Монтаж электрооборудования цеха сборки мебельной фабрики

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

"МОНТАЖ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ  ЦЕХА СБОРКИ МЕБЕЛЬНОЙ ФАБРИКИ"

Саратов 2010

 

Введение

Цех сборки предназначен для  изготовления оконных блоков.

Весь технологический  процесс осуществляется потоком. Поток  состоит из трёх автоматизированных линий:

– ДЛ2 – линия раскроя пиломатериалов;

– ДЛ8А – линия обработки оконных блоков;

– ДЛ10 – линия сборки.

Готовая продукция проходит через малярную и идёт к потребителю.

Транспортировка деталей  по цеху осуществляется электрокарами, для подзарядки которых имеется  зарядная. Кроме того предусмотрены  производственные, вспомогательные  и бытовые помещения.

Участок раскроя пиломатериалов и подзарядная являются пожароопасными помещениями.

Электроснабжение цех  получает от собственной комплектной  трансформаторной подстанции, подключённой к главной понизительной подстанции района (ГПП). Расстояние от ГПП до цеховой  трансформаторной подстанции 1,2 км.

По категории надёжности электроснабжения – это потребитель 1 категории.

Количество рабочих смен – 3.

Грунт в районе цеха –  суглинок.

Размеры цеха А × В ×  Н = 48 × 30 × 8 м.

От трансформаторной цеха подстанции также получают электропитание электроустановки с дополнительной мощностью Рдоп = 100 кВт, соs φ 0,8.

Перечень оборудования цеха приведён в таблице 1.

 

Таблица 1. Перечень электрооборудования  цеха

№ на плане	Наименование	Рн, кВт	Примечание
1	2	3	4
1,2	Вентиляторы	5,5
3	Компрессор	5
4	Установка окраски электростатической	4,8	1-фазная
5,6	Зарядные агрегаты	4,5	1-фазные
9	Лифты вертикальные ДБ1	3
10,15	Загрузочные устройства	2,5
11	Торцовочный станок ДС1	2,8
12,22	Транспортёры ДТ4	2,6
13	Многопильный станок	5
14	Станок для заделки  сучков	2,4
16	Фуговальный станок	3,5
17,20	Транспортёры ДТ6	4
18	Шипорезный станок ДС35	4,5
21	Станок четырёхсторонний ДС38	4
23,24	Станки для постановки полупетель ДС39	1,4
7,8	Токарные станки	1,8
19	Перекладчик ДБ14	4
26	Сборочный полуавтомат ДА2	26
27,28	Станки для снятия провесов ДС40	1,4

 

1. Расчетная часть

1.1 Расчёт электроснабжения  нагрузки

Расчёт электрических  нагрузок цеха выполним методом коэффициента максимума (упорядоченных диаграмм), который сводится к определению (Рм, Qм, Sм) расчётных нагрузок группы электроприёмников.

Рм =КмРсм;

Qм =  Qсм; Sм = Ö   +  , (1)

где Рм – максимальная активная нагрузка, кВт;

Qм – максимальная реактивная  нагрузка, кВАр;

Sм – максимальная полная  мощность, кВА;

Км – коэффициент максимума  активной нагрузки;

 – коэффициент максимума реактивной нагрузки;

Рсм – средняя активная мощность за наиболее нагруженную смену, кВт;   Qcм – средняя реактивная мощность за наиболее нагруженную смену, квар.

Рсм = КиРн; Qсм = Рсм tg j, (2)

где

Ки – коэффициент использования  электроприёмников, определяется из опыта  эксплуатации по таблицам [2];

Рн – номинальная активная групповая мощность, приведённая  к длительному режиму трёхфазных электроприёмников;

tg j - коэффициент реактивной мощности;

Разобьем электрические  приёмники по распределительным  пунктам следующим образом: на РП1 силовое оборудование автоматической линии; на РП2 остальные силовые нагрузки – трёхфазные длительного режима; на РП3 однофазные нагрузки длительного  режима. И, затем, выполним расчёт нагрузки по каждому щиту и по всему цеху. Результаты расчётов приведём в сводной  ведомости нагрузок по цеху, таблица 2.

Рассмотрим расчёт на примере  распределительного пункта РП – 1, в  состав которого входят следующие установки:

1. Лифты вертикальные ДБ1 – 1

2. Загрузочное устройство  – 2

3. Торцовочные станки ДС-1 – 1

4. Транспортёры ДТ4 – 2

5. Многопильные станки  ЦМС – 1

6. Станки для заделки  сучков – 1

7. Фуговальные станки –  1

8. Транспортёры ДТ6 – 2

9. Шипорезные станки ДС35 – 1

10. Станки четырёхсторонние  ДС38 – 1

11. Станки для постановки  полупетель ДС39 – 2

12. Сборочный полуавтомат  ДА2 – 1

13. Станок для снятия  провесов ДС40 – 1

Всего – 17

Определяем суммарную  номинальную мощность на РП

 = ∑  (3)

где   – суммарная номинальная мощность на РП, кВт;

 – номинальная мощность одной электроустановки, кВт;

 – количество приёмников в группе, шт.

 = 3 × 1 + 2,5 × 2 + 2,8 × 1 + 2,6 × 2 + 5 ×  1 + 2,4 × 1 + 3,5 × 1 + 4 × 2 + 4,5 × 1 + 4 × 1 + 1,4 × 2 + 4 × 1 + 26 × 1 + 1,4 ×  2 = 78,2 кВт

Ки, cos j, tg j находим по [2], так  как оборудование работает в три  смены в непрерывном режиме принимаем  для автоматической линии Ки = 0,75, tgφ = 0,8.

Определяем сменную активную и реактивную мощность по формулам (2) для лифта вертикального ДБ1:

Рсм = 3 × 0,75 = 2,25 кВт, Qсм = 2,25 × 0,8 = 1,8 кВАр

Суммарные активную и реактивную мощности на РП1

Р_смΣ = 59,7 кВт; Q_смΣ = 45 кВАр

Полную сменную мощность Sсм находим по формуле

Sсм = Ö  +   (4)

Sсм = Ö 59,7² + 45²  = 74,8 кВА

Находим модуль сборки m для  РП – 1 по формуле

m = Pн max/Pн min (5)

где

Рн max – номинальная мощность наиболее мощного приёмника, кВт;

Рн min – номинальная мощность наименее мощного приёмника, кВт.

m = 26 / 1,4 = 18,5 > 3

Определим средний коэффициент  использования Ки ср

Ки ср = SРсм/SРном (6)

Ки ср = 0, 75

Определяем эффективное  число однородных электроприёмников  , шт.

 =   / S  (7)

 = 78,2² / 1 × 3² + 2 × 2,5² + 1 × 2,8² + 2 × 2,6² + 1 × 5² + 1×2,4² + 1×3,5² + 2 × 4² + 1×4,5² + 1 × 4² + 2 ×1,4² + 1×4² + 1×26² + 1,4 × 1²= 7,1

Км – можно определить по справочнику, либо по формуле

Км = 1 + 1,5/Ö × Ö1 – Ки.ср / Ки.ср (8)

Км = 1 + 1,5/Ö7,1×Ö1 – 0,75/0,75 = 1,32

В соответствии с практикой  проектирования принимается  = 1,1 при  < 10;   = 1 при   > 10.

Рм = 1,32 × 59,7 = 78,8 кВт; Qм = 45 × 1,0 = 45 кВАр;

Sм = Ö78,8²+45²= 90,7 кВА.

Максимальный ток Iм находим  по формуле

Iм = Sм/Ö3×Uном (9)

Iм =90,7 / 1,73×0,38 = 140 А

При включении 1-фазных нагрузок на фазное напряжение установленная  мощность трёхфазной нагрузки определяется по формуле

Р⁽³⁾_у = 3Р_м.ф⁽¹⁾ (10)

где Р_у⁽³⁾ – условная 3 – фазная мощность (приведённая), кВт;

Р_м.ф⁽¹⁾ – мощность наиболее загруженной фазы, кВт;

В нашем случае однофазные нагрузки:

– Установка окраски электростатической – 4,8 кВт;

– Зарядные агрегаты – 2 шт. – 4,5 кВт.

В соответствии с формулой (10) Р_у⁽³⁾ = 14,4 кВт.

Полный расчёт силовой  нагрузки приведён далее в табличной  форме. Полученные результаты расчёта  приведены в сводной таблице 2.

 

Таблица 2. Сводная ведомость  нагрузок по цеху

Наименование РУ и ЭП	Нагрузка установленная							Нагрузка средняя за смену						Нагрузка максимальная
	Рн, кВт	n	РнΣ кВт	Ки	cos φ	tgφ	m	Рсм кВт	Qсм квар	Sсм кВА	nэ	Kм	Kм¹	Pм кВт	Qм квар	Sм кВА	Iм, А
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
РП1 Лифт ДБ1 Загрузочные устройства Торцовочные станки ДС1 Транспортёр ДТ4 Многопильный станок Станки для зад. сучков Фуговальные станки Транспортёр ДТ6 Шипорезный станок ДС35 Ст. четырёхсторонние ДС Ст. для постановки полупетель ДС39. Перекладчики Сборочный п/а ДА2. Ст. для снятия провесов 1	3 2,5 2,8 2,6 10 2,4 3,5 4 4,5 4 1,4 4 26 1,4 2	1 2 1 2 1 1 1 2 1 1 2 1 1 2 3	4,4 7,2 4,2 12 10 4,3 4,8 10,8 6 7,2 4,8 4,6 5,2 4 4	0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 5	0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 6	0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 7	>3 8	2,25 4,2 2,1 3,9 3,75 1,8 2,6 6 3,4 3 2,1 3 9,5 2,1	1,8 3,15 1,6 2,9 2,8 1,35 1,95 4,5 2,55 2,25 1,8 2,25 14,6 1,6	11	12	13	14	15	16	17	18
Всего по РП1		17	78,2					59,7	45	74,8	7,1	1,32	1	78,8	45	90,7	140
РП2 Вентилятор Компрессор Токарный ст.	5,5 5 1,8	2 1 2	11 5 1,8	0,7 0,65 0,14	0,8 0,8 0,5	0,75 0,75 1,73	>3	6,3 3,9 0,8	4,5 2,9 1,4
Всего по РП2		5	17,8					11	8,8	14,1	4,6	1,65	1,1	18,1	9,7	20,5	31,6
РП3 Установка окраски 1 ф. Зарядные. агрегаты 1 ф.	4,8 4,5	1 2	4,8 4,5	0,7 0,7	0,8 0,8	0,75 0,75	<3
Всего по РП3 Доп. мощн.		3	14,4	0,7				10,1	7,6	12,6				10,1 100	7,6 75	12,6 125	57,3
На ШНН					0,83									207	137	249
Потери														4,49	22,4	22,8
На ШНН														211,5	109	247

 

1.2 Компенсация  реактивной мощности. Выбор типа, количества и мощности компенсирующих  устройств (КУ)

В качестве основного средства компенсации реактивной мощности используются батареи статических конденсаторов.

На основании расчётов электрических нагрузок из таблицы 2 определяем необходимость компенсации  реактивной мощности. По данным таблицы  средний коэффициент мощности по цеху составляет 0,83. В соответствии с требованиями ПУЭ коэффициент  мощности должен быть не менее чем 0,92–0,95.

Таким образом, возникает  необходимость компенсации реактивной мощности.

Определим расчётную мощность и выберем компенсирующее устройство.

Расчётную реактивную мощность КУ определим из соотношения

 = a (tgj – tg )  (11)

где

- расчётная мощность КУ, кВАр;

a – коэффициент, учитывающий  повышение коэффициента мощности  естественным способом a=0,9;

tgj, tg - коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации

= 0,9 × 207 × (0,67 – 0,33) = 63,3 кВАр

Выбираем по [2] стандартные  КУ – УК2–0,38–25У3 (1 ´ 50)

 = 50 кВАр

После выбора стандартного КУ определяется фактическое значение коэффициента мощности

 

tg = tgj –  /a  (12)

tg = 0,67 – 50 / 0,9 × 207 = 0,4

Полученное значение коэффициента реактивной мощности составляет

cos  = 0,928, что соответствует требованиям ПУЭ.

Таблица 3. Сводная ведомость  нагрузок с компенсацией реактивной мощности

Параметр	cosφ	tgφ	Рм, кВт	Qм, кВАр	Sм, кВА
1	2	3	4	5	6
Всего на НН без КУ	0,83	0,67	207	137	249
КУ				50
Всего на НН с КУ	0,928	0,4	207	87	224,5

1.3 Расчёт и выбор  мощности силовых трансформаторов

Расчётная мощность трансформатора определяется исходя из полученной максимальной полной мощности нагрузки с учётом мощности компенсирующих устройств  и потерь в трансформаторе. Максимальная полная мощность на ШНН с учётом мощности компенсирующих устройств  приведена в таблице 3. Потери определяются из следующих соотношений:

D  = 0,02  = 0,02×224,5=4,49 кВт (13)

D  = 0,1   = 0,1×224,5 = 22,4 кВАр

D  = Ö  +   =  Ö4,49² + 22,4² = 22,8 кВА

Определяется расчётная  мощность трансформатора с учётом потерь

 =   + D  = 224,5 + 22,8 = 247,3 кВА (14)

 ³   = 0,7  = 0,7×247,3 = 173,1 кВА (15)

С учётом категории надёжности электроснабжения 1 по [1] выбирается КТП 2´160–10/0,4; с двумя трансформаторами ТМ 160–10/0,4.

D  = 0,510 кВт – потери в стали;

D = 2,65 кВт – потери в обмотках;

 = 4,5% – напряжение короткого замыкания;

 = 2,4% – ток холостого хода трансформатора.

Коэффициент загрузки трансформатора определяем из соотношения:

 =  /2  = 247,3 / 2×160 = 0,77 (16)

Коэффициент загрузки в аварийном  режиме:

К_з.ав. = S_нн / S_т = 247,3 / 160 = 1,54

1.4 Выбор сечения  и марки проводов и кабелей

Выбор сечения проводов и  кабелей выполняют по длительно  допустимому току ( ), определяемый из справочников [2] для данной марки кабеля. Выбранное сечение проводника проверяем по условию нагрева:

 ³ Iрасч. (17)

Для магистральных линий  в качестве расчётного значения тока Iрасч. принимаем полученное максимальное значения тока Iм, которое приведено  в таблице 2.

При выборе сечения вводим коэффициент, учитывающий условия  прокладки. Для трёхжильных кабелей, проложенных в воздухе он составляет 0,92. Так как в соответствии с  характеристикой производства и потребителей отдельные помещения деревообрабатывающего цеха относятся к пожароопасным помещениям, принимаем для прокладки кабели и провода с медной жилой и негорючей изоляцией.

Выбранная марка и сечения  кабеля приведены в таблице 4.

Площадь сечения проводника, выбранного по нагреву, проверяется  по условию допустимой нагрузки в  послеаварийном режиме после отключения одной из двух параллельных цепей:

1,3I_дд > I_р.ав, (18)

где I_р.ав – сила тока в цепи в послеаварийном режиме.

Таблица 4. Марка и сечение  проводов и кабелей

Наименование распределительного пункта.	Iм, А	Марка кабеля	Сечение,	Iдд. А
1	2	3	4	5
РП – 1	140	ВВГ нг – 5 × 70	70	170
РП – 2	31,6	ВВГ нг – 5 × 16	16	73,6
РП – 3	57,3	ВВГ нг – 5 × 16	16	73,6

Расчётное значение тока для  ответвлений определяем по формуле

Iр = Рном/Ö3×Cosj×Uном×h (19)

где Uном – номинальное  линейное напряжение (для распределительных  сетей Uном = 0,38 кВ).

Для вентилятора на РП 2 – : Рном = 5,5 кВт; Cosj = 0,8;h = 0,9

Iр = 5,5 / 1,73×0,38×0,8×0,9 = 11,7 А

По справочнику [ 4 ] найдём марку и сечения провода для  ответвлений. Полученные расчётные  значения тока и марку и сечения  провода приведём в таблице 5.

 

Таблица 5. Марка и сечение  провода для ответвлений

Наименование электроприёмников.	Iр, А	Iп, А	Марка провода (4- х жильный)	Сечение,
1	2	3	4	5
РП 1 Лифт вертикальный ДБ1 Загрузочные устройства Торцовочный станок ДС1 Транспортёры ДТ4 Многопильный станок Станок для заделки  сучков	6,38 5,95 5,95 5,5 10,6 5,1	38,3 36 36 33 63,6 33	ВВГ нг – 5 × 6 ВВГ нг – 5 × 6 ВВГ нг – 5 × 6 ВВГ нг – 5 × 6 ВВГ нг – 5 × 6 ВВГ нг – 5 × 6	6 6 6 6 6 6
Фуговальный станок Транспортёр ДТ6 Шипорезный станок Станок четырёхсторонний Станок для постановки полупетель ДС39 Перекладчики Сборочный полуавтомат ДА2 Санок для снятия провесов ДС40	7,44 8,5 9,6 8,5 3,0 8,5 55,3 3	44,6 51 57,6 51 18 51 332 18	ВВГ нг – 5 × 6 ВВГ нг – 5 × 6 ВВГ нг – 5 × 6 ВВГ нг – 5 × 6 ВВГ нг – 5 × 6 ВВГ нг – 5 × 6 ВВГ нг – 5 × 16 ВВГ нг – 5 × 6	6 - - - - - 16 6
РП-2
Вентилятор Компрессор Станок токарный	11,6 10,3 3,8	69,6 62 22,8	ВВГ нг – 5× 6 - -	6 - -
РП3
Установка окраски электростат. Зарядный агрегат	22,8 21,4	137 -	ВВГ нг – 3 × 6 -	6 -