Доклад Вашему вниманию представлен дипломный проект, в котором рассматривается вопрос использования низкокалорийных газов в когенерационных установках. Следовательно, рассматриваются 2 актуальные проблемы 1 использование возобновляемых источников энергии с низкими затратами 2 более эффективное использование топлива КПД когенерационных установок существенно выше, чем у класических электростанций и котелен .
На 1 плакате показано сравнение раздельного и комбинированного производства електроенергии и тепла. Как видно при раздельном производстве электроэнергии - на электростанциях из 100 единиц топлива, можно получить около 40 электроэнергии - на котельной из 100 единиц топлива - около 80 теплоэнергии. Общая эффективность использования топлива составляет 40 80 200 60 При комбинированном производстве из 100 единиц топлива можно получить около 35 электроэнергии и 55 теплоэнергии.
Общая эффективность использования топлива составляет 35 55 100 90 Для комбинированного производства электрической и тепловой энергии используют когенерационные установки. Сейчас существует множество фирм - производителей когенерационных установок, которые предлагают разнообразные технические и инвестиционные проекты, ориентированные на индивидуальные потребности заказчика. Многие из них предлагают проекты внедрения КУ под ключ .
Период реализации таких проектов - 1-2 месяца. На 2 плакате представлена Класификация КУ по типу основного двигателя. Различают КУ с - паровой турбиной - Двигателем Внутреннего Сгорания - газовой турбиной - также возможны их комбинации. В КУ с паровой турбиной конденсат подаётся в экономайзер, где происходит первичный подогрев воды. Подогретая вода подаётся в котел, где сжигается топливо.
Образуется пар, который подаётся в пароперегреватель. Сухой перегретый пар срабатывается в турбине, которая приводит во вращение генератор переменного тока. Отработанный пар является источником тепловой энергии. Мощность единичной машины от 0,5 до 1000 МВт. Общий КПД до 82 . В КУ с двигателем внутреннего сгорания топливо срабатывается в
ДВС, который приводит во вращение генератор переменного тока. Охлаждение ДВС осуществляется через технологический контур. В теплообменнике происходит подогрев холодной воды. Большенство тепла, произведенного в ДВС, выводится с выхлопными газами. Газы поступают в теплообменник. Здесь происходит нагрев сетевой воды до 99 0С.
Если нельзя обеспечить утилизацию тепловой мощности через технологический контур ДВС, необходимо эту мощность вывести в отдельный охладительный контур, что является главным недостатком этой установки. Мощность единичной машины от 3 кВт до 6 МВт. Общий КПД до 92 . В КУ с газовой турбиной компрессор сжимает входной воздух, что вызывает повышение его температуры. Этот воздух подается в камеру сгорания вместе с топливом, где происходит сгорание.
Горячие газы поступают на турбину, которая приводит во вращение генератор переменного тока. Отработанные газы с турбины подаются в теплообменник, в кот. подогревается сетевая вода или образуется пар. Мощность единичной машины от 0,25 до 300 МВт. Общий КПД до 87 . В качестве главного вида топлива для когенерационных установок, как правило, используется природный газ. В последнее время все чаще находят применение и альтернативные виды топлива - низкокалорийные
газы. На плакате 3 представлены низкокалорийные газы и проблемы их использования. К низкокалорийным газам относятся все виды горючих газов, кроме природного. На диаграмме газы расположены в порядке возрастания их теплотворной способности - газ химической промышленности - пиролизный газ - коксовый газ - газ мусорных свалок - биогаз - газ сточных вод - факельный газ - пропан - бутан. К основным проблемам использования низкокалорийных газов в
КУ относятся - неустойчивость давления газа - переменное содержание метана - загрязнение газов - высокая влажность. Это может привести к увеличению содержания вредных веществ в отработанных газах, колебанию выходной мощности КУ, отключению оборудования, неполному сгоранию топлива, коррозии двигателя и оборудования для регенерации теплоты. В дипломном проекте рассмотрено использование низкокалорийных газов в когенерационных установках на примере биогаза. На плакате 4 представлен расчет энергоустановки, которая проектируется
на небольшом фермермерском хозяйстве в Харьковской области. На ферме находится 150 голов крупного рогатого скота. Общая мощность потребителей электроэнергии 72 кВт. После внедрения энергоустановки, сумарная мощность потребителей электроэнергии, с учетом собственных нужд установки, снизится до 63 кВт, за счет использования тепловой энергии, которая вырабатывается в
когенерационной установке. Средняя электрическая нагрузка с учетом коефициента одновременности, равного 0,35, составит 63 0,35 22,05 кВт Из практических данных, для выработки 1кВт ч электроэнергии с учетом КПД когенерационной установки необходимо 0,439 м3 биогаза. Т.о.суточная необходимость в биогазе составит 22,05 0,439 24 232,32 м3 Продуктивность биосырья от 1 КРС в сутки составляет в среднем 30кг.
Выход биогаза из 1 тонны сырья от КРС составляет 50 м3. Суточный выход биогаза из сырья от 150 КРС составит 150 0,03 50 225 м3 Т.к. выход биогаза из сырья от КРС не покрывает суточную необходимость в биогазе 225 232,32 то возникает необходимость в альтернативной биомассе. Например остатки урожая, зерновые отходы, трава, солома и прочее. Выход биогаза из 1 тонны альтернативной биомассы составляет 200 м3.
Суточная необходимость в альтернативной биомассе составит 153 кг. Полный цикл сбраживания сырья 30 суток. Общая масса сырья в биореакторе расчитывается как сумма суточных масс альтернативного сырья и сырья от КРС умноженная на цикл сбраживания. Она составит около 140 тонн. Биогазовый реактор имеет форму циллиндра с диаметром 8 м и высотой 4 м. Общий обьем реактора 200 м3. На плакате 5 представлена принципиальная схема энергоустановки.
Схема состоит из двух основных узлов биогазовый реактор 1 и когенерационная установка 2 . Биосырье из фермы 3 транспортером подается в бункер сырья 4 . В этот же бункер догружается альтернативное сырье. Затем сырье подается в биогазовый реактор насосом Н1. Отработанное вещество отгружается насосом Н2 в бункер отработанного вещества 5 .
Включение насосов Н1 и Н2 ручное, а отключение автоматическое по уровню . В биореакторе происходит сбраживание сырья, в результате которого выделяется биогаз, основными компонентами которого являются метан CH4 - 55-70 и углекислый газ СО2 - 28-43 , а также в очень малых количествах другие газы, например, сероводород H2S . Биореактор утеплен теплоизоляционным материалом и также оборудован системой подогрева 12 для поддержания
температуры термофильного процесса 50-560С . Биогазовый реактор оборудован предохранительным клапаном ПК1, предназначенным для защиты реактора от повышенного давления. При повышении давления газа в биореакторе до 0,05 атм 5 кПа электронно-контактный манометр ЭКМ1 дает команду компрессору 7 на включение. Компрессор закачивает биогаз в газгольдер 8 , допустимое давление - 10 атм. Газгольдер объемом 10м3 содержит запас газа.
При снижении давления газа в биореакторе до 0,02 атм 2 кПа ЭКМ1 дает команду на отключение компрессора. При повышении давления в газгольдере до 10 атм ЭКМ2 дает команду на отключение компрессора. Для защиты от повышенного давления газгольдер оборудован предохранительным клапаном ПК2. При снижении давления в газгольдере до 4 атм ЭКМ2 дает команду на включение двигателя Д - привода мешалки сырья в биореакторе.
Бактерии наиболее активны в средней зоне, поэтому при перемешивании сырья в биореакторе резко возрастает выработка биогаза. В газгольдере происходит очистка биогаза от влаги, которая заключается в его охлаждении и повышении давления. Для слива конденсата предусмотрен дренаж 9 . Для уменьшения содержания сероводорода в биогазе используется фильтр 6 , который установлен сразу после биореактора. Из газгольдера газ поступает в ДВС КУ.
Постоянство давления газа на уровне 0,1 атм на входе в ДВС обеспечивает редуктор 10 . Управление соотношением газ - воздух выполняется специальным клапаном, входящим в состав КУ. КУ вырабатывает электро- и теплоэнергию, что полностью покрывает нужды фермы. В дипломном проекте был произведен технико-экономический расчет энергоустановки. Итоговые расчеты сведены в таблицу, представленную на плакате 6.
Капитальные затраты на энергоустановку - 174 900 грн Годовые затраты на обслуживание энергоустановки - 2 620 грн Число часов работы энергоустановки в год - 8000 часов Тариф на электроэнергию - 22,5 коп кВт ч Себестоимость электроэнергии на энергоустановке - 1,3 коп кВт ч Годовая экономия электроэнергии - 201 600 кВт ч
Годовая экономия в денежном эквиваленте - 42 740грн Срок окупаемости энергоустановки - 4,09 лет В дипломном проекте также рассмотрены вопросы охраны труда и гражданской обороны. Плакат 1 Плакат 2. Плакат 3. Плакат 4 Плакат 5. Плакат 6. 97 РЕФЕРАТ Пояснювальна записка 74 с 12 рис 11 таблиць, 22 джерел інформації, 1 додаток. Ключові слова КОГЕНЕРАЦІЯ,
КОГЕНЕРАЦІЙНА УСТАНОВКА, ГАЗОПОРШНЕВИЙ ДВИГУН, БІОГАЗ, ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ. Робота присвячена рішенню актуальної проблеми використання низькокалорійних газів у когенераційних установках. Об єктом дослідження є невелике фермерське господарство в с. Новодмитрівка Харківської області, специфіка споживання енергії на якому
ідеально підходить для впровадження когенераційной установки. Саме це й пояснює вибір фермерського господарства, як об єкта для навчального проектування, а можливість видобутку збіднених газів у великій кількості біогаз підтверджує обґрунтованість вибору. Основними етапами роботи були загальна оцінка ефективності когенераційних систем, аналіз енергоспоживання на об єкті дослідження, виявлення проблем, пов язаних з використанням
низкокалорийних газів у когенераційних установках, способи їхнього рішення й розробка системи енерго- і теплопостачання об єкта дослідження. Результати роботи можуть бути використані при розробці реального інвестиційного проекту в сільському господарстві по впровадженню когенераційної установки, що працює на біогазі РЕФЕРАТ Пояснительная записка 74 с 12 рисунков,
11 таблиц, 22 источников информации, 1 приложение. Ключевые слова КОГЕНЕРАЦИЯ, КОГЕНЕРАЦИОННАЯ УСТАНОВКА, ГАЗОПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, БИОГАЗ, ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ. Работа посвящена решению актуальной проблемы использования низкокаллорийных газов в когенерационных установках. Объектом исследования является небольшое фермерское хозяйство в с.
Новодмитровка Харьковской области, специфика потребления энергии на котором идеально подходит для внедрения когенерационной установки. Именно это и объясняет выбор фермерского хозяйства, как объекта для учебного проектирования, а возможность добычи обедненных газов в большом количестве биогаз подтверждает обоснованность выбора. Основными этапами работы были общая оценка эффективности когенерационных систем, анализ энергопотребления на обьекте исследования, выявление проблем, связанных с использованием низкокаллорийных газов в когенерационных
установках, способы их решения и разработка системы енерго- и теплоснабжения объекта исследования. Результаты работы могут быть использованы при разработке реального инвестиционного проекта в сельском хозяйстве по внедрению когенерационной установки работающей на биогазе. ABSTRACT Explanatory note contains 74 p 12 pictures, 11 tables, 22 sources to information, 1 exhibit. Keywords
COGENERATION, COGENERATION SETTING, GAS PISTON ENGINE, BIOGAS, TEKHNIKOEKONOMIQUE EFFICIENCY. Work is dedicated to decision of actual problem of the of low-caloric gases in cogeneration setting. Object of the study is a small farming facilities in v. Novodmitrovka Kharikivska reg. Specifics of the consumption to energy on which ideal suits for introducing given cogeneration setting on him. Exactly this and explains the choice farming facilities, as object
for scholastic designing, but possibility of the mining impoverished gas in good supply biogas confirms motivation choice. Main stage of the work were a general estimation to efficiency cogeneration systems, analysis consumption to the energy on object studies, revealing the problems, in accordance with use low-caloric gases gas in cogeneration setting, ways of their decision and system development energy- and providing to the heat object of the study. The
Results of the work can be used at development of the real investment project in agricultures on introduction cogeneration setting working at biogas. ЗМІСТ Перелік позначень та скорочень Вступ 1. Огляд сучасних когенераційних установок 1.1 Визначення КТЕ 1.2. Опис КУ та їх застосування 1.3. Класифікація КУ по типам основного двигуна 1.4. Перспективи когенрації 2.
Особливості використання ДВЗ в КУ 2.1. Типова схема системи КТЕ з ДВЗ 2.2. Паливо для ДВЗ 2.3. Витрати типових ДВЗ 2.4. Питання навколишнього середовища 3. Низькокалорійні гази і проблеми використання їх у КУ 3.1. Низькокалорійні гази 3.1.1. Газ хімічної промисловості 3.1.2. Пиролізний газ 3.1.3.
Попутний нафтовий газ 3.1.4. Газ сміттєвих звалищ 3.1.5. Газ стічних вод 3.1.6. Біогаз 3.2. Проблеми використання низькокалорійних газів і способи рішення цих проблем 3.2.1. Стійкість тиску газу 3.2.2. Змінний вміст метану 3.2.3. Очищення низькокалорійних газів 4. Розрахункова частина 4.1. Опис об єкта дослідження 4.2.
Розрахунок енергоустановки 4.3. Опис робочого процесу енергоустановки 5. Техніко-економічне обґрунтування 5.1. Капітальні витрати на реалізацію проекту 5.2. Розрахунок собівартості й терміну окупності 5.3. Висновки 6. Охорона праці й навколишнього середовища 6.1. Загальні питання охорони праці й навколишнього середовища 6.2. Виробнича санітарія 6.2.1. Мікроклімат 6.2.2. Освітлення 6.2.3.
Шум і вібрація 6.3. Техніка безпеки 6.4. Пожежна безпека 6.5. Організація робочого місця користувача ЕОМ 7. Цивільна оборона Висновки Список джерел інформації Додаток A УМОВНІ ПОЗНАЧЕННЯ ДП - дипломний проект ККД - коефіцієнт корисної дії КУ - когенерацыйна установка КТЕ - комбіноване вироблення теплової
і електричної енергії з єдиного джерела первинного палива ДВЗ - двигун внутрішнього згоряння ОД - объект дослідження ВРХ - велика рогата худоба ЕУ - энергетична установка ОКГ - основний керуючий гвинт ЛЕП - лінія електропередач ВСТУП На сьогоднішній день питання енергетичної безпеки поставлене особливо гостро.
Більша частина основних фондів енергетики давно застаріла фізично і морально. Зараз директор практично кожного підприємства в країні в тому або іншому ступені замислюється про енергозбереження, дивлячись на рахунки, які надходять від енергопостачальників. Але ця проблема не нова у світі. Безліч фахівців різних країн бачать її рішення в децентралізації виробництва теплової та електричної енергії в об
єднанні їх в одному енергетичному об єкті - когенераційної установці. Зараз існує безліч фірм - виробників КУ, які пропонують різноманітність технічних і інвестиційних проектів, орієнтованих на індивідуальні потреби замовника. Багато хто з них пропонують проекти впровадження КУ під ключ , в яких КУ поставляється комплектно, що знижує витрати часу й засобів на розробку, монтаж
і налаштування обладнання. Період реалізації таких проектів - 1-2 місяця. У світовій енергетиці простежується стійка тенденція до збільшення виробництва й споживання енергії. Навіть із урахуванням значних структурних змін у промисловості й переходу на енергозберігаючі технології, потреби в тепло- і електроенергії в найближчі десятиліття будуть збільшуватися. Тому особливо широке застосування когенераційних установок у світі говорить про нову тенденцію до розвитку
локальної енергетики, як найбільш економічно ефективної й екологічної галузі паливно-енергетичного комплексу. Як головний вид палива для когенераційних установок використається природний газ, але останнім часом все частіше знаходять застосування й альтернативні види палива, насамперед біогаз. Біогаз можна здобути у біогазовых станціях, розташованих поблизу водостічних станцій, звалищ комунального відходу і сільськогосподарських підприємств зі спеціалізацією на тваринництво.
Метою даного дипломного проекту є вивчення й способи рішення актуальної проблеми використання низкокалорійных газів у когенераційних установках. Проведен збір даних про існуючі види збіднених газів, їхніх властивостях, особливості використання збіднених газів як пальне для когенераційних установок. Саме властивості газів є одним з головних параметрів, які впливають на їхню застосовність як пальне для двигунів когенераційних
установок. Деякі властивості можуть значно вплинути на вартість обладнання або повністю виключити його експлуатацію. Виробництво електроенергії для власних потреб за допомогою КУ значно дешевше в порівнянні з покупкою її з мережі, у випадку її продажу можна скористатися вигідними тарифами для електроенергії, зробленої з поновлюваних джерел енергії. Оскільки биогаз є супровідним продуктом при переробці органічних відходів, витрати на експлуатацію
установки будуть зв язані тільки з відрахуваннями на устаткування й на сервісне обслуговування. Доходи будуть становити як зекономлені кошти за тепло й електроенергію, так і кошти за продаж електроенергії в мережу. 1 ОГЛЯД СУЧАСНИХ КОГЕНЕРАЦІЙНИХ УСТАНОВОК 1.1 Визначення КТЕ Традиційний спосіб постачання електричною й тепловою енергією полягає в закупівлі електроенергії у електростанції
загального користування й виробленні пари або гарячої води за допомогою котла. Якщо електропостачання й теплопостачання можна об єднати, то загальний ККД системи буде значно вище. Тому КТЕ являє собою комбіноване виробництво теплоти й електроенергії з одного і того ж первинного джерела енергії. В умовах зростання цін на енергоносії
і посилювання вимог по екологічній безпеці такі системи набувають все більше поширення. У ряді країн Заходу з явилися національні програми, які заохочують застосування КТЕ. Багато хто із цих програм підтримують застосування КТЕ в промисловому виробничому секторі за рахунок надання грантів і фінансування техніко-економічних обґрунтувань подібних установок.
КТЕ знайшли також застосування в багатьох будинках, особливо лікарнях, готелях і спортивних центрах. Данія відома тим, що підтримала використання КТЕ для систем районного опалення. КТЕ в містах дозволяє ефективно доповнювати ринок енергопостачання, без реконструкції мереж. Поява установок дозволяє розвантажити електричні мережі, забезпечити стабільну якість електроенергії і робить можливим підключення нових споживачів.
Автономна робота установки дозволяє забезпечити споживачів електроенергією зі стабільними параметрами по частоті й по напрузі, тепловою енергією зі стабільними параметрами по температурі. Технологія когенерації дійсно одна з ведучих у світі. Що цікаво, вона чудово поєднує такі позитивні характеристики, які нещодавно вважалися практично несумісними. Найбільш важливими рисами варто визнати найвищу ефективність використання палива, більш ніж задовільні
екологічні параметри, а також автономність систем когенерації. Для одержання максимальної фінансової вигоди від застосування КТЕ подібна установка повинна працювати в режимі, близькому до оптимального що звичайно, відповідає вихідній потужності близької до максимального протягом більшої частини робочого часу у році. Це, у свою чергу, означає, що повинен існувати попит на тепло й електроенергію.
Крім того, потреба в теплоті й електроенергії повинні збігатися оскільки звичайно не представляється можливим зберігати теплоту або електроенергію . Хоча звичайно завжди є можливість експортувати теплоту іншим користувачам або в районні теплові мережі, а електроенергію - у національну об єднану енергосистему 1 . Використання принципу когенерації дозволяє споживачеві стати незалежним від перебоїв електроенергії або її недоліку, при одночасному автономному теплообеспеченні.
1.2 Опис КУ та їх застосування Для комбінованого вироблення теплової й електричної енергії використовують когенераційну установку. Когенераційними установками КУ називаються установки, що одночасно виробляють електричну й теплову енергію. Вони складаються із двигуна, генератора, теплообмінників, модуля керування, комунікаційних систем 2 . КУ є ефективною альтернативою тепловим мережам, завдяки гнучкій зміні параметрів теплоносія залежно
від вимог споживача в будь-який час року. Вона не схильна до залежності від економічного стану справ у великих теплоенергетичних компаніях. КУ виробляє електроенергію й теплову енергію в співвідношенні 1 1,2. Доход або економія від реалізації електроенергії і теплоенергії покриває всі витрати на КУ, окупність капітальних вкладень відбувається швидше окупності коштів, витрачених на підключення до теплових мереж, забезпечуючи тим найшвидше й стійке повернення
інвестицій. Суттєва різниця між капітальними витратами на енергопостачання від мереж й енергопостачання від власного джерела полягає в тому, що капітальні витрати, пов язані із придбанням КУ, відшкодовуються, а капітальні витрати на підключення до мереж безповоротно губляться при передачі новоспоруджених підстанцій на баланс енергетичних компаній. Капітальні витрати при застосуванні КУ компенсуються за рахунок низької собівартості енергії в цілому 3
. Звичайно повне відшкодування капітальних й експлуатаційних витрат відбувається після експлуатації КУ протягом трьох-чотирьох років. Перевагами КУ зявляються - низька, у порівнянні з тарифами централізованих систем вартість кВт години - менші втрати при передачі теплової енергії у порівнянні із центральними теплотрасами - невеликий строк окупності - автономне теплообеспечення - близькість до споживача приводить до відсутності необхідності в дорогих
ЛЕП і підстанціях - екологічна безпека - мобільність - легкість монтажу - простота й ефективність в обслуговуванні тощо. Використання газу різного складу природний, попутний, біогаз тощо дозволяє застосовувати КУ у всіляких галузях економіки нафто-газодобуваюча промисловість, будівництво, сільське господарство, очисні спорудження, хімічна промисловість тощо . КУ виробляються серіями, залежно від потужності - установка малої потужності застосовуються, в основному, для покриття власних потреб малих підприємств
й організацій в електроенергії з використанням тепла для опалення - установки середньої потужності застосовуються, насамперед, на промислових підприємствах, об єктах соціальної сфери, для зниження вартості електроенергії в час-пік - установки великої потужності застосовується на великих промислових підприємствах й у міських котельнях, для продажу електроенергії й зниженні вартостя тепла. КУ комплектуються синхронними або асинхронними електрогенераторами.
Асинхронні генератори працюють паралельно з електромережею. Синхронні генератори можуть працювати як паралельно з мережею, так й в автономному режимі або в аварійному режимі. Режим роботи можна комбінувати між собою. Вироблена електрична енергія має параметри 380 220В, 50 Гц. Тепло відводиться опалювальною водою, з параметрами 70 - 90 С. КУ оснащені противошумною ізоляцією і глушником вихлопу.
1.3 Класифікація КУ по типам основного двигуна Найпоширенішими типами КУ, що наявні на ринку є 1. Двигун внутрішнього згоряння в комплексі із теплообмінником, що забезпечує утилізацію теплоти, що відходить, рисунок 1.1 Рис.1.1 - Типова схема системи КТЕ із ДВЗ На практиці застосовують два типи поршневих двигунів Із запаленням від стиску аналог автомобільні або суднові дизелі , які можуть працювати на дизельному
паливі або природному газі з додаванням 5 дизельного палива для забезпечення запалення паливної суміші . На ринку доступні моделі від 3 квт до 6 МВт вихідної електричної потужності. Незважаючи на повсюдну тенденцію використовувати газ в основному по екологічних причинах , у деяких випадках відсутність газопроводу, ціна будівництва, час роботи економічно виправдано використати дизельне паливо З іскровим запалюванням аналог автомобільного бензинового двигуна .
Електрична вихідна потужність двигунів цього типу, як правило, на 15 - 20 нижче, ніж у дизелів обмежується спеціально для запобігання детонації . Теплова потужність у них також нижче, ніж у дизелів. Двигуни з іскровим запалюванням можуть працювати на чистому газі природний газ, біогаз й інші низькокалорійні гази . 2. Газотурбінний двигун, рисунок 1.2
Рис.1.2 - Газотурбінний двигун Газотурбінний двигун- тепловий двигун, в якому газ стискується і нагрівається, а потім енергія стислого й нагрітого газу перетвориться в механічну роботу на валу газової турбіни. На відміну від ДВЗ, у газотурбінному двигуні процеси відбуваються в потоці газу, що рухається. Максимальна ефективність обладнання досягається на потужностях від 5 МВт і вище до 250 МВт 4 . Принцип роботи газових турбін полягає в наступному газ, що нагнітає в камеру
згоряння компресором, змішується із повітрям, формуючи паливну суміш, і підпалюється. Продукти, що утворюються, із високою температурою 900 - 1200 С , проходячи через кілька рядів лопаток, установлених на валу турбіни, приводять до обертання турбіни. Механічна енергія вала передається через понижуючий редуктор електричному генератору. Теплова енергія вихідних з турбіни газів поступає у теплоутилізатор.
Замість виробництва електроенергії, механічна енергія турбіни може використовуватися для роботи насосів, компресорів тощо. Температура вихідних з турбіни газів становить 450 - 550 С. Електричний ККД газової турбіни становить 25 - 35 , залежно від параметрів роботи конкретної моделі турбіни й характеристик палива. У складі когенераційних систем ефективність зростає до 90 розраховуючи на умовну одиницю витраченого
палива по теплотворній здатності . Робота турбіни супроводжується високим рівнем шуму, тому для їх установки використовуються індустріального типу будівлі у тому числі контейнерного типу , які також забезпечують влагозахисність обладнання. 3. Парова турбіна, рисунок 1.3 Рис. 1.3 - Парова турбіна Парова турбіна - вид парового двигуна, у якому струмінь пари, діючи на лопатки ротора, викликає його обертання. Парові турбіни використовуються як первинні двигуни промислових
КУ протягом багатьох років. Пара, що утвориться в паровому котлі, розширюючись, під високим тиском проходить через лопатки турбіни. Турбіна обертається і виробляє механічну енергію, використовувану генератором для виробництва електроенергії. Електрична потужність системи залежить від того, наскільки великий перепад тиску пари на вході й виході турбіни. ККД парової турбіни в частині генерації електроенергії нижче, ніж у газових турбін або двигунів внутрішнього згоряння, але в складі когенераційних систем сумарна
ефективність парової турбіни може досягати 84 розраховуючи на умовну одиницю витраченого палива залежить від теплотворної здатності палива . Для ефективної роботи пар у турбіну повинен подаватися із високими тиском і температурою 42 бар 400 С або 63 бар 480 С . Такі умови висувають підвищені вимоги до котельного обладнання, що приводить до прогресивного зростання капітальних витрат і вартості супроводу. Перевагою технології
є можливість використання в котлі найширшого спектру палив, включаючи тверді. Однак використання важких нафтових фракцій і твердого палива знижує екологічні показники системи, які визначаються складом продуктів, що відходять із котла, горіння. Парові турбіни виробляють набагато більше тепла, ніж електроенергії, у результаті мають місце високі витрати на установлену потужність. 1.4 Перспективи когенрації
Енергосистеми будуть зацікавлені у підключенні КУ до своїх мереж, тому що при цьому вони здобувають додаткову потужність, що генерує, без капітальних вкладень на будівництво електростанції. У такому випадку енергосистема закуповує дешеву електроенергію для її послідовної реалізації по більш вигідному тарифі. Теплові мережі одержують можливість знизити виробництво тепла й закуповують дешеве тепло для його реалізації
прилеглим споживачам за допомогою існуючих теплових мереж. Більш того, енергопостачання від КУ дозволить знизити щорічні витрати на електро- і теплопостачання в порівнянні з енергопостачанням від енергосистем приблизно на 100 за кожен кВт номінальної електричної потужності КУ, у тому випадку, коли КУ працює в базовому режимі генерації енергії при 100 навантаженні щорічно . Таке можливо, коли КУ живить навантаження в безперервному циклі роботи або, якщо
він працює паралельно з мережею. Останнє рішення є вигідним також для електричних і теплових мереж. По шляху застосування КУ пішли більшість розвинених країн Європи, такі як Англія, Німеччина, Австрія тощо. Сьогодні усе більше прихильників КУ з являються й у нас в Україні. На сьогоднішній день на свинофермі компанії Агро-Овен с. Єленовка, Магдаліновський район, Дніпропетровська область знаходиться діюча
КУ, що працює на біогазі 5 . Когенераційні технології одержали розвиток у компаніях Caterpillar, Deutz AG Дойтц АГ , General Electric GE , GE Jenbacher, Kawasaki Кавасакі , MAN B W МАН Б В , Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. MHI , Solar Turbines Солар Турбинз , Turbomach SA Турбомах , Wartsila Вяртсиля ,
Waukesha Engine Division Вокеша . 2 ОСОБЛИВОСТІ ВИКОРИСТАННЯ ДВЗ У КУ 2.1 Загальний опис Двигун внутрішнього згоряння ДВЗ - це тип двигуна, теплова машина, у якій хімічна енергія палива звичайно застосовується рідке або газоподібне вуглеводневе паливо , що згоряє в робочій зоні, перетвориться в механічну роботу. ДВЗ відрізняється найбільшою ефективністю, надійністю й універсальністю.
Це викликано, насамперед, сучасними вимогами до екологічної чистоти навколишнього середовища, а також до зниження експлуатаційних витрат на органічне паливо й доступністю його використання. ДВЗ використовуються для роботи в складі КУ, призначених для постійної й періодичної роботи зняття пікових навантажень з комбінованим виробленням електроенергії й тепла когенерація . Крім того, вони можуть використовуватися для забезпечення роботи абсорбційних холодильних установок
тригенерація у системах кондиціонування. Для використання в КУ випускаються двигуни внутрішнього згоряння в діапазоні потужностей від 3 кВт до 6 Мвт потужність на валу . ДВЗ надає руху генератору електричного струму. Агрегат покладений на фундаментній рамі через пружні амортизатори й закритий шумозахисним кожухом. Більшість тепла, яке вироблене ДВЗ, виводиться через теплообмінник у сполучний трубопровід вторинного
контуру. Вихлопні гази виходять із двигуна на фланець на виході продуктів згоряння. Інша частина теплової потужності приділяється через технологічний контур, забезпечує охолодження наповнюючої суміші двигуна. Теплова потужність технологічного контура виводиться на сполучні фланці. У випадку, якщо не можна забезпечити утилізацію теплової потужності КУ, можна цю потужність вивести в окремий охолоджувальний контур.
Відпрацьоване тепло, що випромінюється усередині КУ гарячими частинами обладнання, відводиться вентиляційним повітрям. ДВЗ працюють при незмінній частоті обертання звичайно вона становить від 1000 до 1500 об хв для того, щоб забезпечити підтримку на постійному рівні частоти електричної енергії, що генерується. Таким чином, вихідна потужність двигуна регулюється за рахунок відповідної подачі палива у двигун при кожному ході поршня. Оскільки втрати тертя залежать від швидкості тобто частоти обертання , вони залишаються
постійними. Найвищий електричний ККД - до 40 . Загальний ККД - до 90 . Зниження навантаження до 50 практично не впливає як на електричний так і на тепловий ККД КУ. ДВЗ має високий і практично постійний електричний ККД у всьому інтервалі температур, аж до 25 С. Ресурс до капітального ремонту становить 60000 робочих годин. ДВЗ мають термін служби близько 10 років, однак точна цифра терміну служби буде залежати від
конструкції двигуна і виду використовуваного палива. 2.2. Паливо для ДВЗ Нафтове паливо 4. від легкого до середнього важке для великих двигунів . Газ 5. природний 6. попутний 7. крекінговий зі стічних вод або відходів на звалищі 8. пиролізний газ 9. біогаз 10. інші низькокалорійні гази. Двигуни внутрішнього згоряння можуть працювати на різних рідких і газоподібних паливах. Для газоподібних палив потрібні відносно низькі тиски, тому не потрібно спеціального
підвищення тиску газу. Єдиним виключенням із вказаного правила є - великі двигуни з турбо-наддувом, де газ подається з виходу турбонагнітача при тиску близько 3 бар - деякі двигуни, що допускають роботу із двома видами палива, де газ подається при тиску 250 бар що вимагає встановлення дорогої установки для стиску газу. Газоподібне паливо по теплоті згоряння умовно поділяють на три групи висококалорійне - з теплотою згоряння
більше 20 000 кДж м3 природні гази з газових свердловин і нафтові, одержувані зі свердловин попутно з нафтою й при переробці її - середньокалорійне - з теплотою згоряння 10 000 - 20000 кДж м3 коксові, світильний гази тощо низькокалорійне - з теплотою згоряння до 10 000 кДж м3 доменні, генераторний тощо . Залежно від фізичних властивостей гази можуть бути розділені на стислі й зріджені.
Деякі гази, що володіють низькою критичною температурою, не переходять у рідкий стан при звичайній температурі навіть під дією високого тиску. Так, метан до температури -82 С перебуває в газоподібному стані. При температурі нижче -82 С метан під впливом невеликого надлишкового тиску перетворюється в рідину, а при охолодженні до -161 С метан скраплюється вже в умовах атмосферного тиску.
Гази, які мають критичну температуру нижче звичайних температур їхнього застосування, використовують в основному в стислому виді при тиску до 20 МПа , тому них називають стисненими газами. Зріджені гази - це гази, критична температура яких вище звичайних температур їхнього застосування. Такі гази використовують у зрідженому виді при підвищеному тиску до 1,5 2 2 МПа . 2.3 Витрати типових ДВЗ Витрати різних
ДВЗ, що мають однакову вихідну потужність, можуть істотно відрізнятися. Модифіковані двигуни транспортних засобів характеризуються мінімальними капітальними витратами, але вимагають більше серйозного обслуговування. У той же час, двигуни, які спеціально спроектовані для КУ й мають деякі особливості, наприклад, великими поверхнями поверхнями підшипників, характеризуються збільшеними капітальними витратами, але зниженими витратами на обслуговування.
Зі зростанням потужності двигуна - знижується питома вартість на кВт потужності - знижуються питомі витрати на обслуговування на кВт потужності - зменшується час простою за рік. 2.4 Питання навколишнього середовища Вихлопи ДВЗ включають - оксиди азоту NOх - двоокис вуглецю СО2 - окис вуглецю С - незгорілі вуглеводні дизельні двигуни - частки дим для дизельного й крекінгового палива - двуокис сірки SO2 .
Двигуни, що працюють на бідній суміші, проектуються так, щоб забезпечити функціонування при низьких рівнях надлишкового повітря, що скорочує рівні викидів, однак при цьому спостерігається й деяке зниження ККД. Частина вихлопних газів може знову подаватися в циліндр Вихлопні гази мають низький зміст кисню й відносно низьку температуру, що сприяє скороченню утворення з єднань NOх. Установка фільтрів дозволяє видалити тверді частки.
3. НИЗЬКОКАЛОРІЙНІ ГАЗИ І ПРОБЛЕМИ ВИКОРИСТАННЯ ЇХ У КУ 3.1 Низькокалорійні гази Низькокалорійні гази - це всі види газів, крім природного біогаз, деревний газ, газ сміттєвих звалищ тощо . Ці гази досить часто мають практично протилежні характеристики. Це можуть бути як гази з низькою теплотворною здатністю гази хімічної промисловості від 0,5 кВт ч Нм3 , низьким змістом метана і низкьким ступенем детонації, так
і гази з гази з дуже великою теплотворною здатністю бутан - до 34 кВт ч Нм3 . На рисунку 3.1 представлена шкала теплотворної здібності газів. Теплота згоряння кВт ч м3 Рисунок 3.1 - Теплотворна здібність різних газів У переважному числі випадків, найбільш ефективним варіантом первинного двигуна, що працює на збіднених газах, виступають газопоршневі двигуни із запалюванням від
іскри. У порівнянні із природним газом низькокалорійні гази мають меншу теплотворність, більш низькі температури полум я й коливання складу. Часто вони забруднені супутніми речовинами, які можуть викликати емісію шкідливих речовин або порушення технологічного процесу 6 . Низькокалорійні гази, які набутили найбільшого застосування в енергетиці на даному етапі її розвитку - газ хімічної промисловості - піролізний газ - попутний газ нафто-газ - газ сміттєвих звалищ
- газ стічних вод - біогаз. 3.1.1 Газ хімічної промисловості Для виробництва штучної смоли, що застосовується у деревообробній промисловості, а також при виробництві паперу і каучуку, потрібен формалін. Близько 12000 м3 год бідні гази, що виникає як побічний продукт, дають 2 МВт електроенергії, а також пара для хімічних процесів. На рисунку 3.2 представлена схема здобичі газу хімічної промисловості.
Рис. 3.2 - Схема здобичі газу хімічної промисловості 3.1.2 Піролізний газ Термоселекційний метод дозволяє утилізувати найрізноманітніші відходи побутове й промислове сміття, легкі фракції, що виходять при дробленні матеріалів, великогабаритне сміття, шламові маси, що виходять при очищенні стічних вод, заражена земля, а також також сміття, що знову поступає на звалище. За допомогою ущільнення сміття, видалення повітря, гомогенізації й дегазації при температурі в каналі
видалення газів більше 600 С, додавання чистого кисню, а також розплавлювання мінеральних і металевих включень ця технологія являє собою замкнуту систему утилізації відходів. Установка працює за незалежною схемою енергопостачання. Синтетичний газ, вироблюваний у високотемпературному реакторі, піддається шоковому охолодженню й багатоступінчастому очищенню. Він постачає, з одного боку, установку необхідною енергією, з
іншого боку, газ за допомогою газопоршневого двигуна перетвориться в електроенергію. На рисунку 3.3 представлена схема здобичі піролізного газу. Рис. 3.3 - Схема здобич піролізного газу 3.1.3 Попутний нафтовий газ Попутний нафтовий газ являє собою суміш газо- і пароподібних пароподібних вуглеводневих і невуглеводневих компонентів, що виділяються з нафтових свердловин
і із пластової нафти при її дегазації. Залежно від району видобутку й параметрів сепарації з однієї тонни нафти одержують від 25 до800 м3 газу. Найбільш важливою характеристикою, що відноситься до використання газу в газовому двигуні, є його детонаційна стійкість. Вона визначається значенням метанового числа. Метан, що володіє високою детонаційною стійкістю, має індекс 100. Навпроти, метанове число бутану дорівнює 10, а водню -
0. Метанове число попутного нафтового газу розраховується спеціальною методикою, і залежно від району промислу й умов видобутку його значення становить від 25 до 95. На рисунку 3.4 представлена схема утилізації попутного нафтового газу в газопоршневій електростанції. Рис. 3.4 - Схема утилізації попутного нафтового газу в газопоршневій електростанції 3.1.4 Газ сміттєвих звалищ Вже через кілька місяців після вивозу відходів на смітник під впливом мікроорганізмів
починається розкладання органічних речовин. Кінцевим продуктом цього процесу є, зокрема газова суміш, що складається на 45 - 60 з метану СН4 , на 25 - 35 із двоокису вуглецю СО2 і на 10 - 20 з азоту N . Метан більш, ніж у двадцять разів небезпечніше для клімату, чим двоокис вуглецю. Газ, що безконтрольно виділяється, ускладнює або унеможливлює рекультивацію смітника.
Тому для прискорення рекультивації й з метою усунення неприємних заходів, попередження тліючих пожеж і блукання газів, газ необхідно вловлювати. Таким чином, він може бути використаний як енергоносій. Теплотворна здатність газу, виділюваного сміттєвим звалищем, становить приблизно 5 кВт ч Нм3, тобто половину теплотворної здатності природного газу. Одна тонна побутових відходів, що перебувають на сміттєвому звалищі, виділяє за 20-літній період часу
приблизно 150 - 200 Нм3 гази, що може бути використаний 7 . На рисунку 3.5 представлена схема здобич газу сміттєвих звалищ. Рис. 3.5 - Схема здобичі газу сміттєвих звалищ 3.1.5 Газ стічних вод Відстояні шламові маси є, як правило, продуктами відходів, що виникають при механічному, біологічному або хімічному очищенні, які потім піддаються осушці.
Після цього шламові маси подаються в метантенк, де в процесі анаеробного зброджування виділяється біохімічний газ, який у своєму составі має метан. Теплова енергія ТЭЦ використається при цьому для підігріву шламової маси до температури 32 - 34 С, що сприяє виділенню біохімічного газу в метантенке. Газ стічних вод складається в середньому з 50 - 60 метану
СН4 , 30 - 40 двоокису вуглецю СO2 і невеликих обсягів інших домішок. Цей газ стискується, при більших обсягах шкідливих речовин очищається, а потім накачується на проміжне зберігання в газгольдер. Відтіля газ стічних вод з постійним тиском подається на енергетичну установку. Газові двигуни перетворять енергію, що втримується в газі стічних вод, у механічну й теплову енергію. Вони пускають у хід синхронний генератор, що робить у свою чергу електричну енергію для постачання
нею очисної установки. Надлишки надходять у суспільну енергомережу. Шламові маси, з яких видалений газ, приділяються з метантенка на проміжне зберігання, вони висушуються й перетворяться в компост, а потім, залежно від їхньої якості, скидаються на звалище або передаються в сільське господарство у вигляді добрив. На рисунку 3.6 представлена схема здобичі газу стічних вод. Рис. 3.6 - схема здобичі газу стічних вод 3.1.6 Біогаз
Біогаз - це суміш метану й вуглекислого газу, що утвориться в процесі анаеробного зброджування, тобто, що відбувається без доступу повітря в спеціальних реакторах - метанниках, улаштованих і керованих таким чином, щоб забезпечити максимальне виділення метану. Енергія, одержувана при спалюванні біогаза, може досягати від 60 до 90 тій, якою володіє вихідний матеріал. Інше і дуже важливе достоїнство процесу переробки біомаси полягає в тому, що в його відходах утримується
значно менше хвороботворних мікроорганізмів, чим у вихідному матеріалі 8 . Основними компонентами біогаза є - метан CH4 - 55-70 - вуглекислий газ СО2 - 28-43 - сірководень H2S і інші гази в малих кількостях. В середньому 1кг органічної речовини, біологічно розкладеного на 70 , виробляє 0,18кг метану, 0,32кг вуглекислого газу, 0,2кг води й 0,3кг нерозкладні залишки.
Оскільки розкладання органічних відходів відбувається за рахунок діяльності певних типів бактерій, істотний вплив на нього робить навколишнє середовище. Так, кількість вироблюваного газу в значній мірі залежить від температури чим тепліше, тим вище швидкість і ступінь ферментації органічної сировини. Саме тому, імовірно, перші установки для одержання біогаза з явилися в країнах з теплим кліматом.
Однак застосування надійної теплоізоляції, а іноді й підігрітої води дозволяє освоїти будівництво генераторів біогаза в районах, де температура взимку опускається до -20 0С. Існують певні вимоги й до сировини воно повинне бути підходящої для розвитку бактерій, містити органічну речовину, що біологічно розкладається, і у великій кількості воду 90-94 . Бажано, щоб середовище було нейтральної й без речовин, що заважають дії бактерій наприклад, мила, пральних
порошків, антибіотиків. Здобуття біогаза, можливе в установках самих різних масштабів, особливо ефективно на агропромислових комплексах, де існує можливість повного екологічного циклу. Біогаз використовують для опалення, готування їжі, для приведення в дію механізмів, транспорту, електрогенераторів 9 . Одержання біогаза економічно виправдане і є кращим при переробці постійного потоку відходів стоки тваринницьких ферм, боєнь, рослинних відходів тощо .
Економічність полягає в тому, що немає потреби в попередньому зборі відходів, в організації й керуванні їхньою подачею при цьому відомо, скільки й коли буде отримано відходів. На рисунку 3.7 представлена схема здобичі біогаза. Рис. 3.7 - Схема здобичі біогаза Разом з виробництвом тепла при спалюванні біогаза, наприклад, у котлах, когенерація пропонує й можливість виробництва електричної енергії, що може бути використана для власних
потреб об єкта або може продаватися в загальну розподільну мережу. Виробництво електроенергії для власних потреб так доводиться значно дешевше в порівнянні з покупкою її з мережі, у випадку її продажу можна скористатися вигідними тарифами для електроенергії, зробленої з поновлюваних джерел енергії. Оскільки біогаз є супровідним продуктом при переробці органічних відходів, витрати на експлуатацію установки будуть зв язані тільки з відрахуваннями на встаткування й на сервісне
обслуговування. Доходи будуть становити як зекономлені засоби за тепло й електроенергію, так і засобу за продаж електрики в мережу. 3.2 Проблеми використання низькокалорійних газів і способи вирішення цих проблем 3.2.1 Стійкість тиску газу Коливання тиску в магістралі низькокалорійного газу може збільшувати вміст шкідливих речовин у відпрацьованих газах, або вести до коливання потужності або до відключення обладнання.
Тому газомережа повинна забезпечити - постійність тиску і його стійкість у даних для обладнання межах - величина об єму акумуляції газопроводу не повинна при ударній витраті газу, з нуля на номінальний або навпаки, перевищувати 30 величини тиску газу в стані спокою. У таблиці 3.1 наведені вимоги до стійкості тиску низькокалорійних газів. Таблиця 3.1 Стійкість тиску низькокалорійних газів
Найменування Значення 1 2 Макс. зміна тиску газу коливання тиску при поступовій зміні потужності з 0 на 100 , 10 Макс. зміна тиску газу при сталому режимі, 2,5 Швидкість зміни тиску газу, сек 1 Способом рішення даної проблеми є застосування редукторів - для сталості тиску й ресиверів - для акумуляції газу. 3.2.2 Змінний вміст метану Широке застосування низькокалорійних газів зі змінною теплотворною здатністю
стало можливим після рішення проблеми динамічного регулювання керуванням співвідношення повітря паливо 11 . Як автономна система керування співвідношенням повітря паливо в КУ є спеціально розроблені швидкодіючі клапани з малою тривалістю відкриття й закриття. Тому, вони можуть використатися як для низкооборотних, так і для високооборотных двигунів. Ці клапани дають багато переваг, особливо в плані динаміки й безпеки
двигуна - дуже добра реакція двигуна на зміни навантаження завдяки упорскуванню газу перед впускним клапаном дуже мала інерція потоку газу - оптимальне дозування газу для кожного циліндра, через що досягається розрахункова потужність двигуна й низький взміст шкідливих речовин у відпрацьованих газах - регулювання кількості газу по кожному циліндру - немає ризику детонації - можливість уникнути пропуски згоряння для цього деякі залишаються закритими . Разом зі змішувачем клапан забезпечує
ідеальне співвідношення повітря паливо без додаткової системи керування двигуном і без необхідності присутності фахівців з технічного обслуговування. За рахунок застосування цих клапанів витрата газу в КУ значно скорочується 11 . На рисунку 3.8 представлена схема динамічного регулювання керуванням співвідношення повітря паливо із застосуванням спеціального швидкодіючого клапана.
Рис. 3.8 - Схема динамічного регулювання керуванням співвідношення повітря паливо із застосуванням спеціального швидкодіючого клапана Основними компонентами схеми динамічного регулювання керуванням співвідношення повітря паливо є - Змішувач - Клапан газу Основний КеруючийГвинт ОКГ - Редуктор нульового тиску Співвідношення повітря-паливо, в основному, визначається змішувачем.
Доти поки вихідне значення редуктора нульового тиску залишається таким же, як і вхідний тиск змішувача, співвідношення повітря-паливо буде постійним. Потік газу визначається розмірами отворів дозування газу. На практиці розміри отворів дозування газу визначаються так, щоб вони були злегка більше, ніж необхідні теоретично, що дозволяє за допомогою ОКГ набудовувати потік газу в обмеженому діапазоні.
3.2.3 Очищення низькокалорійних газів До проблемних забруднень низькокалорійних газів відносяться - висококиплячі вуглеводні - сірчані й азотні з єднання, які викликають сильну корозію двигуна й обладнання для регенерації теплоти - високий зміст вологи, часто у вигляді рідкої фази. Щоб використати такі гази у виробництві безпечно й з низькими ремонтними витратами, були розроблені різні способи максимального видалення таких супутніх речовин 12 .
Найбільш простим й економічним способом очищення збіднених газів від сірководню є сухе очищення в спеціальному фільтрі. Як абсорбер застосовується металева губка , що складається із суміші окису заліза й дерев яної стружки. Наприклад, за допомогою 0,035м3 металевої губки з біогаза можна витягти 3,7кг сірки. Для регенерації губки її необхідно потримати якийсь час на повітрі. Мінімальна вартість матеріалів, простота експлуатації фільтра й регенерація абсорбера роблять цей метод
надійним засобом захисту газгольдера, компресорів і двигунів внутрішнього згоряння від корозії, викликаної тривалим впливом сірководню, що втримується у великій кількості в збіднених газах. Окис цинку також є ефективним абсорбентом сірководню, причому ця речовина має додаткові переваги воно абсорбує також органічні сполуки сірки карбоніл, меркаптан тощо . Для зменшення змісту вологи вологи в збіднених газах використовується попереднє осушення газу перед
його використанням. 4. РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА Дана ЕУ призначена для невеликого фермерського господарства. Вона здатна забезпечити власні потреби господарства в електро- і теплоенергії й, при необхідності, у горючому газі. 4.1. Опис ОД Дане фермерське господарство знаходиться в с. Новодмитрівка Харківської області. Це господарство спеціалізується на обробці земельної ділянки, площа
якої становить 320га, а також вирощуванням великої рогатої худоби в кількості 150 голів. У таблиці 4.1 наведений перелік споживачів електроенергії ОД. Табл.4.1 - Перелік споживачів електроенергії ОД Найменування Кількість, шт. Одинична потужність, кВт Загальна потужність, кВт 1 2 3 4 Світильники 50 0,1 5
Зварювальний апарат 1 5 5 Транспортер 2 4 8 Свердловина 1 3 3 Дробарка кормова 1 5 5 Компресор доїльний вакуумний 1 3 3 Холодильна установка 1 3 3 Майстерня 1 5 5 Опалювальний агрегат 6 3 18 Бойлер 1 12 12 Інше 1 5 5 Загальна потужність 72 Загальна потужність споживачів електроенергії на фермі становить 72 кВт. Коефіцієнт одночасності для даного типу споживача електроенергії становить 13 .
На даному ОД проектується установка КУ фірми Caterpillar G3306NA. Короткі технічні характеристики КУ G3306NA наведені в таблиці 4.2. Табл.4.2 - Технічні характеристики КУ G3306NA Найменування Значення 1 2 Повна потужність, кВА 87,5 Активна потужність, кВт 70 Коефіцієнт потужності 0,8 Напруга, В 400 3ф Частота напруги,
Гц 50 Частота обертання, об хв 1500 ККД електричний, 32 ККД повний, 70,4 Витрата газу навантаження 100 , м3 год 27,3 Максимальна температура охолодної рідини на виході із сорочки охолодження, 0С 99 Теплова потужність, кВт 84 Відвантажувальна маса, кг 1491 Керування КУ здійснюється за допомогою контролера
ProCon. Контролер являє собою компактну систему керування, призначену для повного керування, моніторингу станів і захисту КУ. Сутність контролера представляє потужний процесор. Контролер був розроблений з високою стійкістю стосовно зовнішніх перешкод і значного коливання живлячої напруги. Він є універсальною системою керування для електричних джерел-агрегатів, які працюють як запасні джерела або в режимі постійної роботи.
Агрегати можуть працювати окремо або паралельно з іншими агрегатами в автономному режимі або паралельно з мережею. Для підтримки параметрів поставляє энергии, що, і забезпечення зупинки агрегату при перебоях у мережі, розподільники установок оснащені захистами. Ці захисти перешкоджають прониканню напруги в загальну мережу при її відключенні. Тому треба запобіжний елемент на виводі до установки у локальному або головному
розподільнику оснастити так, щоб його можна було замкнути висячим замком у виключеному положенні. Оснащення захистами виробляється на підставі умов малих джерел електричної енергії й інших звичайних вимог енергетики. РгоСоn володіє функціями для автоматичної синхронізації й поділу активного й реактивного навантаження при автономному паралельному режимі роботи або для імпорту експорту активної й реактивної потужності в мережу.
РгоСоn містить крім функцій регуляції й функції захистів двигуна й генератора. Крім того, містить ряд додаткових функцій регуляції, тимчасових і логічних функцій. Ці функції можуть застосовуватися, наприклад, для регуляції теплових контурів КУ з комбінованим виводом теплової й електричної енергії. КУ можна обслуговувати кнопками на головній панелі контролера без необхідності застосування екстрених
елементів. На головній панелі розміщені триколірні діоди для зображення головних станів КУ. ProCon оснащений графічним дисплеєм для зображення станів агрегату, вимірюваних величин, параметрів і запису подій в історію процесу роботи. Дисплей заміняє всі прилади для виміру напруги, частоти, потужності, ефективності, мотогодин тощо. РгоСоn контролює вимірювані параметри у встановлених межах, замикає контактори. При перевищенні меж контролер відображає попередження або несправність, записує події у память.
Однією з головних переваг контролера РгоСоn є його легка установка й обслуговування. Додаткові функції контролера РгоСоn - Синхронізація, керування активної й реактивної потужностей - Розподіл активної й реактивної потужностей. 4.2. Розрахунок енергоустановки Оскільки ЕУ виконана на базі КУ, тому спільно з електроенергією буде вироблятися й теплоенергія у вигляді гарячої води. Тому частина споживачів електроенергії буде покрита за рахунок теплової енергії.
А саме - опалювання 100 покриття - бойлер 50 . Таким чином, загальне споживання електроенергії за годину на фермі при установці ЕУ складє , кВтгод , 4.1 де - загальне споживання електроенергії на фермі до установки ЕУ, кВтгод споживання електроенергії опалювальними агрегатами, кВтгод споживання електроенергії бойлером, кВтгод . Табл.4.3 - Споживачі електроенергії власних потреб ЕУ Найменування Кількість, шт. Одинична потужність, кВт
Загальна потужність, кВт 1 2 3 4 Освітлення 10 0,1 1 Компресор 1 2 2 Насос подачі сировини 1 3 3 Насос вивантаження відпрацьованої речовини 1 3 3 Дробарка сировини 1 3 3 Привід мішалки сировини 1 3 3 Загальне споживання 15 Сумарне максимальне електричне навантаження КУ з урахуванням власних потреб складуть , кВтгод ,
4.2 де - загальне споживання електроенергії на фермі при установці ЕУ, кВтгод - загальне споживання електроенергії власних потреб, кВтгод Середнє електричне навантаження на ОД становить , кВтгод 4.3 де - сумарне максимальне електричне навантаження КУ з урахуванням власних потреб, кВтгод - коефіцієнт одночасності електроенергії Калорійність біогазу 1м3 5500 кКал. 1м3 біогазу еквівалентний 6,15 кВтгод електроенергії.
Виходячи з технічних характеристик КУ, визначаємо, що для вироблення 1 кВтгод електроенергії необхідно 0,439м3. Середня витрата біогазу в годину складе, м3 год , 4.4 де - середнє електричне навантаження на ОД, кВтгод Добова витрата біогазу позначається , м3 доб , 4.5 де - середня витрата біогаза в годину, м3 год Розраховуємо енергетичний запас, який можна одержати від продуктів життєдіяльності
ВРХ. На ОД перебуває 150 голів ВРХ. Продуктивність 1 ВРХ у добу становить 0,03 тонни сировини 4,5 тонни від всіх ВРХ . Із практичних даних вихід біогазу з 1 тонни сировини, отриманого від ВРХ - 50 м3 т. Загальний добовий обєм біогазу від всіх ВРХ позначається , м3 доб , 4.6 де - поголів я ВРХ, голів - питома продуктивність сировини 1
ВРХ, тонн - питомий вихід біогазу із сировини від ВРХ, м3 т Т. к. загальний добовий виробіток біогазу від всіх ВРХ 225 м3 доб не покриває витрату 232,32 м3 доб , те виникає необхідність у додатковій альтернативній сировині залишки врожаю, зернові відходи, трава, солома тощо . Із практичних даних вихід біогазу з 1 тони альтернативної сировини -
200 м3 т. Добова необхідність в альтернативній біомасі позначається , т доб , 4.7 де - добова витрата біогазу, м3 доб - коефіцієнт запасу по біогазу, 1,1 - загальний добовий обєм біогазу від всіх ВРХ, м3 доб питомий вихід биогаза з альтернативної сировини, м3 т За умови, що відвантаження відпрацьованої речовини й дозагрузка нової сировини буде 1 раз у добу, тому необхідно 1 відвантажувати близько 4,5 тонн відпрацьованої речовини 2 довантажувати 4,5 тонни
сировини від ВРХ 3 довантажувати 0,153 тонни альтернативної сировини. Зробимо розрахунок параметрів біогазової установки. Температурний режим реактора - 50-56 0С. Температура підтримується за рахунок теплоносія від КУ гаряча вода . У такому діапазоні температур відбувається термофільний процес збражування бактерій із середнім циклом повного збражування - 30 діб. Загальна маса сировини в біоректорі позначається ,
т , 4.8 де - добова маса біосировини від ВРХ, т - добова маса альтернативної біосировини, т - цикл повного збражування біосировини, діб. 4,5 0,153 30 139,59. При плотності сировини у біореакторі 0,95 т м3, обєм сировини складе , м3 , 4.9 де - загальна маса сировини у біоректорі, т - щільності сировини в біореакторі, т м3 Біореактор має форму циліндра з діаметром d 7,5м і висотою h 4м.
Загальний обєм біореактора становить , м3 , 4.10 . 4.3. Опис робочого процесу ЕУ На рисунку 4.1 представлена принципова схема енергоустановки. Рис. 4.1 - Принципова схема енергоустановки Схема складається із двох основних вузлів біогазовий реактор 1 і когенераційна установка 2 . Біосировина з ферми 3 транспортером подається в бункер сировини 4 .
У цей же бункер довантажується альтернативна сировина. Загальна біомаса зволожується до необхідної консистенції. Потім сировина подається в біогазовий реактор через верхню точку насосом Н1. З нижньої точки відпрацьована речовина відвантажується насосом Н2 у бункер відпрацьованої речовини 5 . Включення насосів
Н1 і Н2 ручне, а відключення автоматичне за рівнем . У біореакторі відбувається збражування сировини, у результаті якого виділяється біогаз, основними компонентами якого є метан CH4 - 55-70 і вуглекислий газ СО2 - 28-43 , а також у дуже малих кількостях інші гази, наприклад, сірководень H2S . Біореактор утеплений теплоізоляційним матеріалом і також обладнаний системою підігріву 12 для підтримки температури термофільного процесу 50-560С .
Біогазовий реактор обладнаний запобіжним клапаном ПК1, який призначен для захисту реактора від підвищеного тиску. При підвищенні тиску газу в біореакторі до 0,05 атм 5 кПа електронно-контактний манометр ЕКМ1 дає команду компресору 7 на включення. Компресор закачує біогаз у газгольдер 8 , допустимий тиск - 10 атм. Газгольдер обсягом 10м3 містить запас газу.
При зниженні тиску газу в біореакторі до 0,02 атм 2 кПа ЕКМ1 дає команду на відключення компресора. При підвищенні тиску в газгольдері до 10 атм ЕКМ2 дає команду на відключення компресора. Для захисту від підвищеного тиску газгольдер обладнаний запобіжним клапаном ПК2. При зниженні тиску в газгольдері до 4 атм ЕКМ2 дає команду на включення двигуна Д1 - приводу мішалки сировини в біореакторі.
Бактерії найбільш активні в середній зоні, тому при перемішуванні сировини в біореакторі різко зростає виробництво біогазу. У газгольдері відбувається очищення біогазу від вологи, що полягає в його охолодженні й підвищенні тиску. Для зливу конденсату передбачений дренаж 9 . Для зменшення змісту сірководню в біогазі використовується фільтр 6 , що установлений відразу після біореактору. Із газгольдера газ поступає у ДВЗ КУ. незмінність тиску газу на рівні 0,1 атм на вході
у ДВЗ забезпечує редуктор 10 . Керування співвідношенням газ - повітря виконується спеціальним клапаном. КУ виробляє електро- і теплоенергію, що повністю покриває потреби ферми. Частина електроенергії йде на власні потреби ЕУ. Із теплосистеми проводиться відбір тепла на підтримку номінальної температури сировини в біореакторі через теплообмінник 11 . На жаль, тепло, утилізоване КУ на ОД, не можливо використати протягом усього року.
Цю проблему вирішує тригенерація - комбіноване виробництво електроенергії, тепла й холоду. При цьому холод виробляється абсорбціонною холодильною машиною, яка споживє не электричну, а теплову енергію. Тригенерація являється вигідною, оскільки дає можливість досить ефективно використати утилізоване тепло не тільки взимку для опалення, але й улітку для кондиціонування приміщень або для технологічних потреб. Такий підхід дозволяє використати установку, що генерує, цілий рік, забезпечуючи тим самим найбільш
швидке повернення інвестицій. 5. ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ У даному розділі проведено техніко-економічне обгрунтування по установці на об єкті дослідження енергетичної установки, що складається з біогазового реактора і когенераційної установки. Для здобуття максимального економічного ефекту від реалізації цього проекту необхідний ретельно проаналізований по всіх аспектах, економічно обгрунтований вибір головного елементу
системи - когенераційної установки. Для цієї мети був проведений аналіз пропозицій на Українському ринку енергетичного встаткування. Були розглянуті пропозиції як Українських фірм, так і закордонних, реалізовуючих когенераційні установки світових виробників. У результаті обрана когенераційна установка фірми Caterpillar США на основі газового двигуна внутрішнього згоряння
G3306NA, що була предложена компанією Zeppelin Ukraine - офіційним ділером Caterpillar в Україні. 5.1. Капітальні витрати на реалізацію проекту Витрати на когенераційну установку приведені у таблиці 5.1 Табл.5.1 - Витрати на КУ Вид витрат Вартість, тис. грн. 1 2 КУ у ділера Zeppelin Ukraine 86,8 Доставка КУ на місце установки 2,5
Допоміжне устаткування і матеріали 4,5 Установка і монтаж 6,6 Інші витрати приймаємо у розмірі 10 від спільних витрат 10,04 Загальні витрати 110,44 Витрати на будівництво біореактору, додаткових споруджень й обладнання приведені у таблиці 5.2. Табл.5.2 - Витрати на біореактор, додаткові спорудження й обладнання Вид витрат Вартість, тис. грн. 1 2 Споруда біореактора 28,5
Допоміжне устаткування 11,3 Компресор 1,2 Газгольдер 8,1 Доставка газгольдера і його установка 1,5 Заміна системи опалювання 8 Інші витрати приймаємо у розмірі 10 від спільних витрат 5,86 Загальні витрати 64,46 Загальні витрати на реалізацію проекту складають, тис. грн 5.1 де - кап. витрати на КУ, тис. грн кап. Витрати на біореактор, додаткові спорудження
і обладнання, тис. грн. Таким чином вартість установки ЕУ складає 174,9 тис. грн. 5.2. Розрахунок собівартості й терміну окупності Основними показниками використовуваними при проведенні техніко-економічного обгрунтування будь-якого інноваційного проекту є собівартість кінцевого продукту, в даному випадку енергії, а також термін окупності. Початкові дані для розрахунку техніко-економічних показників приведені в таблиці 5.3.
Таблиця 5.3 - Загальні початкові дані Найменування Значення 1 2 Тариф на електроенергію, ТЕ, грн кВт год 0,225 Число годин роботи КУ у рік, T, година 8000 Середнє електроспоживання на ОД до установки ЕУ, ЕС, кВт год 25,2 Кап. витрати на енергоустановку, КЗ, тис. грн. 174,9 Витрати на експлуатацію і сервісне обслуговування
ЕУ, ЗЕС, тис. грн. рік 2,5 Питома витрата масла, РМ, мл кВт год 0,05 Вартість масла, СМ, грн. л 13,4 Річне електроспоживання на ОД до установки ЕУ складає, кВт год , 5.2 де - середнє електроспоживання на ОД до установки ЕУ, кВт год - число годин роботи ЕУ в рік, годин Річне вироблення електроенергії КУ позначається, кВт год ,
5.3 де - середнє електричне навантаження КУ, кВт год - число годин роботи ЕУ в рік, годин . Собівартість електроенергії визначається як сума питомих витрат на її виробництво, грн кВт год , 5.4 де - питома вартість масла, грн кВт год - питома вартість на експлуатацію і сервісне обслуговування, грн кВт год. Розраховуємо питому вартість масла , 5.5 де - питома витрата масла, мл кВт год - вартість масла грн. л
Розраховуємо питому вартість на експлуатацію і сервісне обслуговування , 5.6 де - витрати на експлуатацію і сервісне обслуговування ЕУ, тис. грн. рік Т.ч собівартість електроенергії визначається СЕ, грн кВт год . Річна економія визначається , тис. год 5.7 . Термін окупності визначається, рік , 5.8 де - кап. витрати на енергоустановку, тис. грн річне електроспоживання
на ОД до установки ЕУ, кВт год - тариф на електроенергію, грн кВт год - собівартість виробленої електроенергії КУ, грн кВт год Таким чином, термін окупності ЕУ, установленої на ОД складе трохи більше чотирьох років. 5.3. Висновки Для наглядності зведемо дані, по техніко-економічному обгрунтуванню установки ЕУ на об єкті дослідження в таблицю 5.4. Таблиця 5.4 -
Підсумкові дані по ТЕО Найменування Значення 1 2 Кап. витрати на енергоустановку, тис. грн. 174,9 Поточні річні витрати на обслуговування ЕУ, тис. грн. 2,62 Число годин роботи ЕУ в рік, годину 8000 Тариф на електроенергію, грн кВт год 0,225 Собівартість електроенергії на ЕУ, грн кВт год 0,013 Річна економія електроенергії, тис. кВт год 201,6 Річна економія, тис. грн.
42,74 Термін окупності ЕУ, рік 4,1 Енергоустановка, встановлена на об єкті дослідження знаходиться в робочому стані в середньому 8 тис. годин в рік, має низьку вартість експлуатаційних витрат - 2,62 тис. грн. рік. При капітальних витратах на енергоустановку у розмірі 174,9 тис. грн. термін окупності складе трохи більше 4- х років, при терміні експлуатації 25 - 30лет. 6 ОХОРОНА ПРАЦІ І НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА 6.1
Загальні питання охорони праці і навколишнього середовища Поняття Охорона праці означає систему законодавчих актів, соціально-економічних, організаційних, технічних і лікувально-профілактичних заходів і засобів, що забезпечують безпеку, збереження здоровя і працездатності людини в процесі праці. Дане приміщення відноситься згідно ПУЕ-87 до класу приміщень з підвищеною небезпекою поразки електричним струмом до класу
П-IIа згідно ПУЕ-87 пожеженебезпечності, оскільки в ньому знаходяться матеріали, що містять або складаються з твердих або волоконних матеріалів, з відсутністю інших ознак. Оскільки аварійні ситуації не виникають за нормальних умов експлуатації, отже, по вибухопожеженебезпечності дане приміщення описано згідно ОНТП 10-90 до категорії В. До небезпечних і шкідливих чинників можна віднести підвищений рівень електромагнітного випромінювання,
недостатність освітленості робочої зони, підвищений рівень шуму, вібрації, небезпеку поразки електричним струмом, статичну електрику, іонізуючу і ультрафіолетову інфрачервону випромінювання. Користувач ПЕВМ може піддаватися дії таких психофізіологічних чинників, як розумове перенапруження, перенапруження слухових і зорових аналізаторів, емоційні навантаження. Дія перерахованих несприятливих чинників приводить до
зниження працездатності, що викликається стомленням, що розвивається, що у результаті приводить до зниження продуктивності праці і появи помилок. Тривале ж знаходження людини в зоні комбінованої дії несприятливих чинників може привести до професійного захворювання 14 . 6.2. Виробнича санітарія Виробничі приміщення повинні в першу чергу відповідати кількості працюючих і розміщуваному в ньому комплексу технічних засобів.
У виробничих приміщеннях передбачаються відповідні параметри мікроклімату, чистоти повітря, забезпечують захист від виробничих шумів тощо. Устаткування робочих місць повинне забезпечувати - необхідні умови освітлення приміщень і робочих місць - необхідні ергономічні характеристики основних елементів робочого місця, а також врахувати небезпечні і шкідливі чинники - наявність шуму, вібрації - ультрафіолетове і інфрачервоне випромінювання - електростатичне поле між екраном
і оператором. Вимоги до відеотерміналів ВДТ згідно Правил охорони праці при експлуатацii ЕОМ , приведені в таблиці 6.1. Таблиця .6.1 - Вимоги до відео терміналів Найменування параметра Значеня параметра 1 2 Яскравість знаку фону , кд м2 35-120 Зовнішня зовнішня освітленість екрану, лк 100-250 Нерівномірність яскравості в робочій області екрану
не більш 1,7 1 Відхилення форми робочої зони екрану від прямокутника - по горизонталі і по вертикалі - по діагоналях не більш 2 не більш 4 Розмір мінімального елементу зображення пікселя для монохромних зображень, мм 0,3 Співвідношення ширини екрану до висоти для великих букв 0,7-0,9 Непостійність розміру знаку не більш 5 висоти Ширина лінії контура знаку 0,1-0,15 висоти
Модуляція яскравості растера - для монохромних зображень - для багатоколірних зображень не більш 0,4 не більш 0,7 Значення неіонізуючого електромагнітного випромінювання, що допускаються, спрямованість електромагнітного потоку на відстані 50 см - навколо ВДТ за електричною складовою, не більш у діапазоні частот 5 кГц - 2 кГц -25 В м у діапазоні частот 2 кГц - 400 кГц -
2,5 В м густина магнітного потоку, не більш у діапазоні частот 5 кГц - 2 кГц - 250 нТл у діапазоні частот 2 кГц - 400 кГц - 25 нТл - поверхневий електростатичний потенціал, не більш - 500 В - потужність дози рентгенівського випромінювання на відстані 5см від екрану і інших поверхонь ВДТ, не більш - 100 мкР год. Для забезпечення нормальних умов праці санітарні норми
ДСаНПiН 3.3.2-007-98 встановлюють на одного працюючого об єм виробничого приміщення не менше 20м3, площа приміщення не менше 6м2. 6.2.1. Мікроклімат Під метеорологічними умовами виробничого середовища приймають поєднання температури, відносної вогкості, швидкості руху звуку. Великий вплив на мікроклімат роблять джерела теплоти, що знаходяться в приміщеннях. Основними джерелами теплоти в даному випадку
є ЕОМ і допоміжне устаткування, прилади освітлення, працюючий персонал. На організм людини і роботу устаткування великий вплив робить також відносна вогкість повітря. При вогкості до 40 стає крихкою основа магнітних стрічок, підвищується знос магнітних головок, виходить з ладу ізоляція дротів. При відносній вогкості більше 75 - 80 знижується опір ізоляції, змінюються робочі характеристики елементів
ЕОМ. Швидкість руху повітря робить вплив на функціональну діяльність людини і роботу пристроїв друку. По енерговитратах організму категорія здійснимої роботи відноситься до категорії Iа легка , оскільки не вимагає систематичної фізичної напруги. Оптимальні параметри мікроклімату вибрані з умови забезпечення сприятливих умов функціонування людини, а також умов надійної роботи засобів обчислювальної техніки, зберігання
і експлуатації магнітних носіїв інформації. Згодне ГОСТ 12.1.005-88 оптимальні норми температури, відносній вогкості і швидкості руху повітря для категорії Iа представлені в таблиці 6.2. Таблиця 6.2 Оптимальні параметри мікроклімату Період року Температура повітря, 0С Відносна вогкість повітря,
Швидкість руху повітря, м с Теплий 23-25 40-60 0,1 Холодний 22-24 40-60 0,1 Підтримка на заданому рівні параметрів, що визначають мікроклімат в приміщенні, здійснюється згідно СНIП 2.04.05-92 наступними заходами - кондиціонуванням повітря - системою опалювання - місцевою вентиляцією приточування для охолоджування робочих органів комп ютера. Кондиціонування повітря використовується для забезпечення в приміщеннях мікрокліматичних параметрів,
місцева - для охолоджування ЕОМ і допоміжних пристроїв. При установці систем вентиляції і кондиціонування повітря повинні дотримуватися вимоги пожежної безпеки, оскільки ці системи представляють значну пожежну небезпеку. 6.2.2 Освітлення У обчислювальному центрі передбачене застосування системи природного і штучного освітлення, яка регламентується СНіП 23-05-95.
До освітлення пред являються наступні вимоги - Яскравість світильників загальної освітленості в зоні кутів випромінювання від 50 до 90 одночасно по вертикалі в подовженій і поперечній площах не більш 200 кд м2, захисний кут світильників не більш 40 Обмеження відображеної блеськості від джерел природного і штучного освітлення поверхонь і зору, що знаходиться в полі, не більш 200 кд м2
Обмеження відображеної блеськості шляхом правильного вибору світильника і розміщення робочих місць щодо джерел природного і штучного освітлення Яскравість відблисків на екрані ВДТ не більш 40 кд м2, яскравість потоку при використовуванні системи відображеного освітлення не більше 200 кд м2 Обмеження нерівномірності розподілу яскравості у полі зору працюючих, відносна яскравість робочих поверхонь 3 1, а робочих поверхонь
і навколишніх предметів стіни, устаткування 5 1 Чищення світильників і шибки не менше 2 разів на рік. Умови діяльності користувача ПЕВМ в системі людина-машина пов язані з явним переважанням зорової інформації - до 90 від загального об єму. Згідно СНіП 23-05-95 по задачах зорових робіт приміщення відноситься до першої групи, оскільки розрізнення об єктів зорової роботи виробляється при фіксованому напрямі лінії
зору працюючого на поверхню. Розряд зорової роботи при якнайменшому розмірі об єкту відмінності 0,5 1мм - IV. Природне освітлення бічне одностороннє, здійснюється через мінімальне значення коефіцієнта природної освітленості для IV розряду зорових робіт згідно СНіП 23-05-95 складає 1,5 15 . Оскільки приміщення обчислювального центру розташоване в IV поясі світлового клімату, то 6.1 де - нормальне значення
КЕО - коефіцієнт світлового клімату, 0,9 - коефіцієнт сонячності клімату, 1 Штучне освітлення загальне. Як штучні джерела освітлення передбачене використовування люмінесцентних ламп типа ЛД40-4. Тип світильника ЛСП01-40. Розрахунок штучного освітлення обчислювального центру виробляється методом коефіцієнта ви користування світлового потоку, призначеного для розрахунку освітленості загального рівномірного освітлення горизонтальних поверхонь. Особливістю розрахунку освітленості від світильників
з люмінесцентними лампами є наперед відомі їх тип ламп і потужність. Тому розрахунок зводиться до визначення необхідного числа світильників у ряді і потужності освітлювальної установки. Початкові дані довжина приміщення А 6м ширина приміщення В 3,2м висота приміщення Н 3,6м нормоване мінімальне значення освітленості для зорових робіт 300лк. Основна розрахункова формула 6.2
Звідки 6.3 де - площа освітлюваної поверхні, AB 19,2м2 - коефіцієнт запасу, для адміністративних приміщень 1,5 - коефіцієнт нерівномірності освітлення, 1,1 - номінальний світловий потік лампи, 2225 лк - число ламп в світильнику, 2 - коефіцієнт використовування світлового потоку, знаходиться залежно від типу світильника, коефіцієнтів віддзеркалення і індексу приміщення. Коефіцієнти віддзеркалення світлового потоку, від стелі, стін
і підлоги для адміністративних приміщень відповідно pп 70 , p0 50 , pp 30 6.4 де - висота Свема світильника, 0,2м - висота робочої поверхні столу, 0,8м. Індекс приміщення визначаємо по формулі . Звідси 0,52. Необхідне число світильників . Приймаємо 4. Світильники розташовані в один ряд. Потужність освітлювальної установки визначаємо по формулі , кВт 6,5 .
6.2.3 Шум і вібрація Одним з найшкідливіших чинників при роботі на ПЕВМ є шум. Шум на робочих місцях створюється принтерами, пристроями вентиляції повітря. Згодне ГОСТ 12.1.003-89, ДСаНiПiН 3.3.2-007-98 рівень звуку на робочих місцях не повинен перевищувати 50 дБл. Відповідно до ГОСТ 12.1.003-89 захист від шуму здійснюється наступними заходами зменшення шуму в джерелі використовування технічних засобів, що відповідають сучасним вимогам раціональним плануванням
і акустичною обробкою приміщень звукопоглинальна обшивка застосування звукоізоляції перегородки . Рівень загальної технологічної вібрації категорія 3 В не перевищує гранично допустимої по ГОСТ 12.1.012-90 75дБ на базовій частоті 63 Гц . Рівні іонізації повітря приміщень при роботі на ВДТ і ПЕВМ згідно Правила охорони пращ при експлуатацii
ЕОМ приведені в таблиці 6.3. Таблиця 6.3 Рівні іонізації повітря приміщень Рівні Кількість іонів в 1 см3 повітря n n- Мінімально необхідні 400 600 Оптимальні 1500-3000 3000-5000 Максимально допустимі 50000 50000 Для підтримки допустимих значень змісту іонів в повітрі передбачити установки або прилади зволоження і кондиціонування повітря. 6.3 Техніка безпеки Важливе значення для запобігання електротравматизму має
правильна організація діючих електроустановок приміщень, проведення ремонтних, монтажних і профілактичних робіт. Електроустаткування даної установки відноситься до установок напруги до 100 В, виключення складає лише дисплей електроннопроменеві трубки , в яких використовується напруга в декілька кВ. Навколишнє середовище приміщення, в якому знаходиться ЕОМ впливає на електричну ізоляцію дротів, пристроїв, електричний опір тіла людини
і може створити умови для поразки персоналу електричним струмом. Згідно ПЕУ-87 дане приміщення відноситься до приміщень з підвищеною небезпекою. При роботі з ЕОМ виключена можливість дотику людини до струменепровідних частин і поразки електричним струмом, завдяки використовуванню сучасних технологій і виконаних заходів електробезпеки 16 . Заходи електробезпеки слід розглядати з урахуванням конструктивних
і схемно-конструктивних методів. Конструктивні заходи безпеки - Ступінь захисту застосовується відповідно до ГОСТ 14259-80 ступінь захисної оболонки устаткування jp 43 - Всі рубильники встановлюються в глухих металевих кожухах і мають написи про вживану напругу - Живлення здійснюється через штепсельні роз єми за допомогою ізольованих дротів 17 . Схемно-конструктивні методи електробезпеки -
Згідно ГОСТ 12.1.030-87 передбачено занулення, захисний екран дисплея - заземлення - Ізоляція струменепровідних частин робоча елементи, що відключають електроустаткуванню від мережі, коли допустимі до дотику частини виявляються під напругою елементи, призначені для контролю їзоляциі і сигналізації про її пошкодження. Відповідно до ГОСТ 12.2.007-75 застосовується 1-й клас електротехнічних виробів за способом захисту від поразки електричним
струмом, як вироби мають робочу ізоляцію і елемент для заземлення. Джерела механічної небезпеки в приміщенні відсутні, оскільки всі рухомі і обертаються частини закриті захисними кожухами. 6.4. Пожежна безпека Згідно ОНТП 10-90 дане приміщення по пожежевзривобезпеці відноситься до категорії В . Відповідно до ДСТУ 2272-93 пожежна безпека забезпечується системою запобігання пожежам, системою
протипожежного захисту і організаційними заходами 18 . До елементів системи запобігання пожежі відносяться - Все устаткування виконується в закритому виконанні, що відповідає класу відвідин по взривопожежебезпеці - Будівля повинна мати блискавкозахисту. До елементів системи протипожежного захисту відносяться - Установка в приміщеннях первинних засобів пожежогасінні вуглекислотні вогнегасники
ОУ-2А в кількості двох штук - Пристрої систем електричної пожежної сигналізації з димовими повідомлювачами - Наявність телефону для виклику пожежної команди - Необхідний ступінь вогнестійкості будівлі відповідно до СНіП 2.01.02-85 I або II. 6.5. Організація робочого місця користувача ЕОМ Конструкція робочого місця користувача повинна забезпечити підтримку оптимальної робочої позиції
з такими ергономічними характеристиками ступні ніг - на підлозі або підставці для ніг стегна - в горизонтальній площині передпліччя - вертикально лікті - під кутом 70 - 90 до вертикальної площини зап ястки зігнуті під кутами не більш 20 щодо горизонтальної площини нахил голови - 15-20 щодо вертикальної площини. Висота робочої поверхні столу - 680-800мм, ширина повинна забезпечувати можливість виконання операцій в зоні досяжності рухового поля.
Розмір столу висота - 725мм, ширина - 600-1400 мм, глибина - 800-1000 мм. Робоче місце користувача повинне мати елементи сидіння, спинку, стаціонарні або знімні підлокітники. Робоче сидіння - підйомно-поворотне, регламентується по висоті, куту нахилу спинки, відстань спинки до переднього краю сидіння, висота підлокітників. Регулювання кожного параметра незалежне, плавне або ступінчасте, має надійну фіксацію.
Ширина і глибина сидіння не більш 400мм. Поверхня сидіння плоска, передній край закруглює. Для зниження статичної напруги м язів рук передбачити стаціонарні або знімні підлокітники завдовжки не більш 250мм, шириною 50-70мм, які регулюються по висоті під сидінням і по відстані між підлокітниками 19 . Екран ВДТ і клавіатура розташовуються на оптимальній відстані від очей користувача не ближче 600мм з урахуванням розміру алфавітно-цифрових знаків
і символів. Відстань від екрану до очей працюючого при розмірі екрану по діагоналі 35 38см 14 15 - 500-700мм 43см 17 -700-800мм 48см 19 -800-900мм 53см 21 -900-1000мм. Розміщення принтера або іншого пристрою введення-висновку інформації на робочому місці повинне забезпечувати хорошу видимість екрану ВДТ, зручного ручного управління пристроєм введення-висновку
інформації. Під матричні принтери підкладають вібраційні килимки для гасіння вібрацій і шуму. 7. ЦИВІЛЬНА ОБОРОНА Цивільна оборона України - це державна система органів управління, сил і засобів для організації і забезпечення захисту населення від наслідків надзвичайних ситуацій техногенного, екологічного, природного та воєнного характеру 20 . У даному розділі дипломного проекту розглядається питання
Дослідження стійкості роботи об єкту господарювання ОГ . При проектуванні та плануванні підприємств вирішуються питання використання і забудови земельної ділянки, взаємного розташування будівель і споруд з урахуванням рельєфу місцевості і панівного напрямку вітру, дотримання протипожежних розривів забезпечення шляхами і проїздами. Протипожежні розриви залежать від площ для зберігання, промислових
будівель та споруд приймаються в залежності від їх ступеня вогнетривкості. Ступінь вогнетривкості будівель залежить від їх площі та поверховості. Багатоповерховими зводяться будівлі не нижче II ступеня вогнетривкості з площею поверху між протипожежними стінками не більше 5200м2 . Одноповерхові будівлі розміщують у прибудовах до громадських будівель при умові відділення їх протипожежними стінками. Приміщення для зберігання відділяють від площ для технічного
обслуговування і ремонту вогнетривкими стінками та перекриттями з межею вогнетривкості не менше 0,75 год. При проектуванні та будівництві підприємств передбачають ряд заходів, які забеспечують успішну евакуацію у випадках пожежі. Приміщення для технічного обслуговування і ремонту необхідно відділяти від приміщень для зберігання протипожежними перегородками 1-го типу. Оскільки з часом умови, обстановка, характеристики окремих елементів на обєкті можуть змінюватися,
необхідно періодично за планами міністерства у визначені терміни проводити дослідження й оцінку сталості роботи обєкта у надзвичайних ситуаціях. Загальне керівництво дослідженнями здійснює начальник ЦО директор підприємства. Для оцінки фізичної стійкості окремих елементів, підготовленності обєкта в цілому до роботи в критичних умовах і розробки заходів щодо її підвищення залучаються інженерно-технічний персонал
і працівники штабу ЦО обєкта, а при необхідності - і співробітники чи групи відділи науково-дослідних та проектних організіцій, повязаних з роботою підприємства. Перед початком дослідження, як правило триває підготовчий період, протягом якого відпрацьовуються організаційні документи, найважливішими серед яких є наказ начальника ЦО і календарний план проведення дослідження. Наказ визначає мету
і завдання дослідження, хто залучається для проведення досліджень та розробки необхідних заходів створюються робочі групи, які відповідають основним виробничо - технічним службам обєкта , порядок проведення етапи, їх тривалість, методики проведення необхідних розрахунків та інші організаційні питання. Календарний план визначає терміни проведення робіт поетапно. На промислових обєктах, як правило, створюються такі робочі групи по дослідженню стійкості 21 - будівель
та споруд 5 - 6 чоловік старший - заступник директора з капітального будівництва ВКБ - комунально-енергетичних мереж 5 - 7 чоловік старший групи - головний механік - технологічного процесу 3 - 5 чоловік старший - головний технолог - управління виробництвом 3 - 5 чоловік старший - начальник виробничого відділу - матеріально-технічного постачання МТП і транспорту 3 - 5 чоловік старший групи - заступник директора по
МТП начальник відділу МТП . Крім того, створюється група штабу ЦО, до якої входять керівники служб обєкта. Організовує роботу груп головний інженер, при якому створюється група керівництва дослідженнями 3 - 5 чоловік . Залежно від особливостей обєкта, його розмірів і складності виробництва число груп, їх склад і завдання можуть змінюватися.
Дослідження, як правило, проводяться у 2 етапи. На першому аналізується уразливість основних елементів у випадку надзвичайних ситуацій мирного і воєнного часу та оцінюється можливість роботи обєкта до всіх вражаючих факторів. Результат роботи усіх груп - звітна доповідь і план - графік нарощування заходів по підвищенню сталості роботи обєкта. Звітна доповідь із відповідними висновками і пропозиціями направляється на затвердження у вищестоящий
орган, до якого входить обєкт. У плані-графіку вказуються заходи, які виконуються в мирний і воєнний час, а також ті, що будуть проводитися в разі загрози виникнення надзвичайної ситуації і після її початку. Таким чином, дослідження стійкості - це не одноразова дія, а тривалий, динамічний процес, що вимагає постійної уваги з боку керівництва, інженерно технічного персоналу та штабу ЦО обєкта.
Загальні принципи підготовки підприємств до сталої роботи для всіх ОГ незалежно від профілю виробництва і призначення, характерні деякі спільні фактори, що впливають на підготовку до роботи у надзвичайних умовах. До цих факторів належать район розташування обєкта, внутрішне планування і забудова території, системи енергопостачання, технологічний процес, виробничі звязки обєкта, системи управління, підготовленність до відновлення виробництва та
ін. 22 . Район розташування ОГ вивчається по картах і планах. Аналізується характер забудови території навколо обєкта, насамперед на наявність джерел виникнення вторинних факторів ураження, а також метеорологічні й природні умови напрямок панівних, середнього, висотного й приземного вітрів, характер грунту, глибина залягання підгрунтових вод тощо . При вивченні забудови будівлі, споруди аналізуються технічні дані конструкція, поверховість, довжина
і висота, вид каркаса, стінове заповнення, світлові пройоми, покрівля, перекриття , необхідні для розрахунків їх уразливості від сейсмічних хвиль при землетрусах, від ударів хвилі і світлового випромінення при ядерних вибухах і від можливих вторинних факторів ураження враховується наявність розташованих поблизу сховищ та укриттів, кількість робітників та службовців, які одночасно перебувають у кожній будівлі. При оцінці внутрішнього планування обєкта визначається вплив щільності
й типу забудови на можливість виникнення і поширення пожеж, утворення завалів, виникнення вторинних факторів ураження, тобто аналізуються наявність, розміщення і можливості руйнування з легкозаймистими та сильнодіючими отруйними рідинами, складів ВР і вибухонебезпечних технологічних установок, комунікацій, пошкодження яких можуть викликати пожежі, вибухи, загазованість тощо. Вивчення технологічного процесу відбувається з точки зору переведення підприємства
на випуск воєнної продукції, а також визначення необхідних запасів деталей, вузлів, обладнання, сировини, паливно-мастильних матеріалів. Вивчається можливість без аварійного зупинення виробництва у випадку виникнення надзвичайної ситуації. Визначаються залежність роботи обєкта від зовнішніх джерел енергопостачання, аналізуються внутрішні ресурси, підраховуються необхідні мінімуми електроенергії, газу, води, пари та інших видів енергопостачання на воєнний період, розглядаються
їх надійність та захищеність. Вивчається система управління, а саме стан пунктів управління та вузлів звязку, надійність звязку із заміською зоною, надійність системи оповіщення. Вивчаються джерела поповнення робочої сили і можливості взаємозамінності керівного складу. Аналіз системи матеріально-технічного постачання передбачає коротку характеристику її роботи в мирний час і можливі зміни у звязку з переходом на випуск нової продукції оцінку запасів
сировини, деталей і комплектуючих виробів, без яких виробництво не може продовжуватися можливі способи їх поповнення. Отримані під час аналізу дані використовуються для визначення фізичної стійкості елементів обєкта, виявлення вразливих ділянок та оцінки сталості його роботи. Головну небезпеку для наземних обєктів становлять ударна хвиля, світлове теплове випромінення, вторинні уражаючі фактори і радіоактивне зараження місцевості.
Проте іноді доводиться враховувати і вплив проникаючої радіації та електромагнітного імпульсу. Критеріями оцінки фізичної стійкості обєкта прийняті - при впливі ударної хвилі - надлишкові тиски, при яких елементи виробничого комплексу не руйнуються або одержують такі ушкодження чи руйнування слабкі і середні , при яких вони можуть бути відновленні в короткі терміни - при впливі світлового випромінення - максимальні значення світлових імпульсів, при яких не відбувається згоряння матеріалів, сировини,
устаткування, будинків і споруд - при впливі вторинних факторів - надлишкові тиски, при яких руйнування і пошкодження не призводять до аварій, пожеж, вибухів, затоплень, небезпечного зараження місцевості і атмосфери. Оцінка стійкості обєкта включає - видів уражаючих факторів, вплив яких можливий на обєкт та їх параметрів - впливу ударної хвилі на елементи обєкта - можливості виникнення пожеж - впливу вторинних вражаючих факторів. Після цього робиться висновок.
Можливість виникнення осередків спалахування і горіння встановлюють за даними займистості матеріалів при цьому необхідно враховувати вплив фторинних факторів ураження, обумовлених ударною хвилею руйнування газопроводів, розриви і пробиття електропроводки, кабелів тощо . Розвиток пожеж значною мірою залежить від ступеня вогнестійкості будинків і споруд і пожежонебезпеки технологічних процесів.
Оцінюючи можливість виникнення пожеж, вивчають усі будинки, споруди, виробничі установки на території обєкта цеху і визначають місця можливого згоряння, а також наслідки, що виникають від пожежі з урахуванням характеру виробництва. Обєкт, який розглядається у дипломному проекті за пожежною небезпекою, відповідно до характеру технологічного процесу належить до категорії Г . А за вогнестійкістю будинки і споруди, що знаходяться на цьому обєкті, відносяться до
III ступеня стіни камяні, перегородки і перекриття деревяні оштукатурені . Таким чином, ми розглянули питання дослідження стійкості роюоти ОГ, провели оцінку впливу вражаючих факторів надзвичайних ситуацій мирного і воєнного часу на ОГ та можливостей виникнення пожежі. ВИСНОВКИ В результаті проведення дипломного проекту була розроблена й обгрунтована система енерго й
тепло забезпечення невеликого фермерського господарства, що знаходиться в с. Новодмитрівка Харківської облвсті, із застосуванням когенераційної установки, що працює на біогазі. Також була проведена загальна оцінка ефективності когенераційних систем, аналіз енергоспоживання на обєкті дослідження. У процесі роботи були виявлені проблеми, пов язані з використанням низькокалорійних газів у когенераційних установках, а також запропоновані способи
їхнього рішення. Аналіз отриманих даних показав переваги установки на тваринницькій фермі ЕУ, що складається із двох основних вузлів біогазового реактора й когенераційної установки фірми Caterpillar США на базі газового двигуна внутрішнього згоряння G3306NA. В результаті проведення дипломної роботи також були одержані унікальні дані про ефективність комбінованого виробництва електроенергії і тепла. Тут слід зазначити, що розрахунок зроблений в цій
роботі, носить оцінний характер, який дозволяє визначити сферу і можливість застосування КУ, обчислення проводилися по усереднених формулах. Але, так чи інакше, переваги від упровадження КУ на даному фермерському господарстві очевидні, їх не можна переоцінити. Треба особливим чином відзначити всю унікальність і іноваційність цього проекту. Більшість існуючих сьогодні стандартних енергозберігаючих заходів незрівняні
по своєму економічному ефекту порівняно з власним виробництвом електроенергії і тепла. СПИСОК ДЖЕРЕЛ ІНФОРМАЦІЇ 1. Крутой Л.М. Заславський Э. Г. Когенераційні установки на базі газових мотор-генераторів Енергозбереження. Енергетика. Енергоаудіт, 4 - 2005 с. 50-57. 2. Комбіноване виробництво електричної й теплової енергії
Електронний ресурс - Режим доступу www.madec.com.ua 3. Закон України Про комбіноване виробництво теплової й електричної енергії когенерации і використання скидного енергопотенциала 2509-І. Уведений 5.04.2005 4. Довідник по енергопостачанню і електроустаткуванню Під ред. А.А.Федерова Р. Енергоатоміздат, 1986 568 с.
5. Cайт ЗАТ Українські технології когенераційнних систем Електронний ресурс - Режим доступу - http ukrtecs.com.ua 6. Cайт компанії Нова Генерація Електронний ресурс - Режим доступу http www.manbw.ru 7. Cайт компанії Когенерация.Ру Електронний ресурс - Режим доступу - http www.cogeneration.ru 8. Cайт Науково технічного центра Біомаса Електронний ресурс -
Режим доступу - http ukrtecs.com.ua 9. Cайт компанії dena Електронний ресурс - Режим доступу http www.energieforum.ru 10. Cайт компанії Восточная техника Електронний ресурс - Режим доступу http www.vost-tech.ru 11. Cайт компанії СВ-Технология Електронний ресурс - Режим доступу - http www.sv-teh.ru 12.
Cайт компанії ВИВА ТЭКС Електронний ресурс - Режим доступу - http www.cogenerator.ru 13. Електроустаткування станцій і підстанцій Підручник для технікумів. Під ред. Ріжкової Л. Д Козуліна В. З 3-е видавництво, перероб. і доп Р Енергоатоїіздат, 1987 648 с 14. СНіП 2.04.05-93 Норми проектування. Опалювання, вентиляція і кондиціонування
Р. Стройіздат, 1994 64 с. 15. СНіП П-4-79. Будівельні норми і правила. Природне і штучне освітлення. Норми проектування Р. Стройіздат, 1980 110с. 16. ПУЕ-87. Правила прибудові електроустановок Р. Енерогоатоміздат, 1987 648 с. 17. ЗНТП 24-86. Загальносоюзні норми технологічного проектування. Визначення категорій будинків і споруд по пожеженебезпеці
Р. Стройіздат, 1987 128 с. 18. Снип 2.09.02-85. Будівельні норми й правила. Виробничі будинки промислових підприємств. Норми проектування Г. Стройиздат, 1986. 19. РД 34.21.122-87 Інструкція з будівництві молниєзахисту будинків і споруджень Міненерго СРСР Г. Энергоатомиздат, 1987 - 58 с. 20. Закон України Про цивільну оборону України 1999. 21.
Шоботов В.М. Цивільна оборона Навчальний посібник Київ, 2006 - 436 с. 22. Атаманюк В.Г. Цивільна оборона Додаток А ХАРАКТЕРИСТИКА ГАЗОПОРШНЕВОЇ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЇ ФІРМИ CATERPILLAR G3306NA Головною частиною газової генераторної установки Caterpillar G3306NA є газовий ДВЗ, який приводить в рух генератор електричного струму.
Агрегат укладений на фундаментній рамі через пружні амортизації і закритий шумозахисним кожухом. Більшість тепла, виробленого двигуном внутрішнього згорання, виводиться через теплообмінник в сполучний трубопровід вторинного контура. Вихлопні гази виходять з двигуна прямо на фланець на виході продуктів згорання. Решта частини теплової потужності відводиться через технологічний контур, забезпечує охолоджування
наповнюючої суміші двигуна. Теплова потужність технологічного контура виводиться на сполучні фланці. У випадку, якщо не можна забезпечити утилізацію теплової потужності когенераційної установки, можна цю потужність вивести в окремий охолоджувальний контур. Відпрацьоване тепло, випромінюване усередині когенераційної установки гарячими частинами устаткування, відводиться вентиляційним повітрям. Примусовий рух повітря забезпечений вентиляторами, встановленим
на стелі шумозахисного кожуха. Повітря підводиться в установку і виводиться з неї за допомогою акустичних каналів, які спільно з шумозахисним кожухом сприяють зниженню рівня шуму, вироблюваного установкою. Для підключення до газової магістралі генераторна установка оснащена фланцем. Спільно з КУ поставляється каталізатор, який розміщується на місці інсталяції поза модулем КУ. Основні технічні параметри
і характеристики окремих частин когенераційної установки приводяться в технічній специфікації. Головні складові частини оснащення КУ а ДВЗ б Генератор електричного струму в Рама г Шумозахисний кожух д Первинний контур е Вторинний контур є Технологічний контур ж Підведення газу з Висновок продуктів згорання и Вентиляція установки і Приладдя ДВЗ к Система доповнення масла л
Комплект датчиків і захисту. Устаткування за винятком радіаторів призначене для установки в будівлю замовника. Температура повітря в будівлі у будь-який час року повинна підтримуватися в межах - 5 С - 40 С. Вологість близько 90 . У таблиці 1 приведені основні параметри КУ G3306NA. Таблиця 1 - газопоршнева установка G3306NA Найменування Значення 1 2 Повна потужність, кВА 87,5
Активна потужність, кВт 70 Коефіцієнт потужності 0,8 Напруга, В 400 3ф Частота напруги, Гц 50 Частота обертання, об хв 1500 ККД електричний, 32 ККД повний, 70,4 Витрата газу навантаження 100 , м3 год 27,3 Максимальна температура охолодної рідини на виході із сорочки охолодження, 0С 99 Теплова потужність, кВт 84
Відвантажувальна маса, кг 1491 Чотирьохтактний двухциліндровий двигун з іскровим запаленням і турбонадувом з проміжним охолоджуванням, оснащений повітряними фільтрами сполучений муфтою з генератором і змонтований на загальній рамі. Паливо - природний газ, збіднений газ. Тиск газу на вході в регулятор тиску газу двигуна, кПа - 10-22. Система охолоджування двигуна - двоконтурна.
Контур охолоджування сорочки і контур охолоджування газоповітряної суміші. Кожен контур оснащений насосами і термостатами на виході з контурів. Система запалення - електронна, програмована, живлення 24 V DC. Кожен циліндр обладнаний блоком трансформатор-свічка, розташованим під клапанною кришкою. Система пуску - електрична два стартери, 24V DC. Система управління - виконавчий механізм змонтований
на двигуні, блок управління змонтований в щиті управління. Система захисту - захист по перегріву, рознесенню, низькому тиску масла і детонації. Датчики змонтовані на двигуні, Блок управління і сигналізації - в щиті управління. Генератор змінного струму. Бесщеточний, однопідшипниковий генератор з регулятором напруги.
Напруга, В - 400, Потужність, кВА - 87,5, Cos - 0.8, Температура- 40 С, Висота над рівнем моря - 305 м, Клас ізоляції - F, Виконання - IP23, Забарвлення - Катерпіллар жовтий. Блок управління електростанцією Блок управління електростанцією складається з а шафи управління газопоршневою установкою 1 шт. б шафи
управління електричним навантаженням 1 шт. Опис первинного контура Контур призначений для охолоджування сорочки двигуна внутрішнього згорання і одночасно дозволяє провести підключення в систему аварійного придушення аварійний радіатор теплової потужності, Головні частини контура а гідравлічний вирівнювач б циркуляційний насос контура, арматура насоса в пластинчастий теплообмінник первинного контура г триходовий клапан з сервоприводом д дві паралельно
встановлені розширювальні судини е аварійний клапан. Принцип роботи Охолоджувальна рідина в контурі циркуляційним насосом встановленому на двигуні подається в систему охолоджування в технологічний модуль на гідравлічний вирівнювач де охолоджувальна рідина змішується з внутрішньою рідиною первинного контура. Така ж кількість охолоджувальної рідини, яка ввійшла, вийде з гідравлічного вирівнювача назад в секцію охолоджування двигуна через фланець.
Внутрішня секція первинного контура влаштована так, що з гідравлічного вирівнювача охолоджувальна рідина подається через замочну арматуру в насос первинного контура, що забезпечує циркуляцію в контурі. З насоса охолоджувальна рідина подається по трубопроводу в теплообмінник продуктів згорання казан утилізатор , де приймає тепло від відпрацьованих газів. З казана утилізатора рідина прямує в пластинчастий теплообмінник первинного контура. Тут рідина охолоджується, віддаючи тепло у вторинний контур мережевій воді
і по трубопроводу поступає до триходового клапана. З триходового клапана охолоджувальна рідина прямує по одному з двох напрямів а Повністю або частково в гідравлічний вирівнювач, звідки йде в двигун - якщо рідина недостатньо підігріта. б Повністю або частково входить в секцію аварійного охолоджування аварійний радіатор розташований поза приміщенням з метою охолоджування. При повторному поверненні в модуль охолоджувальна рідина подається
в гідравлічний вирівнювач, звідки йде в двигун. Напрям руху залежить від температури рідини, яке регулюється спеціальною управляючою ланкою поза двигуном. Вирівнювання температурних розширень охолоджувальної рідини відбувається в двох розширювальних судинах. При зміні температури охолоджувальної рідини відбувається зміна її об єму в розширювальній судині. Ця зміна об єму рідини вирівнюється зміною об єму і тиску, який виявляється в кількості охолоджувальної рідини в
розширювальній судині і у всій системі. Захист контура від високого тиску забезпечується аварійним клапаном розташованим на всасе циркуляційного насоса. Для обезповітрювання контура при введенні в роботу передбачені обезповітрювання вентилі, розташовані в найвищих точках трубопроводу. У найнижчих точках модуля знаходяться зливні крани для дренування рідини. Контроль тиску вести по манометру встановленому на трубопроводі контура.
Вторинний контур Вторинний контур технологічного модуля є тепловою системою, Призначеною для прямого підключення в опалювальну систему, яка забезпечує відведення теплової потужності установки для підігріву мережевої води. Компоненти вторинного контура а вторинна частина пластинчастого теплообмінника первинного контура б обезповітрювання вентилі в зливні крани. Опис роботи вторинного контура
Зворотна вода, що входить в технологічний модуль з опалювальної системи споживача, подається у вторинну частину теплообмінника, де приймає тепло з системи охолоджування ДВЗ. Далі прямує по трубопроводу у вторинний контур. У найнижчих точках вторинного контура розміщені зливні крани, в найвищих точках вторинного контура - обезповітрювання вентиль. Передача тепла в теплообміннику первинного контура відбувається за принципом
протитечії. Пошкодження вторинного контура Пошкодження вторинного контура може бути викликане пошкодженням зовнішнього насоса або в результаті витоку мережевої води, пониженням або повною відсутністю тиску в системі і здатності теплообмінника передавати тепло. Ці пошкодження викликають, як правило, підвищення температури рідини двигуна. Технологічний контур Технологічний контур призначений для охолоджування наповнюючої суміші через охолоджувач
суміші розташованого на двигуні внутрішнього згорання. Охолоджування відбувається за рахунок віддачі тепла суміші охолоджуючої рідини, яка в свою чергу охолоджується в технологічному радіаторі, розташованому поза приміщенням. Компоненти контура технологічного модуля а розширювальна судина б аварійний клапан в радіатор технологічного контура г охолоджувач суміші встановлений на двигуні .
Опис функцій контура технологічного модуля З охолоджувача суміші охолоджувальна рідина за допомогою циркуляційного насоса для охолоджування подається в технологічний радіатор. Після радіатора через замочну арматуру рідина подається в охолоджувач суміші проходячи через підключений з метою вирівнювання температурних розширень охолоджувальної рідини розширювальну судину і аварійний клапан, який забезпечить захист контура від підвищеного тиску.
Компоненти системи відведення продуктів згорання технологічного модуля а камера глушника-каталізатора б вкладиш каталізатора. Управління КУ Управління КУ виконується за допомогою контроллера ProCon надалі РС , який входить до складу розподільника. Контроллер PC є компактною системою управління, призначеною для повного управління, моніторингу станів і захисту когенераційної установки. Суть контроллера представляє могутній процесор.
Контроллер PC був розроблений з високою стійкістю по відношенню до зовнішніх перешкод і значного коливання живлячої напруги. PC є універсальною системою управління для електричних джерел-агрегатів, які працюють як запасні джерела або в режимі постійної роботи. Агрегати можуть працювати окремо або паралель з іншими агрегатами в автономному режимі або паралель з мережею. Властивості контроллера ProCon РгоСоn володіє функціями для автоматичної синхронізації
і розділення активного і реактивного навантаження при автономному паралельному режимі роботи або для імпорту експорту активної і реактивної потужності в мережу. РгоСоn містить окрім функцій регуляції і функції захисту двигуна і генератора. Крім того, містить ряд додаткових функцій регуляції, тимчасових і логічних функцій. Ці функції можуть застосовуватися, наприклад, для регуляції теплових контурів агрегату
з комбінованим висновком теплової і електричної енергії СНР . Технічне рішення контроллера дозволяє проводити просту модифікацію для різних по і рівням складності інсталяцій так, щоб було можна їх пристосувати для індивідуальних модифікацій замовника. Кількість аналогових і бінарних введень і висновків установки
IS-CU може бути розширене підключенням зовнішніх модулів IS-AIN8 і IS-BIN16 8. Агрегат можна обслуговувати кнопками прямо на головній панелі контроллера без необхідності застосування екстрених елементів. На головній панелі розміщені трибарвні LED діоди для зображення головних станів агрегату. ProCon оснащений графічним дисплеєм для зображення станів агрегату, вимірюваних величин, параметрів
і запису подій в історію процесу роботи. Завдяки графічному зображенню даних, обслуговування дисплея здійснюється по інтуїції. Дисплей замінює всі прилади для вимірювання напруги, частоти, потужності, ефективності, мотогодинника тощо. Залежно від встановленого роду діяльності РгоСоn автоматично або мануальний запускає агрегат, контролює вимірювані параметри у встановлених межах, замикає контактори. При перевищенні меж контроллер відображає залежно від конфігурації попередження
або несправність, записує подію в пам ять. Контроллер працює або в автоматичному режимі або в мануальному за допомогою кнопок на головній панелі управління. Однією з головних переваг контроллера РгоСоn є його легка установка і обслуговування. В наявності є default софтверні конфігурації для окремих типових аплікацій. Ці конфігурації можна легко модифікувати замовнику за допомогою комп ютера.
Кожна з конфігурацій SPtM, SPI, MINT є в наявності як в основному виконанні, так в розширеному виконанні з додатковими функціями, що підтримують регуляцію теплових контурів, інші логічні і тимчасові функції - архіви SPtM , SPI , MINT . Додаткові функції контролера РгоСоn відкриваються hardwar-ключем DONGLE - Синхронізація, управління активної і реактивної потужностей -
Розділення активної і реактивної потужностей. Електричний захист Для підтримки параметрів енергії, що поставляється, і забезпечення зупинки агрегату при перебіях в мережі, розподільники установок оснащені захистами. Ці захисту перешкоджають прониканню напруги в загальну мережу при її відключенні. Тому слідує запобіжний елемент на висновку до установки у локальному або головному розподільнику
оснастити так, щоб його можна було замкнути замком, що висить, у вимкненому положенні. Оснащення захистами виробляється на підставі умов малих джерел електричної енергії і звичних вимог решти енергетики. Розподільники стандартно оснащені наступними захистами представленими в таблиці 2. Таблиця 2 - Види захисту і місце їх установки Вид захисту Установка Захист максимальний струмовий - тепловий
Номінальний струм установки IНОМ Захист від покірливого замикання - магнітний 5 х IНОМ не залежить в часі Захист електронний від напруги- NPU 110 253В , запізнювання 0,1 сек 90 207В , запізнювання 0,1 сек захист частоти - NPU 2 -2 51 49Гц , запізнювання 0,1 сек Векторний захист - NPU 8 Захист від струмової асиметрії 6 UH0M, запізнювання 0,1 сек
Захист зворотної потужності - електронний 1500кВт, запізнювання 5-10 сек Захист оборотів - двигуна Верхня межа 1600 хв 1 Нижня межа 1400 хв 1 Примітка Всі захисти встановлюються по 1-й на 1 розподільник. Надструмовий захист і захист від короткого замикання захищають розподільник, агрегат і проводку, що частково підводить, від перевантаження струму класичним способом.
Захист оборотів забезпечить зупинку установки і відключення її від загальної мережі у разі розгортки оборотів. Обороти аналізуються сигналом з індуктивного датчика зубцової частоти. Захист зворотної потужності захищає установку від пошкодження у разі втрати потужності. При цьому генератор починає працювати як двигун, що може пошкодити установку.
Оцінка зворотної потужності виробляється порівнянням заданої межі з дійсною потужністю. Захисту частоти і напруги зв язані як з сигналом контроллера, так прямо з вимикачем, так само при помилці в напрузі або частоті установка відключається з мережі із заданим запізнюванням. Видача електричної потужності Видача електричної потужності з установки проведений за допомогою розподільника.
Окрім висновку потужності забезпечує розподільник всі функції управління і контролю, необхідні для нормальної роботи установки. Розподільник Розподільник є невід ємною частиною установки. З єднання розподільника з рештою частин електроустановки датчики, насос, генератор проведене усередині установки. Силові кабелі для висновку потужності підключені в розподільник.
Підведення вирішене кабельним висновком в нижній частині установки. Підключення КУ в загальну мережу. Підключення в загальну мережу проведене силовими кабелями через затиски розподільника установки на висновок локального або головного розподільника. Цей висновок необхідно захистити від короткого замикання передбаченими запобіжниками звичайно на 1 - 2 ступені вище, ніж номінальна величина струму , або захисним контактором.
Силові кабелі повинні відповідати номінальному струму установки і їх укладанню. Стандартно застосовуються мідні дроти. Силова частина Силова частина вирішена з урахуванням стійкості від короткого замикання. Стандартна стійкість від КЗ приведена в технічний умовах розподільника. У вживаному генераторі величина струму КЗ не перевищує номінальний струм більш, ніж в 10 разів.
Вплив КУ на мережу КГУ з синхронними генераторами не надають при підключенні генератора впливу на загальну мережу. З погляду перешкоди відповідають вимогам і всім передбаченим нормам.
| ! |
Как писать рефераты Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов. |
| ! | План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом. |
| ! | Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач. |
| ! | Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты. |
| ! | Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ. |
| → | Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре. |