминевая жила)

 С2=77 (медная жила)

∆Uдоп=f(S, cosφ, Kз) из приложения 10: ΔUдоп=5.8% , следовательно условие ΔUдоп≥∑∆Uфакт (5.8>3) выполняется.

Вывод: сечение подобрано правильно.

Проверяем номинальный ток расцепителя на 2-ом участке

Iн.пред>Iраб, Iнвст> Iраб

>148,300>148-условие выполняется

проверяем на ложное срабатывание:

Iнвст> Iмах/a, , 300>962/2,5

>384,8-условие не выполняется

Вывод: предохранитель по номинальному току расцепителя на 2-ом участке неподходит

Проверяем надежность отключения автоматом А3124 аварийного участка цепи при коротком замыкании в конце защищаемой линии для взрывоопасных зон

Iкз(к) / Iн.вс ≥6;

Iк.з(к) (1)= Uф/ Zф-о (по [6] глава 3.4.)

Zф-0= [((Erф+Еrд+Еro)2+(Exф+Ехо)2)0,5] + Zт (1) (полное сопротивление по [1] глава 4.)

∑rф=rф1+rф2=ρ1l1/S1+ρ2l2/S2=0.032·90/185+0.019·40/95=0,016+0,008= 0.024 Ом

∑rдоп=rдоп тп+rдоп щсу+rдоп мп=0.015+0.025+0.03=0.015 Ом (добавочное сопротивление)

∑ro= ∑rф=rф1+rф2=ρ1l1/S1+ρ2l2/S2=0.032·90/95+0.019·40/35=0,03+0,02=0,05 Oм (активное сопротивление о-го провода)

∑хо=∑а0l0=0,09·0.0,09+0,09·0,04=0,012 Ом

∑хФ=0,012 Ом

ZT =0 Ом

 Ом

Iк.з.(к)(1)=220/0,14=1560 А

/300>4 -условие не удовлетворяется.

Вывод: предохранитель не обеспечивает условие срабатывания при КЗ защищаемой линии.

Проверяем надежность отключения автоматом предельного тока.

Iпр.а.> Iк.з.; Iпр.а=28000А

Iк.з.=Uл/1,732·Zф;

Ом

∑rф=ρl/S=0,032·90/185=0,016 Ом

∑rдоп=0,015+0,02=0,035 Ом

rТ=2,5/1000=0,0025 Ом

ХТ=drТ=3·0,0025=0,0075 Ом

∑Хф=al=0,09·0,09=0,0081 Ом

Iк.з(н)(3)=380/(1,73·0,05)=4100 А; 23000А > 4100 A - условие удовлетворяется.

Вывод: предохранительПН-2 обеспечивает надежное отключение от предельного тока..

Проверка на селективность работы автоматов А3161 и АЕ1031-22

Iн.расц.1>Iн.расц.2=20>15 - условие выполняется;

Iн.вс.1/Iн.вс.2>1,4,

/300>1,4- условие выполняется

Вывод: селективность действия аппаратов защиты обеспечивается.

Определение деления шкалы тока установок теплового реле.

± N1=(Iн-I0)/С·I0=(148-150)/0,05·150=-0,26 деления

Определяем поправку на температуру окружающей среды (+40°С) в пределах деления шкалы:

Определяем результирующее расчетное деление шкалы тока установок теплового реле: ± N = (± N1)+ (-N2) = -0,26+1= 0,8 деления (округляем до 1 деления), следовательно номинальный ток теплового реле принят правильно, а поводок регулятора реле установить на деление шкалы 1.

Осветительная сеть

Проверочный расчет сечений проводников исходя из условий допустимой потери напряжения.

∑∆Uф≤∑∆Uдоп ∆Uдоп=5,8%

∑Uф = Uф.ААБ + Uф.НРГ+Uф.ПВ;

Uф. .ААБ =2,6%

Uф.НРГ=0,8%

Uф.ПВ=0,94%

lпр=a(N-1)/2+l1=6∙(12-1)/2+12=45 м

∑Uф = Uф.ААБ + Uф.НРГ+Uф.ПВ =2,6+0,8+0,94=4,3%

∑∆Uф≤∑∆Uдоп (4,8≤5,8)- условие выполняется.

Вывод: по допустимому потери напряжения сечение выбрано верно.

Проверка автомата А3161 на надежность отключения от тока короткого замыкания в начале защищаемой линии

, Iкз=Uф/Zф-0

∑rф=0,032∙90/185+0,019∙16/1,5+0,019∙45/1,5=0,78 Ом

∑rдоп=0,015+0,02+0,03=0,065 Ом

∑r0=0,032∙90/95+0,019∙16/1,5+0,019∙45/1,5=0,8 Ом ∑хф=0,09∙0,09+0,09∙0,016+0,07∙0,045=0,013 Ом

∑х0=0,013 Ом

Zт=0 Ом

Zф-0= Ом

Iкз=220/0,85=285 А

Iкз/Iн.расц=258/15>6 - условие выполняется

Вывод: автомат А3161 не обеспечивает условие срабатывания при КЗ в начале защищаемой линии

Проверка автомата А3161 по условию надежности отключения тока КЗ в конце линии

∑rф=0,032∙90/185+0,019∙16/1,5=0,22 Ом

∑rдоп=0,015+0,02=0,035 Ом

∑r0=0,032∙90/95+0,019∙16/1,5=0,23Ом

∑хф=0,09∙0,09+0,09∙0,016=0,013 Ом

∑х0=0,01 Ом

Zт=0 Ом

Zф-0= Ом

Iкз=220/0,5=110 А

Iкз/Iн.расц=110/20>6 - условие не выполняется

Вывод: автомат А3161 обеспечивает не отключение при КЗ в конце линии.

8. Проверочный расчет соответствия заземлителя повторного заземления нулевого защитного провода

Заземлитель состоит из 6 электродов из уголка размером 40х40х4 мм и длиной 3 метров, расстояние между ними равно а=5 м. По горизонтали вертикальные электроды соединены стальной прполосой 40х4 мм. Удельное сопротивление грунта равно 100 Омхм. при сухом грунте.

Определяем ρрасч :

ρрасч=ρизмК==1·102·4,5=4500 Омхм, где К=4,5 (коэффициент, учитывающий климатические условия).

Определяем сопротивление одного вертикального электрода заземлителя .

,

где l-длина заземлителя, t=t΄+l/2=0,5+3/2=2 м , где t΄ -глубина заложения, d - условный диаметр полосы.

О м

Сопротивление всех вертикальных электродов, расположенных по контуру.

rв = rов /n·ηв, где n - количество электродов, ηв =0,73 по приложению12 [5].

rв = 128/6·1=29 Ом

Сопротивление горизонтальной полосы без учета экранирования.

rогп =0,366(ρрасч /l) lg (2l/dt΄), где d - условный диаметр полосы,l-длина горизонтальной полосы.

rогп =0,366·(450/70) lg (2*4900/0,04*2,4)=12,6 Ом;

rг= rогп/ηг=12,6/0,55=22,6 Ом

Сопротивление всего заземлителя равно (по формуле (33)[5]):

rиск =rв · rг / rв + rг =29*23/29+23=13 Ом

rнорм=30 О м, rиск=13 О м, rнорм > rиск - требование ПУЭ выполняется (п. 1.7.64)

Вывод: данное заземляющее устройство соответствует требованиям ПУЭ.

9 Заключение ПТЭ электрической части проекта насосной станции по перекачке изопропилового спирта

По проекту имеются следующие замечания:

1.   В осветительной сети АЕ-3110-22 подобран не правильно на срабатывание от КЗ, поэтому необходимо его заменить.

2.   Светильники следует устанавливать вне врывоопасной зоны, втамбуре.

Литература

1. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). М. Энергоатомиздат, 1986г.

. Черкасов В.Н. Пожарно-техническая экспертиза электрической части проекта. М.: Стройиздат,1987год.

. Задания и методические указания к выполнению контрольной и курсовой работ по электротехнике и пожарной профилактике электроустановок./Под редакцией В.Н. Черкасова/. М.: ВИПТШ МВД РОССИИ, 1996г.

. Черкасов В.Н., Шаровар Ф.И. Пожарная профилактика электроустановок. М.: ВИПТШ МВД СССР,1987 г.

. Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности (НПБ 105-95) М.; Главное управление Государственной противопожарной службы МВД России, 1995 г.

. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. М.: Энергоатомиздат,1983г.

. Задачник по профилактике электроустановок./Под редакцией В.Н. Черкасова/. М.:ВИПТШ МВД СССР, 1989г.