Проектирование системы электроснабжения инструментального цеха на базе предприятия города Пенза ОАО "Пензхиммаш"

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Важнейшая роль в экономике страны принадлежит машиностроению. От темпов развития машиностроения характерно зависит рост механической оснащенности всех отраслей народного хозяйства.

О стратегии развития химической промышленности на период до 2015 года.

Проект Стратегии развития химической промышленности России на период до 2015 года разработан Минпромэнерго России в соответствии с поручением Правительства Российской Федерации. К работе над Стратегией были привлечены ведущие отраслевые научно-исследовательские и проектно-конструкторские организации, институты РАН, учебные вузы, общественные организации и отдельные эксперты.

Сегодня доля химического комплекса в ВВП страны составляет 1,7%. Доля комплекса в промышленном производстве России находится на уровне 10,2%, в налоговых платежах во все уровни бюджетов 0,8%, доля химической и нефтехимической продукции в общероссийской экспорте составляет 4,4%. Одним из основных условий для развития химического комплекса является наличие быстро развивающего внутреннего рынка и потенциала совокупного спроса на продукцию химического комплекса, как на внутреннем, так и на внешнем рынках.

Однако, существует системная проблема, которая заключается в том, что между развитием рынка химической продукции и развитием российского химического комплекса наблюдается разрыв, в перспективе нарастающий до критического размера вследствие постепенной утраты имеющихся и отставанием в формировании новых конкурентных преимуществ.

К числу основных причин и факторов появления указанной системной проблемы относятся:

· предельный уровень загрузки мощностей важнейших видов химической продукции, технологическая отсталость и высокий износ основных фондов;

· инфраструктурные и ресурсно-сырьевые ограничения;

· структурные трансформации мирового и российского рынков;

· низкая инновационная активность предприятий химического комплекса;

· недостаточная эффективность инвестиционного процесса;

· неадекватность российского химического машиностроения задачам развития химического комплекса.

Стратегия развития химического комплекса станет:

· базой для единого понимания роли химического комплекса и перспектив его развития органами исполнительной и законодательной власти различных уровней и ориентиром для бизнес-сообщества по направлениям развития отрасли в долгосрочной политике государства;

· основой для принятия решений на государственном уровне по разработке программ развития химического комплекса, обеспечивающих решение социальных, оборонных и других зависящих от химической индустрии проблем развития отдельных отраслей, регионов и экономики в целом.

Реализация Стратегии направлена на:

· создание долговременных условий для устойчивого развития предприятий химического комплекса и повышения их конкурентоспособности на глобальных рынках в условиях открытости экономики;

· преодоление технологического отставания химического комплекса России от ведущих стран мира;

· успешную реализацию национальных проектов “Доступное и комфортное жилье - гражданам России”, “Здоровье”, “Образование”, “Развитие АПК”;

· обеспечение экономической, оборонной и экологической безопасности России.

Предполагается разработка и внедрение в промышленных масштабах новых технологий практически во всех подотраслях химического комплекса, а также развитие нанохимии - новой межотраслевой технологии, интегрирующей последние достижения физики, химии и биологии.

Актуальность темы дипломной работы соответствует задаче технического перевооружения - созданию высокоэффективного энергоснабжения производства.

1. Краткая характеристика цеха, краткое описание технологического процесса

ОАО "Пензхиммаш" является одним из крупнейших поставщиков уникального крупнотоннажного оборудования для добычи, транспортировки и переработки нефти и газа, обустройства нефтяных месторождений, предприятий химической и коксохимической промышленности, а также оборудования, используемого в металлургической, угольной, пищевой и других отраслях промышленности.

Предприятие имеет 10 лицензий на разработку технической документации и 19 разрешений на выпуск и применение оборудования в соответствии с широкими запросами потребителей.

Общая площадь производственных корпусов (без служебно-бытовых помещений) составляет 142351м2, из них производственные площади - 105188 м2.

Общество располагает мощным парком универсального, уникального, специализированного технологического оборудования, который насчитывает более 3900 единиц:

* Металлорежущее - 604 ед.

* Кузнечнопрессовое - 168 ед.

* Сварочное и газорезательное - 641ед.

* Оборудование для термообработки - 65 ед.

* Подъемно-транспортное - 265 ед.

* в том числе мостовые краны грузоподъемностью 100 и 250 тонн, высота до подкрановых путей до 24,5 м.

Общество располагает высококвалифицированными кадрами станочников, слесарей-котельщиков, сварщиков ручной, полуавтоматической, автоматической, электрошлаковой сварки, сварки в среде защитных газов, газорезчиков как ручной, так и автоматической (на газорезательных машинах с числовым программным управлением) резки, слесарей ремонтников, инструменталь-щиков и др. профессий.

Основная продукция ОАО «Пензхиммаш»:

* Колонная аппаратура;

* Емкостная аппаратура;

* Сепараторы НГС И ГС;

* Реакторы и регенераторы;

* КТЛ (Комплектные технологические линии);

* Аппараты воздушного охлаждения и др.

Перед инструментальным цехом машиностроительного предприятия стоит задача централизованного обеспечения стандартизированным и нормализированным инструментом и технологической оснасткой. Расширение специализации и централизации производства инструмента и технологической оснастки возможно путем создания в машиностроительных предприятиях цехов ориентированных на выпуск ограниченной номенклатуры оснастки.

В производственные функции инструментального хозяйства входят:

- проектирование и изготовление инструментария;

- получение готового стандартизированного и нормализированного инструмента от инструментальной промышленности или от других предприятий;

- хранение (общезаводское и цеховое) и выдача инструмента в производство;

- контроль (в эксплуатации);

- ремонт и восстановление;

- переточка режущего инструмента.

В зависимости от масштаба производства и количества оборудования решается организационная структура цеха: участки и отделения могут быть разделены или объединены.

Структура и состав оборудования инструментального цеха определяется многими факторами, основными из которых являются: вид производства (серийное, массовое, единичное), данные по производным цехам, которые обслуживаются цехами инструментального производства.

При использовании метода укрупненных расчетов инструментального хозяйства, т.е. расчетов по нормативам и показателям определяют количество оборудования и структуру цеха:

- механическое отделение (станочное),

- шлифовально-заточное,

- склад инструментальный,

- склад деталей,

- бытовые и административные помещения,

- отдел технического контроля.

Проектирование инструментального цеха должно осуществляться, основываясь на достижениях науки и техники, с учетом передового опыта в технологических процессах.

К числу передовых методов изготовления инструмента и оснастки относят:

- точное стальное литье по выплавляемым моделям и в оболочковые формы;

- сварка осевого инструмента на стыковых сварочных машинах или трением;

- напайка и механическое крепление твердосплавных пластин на режущем и измерительном инструменте;

- холодное выдавливание рельефов штампов и пресс-форм на гидравлических прессах с большими усилиями и вибрационной подачей;

- профильное шлифование штампов и другой оснастки взамен ручных лекальных работ; заточка инструмента алмазными кругами;

- обработка корпусных деталей на станках с числовым программным управлением (ЧПУ) типа «обрабатывающий центр» и т.д.

Назначение инструментального цеха - изготовление, ремонт и восстановление специального для данного производства инструмента.

При проектировании инструментального цеха решается ряд задач: технического, экономического, технологического и организационного характера.

Основой любого производства является технологический процесс, представляющий собой часть производственного процесса и включающий в себя ряд последовательных операций в соответствии с заданными техническими требованиями на инструмент.

Основные стадии технологического процесса инструментального цеха это механическая обработка, переточка режущего инструмента, регулировка и восстановление инструмента.

Источником электроснабжения проектируемого инструментального цеха является цеховая подстанция, обеспечивающая бесперебойную работу и отвечающая требованиям по электроснабжению согласно ПУЭ.

Так как проектируемый цех сравнительно невелик и не разделен на участки по видам инструмента, то расстановка оборудования выполнена по технологическому процессу.

Количество рабочих смен - 2

Потребители цеха относятся ко 2 категории надёжности ЭСН, работают в нормальной окружающей среде.

Размеры цеха АВН = 66х36х8. Вспомогательные, бытовые и служебные помещения высотой 3 м.

2. Характеристика потребителей электроэнергии, определение категории электроснабжения

Современный этап развития промышленности характеризуется сложностью и энергоемкостью производственного процесса.

Электрические нагрузки промышленного предприятия, а следовательно и потребление зависит от вида и количества выпускаемой продукции, от уровня механизации и автоматизации технологического процесса, от показателей по обеспечению надежности электроснабжения, охраны труда и надлежащих условий среды.

Потребителем электроэнергии называется один электроприемник или группа, объединенная технологическим процессом.

Электроприемники используемые в инструментальном цехе, как и все виды электроприемников - светильники всех видов искусственного света, электродвигатели производственных механизмов (станки, вентиляторы, компрессоры, подъемно-транспортные установки, сварочные трансформаторы, электрические печи, выпрямительные установки) подразделяются:

- по роду тока;

- напряжению;

- по виду преобразования энергии;

- по режиму работы;

- по надежности.

По напряжению, на две группы:

- электроприемники, которые могут получать питание непосредственно от сети 3,6 и 10 кВ;

- электроприемники, питание которых экономически целесообразно на напряжение 280 - 660 В.

По роду тока различают электроприемники, работающие:

- от сети переменного тока промышленной частоты (50 Гц);

- от сети переменного тока повышенной или пониженной частоты;

- от сети постоянного тока.

По виду преобразования электроэнергии приемники подразделяются на:

- электроприводы;

- электротехнические установки;

- электроосветительные установки.

По режиму работы электроприемники делят на три группы, для которых предусматривают три режима работы:

- кратковременный, при котором рабочий период не настолько длителен, чтобы температуры отдельных частей машины достигали установившегося значения, а период остановки настолько длителен, что машина успевает охладиться до температуры окружающей среды;

- продолжительный, в котором машины могут работать долго, и превышение температуры отдельных частей машины не выходит за установленные пределы;

- повторно-кратковременный, здесь рабочие периоды чередуются с периодами пауз, а длительность всего цикла не превышает 10 минут. В этом режиме работают электродвигатели мостовых кранов, подъемников, сварочные аппараты.

Самостоятельную группу электроприемников составляют нагревательные аппараты и печи, работающие в продолжительном режиме с постоянной или мало меняющейся нагрузкой.

Надежность электроснабжения - способность системы обеспечить предприятие хорошего качества электроэнергией.

По обеспечению надежности электроснабжения электроприемники разделяют на три категории:

I - Электроприемники, где перерыв в электроснабжении повлечет за собой опасность для жизни людей, повреждения дорогостоящего оборудования, массовый брак продукции.

II - Электроприемники, здесь перерыв приводит к массовому недоотпуску продукции, простоем рабочих мест, механизмов и промышленного процессов.

III - Электроприемники несерийного производства продукции, вспомогательные цеха, коммунально-хозяйственные потребители, сельскохозяйственные заводы. Перерыв в электроснабжении до 24 часов.

На токарных станках производится обработка наружных, внутренних и торцевых поверхностей тел вращения цилиндрической, конической и фасонной формы, а также прорезка канавок, нарезка наружной и внутренней резьбы и т.д. Режущими инструментами на токарных станках служит в основном резцы, но применяются также и другие инструменты.

Сверлильные станки служат для получения сквозных и глухих отверстий в деталях с помощью сверл, для развертывания отверстий, предварительно полученных литьем, штамповкой или черновым сверлением, для расточки отверстий резцами и выполнения других операций. В этих станках оба вида движения сообщаются инструменту. Скорость шпинделя регулируется механическим путем с помощью коробки скоростей.

В станках фрезерной группы осуществляется выполнение следующих функций:

- универсальный горизонтально-фрезерный станок фрезерует цилиндрическими, дисковыми, угловыми и торцевыми фрезами;

- вертикально-фрезерный проводит фрезерование криволинейных контуров, кулачков штампов и пресс-форм, плоскостей ковочных и других штампов. При фрезеровании главное вращательное движение сообщается инструменту (фрезе).

Станки шлифовальной группы производят шлифование наружных цилиндрических и пологих конических поверхностей, отверстий, а также шлифование наружной и внутренней резьбы с затылованием профиля на метчиках и резьбовых фрезах, конической резьбы на других изделиях. Главное вращательное движение сообщается шлифовальному кругу. Расточные станки предназначены для растачивания резцами цилиндрических поверхностей, сверления, зенкования, и развертывания.

3. Выбор величины питающего напряжения

Учитывая, что определяющим параметром технико-экономических показателей является в основном принятое напряжение рассматриваются возможные варианты электроснабжения, т.е. осуществляется выбор питающего напряжения.

Напряжение 10кВ применяют для внутризаводского распределения энергии:

- на крупных предприятиях с наличием двигателей, допускающих непосредственное присоединение к сети 10 кВ;

- на предприятиях небольшой и средней мощности при отсутствии или незначительном числе двигателей, которые могут быть присоединены непосредственно к сети 6 кВ;

- при наличии заводской электростанции с напряжением генераторов 10 кВ.

Напряжение 6 кВ применяют:

- при наличии на предприятии значительного количества электроприемников на это напряжение;

- при наличии заводской электростанции на напряжение 6 кВ; если применение напряжения 6 кВ предопределяется условиями поставки электрооборудования, технико-экономическими расчетами или другими особыми соображениями;

- на реконструируемых предприятиях, имеющих напряжение 6 кВ

- в качестве основного для внутризаводского распределения электроэнергии.

Для внутрицеховой системы энергоснабжения используется напряжение 380 или 660 В.

Напряжение 380 В применяют для питания силовых общепромышленных электроприемников.

Напряжение 660 В рекомендуется для применения в следующих случаях:

- если по условиям генплана, технологии и окружающей среды не могут быть осуществлены в должной мере глубокие вводы, дробление цеховых подстанций и приближение их к центрам питаемых ими групп электроприемников, и в связи с этим имеют место протяженные и разветвленные сети напряжением до 1000 В, а также при крупных концентрированных нагрузках.

Целесообразность применения напряжения 660 В должна обосновываться технико-экономическими сравнениями с напряжением 380/220 В с учетом перспективного развития предприятия, удешевления электродвигателей 660 В и лучшего их КПД по сравнению с электродвигателями 6 кВ, а также с учетом уменьшения потерь электроэнергии в сети 660 В по сравнению с сетью 380 В.

Для осветительных установок преимущественно применяют осветительные сети переменного тока с заземленной нейтралью напряжением 380/220 В.

Сети с изолированной нейтралью напряжением 220 В и ниже используют в основном, в специальных электроустановках при повышенных требованиях к электробезопасности.

Постоянный ток применяется для резервного питания особо ответственных осветительных приемников и в специальных электроустановках.

При напряжении силовых приемников 380 В питание освещения, как правило, осуществляют от трансформаторов 380/220 В, общих для силовой и осветительной нагрузок.

Обеспечение качества электроэнергии на зажимах приемников электроэнергии - одна из наиболее сложных задач, решаемых в процессе проектирования и эксплуатации систем электроснабжения. Для рациональной работы электроприемников необходимо, чтобы качество электроэнергии трехфазных сетей соответствовало качественным показателям регламентируемых ГОСТ 13109-77:

- отклонение напряжения (+- 5% для осветительной сети, +- 5-10% для силовой сети);

- отклонение частоты (от 1,5 до 4 %);

- коэффициенты несимметрии и неуравновешенности напряжений (Кн<=2%).

Исходя из вышеперечисленных требований устанавливаем напряжение для инструментального цеха 380/220 В для силовой и осветительной сети, с учетом требований показателей качества напряжения внутризаводского распределения энергии - 10 кВ.

4. Светотехнические показатели объекта

Освещение рабочего места - важнейший фактор создания нормальных условий труда. Практически возникает необходимость освещения как естественным, так и искусственным светом. Первый случай характерен для светлого времени суток и при работе в помещениях, в которых имеются проемы в стенках и крыше здания, во втором случае применяются соответствующие осветительные установки искусственного света.

Естественное освещение по своему спектральному составу является наиболее приемлемым. Искусственное же, наоборот, отличается относительной сложностью восприятия его зрительным органом человека. Это связанно с тем, что суточные переходные режимы естественной освещенности имеют малую частоту при достаточно высокой (днем) или очень низкой (ночью) интенсивности светового потока, а искусственные - довольно большую частоту при недостаточной в целом освещенности.

Поэтому при искусственном освещении начинают возникать неустойчивые зрительные процессы, из-за небольшой частоты сменяемости световых условий накладываются друг на друга, не давая глазу времени адаптироваться к новым условиям. Несмотря на это, искусственное освещение необходимо как важнейший фактор для приближения ночных условий труда к дневным. Основное отличие новых условий труда отсутствует достаточная освещенность поля зрения работающих равномерно распределенным световым потоком.

Анализ и установление видов освещения некоторым образом определяют и систему освещения, так как для различных видов освещения применяются различные источники света. Последние, в свою очередь, определяют условия крепления их к рабочим местам или подвеса над площадью.

Таким образом, выбор системы освещения предполагает решение вопроса о размещении источников света над производственной площадью.

При этом часто возникает необходимость одновременного решения вопроса выбора светильников по таким основным характеристикам, как

- дальность действия, допустимая высота подвеса, единичная мощность.

Например, для освещения закрытых цехов или помещений светильники могут свободно размещаться над местами работы на конструкциях перекрытий и стен.

При проектировании искусственного освещения система освещения должна быть выбрана до подсчета числа источников света.

Этот вопрос согласуется с конструктивными особенностями зданий и сооружений, влияющих и на высоту подвесов светильников, и на их число. Таким образом, система освещения будет выбрана с учетом конструктивных особенностей здания.

При выборе источника света предварительно решают вопрос о его виде. Существуют следующие виды источников света:

- лампы накаливания;

- люминесцентные лампы;

- разрядные лампы высокого давления;

- ксеноновые лампы;

- лампы для специального оборудования.

Лампы накаливания все еще преобладают и производятся в широком ассортименте мощностью до 100 Вт. Лампы мощностью выше 100 Вт - сняты с производства. В перспективе и лампы меньшей мощности будут выведены, т.к. являются не энергоэффективными. Отличительная особенность ламп накаливания состоит в том, что они включаются в сеть без дополнительных пусковых приспособлений и могут работать при значительных отклонениях напряжения сети от номинального, а также практически не зависит от условий окружающей среды и температуры, компактны, световой поток их к концу срока службы снижается незначительно (приблизительно на 15 %) . Характеризуются лампы накаливания номинальными значениями напряжения, мощности и светового потока.

Для условий производства, как закрытых рабочих площадей, так и отрытых участков имеет значение, направленное усиление светового потока, что наблюдается при наличии отражающих поверхностей. Такого рода лампы накаливания относятся лампы-светильники с зеркальными или диффузными отражающими слоями на колбах. Их применение связано с предварительной оценки распределения светового потока от таких ламп по освещаемой поверхности.

Весьма перспективной (ныне уже широко применяемой) разновидностью ламп являются галогенные лампы накаливания. Эти лампы при эксплуатации должны находиться только в горизонтальном положении.

Для проектируемого инструментального цеха выбраны светильники - ОДР - 2, в качестве источников света лампы люминесцентные - ЛТБ, ЛД и ЛДЦ.

5. Расчет рабочего освещения

Для расчета освещения производственных площадей цеха использован метод коэффициента использования, основанный на определении светового потока по нормируемым показателям.

Для освещения производственных помещений применяем светильники, имеющие глубокую кривую света.

1. Определяем расстояние между светильником и рабочей поверхностью по формуле:

, м,

где - расстояние от светильника до рабочей поверхности, м,

- высота помещения, м,

- высота рабочей поверхности, м,

- расстояние от светильника до потолка, м,

м

2. Определяем расстояние между соседними рядами светильников:

, м,

где - коэффициент, зависящий от группы светильников.

- расстояние от рабочей поверхности до светильника, м,

м

3. Находим расстояние от стены до ближайшего светильника, в пределах:

, м,

где - расстояние между соседними светильниками, м,

м.

Расчет освещения основного производственного помещения:

Длина А - 45 м

Ширина В - 35 м

Площадь S - 1575 м

Высота Н - 8 м

1. Определяем количество рядов светильников:

, рядов,

Где - ширина помещения, м,

- расстояние от стены до ближайшего светильника, м,

- расстояние между соседними рядами светильников, м,

рядов.

2. Определяем количество светильников в ряду:

, светильников,

где - длинна помещения, м,

- расстояние от стены до ближайшего светильника, м,

длина лампы, м, м,

светильников

3. Определяем общее количество ламп в светильниках:

, ламп,

где - количество светильников в ряду,

- количество рядов светильников,

ламп

4. Определяем индекс помещения:

где А - длина помещения, м,

В - ширина помещения, м,

- расстояние между рабочей поверхностью и светильником, м,

5. Определяем световой поток одной лампы:

, Лм,

где Ф - световой поток каждой лампы, Лм,

S - площадь освещаемой поверхности, ,

Е - нормируемая освещенность, Лк,

Е=300 Лк,

К - коэффициент запаса,

Кз=1,5,

Z - коэффициент минимальной освещенности.

К - коэффициент использования светового потока,

n - количество ламп,

Лм

Тогда число всех светильников приходящихся на рабочую зону равно 336 по 28 светильников в каждом ряду (в каждом светильнике по две люминесцентные лампы).

Естественное и искусственное освещение в производственных, административно - конторских, бытовых и прочих помещениях, проектируются в соответствии с нормами.

Искусственное освещение выполняем, непосредственно в цехе, люминесцентными лампами.

6. Расчет освещения вспомогательных помещений и аварийного освещения

Расчет освещения вспомогательных помещений цеха целесообразно проводить методом удельной мощности. Приближенный метод определения мощности ламп в светильниках общего освещения, расположенных равномерно по удельной мощности более прост, чем метод расчета по коэффициентам использования.

Длина A - 11,5 м.

Ширина В - 8 м.

Площадь S - 92 м.

Высота Н - 8 м.

Определяем количество ламп необходимых для нормируемого освещения помещения:

, ламп,

где - удельная мощность осветительной нагрузки,

S - площадь помещения, м,

- мощность одной лампы, Вт,

Вт/м.

= 92 м.

Вт.

ламп.

Аварийное освещение для продолжения работы необходимо там, где при внезапном отключении рабочего освещение возможно возникновение взрыва или пожара, массового травматизма.

Эвакуационное аварийное освещение необходимо устраивать в местах опасных для прохода, на лестницах, в производственных помещениях с постоянно работающими в них людьми.

Аварийное освещение для продолжения работы должно создавать на рабочих местах 5 % освещенности производственных площадей.

Для аварийного освещения разрешается применять лампы накаливания и люминесцентные.

Применение ламп ДРЛ, ДРИ и ксеноновых, для аварийного освещения запрещается.

Светильники аварийного освещения присоединяют отдельными линиями к независимому источнику питания или переключается на него автоматически при внезапном отключении рабочего освещения.

7. Выбор схем питания, типа осветительных щитов, проводов и способа их прокладки

Решающими требованиями построения осветительной сети является обеспечение бесперебойности питания, поскольку внезапное прекращение питания освещения может привести к нарушению производственного процесса и несчастным случаям с людьми. Правильно составленная схема питания должна либо вообще исключать случаи аварийного прекращения освещения, либо свести их до минимума. Выполнения указанных требований достигают соответствующим построением схемы осветительной сети.

При питании электрической установки от одной однотрансформаторной подстанции схема распределения энергии между силовыми и осветительными нагрузками наиболее простая. В этом случае от щита низкого напряжения трансформаторной подстанции записывают распределительные осветительные щиты. От них запитываются осветительные приборы рабочего освещения.

Осветительные приборы, аварийного освещения, для надежности запитываются от другой трансформаторной подстанции (подстанции соседнего цеха).

В помещениях с нормальными условиями окружающей среды применяют осветительные щиты серии ЩО31-21 с вводным автоматом - АЕ-1031-11.

Для схемы питания осветительных приборов и силовых щитков применяют провода марки АПВ, проложенные в коробах и подводящие кабели марки АСБ проложенные открыто, что допустимо.

Расчет силового щита

1. Определяем мощность ответвляющихся линий щита освещения:

, Вт,

где - мощность лампы, Вт,

n - количество ламп на ответвление щита,

Вт.

Вт.

Вт.

Вт.

Вт.

Вт.

2. Определяем ток щита освещения:

, А,

где - мощность линии, Вт, - напряжение сети, В, - коэффициент мощности нагрузки.

Для люминесцентных ламп , для ламп накаливания .

А

А

А

А

А

А

3. Определяем мощность щита освещения:

, Вт,

где - мощность линии, Вт,

Вт.

4. Определяем ток щита освещения:

, A,

где - мощность щита освещения, Вт,

- напряжение сети, В,

- коэффициент мощности нагрузки берем из стр.52 табл.2.12 [11]

А

Проверка выбираемых проводов и кабелей на потерю напряжения:

Проверяем выбранные провода на потерю напряжения щита освещения:

, %,

где - мощность щита освещения, Вт, - длина линии, м, - сечение провода, мм, - коэффициент приведения моментов.

%

%

%

%

%

%

Проверяем выбранный кабель на потерю напряжения:

%

8. Выбор схемы электроснабжения цеха

Основной задачей электроснабжения является обеспечение потребителей электроэнергией. С помощью электрической энергии приводится в движение миллионы станков и механизмы, освещаются помещения, осуществляется автоматическое управление производственными процессами и т.д.

Для обеспечения бесперебойности производственного процесса и постоянного обновления оборудования современные системы электроснабжения предприятия должны обладать повышенной надежностью и гибкостью, обеспечивать заданные показатели качества электроэнергии, быть высокоэкономичными, удобными в эксплуатации и соответствовать требованиям пожаро- взрыво-, и электробезопасности.

На надежность системы электроснабжения влияют:

- соответствия пропускной способности сети;

- схемы соединения элементов сети;

- наличие чувствительных быстродействующих и селективных защит;

- наличие или отсутствие в энергосистеме дефицита мощности и запасных резервных элементов и другие факторы.

Системы электроснабжения предприятия должны удовлетворять также следующим требованиям:

1) Обеспечения надлежащего качества электроэнергии, уровней и отклонения напряжения, стабильность частоты и др.;

2) Экономии цветных металлов и электроэнергии;

Максимального приближения источников высшего напряжения к электроустановкам потребителей, обеспечивающего минимум сетевых звеньев и ступеней промежуточной трансформации снижения первичных затрат и уменьшения потерь электроэнергии с одновременным повышением надежности.

Выполнение этих требований обеспечивается, прежде всего, надлежащим образом на основании соответствующих расчетов мощности источников электропитания и пропускной способности всех элементов системы электроснабжения, выбором их высоконадежного, конструктивного исполнения и стойкости в аварийных режимах, использованием современных систем защиты и автоматики, надлежащей эксплуатацией.

Через системы электроснабжения осуществляется учет электроэнергии и контроль за рациональным ее расходованием.

К важнейшим задачам, которые должны быть решены в процессе проектирования систем электроснабжения промышленных предприятий, относятся следующие:

Выбор наиболее рациональной с точки зрения технико-экономических показателей системы питания цеха;

Правильный, технически и экономически обоснованный выбор числа и мощности трансформаторов для главной понизительной и цеховых подстанций;

Выбор экономически целесообразного режима работы трансформаторов;

Выбор рациональных напряжений в схеме определяющих, в конечном счете, размеры капиталовложений, расход цветного металла, величину потерь электроэнергии и эксплуатационные расходы;

Выбор электрических аппаратов, изоляторов и токоведущих устройств в соответствии с требованиями технико - экономической целесообразности;

Выбор сечения проводов, шин, кабелей в зависимости от ряда технических и экономических факторов.

Потребители электроэнергии имеют свои специфические особенности, чем и обусловлены определенные требования к их электроснабжению - надежность питания, качество электроэнергии, резервирование и защита отдельных элементов и др.

При проектировании сооружений и эксплуатации систем электроснабжения промышленных цеха необходимо правильно в технико-экономическом аспекте осуществлять выбор напряжений, определять электрические нагрузки, выбирать тираж, число и мощность трансформаторных подстанций, виды их защиты, системы компенсации реактивной мощности и способы регулирования напряжений.

Цеховые сети делят на питающие, которые отходят от источника питания (подстанции), и распределительные, к которым присоединяются электроприемники.

Внутрицеховое распределение электроэнергии может выполнятся по трем схемам:

- радиальной;

- магистральной;

- смешанной.

Выбор схемы определяется категорией надежности потребителей, их территориальным размещением, особенностями режимов работы и технико-экономическими показателями системы.

Цеховые сети распределения электроэнергии должны:

Обеспечивать необходимую надежность электроснабжения приемников электроэнергии в зависимости от их категории;

Быть удобными и безопасными в эксплуатации;

Иметь конструктивное исполнение, обеспечивающее применение индустриальных и скоростных методов монтажа.

Магистральная схема используется на большие токи (до 6300 А), может подключаться непосредственно к трансформатору без распределительного устройства на стороне низшего напряжения, и выполняются с равномерным распределением электроэнергии к отдельным потребителям. Магистральные схемы обладают универсальностью, гибкость (позволяют заменить технологическое оборудование без изменения электрической сети). Радиальная схема электроснабжения представляет собой совокупность линий цеховой электрической сети, отходящих от распределительных устройств низшего напряжения трансформаторной подстанции и предназначенных для питания небольших групп приемников электроэнергии, расположенных в различных местах цеха. Распределение электроэнергии к отдельным потребителям при радиальных схемах осуществляется самостоятельными линиями от силовых пунктов располагаемых в центре электрических нагрузок данной группы потребителей. Достоинством радиальных схем является высокая надежность питания и возможность применения автоматики. Однако радиальные схемы требуют больших затрат на установку распределительных щитов, проводку кабеля и проводов.

9. Расчет электрических нагрузок

трансформатор электроприемник напряжение

Создание каждого промышленного объекта начинается с его проектирования: определения ожидаемых (расчетных) нагрузок.

При определении расчетных электрических нагрузок можно пользоваться основными методами:

1) упорядоченных диаграмм (метод коэффициента максимума);

2) удельного потребления электроэнергии на единицу продукции;

3) коэффициента спроса;

4) удельной плотности электрической нагрузки на 1 м2 производственной площади.

Расчет ожидаемых нагрузок приводится методом у порядочных диаграмм, являющимся в настоящее время основным при разработке технических и рабочих проектов электроснабжения.

1. Определим суммарную номинальную мощность:

, кВт,

где: - номинальная мощность электроприемников, кВт.

2. Рассчитываем среднюю активную мощность за смену для каждого электропотребителя отдельно:

, кВт,

где - номинальная мощность электроприемника, кВт,

- коэффициент использования отдельного электроприемника.

3. Определяем среднюю активную мощность группы электроприемников за наиболее загруженную смену:

, кВт,

где - активная мощность электроприемника за смену, кВт,

4. Определяем среднюю активную мощность одного электроприемника за смену:

, кВАр,

где, - активная мощность электроприемника за смену, кВт, - значение соответствующее средневзвешенному коэффициенту мощности cos, характерного для электроприемников данного режима работы.

5. Находим среднюю реактивную мощность за наиболее загруженную смену, для всей группы электроприемников:

, кВАр,

где, - средняя реактивная мощность электроприемника за смену, кВАр.

6. Определяем коэффициент использования всей группы электроприемников:

,

Где - средняя суммарная активная мощность всей группы электроприемников, кВт, - суммарная номинальная мощность всей группы,

7. Находим группы электроприемников:

,

где - средняя суммарная реактивная мощность за наиболее загруженную смену, кВАр, - средняя суммарная активная мощность за наиболее загруженную смену, кВт.

8. Определяем показатель силовой сборки:

,

где, - номинальная мощность наибольшего электроприемника в группе, кВт, - номинальная мощность наименьшего электроприемника в группе, кВт.

9. Определяем эффективное число электроприемников, с помощью - относительное число электроприемников:

,

Зависит от:

и

Где - число наибольших электроприемников в группе,

- количество всех электроприемников в группе,

- номинальная мощность наибольшего электроприемника в группе,

- суммарная номинальная мощность всей группы электроприемников.

10. Компенсация реактивной мощности и выбор компенсирующего устройства

К сетям напряжения до 1 кВ на промышленных предприятиях подключается большая часть потребителей реактивной мощности. Коэффициент мощности cos? нагрузки низкого напряжения обычно не превышает 0,8. Сети напряжением 380-660 В электрически более удалены oт источников питания, поэтому передача реактивной мощности в сеть низкого напряжения требуют увеличения сечений проводов и кабелей, повышения мощности трансформаторов и сопровождается потерями активной и реактивной мощности.

Компенсация реактивной мощности или повышение коэффициента мощности электроустановок промышленных предприятий имеет большое народнохозяйственное значение и является частью общей проблемы повышения КПД работы систем электроснабжения и улучшения качества отпускаемой потребителю электроэнергии.

Передача значительного количества реактивной мощности из энергосистемы к потребителям происходит по следующим причинам: возникают дополнительные потери активной мощности и энергии во всех элементах системы электроснабжения, обусловленные загрузкой их реактивной мощностью и дополнительные потери напряжения в питающих сетях.

Затраты, обусловленные перечисленными факторами можно уменьшить или даже устранить, если устранить влияние реактивной мощности в сетях низкого напряжения.

Компенсация реактивной мощности с одновременным улучшением качества электроэнергии непосредственно в сетях промышленных предприятий является одним из основных направлений сокращения потерь электроэнергии и повышения эффективности электроустановок предприятия.

Для компенсации реактивной мощности применяются специальные компенсирующие устройства, являются источниками реактивной энергии емкостного характера.

В зависимости от места размещения компенсирующего устройства используются различные расчетные выражения. При расположении компенсирующего устройства на низкой стороне трансформатора используют разность между фактической большей реактивной мощностью и предельной реактивной мощностью, представляемой предприятию энергосистемой по условию режима работ.

Мощность КУ (компенсирующие устройства) определяется из выражения:

, кВАр,

где - максимальная активная нагрузка в цехе, кВт,

- фактический тангенс угла соответствующей нагрузки,

- оптимальный тангенс угла установленный предприятием в зависимости от энергосистемы,

Для коэффициента мощности лежит в пределах (0,92-0,95)

кВАр

Выбираем конденсаторные установки:

I - УКБН-0,38-200-50УЗ

II - УКБН-0,38-100-50УЗ

11. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов цеховой подстанции

Трансформаторные цеховые подстанции являются основным звеном системы электроснабжения и предназначены для питания одного или нескольких цехов.

Цеховые подстанции в зависимости от условий окружающей среды и характера производства выполняются:

- отдельно стоящими, с установкой трансформаторов в закрытых камерах;

- внутрицеховыми в основном как комплектные типа КТП.

Основным оборудованием подстанции являются трансформаторы, обеспечивающее ступенчатое понижение напряжения до величины, применяемой в электроприемниках( инструментального цеха 380 В).

Одно-трансформаторные цеховые подстанции применяются при питании нагрузок, допускающих перерыв электроснабжения на время доставки «складного» резерва или при резервировании, осуществляемом по перемычкам на вторичном напряжении.

Расчет мощности трансформатора ведется через полную мощность цеха:

, кВА,

где - максимальная активная мощность цеха, кВт,

- потребляемая мощность освещения, кВт,

- максимальная реактивная мощность цеха, кВАр,

- мощность комплексной конденсаторной установки, кВАр,

Инструментальный цех относится ко II-й категории электроснабжения, поэтому выбираем 2 трансформатора.

С учетом того, что мощность цеха скомпенсирована, то мощность трансформатора определяем по следующей формуле:

, кВА,

где N - число трансформаторов,

- коэффициент загрузки,

кВА.

Заключение

В данной дипломной работе представлена разработка электроснабжения инструментального цеха. Была осуществлена работа по проектированию инструментального цеха, произведено размещение электрооборудования, согласно ПУЭ, спроектированы схемы электроснабжения исходя из технико-экономической целесообразности.

В пояснительной записке рассчитаны ожидаемые силовые нагрузки, произведен расчет силовой сети, осветительной сети, компенсирующего устройства расчет осуществлялся по наиболее целесообразным методикам, используемым в настоящее время при производственных расчетах.

Произведен выбор кабелей, проводов, трансформаторов и защитной аппаратуры который осуществлен по расчетным параметрам тока и мощности.

Литература

Алиев И.И. «Справочник по электротехнике и электрооборудованию» Москва. Высшая школа 2000 г.

Атабеков, В.В. «Ремонт электрооборудования промышленных предприятий» Москва. Высшая школа 1985 г.

Герасимов, В.Г. «Справочник электротехнический» том 3 книга 2 Москва. Энергоатомиздат 1988 г.

Духанин, Ю.К., Акулин Д.Ф. «Техника безопасности и противопожарная безопасность» Москва. Машиностроение 1980 г.

Дьяков, В.И. «Типовые расчеты по электрооборудованию» Москва. Высшая школа 1991 г.

Егоров, М.Е. «Основы проектирования машиностроительных заводов» Москва. Высшая школа 1969 г.

Кноринг, «Справочник для проектирования электроосвещения» Ленинград. Энергия 1968 г.

Козьяков, А.Ф. Морозова Л.Л. «Охрана труда в машиностроении» Москва. Машиностроение 1993 г.

Коновалова, А.Н. Рожкова Л.Л. «Электроснабжение промышленных предприятий и установок» Москва. Энергоатомиздат. 1989 г.

Конюхова, Е.А. «Электроснабжение объектов» Москва. 2001.

Липкин, В.Ю. «Электроснабжение промышленных предприятий» Москва. Высшая школа. 1990 г.

Размещено на Allbest.ru