Белорусско-Российский университет

Головная  организация Республики Беларусь по взрывозащищенному  электрооборудованию  и электроустановкам  во взрывоопасных  зонах

Институт  повышения квалификации и переподготовки кадров

НИЛ «Взрывозащищенное  электрооборудование» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выпускная работа

по  теме: "Электроустановки во взрывоопасных  зонах блоков I категории взрывоопасности (насосный агрегат)". 
 
 
 
 
 

Выполнил:

  слушатель курсов

  повышения квалификации        

Жуков С.А.

Руководитель проекта:

. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Гродно  2011

Содержание 

Приложение Е……………………………………………………………………... 44 

       Аннотация

      Данный  проект разработан на основании задания  на выпускную работу по теме «Электроустановки  во взрывоопасных зонах блоков I категории взрывоопасности (насосный агрегат)».

      В проекте отражены вопросы по определению  допустимого уровня взрывозащиты в зависимости от класса взрывоопасной зоны, определены требования необходимые для переклассификации ВЗОЗ по действующим ТНПА; определены маркировка взрывозащиты, необходимая для безопасной эксплуатации ВЗЭО, категория и группа ВЗОС; произведен выбор ВЗЭО и аппаратура управления и защиты по заданным техническим характеристикам и выбранной маркировке взрывозащиты, выбор необходимой системы заземления; проведена разработка схемы системы управления  и противоаварийной автоматической защиты, освещены вопросы эксплуатации и ремонта выбранного ВЗЭО.

       Введение

     На  предприятиях Республики Беларусь имеется  значительное количество производств, связанных с использованием в  технологических процессах взрывоопасных газов, паров, пылей и волокон. Для автоматизации и механизации производственных процессов в таких условиях требуется применение соответствующего взрывозащищенного электрооборудования.

     Наряду  с изготовлением взрывозащищенного  электрооборудования важным вопросом безопасности является правильный выбор этого оборудования в зависимости от класса взрывоопасной зоны. Поэтому классификация взрывоопасных зон, выбор и установка необходимого оборудования регламентируется нормативными документами (правилами, стандартами).

     Нормативными  документами установлены также  правила технической эксплуатации электроустановок во взрывоопасных зонах:

     - прием электроустановок в эксплуатацию;

     -организация  эксплуатации и ремонт электрооборудования.

     Здесь важно подчеркнуть, что к эксплуатации, монтаж и наладке взрывозащищенного электрооборудования допускается только квалифицированный персонал, то есть специально подготовленные лица, прошедшие проверку знаний в специально уполномоченной организации и имеющий удостоверение соответствующее.

     Переподготовка  персонала проводится один раз в  три года.

       1 Выбор взрывозащищенного электрооборудования  (ВЗЭО)

      а) Определение допустимого  уровня взрывозащиты ВЗЭО

      В настоящее время в Республике Беларусь принят комплекс межгосударственных стандартов «Электрооборудование взрывозащищённое» ГОСТ 30852.0-2002 - ГОСТ 30852.20-2002 (МЭК 60079.0-1999 – МЭК 60079.19-1999). Все остальные нормативные документы (ПУЭ шестое издание глава 7.3, ТКП-181-2009, ОПВ-96-1996, ГОСТ 12.2.021-76, ГОСТ 12.1.010-76, ГОСТ 14.254-96) действуют в той степени, в которой они не противоречат требованиям указанных ГОСТ.

      В соответствии с заданием на курсовое проектирование электрооборудование размещается в помещении с зоной класса В-Iа.

      Согласно  ПУЭ, взрывоопасные зоны класса В-Iа  – зоны, расположенные в помещениях, в которых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов (независимо от нижнего концентрационного предела воспламенения) или паров ЛВЖ с воздухом не образуются, а возможны только в результате аварий или неисправностей.

      Согласно ГОСТ 30852.9 2002: пространство, в котором маловероятно присутствие взрывоопасной газовой смеси в нормальных условиях эксплуатации,  а если она возникает, то редко, и существует очень непродолжительное время соответствует ВЗОЗ класса 2. Следовательно, ВЗОЗ класса В-Iа, соответствуют ВЗОЗ класса 2.

      Согласно [1], таблица 7.3.10, во взрывоопасных зонах класса В-Iа допустимо использовать электродвигатели с уровнем взрывозащиты: повышенной надежности против взрыва или более высоким.

      По [1], таблица 7.3.11 во взрывоопасных зонах класса В-Iа допустимый уровень взрывозащиты электрических аппаратов и приборов: для стационарных установок – повышенной надежности против взрыва, или электрические аппараты должны быть вынесены за пределы взрывоопасной зоны.

     Результаты  определения допустимого уровня взрывозащиты для зоны В-Iа сведены в таблицу 1.

     Таблица 1

     б) Основные требования, необходимые для переклассификации       взрывоопасной зоны по действующим ТНПА. ( ГОСТ 30852.9-2002).

      Для  того, чтобы выполнить переклассификацию  взрывоопасной зоны по действующим  ТНПА (ГОСТ  30852.9-2002)  необходимо: 

   -  установить  все  источники  горючих  веществ;

   -  определить  степень утечки;

   -  определить  параметры  утечки  – У1(первой степени);

   -  определить  уровень  вентиляции  – ВН (низкий);

   -  определить  готовность  вентиляции  – ГН(низкий уровень).

   -  в  соответствии  приложением  В ГОСТ 30852.9 определяется  класс зоны.

      Установленные ГОСТ 30852.9-2002 принципы оценки уровня взрывоопасности производственных зон, приведенные в таблице 2, базируются на статистических оценках пространственно-временных характеристик существования в них взрывоопасных газо-паровоздушных смесей. Возникновение взрывоопасных зон стандарт связывает с появлением утечек горючего вещества из источников утечки – отдельных элементов технологического оборудования, классифицируя их по степеням утечки в зависимости от частоты и длительности существования взрывоопасной смеси,.

   Таблица 2

   Таблица 3

     Стандарт  рассматривает взрывоопасную зону как пространство, в котором одновременно сосуществуют и взаимодействуют  и взаимодействуют два потока: горючего вещества из источника утечки и воздуха, создаваемого естественной или искусственной вентиляцией, для оценки которой стандарт вводит дополнительные классификации, характеризующие ее уровень и готовность.

     Таблица 4

     Таблица 5

      Приведенный в стандарте алгоритм  классификации  взрывоопасных зон предусматривает  последовательный анализ влияния на класс зоны степени и интенсивности утечки горючих веществ, уровня и готовности вентиляции, в зависимости от сочетания которых устанавливается и непосредственно выбирается конкретный класс зоны или класс многоклассовой зоны.

         По заданным условиям (низкий уровень вентиляции ВН, низкий уровень готовности вентиляции ГН для утечки первой степени У1) взрывоопасная зона переклассифицируется согласно ГОСТ 30852.9-2002 в зону класса 0+1.

      в) Определение категории  и группы ВЗОС.

      В соответствии с заданием на курсовое проектирование в помещении зоны класса В-1а присутствуют вещества: окись этилена, циклогексан, каждое из которых создаёт с воздухом взрывоопасную смесь.

     Классифицируют газовые взрывоопасные смеси согласно ГОСТ 30852.11-2002 (МЭК 600079-12-78) и ПУЭ гл.7.3 в таблице 6.

     Таблица 6

      Таким образом необходимо выбирать ВЗЭО для категории взрывоопасности ВЗОС - IIB и температурной группы Т4. Допустимо так же выбрать ВЗЭО для с температурными группами Т5, Т6  и  подкатегории IIC.

      г) Определение маркировки взрывозащиты, необходимой  для безопасной эксплуатации ВЗЭО

      Согласно ГОСТ 30852.0-2002 электрооборудование с уровнем «повышенная надежность против взрыва» может обеспечиваться:

      Взрывозащитой вида «i» с уровнем искробезопасной электрической цепи «i_b» и выше.

      Взрывозащитой вида «р», имеющей устройство сигнализации о недопустимом снижении давления, кроме «р _z» .

      Взрывозащитой вида «q».

      Взрывозащитой вида «e».

      Взрывозащитой вида «m».

      Взрывозащитой вида «s».

      Взрывозащитой вида «d» для электрооборудования повышенной надежности против взрыва.

     Взрывозащиты вида «о» (масляным заполнение)

      В зоне класса В-Iа по ГОСТ 30852.13-2002  может использоваться следующее электрооборудование для зоны класса 2 или 1;

      В соответствии с выбранным уровнем взрывозащиты и температурным классом маркировка ВЗЭО может быть: 2Exi_bIIBT4; 2Exp_zIIT4; 2ExeIIT4; 2ExmIIТ4; 2ExsIIBТ4; 2ЕхoIIТ4; 2ЕхdIIBТ4, 2ExqIIT4.

      Выбираем электрооборудование с защитой вида "d" - "взрывонепроницаемая оболочка", с оболочкой способной выдержать давление взрыва внутри нее и предотвращающая распространение взрыва из оболочки в окружающую среду.

      Допустимо использовать также ВЗЭО с уровнем взрывозащиты 0 или 1, подгруппами IIB и IIC, температурным классом  Т5 ÷ Т6. Тогда по данным таблиц 2 и 3 допустимая маркировка электрооборудования по видам указана для вида взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка» в таблице 7.

     Таблица 7

      д) Выбор ВЗЭО и аппаратуры управления и защиты

      В таблице 8 приведены исходные данные (согласно индивидуальному заданию) для выбора электрооборудования:

      Таблица 8

      По заданным техническим характеристикам и выбранной маркировке взрывозащиты выбираются:

     1) электродвигатель М1 – серии АВ250S2У2 с маркировкой взрывозащиты 1ЕхdIIBТ4, в климатическом исполнении У категории размещения 2, защита от внешних воздействий среды IР54.

     2) электродвигатель М2 – серии АИМ90L4У2 с маркировкой взрывозащиты 1ЕхdIIВТ4, в климатическом исполнении У категории размещения 2, защита от внешних воздействий среды IР 54.

Технические характеристики электродвигателей приведены в таблице 9.

      Таблица 9

      Для постов управления выбирается взрывозащищенный пост кнопочный со следующими параметрами:

      - тип КУ-92-ExdIIBT5- УХЛ2;

      - число толкателей – 1;

      - номинальное напряжение 380В, 50Гц;

      - номинальный ток контактов – 10А;

      - тип контактов толкателя –  1 замыкающий и 1 размыкающий;

      - маркировка взрывозащиты – 1ExdIIВT5

Номинальные токи автоматических выключателей выбираются по номинальному току двигателя. По таблице 9 номинальный ток электродвигателя М1: I_н = 144 А, электродвигателя М2: I_н =4,98А.

      Для защиты электродвигателя М1 от токов короткого замыкания выбирается трехполюсный автоматический выключатель QF1 со следующими параметрами:

      - тип АЕ2063М-200-00У3, 380В, 50Гц;

      - номинальное напряжение 380В, 50Гц;

      - номинальный ток – 160А;

      - тип расцепителя – максимального  тока 160 A;

      - кратность уставки расцепителя  – 12 I_н;

      - степень защиты оболочки –  IP00.

      Для защиты электродвигателя М2 от токов короткого замыкания выбирается из [4] трехполюсные автоматические выключатели QF2 со следующими параметрами:

      - тип AE2023M-200-00У3, 380В, 50Гц;

      - номинальное напряжение 380В;

      - номинальный ток – 16 А;

      - тип расцепителя – максимального  тока на 5А;

      - кратность уставки расцепителя  – 12 I_н;

      - степень защиты оболочки – IP00.

      Для управления электродвигателем М2 используется трехфазный реверсивный магнитный пускатель NS 3-2, параметры которого соответствуют данным [3]:

      - тип ПМЛ 1100-О3;

      - номинальное напряжение 380В;

      - номинальный ток – 10А;

      - напряжение катушки реле 220В, 50Гц;

      - потребляемая мощность катушки  при включении - 7 ВА;

      - число контактов цепи управления  – 1 замыкающий.

      Для защиты цепей управления от токов короткого замыкания цепей управления выбираем из [4] двухполюсный автоматический выключатель QF9 со следующими параметрами:

      - тип BA61-29- У3;

      - номинальное напряжение – 220В, 50Гц;

      - номинальный ток 0.5А;

      - число полюсов – 2;

     - характеристика В;

      - тип расцепителя – максимального  тока;

      - кратность уставки расцепителя  – 4I_н;

     Для защиты электродвигателя от длительных токов перегрузки выбирается трехфазное тепловое реле КК1, КК2 из [2] со следующими параметрами

      - тип   РТТ5-10-172 УХЛ4

      - номинальное напряжение 380В, 50Гц;

      - номинальный ток реле – 10 А;

      - диапазон регулирования токов  4,2 - 5,8 А;

      - тип размыкающего контакта в  цепи управления – без самовозврата.

      Для защиты от токов короткого замыкания цепей питания компьютера А7 выбираем из [4] двухполюсный автоматический выключатель QF8 со следующими параметрами:

      - тип BA61-29- У3;

      - номинальное напряжение – 220В, 50Гц;

      - номинальный ток 2А;

      - число полюсов – 2;

     - характеристика В;

      - тип расцепителя – максимального  тока;

      - кратность уставки расцепителя  – 4I_н;

     Для выбора средств автоматизации и предотвращения возникновения аварийной ситуации во время ведения технологического процесса, заданы следующие значения критических параметров: Тmax=85 °С, Рmax = 1 МПа.

     Выбираем  в качестве датчика давления - датчик реле ДМ2005Cr избыточного давления климатического исполнения, имеющий маркировку взрывозащиты 1ЕхdIIСТ4. Предел основной допускаемой погрешности 1,5 %. Выходной сигнал дискретный напряжения до 220 В. Устанавливается непосредственно во взрывоопасной зоне рядом с задвижкой на специальной стойке.

      Термопреобразователь  электрический первичный ТХК-0179. Предел измерения(-50°С до 100°С). Устанавливается  непосредственно во взрывоопасной зоне. Место установки смотри монтажный чертёж технологического оборудования, длинна монтажной части согласно заказной спецификации по КИПиА.

      Преобразователь измерительный (мВ в мА, первичный  преобразователь- ТХК) ИПМ0196Ех/МО-4-20-ХК-0-100 °С, производство «Элемер» (Россия), имеющий маркировку взрывозащиты [Ехi_а]IIC. Диапазон преобразований              (-50-100°С). Предел основной допускаемой погрешности 0,5 %. Выходной сигнал 4-20мА. Устанавливается вне взрывоопасной зоны.

      Преобразователь измерительный (мА в мА, для использования в качестве блока гальванического разделения) МТМ 501-03 производство                        НПП «Микротерм» (Украина), имеющий маркировку взрывозащиты [Ехi_а]IIB.  Диапазон преобразований 4-20мА. Предел основной допускаемой погрешности 0,5%. Выходной сигнал 4-20мА. Устанавливается вне взрывоопасной зоны.

      Выбираем  в качестве датчика расхода датчик типа                                    Метран-49-Ex-ДИ-9150-02-МП1-t11-025-4МПа-42 с видом взрывозащиты 0Ехi_аIIСТ6. Предел измерения от 0 до 500 м³/ч. Предел основной допускаемой погрешности 1.0 %. Выходной сигнал 4-20 мА. Устанавливается непосредственно во взрывоопасной зоне рядом с технологическим оборудованием на специальной стойке.

     Источник  питания постоянного тока БП 96/24И-4/45 DIN производство «Элемер» (Россия). Источник питания имеет сертификат по безопасности РОСС RU.МЕ28.В12032. Имеем четыре гальванически развязанных канала напряжением 24В и током срабатывания. Выходной сигнал 4-20мА. Устанавливается вне взрывоопасной зоны. Компьютер промышленный ADVATECH blade-server

     Для ввода аналоговых сигналов используют модуль ввода PSI-1714, который предназначен для независимого ввода по четырем каналам данных Разрядность АЦП-12 бит.

      Для управления и защиты электродвигателя М1 (М3) используем частотный преобразователь OMRON 3G3RV-4750-E, на напряжение питающей сети 380В, мощность 75кВт. Преобразователь имеет встроенный параметрический датчик скорости вращения двигателя насоса и защиту от перегрева двигателя. Связь преобразователя с промышленным компьютером системы ПАЗ выполняется через интерфейс RS-422.

      Характеристики  преобразователя частоты OMRON Sysdrive 3G3RV приведены в таблице 10.

     Таблица 10