ВВЕДЕНИЕ 14
1. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ОБЪЕКОВ В НЕФТЕГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 15
1.1 Потребители электроэнергии в нефтегазовой промышленности 15
1.2. Особенности электроснабжения дожимной компрессорной станции 15
1.2.1. Система пожаротушения ДКС 18
1.3 Схемы построения ИБП с двойным преобразованием 21
1.3.1 ИБП с аккумуляторной батареей (АБ)
в буфере цепи питания инвертора 21
1.3.2 ИБП с бустером в цепи питания инвертора 22
1.3.3 ИБП с входным ШИМ-преобразователем 23
1.3.4 ИБП с трансформатором 25
1.4 Структурная схема проектируемого ИБП 26
2 РАСЧЕТ СИЛОВОЙ ЧАСТИ ИБП 28
2.1 Расчет параметров входной сети и нагрузки 28
2.2 Выбор аккумуляторных батарей 28
2.3 Расчет инвертора напряжения 31
2.4 Расчет фильтра на выходе инвертора 32
2.5 Расчет повышающего преобразователя 35
2.6 Расчет управляемого выпрямителя 40
2.7 Расчет сглаживающего фильтра на выходе выпрямителя 41
2.8 Расчет фильтра на входе инвертора 42
2.9 Электрическая принципиальная схема силовой части ИБП 43
2.10 Разработка схемы управления с описанием режимов работы ИБП 45
3 ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ИБП 49
3.1. Исследование имитационной модели ИБП в сетевом режиме 49
3.1.1. Исследование сетевого режима работы ИБП при набросе активно-ёмкостной нагрузки 53
3.2. Имитационная модель ИБП при работе от аккумуляторных батарей 56
3.2.1 Исследование аварийного режима работы ИБП на активно-ёмкостную
нагрузку 56
3.3. Исследование режимов работы ИБП при различных значениях нелинейной нагрузки 58
3.3.1. Влияние высших гармоник на электрооборудование 58
3.3.2. Исследование работы ИБП при изменении активной
составляющей мощности нелинейной нагрузки 59
3.3.3. Исследование работы ИБП при изменении реактивной
составляющей мощности нелинейной нагрузки 62
4. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 66
4.1 Предпроектный анализ 66
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 66
4.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения 67
4.1.3 FAST-анализ 68
4.1^'№ОТ-анализ 71
4.1.5 Оценка готовности проекта к коммерциализации 73
4.1.6 Методы коммерциализации результатов научно-технического
исследования 75
4.2 Инициация проекта 76
4.3 Планирование управления научно-техническим проектом 77
4.3.1 Иерархическая структура работ проекта 77
4.3.2 План проект 78
4.4 Бюджет научного исследования 80
4.4.1 Основная заработная плата 80
4.4.2 Отчисления во внебюджетные фонды 81
4.4.3 Накладные расходы 82
4.4.4. Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта 82
4.5 Организационная структура проекта 83
4.5.1 План управления коммуникациями проекта 83
4.5.2 Реестр рисков проекта 83
4.6 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности 84
4.6.1 Оценка абсолютной эффективности исследования 84
4.6.2 Оценка сравнительной эффективности исследования 88
5. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 91
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 91
5.2 Производственная безопасность 93
5.2.1 Анализ опасных и вредных факторов на рабочем месте 93
5.2.2 Превышение уровня шума вентиляторов системы охлаждения 94
5.2.3 Повышенный уровень вибрации 94
5.2.4 Недостаточная освещенность рабочей зоны 95
5.2.5 Микроклимат 98
5.2.6 Электробезопасность 100
5.3 Экологическая безопасность при эксплуатации 100
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 102
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 104
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 105
Приложение А 109
Данная выпускная квалификационная работа посвящена разработке источника бесперебойного питания (далее ИБП) для обеспечения бесперебойным электричеством ответственных потребителей объектов нефтегазовой промышленности.
Для выполнения работы решались следующие задачи:
1. Выявление перечня объектов в нефтегазовой промышленности, которые относятся к первой категории и нуждаются в аварийных источниках энергии;
2. Выявление ответственных потребителей на этих объектах и относящегося к ним электрооборудования с его анализом;
3. Разработка конкретной модели ИБП для выбранного ответственного потребителя, в которую входит: проектирование и составление схемы ИБП, расчет и выбор основных элементов силовой части, моделирование разработанной схемы;
4. Оценка коммерческого и инновационного потенциала разрабатываемого устройства. Определение ресурсной, финансовой, экономической эффективности проекта по его разработке, а также оценка уровня возможных рисков.
5. Анализ вредных и опасных факторов при работе с ИБП.
В связи с этим актуальность данной работы в рассматриваемой области заключается в оценке ее финансовой, ресурсной и технологической эффективности.
Для обеспечения бесперебойным питанием системы пожаротушения ДКС был выбран ИБП с двойным преобразованием, так как данный тип ИБП обеспечивает нулевое время переключения в аварийный режим, имеет возможность работы в сетях с нестабильной частотой и обладает хорошей защитой от искажений формы кривой напряжения. Проведенные исследования имитационной модели, разработанной в программной среде MATLAB Simulink, демонстрируют должную работу устройства - стабильный уровень переменного напряжения на выходе устройства. Эксперименты с различными видами нагрузок показали, что ёмкостная нагрузка ухудшает показатели качества электроэнергии, добавляя высшие гармоники, которые оказывают негативное влияние на электроэнергию. Следовательно, возникают дополнительные потери электроэнергии в цепях, сокращается срок службы оборудования, появляются помехи в работе.
В настоящей работе решены все поставленные задачи, разработан источник бесперебойного питания, который полностью соответствует требованиям, представленным в техническом задании. Выполнен расчет и выбор силовых элементов, разработана электрическая принципиальная схема ИБП.
При выполнении работы были рассмотрены сильные и слабые стороны проекта с финансовой точки зрения: он обладает высоким запасом финансовой прочности и достаточно коротким сроком окупаемости .
Рассмотрены вопросы техники безопасности при эксплуатации ИБП, регламентация по проведению обслуживающих работ, анализ опасных и вредных факторов при данном виде производственной деятельности , а также вопросы утилизации аккумуляторных батарей.
