Дипломная работа (бакалавр/специалист) на тему «Электрификация и автоматизация технологических процессов в условиях ГУП ТАЛКО».

Содержание:

Список используемых сокращений. 6

Введение. 8

Раздел 1.Теоретические и методические аспекты учета и
планирования потребления энергоресурсов и
автоматизации технологических процессов. 11

1.1 Электрическая энергия, ее особенности, область
применения и ее характеристики. 11

1.2 Основные задачи оптимизации электропотребления. 15

1.3 Развитие современных систем учета и контроля за
потреблением  энергоресурсов. 18

1.4 Теоретические аспекты автоматизации технологических
процессов. 22

1.5 Постановка задач исследования. 30

Раздел 2. Особенности технологического комплекса и
оборудования предприятия. 36

2.1 Краткая характеристика ГУП «ТАЛКО». 36

2.2 Технологические процессы предприятия и характеристика
потребителей электроэнергии. 40

2.4 Организация эксплуатации электроустановок. 42

Раздел 3. Расчетная часть. 48

3.1 Расчет электрических нагрузок предприятия. 48

3.1.1 Расчет максимальной нагрузки. 48

3.1.2 Расчет электрической нагрузки от осветительных
электроприемников  49

3.1.3 Расчет электрических нагрузок напряжением выше 1 кВ.. 49

3.2 Расчет токов короткого замыкания. 52Электроэнергетика – одна
из важнейших областей народного хозяйства. Ее значение в современном обществе
тяжело переоценить. Развитие производства, внедрение новых технологий в
основном приводят к постоянному повышению мощностей систем, машин и агрегатов.
Одновременно выдвигаются повышенные требования к их экономичности,
безопасности, ремонтопригодности, экологичности [4].

Бурный рост экономики
развивающихся стран в конце 20 столетия привел к резкому повышению потребления
электрической энергии.

Первое десятилетие 21
века вскрыло ряд причин увеличения потребления электроэнергии. К ним можно
отнести эксплуатацию устаревшего оборудования, несовершенство технологических
процессов, большие потери в линиях электропередач, низкий уровень
эксплуатационного обслуживания электроустановок, а так же некоторые
организационные вопросы.

Требование предъявляемые
к качеству электроэнергии ужесточились. Так при увеличении потерь в линиях
электропередач возникает увеличение потребления тока, что в свою очередь ведет
к перегрузкам и еще большей последующей потере напряжения.

Вопросы организации оатимального
использования электроэнергии становятся вопросами государственной важности.

Долгое время системы
электроснабжения промышленных и гражданских объектов на территории Российской
Федерации  разрабатывались без учета
проблем оптимального использования электроэнергии, из-за чего имели место
значительные финансовые убытки, которые ежегодно исчисляются сотнями миллионов
рублей.

Именно поэтому тематика
разработки мероприятий по оптимальному использованию электроэнергии в системах
электроснабжения является в высшей степени актуальной.

В задачи планирования
электропотребления входит расчет ожидаемых графиков нагрузки и анализ факторов,
влияющих на их изменение. В зависимости от количества учитываемых факторов
различают одно и многофакторные методы.

Проблема получения
информации о  фактических объемах
планируемых расходов электроэнергии на предприятии, не решена в полной мере
из-за отсутствия необходимых данных по определению расходов электрической
энергии промышленными потребителями, что не позволяет обеспечить выбор
вариантов расчета за потребленную электрическую энергию. Решению этой задачи
посвящена диссертационная работа.

Тема данной выпускной
квалификационной работы – «Электрификация и автоматизация технологических
процессов в условиях ГУП «ТАЛКО».

Целью
выпускной квалификационной работы является исследование актуальности и
эффективности внедрения современных автоматизированных технологий в сфере
электрификации на предприятии ГУП «ТАЛКО».

Исходя
из поставленной цели работы, в процессе ее выполнения необходимо решить
следующие задачи:

–
исследовать основные задачи оптимизации электропотребления;  

–
произвести анализ развития современных систем учета и контроля за
потреблением  энергоресурсов;

–
дать краткую характеристику предприятия ГУП «ТАЛКО»;

–
исследовать технологические процессы предприятия и характеристику потребителей
электроэнергии;

–
произвести анализ схемы внешнего электроснабжения предприятия;

–
исследовать особенности организации и эксплуатации электроустановок;

–
произвести анализ состояния существующей системы учета энергоресурсов;

–
разработать решение по внедрению системы автоматизированной системы учета
энергоресурсов на предприятии;

–
рассмотреть алгоритм создания программного обеспечения АСКУЭ;

–
исследовать вопросы техники безопасности при эксплуатации систем
электроснабжения предприятия.

Объект
исследования – автоматизированные системы автоматизации  учета энергоресурсов.

Предмет
исследования – поиск оптимальных и технологически обоснованных подходов в
процессе внедрения автоматизированных систем учета энергоресурсов.

При написании выпускной
квалификационной работы будут применяться такие методы научного исследования,
как изучение научной литературы по теме исследования, нормативно-правовой базы,
аналитический и сравнительный методы. Среди теоретических методов, используемых
при разработке, отмечу анализ, применяемый к исследованию особенностей
автоматизированных систем учета энергоресурсов. Практические методы, используемые
в работе – наблюдение и сравнение.

Заключение:

Электроснабжение является
одной из наиболее важных областей жизнеобеспечения. От развития этой отрасли
зависит развитие современного производства и условий жизни населения, поэтому
электроснабжение должно занимать приоритетную позицию.

В настоящее время
огромное внимание уделяется вопросам энергосбережения во всех отраслях
народного хозяйства.

В условиях увеличения
потребностей в качественной электроэнергии задача разработки и внедрения систем
обнаружения и борьбы с хищениями электроэнергии на предприятиях является очень
актуальной.

В процессе проектирования
должны предусматриваться кратчайшие сроки выполнения работ, необходимая
гибкость системы. Поэтому, проектная задача является более сложной, чем
расчетная.

Рационально выполненные
современные системы электроснабжения должны удовлетворять ряду требований:

— экономичность;

— надежность;

— безопасность и удобство
эксплуатации;

— обеспечение требуемого
качества электроэнергии;

— уровень напряжения и
стабильная частота.

По завершению выполнения
выпускной квалификационной работы получены следующие результаты:

– исследованы основные
задачи оптимизации электропотребления; 

– произведен анализ
развития современных систем учета и контроля за потреблением  энергоресурсов;

– дана краткая
характеристика предприятия ГУП «ТАЛКО»;

– исследованы
технологические процессы предприятия и характеристику потребителей
электроэнергии;

– произведен анализ схемы
внешнего электроснабжения предприятия;

– исследованы особенности
организации и эксплуатации электроустановок;

– произведен анализ
состояния существующей системы учета энергоресурсов;

– разработаны решения по
внедрению системы автоматизированной системы учета энергоресурсов на
предприятии;

– рассмотрен алгоритм
создания программного обеспечения АСКУЭ;

– исследованы вопросы
техники безопасности при эксплуатации систем электроснабжения предприятия.

По завершению выполнения
работы необходимо отметить, что все поставленные задачи решены, цель работы достигнута.

Фрагмент текста работы:

Раздел 1. Теоретические и методические аспекты учета
и планирования потребления энергоресурсов      
и автоматизации технологических процессов

1.1 Электрическая энергия, ее особенности, область применения
и ее характеристики        

В настоящее время  подавляющее большинство самых разнообразных
приборов и устройств работают за счет электрической энергии. Как правило,
электроэнергия на районных электростанциях производится с помощью электромашинных
генераторов переменного тока. С целью сокращения потерь в процессе передачи и
распределении электрической энергии широкое применение имеют трансформаторные
подстанции. Трансформаторные подстанции предназначены для изменения величины
напряжения, которое вырабатывается генераторами. После трансформации по
высоковольтным линиям происходит передача электроэнергии на большие расстояния
(десятки и сотни километров). С целью подключения локальных систем
энергопотребления к линиям электропередач существуют распределительные
подстанции. После распределительных подстанций осуществляется понижение
напряжения до безопасного уровня с помощью понижающих трансформаторных
подстанций. Только после этого происходит подача электроэнергии непосредственно
в населенные пункты. Потом электроэнергия подается в магистральную сеть,
подключенную к понижающим трансформаторам подстанций. В разных участках этой
сети находятся пункты ответвления для распределительной сети
электропотребителей.

Электричество – это
совокупность физических явлений, связанных с возникновением, накоплением,
взаимодействием и переносом электрического заряда. По мнению большинства
историков науки, первые электрические явления были открыты древнегреческим
философом Фалесом в седьмом веке до нашей эры. Фалес наблюдал действие
статического электричества: притяжение к натертому шерстью янтарю легких
предметов и частичек. Чтобы повторить этот опыт самостоятельно вам необходимо
потереть о шерстяную или хлопковую ткань любой пластиковый предмет (например,
ручку или линейку) и поднести его к мелконарезанным кусочкам бумаги.

Первой серьезной научной
работой, в которой описаны исследования электрических явлений стал трактат
английского ученого Уильяма Гилберта «О магните, магнитных телах и большом
магните – Земле» изданный в 1600
г. В этой работе автор описал результаты своих опытов с
магнитами и наэлектризованными телами. Здесь же впервые упоминается термин
электричество.

Исследования У. Гилберта
дали серьезный толчок развитию науки об электричестве и магнетизме: за период с
начала 17 до конца 19 века было проведено большое количество экспериментов и
сформулированы основные законы, описывающие электромагнитные явления. А в 1897
году английский физик Джозеф Томсон открыл электрон – элементарную заряженную
частицу, которая определяет электрические и магнитные свойства вещества.
Электрон (на древнегреческом языке электрон – это янтарь) имеет отрицательный
заряд примерно равный 1,602*10^-19 Кл (Кулона) и массу равную
9,109*10^{—31 кг. Благодаря электронам и другим заряженным
частицам происходят электрические и магнитные процессы в веществах.}

Перемещение заряженных
частиц в телах и веществах происходит благодаря разности потенциалов или
электрическому напряжению. Напряжение (напряжение тока) — это физическая
величина равная отношению работы электрического поля затраченной на перенос
электрического заряда из одной точки в другую (между полюсами) к этому заряду.
Напряжение измеряется в Вольтах (В) и обозначается буквой V. Для того чтобы
переместить между полюсами заряд в 1 Кл, совершив при этом работу в 1 Дж
(Джоуль), необходимо напряжение тока равное 1 В.

Электрический ток – это
направленное движение заряженных частиц. Носителями заряда, при этом, могут
быть электроны, ионы, протоны и дырки. Для возникновения и существования
электрического тока необходимо наличие свободных заряженных частиц и наличие
электрического поля. В зависимости от наличия или отсутствия заряженных частиц
в веществах, они могут быть проводниками, полупроводниками и диэлектриками.
Условно направлением движения тока считается направление от положительно
заряженного полюса к отрицательному. На практике направление движения
зараженных частиц зависит от знака их заряда: отрицательно заряженные электроны
движутся от минуса к плюсу, положительно заряженные ионы – от плюса к минусу.

Различают постоянный и
переменный электрические токи. Если заряженные частицы постоянно движутся в
одном направлении, то в цепи – постоянный ток и, соответственно, постоянное
напряжение тока. Если направление движения частиц периодически меняется (они перемещаются
то в одном, то в другом направлении), то это – переменный ток и возникает он,
соответственно, при наличии переменного напряжения (т. е. когда разность
потенциалов меняет свою полярность). Для переменного тока характерно
периодическое изменение величины силы тока: она принимает то максимальное, то
минимальное значения. Эти значения силы тока являются амплитудными, или
пиковыми. Частота изменения полярности напряжения может быть разной. Например,
в нашей стране эта частота равна 50 Герц (т. е. напряжение меняет свою
полярность 50 раз в секунду), а в США частота переменного тока – 60 Гц (Герц).