电气工程及自动化毕业论文论接地技术及空压机的节能措施发送件.doc

论电气工程及自动化中的接地技术及空压机的节能措施姓名：张婷婷 班级：09级 专业：电气工程及自动化【内容摘要】分析了接地技术工程及空压机节能措施的现状和不足,并对接地技术工程及空压机节能措施进行改革, 逐步建立起科学合理的有效措施。【关键词】 电气工程及自动化 接地技术 节能 【正文】一 电气工程及自动化工程中的接地技术 本人现以某电子储存类产品的生产厂房的设计为例，对电子厂房的接地做一探讨。该厂房的生产设备有很多是微电子设备，这些设备的特点是工作信号电压很低（一般只有10伏左右），抗干扰能力差，对防静电的要求高，车间内有IT信息中心及网络生产管理，所以接地在该项目中具有重要的作用。其接地系统根据用途具体可分为电源系统接地、电气保护接地、防静电接地、信息系统的接地、电子设备接地、防雷接地几个种类。 1、电源系统接地：该工程由两栋三层主厂房、办公楼和食堂等附属建筑物组成，虽然建筑面积达数万平方米，但建筑群体相对集中，所以在设计中优先考虑TN-S系统。变压器中性点接地，系统的保护线与中性线完全分开，这种方式对供电、保护、经济合理性等均十分有利，其选择原则与常规建筑一致，对于传达室等距离主体建筑较远的零星建筑单体，采用带PE线的五芯电力电缆予以供电，距离超过50米以上的建筑须按规范要求重复接地。 2、电气保护接地采用TN-S系统时，电气设备不带电的金属外露部分与电力网的接地点采用直接电气连接。当带电相线因绝缘损坏碰设备外壳时，通过设备外壳构成该故障相对地线的单相短路。利用很大的短路电流，使线路上的保护装置（如熔断器、低压断路器等）迅速动作，切断电路，从而消除人身触电危险。在电子生产厂房中，生产流水线上设备密集，且多为金属外壳的用电设备。若保护接地不到位或不符合要求，在发生接地故障时，很容易引起工作人员触电危险。因此，保护接地问题不容忽视，无论在设计过程还是施工过程中，都应切实地把保护接地落实到位。应进行保护接地的物体主要包括：变压器、高压开关柜、配电柜、控制屏等的金属框架或外壳；固定式、携带式及移动式用电器具的金属外壳；电力线路的金属保护管或桥架、接线盒外壳，铠装电缆外皮等。保护接地的连接线可采用扁钢或铜导线，要求形成可靠的电气通路。等电位连接是各类建筑物电气设计中一项不可缺少的工作。等电位连接有总等电位连接和局部等电位连接两种。所谓总等电位连接是在建筑物的电源进户处将PE干线、接地干接、总水管、总煤气管、采暖和空调立管等相连接，从而使以上部分处于同一电位。总等电位连接是一个建筑物或电气装置在采用切断故障电路防人身触电措施中必须设置的。所谓局部等电位连接则是在某一局部范围内将上述管道构件作再次相同连接，它作为总等电位连接的补充，用以进一步提高用电安全水平。在电子厂房内，各个部位的电位都相等，可以保证建筑物内不会产生反击电压，同时可以降低雷电电磁脉冲产生的干扰。3、防静电接地：静电主要由不同物质相互摩擦而产生，在电子厂房生产过程中，静电所造成的危害是多方面的。首先，该工程中很多设备及仪器对静电电压比较敏感，静电会影响其正常工作甚至出现错误；其次，由静电产生的高电压会引起人身触电；另外，当静电严重时可能会引起火花放电，严重的会造成火灾事故。为了消除静电所产生的危害，就必须采取措施。消除静电的方法很多，但最简单和最有效的办法是采取接地措施。该电子生产厂房中，对所有会产生静电的设备都应保证可靠接地。为了防止积聚在设备和人身上的静电荷达到危险电位，在主要生产场合采用了防静电地坪。这类地坪在的防护材料中，分布有铜线构成的网络，这些金属网络彼此形成电气通路，用于防静电地坪的静电传导。作为电气设计配合，应在防静电地坪所在空间的建筑柱上，适当预留接地端子。在地坪敷设完毕后，将防静电地坪内的金属线与该接地端子相连。另外，接地端子须通过柱内主筋与接地极连通，以使静电通过接地端子沿柱内主筋流向接地极 。4、信息系统的接地：本工程设置综合布线系统，在办公楼设有一个IT信息中心，并在各厂房的辅房内设有IT管理室，信息点遍布车间及办公室，用于将来的生产监控和管理。另外，本工程设置了火灾自动报警系统。这就涉及到信息系统的接地问题。根据建筑物防雷设计规范的有关规定，在本工程信息系统接地的设计中，采用S型等电位连接网络。在信息设备较集中的部位，如中心机房、弱电竖井等设接地基准点，此基准点与建筑物的共用接地系统连接，信息系统的所有金属组件，如各种箱体、壳体、机架等通过等电位连接线与基准点连接，设备之间的所有线路和电缆当无屏蔽时宜按星形结构与各等电位连接线平行辐射，以免产生感应环路。 5、电子设备的接地：该生产厂房中有部分用于检测的工业电子设备。电子设备的接地主要不是为了人身安全，而是为了设备工作的准确性。因为高频电压对人体并无伤害，而且电子设备的外壳即使不接地，并与地保持绝缘时，其设备外壳与地形成电容，随着频率增高，电容的电抗值将减少，当频率达到一定数值时，就等于接地。但为了减少杂散电流对仪表读数的影响，最好还是用短而粗的导线与地相连，一般采用6平方毫米的铜线，与设置在设备附近的专门的接地母排连接，然后再与总接地干线连接起来。接地电阻要求不超过10欧姆。对于个别设备，如产品说明书对接地电阻有特别要求者，则根据要求接地。 6、防雷接地：对于一般建筑而言，在采取了防雷措施后，可以将直击雷与雷电波侵入的雷害的概率降低很多。对于一般电气设备，允许的雷电脉冲较高，因此采取避雷针、避雷网防直击雷等措施是极其有效的。而微电子设备非常灵敏，耐压水平很低，一般只有10V左右，对雷击电磁脉冲极为敏感，易受到电磁干扰和损坏。雷击电磁脉冲因电磁感应而产生，并且可以通过电源线、天线、信号线的耦合被引入微电子设备，是微电子设备损坏的主要原因。如果仅按照一般建筑进行防雷设计，建筑电子设备受雷击的损坏率就很高，所以对于电子生产厂房的防雷接地设计应采取相应的措施。在选择接闪器时，应优先选用避雷网形式。这是因为避雷针是通过把雷电引向自身来完成保护对象免遭直接雷击的，这种引雷的机理使避雷系统增加被雷击的概率。当然，避雷针也不是完全不能采用，现在有的避雷针生产企业已推出新型优化避雷针，它具有防止直击雷和抑制二次感应雷的两种功能，是一种防雷市场上相对先进的产品。在布置引下线时，应沿建筑物四周设置而避免采用中间柱的柱内主筋作为引下线。这是因为在电子信息系统接地时，通常采用单点接地系统，将接地基准点在建筑物的中心部位引到建筑物底部的接地板上，如防雷引下线设置在四周则可以减少引下线产生的强磁场的干扰。对于接地装置设置的问题，防雷接地、电源系统接地、电气保护接地、防静电接地可同时利用建筑物的基础钢筋作为接地极。对于信息系统的接地，曾经在很长时间内存在着意见分歧。以往普遍认为信息系统的接地系统应单独设置，与建筑物绝缘，国外称其为绝缘接地方式。但是在实际应用中发现，两个独立的接地系统不利于过电压保护，这是因为当建筑物接闪雷电流后，建筑物的电压很高，而信息设备的“信号地”是与建筑物20米以外的大地相连，其电位比防雷接地装置低得很多，设备电压在雷击时维持在“信号地”电位水平，二者之间的电位差通过电容的耦合作用，将耐压能力很低的电子器件损坏。近年来，很多国内外标准不主张信息设备采用独立的接地装置，推荐采用共用接地系统。例如，2000版的GB50057-94建筑物防雷设计规范中明确指出：“每幢建筑物本身应采用共用接地系统”即将建筑物内的各种接地都统一接到建筑物的基础上或室外的接地装置上。当该建筑物遭受雷击时，电力系统的电压和电子设备工作接地的电压同时上升，保持了设备的工作电压不变，使微电子设备在雷击时可正常工作。共用接地系统通常利用建筑物的基础作接地极，其接地电阻一般在1欧姆以下，如有设备对接地电阻值的要求更低，应取其最小值。二电气化工程及自动化工程中的空压机的节能措施 全国范围内的连续限电已向我们拉响了能源的警报，能源的安全已成为摆在我们面前的一个刻不容缓的问题。也是关系到我国经济可持续发展战略的一个重要因素。同时异常激烈的市场竞争已渗透到各行各业的每个角落中。生产型怎样能否有效的提高生产效率、工艺、节能降耗从而降低生产成本，保住产品优势业亦成为各厂家发展中的首要问题。据不完全统计在我国的电能的60%是被各行各业中广泛使用的风机、水泵所消耗，而空压机则占了60%中的15%左右。可想而知其年消耗量有多大。而由于空压机是结构复杂的通用设备，运转时间长，配备电机功率较大，因而降低空压机的功耗，提高空压机的经济运行，对节能具有一定意义。尽管我们加强日常运行管理：减少泄漏、合理润滑、定期维护，但是共蕴藏的节能潜力远未被挖掘出来。下面就作简单。我们通常使用的都是活塞式空压机，活塞在气缸内作往复运行，周期性地改变缸内的容积，从而使气缸内气体容积发生变化，并与气缸内气阀作相应的开闭动作配合，通过吸气、压缩、排气等动作，将无压或低压气体升压，并输出到储压罐内。首先，空压机的驱动轴上所需要的轴功率，与排气压力、空压机转速有直接的关系，也就是说，在实际运行中，由于压缩空气的使用随时在变化，空压机并不经常在额定工况下运行，而空压机排气压力的高低则直接到实际轴功率的大小。排气压力越高，所需轴功率也越大。其次，为满足用气量的随时变化要求，储气罐内气体必须保持一定的压力，我厂滤池运行压力为0.65-0.80MPA，大多数空压机均采用切断进气的调节方式来改变排至储气罐的气量。对于空压机气量的供求关系表现为排气压力的变化，空压机排气量正好满足生产用气量要求时，储气压力保持不变，若能维持这种状态当然最佳，但实际上用气量是随时变化的，而且设计冗余量较大，所以空压机排气量都要大于用气量，如果空压机仍恒速运转，则储气罐内的气体越积越多，当罐内压力上升达到设定压力时，一般采用两种办法：一种是空压机卸荷运行，不产生压缩气体，电动机处于空载运转，其用电量仍为满负载的30-60%，这部分电能被白白浪废掉。另外一种办法是停止空压机运行，这样似乎空压机空转或不断放空所浪费的电能被消除了，但是若无容积较大的储气罐，将会带来电动机的频繁启动，空压机的空载启动电流大约是额定电流的5-7倍，对电网及其它用电设备冲击较大，同时使空压机的使用寿命也会缩短。综上所述，由于空压机可以在保证生产所需要的最低压力下运行，电机输入功率大大下降，辅以压力闭环控制，实现空压机的供气压力转速的动态匹配，减少了电机的实际输入功率，达到节能目的。即电机的转速由供气压力来控制，压缩机需要多大的功率，电机就输出多大的功率，而不必做无用功，从而取得良好的节能效果，节能的第二方面是空压机停止了空转，电机不存在轻载运行，这部分能量很可观。 相应带来的其它好处是：供气压力稳定，通过压力调节器，可使空压机保持在设定的压力值下工作，压力稳定可靠性高，而且压力可以无级设定，随时可调。电机实现软启动，压缩机的使用寿命及检修周期都将得到大大延长。空压机排气量由空压机的转速来控制，气缸内气阀片不再反复地开启和关闭，阀座、弹簧等工作条件大大改善，避免了高温、高压气体急剧的流动与冲击，维修工作量减少。示例1、以下为某水厂的空压机运行状况：自来水厂的每日供水量随季节天气的变化而不同，一日之随每时的供水量也随时间昼夜而有别。水厂的供水量始终处于动态的变化之中，滤池的运行数量也在不断地改变。水厂滤池总数为32格，进水闸板、排水闸板、反冲气蝶阀、反冲水蝶阀与出水蝶阀都采用气动控制，以四台空压机（两用两备）组成的空压站供给气源。以下是滤池空压站节能效果的测算：（空压机配用电机Pe=11KW，Ie=22.3A，Ue=380V）1.1只运行组滤池（16格）现场实测：只开启一台空压机，卸荷时运行电流为11A，电压为400V，功率因数约为0.85，消耗有功功率：P3400110.856477.68W6.4777KW载荷卸荷时间比为8：6，那么一年一台空压机卸荷运行所需电能为：WP2436561424319.06kWh1.2一组滤池全部投运，另一组运行4格（共20格）现场实测：只开启一台空压机，这时空压机不再有卸荷运行，储气罐压力为0.65MPA，输入电流为20A，没有做无用功。1.3两组滤池全部运行（32格）必须将两台空压机全部投入运行，这时运行情况与1类似。1空压机变频调速的实现方案根据现场情况，控制滤池气动阀共有四台（两用两备）空压机，型号相同。选用一台TP变频器轮换去驱动两台空压机，这样在运行两台时，一台调速一台定速；再辅以适当的控制功能，实现整个空压站的恒压自动控制，该系统可以根据储气罐压力的变化，自动调节空压机的转速和空压机的运转台数。该系统自动化程度高，运行方式合理，不到一年时间就能收回投资。当然，空压机采用了变频调速后，对空压机正常运行有无应该注意，首先是润滑，其实空压机转速越低，吸、排气压力差越小，润滑油耗量也就越小，即所谓“低转速，低润滑”。 变频器性能要求：1、由于空压机同时具备了变转矩负载和恒转矩负载的特性。所以我们选用了德国原装的TP2200A系列变频器，它的过载特性最高可达电机额定电流的200%，IGBT的极限电流为额定电流的6倍。全面的电机保护功能保证空压机的长期无故障运行。且由于其唯一的出厂24个月保质期最大限度的保护用户利益。2、TP2200变频器采用多种控制模式包括磁场定向矢量控制、直接转矩控制等，可以保证变频器足够的转矩输出。3、TP2200变频器内置PI功能，可以直接输入压力信号便于压力闭环控制。4、TP2200可以在0-5