Механический цех: расчет электроснабжения

Введение

 

В настоящее  время нельзя представить себе жизнь  и деятельность современного человека без применения электричества. Основное достоинство электрической энергии  — относительная простота производства, передачи, дробления, и преобразования.

В системе  электроснабжения объектов можно выделить три вида электроустановок:

по производству электроэнергии — электрические  станции;

по передаче, преобразованию и распределению  электроэнергии — электрические  сети и подстанции;

по потреблению  электроэнергии в производственных и бытовых нуждах — приемники  электроэнергии.

Электрической станцией называется предприятие, на котором  вырабатывается электрическая энергия. На этих станциях различные виды энергии (энергия топлива, падающей воды, ветра, атомная и т. д.) с помощью электрических  машин, называемых генераторами, преобразуется  в электрическую энергию.

В зависимости  от используемого вида первичной  энергии все существующие станции  разделяются на следующие основные группы: тепловые, гидравлические, атомные, ветряные, приливные и др.

Совокупность  электроприёмников производственных установок цеха, корпуса, предприятия, присоединённых с помощью электрических  сетей к общему пункту электропитания, называется электропотребителем.

Совокупность  электрических станций, линий электропередачи  подстанций тепловых сетей и приемников, объединенных общим непрерывным  процессом выработки, преобразования, распределения тепловой электрической  энергии, называется энергетической системой.

Электрические сети подразделяются по следующим признакам:

1) Напряжение  сети. Сети могут быть напряжением  до 1 кВ — низковольтными, или  низкого напряжения (НН), и выше 1 кВ высоковольтными, или высокого  напряжения.

2) Род  тока. Сети могут быть постоянного  и переменного тока.

Электрические сети выполняются в основном по системе  трёхфазного переменного тока, что  является наиболее целесообразным, поскольку  при этом может производиться  трансформация электроэнергии.

3) Назначение. По характеру потребителей и  от назначения территории, на  которой они находятся, различают:  сети в городах, сети промышленных  предприятий, сети электрического  транспорта, сети в сельской местности.

Кроме того, имеются районные сети, Сети межсистемных связей и др.

 

1. Краткая характеристика производства и потребителей ЭЭ

Механический  цех (МЦ) является вспомогательным и  выполняет заказы основных цехов  предприятия.

Он предназначен для выполнения различных операций по обслуживанию, ремонту электротермического  и станочного оборудования.

Для этой цели в цехе предусмотрены: станочное  отделение, сварочный участок, компрессорная, производственные, служебные и бытовые помещения.

Основное  оборудование установлено в станочном  отделении: станки различного назначения и подъемно – транспортные механизмы.

МЦ получает электроснабжение (ЭСН) от собственной  цеховой трансформаторной подстанции (ТП).

ТП находится  на расстоянии 1,5 км от ГПП предприятия, напряжение – 6 или 10 кВ.

От энергосистемы (ЭНС) до ГПП- 12 км.

Количество  рабочих смен- 2.

Потребители ЭЭ относятся по надежности и бесперебойности  ЭСН к 2 и 3 категории.

Грунт в районе цеха - супесь с температурой 0, окружающая среда не агрессивная.

Каркас здания сооружен из блоков – секций длиной 8 и 6 м каждый.

Размеры цеха

Все помещения, кроме станочного отделения, двухэтажные  высотой 3,2 м.

Перечень  ЭО цеха дан в таблице 1.

Мощность  электропотребления ) указана для одного электроприемника.

Расположение  основного ЭО показано на плане 1.

Таблица 1. Перечень ЭО механического цеха

№ на плане	Наименование ЭО	Рэп, кВт	Примечание
1	2	3	4
1…4	Сварочные автоматы	64 кВА	ПВ=60%
5…8	Вентиляторы	5
9, 10	Компрессоры	40
11, 12, 39, 40	Алмазно - расточные станки	3,2
13…16	Горизонтально - строгальные станки	15
17,19	Продольно - строгальные станки	20
18	Кран - балка	12	ПВ=60%
20	Мостовой кран	60	ПВ=40%
21…26	Расточные станки	15
27…29	Поперечно - строгательные станки	8,5
30…33	Радиально - сверлильные станки	7	1- фазные
34…36	Вертикально - сверлильные станки	2,5	1- фазные
37, 38	Электропечи сопротивления	45
41, 42	Заточный станки	2,2	1- фазные
43…50	Токарно- револьверные станки	8,8

Все электроприемники в механическом цехе располагаются в помещения  без повышенной опасности — имеют  нормальную среду, т.е. относительная  влажность не превышает 60%. В помещении  отсутствуют признаки, свойственные жарким, пыльным, химически и биологически активным средам.

Помещения механического цеха не взрывоопасное  и не пожароопасное.

Все электроприемники питаются от переменного  тока.

Напряжение питания силового оборудования 380 В, а осветительной сети — 220 В.

Наименьшая единичная мощность электроприемника 2,2 кВт, наибольшая — 60 кВт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Разработка схемы электроснабжения объекта

 

Для распределения  электрической энергии внутри цехов  промышленных предприятий служат электрические  сети напряжением до 1000В.

Схема внутрицеховой  сети определяется технологическим  процессом производства, планировкой  помещений цеха, взаимным расположением  ЭП, ТП и вводов питания, расчетной  мощностью, требованиями бесперебойности  электроснабжения, условиями окружающей среды, технико-экономическими соображениями.

Питание ЭП цеха обычно осуществляется от цеховой  подстанции ТП или ТП соседнего цеха.

Внутрицеховые сети делятся на питающие и распределительные.

Питающие  сети отходят от центрального распределительного щита цеховой ТП к силовым распределительным  шкафам СП, к распределительным шинопроводам ШРА или к отдельным крупным  ЭП. В некоторых случаях питающая сеть выполняется по схеме БТМ ("Блок - трансформатор - магистраль").

Распределительные сети - это сети, идущие от силовых  распределительных шкафов или шинопроводов непосредственно к ЭП. При этом ЭП подсоединяется к распределительным  устройствам отдельной линией. Допускается  подсоединять одной линией до 3-4 ЭП мощностью до З кВ, соединенные в цепочку.

По своей  структуре схемы могут быть радиальными, магистральными и смешанными.

Радиальные  схемы с использованием СП применяются  при наличии сосредоточенных  нагрузок с неравномерным их расположением  по площади цеха, а также во взрыво- и пожароопасных цехах, в цехах  с химически активной и пыльной  средой. Они обладают высокой надежностью  и применяются для питания ЭП любых категорий. Сети выполняются кабелями или изолированными проводами.

Магистральные схемы целесообразно применять  для питания нагрузок распределительных  относительно равномерно по площади  цеха, а также для питания групп  ЭП принадлежащих одной технологической  линии. Схемы выполняются шинопроводами  или кабелями. При нормальной среде для построения магистральных сетей можно использовать комплексные шинопроводы.

Для питания  ЭП проектируемого цеха применяем трехфазную четырехпроходную сеть напряжением 380/220В  частоты 50Гц. Питание электрооборудования  будет осуществляться от цеховой ТП. Т.к. потребители по надежности электроснабжения относятся к 2 и 3 категории, то на ТП устанавливаем 1 трансформатор и предусматриваем низковольтную резервную перемычку от ТП соседнего цеха.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Расчет мощности и выбор ламп

Основной задачей данного расчета  является определение числа и  мощности ламп светильников, необходимых  для обеспечения заданной освещенности. При выборе лампы стандартной мощности допускается отклонение ее номинального потока от расчетного в пределах от -10% до +20%. В механическом цехе применяем люминесцентные лампы.

Светотехнический расчет производим методом коэффициента использования.

Из пункта 1.4 следует, что  отношение расстояний между соседними светильниками L к высоте их установки над освещаемой поверхностью равно λ = 0,8÷1,2.

Расчетная высота подвеса Hp светильников определяется по формуле:

     

 

Где

Н – высота помещения, принимаем 7 м;

hс – расстояние от перекрытия до светильника, принимаем 0,2 м;

hр – высота расчетной поверхности над полом, принимаем 0,8 м.

Оптимальное расстояние между светильниками  в ряду:

                

Расстояние от крайних рядов  светильника до стен находят по формуле:

        

Число рядов светильников находят  по формуле:

             

Где

В – ширина помещения, равна 30 м.

Число светильников в ряду находят  по формуле:

     

Где

А – длина помещения, равна 48 м.

Общее количество светильников N находят по формуле:

                   

Действительное расстояние между  рядами светильников и лампами в  ряду находят по формуле:

      

           

Проверка правильности размещения светильников:

                                                             

Световой поток лампы определяется по формуле:

        

Где

Кз – коэффициент запаса Кз = 1,4

S – площадь помещения;

z – отношение средней освещенности к минимальной, z = 1,1÷1,15;

Ки – коэффициент использования светового потока, принимается в зависимости от коэффициентов отражения потолка, стен и пола, а также в зависимости от индекса помещения.

 

Индекс помещения находят по формуле:

               

По найденной величине светового  потока подбираем мощность лампы по таблицам.

Расчетная освещенность определяется по формуле:

        

Рассчитывает процентное отношение потока от расчетного:

                 

Мощность установленных ламп высчитывается:

             

Производим светотехнический расчет для механического цеха по формулам (1) – (14):

 м

 м

 м

 шт.

 шт.

 шт.

 м

 м

В зависимости от рп = 70%, рс = 50%, рр = 10% и i по П 11 принимаем Ки = 89%

лм

Принимаем лампу ДНаТ с данными Рл = 250 Вт, FЛ.Р. = 20000 лм

Рассчитываем расчетную освещенность и процентное отношение потока от расчетного по формулам:

 лк

%

Лампа ДНаТ подобрана правильно, так как расчетный поток лежит в пределах номинального от -10% до +20%

Принимаем к установке светильник ГСП 18

Производим расчет установленной мощностипо формуле:

 кВт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Определение расчетных силовых нагрузок

 

Правильное  определение ожидаемых (расчётных) электрических нагрузок (расчётных  мощностей и токов) на всех участках СЭС является главным основополагающим этапом её проектирования. От этого  расчёта зависят исходные данные для выбора всех элементов СЭС - денежные затраты на монтаж и эксплуатацию выбранного оборудования (ЭО).

Завышение ожидаемых нагрузок приводит к удорожанию строительства, перерасходу проводникового материала сетей, к неоправданному увеличению установленной мощности трансформаторов и другого ЭО.

Занижение - может привести к уменьшению пропускной способности электрических сетей, перегреву проводов, кабелей, трансформаторов, к лишним потерям мощности.

Для распределительных  сетей расчётная мощность определяется по номинальной мощности (паспортной) присоединённых ЭП. При этом мощность ЭП работающих в повторно кратковременном  режиме приводят к длительному режиму.

Для линий  питающих узлы электроснабжения (распределительные  силовые пункты, шинопроводы, цехи и  предприятия в целом) расчёт ожидаемых  нагрузок осуществляется специальным  методом. Расчётная ожидаемая мощность узла всегда меньше суммы номинальных  мощностей присоединенных ЭП из-за не одновременности их работы, случайным  вероятным характером их включения  и отключения, поэтому простое  суммирование ЭП приводит к существенному  завышению нагрузки по сравнению  с ожидаемой. Основным методом расчёта  нагрузки является метод упорядоченных  диаграмм. Метод применим, когда  известны номинальные данные всех ЭП и их размещение на плане цеха.