Автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии ТОО 'ОРКЕН'

Автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии ТОО 'ОРКЕН'

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Костанайский социально-технический университет

Имени академика Зулхарнай Алдамжар

Технический факультет

Кафедра «Физики, информатики и электроэнергетики»

Специальность 050718 «Электроэнергетика»

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

Автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии ТОО «ОРКЕН»

Дипломник Гаврилюк Павел Владимирович

Руководитель дипломной работы: Умбеталин Таргын Софиевич, профессор, к.т.н.

Костанай 2009

СОДЕРЖАНИЕ

Список принятых сокращений

Введение

1. Особенности технологического комплекса и оборудования

.1      Краткая характеристика ТОО «Оркен»

1.2    Краткая характеристика подразделений

1.3    Краткое описание технологии и её особенностей

.4      Автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии

2.      Расчёт внешнего электроснабжения и определение электронагрузок предприятия

.1      Внешнее электроснабжение

2.2    Характеристика потребителей электроэнергии

2.3    Организация эксплуатации электроустановок

2.4    Определение электронагрузок

3.      Структура автоматизированной системы коммерческого учёта электроэнергии

3.1    Происхождение и значения термина «АСКУЭ»

3.2    Варианты организации и построения АСКУЭ

3.3    Уровни АСКУЭ

.4      Организация учета электроэнергии, его виды и значения

.5      Метрологические аспекты электроэнергетики

.6      Целесообразность использования АСКУЭ

.7      Анализ состояния существующей АСКУЭ

.8      Технические характеристики применяемых средств АСКУЭ

4.      Программное обеспечение системы коммерческого учёта электроэнергии

.1      Технические характеристики системы SCADA

4.2    Мониторинг и управление аппаратурой

.3      Выбор схемы автоматической генерации сигналов оповещения

.4      Защита от несанкционированного доступа

.5      Реализация функций резервирования

5.      Экономика

.1      Организация и управление

5.2    Организация работы группы учёта топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) автоматизированная учет электроэнергия

.3      Штатная расстановка группы эксплуатации систем учета ТЭР

.4      Режим работы лаборатории и группы учета ТЭР

.5      Капитальные вложения на создание АСКУЭ

6.      Охрана труда

6.1    Организация и контроль охраны труда на предприятии

6.2    Санитарно-гигиенические условия. Общие положения

.3      Вентиляция и отопление

6.4    Освещение рабочих мест

6.5    Электробезопасность и обеспечение безопасности в электроустановках

7.      Экология

Заключение

Список литературы

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

АСКУЭ - автоматизированная система коммерческого учёта электроэнергии

ВЛ - Воздушные линии

ВН - Высокое напряжение

ГМО - Гравитационно-магнитного обогащения

ГПП - Главная понизительная подстанция

ГРП - Главный распределительный пункт

ЗРУ - Закрытое распределительное устройство

ИВЦ - Информационно-вычислительный центр

КЗ - Короткое замыкание

КРУ - Комплексное распределительное устройство

КТП - Комплексная трансформаторная подстанция

ЛЭП - Линия электропередач

ММС - Мокрая магнитная сепарация

МТЗ - Максимальная токовая защита

НН - Низкое напряжение

ОРУ - Открытое распределительное устройство

РМЦ - Ремонтно-механический цех

РП - Распределительный пункт

РУ - Распределительное устройство

ТП - Трансформаторная подстанция

ТЭР - Топливно-энергетические ресурсы

ХХ - Холостой ход

ЦЛ - Центральная лаборатория

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время одной из важнейших задач каждого предприятия становится экономия материальных ресурсов, так как именно материальные затраты составляют большую часть издержек производства, от которых непосредственно зависит величина прибыли. А прибыль является основным источником жизнеобеспечения предприятия.

Рациональное и экономное использование материальных и топливно-энергетических ресурсов имеет очень большое значение для каждого конкретного предприятия нашего государства.

Расход материальных ресурсов, в том числе и электрической энергии, представляет собой их производственное потребление. Расход на производство охватывает все количество материальных ресурсов, затраченных предприятием непосредственно на выполнение программы по выпуску продукции. Расходование материальных ресурсов осуществляется также на ремонтные нужды, обслуживание внутризаводского транспорта, обеспечение подсобного хозяйства, культурно-бытовые нужды. Потребление материальных ресурсов характеризуется общим потреблением на выполнение всей производственной программы в отчетном периоде и удельным их расходом - потреблением на производство единицы товарной продукции.

Основным условием снижения затрат сырья и материалов на производство единицы продукции является совершенствование технологии производства, сокращение затрат на обслуживание производства, использование прогрессивных видов материалов, внедрение технически обоснованных норм расходов материалов и топливно-энергетических ресурсов.

Национальным достоянием Казахстана являются его природные, топливно-энергетические ресурсы, а также технический и интеллектуальный потенциал. Повышение эффективности использования технического потенциала, а также всех видов ресурсов внутри страны с применением в широких масштабах энергосберегающих технологий в промышленности, является важнейшей задачей политики ресурсосбережения.

Целью дипломной работы является анализ и модернизация автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии на ТОО «Оркен».

Для достижения цели дипломной работы необходимо решить ряд задач:

анализ технологического процесса с целью определения места, роли и значимости автоматизированной системы коммерческого учета в технологическом комплексе;

анализ системы электроснабжения;

определение иерархии системы управления и контроля, а также структуры АСКУЭ;

разработка проекта модернизации системы коммерческого учета электроэнергии;

описание программного обеспечения АСКУЭ;

определение технико-экономической актуальности, необходимости и возможности модернизации системы;

анализ существующей системы организационно-технических мероприятий по обеспечению охраны труда и техники безопасности при эксплуатации, модернизированной системы.

1. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА И ОБОРУДОВАНИЯ

.1 Краткая характеристика ТОО «Оркен»

ТОО "Оркен" является приемником Лисаковского горно-обогатительного комбината, построенного на базе Лисаковского месторождения бурожелезняковых руд. Месторождение открыто в 1949 году, а эксплуатация ведется с 1969 года. Месторождение представляет собой платообразную залежь, вытянутую полосой на 100 км и шириной от нескольких сотен метров до 6 км. Общий запас руд составлял около 6,5 млрд. тонн, со средней массовой долей железа 34,3% и глубиной залегания от 0 м. в центральной части до 4,5 м. на флангах пласта. Основными рудными минералами являются гетит и гидрогетит, нерудными - кварц.

Лисаковское месторождение оолитовых железных руд прослежено поисковыми и разведочными работами на протяжении свыше 100 км. Оно простирается в виде широкой полосы, в направлении близком к широтному и проходит по территории нескольких районов Костанайской области.

На площади месторождения располагается несколько поселков: Котюбовский, Досовский, Даниловский, Степной, Темир, Павловка и Барсуковка, а областной центр - город Костанай на расстоянии 110 км к северо-востоку от центра месторождения.

В непосредственной близости от восточного фланга месторождения проходит железнодорожная линия Карталы - Астана.

Поверхность района месторождения характеризуется слабо холмистым, почти равнинным рельефом, имеющим незначительный уклон в восточном и северо-восточном направлении. Разность отметок, при этом, не превышает 15м.

Водные ресурсы района ограничены. Единственной водной артерией является река Тобол, протекающая в 5-25 км к северу от месторождения. Она обладает крайне непостоянным водным режимом. В засушливый период река маловодная, а во время весенних паводков становится многоводной и расход воды при этом достигает 1000-1200 м/мин.

Климат района месторождения характеризуется резкими колебаниями температур, засушливым летом и морозной, сильно ветреной, зимой. Среднегодовая температура +1,3⁰, минимальная температура (в январе) - 43,6⁰, максимальная (в июле) + 40⁰. Среднегодовое количество осадков - около 300 мм.

Для осуществления производственной деятельности на предприятии имеются следующие подразделения:

1.       Рудник;

2.      Фабрика гравитационно-магнитного обогащения;

.        Железнодорожный цех;

.        Автотранспортный цех;

.        Энергоцех;

.        Ремонтно-механический цех;

.        Участок подготовки производства;

.        Центральная лаборатория;

.        Информационно-вычислительный центр;

10.       Участок связи;

11.    Участок питания.

.2 Краткая характеристика подразделений

Рудник (горный цех) предназначен для: обеспечения добычи руды, вскрыши, горно-погрузочных работ, водоотлива, обеспечения содержания и ремонта горного оборудования, систем отопления и водотеплоснабжения.

Фабрика гравитационно-магнитного обогащения (ГМО) перерабатывает руду по гравитационно-магнитной схеме в жидкой среде. Подготовка дроблёной руды к обогащению включает в себя:

мокрое грохочение руды на грохотах ГИСЛ-62;

измельчение в стержневой мельнице МСЦ-2,7*3,6;

дешламацию руды в классификаторах КСН-2;

доизмельчение надрешётных продуктов в мельнице МСЦ.

Гравитационное обогащение производится методом отсадки в отсадочных машинах, на которых выделяется готовый концентрат и промпродукт, поступающий для обогащения на мокрую магнитную сепарацию (ММС) в сильном магнитном поле.

Готовый концентрат отсадки и ММС подаётся на фильтрацию, осуществляемую на ленточных вакуум фильтрах ЛУ10-1.

Обезвоженный гравитационно-магнитный концентрат является готовой продукцией фабрики и системой ленточных конвейеров подаётся на закрытые склады влажного концентрата.

Сушка концентрата производится в сушильных барабанах УСБ-27*3,5. Сухой концентрат направляется на склад сухого концентрата.

Железнодорожный цех - обеспечивает перевозки железнодорожным транспортом руды из карьера, содержание в технически исправном состоянии железнодорожных путей, локомотивов, вагонного парка, содержание СЦБ и связи, электроснабжения, экипировочных средств.

Автотранспортный цех - обеспечивает транспортом и механизмами подразделения ТОО «Оркен», их ремонт и обслуживание, выполнение вскрышных работ.

Энергоцех включает в себя пять подразделений:

лабораторию КИПиА, которая обслуживает средства измерения и автоматики, радиоизлучающие источники;

участок тепловодоснабжения и канализаций, который обслуживает теплотрассы, водопроводы технической и хозяйственно-питевой воды, канализационной сети, насосную станцию технической воды;

электроремонтный участок, который производит обслуживание и ремонт электрических машин и преобразовательных установок;

кислородно-компрессорную станцию, которая производит сжатый воздух и кислород путём нагнетания давления и охлаждения воздуха до заданной температуры;

участок сетей и подстанций, который занимается обслуживанием понижающих подстанции, трансформаторов и линии электропередач.

Ремонтно-механический цех (РМЦ) представляет собой комплекс, состоящий из следующих участков:

участок механообработки, который производит обработку металла резанием, изготовление изделий из металла;

участок металлоконструкций, занимающийся изготовлением конструкций и узлов с помощью электродуговой сварки, газовой резки, рубки металла;

участок деревообработки, в котором на фуговальных станках производятся изделия для нужд цеха;

кузнечный участок, занимающийся изготовлением заготовок для механической обработки деталей, инструмента;

участок по ремонту насосов, занимающийся ремонтом насосов.

Центральная лаборатория (ЦЛ) состоит из структурных подразделений: технологическая лаборатория, лаборатория промсанитарии и экологии, ОТК, лаборатория по контролю производства. В данном цехе производится химический и аналитический контроль за всеми стадиями производства от сырья до готовой продукции.

Участок подготовки производства - обеспечивает сохранность материальных ценностей, запасных частей, ГСМ, поступающих на предприятие. Материальные ценности, запасные части хранятся на складе товарно-материальных ценностей, ГСМ - на складе ГСМ в ёмкостях. Имеется контейнерная АЗС на одну колонку.

Информационно-вычислительный центр (ИВЦ) занимается программированием, ремонтом вычислительной и оргтехники. Участок связи обслуживает линии связи и АТС. Участок питания занимается приготовлением пищи.

Участок связи обслуживает линии связи и АТС.

Участок питания занимается приготовлением пищи.

Рассматривая все многообразие производственных процессов можно сделать вывод, что ТОО «Оркен» - сложнейший технологический комплекс, включающий в себя Лисаковское месторождение бурожелезняковых руд, фабрику ГМО, железнодорожный цех, автотранспортный цех, энергоцех, РМЦ, участок подготовки производства, ИВЦ, участок связи, участок питания.

.3 Краткое описание технологии и её особенностей

Фабрика ГМО перерабатывает рыхлые оолитовые гидрогетитвые руды. Технологическая схема дробления включает в себя: предварительное грохочение исходной руды на грохотах ГИТ-51-Н и ГИТ-71 (щель=25 мм) и дробление надрешетных продуктов (класс -350+30 мм) до крупности 25 - 0 мм в молотковых дробилках СМД-102.

Подготовка дроблёной руды к обогащению включает в себя:

мокрое грохочение по классу 1,6 мм;

измельчение надрешетного продукта грохотов (кл. -25 +1,6мм) в стержневых мельницах МСЦ- 2,7*3,6 до крупности 1,2 мм;

классификацию промпродукта отсадки (кл.-1,6 + 0,15мм) по классу 1,0 мм на грохотах ГИСЛ-62 и доизмельчение надрешетных продуктов в тех же стержневых мельницах.

Технологическая схема 1 и 2 секций предусматривает:

дешламацию продукта (кл. -1,6 +0мм) по классу 0,15мм;

гравитационное обогащение методом отсадки продукта (кл.-1,6мм +0,15мм) в два приёма с перечисткой концентрата первого приёма отсадки и выделением готового продукта во втором приёме;

- ММС в сильном поле промпродуктов, отсадки (кл. -1,0мм -0,15мм) в два приёма с предварительным удалением металлического скрапа и дроби в слабомагнитном поле сепараторов ПБМ-П-120/300. На второй секции предусмотрена возможность осуществления контрольной сепарации хвостов ММС 1 и 2 приёмов, через зумпф №13 с использованием сепараторов 1 секции (2 и 3 п/с) или заворот хвостов 2 приёма на 1 приём ММС 2 секции.

Готовый концентрат отсадки и сепарации объединяется и подаётся на фильтрацию, осуществляемую на ленточных вакуум- фильтрах ЛУ-10-1,25/8. Обезвоженный гравитационно-магнитный концентрат является готовой продукцией фабрики и системой ленточных конвейеров подаётся на закрытые склады концентрата.

Гравитационно-магнитная схема обогащения бурожелезняковых руд предусматривает при исходном питании 41,0 % получение концентрата с содержанием железа 49% и содержанием железа в хвостах 29,1%.

Подача руды с рудника на приемные бункера фабрики производится железнодорожным составом с тепловозной тягой по 10-12 думпкаров в составе. Вес руды в думпкаре до 85 тонн.

На станции Центральная, на путях №1, 2 в нечетной горловине установлены железнодорожные тензовесы для взвешивания груженных и порожних составов. Сведения о весе думпкаров дублируются у старшего оператора фабрики. Прием составов с рудой производится по двум железнодорожным путям, расположенных по двум сторонам приемных бункеров. Разрешающий сигнал на запуск состава в шатер приема руды включается технологическим персоналом участка дробления. Передвижение состава в шатре, установка вагонов под разгрузку, разгрузка и выезд состава осуществляется по команде дробильщика.

В шатре приема руды расположено 6 приемных бункеров, вмещающих по 400 тонн каждый. Дробильщик дает команду составителю на установку думпкара над бункером и выгрузку руды. Команда подается устно или включением табло. Оператор участка дробления получает сведения от дежурной по станции Центральная - номер экскаватора и затем сообщает мастеру ОТК и машинистам конвейеров 02-1, 02-2; дает команду на загрузку бункеров согласно задания на усреднение, выданного мастером участка обогащения, согласовывая со старшим оператором фабрики.

После выгрузки думпкара, по команде дробильщика производится очистка думпкара виброустановкой от налипшей руды. Время разгрузки одного думпкара без его очистки виброустановкой не более 2 минут.

Дробление кусков руды на решетках приемных бункеров производится дробильно-фрезерной машиной ДФМ-11-Г. На бункерах установлено 2 машины: одна в работе, одна в резерве или на ремонте.

Из бункеров пластинчатыми питателями руда подается на дробильные нитки, в которые входят пластинчатый питатель 2-18-150, подборочный конвейер ПБ В-800 мм. Руда с питателя и конвейера ПБ поступает на ленточный конвейер В-1600, с него на грохот ГИТ-51Н (ГИТ-71Н на второй очереди дробления). Надрешетный продукт грохота (класс - 400+25 мм) поступает в молотковую дробилку СМД-102. Подрешетный продукт грохота на ленточном конвейере объединяется с дробленной рудой. 1, 2, 3 дробильные нитки подают на 1 тракт подачи руды - конвейеры Д-13, 01-1, 02-1.

Саморазгружающимися тележками конвейеров 02-1, 02-2 руда подается в 34 бункера участка обогащения. Пластинчатый питатель 2-18-150 служит для равномерной подачи руды из бункеров на ленточный конвейер и в дробилку.

Производительность дробильной нитки регулируется оператором участка. Перед остановкой питателя на нем оставляется «подушка» - 70-80 тонн руды для ослабления удара кусков по пластинам питателя. Зимой бункер обогревается паровыми регистрами, расположенными под облицовкой бункера.

Питателями руда подается на конвейера Д-1, 2, 3, 4, 5, 6. На конвейерах Д1-6 установлены металлоискатели для предотвращения попадания металла в дробилки. При прохождении металла через металлоискатель конвейер останавливается и срабатывает сигнализация. Уборка металла с ленты производится машинистом.

Конвейерами Д1-6 руда подается на грохочение. На нитках №1, 2, 3 установлены грохота ГИТ-51Н. На нитках № 4, 5, 6 установлены грохота ГИТ-71Н. Контроль за состоянием просеивающей поверхности осуществляет дробильщик в течение смены.

Надрешетный продукт (класс - 400+25) поступает в дробилки СМД-102.

Крупность дробленой руды регулируется изменением разгрузочной щели дробилки, уменьшением зазора между молотками и дробящим барабаном по мере необходимости дробильщиком. Замена молотков производится по из износу. Содержание класса +25 мм в дробленой руде не должно превышать 5%. Контроль ежесменно осуществляет отдел технического контроля. Подрешетный продукт грохота и дробленной продукт подается на конвейера Д7-12. С конвейеров Д7-8-9 руда подается на конвейер Д-13. С конвейеров Д-10,11,12 руда подается на конвейер Д-14. С конвейера Д-14 руда подается на конвейер 01-2. С конвейера 01-2 руда подается на конвейер 02-2. С конвейера Д-13 руда подается на конвейер 01-1. На конвейере установлены тензовесы. С конвейера 01-1 руда подается на конвейер 02- 1.По технологической инструкции ТИ-ЦЛ-8-02 усреднение руды производится в бункерах участка обогащения. Схему загрузки бункеров операторам участков дробления и обогащения дает мастер участка обогащения.

Опробование исходной руды производится автоматическими пробоотборниками, установленными на конвейерах 01-1, 01-2. Количество дробленной руды определяется показаниями тензовесов конвейеров 01-1, 01-2. Снятие показаний счетчиков с весов производит оператор участка дробления.

За правильность показаний счетчиков весов и работу механизма весов ответственность несут работники службы КИПиА.

Дробленая руда 25-0 мм (содержание класса +25 мм не должно превышать 5 %) конвейерами 02-1, 02-2 подается в приемные бункера участка обогащения (I секция - 10 бункеров, II секция - 12 бункеров). По проекту емкость бункера 290 м³ - 450 тонн. Из бункеров участка обогащения пластинчатыми питателями по заданному мастером режиму руда подается на ленточные конвейера 03. Ленточными конвейерами 03 руда подается на мокрое грохочение.

Мокрое грохочение дроблёной руды производится на грохотах ГИСЛ-62 с площадью просеивающей поверхности 10 м². Верхнее сито - металлический лист с отверстиями d = 15 мм, ниже щелевое из нержавеющей стали размером щели 1,6 мм, с поперечным расположением щели. Оптимальная производительность грохота по руде 70-90 т/час. Грохочение малоглинистой руды эффективно происходит при расходе воды 0,6-0,8 м³/т, а глинистой 0,8-1,0 м³/т. Эффективность грохочения по классу 1,6 мм 95-98 %.

Грохочение промпродукта отсадочных машин 1 приёма производится на грохотах ГИСЛ-62, на шпальтовом сите 1,2 мм с поперечным расположением щели по отношению к направлению движения материала и обеспечивает получение подрешетного продукта крупностью 1,1-0 мм. Для эффективного отсева из продуктов отсадки +1,0 мм на грохоте ГИСЛ-62 частота вибрации сита должна составлять 1000 в минуту. Оптимальная производительность грохота 40-50 т/час по твёрдому.

Надрешетный продукт + 1, 6 мм грохотов ГИСЛ -62 поступает на реверсивные ленточные конвейера 04 секции 1, 2, с которых поступает в бункера и на ленточные конвейера 05 N 1,2,3,4 .

Ленточными конвейерами 05 руда попадает в стержневую мельницу МСЦ -2,7 / 3,6 . Руды по крепости делятся на три типа:

- руды с повышенной крепостью;

- руды средней крепости;

- руды низкой крепости.

Рыхлые обохренные разновидности с большим содержанием глинистых примесей создают в мельнице вязкую пульпу, увлекающую недоизмельченную фракцию в слив мельниц. Эффективность измельчения этих руд повышается при более низкой плотности. Определение плотности пульпы и контроль измельчения ведется машинистом мельниц, взвешиванием проб. Мельницы работают в автоматическом режиме руда - вода с поддержанием плотности на сливе не менее 53%.

Догрузка мельниц стержнями должна осуществляться через 15-20 тысяч тонн измельченной руды. Один раз в месяц должны производиться пересортировка и удаление стержней диаметром менее 50 мм.

Дешламации и обезвоживанию перед отсадкой подвергается подрешетный продукт грохотов крупностью (-1,6 - 0 мм) и концентрата 1 приема отсадки подаваемой на перечистку. Эти операции осуществляются в 9-ти одно спиральных классификаторах КСН - 2400. Все классификаторы установлены под углом 13 градусов и работают при скорости вращения 3, 6 об / мин.

Классификаторы обеспечивают обезвоживание материала и позволяют получить пески с содержанием твердого не менее 75 % и слив крупности не более - 0,15 мм с содержанием твердого от 2-5 % .Выход слива и потери в нем железа зависят от условий работы классификатора (нагрузки, гран. состава руды и плотности питания ), а также от выхода класса - 0,15 мм и содержания железа в классах - 0,15 мм. Наименьшие потери железа в сливах достигаются при нагрузках не более 70-80 т / час 1 приема и 65-70 т/час во 2 приеме и содержание твердого в питании соответственно 30-35 и 35-40 % . Для обеспечения минимальных потерь железа в сливы обезвоживающих классификаторов необходимо:

а) не допускать работу классификатора с заиленными трубами;

б) погруженность спирали должна быть наибольшая (5-6 витков резьбы над большей солнечной шестерни);

в) равномерно распределять пульпу на работающие классификаторы, пульподелители;

г) соблюдать оптимальные нагрузки на классификаторы и плотность питания.

Отсадка обесшламленной руды крупностью - 1,6+0,15 мм осуществляется в два приема (с перечисткой концентрата 1 приема). На каждой секции установлено 9 отсадочных машин: 1 прием - 6 машин, 2 прием - 3 машины.

В первом приеме отсадки необходимо получать концентрат с содержанием железа 46-46,5 % и промежуточный продукт, обогащаемый на мокрой магнитной сепарации.

Во втором приеме отсадки необходимо получать готовый концентрат с содержанием железа 49,0-49,2 % и промежуточный продукт, являющийся питанием ММС. В качестве постели используется дробь литая чугунная D 5-6 мм, уложенная на шпальтовых ситах с щелью 3 мм .

Создание восходящих и нисходящих потоков воды осуществляется при помощи подачи сжатого воздуха турбовоздуходувкой ТВД - 80 - 1,4 . Через воздухосборник и пульсаторы под решето отсадочной машины.

Распределение воды, воздуха по камерам отсадочной машины производится машинистом, исходя из условий поддержания в каждой камере нормального разрыхления над постельным слоем обогащаемого продукта.

В течение смены концентраторщик контролирует нормальную работу машины и соответствие заданного мастером режима путем снятия показаний приборов, ежечасного отбора проб и визуального сравнения их с образцами. Кроме того, машинист наблюдает за состоянием постели, нагрузкой на машины и ее распределением, разгрузкой концентрата через насадки и промпродукта через пороги. При получении концентрата с содержанием железа ниже 49,0% и выше 49,3 % - концентраторщик немедленно проверяет режим работы машин и в случае необходимости изменяет его, согласовав свои действия с мастером до получения плановых показателей. Об изменении параметров и режима отсадочных машин бригадир информирует оператора для внесения их в оперативный рапорт и старшего сепараторщика данной секции.

Операция обезвоживания промпродукта отсадки введена с целью сгущения продукта до 35 - 40 % твердого для дальнейшего обогащения в сепараторах ПЕМ - П - 120 / 300 .

Операция сепарации в слабом поле введена с целью очистки материала от сильно магнитных частиц: металла, дроби и т. д.

Обслуживание сепараторов сводится к равномерному распределению пульпы между работающими машинами; контролю за насадками; постоянной чистке барабана от сильномагнитного материала; чистке сеток приемных коробок от крупных кусков руды и другого материала.

Операция обезвоживания в классификаторах I КСН - 1 , 2 введена с целью получения песков плотностью, 69-73% твердого для сепарации в сильном поле. Техническое обслуживание сводится к равномерному распределению пульпы между работающими классификаторами; полная погруженность спирали; исправность сегментов спирали; исправность задней стенки слива; контроль за исправностью порогов.

Схема ММС предусматривает обогащение в один, два приема. В первом приеме выделяется готовый продукт (концентрат) верхних валков, отвальные хвосты, промпродукта. Промпродукт (концентрат нижних валков) 1 приема дообогащается на втором приеме с получением концентрата 2 приема ММС и хвостов. Гибкая схема сепарации предусматривает обогащение в один прием без перечистки промпродукта при подаче руды с содержанием железа свыше 41 %.

При содержании железа в питании сепараторов 40 % и более возможна эксплуатация схемы ММС в один прием с получением плановых технологических показателей. При содержании железа в хвостах второго приема 30 % и более рекомендуется перечистка хвостов.

Основным условием нормальной работы сепаратора является равномерное распределение питания по длине валка, минимальный перелив через порог, отсутствие износа зубцов валков и гребенки полюсных наконечников, чистота полюсных наконечников и зубцов рабочих валков.

Фильтрация - это процесс отделения твердых частиц от воды на ленточных вакуум - фильтрах ЛУ - 10 - 1 , 25 / 8 .

Основные условия для получения плановых показателей:

. Плотность питания 70 - 75 % по твердому.

. Ширина кека должна равняться ширине фильтроткани.

. Высота кека летом 80 - 90 мм, зимой 70 - 80 мм.

. Наличие вакуума в ресивере 400 - 500 мм р. с.

. Отсутствие прососов в вакуумной камере и по ленте .

. Исправность фильтровальной ткани.

. Замена ткани производится через 400 часов в летнее время и 300 часов в зимнее время.

.4 Автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии

Учету электроэнергии на ТОО «Оркен» начали уделять особое внимание вначале 90-х годов, это было обусловлено изменением экономической ситуации. Развал единой энергосистемы и переход к рыночным отношениям привел к резкому удорожанию энергоресурсов. Стоимость электроэнергии стала составлять ощутимую долю в себестоимости продукции (до 20-25%, а для энергоемких производств до 40-45%).

Перед службами электроснабжения встала задача экономии затрат на оплату за электропотребление предприятий. Трудность этой задачи заключалась в отсутствии технической базы для ее решения. Сначала экономия достигалась за счет смены старого парка счетчиков на новые с более высоким классом точности и установки примитивных автоматизированных систем коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ) для смены схемы расчетов за потребление электроэнергии (такие меры приносят экономию от 0.5% до 5-7%). Это экономия получается за счет увеличения точности учета, локализации потерь, но при этом ни как не рассматривается эффективность потребления электроэнергии.

Задачи анализа эффективности потребления электроэнергии с учетом технологического процесса, контроля в реальном времени за реальной нагрузкой отдельных цехов и предприятия в целом с последующей оптимизацией режимов работы производства невозможно решать на морально устаревшем оборудовании АСКУЭ, которое применяется на сегодняшний день на ТОО «Оркен».

Вывод: Система коммерческого учета электроэнергии ТОО «Оркен» на сегодняшний день морально устарела и не обеспечивает требуемые точность, надежность и гибкость. Поэтому в дипломном проекте предлагается модернизировать существующую систему коммерческого учета электроэнергии. При этом АСКУЭ должна быть построена таким образом, чтобы не нарушать технологический процесс контроля и управления на тех распределительных пунктах, которые не подлежат в данный момент модернизации. Кроме этого, что касается программного обеспечения, то оно должно быть создано на базе инструментального пакета программ, что позволило бы персоналу АСУ электросети самому овладеть методикой программирования с целью внесения изменений и дополнений в существующий проект и разработки программ для новых распределительных пунктов.

2. РАСЧЁТ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОНАГРУЗОК ПРЕДПРИЯТИЯ

.1 Внешнее электроснабжение

Электроснабжение ТОО «Оркен» осуществляется от существующей подстанции ГПП-110/6кВ.

Распределение электроэнергии на напряжении 6кВ выполняется посредством вновь устанавливаемых ячеек 6кВ в РП-11 и РП-12 и двух распределительных устройств (1 РУ и 2 РУ), размещаемых в цехе пылеулавливания и в здании, разгрузочной головки печи.

Распределительные устройства 6кВ комплектуются из шкафов серии КСО292 с вакуумными выключателями типа ВВТЭ-М10-20 с электромагнитным приводом, рассчитанным на ток отключения 20 кА.

Вторичная коммутация выполняется на выпрямленном оперативном токе. Для обеспечения надежности питания шинок управления, сигнализации и питания соленоида включения выключателей предусматриваются блоки питания УКП2-380УЗ.

PУ - 6кВ и 2 PУ - 6кВ имеют две секции шин, в нормальном режиме находящиеся под нагрузкой, и схему АВР через секционный выключатель.

Выбор отдельных видов защит выполняется на основании типовых схем шкафов КСО292 в соответствии с требованиями ПУЭ.

Выбор числа и мощности трансформаторов комплектных трансформаторных подстанций (КТП) произведен на основании расчета нагрузок.

К установке принимаются комплектные трансформаторные подстанции (КТП) Хмельницкого завода с сухими трансформаторами. По размещению КТП являются встроенными, с наибольшим приближением к центру нагрузок.

КТП размещаются в следующих отделениях:

1 КТП - 2 х 1000кВА (участок измельчения известняка, трансформаторы типа ТСЗР) - в помещении существующей 12ТП-l;

2КТП - 2 х 1000 кВА (участок выщелачивания концентрата, трансформаторы типа ТСЗР) - в помещении существующего 16ПСУ;

ЗКТП - 2 х 630 кВА (цех пылеулавливания, трансформаторы типа ТСЗР) - в проектируемом цехе пылеулавливания.

Мощность силовых трансформаторов и пропускная способность линий (магистралей) выбраны таким образом, что при выходе из работы одного элемента, оставшийся в работе элемент с учетом допустимых перегрузок обеспечивает всю нагрузку 1 и II категории, которая необходима для продолжения работы.

Все электрооборудование 1РУ-6 кВ, 2РУ-6 кВ и КТП выбрано и проверено на термическую и динамическую устойчивость к токам короткого замыкания. Эксплуатация 1РУ, 2РУ и КТП предусматривается без постоянного дежурного персонала с применением устройств автоматики и сигнализации.

Для распределения электроэнергии на напряжении 0,4 кВ используются распределительные шкафы комплектных трансформаторных подстанций, силовые пункты ПР-11.ПР-24.

В качестве пусковой аппаратуры применяются блоки и станции управления, низковольтные комплектные устройства (НКУ), магнитные пускатели серии ПМЕ, ПМА. Щиты станций управления комплектуются блоками типа Б(П)5130 в реечном исполнении и устанавливаются в отдельных помещениях.

Электродвигатели пожарного лифта и аварийного вентилятора запитываются от двух взаиморезервирующих источников через шкаф АВР типа ЯУ -8250. Все оборудование выбрано в исполнении, соответствующем характеристикам cpeды и зон, в которых оно установлено.

Аппаратура управления и защиты выбрана по расчетным данным сети и электроприемников с учетом селективности, проверена на отключение однофазных токов короткого замыкания в соответствии с требованиями ПУЭ.

Распределение электроэнергии на напряжении 0,4 кВ от низковольтных щитов КТП, ЩСУ к распределительным пунктам и отдельным мощным электроприемникам, а также питание от них отдельных электроприемников выполняется по радиальной схеме.

Распределительные и питающие цеховые сети выполняются кабелем марки АВВГ, АВБВ, КГ, ВВГ, ВБВ, которые прокладываются открыто по кабельным конструкциям. Силовой кабель принят с четвертой зануляющей жилой. Электрические сети рассчитаны по допустимой нагрузке и проверены по допустимой потере напряжения.

.2 Характеристика потребителей электроэнергии

Потребителями электроэнергии на напряжение 0,4 кВ являются электродвигатели электроприводов технологического оборудования, насосов, вентиляторов, подъемно-транспортного оборудования, освещение.

Все технологические нагрузки в отношении обеспечения надежности электроснабжения разделяются по категориям.

К потребителям первой категории относятся объекты водоснабжения, эвакуационное освещение отделений и участков, пожарный лифт и аварийный вентилятор. Электроприемники особой группы 1 категории в отделении отсутствуют.

Остальные потребители, в основном, относятся ко второй категории, кроме объектов вспомогательного назначения, относящихся к третьей категории. Основные производства завода работают в три смены с годовым числом часов использования максимума нагрузки, равным 6400.

2.3 Организация эксплуатации электроустановок

Служба эксплуатации на обогатительной фабрике представлена цехом сетей и подстанций (служба энергохозяйства), который обслуживает первичные сети 6кВ, PУ-6кВ, ГПП.

Релейную защиту на стороне 6кВ и контур заземления обслуживает существующая лаборатория автоматики. Сторону 0,4 кА обслуживает эксплуатационный персонал.

Мелкий ремонт на фабрике производится силами самих цехов, крупный - сторонними организациями.

Обслуживание и эксплуатация вновь устанавливаемого оборудования осуществляется вновь формируемыми службами.

.4 Определение электронагрузок

Определение расчетной электронагрузки произведем на примере участка обогащения фабрики ГМО, так как это один из основных участков фабрики.

Участок обогащения питается от главной понизительной подстанции ГПП №1 напряжением 110/6 кВ.

Питание ГПП осуществляется двухцепной линией электропередачи «Фабрика 1, Фабрика 2» напряжением 110 кВ от подстанции Лисаковская. На ГПП установлено два трансформатора (типа ТРДН-40000/110-6,3) 110/6/6 кВ с расщеплённой обмоткой через реактор, мощностью 40 МВА каждый. Работа трансформаторов предусмотрена по схеме «трансформатор - шинный мост», от ГПП отходят два шинных моста по 3000А каждый. От этих мостов питаются два распределительных пункта РП 6кВ: РП-11; РП-12.

Для полного использования трансформаторной мощности в аварийных режимах (при выходе из строя одного из трансформаторов ГПП) и для большей гибкости схемы электроснабжения - выводы расщепленной обмотки 6,3/6,3 кВ трансформаторов соединяются параллельно, а затем расщепляются через сдвоенные реакторы.

В каждом РП 6кВ две секции шин с секционными выключателями. На шинах 6кВ предусматривается АВР с выдержкой времени 2с. К РП-11, РП-12 радиальными кабельными линиями осуществляется присоединение:

двигателей (конвейера, мельницы, насосы);

цеховых трансформаторов корпуса обогащения;

распределительных пунктов (РП-13, РП-14, РП-16, РП-17, РП-23).

Питание трансформаторных подстанций ТП и двигателей 6кВ производится от РП, от закрытого распределительного устройства ЗРУ-6кВ. Питаются ТП 6/0,4: 11ТП-1, 11ТП-2, 11ТП-4, 11ТП-5, 11ТП-6, 11ТП-7, 11ТП-8, 11ТП-14, 11ТП-16, 11ТП-9, 11ТП-11, 13ТП.

Для питания низковольтных приёмников переменного и постоянного токов используются ТП. ТП 6/0,4 кВ комплектуются одним или двумя трансформаторами типа: 11ТП-2, 11ТП-14, 11ТП-9, 11ТП-4 - ТМЗ-1000кВА (2 трансформатора); 11ТП-11, 11ТП-1, 11ТП-14 - ТМЗ-1600 кВА (2 трансформатора); 11ТП-5, 11ТП-8 - ТМЗ-1000 кВА (1 трансформатор); 11ТП-16 - ТСУЗ-1000 кВА (1 трансформатор) и распределительными шкафами с двумя системами сборных шин с автоматическими выключателями АВМ.

На участке обогащения 10 ТП. Вся пускорегулирующая и защитная аппаратура основных электроприводов и технологических механизмов установлена на щитах станций управления ЩСУ, которые расположены в помещении станций управления (ПСУ-15, ПСУ-16).

В таблице 2.1 указывается характеристика производственного помещения.

Таблица 2.1

Характеристика производственного помещения

Все электроприёмники по которым ведётся расчёт электрических нагрузок, участка обогащения приводятся в таблице 2.2

Таблица 2.2

Перечень электрооборудования

Для определения среднемесячных нагрузок используется метод коэффициента использования.

Активная мощность за смену Р_см, кВт, определяется по формуле

Р_см=к_и Р_{уст ,} (1)

где к_и - коэффициент использования в зависимости от вида производства, определяется по справочнику [2],

Р_уст - установленная мощность, кВт.

Реактивная мощность за смену Q_см, определяется по формуле

Q_см=Р_смtgφ, (2)

где tgφ - коэффициент мощности, определяется по [2].

Для определения максимальных активных нагрузок используется метод коэффициента максимума

Р_см=Р_смк_м (3)

Максимальные реактивные нагрузки определяются исходя из условий

Q_max= Q_см, при n_эф>10 (4)

Q_max= 1,1Q_см, при n_эф<10, (5)

где n_эф - эффективное количество электроприёмников определяющееся по формуле

 (6)

Максимальная мощность определяется

 (7)

 (8)

Результаты расчётов сведены в ведомости электрических нагрузок.

Вывод: В разделе Электроснабжение и электрооборудование предприятия проанализирована система электроснабжения ТОО «Оркен», учет электроэнергии которого будет производить АСКУЭ.

3. СТРУКТУРА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ КОММЕРЧЕСКОГО УЧЁТА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

.1 Происхождение и значения термина «АСКУЭ»

В последние годы в области автоматизации энергоучета повсеместно употребляется термин «АСКУЭ», хотя расшифровывается и понимается он везде по-разному. Его возникновение следует отнести ко времени, когда в СССР впервые стали создаваться автоматизированные Информационно-Измерительные Системы учета и контроля Энергии типа «ИИСЭ». Эти системы были разработаны в 1974 году в Белорусском филиале ЭНИН им. Г.М.Крижановского (ныне РУП «БелТЭИ»), а их серийный выпуск организован на вильнюсском заводе электроизмерительной техники.

Первой АСКУЭ можно считать информационно-измерительную систему электроэнергии ИИСЭ-1-48. В этих системах для измерения электрической энергии использовались электроиндукционные счетчики и устройства формирования импульсов, выходные сигналы которых поступали на входы устройств сбора данных. Последние представляли собой контроллеры, построенные на основе стандарта КАМАК, и выполняли функцию электронных сумматоров. Система ИИСЭ нашла широкое применение в промышленности, а заложенные в ней системные и архитектурные решения были использованы во многих отечественных АСКУЭ.

Волна компьютеризации привела к появлению и быстрой смене новых поколений АСКУЭ. Изменилась сама технология учета энергоресурсов: она становилась информационной. Информационные технологии вторглись в приборы учета электроэнергии, что привело к появлению микропроцессорных многофункциональных счетчиков электрической энергии и мощности, в которых используются измерительные СБИС и мощные микроконтроллеры с большим объемом памяти для хранения данных учета. В течение 90-х годов происходила достаточно быстрая смена поколений АСКУЭ, что отражало общую тенденцию появления более коротких (2-3 года) жизненных циклов в разработке микросхем и программного обеспечения. Из таблицы 3.1, в которой представлена классификация АСКУЭ с точки зрения совокупности наиболее характерных признаков, определяющих разбиение этого класса автоматизированных систем на основные типы, которые условно можно отнести к отдельным поколениям систем АСКУЭ, видно, что за последние годы каждые пять лет, происходит смена поколений АСКУЭ.

Таблица 3.1

Классификация АСКУЭ

Термин «АСКУЭ» возник в дополнение к термину «ИИСЭ» с появлением в составе комплекса технических средств автоматизированного энергоуче-та, помимо электросчетчиков (первый уровень учета) и информационно-измерительных систем (второй уровень учета), третьего уровня - ПЭВМ со специализированным программным обеспечением.

Первым приближением к новому названию стала аббревиатура АСУЭ, которая расшифровывалась в одном случае как Автоматизированная Система Управления Энергопотреблением промышленных предприятий, а в другом - как Автоматизированная Система коммерческого Учета Энергии.

В настоящее время термин «АСКУЭ» расшифровывается различными авторами по-разному, в частности, как Автоматизированная Система коммерческого Учета Энергии, Автоматизированная Система Контроля и Управления Энергопотреблением или Автоматизированная Система и Учета Энергоресурсов. Последняя расшифровка является не только наиболее общей, но и более точно отражающей основные особенности реальных АСКУЭ.

Замена понятий энергий понятием энергоресурсов связанно с тем, что АСКУЭ используется не только для измерений мощности и количества энергии, но и для измерения различных сопутствующих характеристик энергоносителей, таких как температура, давление, расход и количества жидких и газообразных сред и т.д.

Под энергоресурсом понимается физическая среда, тело или поле, содержащее в явном или скрытом виде тот или иной полезный первичной природной энергии или совокупность, а под энергоносителем - энергоресурс, являющейся рабочим носителем электрической, тепловой или иной определенного вида энергии в технической системе. Так энергоносителем является любой теплоноситель (газ, пар или жидкость) сжатый воздух, солнечное излучение, а энергоносителем - газ, уголь, нефть, ветер, океанские приливы, подземное тепло и т.д.

АСКУЭ, в общем, предназначены для измерения и учета поступающих в технические системы энергоресурсов и, в частности, энергоносителей, теплоносителей и электроэнергии. Не исключено что в будущем (в следующем веке) вся Земля будет охвачена единой сетью АСКУЭ, позволяющей в реальном масштабе времени учитывать мировое потребление энергоресурсов и тем самым оперативно контролировать растущее влияние энергетики на климат планеты.

.2 Варианты организации и построения АСКУЭ

Варианты организации и построения АСКУЭ систем учета электроэнергии следующие:

Организация АСКУЭ с проведением опроса счетчиков через оптический порт.

Это наиболее простой вариант организации АСКУЭ. Счетчики не объединены между собой. Между счетчиками и центром сбора данных нет связи. Все счетчики опрашиваются последовательно при обходе счетчиков оператором. Опрос производится через оптический порт с помощью программы размещенной на переносном компьютере, которая формирует файл результатов опроса. На компьютере центра сбора данных необходимы программные модули, формирующие файл-задание на опрос и загружающие информацию в основную базу данных (БД). Синхронизация времени счетчиков происходит в процессе опроса со временем переносного компьютера. Синхронизация времени переносного компьютера со временем центра сбора данных производится в момент приема файлов заданий на опрос счетчиков. Для максимальной экономии средств на создание АСКУЭ в этом варианте роль центра сбора данных можно возложить на переносной компьютер. Недостатками данного способа организации АСКУЭ является большая трудоемкость сбора данных со счетчиков и невозможность использования в системе индукционных или электронных счетчиков с импульсным выходом. Организация АСКУЭ с проведением опроса счетчиков через оптический порт позволяет решать следующие задачи:

- точное измерение параметров поставки/потребления;

коммерческий и технический учет энергоресурсов по предприятию, его инфраструктурным элементам (котельная и объекты жилкомбыта, цеха, подразделения, субабоненты);

контроль энергопотребления по точкам и объектам учета в заданных временных интервалах (30 минут, зоны, смены, сутки, декады, месяцы, кварталы и годы) относительно заданных лимитов и технологических ограничений мощности;

обработка данных и формирование отчетов по учету электроэнергии;

диагностика полноты данных;

описание электрических соединений объектов и их характеристик;

диагностика счетчиков;

поддержание единого системного времени.

Организация многоуровневой АСКУЭ для территориально распределенного среднего и крупного предприятия или энергосистемы, приведена на рисунке 3.1

Основная часть счетчиков постоянно связана с центрами сбора данных первого уровня прямыми каналами связи и опрашивается в соответствии с заданным расписанием опроса, как в третьем способе организации АСКУЭ. Между некоторыми счетчиками и центром сбора данных первого уровня может не быть постоянной связи, они могут опрашиваться с помощью переносного компьютера, как во втором способе организации АСКУЭ. Первичная информация со счетчиков записывается в БД центров сбора данных первого уровня, на них же происходит обработка данных. В центрах сбора данных второго уровня осуществляется дополнительное агрегирование и структурирование информации, запись ее в БД центров сбора данных второго уровня. При таком способе организации АСКУЭ в качестве БД рекомендуется использовать СУБД ORACLE8.X.

Рисунок 3.1 Организация многоуровневой АСКУЭ

Основная конфигурация программного комплекса Альфа ЦЕНТР позволяет организовать параллельный сбор данных по 4, 8, 16, 32 каналам связи. При 16, 32 каналах необходимо использовать отдельную ЭВМ в качестве коммуникационного сервера. Каналы связи могут быть выделенными, коммутируемыми, прямым соединением.

Параметры каждого канала настраиваются индивидуально, в зависимости от типа линии и ее характеристик. В системе может параллельно работать несколько коммуникационных серверов. При этом описание всех параметров системы сбора данных, описание всех электрических и расчетных схем объектов, а также все первичные и расчетные данные хранятся только на сервере БД и приложений центра сбора данных.

Центры сбора данных, как правило, выполняют только функции сбора и обработки данных, АРМы пользователей подключаются к ним по локальной сети. При небольшом количестве счетчиков на объекте центр сбора данных первого уровня может выполнять функции АРМа.

Центры сбора данных 1-го уровня связаны с центрами сбора данных 2-го уровня каналами связи. Каналы связи могут быть выделенными, коммутируемыми, прямым соединением по локальной сети. Сервер сбора данных центра сбора данных 2-го уровня автоматически запрашивает необходимую информацию из БД центров сбора данных 1-го уровня в соответствии с установленным расписанием. Организация многоуровневой АСКУЭ для территориально распределенного среднего и крупного предприятия или энергосистемы позволяет решать следующие задачи:

точное измерение параметров поставки/потребления;

комплексный автоматизированный коммерческий и технический учет энергоресурсов по предприятию, его инфраструктурным элементам (котельная и объекты жилкомбыта, цеха, подразделения, субабоненты);

ведение договоров и формирование платежных документов для расчетов за электроэнергию;

контроль энергопотребления и ПКЭ по точкам и объектам учета в заданных временных интервалах (5 минут, 30 минут, зоны, смены, сутки, декады, месяцы, кварталы и годы) относительно заданных лимитов и технологических ограничений мощности;

сопровождение нормативно - справочной информации;

обработка данных и формирование отчетов по учету электроэнергии и контролю ПКЭ;

фиксация отклонений контролируемых параметров энергоресурсов, их оценка в абсолютных и относительных единицах для анализа как энергопотребления, так и производственных процессов;

сигнализация (цветом, звуком) об отклонениях контролируемых величин от допустимого диапазона значений;

диагностика полноты данных;

описание электрических соединений объектов и их характеристик;

параметризация коммуникаций и характеристик опроса;

диагностика системы;

поддержание единого системного времени.

.3 Уровни АСКУЭ

Нормативный срок жизни АСКУЭ электроэнергии должен составлять 30 лет (поскольку таковым является срок жизни электрического счетчика), в то время как существенные изменения программно-аппаратных средств АСКУЭ происходят каждые два-три года. Отсюда следует, каждые четыре-пять лет следует предусматривать модернизацию АСКУЭ.

На ТОО «Оркен» решение проблем энергоучета требует модернизации автоматизированной системы контроля и учета энергоресурсов. В дипломной работе предлагается структура АСКУЭ, которой можно выделить четыре уровня, представленные на рисунке 3.2

Первый уровень - первичные измерительные приборы (ПИП) с телеметрическими или цифровыми выходами, осуществляющие непрерывно или с минимальным интервалом усреднения измерение параметров энергоучета потребителей (потребление электроэнергии, мощность, давление, температуру, количество энергоносителя, количество теплоты с энергоносителем) по точкам учета (фидер, труба и т.п.).

Рисунок 3.2 Структура АСКУЭ

Второй уровень - устройства сбора и подготовки данных (УСПД), специализированные измерительные системы или многофункциональные программируемые преобразователи со встроенным программным обеспечением энергоучета, осуществляющие в заданном цикле интервала усреднения круглосуточный сбор измерительных данных с территориально распределенных ПИП, накопление, обработку и передачу этих данных на верхние уровни.

Третий уровень - персональный компьютер (ПК) или сервер центра сбора и обработки данных со специализированным программным обеспечением АСКУЭ, осуществляющий сбор информации с УСПД (или группы УСПД), итоговую обработку этой информации как по точкам учета, так и по их группам - по подразделениям и объектам предприятия, документирование и отображение данных учета в виде, удобном для анализа и принятия решений (управления) оперативным персоналом службы главного энергетика и руководством предприятия.

Четвертый уровень - сервер центра сбора и обработки данных со специализированным программным обеспечением АСКУЭ, осуществляющий сбор информации с ПК и/или группы серверов центров сбора и обработки данных третьего уровня, дополнительное агрегирование и структурирование информации по группам объектов учета, документирование и отображение данных учета в виде, удобном для анализа и принятия решений персоналом службы главного энергетика и руководством территориально распределенных средних и крупных предприятий или энергосистем, ведение договоров на поставку энергоресурсов и формирование платежных документов для расчетов за энергоресурсы.

Все уровни АСКУЭ связаны между собой каналами связи. Для связи уровней ПИП и УСПД или центров сбора данных, как правило, используется прямое соединение по стандартным интерфейсам (типа RS-485, ИРПС и т.п.). УСПД с центрами сбора данных 3-го уровня, центры сбора данных 3-го и 4-го уровней могут быть соединены по выделенными, коммутируемыми каналам связи или по локальной сети.

.4 Организация учета электроэнергии, его виды и значения

Учет расхода электроэнергии на предприятии проводят в следующих целях:

расчет за электроэнергию с энергоснабжающей организацией, т.е. коммерческий учет;

контроль расхода активной электроэнергии в отдельных цехах, на энергоемких агрегатах, технологических линиях и других объектах, т.е. технический учет.

Коммерческим учетом электроэнергии называется учет выработанной, а также отпущенной потребителям электроэнергии для денежного расчета за нее.

Техническим учетом электроэнергии называется учет для контроля расхода электроэнергии подстанций, предприятий, зданий.

Расчетные счетчики активной электроэнергии на подстанциях потребителей должны устанавливаться:

на вводе линии электропередачи в подстанцию;

на стороне высокого напряжения трансформаторов при наличии электрической связи с другой подстанцией энергосистемы;

на границе раздела основного потребителя и абонента.

.5 Метрологические аспекты электроэнергетики

Электрическая энергия давно и прочно вошла в нашу жизнь. Сейчас отсутствие возможности воспользоваться электроэнергией рассматривается как чрезвычайная ситуация.

Обеспечение единства измерений для огромного парка измерительной техники - сложнейшая задача, решением которой занимаются десятки тысяч специалистов, работающих в различных отраслях народного хозяйства.

Если рассматривать электричество как продукт, который производится, перемещается, продается и потребляется, то он должен, по аналогии с другими продуктами, характеризоваться набором параметров, которые наиболее полно отражают его качество и позволяют достаточно надежно определять его количество.

В Казахстане эти параметры определены ГОСТ 13109-97 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения», в котором установлены следующие показатели качества электрической энергии, [3]:

установившееся отклонение напряжения;

размах изменения напряжения;

доза фликера;

коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения;

коэффициент п-й гармонической составляющей напряжения;

коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности;

коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности;

отклонение частоты;

длительность провала напряжения;

импульсное напряжение;

коэффициент временного перенапряжения.

В настоящее время парк средств измерений показателей качества электроэнергии только формируется, имеются трудности в получении доступа к необходимой измерительной технике.

Сегодня, когда производится и потребляется огромное количество электроэнергии, даже малая ошибка в точности измерения ее параметров, особенно количественных, влечет за собой значительные экономические потери.

Точность измерений определяется техническими возможностями используемых средств измерений. В настоящее время зарегистрировано большое количество разнообразных средств для измерения электрической энергии, особенно электросчетчиков, с одной стороны, это хорошо, так как имеется возможность выбора нужного прибора. С другой же стороны, возникает проблема с их обслуживанием и обеспечением надежности.

Другой острой проблемой, в прямом смысле «современной проблемой», является нормативное и метрологическое обеспечение автоматизированных систем коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ), которые в настоящее время очень активно внедряются. При этом единая система нормативного и метрологического обеспечения этой деятельности отсутствует.

Согласно Закону РК «Об обеспечении единства измерений» [4], средства измерений, предназначенные для серийного производства или ввоза на территорию Республики Казахстан партиями и на которые распространяется государственный метрологический надзор, подлежат испытаниям с последующим утверждением типа этих средств измерений. Решение об утверждении типа средств удостоверяется сертификатом, срок действия которого устанавливается при его выдаче. Утвержденный тип средств измерений вносится в реестр государственной системы обеспечения единства измерений.

Производство, поверка и ремонт средств измерений могут осуществляться физическими и юридическими лицами после получения соответствующей лицензии, выдаваемой уполномоченным государственным органом по стандартизации, метрологии и сертификации [5].

Средства измерений, подлежащие государственному метрологическому надзору, подвергаются поверке при выпуске из производства или ремонта. Перечень и периодичность поверки средств измерений, а также порядок ее проведения определяет уполномоченный государственный орган по стандартизации, метрологии и сертификации. Положительные результаты поверки удостоверяются оттиском поверительного клейма и сертификатом о поверке [6].

.6 Целесообразность использования АСКУЭ

АСКУЭ предназначена для коммерческого и технического учета расхода электроэнергии.

Переход на рыночные методы управления экономики предъявляет жесткие требования к достоверности и оперативности учета энергоресурсов. Эти требования могут быть удовлетворенны только путем создания автоматизированных систем контроля и учета энергоресурсов (АСКУЭ), естественно созданных на базе современных средств вычислительной техники, высокоточного оборудования для измерения и передачи информации.

Использование в составе АСКУЭ персональных компьютеров (ПК) со специализированным программным обеспечением (ПО) придает этим системам дополнительную гибкость и актуальность в применении. Помимо решения основной задачи по обеспечению функционирования АСКУЭ, эти ПК могут обеспечивать решение целого ряда прикладных, не менее важных задач, а именно:

задачи по оценке состояния систем потребления энергоресурсов,

задачи по достоверизации измерений и отдельных составляющих и всего комплекса в целом,

своевременно выявлять потери и области нецелесообразного расходования тех или иных ресурсных компонентов и своевременной локализации мест этих потерь.

Внедрение системы является эффективной базой для проведения энергосберегающих мероприятий.

Задачи АКУЭ как измерительной системы: основной целью учета энергоресурсов является получения достоверной информации о количестве полученных от поставщика энергоносителей, с тем, чтобы точно рассчитать или спрогнозировать объемы затрат (денежных средств), требуемых конкретному производству для оптимизации своих ресурсов, грамотного планирования своих производственных и общехозяйственных перспектив. Эта информация позволяет:

а) производить финансовые расчеты между участниками рынка;

б) управлять режимами энергоресурсного потребления;

в) определять и прогнозировать все составляющие баланса энергоресурсов: выработка (поставка), отпуск, потери и т.п.;

г) осуществлять финансовые оценки процессов производства, передачи и распределения энергоносителей;

д) контролировать техническое состояние систем энергоресурсов в технологических установках потребителя и их соответствие требованиям нормативно-технических документов.

Цель создания системы достигается выполнением функций:

организации автоматизированного сбора, обработки и хранения коммерческой информации, привязанной к единому астрономическому времени;

организации автоматизированного сбора, обработки хранения технической информации о приращениях перетоков электрической энергии, служащей для контроля достоверности коммерческой информации, актуализации расчетной модели и для решения других задач;

организации автоматизированного сбора, обработки хранения вспомогательной информации («журналы событий» счетчиков электрической энергии и УСПД), необходимой для технического контроля состояния измерительных комплексов средств коммерческого учета;

контроля достоверности поступающей коммерческой информации, основанного как на критериях избыточности данных, так и на других принципах;

технического контроля состояния измерительных комплексов средств коммерческого учета с помощью вспомогательной информации;

анализа качества электроэнергии с помощью параметров и средств обработки, регламентируемых действующими нормативными документами;

организации и поддержки базы данных о схеме расстановки измерительных комплексов средств коммерческого учета на оптовом рынке, т.е. об их соответствии конкретным энергообъектам и принадлежности этих энергообъектов соответствующим субъектам рынка (функция необходима для привязки схемы расстановки средств расстановки коммерческой наблюдаемости к расчетной схеме определения объектов поставки и равновесных цен);

организации и поддержки базы данных нормативно-справочной информации (НСИ) по техническим характеристикам эксплуатируемых измерительных комплексов средств коммерческого учета АСКУЭ уровней субъектов рынка, ОКУ и Региональных центров сбора информации;

сведения системы балансов оптового рынка;

определения фактических погрешностей измерительных каналов и АСКУЭ на основании текущих среднечасовых режимов оборота электроэнергии на рынке;

организации эффективного администрирования базами данных, принятых от измерительных комплексов средств коммерческого и технического учета, и поступивших для технического контроля;

организации удобного доступа пользователей к коммерческой и технической информации;

администрирования технических средств системы сбора информации.

По учету неэлектрических энергоносителей:

отображение технологических параметров: давления, температуры и расходов;

расчет и отображение потребление (выработки) энергоносителей в заданные интервалы времени (час, сутки, месяц, год); давление, температуры, уровней и др.;

расчет и отображение средних значений технологических параметров;

коррекция расходов энергоносителей по температуре и давлению, а также расчет тепловой энергии;

в случае использовании диафрагмы, расчет и отображение расходов энергоносителей по действующим ГОСТ 8.563.1-3-97;

формирование и выдача необходимых рапортов и форм отчетной документации;

отражение всех контролируемых параметров в виде гистограмм.

Контроль достоверности учета энергоресурсов достигается за счет ежемесячного составления баланса поступивших и отпущенных энергоресурсов с учетом потерь. Баланс составляется на основе показаний ряда счетчиков, которые снимаются в 24 часа местного времени последних суток каждого месяца. Принятая в настоящее время система ручной записи показаний счетчиков малоэффективна и дает дополнительные погрешности при расчете баланса, особенно если число контролируемых счетчиков довольно значительно.

Внедрение АСКУЭ дает возможность:

а) оперативно контролировать и анализировать режимы потребления энергоресурсов;

б) осуществлять оптимальное управление потребляющими системами внутри предприятий или иной структуры;

в) собирать и формировать банк данных отдельных энергообъектов.

С метрологической точки зрения АСКУЭ представляет собой специфический тип измерительной системы, которая реализует процесс измерения и обеспечивает автоматическое получение результатов измерений в удобной для Заказчика форме.

3.7 Анализ состояния существующей АСКУЭ

На ТОО «Оркен» сбор информации о расходе электроэнергии производится с помощью дежурного персонала при ежесуточном обходе подстанций. При этом информация обладает таким важным недостатком как несвоевременность. При таком поступлении информации невозможно оперативное управление производством. Для управления современным производством необходима оперативная и достоверная информация о всех протекающих внутри него процессах, в частности о расходе электроэнергии.

Оперативность и достоверность получаемой информации при минимальных затратах может быть достигнута с применением автоматизированных систем. Автоматизация улучшает условия труда людей, повышает культуру производства и открывает неограниченные возможности повышения производительности труда и является мощнейшим фактором снижения себестоимости выпускаемой продукции.

На сегодняшний день на ТОО «Оркен» существует автоматизированная система сбора информации о расходе электроэнергии на базе аппаратуры сбора информации (АСИ-2М) и контролируемых пунктов (КП). Совершенствование технологических процессов и введение в производство нового оборудования приводит к необходимости построения качественно новой системы.

К недостаткам данной аппаратуры можно отнести: относительно высокую погрешность измерения ±2%, плохую помехоустойчивость тракта прием-передача, не происходит самотестирование оборудования, устаревшая элементная база, отсутствие сигнализации о превышении установленного лимита расхода электроэнергии. Кроме того, технические характеристики АСИ-2М и КП такие как мощность потребления электроэнергии, масса, габариты, допустимые напряжения питания и т. д. позволяют говорить нам как о морально устаревшем оборудовании.

Для АСКУЭ предлагаются разнообразные по конфигурации и конструктивному исполнению и функциональным возможностям информационо-измерительные комплексы технических средств (КТС).

Несмотря на стремление создателей КТС придать комплексам универсальность, они характеризуются определенным ограничением размеров базы данных (БД) и жесткой структуры ее заполнения. Ограничения БД по размерам может быть снято не сложной доработкой программного обеспечения (ПО) и применения более мощного компьютера.

Каждому счетчику представленному АСКУЭ, выделен нумерованный канал-строка для записи сведений (например, паспортные характеристики счетчика, трансформаторов тока и напряжения) и регистрируемого расхода электроэнергии. Другая часть БД также имеет строчное построение, но служит для определения суммарного электропотребления по показания счетчиков нескольких присоединений.

Одним из способов преодоления функциональной ограниченности ПО типовых комплексов, заключается в изменении структуры учетной системы. Для этого верхний уровень иерархии типовой АСКУЭ дополняется еще одной (ВК БД) предназначенной для ведения единой БД. Создание станции не требует специальной техники. Функции ВК БД может выполнять обычный офисный персональный компьютер (ПК) (системные требования: Pentium 150, 16 Mb RAM, OC Windows 98).

При наличии объединяющего сервера информационно - измерительный комплекс технических средств АСКУЭ приобретает следующий вид, представленный на рисунке 3.3.

Нижний (полевой) уровень АСКУЭ образуют счетчики электрической энергии и импульсным выходным сигналом. [7]

Рисунок 3.3 Информационно-измерительный комплекс АСКУЭ

Средний (контроллерный) уровень занимают устройства сбора и передачи данных (УСПД), размещенные на подстанции и принимающие сигналы от счетчиков в импульсном или аналоговом виде. Все УСПД объединены локальной вычислительной сетью (ЛВС) в которую введена рабочая станция СВК БД, третьего (верхнего) уровня завершающая формирование второго уровня АСКУЭ. В туже сеть включены автоматизированные рабочие места (АРМ) специалистов, занимающихся планированием, расчетам, анализом электропотреблением. Размеры БД в ВК БД 2Gb (без сжатия).

Верхний и диспетчерский уровни представлены схемой информационной сети на рисунке 3.4. [8]

Рисунок 3.4 Верхний и диспетчерский уровни АСКУЭ

В таблице 3.2 приведен перечень оборудования необходимого для реализации предлагаемой АСКУЭ.

Таблица 3.2 - Оборудование АСКУЭ

Краткая характеристика основных компонентов системы:

электронные счетчики электроэнергии ЕвроАЛЬФА класса 0.5, измеряющие активную и реактивную электроэнергии в одном направлении с записью профиля нагрузки в память счетчика. Счетчики оснащены платой последовательного интерфейса RS485 (до 1200 м), предназначены для высокоточного коммерческого и технического учёта;

МПР-16-2М предназначены для преобразования интерфейсов RS232 и/или RS422/RS485 в ИРПС с мультиплексированием на 16 каналов и возможностью каскадного включения;

УСПД серии RTU-325 предназначены для автоматического сбора, обработки, хранения данных со счётчиков и передачи информации по телекоммуникационным каналам на верхний уровень АСКУЭ;

АРМ АСКУЭ - автоматизированные рабочие места на базе персональных компьютеров с программным обеспечением SCADA;

BACK-PRO - источник бесперебойного электропитания компьютера АРМ. Необходим для корректного завершения работы программного обеспечения АРМ при авариях в электропитании;

инженерный пульт - переносной компьютер для наладочных и сервисных работ с программным Кроме основного оборудования используются некоторые вспомогательные технические средства - преобразователи интерфейсов и т.п., а также кабельная продукция.

.8 Технические характеристики применяемых средств АСКУЭ

На нижнем уровне системы учета установлены микропроцессорные счетчики ЕвроАЛЬФА (производитель ООО «СП АББ ВЭИ Метроник»). Многофункциональный микропроцессорный счетчик электрической типа ЕвроАЛЬФА, классов точности 0,2; 0,5; 1,0. предназначен для учета активной и реактивной энергии и мощности в цепях переменного тока, а также для использования в составе автоматизированных систем контроля и учета электрической энергии для передачи измеренных, вычислительных параметров на диспетчерский пункт по контролю, учету и распределению электрической энергии.

Результаты измерений получаются путем вычисления выходных сигналов тока и напряжения микропроцессорной схемой основной платы счетчика. Установка дополнительных плат, в зависимости от модификации, позволяет расширить возможности счетчика. Измеренные данные и другая информация отображается на жидкокристаллическом индикаторе (ЖКИ).

Применение ПО AlphaPlus-E позволяет создание и модификацию программ для нужной конфигурации счетчика, программирование, диагностирование и коммерческое чтение данных, вести журнал связей и выполнять другие задачи. При этом связь компьютера со счетчиком на месте может обеспечиваться с помощью оптического преобразователя через оптический порт.

Счетчики имеют возможность измерять и отображать некоторые параметры энергосистемы: фазные токи и напряжения, частоту сети, коэффициент мощности трехфазной сети и пофазно.

Расширенный объем памяти до 128 Kb на дополнительной плате позволяет значительно расширить глубину записи данных графика нагрузки.

Возможность измерения активной и реактивной энергии и мощности, наличие режима многотарифности, учет и глубина графика нагрузки, наличие дополнительных плат определяется модификацией счетчика.

Многофункциональный микропроцессорный счетчик э/э типа ЕвроАЛЬФА, класса точности 0.2S, 0.5S, 1.0 и 2.0 предназначен для учета активной или активно-реактивной энергии в трехфазных цепях переменного тока, а также для использования в составе автоматизированных систем контроля и учета э/э (АСКУЭ) для передачи измеренных и вычисленных параметров на диспетчерский пункт по контролю, учету и распределению э/э.

Для построения систем АСКУЭ на базе счетчиков ЕвроАЛЬФА могут использоваться интерфейсы (импульсные выходы, ИРПС, RS-232, RS-422/485). Счетчики имеют современный безопасный корпус, позволяющий проводить установку практически в любой электрический шкаф, используя стандартное расположение монтажных отверстий.

Результаты измерений получаются путем обработки и вычисления входных сигналов тока и напряжения микропроцессорной схемой основной платы счетчика. Установка дополнительных плат, в зависимости от модификации, позволяет дополнить некоторые возможности счетчика. Измеренные данные и другая информация отображается на восьмиразрядном жидкокристаллическом индикаторе (ЖКИ).

Применение программного обеспечения SCADA позволяет производить создание и модификацию программ для нужной конфигурации счетчика, программирование, диагностическое и коммерческое чтение данных, вести журнал связей и другие возможности. При этом связь компьютера со счетчиком на месте может обеспечиваться с помощью кабеля AWG-24 через оптический порт.

Счетчики имеют возможность измерять и отображать некоторые параметры энергосистемы: фазные токи и напряжения, частоту сети, коэффициент мощности 3-х фазной системы и пофазно, фазные углы тока и напряжения, активную, реактивную и полную мощность 3-х фазной системы и пофазно.

Расширенный объем памяти до 128 кБ на дополнительной плате позволяет значительно увеличивать глубину записи данных графика нагрузки.

Возможность измерения определенных величин активной и реактивной энергии и мощности, наличие режима многотарифности, учет и глубина графика нагрузки, наличие дополнительных плат определяется модификацией счетчика.

Точность: счетчик ЕвроАльфа удовлетворяет и превосходит требования, содержащиеся в стандартах для классов 0,2S; 0,5S; 1,0; 2,0, работающих как с измерительными трансформаторами, так и прямого включения. Электронные устройства счетчика измеряют и индицируют потребленную/выданную энергию и мощность с требуемой точностью в широком диапазоне изменения токов, напряжений, коэффициентов мощности и температур окружающей среды. Малое сопротивление токовых цепей счетчика повышает точность внешних трансформаторов тока.

Надежность: счетчик ЕвроАЛФА является полностью электронным. В отличие от электромеханических счетчиков он не имеет движущихся частей, что повышает эксплуатационную надежность прибора и обеспечивает его многолетнюю безотказную работу. В схеме счетчика используются энергонезависимая память ЕЕРRОМ и ОЗУ (RAM). Питание ОЗУ поддерживается суперконденсатором и литиевой батареей, что предотвращает возможность потери графика нагрузки при отключении напряжения в сети. При перерывах в подаче питания первоначально схема счетчика запитывается от суперконденсатора, который обеспечивает поддержку работы часов и календаря в течение суток, после разряда суперконденсатора поддержка питания обеспечивается подачей тока от литиевой батареи.

Достоверность данных: данные счетчика ЕвроАЛЬФА защищены от несанкционированного доступа. Можно установить пароль, предотвращающий несанкционированный доступ через оптический порт. Также имеется аппаратная блокировка счетчика. Кроме того, поскольку в счетчике нет движущихся частей, счетчик невосприимчив к попыткам постороннего воздействия, которые могут иметь место с электромеханическими счетчиками. Их аудиторская способность обеспечивает запись числа и времени изменений программы, числа отключений напряжения питающей сети, числа сбросов показаний максимальной мощности и других, связанных с достоверностью данных величин, характерных для многотарифных счетчиков. Для контроля

сбросов значений максимальной мощности введены другие виды мощности, например суммарная (накопленная) максимальная мощность.

Гибкость: счетчик ЕвроАЛЬФА легко адаптируется к различным требованиям по учету электроэнергии. Он обеспечивает широкий диапазон многотарифных функций, что позволяет вводить необходимые Вам структуры тарифов с учетом типов дней и сезонов. Легко осуществляется установка необходимых рабочих функций с помощью ПО AlphaPlus. Широкий диапазон рабочих напряжений в модификациях ЕА02 и ЕА05, высокая чувствительность и перегрузочная способность, обеспечивающая возможность установки счетчиков с любыми трансформаторами напряжения и тока, являются уникальными среди других счетчиков. Все полупроводниковые реле гибко программируются под любую имеющуюся функцию.

Межповерочный интервал счетчика составляет 8 лет.

Основные технические характеристики счетчика ЕвроАЛЬФА представлены в таблице 3.3.

Таблица 3.3

Основные технические характеристики

Счетчик ЕвроАльфа размещен в удобном и безопасном прямоугольном корпусе. Стандартное расположение монтажных отверстий и габаритов корпуса (соответствует DIN 43859) позволяет легко устанавливать счетчик практически в любые электротехнические шкафы.

Корпус счетчика в целом состоит из верхней и нижней сопрягаемых по периметру частей, прозрачного окна, зажимной платы и съемной крышки клем-мника.

Для удобства установки счетчика на обратной стороне корпуса сверху предусмотрен кронштейн с крепежным ушком, принимающий два фиксированных положения. В одном случае скрытое положение (за корпусом), другое видимое (над верхней частью корпуса).

Рисунок 3.5 Электронный счетчик ЕвроАЛЬФА

На лицевой панели корпуса установлено откидывающееся прозрачное окно, под которым находятся:

жидкокристаллический индикатор (ЖКИ);

светодиод LED;

элементы оптического порта;

шильдик (с таблицей выводимых на ЖКИ параметров и другой информацией согласно требованиям ГОСТ 30206 или 30207);

литиевая батарея (под шильдиком);

кнопки ALT и RESET.

Смотровое окно выполнено из ударопрочного поликарбоната стабилизированного ультрафиолетом, что обеспечивает удобство и безопасность эксплуатации в широком диапазоне воздействия внешних факторов.

При закрытом и опломбированном окне для доступа к кнопке ALT, в нем предусмотрено изолированное эластичной наклейкой отверстие. Наклейка из синтетической резины надежно защищает от проникновения пыли, грязи, влаги через отверстие. Открыть окно и получить доступ к кнопке RESET (сброс максимальной мощности) можно только после удаления пломбы энергосбытовой организации, установившей счётчик.

Счетчики имеют степень защиты IP51 (корпус) и IP20 (клеммник) согласно требованиям ГОСТ14254-96.

Токи и напряжения в линии переменного тока измеряются соответственно при помощи специальных датчиков тока и резистивных делителей напряжения. Преобразование величин и другие расчеты выполняются с использованием измерительной СБИС (DSP), включающей в себя цифровой сигнальный процессор (DSP) со встроенными аналого-цифровыми преобразователями (АЦП), которые осуществляют выделение дискретных значений каждого входного сигнала тока и напряжения в заданные моменты времени. Микроконтроллер является важным звеном между микропроцессором и периферийными устройствами схемы.

Основные электронные элементы счетчика расположены на одной печатной плате с планарно-поверхностным и сквозным монтажом. На печатной плате установлены следующие компоненты:

трехфазный источник питания;

резистивные делители напряжения;

нагрузочные резисторы для трех датчиков тока;

кварцевый генератор (мегагерцого диапазона);

измерительная СБИС;

микроконтроллер;

схема сброса;

память EEPROM;

кварцевый генератор часов (32 kHz);

элементы оптического порта;

жидкокристаллический индикатор (ЖКИ);

интерфейс для подключения и работы дополнительных плат.

Для получения высоколинейного сигнала напряжения и сведения к минимуму фазового сдвига в широком динамическом диапазоне используются резистивные делители напряжения на каждую фазу. Фазные (линейные) напряжения подаются непосредственно по напряженческим цепям счетчика на основную плату, где при помощи резистивных делителей приводятся к необходимому уровню входных сигналов для измерительной ИС (DSP). Резисторы являются металлопленочными с минимальным температурным коэффициентом.

Электронная схема получает ток каждой фазы через специально разработанный прецизионный трансформатор тока, который уменьшает измеряемый ток линии пропорционально. Измерительная ИС (DSP) в составе схемы обеспечивает точное измерение отдельных фазных токов для использования их в расчетах необходимых величин.

Структурная схема счетчика приведена на рисунке 3.6.

Рисунок 3.6 Структурная схема счетчика ЕвроАЛЬФА

16-канальный мультиплексор-расширитель МПР-16-2M предназначен для создания систем АСКУЭ на базе счетчиков электроэнергии семейства АЛЬФА и преобразования уровней сигналов различных интерфейсов и может устанавливаться на коммунальных и промышленных объектах.

Мультиплексор содержит:

преобразователь сигналов интерфейса RS232 в сигналы интерфейсов ИРПС и RS422/485 и обратно с гальванической развязкой;

преобразователь сигналов интерфейса RS422/485 в сигналы интерфейсов ИПРС и RS422/485 и обратно с гальванической развязкой.

Каждый МПР позволяет подключать на общие шины «запись/чтение» до 16-ти счетчиков семейства АЛЬФА через интерфейс ИРПС «токовая петля», и объединять до 16-ти мультиплексоров через интерфейс RS422/485. Передача информации от счетчиков на персональный компьютер может осуществляться по интерфейсу RS232 от МПР-16-2(М) через нуль-модемный кабель, на расстояние до 15 м., или по интерфейсу RS422/485 на расстояние не более 1,2 км. Передачу информации от счетчиков на расстояния свыше 1,2 км следует производить через телефонный модем, подключаемый к разъему интерфейса RS232 МПР-16-2(М), причем используется только один модем на всю объединенную группу мультиплексоров.

Одновременное присутствие линий связи всех счетчиков на общих шинах увеличивает эффект влияния помех на качество приема или передачи информации счетчик-мультиплексор‚ что в ряде случаев делает практически невозможным обмен информацией между этими устройствами. Для уменьшения влияния различных помех на каналы связи в МПР-16-2(М) введена функция по канальной коммутации, обеспечивающая подключение в данный момент времени к общим шинам мультиплексора только одного опрашиваемого счетчика со своими линиями связи.

Технические характеристики 16-канального мультиплексора - расширителя МПР-16-2M приведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4

Технические характеристики мультиплексора - расширителя

Конструктивное отличие МПР-16-2(М) от предыдущих модификаций

МПР-16 заключается в наличии дополнительной платы с микроконтроллером (РК)‚ которая и обеспечивает коммутацию каналов мультиплексора.

Мультиплексор состоит из следующих функциональных блоков:

узел интерфейса RS232;

узел интерфейса ИРПС «токовая петля»;

2 канала интерфейса RS422/485;

блок по канальной коммутации (РК);

ключи конфигурации SW1(плата МПР), П1 и П2 (плата PK);

источник питания.

Рисунок 3.7 Структурная схема мультиплексора

Сигналы RS232 через разъем X4 поступают на драйвер узла интерфейса RS232 и далее через элементы гальванической развязки и ключи конфигурации подаются на 16 канальный узел интерфейса ИРПС и блок поканальной коммутации (РК).

Узел интерфейса ИРПС «токовая петля» (разъемы X5,X6) содержит 16 идентичных каналов, каждый из которых включает в себя источники тока приемника и передатчика. Все каналы приемников интерфейса объединяются в общую шину «чтение», а каналы передатчиков в общую шину «запись». Обобщенные шины «чтение/запись» нормализуются в сигналы уровня CMOS-логики и поступают на ключи конфигурации. Управление состоянием каналов (on/off) осуществляется блоком РК. Два канала интерфейса RS422/485 включают в себя драйверы уровня, элементы гальванической развязки и узел арбитража потока данных. Канал интерфейса «slave» (разъем Х2) предназначен для подключения счетчиков или мультиплексоров (в случае объединения нескольких мультиплексоров каскадом в одну группу). Второй канал интерфейса «host» (разъем Х3) предназначен для подключения к устройству сбора данных или объединения нескольких «ведомых» мультиплексоров в одну группу при параллельной схеме соединений.

Блок РК осуществляет функцию разделения каналов и реализован на базе микроконтроллера. Блок поддерживает два режима работы:

основной - подключение канала производится по команде коммуканикационного протокола АВВ «who are you». В этом режиме блок прослушивает через свой канал UART команды, выдаваемые системой опроса на мультиплексор. В режиме сеанса связи определяется связной номер опрашиваемого счетчика и открывается канал мультиплексора, номер которого равен связному номеру счетчика, при этом все остальные каналы отключаются. После окончания сессии обмена все каналы переводятся в состояние «off».

пассивный - подключены все каналы мультиплексора. Режим по канальной коммутации отключен.

Ключи конфигурации SW1 (плата МПР), П1 и П2 (блок РК) представляют собой DIP-переключатели предназначенные для задания различных режимов работы МПР и блока РК. Положения ключей при задании режимов работы мультиплексора представлены в таблице 3.5

Источник питания (ИП) мультиплексора состоит из трансформатора напряжения, выпрямителей и параметрических стабилизаторов. ИП осуществляет питание интерфейсов и внутренней схемы МПР по пяти гальванически развязанным каналам.

Таблица 3.5

Положения ключей при задании режимов работы мультиплексора

Мультиплексор состоит из:

основной электронной платы;

дополнительной электронной платы (платы РК);

пластмассового корпуса с крепежными ушками.

На основной плате размещены:

источник питания мультиплексора с клеммником для подключения сети 50 Гц, 220 В (разъем Х1) и светодиодом индикации наличия питания;

схемы интерфейсов ИРПС “токовая петля” RS 232 и RS422/485 с разъемами серии DB;

ключи конфигурации SW1;

специальный разъем для подключения платы РК.

Электронная плата мультиплексора помещена в прямоугольный пластиковый корпус, выполненный из ударопрочной и термохимически стойкой пластмассы. Корпус имеет крышку, основание и специальные ушки крепления его к плоскости. Все детали корпуса соединяются между собой винтами - саморезами. Разъемы интерфейсов «токовая петля» (X5, X6), RS422/485 (X2, X3) и RS232 (X4), клеммник подключения питания и светодиод индикации наличия питания, располагаются на боковых поверхностях корпуса.

Одним из самых современных и технически совершенных УСПД, соответствующим всем требованиям по организации коммерческого учета электроэнергии является УСПД RTU-325 семейства RTU-300 серийно выпускаемого компанией АББ ВЭИ Метроника. RTU-325 - это УСПД повышенной функциональности, надежности и точности, предназначенное для построения цифровых, пространственно-распределенных, проектно-компонуемых, иерархических, многофункциональных, автоматизированных систем коммерческого учета электроэнергии и мощности (АСКУЭ) с распределенной обработкой и хранением данных. УСПД RTU-325 обеспечивает максимальную гибкость схемы сбора, обработки, хранения и передачи данных. Измерительная информация RTU-325 в части коммерческих данных может служить основанием для проведения коммерческих расчетов между электропотребляющими и электропоставляющими организациями в соответствии с действующими договорными правилами и тарифами. УСПД может также использоваться для построения систем технического учета электроэнергии и мощности.

Функции, реализуемые УСПД RTU-325:

1. Сбор, обработка, накопление, хранение и отображение данных по электроэнергии, мощности и параметрам электросети с электросчетчиков, в том числе через каскадно-подлеченные УСПД.

. Преобразование данных по электроэнергии и мощности, полученных от счетчиков, в именованные физические величины.

. Подключение до 256 счетчиков, от 1 до 24 последовательных линий RS-232/RS-485.

. Объединение измерений, полученных со счетчиков, в групповые измерения, определяемые пользователем при параметрировании УСПД.

. Считывание со счетчиков (технического) графика нагрузки (1, 3, 5, 15, 30, 60 мин), приведение его к единым интервалам профилей счетчиков. В памяти УСПД сохраняются как технический, так и коммерческий учет потребленной и выданной активной и реактивной энергии за расчетный период для счетчиков и групп суммарно, и по тарифным зонам.

. Хранение считанных со счетчиков и рассчитанных значений по точкам учета и группам в энергонезависимой памяти с глубиной хранения не менее (глубина хранения программируется):

- средних мощностей на технических (менее чем 30-минутных) интервалов - 2 часа,

средних мощностей по точкам учета на коммерческих (30-минутных) интервалах - 45 суток,

средних мощностей по группам учета на коммерческих (30-минутных) интервалах - 3 месяца,

расход электроэнергии за месяц по каждому каналу - 18 месяцев,

расход электроэнергии за месяц по группам - 3 года.

. Многопользовательская, независимая передача данных по различным коммуникационным каналам, работа в сети.

. Широкий диапазон рабочих температур - от минус 25 (40) до плюс 60 (70) ºС.

. Защитное промышленное исполнение.

. RTU-325 выпускаются в заказных исполнениях, в зависимости от требуемого объема энергонезависимой памяти для хранения данных, набора каналов сбора и передачи данных. По специальному заказу выпускаются исполнения с расширенным диапазоном температур эксплуатации и поддержкой бесперебойного электропитания на базе внешнего аккумулятора.

Линии связи от УСПД собираются на монтажной панели, оснащенные розетками типа DB-37 F. Принципиальная схема подключения к ней специализированных вычислительных комплексов 1 и 2 (СВК 1 и СВК 2) представлена на рисунке 3.8. При выводе одного из комплексов в ремонт шлейфы цепей учета, подключенные к установленным платам ввода, закорачиваются штекерами типа DB-37P. СВК 1 и СВК 2 базируются на персональных компьютерах с процессорами Intel Pentium 166 MMX с ОЗУ 64 Mb. В каждом из них установлены по две одновекторные 16-канльные платы ввода НЕКМ. 426419.002. Оба комплекса работают круглосуточно с перерывами на техобслуживание (1 раз в 6 мес.): СВК 1 - основной, данные с него в масштабе реального времени передаются в энергоснабжающую организацию (ЭСО), СВК 2 - резервный.

Рисунок 3.8 Принципиальная схема подключения СВК 1 и СВК 2

Локальная вычислительная сеть бюро эксплуатации АСКУЭ построена в соответствии со стандартами IEE 802.3 (Ethernet) с выделенным сервером. Рабочие станции и СВК подключены к серверу передачи данных (СПД) и к станции резервного копирования (СРК) через 16-портовый коммутатор ЛВС кабелями типа UTP категории 5. В корпоративную ЛВС ЭСО, территориальную (на n километров) от ЛВС бюро эксплуатации АСКУЭ, данные передаются по выделенной паре при помощи модемов SBNI 12-10 (производитель -новосибирская НПФ «Гранч») установленных в СПД. Передача данных другим потребителям информации организована через роутер типа SBIC4-14 «Гранч».

Сервер передачи данных имеет процессор Intel Pentium 3, 600 МГц, ОЗУ DIM 256 Mb, 2 винчестера по 40 Гб (или более) каждый, рекомендуется вариант с двумя накопителями для организации системы защиты от сбоя типа RAID-контроллер Fast Trak 100 для зеркалирования дисковой памяти, сетевой адаптер Ethernet 100/10 и модем для выделенной медной пары SBNI 12-10. СПД выполняет функции файлового сервера, сервера преобразования протокола и сервера приложений.

Станция резервного копирования имеет процессор Intel Pentium 3, 866 МГц, ОЗУ DIMM 256 Мb, винчестер 20 Гб, винчестер для записи/перезаписи компакт-дисков CD-WR 24 IDE. СРК является рабочим местом программиста бюро эксплуатации АСКУЭ и выполняет функции межсетевого экрана во время сеанса Ethernet.

Рабочие станции, подключенные к ЛВС бюро эксплуатации АСКУЭ, предназначены для получения документов и контроля мощности предприятия. Такая система позволяет: устанавливать параметры настройки, формировать любой вид документов с помощью программы “супергениратор документов”, контролировать суточные графики потребления, передавать информацию в ЛВС для пользователей, расход электроэнергии за разные периоды времени, суммарный расход энергии за указанный месяц, квартал, год и смену, число используемого максимума нагрузки, косинус φ за разные периоды и т.д.

Перечисленная информация может быть представлена в любом виде, удобном для использования при расчетах за электропотребление, определение технико-экономических показателей системы электроснабжения предприятия с учетом функциональных производственных задач, решаемых пользователем системы. В СВК формируются суточные графики потребления электроэнергии и мощности, сводные ведомости, таблицы и т.д.

Так как в системе АСКУЭ имеются удалённые устройства, применяется кабель марки AWG-24 - это кабель балансной системы на основе витой пары. Кабель называется балансной системой, так как сигнал на одной проводящей жиле является абсолютно таким же что на другой, но этот сигнал инверстен. Для тог чтобы сигнал от счётчика прошёл до УСПД и вследствие отражения не вернулся обратно необходимо согласовать нагрузку кабеля согласующими резисторами величиной в 120 Ом. Но это условие не диктуется, а рекомендуется. В кабеле при передаче сигнала на значительные расстояния (1200 м.) возникает рост разности потенциалов на конце линии в виду быстрых переходных процессов которые порождают электромагнитные помехи (ЭМП) эти помехи могут привести к ошибкам в данных. Для устранения этих помех используется согласование нагрузки, а так же витых проводов, суть которых расположение их максимально близко друг к другу.

Балансная система устраняет две проблемы - это инодуцирование ЭМП (наводка) и излучение ЭМП. В первом случае проводник играет роль антенны принимает электромагнитные волны при этом на проводниках наводится ЭДС которая препятствует нормальному прохождению сигнала. В балансной системе шум наведенный на одном проводе является тем же шумом, что и на другом проводе, таким образом, эти шумы гасится друг относительно друга и при этом шум является общим для всей системы. При втором случае излучение на одном проводе поглощается другим излучением ЭМП другого провода, т.е. есть тенденция к поглощению помех, что делает систему не эффективным излучателем.

Автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии представляет собой единство трех частей - технических средств, программного обеспечения и обслуживающего персонала. Поэтому и факторы, влияющие на надежность, делят на три основные группы: технические, программные и эксплуатационные.

Сложность аппаратуры отрицательно сказывается на ее надежность, в то время как характер выполняемых современной аппаратурой функций требует именно высокой надежности. Надежностью называют свойство системы выполнять все заданные функции при определенных условиях эксплуатации в течении заданного времени с сохранением значений основных параметров в заранее установленных пределах.

Надежность характеризуется следующими параметрами:

вероятность безотказной работы,

среднее время безотказной работы,

среднее время между отказами,

интенсивность отказов,

частота отказов,

среднее время восстановления,

наработка до отказа [9].

В качестве показателя надежности используется средняя наработка до отказа. Тип распределения наработки до отказа зависит от особенностей процесса развития отказов. Так как АСКУЭ является сложной системой, состоящей из разнородных элементов с различными интенсивностями отказов, то для расчета надежности применяется показательное (экспоненциальное распределение наработки до отказа. В этом случае интенсивность отказов элементов системы определяется по формуле:

 (9)

где - интенсивность отказов, 1/ч;

- наработка до отказа (по паспортным данным), ч

Функция надежности (вероятность безотказной работы) определяется по формуле:

P(t) = exp [ - t ] ≈ 1 - t ∑ (10)

где P(t) - вероятность безотказной работы,

t - заданное время безотказной работы.

На этапе проектирования проводится прикидочный расчет надежности, который позволяет оценить надежность системы в целом путем суммирования значений интенсивностей отказов всех ее элементов, а также каждого элемента в отдельности [10].

В таблице 3.6 приведен расчет надежности АСКУЭ при заданном времени t = 8760 часов с использованием формул (9) и (10).

Таблица 3.6 - Расчет надежности АСКУЭ

Вероятность бесперебойной работы всей системы равна 0.525, что является довольно низким показателем работы. Это обусловлено тем, что в цепочке передачи данных присутствует элемент с низким показателем - компьютер АРМ. Но так как в системе предусмотрена организация четырех АРМ, то информация не будет потеряна и возможно ее восстановление.

Вывод: АСКУЭ осуществляет контроль и учет электроэнергии. Для АСКУЭ выбраны многофункциональный микропроцессорный счетчик э/э типа ЕвроАЛЬФА, мультиплексор-расширитель МПР-16-2M, УСПД RTU-325 семейства RTU-300 серийно выпускаемого компанией АББ ВЭИ Метроника и кабель марки AWG-24.

4. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМЫ КОММЕРЧЕСКОГО УЧЁТА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

4.1 Технические характеристики системы SCADA

Краткая характеристика: SCADA для Windows NT/2000/XP - это программный продукт для создания систем мониторинга, управления и сбора данных (Supervisory, Control And Data Acquisition), функционирующих на базе компьютеров, совместимых с IBM PC, под управлением операционной системы Windows.

Этот продукт много лет успешно эксплуатируется АСУТП на современных предприятиях СНГ по переработке нефти и газа, в энергетике, химической промышленности и многих других отраслях производства.

Программное обеспечение SCADА имеет мощную базу данных, удобный и простой графический интерфейс, модульную среду исполнения и современные средства экспорта импорта данных.

Система SCADA дает предприятию:

Точное соблюдение технологических нормативов и регламента. Значительное уменьшение процента брака, автоматическое повышение качества;

- Снижение простоев оборудования вызванное неравномерной загрузкой производственных помещений;

Устранение ошибок допускаемых операторами путем полной автоматизации процессов управления;

Установление непосредственных взаимосвязей между производством, отделом планирования, складом и поставщиками;

Точный учет количества выпущенной продукции на всех стадиях производства, не зависящий от действия оператора;

Анализ использования, загрузки и обслуживания оборудования. Правильное и экономное распределение капитальных вложений;

Предупреждение аварий на производстве;

Комплексный статический анализ причин, влияющий на качество выпускаемой продукции;

Автоматическая и современная генерация отчетов для руководящего персонала.

Решение этих и большинства других задач работы предприятия может базироваться исключительно на внедрении современных систем автоматизации, поскольку именно они могут дать наиболее быстрый эффект в расчете на единицу капитальных вложений.

К сожалению, в 90-е годы процессы внедрения систем автоматизации, как правило, началось исключительно «сверху», то есть, с разворачивания программ бухгалтерского учета, планирования и общей компьютеризации этих процессов. Не отрицая важность этих программ, необходимо все-таки заметить, что основной деятельности любого промышленного предприятия является выпуск продукции, будь то станки, удобрения или электроэнергия. И будет ли предприятие прибыльным или нет, зависит в первую очередь от эффективности данного процесса.

Сейчас руководители предприятий уже начинают осознавать тот факт, что внедрение систем непосредственного управления производственным процессом является важным и ответственным элементом в общей программе автоматизации. Этому способствует появление в последние годы и постоянное развитие компьютерных систем, основанных на открытых технологиях.

Основой для внедрения промышленных автоматизации служат так называемые системы SCADA - это сокращенное английского термина Supervisory Control And Data Acquisition -диспетчерское управление и сбор данных. До настоящего времени большинство SCADA - пакетов применялось, как правило, для создания интерфейса оператора и регистрации, данных производственного процесса. В редких случаях к этому добавлялись возможности по автоматическому управлению и генерации отчетов. Основными причинами, сдерживающее комплексное внедрение SCADA - систем на промышленных объектах, были недостаточная надежность таких систем, низкая производительность, трудности в наращивании и интеграции SCADA с корпоративными системами управления и сложности адаптации с появлением SCADA - пакетов нового поколения фирмы, занимающихся промышленной автоматизацией, отделы АСУТП на предприятиях и компании - системные интеграторы получили возможность использовать на практике огромный потенциал, предлагаемый такими системами. Отсутствие в новых SCADA - системах недостатков, сдерживающих их внедрение в прошлом, позволяет на их основе строить интегрированные системы управления как для очень больших, так и компактных систем АСУТП в любой области промышленности.

.2 Мониторинг и управление аппаратурой

Первое, и самое важное обстоятельство - SCADA пакеты, в отличии от большинства программ, непосредственно связанны с процессами, происходящими на предприятии, поскольку через системы серверов ввода-вывода подключаются к разнообразнейшей аппаратуре, управляющей и контролирующей производственный процесс.

Основная роль человеко-машинного интерфейса - обеспечить взаимодействие пользователя с устройствами ввода/вывода и через них с контролируемым оборудованием. Программный SCADA - пакет Citect обеспечивает взаимодействие не только с устройствами ввода/вывода, но и с другими источниками информации типа баз данных, Windows-программ и внешних компьютерных систем. Вся информация с датчиков, управляющих механизмов и промышленных контроллеров в реальном масштабе времени поступает в SCADA -системы. Для обеспечения простоты подключения этих устройств в Citect включены сотни готовых серверов ввода/вывода, ориентированных на конкретные типы оборудования. Кроме того, наличие стандартных интерфейсов, таких как ОРС, DDE, ActiveX, TCP/IP и других позволяет применять серверы, разработанными другими компаниями, что гарантирует открытость решения.

Поступающие в SCADA - систему данные не только сохраняются во внутренней базе данных, но и могут обрабатываться согласно определенными инженерами алгоритмам, то есть управление без участия оператора. Конечно, наиболее ответственные задачи, такие как система противоаварийной защиты, должны, по крайней мере, дублироваться на уровне контроллера, но большинство супервизорных алгоритмов может быть реализовано в системе SCADA.

.3 Выбор схемы автоматической генерации сигналов оповещения

Наряду с алгоритмами в современной SCADA - системе предусмотрена возможность автоматической генерации сигналов тревоги в соответствии с заданными инженерами или технологами критериями. Возникающие сигналы тревоги могут отображаться на экране, записываться в журнал и быть доступны одновременно для нескольких рабочих мест оператора. Подтверждение этих сигналов, или квитирование осуществляется операторами, имеющими соответствующие права доступа к системе. С каждой тревогой можно связать определенное действие, которое будет выполняться при выполнении этой тревоги (например, запуск звукового файла).

Средством информации оператора о возникновении каких-либо аварийных ситуаций и неисправностей являются конфигурируемые тревоги. Система тревог может контролировать всё: переменные, группы переменных, выражения, результаты расчетов и т.д. Например, можно выводить сообщение, когда уровень жидкости в резервуаре станет слишком высоким, когда двигатель перегреется и т.д.

Очень большое значение имеет быстрое распознавание и идентификация тревог. SCADA - пакет Citect выводит информацию о тревогах в специализированные окна, однако самые свежие данные видны в каждом окне. Тревоги можно группировать по цвету, шрифту и порядку вывода в зависимости от приоритета, категории и времени возникновении. В SCADA - пакете Citect специальное итоговое окно тревог, куда выводится вся их предыстория.

Регистрация информации в основном заключается в сборе и записи определенных аналоговых и дискретных параметров контролируемого оборудования или процесса. Программное обеспечение SCADA - Citect не накладывает никаких ограничений на тип регистрируемых данных и представляет широкий выбор функций регистрации:

- события регистрируются в момент возникновения (например, тревоги, этапы процесса, сигналы датчиков и т.д.);

- регистрируются все действия оператора (типа ручного запуска процесса, аварийной остановки, изменение контрольных показателей и т.д.);

регистрируются все ошибки и события внутри системы управления (аппаратные тревоги, сведения об обмене данными, ошибки сети и т.д.).

Очень часто назначением системы автоматизации является сбор и хранение информации, как в качестве архива, так и для дальнейшего анализа. SCADA - система Citect позволяет архивировать данные самого разного типа без каких-либо ограничений на тип и местонахождение выводного устройства. С каждым событием может быть связанно действие, которое будет выполняться в момент возникновения этого события. Например, при завершении какого-либо процесса об этом можно уведомить оператора и выполнить некоторую последовательность завершающих действий.

Событие - это некоторая возникшая в системе ситуация, имеющая для системы определенное значение (например, полное заполнение резервуара или завершение какого-либо процесса и т.д.). Контролируемые события могут иметь отношения ко всему предприятию или иметь локальное значение с точки зрения операторской станции. Если SCADA - система Citect используется в сети, то события могут обрабатываться любым Citect-компьютером (или всеми компьютерами). Для того чтобы интуитивно понятной для оператора форме отображать на экране компьютера текущее состояние производственного процесса или мнемосхемы, в SCADA - системе Citect встроены специальные графические средства так называемой RAD-графики.

Графики строятся на базе весьма простого набора графических объектов, а именно: прямоугольников, эллипсов, точечных рисунков, отрезков, кривых, ломаных, текстов, символов и труб. У каждого объекта есть некоторый, общий для всех набор свойств. Все они могут быть непосредственно связанны с параметрами контролируемого оборудования, которые будут определять поведение графических объектов.

Перемещение, вращение, изменение размеров, цвета, заполнения, видимости на экране и т.д. любого объекта могут выполняться в зависимости от реальных производственных условий, а изменение параметров процесса может быть выполнено путем изменения параметров объекта.

На действия оператора могут реагировать все объекты, поэтому операторский интерфейс может быть сделан настолько простым, интуитивно понятным и гибким, насколько это возможно.

В комплект поставки SCADA - система Citect входят библиотеки образов, содержащие наиболее часто используемые графические изображения типа насосов, резервуаров, вентилей, двигателей и т.д. Их применение существенно расширяет возможность пользовательских экранов.

Отчет SCADA - система Citect - это документ, отражающие некоторые производственные показатели и выдаваемый периодически, по запросу либо при возникновении какого-либо события, например, при изменении состояния какой-либо переменной, в момент запуска SCADA - система Citect или в указанное время дня.

Отчеты могут генерироваться в любом удобном для пользователя формате. В него может входить форматированный текст, оперативная и накапливаемая информация и даже результаты математических вычислений. Кроме того, отчеты могут содержать и некоторые команды: замена производственных параметров, загрузка инструкций, выполнение диагностики, смена составов смесей и т.д. Отчеты могут выводиться на экран, распечатываться, а также сохранятся на диске для последующей распечатки или просмотра. Их можно автоматически сохранять в SQL-базах и других ODBC-совместных базах данных.

.4 Защита от несанкционированного доступа

Практически во всех системах определенный набор действий должен выполняться только уполномоченным персоналом.

Используемый человеко-машинный интерфейс должен обеспечивать определенный уровень защиты во избежания случайного или преднамеренного исполнения запрещенных операций.

Защита от несанкционированного доступа интегрирована во все интерфейсы элементы SCADA - система Citect, гарантируя полную безопасность исполнительной системы.

Система защиты от несанкционированного доступа в SCADA - система Citect реализована на базе парольной системы и позволяет организовывать в системе группы пользователей с различными правами во время работы с системой. Каждому пользователю назначаются свои регистрационные имя и пароль, он должен указывать для получения доступа к различным компонентам системы. Права пользователя определяются предоставлением ему возможности доступа к тем или иным частям системы. Даже имея право доступа к какой-либо части для выполнения тех или иных действий, пользователей должен обладать соответствующим уровнем привилегий. Каждый графический объект, окно, тренд, отчет и т.д. можно привязать к определенной части системы и определить необходимый для их просмотра или использования уровень привилегий.

Поскольку пользователь может работать на любом компьютере сети, то предоставление прав доступа контролируется сервером, а не клиентом (еще одно дополнительное средство защиты от несанкционированного доступа в глобальных сетях).

.5 Реализация функций резервирования

В промышленных системах автоматизации и прочих ответственных приложениях отказы оборудования приводят к замедлению производства и иногда к возникновению потенциально опасных ситуаций.

Устранять отказы в системе без потери ее функциональных возможностей и производительности позволяет ее реализация функций резервирования. Благодаря дублированию устройств ввода/вывода, SCADA - система Citect поддерживает конфигурации с полным резервированием. Определив одно устройство как основное, а другое как резервное, SCADA - система Citect в случае отказа будет автоматически переключатся с одного на другое. Благодаря SCADA - система Citect записывать изменения контрольных параметров как основное, так и резервное устройство, даже те устройства ввода/вывода, которые проектировались без учета этой возможности, могут теперь использоваться в системах с резервированием.

Резервирование SCADA - система Citect тесно связанно с системой тревог. В случае сбоя SCADA - система Citect уведомит оператора об отказе конкретного устройства и сообщит, какое резервное оборудование было включено в работу.

Вывод:

Проблема автоматического интегрирование в групповое электропотребление показаний счетчика, находящегося в цепи решена на уровне программного обеспечения вычислительного комплекса АСКУЭ.

Принятая структура построения АСКУЭ не требует построения затратной реконструкции имеющейся системы с целью снятия ограничения на дальнейшее расширения ее сферы охвата (новых измерительных узлов).

Достоинства этой системы: Система позволяет устанавливать параметры настройки преобразователей; формировать любой вид документов; контролировать выполнение заданных лимитов; контролировать суточные графики потребления; передача информации в локальную сеть для экономических служб; число использования максимальной нагрузки; cos φ за разные периоды и т. д. Перечисленная информация может быть представлена в любом виде, удобном для использования при расчетах за потребление электроэнергии, определение технико-экономических показателей системы электроснабжения предприятия с учетом функциональных производственных задач.

Возможен контроль и других параметров измерения энергоресурсов, например газообразных, жидких и твердых сред без изменения структуры АСКУЭ вводя лишь изменения (датчики) и аппаратные средства.

Недостаток этой системы в том, что этот проект дорогостоящий требующий высококвалифицированного обслуживающего персонала, а так же присутствует человеческий фактор.

Возможности, заложенные в системы SCADA, не исчерпываются упомянутым выше. Разработчики прикладывают постоянные усилия по оптимизации таких программ, делая их все более удобными для конечного потребителя.

Разумеется, внедрение SCADA - систем не являются самоцелью или дань моде на всеобщую компьютеризацию. Основным и главным критерием является тот факт, что установка SCADA должна не только окупить затраты на ее внедрение, но и в кратчайшие сроки изменить весь характер производственного процесса таким образом, чтобы повысить эффективность предприятия в целом.

Использование информации полученной от АСКУЭ, позволяет энергослужбам ответственно подходить к регулированию суточных графиков электропотребления, а экономистам - реально рассчитывать удельные нормы расхода электроэнергии на единицу выпускаемой продукции. Внедрение финансовых расчетов за потребление электроэнергии по данным АСКУЭ дает возможность обоснованно планировать режим энергопотребления производства и влиять на уменьшения общего расхода электроэнергии предприятия.

Благодаря выводу оперативной информации о потреблении электроэнергии на компьютере главного энергетика он может эффективно воздействовать на режим работы системы электроснабжения объектов завода, а энергетики цехов контролировать работу дежурного персонала.

Программное обеспечение создано на базе инструментального пакета программ, что позволит персоналу АСУ электросети самому овладеть методикой программирования с целью внесения изменений и дополнений в существующий проект и разработки программ для новых распределительных пунктов.

Вывод: Внедрение АСКУЭ будет способствовать обеспечению устойчивости работы всего предприятия, а также снижению напряженности работы и электротехнического персонала особенно в критических ситуациях.

5. ЭКОНОМИКА

.1 Организация и управление

Генеральному директору ТОО «Оркен» непосредственно подчиняются первый заместитель генерального директора, главный инженер, главный бухгалтер, начальник юридического отдела, начальник отдела кадров и начальник отдела техники безопасности.

Первому заместителю генерального директора непосредственно подчиняются заместители генерального директора по коммерческим вопросам и по быту и общественным вопросам и главный инженер.

.2 Организация работы группы учёта топливно-энергетических ресурсов (ТЭР)

Группа эксплуатации систем учета топливно-энергетических ресурсов (группа учета ТЭР) входит в состав центральной лаборатории автоматизации производств (ЦЛАП).

Руководителем группы является начальник группы учета ТЭР, который подчиняется непосредственно начальнику ЦЛАП. Начальнику группы учета ТЭР непосредственно подчиняется инженерно-технический и электротехнический персонал группы.

Группа учета ТЭР ЦЛАП осуществляет установку и оперативное обслуживание счетчиков электрической энергии и аппаратуры автоматизированных систем учета транспортируемой и потребляемой электрической энергии подразделениями ТОО «Оркен».

Инженерами группы учета ТЭР осуществляется ежесуточный, декадный и месячный комплексный мониторинг за количеством заявленной, транспортируемой и потребленной электрической энергии в электрических сетях ТОО «Оркен»

Основными задачами группы учета ТЭР являются:

обеспечение надежной и бесперебойной работы счетчиков электрической энергий и аппаратуры автоматизированных систем учета электрической энергии, находящихся в ведении группы учета ТЭР;

ведение ежесуточного контроля за количеством транспортируемой и потребленной электрической энергии подразделениями ТОО «Окен»;

ведение коммерческого и технического учета электрической энергии с оформлением отчетной документации.

.3 Штатная расстановка группы эксплуатации систем учета ТЭР

Штатная расстановка персонала группы учета ТЭР приведена в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Штатная расстановка

В соответствии с «Положением об оплате труда», действующем на ТОО «Оркен», созданным на основе «Закона о труде РК», производятся следующие выплаты:

доплата за работу в ночное и время, согласно графиков выхода на работу-50%;

доплата за работу в праздничные дни -100%;

доплата за работу сверхурочно - 50%;

доплата за руководство бригадой (из 3х чел.- 5%);

доплата за совмещение профессии -10%;

доплата за руководство практикой: 1 студент - 5% от тарифной ставки, 2 студента и более - 10% от тарифной от ставки.

.4 Режим работы лаборатории и группы учета ТЭР

В соответствии со статьей 45 закона РК «О труде в РК» нормальная продолжительность рабочего времени не должна превышать 40 часов в неделю.

График работы персонала определяется приказом по ТОО «Оркен».

Общецеховой персонал работает по графику:

начало смены - 7-45

обеденный перерыв - 12-00 - 13-00

окончание смены - 17-00 (пятница -15-45)

выходной день - суббота, воскресенье.

Персонал группы эксплуатации систем учета топливно-энергетических ресурсов, выполняющий работы по оперативному обслуживанию счетчиков и аппаратуры систем учета электрической энергии (кроме персонала группы ТЭР, занятого на работах по учёту электроэнергии ТОО «Оркен», работающего согласно ежемесячного утверждаемого графика с суммированным учётом рабочего времени) работает в одну смену, согласно приказа «О режиме работы»:

начало смены - 7-45

обеденный перерыв - 12-00 - 13-00

окончание смены - 17-00 (пятница -15-45)

выходной день - суббота, воскресенье.

В таблице 5.2 приведен баланс рабочего времени одного среднесписочного работника.

Таблица 5.2

Баланс рабочего времени

5.5 Капитальные вложения на создание АСКУЭ

Капитальные вложения - это денежное выражение совокупности материально-технических, трудовых и финансовых ресурсов, направленных на создание новых, расширение, реконструкцию и техническое перевооружение действующих основных фондов.

Капиталовложения рассчитываются с учетом следующих затрат:

оптовая цена приборов;

затраты на транспортировку - 8 %;

затраты на установку и монтаж - 11 %.

Таким образом, капитальные вложения рассчитываются по формуле:

КВ = å (Цп + Зт + Зм), (11)

где КВ - капитальные вложения;

Цп - оптовая цена приборов;

Зт - затраты на транспортировку;

Зм - затраты на монтаж.

Смета на приобретение и монтаж оборудования, входящего в состав внедряемой АСКУЭ, приведен в таблице 5.3.

Таблица 5.3 - Смета затрат на АСКУЭ

Капитальные затраты на создание АСКУЭ составляют 60414750 тенге.

Оплата потребленной электроэнергии определяется путем умножения мощности (кВт) на среднее число часов эксплуатации их в течение года. Величина затрат зависит не только от количества потребленной энергии, но и от ее стоимости, которая в свою очередь зависит от источника её получения и применяемых схем её оплаты. Затраты на оплату потребленной электроэнергии по одноставочному тарифу определяются по следующей формуле:

Сэ = W * В (12)

где С_э - затраты на электроэнергию, тенге;

W - расход электроэнергии, кВт.ч;

B - тариф за один кВт.ч потребленной электроэнергии,

W = P * Tраб (13)

где Р - суммарная мощность электрооборудования, кВт;

Траб - время работы электрооборудования, ч.

Траб = 365 * 24 = 8760 часов

Расчет затрат на электроэнергию приведен в таблице 5.4

Таблица 5.4 - Затраты на оплату потреблённых энергоресурсов

Затраты на оплату потребляемой электроэнергии составляют в год 83548,5 тенге.

Размер фонда оплаты труда может быть определен на основании численности трудящихся и сдельных расценок или тарифных ставок. Исходные данные для определения затрат на оплату труда приведены в таблицах 15 и 16.

Заработная плата электрослесарей определяется по формуле:

ЗПЛ = Ф * Т * К * N (14)

где ЗПЛ - заработная плата электрослесаря, тенге;

Ф - тарифная ставка данного разряда, тенге;

Т - продолжительность рабочей смены, ч.;

К - номинальный фонд рабочего времени, дней;

N - количество человек, работающих по данному разряду.

Заработная плата инженерно-технических работников определяется по формуле:

ЗПЛ = Ф * К * N (15)

где ЗПЛ - заработная плата ИТР, тенге

Ф - оклад, тенге

К - количество месяцев

N - количество человек.

Расчет фонда заработной платы группы учета ТЭР приведен в таблице5.5

Таблица 5.5 - Фонд заработной платы

Годовой фонд оплаты труда составляет 1937490 тенге.

Социальный налог (С_сн) юридических лиц осуществляющих деятельность на территории Республики Казахстан составляет от 7 до 20 % от годового фонда оплаты труда работников (за вычетом отчислений в индивидуальный пенсионный накопительный фонд). Размер выплат по социальному налогу можно определить по формуле:

 (16)

где Ф_от - фонд оплаты труда, тенге;

Н_сн - норма выплат по социальному налогу, Н_сн= 15 %.

Выплаты по социальному налогу составят 261561 тенге.

Метод равномерного начисления амортизации основан на величинах: норме амортизации по данной подгруппе и стоимости фиксированных и нематериальных активов (основных средств). Расчет амортизации можно осуществить по формуле:

 (17)

где К - затраты на создание АСКУЭ, тенге

Н_а - норма амортизации основных фондов, 8%.

Ао= 60414750 * 8 / 100 = 4833180 тенге.

Затраты на текущий ремонт систем и аппаратуры составляют 10 % от затрат на создание АСКУЭ и определяются по формуле:

Срем = 0,1 * К = 0,1 * 60414750 = 6041475 тенге

Расходы на вспомогательные материалы, связанные с эксплуатацией системы определяются в зависимости от годовой потребности в них и цены за единицу. Стоимость вспомогательных материалов можно определить как процент (8 - 12 %) от затрат на ремонт системы.

Свсп = 0,1 * Срем = 0,1 * 6041475 = 604147 тенге

Эксплутационные затраты на систему составляют:

С = Сэ + Фот + Ссн + Ао + Срем + Свсп =

= 83548,5 +1937490 + 261561 + 4833180 +6041475 +604147 = 13761401 тенге

Оценка экономической эффективности производится по следующим экономическим показателям:

годовому экономическому эффекту;

сроку окупаемости капиталовложений.

Решающим фактором внедрения автоматизированной системы является ее технико-экономическая эффективность. В результате установления рационального режима электроснабжения и ведения учета потребления электроэнергии внедрение автоматизированной системы оказывает существенное влияние на расход электроэнергии.

Экономический эффект достигается также вследствие уменьшения эксплуатационных расходов в связи с высвобождением дежурного персонала на отдельных энергообъектах.

Технико-экономический эффект обеспечивается благодаря повышению возможности принятия и реализации своевременных и обоснованных управляющих решений, чему способствует достоверная информация, автоматизация процессов ее передачи и обработки. Повышение производительности труда позволяет снизить затраты финансовых ресурсов. Совершенствование систем управления обеспечивает повышение производительности труда персонала, занятого сбором и обработкой информации.

Эффектами внедрения АСКУЭ станут результаты, обеспечиваемые за счет технического усовершенствования независимо от режимного взаимодействия между потребителями и поставщиками электрической энергии. Такими результатами будут [11]:

снижение коммерческих потерь электроэнергии в результате полного охвата всех уровней энергоучета высокоточными средствами измерений АСКУЭ; снижение потерь и выявление их источников обеспечит возможность реальной оценки экономических показателей работы, при этом, как правило, достигается экономия более 1 % потребления электрической энергии (по данным анализа, проведенного в группе учета ТЭР, в среднем по присоединению - около 2%);

снижение удельных расходов (удельных норм) электропотребления в ТП и в энергоемких агрегатах с помощью анализа расходов в различных режимах работы с применением АСКУЭ; анализ электропотребления агрегатами промышленной сферы (электродвигатели, электрифицированный транспорт и т.д.) может выявить по различным оценкам до 5- 15 % возможной экономии расхода электроэнергии.

В 2006 году потребление электрической энергии подразделениями ТОО «Оркен» составило 854976170 кВт.ч. Тогда, в натуральных величинах, экономия электроэнергии (5 %) составит около 42748808 кВт.ч. В стоимостном выражении экономия составит порядка 106872021 тенге.

Срок окупаемости АСКУЭ определяется по формуле:

Ток =  (18)

где Ток - срок окупаемости;

Э - экономия, тенге

С - эксплуатационные затраты, тенге.

Ток =  =0,65 года = 237 дней.

Годовой экономический эффект от внедрения АСКУЭ определяется по формуле:

 (19)

где Э_ЭФ - экономический эффект;

ΔС - экономия на текущих издержках после внедрения АСКУЭ;

Е_Н - нормативный коэффициент эффективности (Е_Н = 0,15);

ΔК - капиталовложения на внедрение АСКУЭ.

Э_ЭФ = 106872021-13761401-0,15*60414750 = 84048407,5 тенге

Окупаемость системы составляет около восьми месяцев. Годовой экономический эффект составляет около 84 миллионов тенге. Это обеспечивается большим потреблением электрической энергии подразделениями ТОО «Оркен» и все мероприятия по экономии электрической энергии приносят значительную экономию не только в натуральном, но и в стоимостном выражении.

6. ОХРАНА ТРУДА

6.1 Организация и контроль охраны труда на предприятии

Система управления охраны труда на ТОО «Оркен» является неотъемлемой частью и определяет задачи по обеспечению здоровых и безопасных условий труда в соответствии с действующим законодательством и нормативно-техническими документами.

Система управления предусматривает комплекс организационных мероприятий по снижению производственного травматизма:

учебно-воспитательную работу по улучшению охраны труда и техники безопасности, безоговорочное выполнение положений по техники безопасности;

постоянный контроль за состоянием охраны труда и техники безопасности при работе во всех технологических звеньях производства со стороны инженерно-технических работников предприятия;

моральное и материальное поощрение трудящихся добившихся снижения производственного травматизма;

применение мер воздействия к нарушителям правил безопасности;

внедрение новой производительной и безопасной техники.

Руководство работой по охране труда осуществляют - директор, главный инженер, их заместители, руководители служб, главные специалисты, начальники цехов, отделов и других подразделений.

Организация и оперативное руководство работами по охране труда на предприятии осуществляется на основе четкого разграничения обязанностей, определенных руководителей и специалистов, ИТР и бригадиров, а также рабочих должностными инструкциями, а организация труда - инструкциями по охране труда по профессиям.

На предприятии осуществляется ведомственный контроль за соответствием охраны труда, включающий: оперативные, целевые и комплексные проверки:

а) Оперативные проверки охраны труда производятся в начале работы и в течение смены непосредственно руководителем. Цель оперативной проверки - исключить случаи эксплуатации неисправного оборудования, неправильной организации рабочих мест, производства работ и т.д., установить контроль за соблюдением работающими инструкциями по охране труда. Результаты проверки заносят в специальный журнал с указанием сроков исполнения и ответственных исполнителей по устранению выявленных нарушений.

б) Целевые проверки проводятся с целью детального обследования отдельных направлений в работе по охране труда, состояния безопасности определенных видов оборудования, технологических процессов. Возлагают проверки на комиссии с привлечением других служб и отделов в зависимости от цели проверки. Результаты оформляются выдачей предписания на имя начальника цеха.

в) Комплексные проверки проводятся согласно утвержденного графика, комиссией возглавляемой директором с участием профкома. Результаты оформляются актом за подписью лица возглавляющего работу комиссии, а в случае обнаружения грубых нарушений или не выполнения мероприятий предыдущего обследования - приказом или распоряжением по заводу.

.2 Санитарно-гигиенические условия. Общие положения

Производственные объекты могут проектироваться только после согласования с Министерством экологии и биоресурсов, архитектурного и санитарного надзора предусмотренных территориальной комплексной схемой охраны природы.

Площади производственных объектов подлежит размещать с подветренной стороны. Все производственные объекты должны иметь санитарно-защитную зону размеры, которых принимаются на основании расчетов по методикам Государственного комитета природы и в соответствии с классификацией производственных объектов и сооружений.

Размеры защитных зон для предприятий, зданий и сооружений, В которых проектируются работы с применением физических факторов: радиоактивных веществ, электромагнитных волн, источники шума, вибрации и т.д. - устанавливаются индивидуально в соответствии с санитарными правилами работы с указанными факторами. Территории защитных зон должны быть благоустроенны и озеленены. На случай аварии, на территории объектов должно предусматриваться размещение средств пожаротушения, обеззараживающих средств обработки пострадавших и территории самого поврежденного объекта.

На территории промышленного объекта должны выделяться функциональные зоны: производственная, административно-хозяйственная, транспортно-складская и вспомогательных объектов. На объектах использующие вредные вещества, следует отделять административно-хозяйственные и вспомогательные зоны от производственной и транспортно-складской, разрывами.

В проектах производственных зданий и сооружений удельная площадь, приходящая на одного на одного рабочего, должна составлять не менее 4,5 м.

Труд человека всегда протекает в определенных условиях, в производственных помещениях или вне него, на постоянном или не постоянном рабочем месте и т.д. Производственное помещение - это замкнутое пространство в специально предназначены зданиях и сооружениях, в которых постоянно или периодически осуществляется деятельность людей, связанная с участием в различных видах производства, в организации, контроле и управлении производством, а также с участием во вне производственных видах труда на предприятиях транспорта, связи и т.д.

На предприятиях производственная деятельность которых связана с вредными веществами, должны быть разработаны нормативно-технические документы по безопасности труда на предприятии, применение вредных веществ, а также выполнены комплексы организационно-технических и медико-биологических мероприятий.

Мероприятия по обеспечению безопасности труда при контакте с вредными веществами должны предусматривать: замену вредных веществ в производстве менее вредными, сухих способов переработки пылящих материалов мокрыми; выпуск конечных продуктов в не пылящих формах; замену пламенного нагрева электрическим; твердого и жидкого топлива - газообразного; ограничения содержания примесей вредных веществ в исходных и конечных продуктах, применение прогрессивной технологии производства исключающий контакт человека с вредными веществами; выбор соответствующего производственного оборудования и коммуникаций, не допускающий выделения вредных веществ в воздух рабочей зоны в количествах, превышающие предельно допустимые концентрации при нормальном ведении технологического процесса, а также правильную эксплуатацию санитарно-технического оборудования и устройств.

.3 Вентиляция и отопление

Вентиляцией называется комплекс взаимосвязанных устройств и процессов, предназначенных для создания организационного воздухообмена, заключающегося в удалении загрязненного и перегретого воздуха с подачей вместо него чистого и охлажденного воздуха, что позволяет создать в рабочей зоне благоприятные условия воздушной среды.

В зависимости от способа перемещения воздуха в рабочих помещениях вентиляция делится на естественную и искусственную. При естественной вентиляции воздух перемещается под влиянием естественных факторов: теплового напора или действия ветра. При искусственной вентиляции воздух перемещается механическими устройствами: вентиляторами.

Вентиляционные установки могут быть приточными или вытяжными. При приточной вентиляции свежий воздух забирается из мест вне здания и распределяется по всему объему здания, а загрязненный вытесняется свежим извне через двери, окна, щели строительных конструкций.

Приточно-вытяжная вентиляция состоит из двух отдельных установок: через одну подается чистый воздух, через другую удаляется загрязненный.

Организация вентиляции весьма сложная задача. Ошибочно думать, что достаточно подать в производственное помещение и удалить из него расчетное количество воздуха, как тут же будут достигнуты требуемая температура и степень отчистки воздушной среды. В действительности при подаче и отборе воздуха происходят сложные, трудно поддающиеся строгому расчету аэродинамические процессы. Распределение выделяющихся газов в приточном воздухе происходит не мгновенно и не равномерно, поэтому всегда могут местные зоны с вредными веществами повышенной концентрации. Движение воздуха в вентилируемом помещении зависит от места расположения приточных и вытяжных отверстий, источников тепловыделения и охлаждения воздуха, от разности температур приточного воздуха и от многих других факторах.

При борьбе с избыточным теплом и избыточной влагой применяют схему движения воздуха «с низу вверх». Поскольку при одинаковой температуре водяной пар легче сухого воздуха, он скапливается в верхней зоне помещения, из которой удаляется вытяжкой.

Вертикальная и наклонная подача целесообразны для направления воздуха на определенные рабочие места в зону дыхания рабочего; горизонтальная сосредоточенная подача воздуха целесообразна для направления воздуха главным образом в проходы между технологическим оборудованием; рассеянная подача удобна в цехах с пылевыделением, поскольку позволяет уменьшить взмучивание пыли.

Аварийная вентиляция предназначена для быстрого удаления из производственных помещений значительных объемов воздуха с высокими концентрациями токсичных и взрывоопасных веществ, возникающих при нарушениях технологического процесса и авариях. Аварийную вентиляцию всегда устраивают только вытяжной без компенсации вытяжки притоком, чтобы предотвратить переток вредных веществ в соседние помещения.

При определении кратности воздухообмена правильно исходить не только из токсичности и количества вредного вещества, но и из времени, которое требуется для снижения концентрации выброшенных веществ до предельно допустимых. Это важно потому, что иногда необходимо для предотвращения дальнейшего развития аварий привлечь обслуживающий и ремонтный персонал для работы в цехе. Вентиляторы аварийной вытяжки должны включаться автоматически по сигналу газоанализаторов. Кроме того должен быть предусмотрен дистанционный пуск расположенный у входных дверей снаружи помещения.

Периодически действующие системы вентиляции включают за 15 минут до начала работы, причем сначала приводят в действие вытяжную, затем приточную систему вентиляции; выключают систему вентиляции в обратном порядке.

В производственных помещениях, в которых постоянно или длительное время находятся обслуживающий персонал, предусматривают систему отопления. В помещениях, где температура обычно поддерживается технологическим оборудованием, должно иметься резервное отопительное устройство, позволяющее поддерживать температуру не ниже 5º С при ремонте оборудования.

Система отопления состоит из трех элементов: генератора для получения тепла, теплопроводов для транспортировки тепла к отапливаемому помещению и нагревательных приборов для передачи тепла в помещение. Системы, в которых получается и используется тепло в одном помещении - это системы местного отопления; систему в которых от одного генератора отапливается несколько помещений - это центральная отопительная система.

Местное отопление производственных помещений обычно не применяют, а в производствах, отнесенных по пожаро- и взрывобезопасности к категориям А, Б и В оно вообще запрещено.

Центральное отопление может быть паровым, водяным, воздушным, панельным. Применение водяного и парового отопления не допускаются в помещениях, в которых имеются щелочные металлы, металлоорганические соединения, карбиды и другие вещества, способные при взаимодействии с водой загораться, вызывая взрывы или разложения с выделением взрывоопасных или токсичных веществ. Водяное отопление более гигиенично, так как температура поверхности нагревательных приборов обычно не бывает выше 80-90ºС, а следовательно, предотвращается возможность пригорания пыли. Однако даже при такой температуре нагретые поверхности представляют опасность, если в помещении содержится пыли органических веществ, например целлулоида, полимерных лаков, а также легко воспламеняющихся веществ.

При воздушном отоплении теплоносителем служит воздух, нагреваемый до температуры более высокой, чем воздух в помещении. Системы воздушного отопления могут быть отопительными и отопительно-вентиляционными. Во-первых, осуществляется рециркуляция воздуха помещения, во-вторых, используется свежий воздух, при нагревании которого происходит одновременно отопление и вентиляция.

Преимущество воздушного отопления - гигиеничность, безопасность, быстрое повышение температуры воздуха в помещении, исключение множества местных нагревательных приборов. Однако воздушное отопление целесообразно для крупных производственных помещений.

Перспективным является использование в качестве теплоносителей воды и пара в отопительных панелях, заложенные в строительные конструкции производственных зданий. Отопление этого вида позволяет создать условия комфорта, охлаждать помещения летом. Для этого в трубы панелей падают холодную воду. Недостатком является значительные капитальные затраты и замедленный темп регулирования температуры, обусловленный тепловой инерцией панелей.

.4 Освещение рабочих мест

Одним из важнейших элементов благоприятных условий труда является рациональное освещение помещений и рабочих мест. При правильном освещении повышается производительность труда, улучшаются условия безопасности, снижается утомление. При плохом освещении рабочий плохо видит окружающие предметы и плохо ориентируется в производственной обстановке. Успешное выполнение рабочих операций требует от него дополнительных усилий и зрительного напряжения. Неправильное и недостаточное освещение может привести к опасной ситуации. Наилучшие условия для полного зрительного восприятия создает солнечный свет.

Производственные здания, как правило, в дневное время освещаются естественным светом. Замена его искусственным светом допускается в помещениях, где солнечный свет отрицательно влияет на технологический процесс, в помещениях, где не требуется постоянное присутствие рабочих; в складах, расположенных ниже горизонта земли и др.

Естественный солнечный свет характеризуются большой интенсивностью, равномерностью освещения, относительно невысокой средней яркостью на единицу площади, изменение освещенности в течении суток, а также в зависимости от времени года и географического расположении местности.

Искусственное освещение может быть общим (все производственное освещение освещаются однотипными светильниками одинаковой мощности), комбинированным (к общему освежению добавляется местное освещение рабочих мест). Применение одного местного освещения недопустимо, поскольку резкий контраст между ярко освещенными и неосвещенными местами утомляет глаза, замедляют процесс работы, и может послужить причиной несчастных случаев и аварий.

В современных многопролетных одноэтажных зданиях с боковым остеклением в дневное время суток применяют одновременно естественное и искусственное освещение. Важно, чтобы оба вида освещения гармонировали одно с другим. Для искусственного освещения в этом случае целесообразнее использовать люминесцентные лампы.

Лампы накаливания являются наиболее распространенными источниками света бытовых и производственных помещений, что объясняется их достоинствами: они просты в изготовлении, удобны в эксплуатации, не требует дополнительных устройств для включения в сеть. Недостатком является малая мощность света, при большой яркости нити накала, низкий КПД равный 10-13%, срок службы 800 - 1000 ч. Эти лампы дают непрерывный спектр, отличающийся от спектра дневного света преобладанием желтых и красных лучей, что ведет к недостаточному восприятию человеком цветов окружающих предметов.

Люминесцентные лампы позволяет в производственных и других помещениях создать искусственный свет, приближающийся к естественному освещению. Они по сравнению с другими лампами экономичны и благоприятно с гигиенической точки зрения. Преимущества их в высокой световой передаче, они в 2,5 - 3 раза экономичней ламп накаливания. Срок их службы составляет 5000 ч. Свечение происходит со всей поверхности трубки, а следовательно, яркость и слепящее действие люминесцентных ламп значительно ниже ламп накаливания. Низкая температура поверхности колбы делает лампу относительно пожаробезопасной. Недостатки: пульсация светопотока, вызывающая стробоскопический эффект; дорогостоящая и относительная сложность включения схемы; чувствительность к колебаниям температуры.

При использовании газоразрядных ламп должен быть установлен порядок утилизации вышедших из строя ламп с ртутным наполнителем и предусмотрено место, и наличие средств их утилизации.

Аварийное освещение предназначено для обеспечения освещенности производственного помещения при отключении рабочего освещения. Оно должно быть достаточным для безопасного выхода людей из помещений и продолжения работы в помещениях и на открытых пространствах в тех случаях, когда отключение рабочего освещения может вызвать пожар, взрыв, отравление газами, расстройство технологического процесса, нарушение работы важнейших объектов, таких как водоснабжение электростанций, узлы радиопередачи и т.д.

Наименьшая освещенность рабочих поверхностей при аварийном режиме должна составлять не менее 2 лк в нутрии зданий и не менее 1 лк на открытых площадках. Аварийное освещение должно освещенность для эвакуации людей по линиям основных проходов и на ступеньках лестниц не менее 0,5 лк.

Светильники аварийного освещения должны быть присоединены к сети, не зависящей от сети рабочего освещения; допускается питание от рабочей освещения с автоматическим переключением на независимый источник питания. Светильники аварийного освещения должны освещаться от светильников рабочего освещения типом, размером или иметь специальные знаки.

Для аварийного освещения разрешается применять как лампы накаливания, так и люминесцентные лампы. Применение ламп типов ДРЛ, ДРИ и ксеноновых для этих целей запрещается.

6.5 Электробезопасность и обеспечение безопасности в электроустановках

Электробезопасность - система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Для защиты людей от поражения электрическим током в условиях производства следующие меры: стараются работать при малых напряжениях, контролируют изоляцию, обеспечивают недоступность токоведущих частей, применяют защитное заземление, защитное отключение и защитные средства.

Применение малых напряжений, при которых напряжение прикосновения человека к сети не превосходит длительно допустимого значения, является весьма эффективной защитной мерой.

В помещениях, особо опасных и с повышенной опасностью, при проведении работ внутри металлических аппаратов или резервуаров допускается напряжение на ручных переносных светильниках не выше 12 вольт, а на ручном электроинструменте - не более 36 вольт.

В порядке профилактики также периодически контролируют состояние сопротивление изоляции проводов относительно земли и друг друга. Применяют двойную изоляцию.

В производственных помещениях всех категорий, в которых имеется оборудование, работающее при напряжении более 1000 вольт, устраивают сплошное ограждение, несмотря на то, что оборудование изолировано.

Защитное отключение обеспечивается устройством, которое автоматически отключает неисправный участок сети при возникновении напряжения, опасного для человека.

Защитное зануление позволяет перевести замыкание на корпус в однофазное короткое замыкание, которое позволяет срабатывать защите и отключить поврежденный участок электрической сети.

Защитными средствами называются приборы, аппараты и перевозимые приспособления и устройства, а также отдельные части устройств, приспособлений и аппаратов, служащие для защиты персонала, работающего на электроустановках, от поражения электрическим током, от воздействия дуги и продуктов ее сгорания при коротком замыкании.

Все защитные средства принято делить в зависимости от их назначения на три группы: изолирующие, ограждающие и вспомогательные.

Изолирующие защитные средства обеспечивают изоляцию человека от токоведущих частей, а также от земли. В зависимости от степени защиты изолирующие средства делятся на основные и дополнительные. К основным относятся изолирующие средства, обладающие высокой электрической прочностью, выдерживающие длительное напряжение и позволяющее персоналу работать на токоведущих частях, находящихся под напряжением. К дополнительным относятся изолирующие средства, которые сами по себе не могут обеспечить защиту при рабочем напряжении электроустановки, но усиливают защитное действие основных изолирующих средств, вместе с которыми их применяют.

В электроустановках напряжением выше 1000 вольт основными защитными средствами являются оперативные и изолирующие штанги, измерительные и токоизмерительные клещи, указатели напряжения и изолирующие устройства и приспособления для ремонта (изолирующие лестницы, площадки). К дополнительным относятся диэлектрические перчатки, боты, резиновые коврики, изолирующие подставки.

Для электроустановок до 1000 вольт основные защитные средства -диэлектрические калоши, резиновые коврики и изолирующие подставки.

Ограждающие защитные средства предназначены для временного ограждения токоведущих частей, а также для предупреждения ошибочных операций с коммутационными аппаратами. К ним относятся переносные ограждения - щиты, ограждения, изолирующие накладки и ограждения, временные переносные заземления и предупредительные плакаты.

Вспомогательные защитные средства предназначены для индивидуальной защиты обслуживающего персонала от световых, тепловых и механических воздействий: защитные очки, рукавицы, а также средства для работы на высоте (пояса, когти).

Защитные средства изготавливают по установленным стандартам. Они имеют клеймо, указывающее, для каких напряжений эти средства предназначены.

Перед использованием перчатки, боты и калоши каждый раз тщательно осматривают и очищают от пыли и грязи. При обнаружения дефекта (обрыва, пореза, прокола) использование перечисленных средств не допускаются. Электрозащитные средства в точно установленные сроки осматривают и испытывают. Так, токоизмерительные клещи, предназначены для работы при напряжении до 10 кВ, и измерительные штаги испытывают в течении 5 минут трехкратным линейным напряжением не реже одного раза в год.

Основной и надежной мерой защиты работающих при ошибочной подаче напряжения на участок или появление на нем наведенного напряжения является установка переносных заземлений.

Для обеспечения малого сопротивления, надежности соединения, гибкости и портативности провода и проводки переносных заземлений выполняют из меди.

7. ЭКОЛОГИЯ

Производственная деятельность человека вносит определенные изменения в процессы, происходящие в естественной экологической системе, и вызывает тем самым нарушении равновесия между отдельными ее элементами, в результате чего происходят качественные и количественные изменения компонентов природной среды.

К основным источникам воздействия на природную среду относятся:

) источник загрязнения гидросферы - промышленный водоотлив обогатительной фабрики.

На предприятии используется оборотная вода; оборотная система, предусматриваемое многократное использование воды без сброса ее в природные водные объекты, но каждый цикл использования предусматривает очистку. Для компенсации безвозвратных потерь, возникающих в процессе производства, производится постоянная подпитка систем оборотного водоснабжения из водоемов. Повторно-последовательное использование воды предусматривает применение ее в нескольких технологических процессах, а затем отчистку и сброс.

) источник загрязнений воздушного бассейна пыль и вредные вещества. Для охраны воздуха приняты мероприятия: устройство аспирационных систем и установок пылегазоулавливающего оборудования. Экологические мероприятия предполагают использование свойства растительности удерживать пыль и поглощать газ, т.е. засаживают растительностью пространство вокруг комбината.

Вывод: В разделе выполнен анализ существующей системы организационно-технических мероприятий по обеспечению охраны труда и техники безопасности при эксплуатации АСКУЭ, рассмотрены вопросы производственной санитарии и гигиены труда, электробезопасности и экологии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате работы над дипломной работой была модернизирована система коммерческого учета электроэнергии.

В технологической части приведена технология переработки оолитовой гидрогетитвой руды, а также существующие нормы качественных показателей на основных этапах технологического процесса, получения гравитационно-магнитного концентрата.

Благодаря модернизируемой системы коммерческого учета электроэнергии решаются задачи эффективного потребления электроэнергии с учетом технологического процесса, контроля в реальном времени за реальной нагрузкой отдельных цехов и предприятия в целом с последующей оптимизацией режимов работы производства

Во второй части дипломной работы «расчёт внешнего электроснабжения и определение электронагрузок предприятия» проанализирована система электроснабжения ТОО «Оркен», учет электроэнергии которого будет производить АСКУЭ. Определены электронагрузки на примере фабрики ГМО.

В специальной части дипломной работы была обоснованна необходимость и целесообразность модернизации системы коммерческого учета электроэнергии. Произведён выбор основных технических средств автоматизации, имеющих высокую надёжность, точность и гибкость (микропроцессорный счетчик э/э типа ЕвроАЛЬФА, мультиплексор-расширитель МПР-16-2M, УСПД RTU-325 семейства RTU-300, кабель марки AWG-24). Произведен расчет надежности АСУЭ. Выбрано программное обеспечение АСУЭ: SCADA-Citect

В разделе «Организационная структура, экономические показатели при разработке и внедрении» был рассчитан экономический эффект от внедрения модернизируемой системы. Затраты на создание системы равны 600414 тенге, экономический эффект от внедрения системы - 8404807 тенге в год, срок окупаемости - 8 месяцев.

В разделе «Охрана труда» выполнен анализ существующей системы организационно-технических мероприятий по обеспечению охраны труда и техники безопасности при эксплуатации АСКУЭ, рассмотрены вопросы производственной санитарии и гигиены труда, электробезопасности и экологии.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

. «Перспективы развития Костанайского железорудного бассейна». Под общ. ред. Академика И.В. Мельникова, Алма-ата 1978, 318с.

. «Справочник по проектированию электроснабжения» под ред. Ю.Г. Барыбина и др. Москва, Энергоатомиздат 1990.

3. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. ГОСТ 13109-97- М.: Издательство стандартов, 1998.

4. Об обеспечении единства измерений. Закон РК от 7 июня 2000 года №5

. Об утверждении квалификационных требований при лицензировании деятельности по поверке, производству и ремонту средств измерений. Постановление Правительства РК от 7 июня 2000 года №867.

. О сертификации. Закон РК от 16 июля 1999 года, № 434-1.

. Гуртовцев А.Л. “Промышленная энергетика”, 2003, №10, 12 с.

. Гуртовцев А.Л. “Промышленная энергетика”, 2002, №10, 9 с.

9.      Надежность автоматизированных систем управления: Учебное пособие для вузов / И.О. Атовмян, А.С. Вайрадян, Ю.П. Руднев; Под ред. Я.А. Хетагурова. - М.: Высш. шк., 1979 -287 с.

10. Голинкевич Т.А. Прикладная теория надежности : Учебник для вузов - М.: Высш. шк., 1985 - 168 с.

. Забелло Е.П., Гуртовцев А.Л. Экономическая эффективность АСКУЭ - Промышленные АСУ и контроллеры. №2.-2004. с.15 - 19.

. Князевский Б.А., Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий. - М.: Высш. шк., 1986 - 400 с.

. Захаров В.А. Метрологическое обеспечение промышленных систем учета тепловой и электрической энергии.- Измерительная техника.№7.-2003. с.66-69.

. Данилин А.В, Захаров В.А. Принципы построения и работы АСКУЭ - Мир измерений. №1.- 2001 - с.12-17.

. Гуртовцев А.Л. О происхождении и значении термина “АСКУЭ”, “Промышленная энергетика”, 2003, №8, 5 - 6 с.

. Руководство по эксплуатации “Многофункциональный микропроцессорный счетчик электрической энергии типа ЕвроАЛЬФА ДЯИМ 411152.003 - 12 РЭ”, М: 2002 - 59 с.

. Охрана труда: Учебник для вузов /Князевский Б.А., Долин П.А., Марусова Т.П. и др.; Под ред. Б.А. Князевского. - М.: Высш. шк., 1982-311 с.

18. О безопасности и охране труда. Закон РК от 28 февраля 2004.г.

19. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей и Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 424 с.

20. Клюев В.И. «Электропривод и автоматизация общепромышленного механизма» - м : Энергия, 1980-360с