насрс. Электроснабжение насосной станции. Дипломного проекта Электроснабжение и электропривод насосной станции

• Название: Дипломного проекта Электроснабжение и электропривод насосной станции
• Анкор: насрс
• Дата: 26.05.2022
• Размер: 1.65 Mb.
• Имя файла: Электроснабжение насосной станции.doc
• Тип: Диплом; #551338
• страница: 2 из 14

Освещение машинного зала

Для расчета освещения машинного зала в качестве источника света выбираем лампы ДРЛ. Лампы типа ДРЛ применяются для общего освещения производственных помещений высотой более 8 метров, в которых не требуется правильной цветопередачи. Система освещения – общая, т.е. и искусственное и естественное освещение. Размеры машинного зала определяем по генеральному плану L_м.з.хВ_м.з.хН_м.з. = 55,5х22х16 м. Лампы ДРЛ размещены в светильниках типа РСП-1000/ГОЗ с габаритами DxH=610x670 мм. Данный тип светильника имеет глубокую кривую силы света.

По (2.16) определим расчетную высоту: h=16 - 0 -1 =15 м.

По табл. 4-16 [4]: _э=1, тогда расстояние между лампами, расположенными в одном ряду, L_а=эh=115=15 м.

При L_a = 14 м в ряду можно разместить 4 светильника, тогда

(2.18)
где l - расстояние от стены до крайнего светильника, м;

N₁ – число светильников в одном ряду.



l находиться в пределах (0,3 – 0,5)L_a т.е. (4,55,257,5)м

Принимаем число рядов светильников равным двум, тогда L_в = 12 м. При прямоугольных полях рекомендуется La : Lв  1,5 [4].

La : Lв=15 : 12 = 1,25 1,5.

Число светильников в машинном зале N = 8. Размещение светильников представлено на рис.2.2.

По табл.5-2 [4] принимаем _п = 0,7; _с = 0,5; _р = 0,3.

Индекс помещения по (2.17):

По табл.5 -17 [4] определяем коэффициент использования светового потока  = 72%.

По формуле (2.14) при Е_н = 150 лк и К_зап=1.5, принятых по табл.4-4 в [4] находим:



По полученному Ф подбираем из табл.2-17 [4] лампу типа ДРЛ мощностью 1000 Вт со световым потоком Ф_ном=50000 лм (Ф_ном отличается от Ф на 8,84%, что допустимо).

Расчетная осветительная нагрузка определяется по формуле [5]:
P_o = P_ycтK_c - К_пра (2.19)
где Р_уст - установленная мощность ламп, кВт;

К_с - коэффициент спроса;

К_пра - коэффициент, учитывающий потери в пускорегулирующей аппаратуре (ПРА), К_пра=1,1 - для ламп ДРЛ и ДРИ; К_пра = 1,2 -для люминесцентных ламп со стартерными схемами включения и K_Пpа = 1,3 –1,35 - для люминесцентных ламп с безстартерными схемами включения.

Расчетная осветительная нагрузка машинного зала no (2.19):

P_o.м.з. = (8х1)0,951,1 = 8,36 кВт.

Для газоразрядных ламп типа ДРЛ cos = 0,5 (tg = 1,732), тогда :

Q_о.м.з. = Р_о.м.з. • tg = 8,36 • 1,732 = 14,48 кВар.

Освещение мастерской

Для расчета освещения в мастерской в качестве источника света применяем люминесцентные лампы типа ЛБ в светильниках ПВЛМ - ДОР с габаритами L_свхВ_свхН_св = 1625х270х215 мм, с прямым косинусным светораспределением. Система освещения - общая. Размеры мастерской по генплану: L_масхВ_масхН_мас =21х х14,7х5 м.

Расчетная высота по (2.16): h = 5 – 0 – 0,22 = 4,78 м.

По табл. 4-11 [4]: _с = 1,4, тогда расстояние между рядами L = _ch = 1,4  4,78 = = 6,7 м.

Намечаем два ряда светильников. Коэффициенты отражения от поверхностей принимаем такими же, как для машинного зала _п = 0,7; _с = 0,5; _р = 0,3.

Индекс помещения по (2.17):



По табл. 5-12 [4]:  = 58%; по табл. 4-4к [4] для металлообрабатывающих мастерских Е_н = 300 лк, К_зап =1,5. Тогда по (2.14):



Число светильников в ряду по (2.15):

ламп;

где Ф_ном = 5220 лм для ЛБ мощностью 80 Вт

Общее число ламп - 52. Выбираем лампу типа ЛБ мощностью 80 Вт. При установке этих ламп расхождение расчетного и номинального светового потока составляет 1,92%, что допустимо.

Длина непрерывного ряда светильников: l _ряда = N  L_cв = 131,625 = 21,125 м.

Определим остаток расстояния и превратим в равные разрывы между светильниками:
l _oст = L_мас - l _ряда = 22 – 21,125 = 0,825 м, (2.20)

l_{разрыва} = l _ocm/N = 0,825/13 = 0,067 м. (2.21)
Расчетная осветительная нагрузка мастерской по (2.19):

Р_о.мас. = (52x0,08)11,35 = 5,616 кВт.

Для люминесцентных светильников cos = 0,9 (tg = 0,484).
Q_о.мас. = P_o.мac  tg = 5,616 • 0,484 = 2,718 кВар. (2.22)

Общая мощность осветительной нагрузки по насосной станции в целом:
Р_о = Р_о.м.з. + Р_о.мас = 8,36 + 5,616 = 13,976 кВт, (2.23)

Q_o = Q_o.м.з. + Q_o.мac = 14,48 + 2,718 = 17,198 кВар, (2.24)

(2.25)
При расчете осветительной нагрузки по методу удельной мощности получили завышенное значение, поэтому в дальнейших расчетах будем использовать значение расчетной осветительной нагрузки, определенное по методу коэффициента использования.
2.4 Определение в выбор типа в числа электродвигателей для

электропривода мостового крана
2.4.1 Электропривод механизма подъемной установки

мостового крана

Механизмы подъемной установки предназначены для подъема и опускания груза, оборудования и так далее при наматывании или сматывании каната на барабан лебедки. Кинематическая схема механизма подъема приведена на рис. 2.3.


В качестве электропривода механизма подъема преимущественное распространение получили асинхронные двигатели с фазным ротором и двигатели постоянного тока.

При пуске на участке разгона используется многоступенчатый реостат с числом ступеней не более 5 - 6.

При торможении в зависимости от величины и знака тормозного усилия используется двигательный режим при работе двигателя на реостатной характеристике или электродинамическое торможение с наложением электромеханического тормоза для окончательной остановки привода.

Для выбора мощности электропривода воспользуемся техническими данными механизма подъема:

• 
  грузоподъемность G = 450 кН;
  
• 
  вес грузозахватного устройства G_o = 15 кН;
  
• 
  скорость подъема и опускания груза  = 0,28 м/с;
  
• 
  диаметр барабана D_б = 0,6 м;
  

• 
  ускорение и замедление при работе с грузом а₁ = 0,3 м/c²;
  

• 
  ускорение и замедление при работе без груза а₀ = 0,35 м/с²;
  
• 
  кратность полиспаста i_n= 5;
  
• 
  передаточное число редуктора i_p = 15,6;
  
• 
  длительность цикла t_ц = 600 с;
  
• 
  к.п.д. редуктора _р = 0,85;
  
• 
  к.п.д. полиспаста _n = 0,98;
  
• 
  к.п.д. барабана _б = 0,95;
  
• 
  высота подъема Н = 4м.
  

Определение продолжительности включения (ПВ) электродвигателя.

Время пуска (торможения) двигателя с грузом и без груза [6]:
(2.25)

(2.26)
Средняя скорость передвижения груза (грузозахватного устройства) за время пуска и торможения [6]:
(2.27)
Путь, пройденный грузом (грузозахватным устройством) за время пуска и торможения [6]:
l_{p 1,2} = 2_c.p.1,2  t_n1,2 = 2  0,14  0,933 = 0,26 м; (2.28)

l_{p 3,4} = 2_c.p.3,4  t_n3,4 = 2  0,14  0,8 = 0,224 м; (2.29)
Путь, приходящийся на движение груза (грузозахватного устройства) при установившейся скорости [6]:

l_{у 1,2} = Н - l_{p 1,2} = 4 – 0,26 = 3,74 м; (2.30)

l_{у 3,4} = Н - l_{p 3,4} = 4 – 0,224 = 3,776 м; (2.31)
Время подъема груза (грузозахватного устройства) с установившейся скоростью [6]:
(2.32)

(2.33)
Время работы с грузом и без груза:
t_1.2 = t_n1.2 + t_y1.2 + t_тl1.2 = 0,933+13,357+0,933 = 15,223 с; (2.34)

t_3,4 = t_n3,4 + t_y3,4 + t_тl3,4 = 0,8+13,486+0,8 = 15,086 с; (2.35)
Расчетная продолжительность включения [6]:
(2.36)
Расчет и приведение к валу двигателя моментов сопротивления.

Момент статической нагрузки при поднятии грузозахватного устройства с грузом [6]:
(2.37)
где _пр = _р_n_б = 0,850,980,95 = 0,791

Момент статической нагрузки при опускании грузозахватного устройства с грузом [6]:
(2.38)
Момент статической нагрузки при подъеме грузозахватного устройства без груза [6]:
(2.39)

где ’_пр= 0,21 при (2.40)
Момент статической нагрузки при опускании грузозахватного устройства без груза [6]:
(2.41)
Предварительный выбор мощности электродвигателя.

Предварительный выбор двигателя производится по статическому среднеквадратичному (эквивалентному) моменту [6]:

Учтем неизвестную на данном этапе динамическую составляющую нагрузки с помощью коэффициента запаса К_з (примем К_з = 1,1) [6]:
M_{экв.рас} = К_з •М_экв = 1,1 1343,6 = 1477,96 Hм . (2.42)
Требуемая номинальная скорость двигателя [6]:
(2.43)
Определим частоту вращения вала двигателя [6]:
(2.44)
Эквивалентная расчетная мощность электродвигателя [6]:
Р_{экв.рас} = М_{экв.рас}  _н  10^-3 = 1477,96  72,8  10^-3 = 107,6 кВт. (2.45)
Пересчитанная на стандартную продолжительность включения (ПВн=40%) мощность [6]:
(2.46)
Выбираем асинхронный электродвигатель с фазным ротором типа 4МТН280М8 [8].

Каталожные данные двигателя:

- номинальная мощность Р_2н= 75 кВт;

- номинальная частота вращения n_н = 725 об/мин;

- коэффициент мощности cos_H = 0,82;

- напряжение статора U₁ = 380 В;

- напряжение ротора U₂ = 227 В;

- сила тока статора I₁ = 154 А;

- сила тока ротора I₂ = 165 А;

- максимальный момент М_к = 2940 Нм;

- момент инерции J_p = 4,1 кгм².

Уточненный выбор мощности двигателя.

Уточненная частота вращения [6]:
(2.47)
Радиус приведения кинематической цепи между двигателем и исполнительным механизмом [6]:
(2.48)
Суммарный приведенный момент инерции для нагруженного и ненагруженного механизма [6]:





Динамические моменты для нагруженного и ненагруженного механизма [6]:
(2.49)

(2.50)
Определим моменты сопротивления двигателя при пуске, установившемся режиме и при торможении для нагруженного и ненагруженного механизма.

При подъеме с грузом [6]:
М_n1 = М_ст1 + М_дин1 = 2261 + 392,8 = 2653,8 Нм; (2.51)

М_у1 = M_cт1 = 2653,8 Нм;

М_т1 = M_cт1 – М_дин1 = 2261 – 392,8 = 1868,2 Нм. (2.52)
При опускании с грузом [6]:
М_n2 = М_ст2 + М_дин1 = 1414,673 + 392,8 = 1807,473 Нм; (2.53)

М_у2 = M_cт2 = 1414,673 Нм;

М_т2 = M_cт2 – М_дин1 = 1414,673 – 392,8 = 1021,873 Нм. (2.54)
При подъеме без груза [6]:
М_n3 = М_ст3 + М_дин2 = 274,725 + 400,4 = 675,125 Нм;

М_у3 = M_cт3 = 274,732 Нм;

М_т3 = M_cт3 – М_дин2 = 274,265 – 400,4 = -125,675 Нм.
При опускании без груза [6]:
М_n4 = М_ст4 + М_дин2 = 12,115 + 400,4 = 412,515 Нм;

М_у4 = M_cт4 = 12,115 Нм;

М_т4 = M_cт4 – М_дин2 = 12,115 – 400,4 = -388,625 Нм.
Эквивалентный момент двигателя при ПВ_рас [6]:


где  = 0,75 - коэффициент, учитывающий ухудшение охлаждение двигателя при пуске и торможении.

Эквивалентный момент двигателя при стандартной продолжительности включения (ПВ_н = 40%) [6]:
(2.55)

Номинальный момент двигателя:

(2.56)
Выбранный двигатель проходит по нагреву, так как условие

М_н.дв(987,931) > М_экв(687,674) выполняется. Двигатель также проходит по перегрузочной способности, то есть выполняется условие М_к(2940 Нм) > М_п1(2653,8 Нм).
2.4.2 Электропривод механизма передвижения тележки мостового крана

Механизм передвижения предназначен для транспортировки различных грузов и может состоять из одного или двух электродвигателей, которые передают движение через редуктор на ходовые колеса, осуществляющие перемещение по рельсовым путям тележки.

Разгон и торможение происходят с постоянным ускорением, величина которого ограничивается технологическими факторами и условием отсутствия пробуксовки колес.
Кинематическая схема механизма передвижения тележки.

Для выбора мощности электропривода воспользуемся техническими данными механизма передвижения тележки:

- грузоподъемность G = 450 кН;

- скорость передвижения тележки  = 0,5 м/с²;

- диаметр ходового колеса D_k = 0,4 м;

- диаметр цапф (подшипников) колес d = 0,095 м:

- ускорение/замедление a = 0,15 м/с²;

- передаточное число редуктора i_p = 31,5:

- длительность цикла t_ц = 180 с;

- к.п.д. механизма _м = 0,85;

- путь передвижения тележки L = 20,5 м.

Для выбора мощности электропривода тележки необходимо также знать вес тележки. Вес тележки грузоподъемностью 5 - 50 т. можно рассчитать по следующей формуле [8]:
m_m = m₀ + k_m  Q^ (2 .57)
где m_o, k_m, - коэффициенты, зависящие от режима работы крана:

Q - грузоподъемность, m.

Вес тележки по (2.14):
(2.58)
Определение продолжительности включения электродвигателя тележки. Время пуска (торможения) двигателя с напруженной и с нагруженной тележкой [6]:

Средняя скорость передвижения тележки за время пуска и торможения [6]:

Путь нагруженной тележки при пуске и торможении [6]:


Путь ненагруженной тележки при пуске и торможении [6]:

Путь нагруженной тележки при установившейся скорости [6]:

Путь ненагруженной тележки при установившейся скорости [6]:

Время движения нагруженной тележки с установившейся скоростью [6]:

Время движения ненагруженной тележки с установившейся скоростью [6]:

Расчетная продолжительность включения электродвигателя тележки [6]:


Расчет и приведение к валу двигателя моментов сопротивления.

Момент статической нагрузки (Н м) при движении с грузом [6, 7]:

где К_р - коэффициент трения реборд ходовых колес механизмов передвижения о рельсы;

 - коэффициент трения подшипников ходовых колес механизмов передвижения;

f - коэффициент трения качения ходовых колес механизмов передвижения, м;

Значение коэффициентов К_р,  и f приведены в таблице [7].
(2.59)
Момент статической нагрузки при движении без груза [6,7]:
(2.60)
Предварительный выбор мощности электродвигателя.

Предварительный выбор двигателя производится по статическому среднеквадратичному (эквивалентному) моменту [6]:

Учтем на данном этапе неизвестную динамическую составляющую нагрузки с помощью коэффициента запаса К_з [6]:
М_{экв.рас} = К_з • М_экв = 1.5 • 45,8 = 68,7 Нм. (2.62)
Требуемая номинальная скорость двигателя [6]:
(2.63)
Частоту вращения вала двигателя [6]:

Эквивалентная расчетная мощность электродвигателя [6]:

Пересчитанная на стандартную продолжительность включения (ПВ_н = 40%) мощность [6]:

Выбираем асинхронный электродвигатель с фазным ротором типа 4MTF 132 L6 [8].

Каталожные данные двигателя:

- номинальная мощность Р_2н = 5,5 кВт;

- номинальная частота вращения n_н = 915 об/мин;

- коэффициент мощности соs_н=0,74;

- напряжение статора U₁=380 В;

- напряжение ротора U₂ = 213 В;

- сила тока статора I₁ = 14,8 А;

- сила тока ротора I₂ = 183 А;

- максимальный момент М_к = 135 Нм;

- момент инерции J_p = 0,11 кгм².

Уточненный выбор мощности двигателя.

Уточненная частота вращения [6]:



Радиус приведения кинематической цепи между двигателем и исполнительным механизмом [6]:

Суммарный приведенный момент инерции для нагруженного и ненагруженного механизма [6]:



Динамические моменты для нагруженного и ненагруженного механизма [6]:



Моменты сопротивления двигателя при пуске и торможении с грузом [6]:
;


Моменты сопротивления двигателя при пуске и торможении без груза [6]:
;


Эквивалентный момент двигателя при ПВ_рас [6]:

Эквивалентный момент двигателя при стандартной продолжительности включения (ПВн = 40%) [6]:

Номинальный момент двигателя:



Выбранный двигатель проходит по нагреву, так как условие М_н.дв (57,4 Н м) > М_экв (52,94 Н м) выполняется. Двигатель также проходит по перегрузочной способности, то есть выполняется условие М_к (135 Нм) > М_п1 (116,38 Нм).

2.4.3. Электропривод механизма передвижения моста.

Механизм передвижения моста и механизм передвижения тележки принципиально не отличается, то есть кинематические схемы передвижения аналогичны.

Для выбора мощности электропривода воспользуемся техническими данными механизма передвижения моста:

- грузоподъемность G = 450 кН;

- скорость передвижения моста  = 1,1 м/с²;

- диаметр ходового колеса D_k = 0,71 м;

- диаметр цапф (подшипников) колес d = 0,2 м;

- ускорение/замедление а = 0,18 м/с²;

- передаточное число редуктора i_p = 20;

- длительность цикла t_ц= 180 с;

- к.п.д. механизма _м⁼ 0,8;

- путь передвижения тележки L = 37,5 м;

- длина пролета L_n = 21 м.

Для выбора мощности электропривода механизма передвижения моста необходимо также знать вес крана. Вес (т) крана грузоподъемностью 40-50 т можно рассчитать по следующей формуле [8]:
m_кр = k(L_n + 20), (2.64)
где k - коэффициент, зависящий от режима работы крана.

Вес крана по (2.15):

m_m = 1,15(21 + 20) = 47,15 m,

G_kp = m_крg = 47,15 • 9.81  463 кН.

Определение продолжительности включения электродвигателя тележки.

Время пуска (торможения) двигателя нагруженного и ненагруженного механизма передвижения моста [6]:

Средняя скорость механизма передвижения моста за время пуска и торможения [6]:


Путь нагруженного механизма передвижения моста при пуске и торможении [6]:

Путь ненагруженного механизма передвижения моста при пуске и торможении [6]:

Путь нагруженного механизма передвижения моста при установившейся скорости [6]:

Путь ненагруженного механизма передвижения моста при установившейся скорости [6]:

Время движения нагруженного механизма передвижения моста с установившейся скоростью [6]:

Время движения ненагруженного механизма передвижения моста с установившейся скоростью [6]:

Расчетная продолжительность включения электродвигателя [6]:

Расчет и приведение к валу двигателя моментов сопротивления.

Момент статической нагрузки при движении с грузом [6, 7]:

Момент статической нагрузки при движении без груза [6, 7]:

Предварительный выбор мощности электродвигателя.

Предварительный выбор двигателя производится по статическому среднеквадратичному (эквивалентному) моменту [6]:

Учтем на данном этапе неизвестную динамическую составляющую нагрузки с помощью коэффициента запаса К_з [6]:
М_{экв.рас} = К_з • М_экв = 1,5 176,41 = 264,62 Нм.
Требуемая номинальная скорость двигателя [6]:

Частоту вращения вала двигателя [6]:

Эквивалентная расчетная мощность электродвигателя [6]:
.
Пересчитанная на стандартную продолжительность включения (ПВн=40%) мощность [6]:

Выбираем асинхронный двигатель с фазным ротором типа 4МТН 200LB8 [8].

Каталожные данные двигателя:

- номинальная мощность Р_2н = 22 кВт;

- номинальная частота вращения n_н = 715 об/мин;

- коэффициент мощности cos_н=0,7;

- напряжение статора U₁ = 380 В;

- напряжение ротора U₂ = 241 В;

- сила тока статора I₁ = 57 А;

- сила тока ротора I₂ = 59 А;

- максимальный момент М_к = 800 Нм;

- момент инерции J_p = 0,68 кгм².

Уточненный выбор мощности двигателя.

Уточненная частота вращения [6]:

Радиус приведения кинематической цепи между двигателем и исполнительным механизмом [6]:
.
Суммарный приведенный момент инерции для нагруженного и ненагруженного механизма [6]:



Динамические моменты для нагруженного и ненагруженного механизма [6]:
.

.
Моменты сопротивления при пуске и торможении с грузом [6]:
;

.
Моменты сопротивления при пуске и торможении без груза [13]:
;


Эквивалентный момент сопротивления при ПВрас [13]:

Эквивалентный момент двигателя при стандартной продолжительности включения (ПВ_н=40%) [6]:

Номинальный момент двигателя:



Выбранный двигатель проходит по нагреву, так как условие М_н.дв(293,85 Н м) > М_экв (240,84 Н м) выполняется. Двигатель также проходит по перегрузочной способности, то есть выполняется условие 0,81 •М_к (648,3 Нм) > М_п1 (530,8 Нм).
2.5 Выбор мощности двигателей пожарных насосов
Выше упоминалось, что в машинном зале для ликвидации пожара устанавливаются два пожарных насоса по бокам главных ворот. Пожарные насосы постоянно находятся в работе, то есть они работают в режиме циркуляции, поддерживая давление в трубопроводе.

Для привода пожарных насосов выбираем асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором типа 4А112 М2У3 [3].

Каталожные данные электродвигателя:

• 
  номинальная мощность Р_н = 7,5 кВт;
  
• 
  номинальное напряжение U_н =380 В;
  
• 
  номинальный коэффициент мощности соs_н ⁼ 0.88;
  
• 
  номинальный к.п.д. _н = 87,5 %;
  
• 
  синхронная скорость n_о = 3000 об/мин;
  
• 
  номинальное скольжение S_н = 2,6 %;
  
• 
  кратность пускового тока I_п/I_н = 7.5;
  

• 
  кратность максимального момента М_mах/М_н = 2_.2;
  

• 
  кратность пускового момента М_п/М_н = 2.
  

2.6 Электрооборудование мастерской
В конструкциях насосных установок имеется множество металлических деталей, которые при эксплуатации подвергаются термическому и механическому воздействию, и как следствие этого процесса они изнашиваются. Для изготовления простых новых деталей, и поддержания старых в нормальном состоянии, а также для плановых и аварийных ремонтов узлов и агрегатов машин в мастерской устанавливается группа металлообрабатывающих станков и сварочных трансформаторов.

Перечень устанавливаемого оборудования:

• 
  один сверлильный станок типа 2Н150. Станок предназначен для сверления, рассверливания, зенкования, развертывания и подрезания торцов.
  

Электродвигатели:

1) привод главного движения (4А132S4У3):

Р_н =7,5 кВт; _н=0,875; соs_н=0,86; К_п =7,5;

2) привод насоса охлаждения (4АА50В2У3):

Р_н =0,12 кВт; _н=0_.63; cos_н= 0_.7; К_п = 4.

Габариты станка (длина х ширина х высота) 1293х 875х3090 мм.

- два токарно-винторезных станка типа 1М63 для выполнения токарных и винторезных работ по черным и цветным металлам, точения конусов, нарезания резьб.

Электродвигатели:

1) привод главного движения (4А160S4У3):

Р_н = 15 кВт; _н=0,885; cos_н=0.88; К_п = 7;

2) привода быстрого хода каретки (4А80А4У3):

Р_н = 1,1 кВт; _н=0_.75; cos_н = 0_.81; К_п = 5;

3) привод насоса охлаждения (4АА50В2У3):

Р_н = 0,12 кВт; _н= 0,63; cos_н= 0_.7; К_п = 4.

Габариты станка (длина х ширина х высота) 3530х1680х1290 мм.

• 
  один фрезерный станок типа М654 для обработки плоскостей на изделиях из стали, чугуна и легких сплавов торцовыми, концевыми и фасонными фрезами.
  

Электродвигатели:

1) привод главного движения (4А160S4УЗ):

Р_н = 15 кВт; _н = 0,885; cos_н = 0,88; К_п = 7;

2) привод подачи (4A100L4У3):

Р_н = 4 кВт; _н = 0,84; cos_н = 0,84; К_п = 6.

Габариты станка (длина х ширина х высота) 2890х3165х3140 мм.

• 
  один круглошлифовальный станок типа 3Б161, предназначенных для шлифования цилиндрических и пологих конических поверхностей изделий.
  

Электродвигатели:

1) привод шлифовального круга (4А132S4У3):

Р_н = 7,5 кВт; _н = 0,875; cos_н = 0,86; К_п = 7,5;

2) привод изделия (4А71В4У3):

Р_н = 0,75 кВт; _н = 0,72; cos_н = 0,73; К_п = 4,5;

3) привод гидропресса (4А90L6У3):

Р_н = 1,5 кВт; _н = 0,75; cos_н = 0,74; К_п = 4,5;

4) привод насоса охлаждения (4АА50В2У3):

Р_н = 0,12 кВт; _н = 0,63; cos_н = 0,7; К_п = 4.

Габариты станка (длина х ширина х высота) 4100х2100х1560 мм.

• 
  один обдирочно-шлифовальный станок типа 3М-636 для заточки режущих инструментов.
  

Электродвигатели:

1) главный привод (4А132S4У3):

Р_н = 7,5 кВт; _н = 0,875; cos_н = 0,86; К_п = 7,5.

• 
  два сварочных трансформатора типа ТСД-2000-2: S_н = 162 кВА; _н = 0,9; cos_н = 0,62;
  

2.7 Определение суммарной электрической нагрузки

насосной станции
Первым этапом проектирования системы электроснабжения является определение электрических нагрузок. По значению электрических нагрузок выбирают и проверяют электрооборудование системы электроснабжения, определяют потери мощности и электроэнергии. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты на систему электроснабжения, эксплуатационные расходы, надежность работы электрооборудования.

При проектировании системы электроснабжения или анализе режимов ее работы потребители электроэнергии (отдельный приемник электроэнергии, группа приемников, цех или завод в целом) рассматривают в качестве нагрузок. Различают следующие виды нагрузок: активную мощность Р, реактивную мощность Q, полную мощность S и ток I.

В практике проектирования систем электроснабжения применяют различные методы определения электрических нагрузок, которые подразделяют на основные и вспомогательные. В первую группу входят методы расчета по:

- установленной мощности и коэффициенту спроса;

- средней мощности и отклонению расчетной нагрузки от средней (статистический метод);

- средней мощности и коэффициенту формы графика нагрузок;

- средней мощности и коэффициенту максимума (метод упорядоченных

диаграмм).

Вторая группа включает в себя методы расчета по:

- удельному расходу электроэнергии на единицу продукции при заданном объеме выпуска продукции за определенный период времени;

- удельной нагрузке на единицу производственной площади.

Применение того или иного метода определяется допустимой погрешностью расчетов.

Определим расчетные нагрузки насосной станции по методу коэффициента спроса. Для определения расчетных нагрузок по этому методу необходимо знать установленную мощность Р_н группы приемников и коэффициенты мощности cos и спроса К_с данной группы, определяемые по справочным материалам [9, 10]. Данный метод расчета является приближенным, поэтому его применение рекомендуют для предварительных расчетов и определения общезаводских нагрузок.

Расчетную нагрузку группы однородных по режиму работы приемников определяют по формулам [5]:
; (2.65)

; (2.66)

; (2.67)
где tg соответствует cos данной группы приемников.

Определим расчетную нагрузку для группы электроприемников (ЭП) — пожарные насосы.

Расчетные нагрузки группы ЭП по (2.65), (2.66) и (2.67) соответственно:

Р_р = 0,8 15 = 12 кВт;

Q_p = 12  0,54 = 6,48 кВар;



Определим расчетную нагрузку для группы ЭП, работающих в повторно-кратковременном режиме (ПКР) — сварочные трансформаторы.
Р_н = S_н  cos_н = 162  0,62 = 100,44 кВт;
Определим расчетную нагрузку для группы ЭП, работающих в повторно-кратковременном режиме (ПКР) — сварочные трансформаторы.
Р_н = S_н  cos_н = 162  0,62 = 100.44 кВт;


Расчетные нагрузки группы ЭП по (2.16), (2.17) и (2.18) соответственно:

Р_р = 0,4 •155,6 = 62,24 кВт;

Q_p = 62,24  1,265= 78,733 кВар;



Для остальных групп ЭП расчеты сведены в табл. 2.1.

Суммарные активные и реактивные нагрузки, по насосной станции в целом, рассчитываются по следующим формулам [11]:
P_M = ( P_M0,4 + P_M10)  K_pм + P_m (2.68)

Q_M = ( Q_M0,4 + Q_M10)  K_pм + Q_m (2.69)

где P_M0,4 и Q_M0,4- суммарная активная и реактивная расчетная нагрузка ЭП напряжением 0_.4 кВ;

P_M10 и Q_M10 - суммарная активная и реактивная расчетная нагрузка ЭП напряжением 10 кВ;

Р_т, Q_т - потери мощности в цеховых трансформаторах;

К_рм - коэффициент разновременности максимумов нагрузок отдельных групп приемников.

Потери в трансформаторах цеховых подстанций Р_т и Q_т можно определить приближенно, по суммарным значениям нагрузок напряжением до 1000 В [5,11]:

Р_т = 0,02 • S_M0,4 = 0,02  250,396 = 4,547 кВт;

Q_m = 0,1  S_M0,4 =0,1  250,396 = 22,736 кВар.

По (2.68): Р_M = (190,871 + 16000) • 1 + 4,547 = 16169,243 кВт.

При реальном проектировании энергосистема задает экономическую (близкую к оптимальной) величину реактивной мощности О_э  0,3  P_M в часы максимальных (активных) нагрузок системы, передаваемой в сеть потребителя.

Q_э = 0,3  P_M = 0,3  16169,243 = 4850,773 кВар.

По этой величине, исходя из баланса реактивных нагрузок на шинах (6-10 кВ) пункта приема электроэнергии (ППЭ), определяется величина компенсирующих устройств:
Q_ку = Q_M - Q_э.
В тех случаях, когда величина Q_ку получается менее 300 кВар, равна нулю или принимает отрицательное значение, то компенсирующих устройств не требуется.

Полная расчетная мощность в общем случае определяется по выражению:


На насосной станции основными ЭП являются синхронные двигатели (СД). Отличительной особенностью СД от других типов электродвигателей является то, что они могут работать с опережающим cos, то есть выдавать в сеть реактивную мощность, минимальную величину которой по условию устойчивой работы СД можно определить по следующей формуле [5, 10]:
; (2.70)
где Р_н - номинальная активная мощность СД, кВт;

К_з — коэффициент загрузки СД по активной мощности;

tg_н — номинальный коэффициент реактивной мощности.

По (2.70): Q_сд.min = (8 • 2000) • 0,925 • (-0,484) = -7163,2 кВар.

Как видно из табл.2.1 насосная станция потребляет реактивную мощность Q_M0,4 = 162,07 кВар, но учитывая, что насосная станция работает на нефтеперерабатывающем заводе (НПЗ), на котором большое количество потребителей реактивной мощности предполагается, что СД будут выдавать реактивную мощность потребителям НПЗ.

Тогда по (2.69): Q_M= (162,07 –7163,2) • 1 + 22,736 = -6991,736 кВар.

Полная расчетная мощность в данном случае:

Средневзвешенный коэффициент мощности:
(2.71)

На рис.2.5 - 2.12 приведены графики нагрузок для отдельных групп ЭП и насосной станции в целом.

Насосная станция подает воду на НПЗ, технологический процесс непрерывный, станция работает в 3 смены без выходных дней.

Число часов использования максимума нагрузки насосной станции по рис.2.13:

где Р_max - максимальная активная мощность, потребляемая электроприемниками насосной станции.

Для сравнения, определения расчетную нагрузку насосной станции методом математической статистики. По этому методу расчетную нагрузку группы электроприемников определяют двумя показателями: средней нагрузкой Рср и среднеквадратическим отклонением _ср.кв из уравнения [5]:

Для сравнения, определения расчетную нагрузку насосной станции методом математической статистики. По этому методу расчетную нагрузку группы электроприемников определяют двумя показателями: средней нагрузкой Рср и среднеквадратическим отклонением _ср.кв из уравнения [5]:
(2.72)
где  - принятая кратность меры рассеяния.

При выборе параметров токоведущих частей без учета теплового износа изоляции принимается расчетное значение _р = +2.5, то есть расчетная нагрузка в этом случае равна:
Р_р = Р_ср + 2,5  _ср.кв.. (2.73)

Средняя нагрузка определяется по формуле:
(2.74)
Среднеквадратичная нагрузка определяется по выражению:
(2.75)
Среднеквадратичное отклонение для группового графика нагрузок определяется по формуле:
(2.76)
Суточный график нагрузок насосной станции представлен на рис. 2.12 (табл. 2.9). По суточному графику нагрузок определяем значения Р_ср и Р_ср.кв.

При расчете нагрузок методом математической статистики в качестве максимальной (100% - ной) нагрузке принимаем сумму номинальных мощностей всех электроприемников насосной станции (см. табл. 2.11).