Проектирование схем электроснабжения механического цеха серийного производства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

На тему: «Проектирование схем электроснабжения механического цеха серийного производства»

 

По дисциплине: Электроснабжение промышленных предприятий и городов

 

Пояснительная записка

Вариант 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

 

 

 

Введение

Основными задачами эксплуатации современных систем электроснабжения промышленных предприятий являются правильное определение энергии, обеспечение необходимой степени надежности электроснабжения, обеспечение необходимого качества электроэнергии на зажимах электроприемников, обеспечение электромагнитной совместимости приемников электрической энергии с питающей сетью, экономия электроэнергии и других материальных ресурсов.

Интенсификация производственных процессов, повышение производительности труда связаны с совершенствованием существующей и внедрением новой, передовой технологии.

Электроснабжение современного промышленного предприятия представляет собой сложный комплекс, состоящий из линий электропередач высокого напряжения, стационарных и передвижных подстанций, распределительных пунктов, средств защиты линий электропередач и трансформаторов при нарушении нормальных режимов работы электроприемников.

На современных заводах значительно возросло количество электротехнических установок, увеличилась их номенклатура, в связи с возросшей энерговооруженностью труда повысились требования к бесперебойности питания, качеству обслуживания электроустановок промышленного назначения. Важную роль в обеспечении надежной работы и увеличении эффективности использования электрического и электромеханического оборудования играет его правильная эксплуатация, составными частями которой является, в частности, хранение, монтаж, техническое обслуживание и ремонт. Важным резервом является также правильный выбор оборудования по мощности и уровню использования. По оценкам специалистов это позволяет сэкономить до 20-25 % потребляемой электроэнергии.

Специалисты, занимающиеся эксплуатацией, обслуживанием и ремонтом электрического и электромеханического оборудования, должны быть хорошо знакомы с механическим оборудованием, технологией, понимать электрическую схему работы того или иного механизма.

Электроснабжение является неотъемлемой частью снабжения электричеством потребителя. Потребителями являются цеха, заводы, учебные заведения, больницы, жилые помещения и т.д.

Передача электроэнергии от источников к потребителям производится по энергетическим системам, объединяющих несколько электростанций. Приемники электрической энергии промышленных предприятий получают питание электроэнергии от систем электроснабжения, которые являются основной составной частью электрической системы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Общие сведения об  объекте

 

В качестве проектируемого объекта был выбран механический цех серийного производства.

Механический цех серийного производства (МЦСП) предназначен для серийного выпуска продукции для завода тяжелого машиностроения. Он является вспомогательным звеном в цепи промышленного производства завода.Цех имеет станочное отделение, производственные, вспомогательные, бытовые и служебные помещения.

ЭСН осуществляется от ГПП напряжением 6 и 10 кВ, расположенной на территории завода на расстоянии 1,2 км от цеха. От энергосистемы до ГПП – 12км.

По категории надёжности ЭСН – это потребитель 1, 2 и  3 категории.

Количество рабочих смен - 2. Грунт в районе цеха – глина с температурой +10оС. Каркас здания сооружён из блоков-секций длиной 4 м каждый. Все вспомогательные помещения двухэтажные высотой 3.5 м.

Размер цеха А х В х Н = 48 х 32 х 8 м. Перечень ЭО механического цеха серийного производства электрооборудования указанны в таблице 1.

      Таблица 1. – Перечень оборудования

№ на плане	Наименование ЭО	Рэп, кВт	Примечание
1…3	Карусельно фрезерный станок	11
4,5	Станок заточный	3,4	1-фазный
6,7	Станок наждачный	1,5	1-фазный
8	Вентиляторы приточные	30
9	Вентилятор приточный	28
10	Продольно-строгальный станок	63,8
11,12	Плоскошлифовальный станок	38
13…15	Продольно-фрезерный станок	24,5
16,18	Резьбонарезной станок	10
19,20	Токарно-револьверный станок	15
21…28	Полуавтомат фрезерный	11,5
29,30	Зубофрезерный станок	38
31…34	Полуавтомат зубофрезерный	9,5
35	Кран мостовой	30 кВ∙А	ПВ=60% Cos =0,92

 

 

Рис.1. План расположения ЭО механического цеха серийного производства

 

 

2. Электроснабжение объекта

 

Расчет нагрузок цеха методом упорядоченных диаграмм.

Этот метод является основным при расчете нагрузок. Применение его возможно, если известны единичные мощности электроприемников, их количество и техническое назначение. В процессе расчета заполняется Таблица 3.Электроприемники делятся на характерные технологические группы[приложение 1]:

• с переменным графиком нагрузки (группа А - Ки< 0,6);
• c постоянным или малоизменяющимся графиком нагрузки (группа Б - Ки ≥ 0,6).

 

Определяется номинальная мощность однотипных электроприемников, которая заносится в столбец 4 построчно для каждого наименования:

 кВт

где n - количество однотипных электроприемников, шт.;

Рном - номинальная активная мощность электроприемника, кВт.

 

Pcм.iи Qcм.i - средняя активная и реактивная мощность группы однотипных электроприемников за наиболее загруженную смену одинакового режима работы.Для каждой технологической группы отделения цеха рассчитывается и заносится в столбцы 9 и 10 соответственно:

 кВт

, квар

гдеku.i - коэффициент использования [приложение 1],

tgji - соответствует характерному для данного электроприемника коэффициенту нагрузки [приложение 1].

 

Расчетная активная мощность электроприемников группы А отделения, кВт:

, кВт

где kм  - коэффициент максимума отделения [приложение 2] в зависимости от приведенного числа электроприемников (nэ) и коэффициента использования максимума (Ки.).

Расчетная активная мощность электроприемников группыА производится сначала построчно, а затем и для всего отделения.

Для потребителей с постоянным графиком нагрузки(группа Б), где kм = 1 расчетная активная и реактивная нагрузка группы электроприемников равняется средней нагрузке за наиболее загруженную смену.

 

Коэффициент максимума характеризует превышение максимальной нагрузки Рp над средней за наиболее загруженную смену и определяется в несколько этапов:

1. Определяется средневзвешенный коэффициент использования отделения (kи.j) электроприемников группы А:

где N – число групп однотипных электроприемников группы А отделения

kи.j заносится в строку «Итого по группе А» в столбце 5.

2. Определяется эффективное (приведенное) число электроприемников.

Это число однообразных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которое дает то же значение расчетного максимума Рmax, что и группа электроприемников различных по мощности и режиму работ. Так как эффективное число определяют для группы электроприемников, присоединенных к силовым щитам или распределительному щиту подстанции, то необходимо учитывать показатель силовой сборки - число m, равное отношению номинальной мощности наибольшего электроприемника (Рном.мах) к номинальной мощности наименьшего (Рном.мин):

Число m может быть больше, меньше или равно трем и вносится в соответствующую ячейку столбца 8. Число m общее для  группы А отделения.

Число nэможет быть определено по упрощенным вариантам [приложение 3].

3. Коэффициент  максимума.

Из Приложения 2 находится коэффициент максимума.

 

Расчетная активная мощность электроприемников группы А цеха, кВт.

 

где kм - коэффициент максимума цеха, определяется в зависимости от приведенного числа электроприемников цеха (nэ) и коэффициента использования цеха (kи) электроприемников [приложение 2].

Расчетная активная мощность электроприемников группы Б определяется, кВт

Расчётная реактивная нагрузка (Qр) группы электроприемников с переменной для отделения и в целом по цеху определяется с учетом приведенного числа электроприемников, кВАр.

при nэ.j> 10, Qр.j (А) = Qсм.j (А)

при nэ.j< 10, Qр.j (А) = 1,1Qсм.j (А)

 

Расчетная реактивная мощность электроприемников группы Б отделения, кВАр

Расчетный ток, А

 

где = 0,4 кВ.

Результаты расчетов по каждой группе электроприемников отделений и по цеху в целом заносятся в Таблицу 2.

Расчетные нагрузки отделений и цеха в целом определяются с учетом осветительной нагрузки (Рр.о., Qр.о.)

 

 

 

 

Таблица 2. Метод упорядоченных диаграмм.

 

Наименование характерной группы электроприемников	Кол-во электроприемников	Устанн-ная мощность эл-пр. привед. к ПВ=100%		Коэф-фициентиспользо-вания	cosj	tgj	m	Средняя нагрузка за наиболее загруженную смену		Приведенное число электроприемников	Коэффициент максимума	Максимальная расчетная мощность
		Рном одного, кВт	Рном общ.кВт	Ки				Рсм., кВт	Qсм., квар			РP., кВт	QP., квар	SP., кВА
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
ШМА1
Карусельно-фрезерный станок	3	11	33	0,17	0,65	1,17	20,8	5,61	6,56	12	1,96	11	7,21	13,2
Продольно-строгальный станок	1	63,8	63,8	0,18	0,5	1,73		11,48	19,9		1,96	22,51	21,9	31,4
Резбонарезной станок	3	10	30	0,14	0,5	1,73		4,2	7,27		1,96	8,232	8	11,5
Зубофрезерный станок	2	38	76	0,14	0,5	1,73		10,64	18,4		1,96	20,85	20,3	29,1
Кран мостовой	1	27,6	27,6	0,1	0,5	1,73		2,76	4,78		1,96	5,41	5,26	7,54
Вентилятор приточный	1	30	30	0,65	0,8	0,75	1,07	19,5	14,6	2	1	19,5	14,6	24,4
Вентилятор вытяжной	1	28	28	0,65	0,8	0,75		18,2	13,7		1	18,2	13,7	22,8
ИТОГО	12	208	288,4					72,39	85,2			105,7	90,9	140
РП
Станок заточный 1ф	2	3,4	3,4	0,14	0,5	1,73	1	0,476	0,82	4	1	0,476	0,82	0,95
Станок наждачный 1ф	2	1,5
ИТОГО НА ШМА1			291,8
ШМА2
Продольно-фрезерный станок	3	24,5	73,5	0,17	0,65	1,17	20,8	12,5	14,6	12	1,96	24,49	16,1	29,3
Полуавтомат фрезерный	8	11,5	92	0,17	0,65	1,17		15,64	18,3		1,96	30,65	20,1	36,7
Плоскошлифовальный станок	2	38	76	0,14	0,5	1,73		10,64	18,4		1,96	20,85	20,3	29,1
Полуавтомат зубофрезерный	4	9,5	38	0,17	0,65	1,17		6,46	7,55		1,96	12,66	8,31	15,1
ИТОГО	17	83,5	279,5					45,24	58,9			88,66	64,8	110
ЩО	-	-	20,86	0,85	0,95	0,33	-	17,73	5,85	-	-	17,73	5,85	18,7
ИТОГО НА ШМА2			303,8
ИТОГО	33	297	592,16					135,8	151			212,6	162	270

 

 

Приведение 1-фазных нагрузок к условной 3-фазной мощности.

Нагрузки равномерно распределяются по фазам, затем определяется величина неравномерности:

где:  Рф.нб, Рф.нм - мощность наиболее и наименее загруженной фазы, кВт.

При Н > 15 % и включении на фазное напряжение

,

где: - условная 3-фазная мощность (приведенная), кВт;

- мощность  наиболее загруженной фазы, кВт.

При Н > 15 % и включении на линейное напряжение

- для одного электроприемника;

-для нескольких электроприемников.

При Н ≤ 15 % расчет ведется как для 3-фазных нагрузок (сумма всех 1-фазных нагрузок).

При включении на линейное напряжение нагрузки отдельных фаз однофазных электроприемников определяются как полусуммы двух плеч, прилегающих к данной фазе (рис.2)

 

• Заточные станки  Рэп = 3,4 кВт, n = 2;
• Станок наждачный  Рэп = 1,5 кВт, n = 2;

 

 

 

 

 

Условная 3-фазная мощность заточных станков:

 

 

 

 

 

Расчетная осветительная нагрузка цеха.

Pро = Руд·F·Ксо,кВт

Qро =Pро· tgjо, кВАр

где Руд - удельная расчетная мощность на 1 м² производственной площади цеха, Руд  = 14,3 Вт/м²;

F–площадьцеха, F = 32*48 = 1536 м2;

Ксо - коэффициент спроса освещения, Кс.о. = 0,95;

tgjо - соответствует характерному для данного электроприемника коэффициента нагрузки.

Выбираем лампы ДРЛ с cosφ = 0,95, tgφ = 0,33

Pро = 14,3·1536·0,95·10-3 = 20.86 кВт

Qро = 20.86·0,33 = 6.88кВар

Sро = = 21,5кВА

 

Категории надежности ЭСН.Распределение нагрузки по РУ.

Приёмники электрической энергии в отношении обеспечения надёжности электроснабжения разделяются на несколько категорий.

Первая категория – электроприёмники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный экономический ущерб, повреждение дорогостоящего оборудования, расстройство сложного технологического процесса, массовый брак продукции.

Вторая категория – электроприёмники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовым недоотпускам продукции, массовым простоям рабочих, механизмов. Допустимый интервал продолжительности нарушения электроснабжения для электроприёмников второй категории не более 30 минут.

Третья категория – все остальные электроприёмники, не подходящие под определение первой и второй категорий.