Характеристика автоматизированного цеха, электрических нагрузок и технологического процесса

ВВЕДЕНИЕ

 

Электроэнергетика России является важнейшей  жизнеобеспечивающей отраслью страны. В ее состав входят более 700 электростанций общей мощностью 215,6 млн кВт; в  отрасли работают более 1 млн человек.

В настоящее время в энергосистемах Российской Федерации эксплуатируются более 600 тыс.км воздушных и кабельных линий электропередачи напряжением 35 кВ и выше и 2 млн.км напряжением 0,4…20 кВ, свыше 17 тыс. подстанций напряжением 35 кВ и выше с общей трансформаторной мощностью почти 575 млн кВА и более полумиллиона трансформаторных пунктов 6…35/0,4 кВ общей мощностью 102 млн кВА.

Стратегия развития отечественной  энергетики предусматривает дальнейший рост производства электроэнергии всеми  электростанциями России. К 2015г. намечается достичь годовой выработки электроэнергии 1460 млрд.кВт.ч.

Энергетические Российские сети включают в себя 39 тыс. км. Линий электропередачи  напряжением 330 кВ и выше 119 подстанций напряжением 330 кВ и выше с общей  трансформаторной мощностью 125 млн  кВА.

Основными потребителями электроэнергии являются промышленные предприятия и гражданские здания. Они расходуют более 78% всей электроэнергии, вырабатываемой в нашей стране.

Ввод в действие новых предприятий, расширение существующих, рост их энерговооруженности, широкое внедрение различных видов электротехнологии во всех отраслях производств, огромное жилищное строительство выдвигают проблему рационального электроснабжения потребителей.

Система распределения большого количества электроэнергии должна обладать высокими техническими и экономическими показателями и базироваться на новейших достижениях современной техники. Поэтому электроснабжение промышленных предприятий и гражданских зданий должно основываться на использовании современного конкурентоспособного электротехнического оборудования и прогрессивных схем питания, широком применении автоматики.

В современных условиях главными задачами специалистов, осуществляющих проектирование, монтаж и эксплуатацию современных  систем электроснабжения промышленных предприятий и гражданских зданий, являются правильное определение электрических нагрузок, рациональная передача и распределение электроэнергии, обеспечение необходимой степени надежности электроснабжения, качества

электроэнергии на зажимах  электроприемников, электромагнитной совместимости приемников электрической энергии с питающей сетью, экономия электроэнергии и других материальных ресурсов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

 

Характеристика автоматизированного цеха,

электрических нагрузок и технологического процесса

 

Автоматизированный цех (АЦ) предназначен для выпуска металлоизделий.

Он является одним из цехов металлургического  завода и имеет два основных участка: штамповочный и высадочный.

На участках установлено штатное  оборудование: кузнечно-прессовое, станочное  и др. В цехе предусмотрены помещения: для трансформаторной подстанции, агрегатная, вентиляторная, инструментальная, для  бытовых нужд и др.

Цеховая ТП получает ЭСН от ГПП завода по кабельной линии длиной 1 км, напряжение – 10 кВ. Расстояние от энергосистемы до ГПП – 4 км, линия ЭСН – воздушная.

На штамповочном участке требуется  частое перемещение оборудования. Количество рабочих смен  - 2.

По надежности и бесперебойности ЭСН оборудование относится к 3 категории.

Грунт в районе АЦ - супесь с температурой +22°С. Каркас здания сооружен из блоков-секций длиной  6 м каждый.

Вспомогательные помещения двухэтажные  высотой 3,6 м.

Размеры участка А х В х  Н = 48 х 30 х 8 м.

Перечень электрооборудования  АЦ дан в таблице 1.1.

Мощность электропотребления указана  для одного электроприемника.

Табл.1.1.

Перечень ЭО автоматизированного цеха

№ на плане	Наименование ЭО	Рн,  кВт	Кол-во, шт.	Примечание
1-6	Пресс эксцентриковый типа КА-213	1,8	6
7-11	Пресс  кривошипный типа К-240	4,5	5
12-15	Вертикально-сверлильные станки типа 2А 125	4,5	4
16,17	Преобразователи сварочного типа ПСО-300	15	2
18	Автомат болтовысадочный	2,8	1
19	Автомат резьбонакатный	4,5	1
20	Станок протяжный	8,2	1
21,22	Автоматы гайковысадочные	18	2
23,24	Барабаны голтовочные	3	2
25	Барабан виброголтовочный	4,5	1
26	Станок виброголтовочный	7,5	1
27	Автомат обрубной	15	1
28	Машина шнекомоечная	4,2	1
29-38	Автоматы гайконарезные	1,5	10
39	Кран-тележка	1,2	1	ПВ=60%
40,41	Электроточило наждачное	2,4	2
42	Автомат трехпозиционный высадочный	7,5	1
43,44	Вибросито	0,6	2
45,46	Вентиляторы	5,5	2

 

 

Классификация помещений по взрыво-,

пожаро- и электроопасности

 

Взрывоопасная зона – помещение или ограниченное пространство в помещении или наружной установке, в котором имеются или могут образоваться взрывоопасные смеси. Взрывоопасные зоны, согласно ПУЭ,  классифицируются на классы В-1, В-1а, В-1б, В-1г, В-П, В-Па.

По степени опасности  поражения электрическим током помещения классифицируются на:

- помещения без повышенной опасности;

- помещения с повышенной опасностью;

-  особо опасные помещения.

К помещениям без повышенной опасности относятся сухие, беспыльные помещения с нормальной температурой воздуха, изолирующими полами, не имеющие или

имеющие очень мало заземленных  предметов. Примером могут служить  жилые комнаты, конторы, лаборатории, а также некоторые производственные помещения, в том числе сборочные  цехи часовых и приборных заводов, размещенные в сухих, беспыльных помещениях с изолирующими полами и нормальной температурой.

Особо опасными помещениями является большая часть производственных помещений, в том числе все цеха машиностроительных и металлургических заводов, электростанций и химических предприятий, водонасосные станции, помещения аккумуляторных батарей, гальванические цеха и т.п. К особо опасным помещениям приравниваются территории размещения наружных электроустановок.

Пожароопасной зоной называется пространство внутри и вне помещений, в пределах которого постоянно или периодически обращаются горючие (сгораемые) вещества и в котором они могут находиться при нормальном технологическом процессе или при его нарушениях. Классификация пожароопасных зон П-1, П-П, П-Па, П-Ш.

Классифицируем помещения автоматизированного цеха по взрыво-, пожаро- и электроопасности, согласно ПУЭ (табл. 1.2.).

Табл.1.2.

Классификация помещений  участка кузнечно-прессового цеха

по взрыво-, пожаро- и  электроопасности

 

Наименование помещений	Категории
	взрывоопасности	пожароопасности	электроопасности
Склад штампов	-	П-Па	БПО
Инструментальная	-	П-Па	БПО
Штамповочный участок	-	П-Па	ОО
Высадочный участок	-	П-Па	ОО
Голтовочная	-	П-Па	ОО
Агрегатная	-	П-Па	ОО
Административные помещения	-	-	БПО
Вентиляционная	-	П-Па	ОО
ТП	-	П-Па	ОО

 

 

 

 

 

 

2. РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТОРСКАЯ  ЧАСТЬ

2.1. Категория  надежности ЭСН и выбор схемы ЭСН

 

Приемники электрической энергии  в отношении обеспечения надежности электроснабжения  разделяются на несколько категорий:

Первая категория  – электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный экономический ущерб, повреждение дорогостоящего оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса. Примером электроприемников первой категории в промышленных установках могут быть электроприемники насосных станций противопожарных установок, системы вентиляции в химически опасных цехах, водоотливных и подъемных установок в шахтах и т.п. В городских сетях  к первой категории относят центральные канализационные и водопроводные станции, АТС, радио и телевидение, а также лифтовые установки высотных зданий. Допустимый интервал продолжительности нарушения электроснабжения для электроприемников первой категории не более 1 мин.

Из состава электроприемников  первой категории выделяется особая группа (нулевая категория) электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего оборудования. Например, к электроприемникам нулевой категории относятся операционные помещения больниц, аварийное освещение.

Вторая категория – электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. Допустимый интервал продолжительности нарушения электроснабжения для электроприемников второй категории не более 30 мин.

Примером электроприемников второй категории в промышленных установках являются приемники прокатных цехов, основных цехов машиностроения, текстильной и целлюлозно-бумажной промышленности. Школы, детские учреждения и жилые дома до пяти этажей и т.п. обычно относят к приемникам второй категории.

Третья категория – все остальные электроприемники, не подходящие под определения первой  и второй категорий. К этой категории относятся установки вспомогательного производства, склады неответственного назначения.

Электроприемники первой категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания, при отключении одного из них переключение на резервный должно осуществляться автоматически. Согласно определению ПУЭ независимыми источниками питания являются такие, на которых сохраняется напряжение при исчезновении его на других источниках, питающих эти электроприемники. Согласно ПУЭ к независимым источникам могут быть отнесены две секции или системы шин одной или двух электростанций или подстанций при соблюдении следующих условий:

- каждая из этих секций или систем шин питается от независимых источников;

- секции шин не связаны между  собой или же имеют связь,  автоматически отключающуюся при  нарушении нормальной работы  одной из секций шин;

Для электроснабжения электроприемников особой группы должен предусматриваться дополнительный третий источник питания, мощность которого должна обеспечивать безаварийную остановку процесса.

Электроприемники второй категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых источников питания, переключения можно осуществлять не автоматически. Ко второй категории следует относить только такое технологическое оборудование, без которого невозможно продолжение работы основного производства на время послеаварийного режима.

Электроснабжение электроприемников третьей категории может выполняться от одного источника при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта и замены поврежденного оборудования, не превышают одних суток.

При построении схемы электроснабжения следует руководствоваться следующими положениями:

- вопросы электроснабжения должны  решаться комплексно со строительным  и технологическими вопросами  при разработке генерального  плана объектов;

- источники питания высокого  напряжения (в том числе трансформаторы 35…220/6(10) кВ) должны быть максимально приближены к центрам электропотребления;

- необходимо шире внедрять глубокие  вводы и дробление главных  понизительных подстанций (ГПП) на  две, три и более ПГВ;

- шины вторичного напряжения  всех понизительных подстанций, РУ и РП должны работать раздельно, т.е. должно применяться глубокое секционирование схемы электроснабжения предприятий для снижения токов короткого замыкания и упрощения релейной защиты. Широкое применение устройств автоматического включения резерва АВР на всех ступенях напряжения позволяет применять схему с глубоким секционированием при нагрузках любой категории;

- все элементы  системы электроснабжения должны  быть в работе, а не в «холодном  резерве», так как это способствует  снижению потерь. Исключение составляют  трансформаторы, часть которых выгодно отключать на время провала нагрузки;

- для электроснабжения должны  применяться подстанции с простейшими  схемами, преимущественно без  выключателей на стороне высшего  напряжения.

Правильный выбор числа и  мощности трансформаторов имеет существенное значение для рационального построения системы электроснабжения. Число трансформаторов, как и число питающих линий, определяют в зависимости от категорий потребителей. Наиболее просты и дешевы однотрансформаторные подстанции. При наличии складского резерва или связей на вторичном напряжении эти подстанции обеспечивают надежное электроснабжение потребителей второй и третьей категорий.