Электроснабжение и электрооборудование цеха обработки корпусных деталей. 1 Общая часть 1 Краткое описание технологического процесса
 Скачать 261.38 Kb.
|
  ВведениеСистемой электроснабжения называют совокупность устройств для производства, передачи и распределения электроэнергии. Системы электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания электроэнергией промышленных приёмников, к которым относятся электродвигатели различных машин и механизмов, электрические печи, аппараты для электрической сварки, осветительные установки и другое. В настоящее время большинство потребителей получает электроэнергию от энергосистем. По мере развития электропотребления усложняются системы электроснабжения промышленных предприятий. В них включаются сети высоких напряжений, распределительные сети, а в ряде случаев и сети промышленных теплоэлектроцентралей (ТЭЦ). На пути от источника питания до электроприёмников на современных промышленных предприятиях электрическая энергия, как правило, трансформируется один или несколько раз: по напряжению и роду тока, а потоки ее, по мере приближения к потребителям, дробятся на более мелкие и разветвленные каналы. Преобразование энергии по напряжению происходит на трансформаторных подстанциях, которые в зависимости от места расположения в схеме электроснабжения называют главными понизительными подстанциями или цеховыми трансформаторными подстанциями. Коммутационные устройства, в которых разделяются потоки энергии без их трансформации по напряжению и другим электрическим параметрам, называются распределительными пунктами. Распределительные пункты могут являться элементами как сети высокого напряжения (6 – 10 кВ), так и сети низкого напряжения. Сети внутрицехового электроснабжения осуществляют распределение электроэнергии внутри промышленных предприятий и установок и непосредственное питание большинства приемников электроэнергии. 1 Общая часть 1.1 Краткое описание технологического процесса Назначение цеха улавливания – обеспечить охлаждение коксового газа и выделение из него смолы, нафталина, водяных паров, очистку газа от смоляного тумана, а также улавливание химических продуктов: аммиака, пиридиновых оснований, фенолов, бензольных углеводородов. Цех улавливания состоит из отделений: первичного охлаждения коксового газа и конденсации смолы; машинного с электрофильтрами сульфатного с пиридиновой и обесфеноливающей установками; бензольного (в составе конечного охлаждения газа, скрубберного и дистилляции сырого бензола). Коксовый газ из коксовых камер, находящихся на различной стадии коксования, пройдя стойки и соединительные колена, поступает в газосборники коксовой батареи (по машинной и коксовой сторонам). В газосборниках происходит усреднение газа по составу, охлаждение и выделение смолы и фусов (угольной и коксовой пыли, смешанной со смолой). В газосборнике конденсируется высококипящая смола, происходит насыщение коксового газа парами воды. Жидкая фаза из газосборника с помощью сепаратора отделяется от газообразной и поступает в механизированный осветлитель. Коксовый газ после сепаратора поступает в первичные газовые холодильники, где за счет теплопередачи газ охлаждается от температуры 84 ÷ 850с до 25 ÷ 350С, при этом из коксового газа удаляются остатки каменноугольной смолы, нафталина и вода. Очищенный от туманообразной смолы в электрофильтрах и сжатый до необходимой величины в газодувке коксовый газ поступает в сульфатное отделение, где получают сульфат аммония. Также улавливаются пиридиновые основания. Бензольное отделение оснащено дистилляционной и ректификационной колоннами, теплообменной аппаратурой для утилизации тепла паров бензольных углеводородов и обезбензоленного масла, трубчатой печью или паровым подогревателем для окончательного подогрева насыщенного масла перед дистилляцией, конденсационно-охладителъной аппаратурой для продуктов дистилляции. В бензольном отделении за счет абсорбции бензольных углеводородов каменноугольным поглотительным маслом из коксового газа поглощается сырой бензол. В дальнейшем, при дистилляции насыщенного каменноугольного масла (бензине) извлекают сырой бензол. Сырой бензол извлекается из прямого коксового газа абсорбцией органическими поглотителями. Сырой бензол представляет собой сложную смесь химических (ароматических) соединений, главными из которых являются бензольные углеводороды (бензол и его гомологи), их содержание составляет 80 ÷ 90 %. В качестве примесей в сыром бензоле содержатся непредельные и сернистые соединения, фенолы, пиридиновые основания и др. При улавливании бензольных углеводородов из коксового газа поглотительными маслами в сыром бензоле содержатся легкие погоны поглотительного масла и нафталин. Бензольные углеводороды улавливают из коксового газа, прошедшего сульфатное отделение. Газ содержит значительное количество нафталина (1,0 ÷ 1,2 г/м3) и водяных паров. Для успешного выделения бензольных углеводородов коксовый газ должен быть охлажден до 25 ÷ 30° С, очищен от нафталина и освобожден от некоторой части содержащихся в нем водяных паров. Ассортимент химических продуктов, выпускаемых на основе летучих продуктов коксования каменных углей, составляет более 200 наименований. Все большее применение получают коксохимические продукты в производстве пластмасс, химических волокон и других полимерных материалов. Из химических продуктов коксования, необходимых для химической промышленности, особо важное значение имеют бензол, нафталин, фенольные продукты, инденкумароновые смолы, каменноугольный пек, каменноугольные масла. За последние годы возросло значение химических продуктов для цветной металлургии и сажевой промышленности. 1.2 Краткая характеристика электроприемников Приемником электрической энергии (электроприемником) называется аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии для ее использования. Все приёмники электроэнергии характеризуются различными параметрами. Для анализа режимов электропотребления используют характерные приёмники электроэнергии, представляющие собой группы электроприёмников, схожих по режимам работы и основным параметрам. Важной характеристикой электроприемника является коэффициент мощности cos φн. Коэффициент мощности является паспортной характеристикой, отражающей долю потребляемой активной мощности при номинальных нагрузке и напряжении. При эксплуатации электродвигателей их cos φ в основном зависит от загрузки. Основными электроприемниками насосной дистилляции бензола являются насосы. В них применяются асинхронные двигатели трехфазного переменного тока частотой 50 Гц напряжением 380 В. Основным агрегатам (насосы, вентиляторам) присущ продолжительный режим работы. Потребители этой группы создают нагрузку, равномерную и симметричную по трем фазам. Толчки нагрузки имеют место только при пуске. Их коэффициент мощности находится в пределах 0,7 ÷ 0,85, kи = 0,8 ÷ 0,85. Насосы относятся, как правило, к I и II категории надежности электроснабжения. Электродвигатели задвижек работают в кратковременном режиме. Их коэффициент мощности находится в пределах 0,7 ÷ 0,75, kи = 0,6. Для проведения процесса охлаждения коксового газа применяются аппараты воздушного охлаждения (АВОГ), которые потребляют меньше электроэнергии и требуют меньше производственных площадей, чем при охлаждении технической водой. Электроприемником АВОГ является двигатель вентилятора, который имеет продолжительный режим работы с cos φ = 0,8, kи = 0,85. Электросварочное оборудование ремонтных участков работает в повторно-кратковременном режиме работы. Коэффициент их мощности колеблется в пределах 0,35 ÷ 0,6, kи = 0,35. Сварочные установки по степени надежности относятся ко II категории. Электропривод подъемно-транспортных устройств имеет повторно-кратковременный режим работы с ПВ = 25% (для этих устройств характерны частые толчки нагрузки) и относится ко II категории по надежности электроснабжения. На кран-балках установлены асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором с cos φ = 0,5, kи = 0,05 ÷ 0,1. 1.3 Категорийность потребителей электроэнергии При проектировании системы электроснабжения необходимо учитывать характеристику основных электроприемников: режим работы, мощность, напряжение, род тока и требуемую степень надежности питания электроприемников. Для электроприемников предусматривается три режима работы: - продолжительный, при котором электрические машины могут работать длительное время, причем превышение температуры отдельных частей машины не выходит за пределы, устанавливаемые стандартом; - кратковременный, при котором рабочий период не настолько длителен, чтобы температуры отдельных частей машины могли достигнуть установившегося значения, период же остановки машины настолько длителен, что машина успевает охладиться до температуры окружающей среды; - повторно-кратковременный, при котором рабочие циклы чередуются с периодами пауз, а длительность всего цикла не превышает 10 минут. При этом нагрев не превосходит допустимого, а охлаждение не достигает температуры окружающей среды. Для обеспечения надежности электроснабжения электроприемники разделяют на следующие три категории: - первая категория – электроприемники, перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего оборудования, массовый брак продукции, расстройство технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. В эту категорию входит особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства и предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования; - вторая категория - электроприемники, перерыв в электроснабжении которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей; - третья категория – остальные электроприемники, не подходящие под определение первой и второй категорий. Электроприемники первой категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания; перерыв в электроснабжении при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен только лишь на время восстановления питания. Для электроприемников второй категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания. При наличии централизованного резерва трансформаторов и возможности замены повредившегося трансформатора за время не более суток допускается питание электроприемников второй категории от одного трансформатора. Электроприемники насосной дистилляции бензола относятся к I, II и III категории обеспечения надежности электроснабжения согласно [9]. 2 Специальная часть 2.1 Расчет электрических нагрузок Таблица 1 – Электрические нагрузки насосной дистилляции бензола
Продолжение таблицы 1
Электрическая нагрузка характеризует потребление электроэнергии отдельными приемниками, группой приемников в цехе, цехом и заводом в целом. При проектировании и эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий основными являются три вида нагрузок: активная мощность, реактивная мощность и ток. Основным методом определения расчетных электрических нагрузок является метод определения этих нагрузок по коэффициенту расчетной нагрузки. Результаты расчета электрических нагрузок сведены в таблицу 2. Исходные данные для расчета таблицы 2 (графы 1 – 4) заполняем на основании исходных данных. Графы 6 – 7, в которых приведены значения коэффициентов использования и реактивной мощности для индивидуальных электроприемников заполняем по справочным данным. В графу 1 таблицы 2 записываются наименования групп электроприемников одинакового режима работы (с одинаковыми значениями kи и cos φ), а также узлы питания. В графу 2 записывается количество электроприемников для групп и узлов питания n, штук, которое определяется по формуле (1) n = Σni, (1) где ni – количество электроприемников, штук. В графу 3 заносится номинальная мощность электроприемника Рном1, кВт. Все электроприемники группируются построчно по характерным категориям (kи и cos ), независимо от мощности электроприемника, а в графе 3 указываются максимальная и минимальная мощности электроприемников данной группы. Для отдельных электроприемников указывается не номинальная мощность, а паспортная. Тогда номинальная мощность рассчитывается через формулы приведения к ПВ = 100 %. Номинальная мощность электроприемников повторно-кратковременного режима Рном.кр, кВт, приводится к продолжительности включения 100% по формуле (2) Рном.кр = Рпасп·  , (2)где Рпасп - паспортная полная номинальная мощность, кВ · А; ПВ - паспортное значение продолжительности включения, о.е. Номинальная мощность сварочных трансформаторов Рном.св, кВт, приводится к продолжительности включения 100% по формуле (3) Рном.св = Sпасп··  · соs φпасп, (3)где Sпасп - паспортная мощность, кВ · А; cos  пасп - паспортный коэффициент активной мощности.В графу 4 записывается групповая номинальная мощность ΣРном, кВт, которая определяется по формуле (4) ΣРном = n·Рном1, (4) где Рном1 – номинальная мощность одного электроприемника, кВт; n – число электроприемников данной группы, штук. Суммарная номинальная (установленная) мощность для узла питания ∑Рном, кВт, определяется суммированием номинальных мощностей групп электроприемников. В графу 5 записывается модуль сборки m, который для узла питания определяют по формуле (5) m =  , (5)где Рном.макс – максимальная номинальная мощность электроприемника, подключенного к узлу питания, кВт; Рном.мин – минимальная номинальная мощность электроприемника, подключенного к узлу питания, кВт. В графу 5 записывается не расчетное значение модуля сборки, а > 3 или < 3. В графы 8 и 9 для групп приемников и узла питания записывается средняя активная (или реактивная) мощность – наибольшее возможное значение средней активной (реактивной) мощности за наиболее загруженную смену. Активная мощность за одну смену Рсм, кВт, определяется по формуле (6) Рсм = kи∙Рном, (6) где kи – коэффициент использования, характеризующий использование активной мощности электроприемников; Рном –номинальная мощность электроприемника, подключенного к узлу питания, кВт. Реактивная мощность за одну смену Qсм, квар, определяется по формуле (7) Qсм = tg φ∙Pсм, (7) где tg φ - коэффициент мощности; Рсм - активная мощность за одну смену, кВт. В итоговых строках указываются суммарные значения Рсм, кВт и Qсм, квар. В графы 6 и 7 записываются для узла питания средневзвешенные значения коэффициента использования kи.св и коэффициента мощности tg φсв, которые определяют по формулам (8), (9) kи св = ∑Рсм/ ∑Рном, (8) tg φсв. = ∑Qсм/ ∑Рсм, (9) В графу 10 записывается эффективное число электроприемников nэф. Графа 10 и все последующие графы заполняются только для узла в целом (итоговой строкой). Эффективное число электроприемников nэф – это такое число однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которое дает то же значение расчетной мощности Рр, что и группа электроприемников, различных по мощности и режиму работы. В соответствии с практикой проектирования систем электроснабжения установлено, что при m > 3 и kи ≥ 0,2 эффективное число электроприемников определяется по формуле (10)  (10)Найденное по указанным выражениям значение nэф округляется до ближайшего меньшего целого числа. В том случае, когда nэф > n, следует принимать nэф = n [4, с.11]. При m < 3 и kи ≥ 0,2 эффективное число электроприемников nэф = n. При m 3, Ки 0,2 эффективное число электроприемников не определяется и расчетная нагрузка Рр, кВт, находится по формуле (11) Рр = kз Рсм, (11) где kз – коэффициент загрузки (принимается равным: 0,75 – для повторно-кратковременного режима; 0,9 – для продолжительного режима; 1,0 – для автоматических линий). В графы 12, 13, 14, 15 записывается расчетная нагрузка (итоговой строкой). Активная расчетная мощность Рр, кВт, определяется по формуле (12) Рр = kр∙Рсм, (12) где kр - коэффициент расчетной нагрузки. Коэффициент расчетной нагрузки kр определяют по справочным (таблицы 1, 2) [4, с.20 – 21] в зависимости от эффективного числа электроприемников и средневзвешенного коэффициента использования. Реактивная расчетная мощность Qp, квар, определяется по формуле (13) Qp = kn∙Qсм, (13) где kn – коэффициент, учитывающий количество электроприемников. При nэф ≤ 10 kn = 1,1, при nэф > 10 kn = 1) [4, с.22]. Полная расчетная мощность Sp, кВ · А, определяется по формуле (14) Sp =  (14)Значение токовой расчетной нагрузки Ip, А, по которой выбирается сечение линии, определяется по формуле (15) Ip =  (15)Приведем расчет электрических нагрузок насосной дистилляции бензола. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||