Электроснабжение светонепроницаемой теплицы. электрификация ремонтной мастерской с разработкой механизма пере. Электрификация ремонтной мастерской с разработкой механизма передвижения кранбалки и схемы управления сушильным шкафом пояснительная записка
 Скачать 0.5 Mb.
|
АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА1.1.Характеристика объекта электроснабжения и его технологического процесса. Ремонтная мастерская входит в состав вспомогательных обьектов производства. Ее основной целью является обслуживание всех цехов основного и вспомогательного типа данного производства и производство различных видов ремонта механической части и электрооборудования служебного транспорта данного предприятия. Временная остановка одного или нескольких оборудований данного участка не отражается на процессе выполнения работ, так как электрооборудования цеха не связаны между собой технологическим процессом, их работа происходит независимо друг от друга. В большей части механизмы ремонтной мастерской служат для обработки металлических частей. Потребители данной мастерской относятся к 3 категории надежности электроснабжения, работают в нормальной окружающей среде. Размеры цеха: длина-60 м, ширина- 40 м, высота- 6 м. Перечень оборудования дан в таблице 1. Мощность электропотребителей указана для одного электроприемника. 1.2. Перечень электрооборудования. Таблица 1. Спецификация технологического оборудования.
РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА 2.1. Категория надежности и выбор схемы электроснабжения. По категории надежности бесперебойного питания данное предприятие относится к третьей категории. Перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного электрического оборудования не превышают одних суток. По структуре схемы внутрицеховых электрических сетей делятся на:, магистральные, радиальные, смешанные. Классификация помещений по взрыво- пожаро- электроопасности Таблица 1.2 При магистральной схеме питающие магистрали присоединяются к распределительным щитам вторичного напряжения цеховых трансформаторов или непосредственно к трансформаторам по схеме блока «трансформатор-магистраль». Дальнейшее распределение энергии производится шинопроводами с помощью коммутационной и защитной аппаратуры. Магистральные схемы, в отличие от радиальных, находят широкое применение при нагрузках(потребителях), расположенных равномерно по площади цеха. Достоинство магистральной схемы питания- сравнительно небольшое количество отходящих линий, что уменьшает расход цветных металлов, сокращение габаритов распределительных устройств. Благодаря применению схемы блока «трансформатор-магистраль» монтаж шинопровода можно вести индустриальным методом. Радиальные схемы электроснабжения применяются в основном там, где оборудование сгруппировано по мощности или по назначению (однотипное). Для электропотребителей ремонтно-механического цеха целесообразно применить смешанную схему электроснабжения, выполненную двумя шинопроводом переменного тока и четырьмя распределительными пунктами. Такая схема питания применяется из-за расположения оборудования. В станочном отделении оно расположено вдоль здания цеха в два ряда(здесь применяется питание шинопроводами).На других участках электрооборудование размещено в отдельных помещениях, здесь предпочтительнее применение РП. 2.2.Расчет мощности цеха. Силовая нагрузка предприятия или цеха обычно состоит из электроприемников различных по мощности и по режиму работы. Определение расчетной максимальной нагрузки по методу коэффициента максимума Км производится в определенном порядке. Составляется таблица. Заполнение отдельных граф и расчеты производятся следующим образом: Все электроприемники в питающей линии разбиваются на группы (А,Б,В) по значениям коэффициента использования Ки (графа 1) Подсчитывается количество электроприемников в каждой группе и в целом по питающей линии В каждой группе указывают минимальную и максимальную мощности. При этом все электроприемники должны быть приведены к ПВ=100% (графа 3); Затем подсчитываются суммарные установленные мощности всех электроприемников, кроме резервных (графа 4); Для каждой питающей линии определяется отношение: m=Pmax/Pmin [3,стр71,ф3.2.3] (1) где: Pmax-наибольшая мощность электроприемника в данной линии (графа 5) [кВт] Pmin-наименьшая мощность электроприемника в данной линии (графа 5) [кВт] Коэффициент использования Ки и cosφ определяется из таблицы.(графа 6); По значениям cosφ определяется tgφ (графа 7); Далее определяется активная мощность смены: Pсм=Kи*Pн [3,стр70,ф3.18] (2) Pн- номинальная мощность Затем определяется реактивная мощность: Qсм=Pсм* tgφ [3,стр70,ф3.19] (3) где: Рсм- сменная мощность [кВт] Для расчетов Киср для данной питающей линии пользуемся данной формулой: Киср=∑Рсм/∑Рн [3,стр68,ф3.13] (4) где: ∑Рсм- суммарная сменная мощность [кВт] ∑Рн- суммарная номинальная мощность [кВт] Среднее значение tgφ линии определяется по формуле: tgφср= ∑Qсм/∑Рсм [3,стр68] (5) где: ∑Qсм- суммарная реактивная мощность [кВАр] По среднему значению tgφ определяется среднее значение cosφ (по линии и цеху). Эффективное число электроприемников nэ (графа 10) определяется различными способами: 1. При числе электроприемников до 5 nэ определяется по формуле: nэ=(∑Рн)2/∑Рн2 [3,стр104,ф4.22] (6) При n>5 и Ки<0,2 обозначим n1- число электроприемников, имеющих мощность больше половины наибольшего по мощности электроприемника данной линии, тогда: n*= n1/ n (7) где: n- общее количество электроприемников (графа 2) Далее определяем суммарную номинальную мощность этих электроприемников. Затем рассчитываем величину Р*: Р*= Рн1/ Рн (8) где: Рн1- суммарная номинальная мощность [кВт] Рн- общая номинальная мощность всех электроприемников [кВт] (графа 4) По n* и Р* определяем n*э по таблице. Тогда nэ определяется по формуле: nэ= n*э* n (9) При n>5 и Ки<0,2 обозначим n1- число электроприемников, имеющих мощность больше половины наибольшего по мощности электроприемника данной линии, тогда: При m>3, Ки≥0,2 эффективное число электроприемников определяется по формуле: nэ=2∑Рн/ Pmax [3,стр105,ф4.24] (10) где: ∑Рн- суммарная номинальная мощность [кВт] Pmax- наименьшая мощность электроприемника в данной линии (графа 5) [кВт] При nэ> n берется nэ= n По таблице по значениям nэ и Ки определяется коэффициент максимума Км (графа 11). По таблице по значениям nэ и Ки определяется коэффициент максимума Км (графа 11). Рм=Км*∑Рсм (графа 12) [3,стр69,ф3.17] (11) где: Км- коэффициент максимума ∑Рсм- суммарная сменная мощность [кВт] Qм=Км*∑Qсм (графа 13) [3,стр72,ф3.26] (12) где: ∑Qсм- суммарная сменная реактивная мощность [кВАр] Далее определяется полная или кажущая мощность по формуле: Sм=√Рм2+Qм2 (графа 14) [3,стр72,ф3.27] (13) Максимальная ток в линии или по цеху определяется по формуле: Iм=Sм/(√3*Uн) (графа15) [3,стр75] (14) Питающая линия 1 (Шинопровод1) Электроприемники группы А: Ки=0,12- №1, №2, №3, №4, №5 №7, №8, №13, №16, Их общее количество 13 шт Рн=7+1,7*4+1,5+2*7+4,5*2+3,5*2+4,5+2*1=51,8кВт. Электроприемники группы Б: Ки=0,17- № 6 Их общее кол-во Рн=10кВт. Электроприемники группы В:Ки=0,6 №17 Их общее кол-во 2. Рн=4,5*2=9кВт m=Рмах/Рмin=10/1=10 Определяем активную и реактивную мощность смены по каждой группе электроприемников. РсмА=КиА*РнА=0,12*51,8=6,216кВт QсмА=РсмА*tgφА=6,216*1,73=10,75кВАр. РсмБ=КиБ*РнБ=10*0,7=7кВт QсмБ=РсмБ*tgφБ=7*1,15=8,05кВАр Рсмв=Кив*Рнв=9*0,6=5,4кВт Qсмв=Рсмв*tgφв=5,4*0,72=3,89кВАр. Всего по линии 1: ∑Рсм1=РсмА+РсмБ+РсмВ=6,216+7+5,4=18,616кВт ∑Qсм1=QсмА+QсмБ+Qсмв=10,75+8,05+3,89=22,69кВАр ∑Рн=51,8+10+5,4=70,8кВт Находим Киср по линии 1: Киср=∑Рсм/∑Рн=18,616/70,8=0,26 Определяем среднее значение tgφср: tgφср= ∑Qсм/ ∑Рсм=22,69/18,616=1,22 Затем определяем cosφср, при tgφср=1,22 cosφср= 0,63, sin φср=0,77 Находим эффективное число электроприемников nэ по 4 способу при n>3 и Ки>0,2: nэ=2∑Рн/ Pmax=2*70,8/10=14,16≈15 шт По значениям Ки и nэ находим коэффициент максимума Км. Он будет равен Км=1,61 Затем рассчитываем активную и реактивную мощности: Рм=Км*∑Рсм= 1,61*18,616=29,972кВт. Qм=Км*∑Qсм=1,61*22,69=36,53кВАр. Далее находим полную мощность: Sм=√Рм2+Qм2 =47,251кВА Далее находим максимальный ток: Iм=Sм/(√3*Uн)=47,251 /(√3*0,38)=71,876 А. Рм=Км*∑Рсм Рм=Км*∑Рсм=1,96*64,4=126,22 кВт Qм=Км*∑Qсм=1,96*74,94=146,88 кВАр. Все остальные питающие линии расчитываются аналогично. Итого поцеху: Количество электроприемников равно 63. Определяем отношение m=Pmax/Pmin=20/1=20 ∑Рсм=Рсм1+Рсм2+Рсм3+Рсм4+Рсм5+Рсм6=18,616+6,438+22,942+2,803+28,23+ +3,242=82,271кВт ∑Qсм=Qсм1+Qсм2+Qсм3+Qсм4+Qсм5+Qсм6=22,69+9,986+15,737+2,803+ =16,918+5,609=73,743кВАр ∑Рн=70,8+49,54+70,62+13,5+74+27,81=306,27кВт. Находим Киср по цеху: Киср=∑Рсм/∑Рн=82,271/306,27=0,269 Определяем среднее значение tgφср: tgφср= ∑Qсм/ ∑Рсм=73,743/82,271=0,896 Затем определяем cosφср, cosφср=0,744, sin φср=0,668 Находим эффективное число электроприемников nэ по 4 способу, т.к. m>3, Ки>0,2: nэ=2∑Рн/ Pmax=2*306,27/20=30,65≈31 шт По значениям Ки и nэ находим коэффициент максимума Км. Он будет равен Км=1,24 Затем рассчитываем активную и реактивную мощности: Рм=Км*∑Рсм=1,24*82,271=102,016кВт. Qм=Км*∑Qсм=1,24*73,743=91,44кВАр. Далее находим полную мощность: Sм=√Рм2+Qм2 =136,998кВА. Далее находим максимальный ток: Iм=Sм/(√3*Uн)=136,998/(√3*0,38)=208,395 А. Данные расчетов сводим в таблицу 2. 2.3. Выбор трансформаторов. Число трансформаторов определяем в зависимости от категории потребителей. Обычно: Для 3 категории- 1 трансформатор Мощность трансформаторов цеховой подстанции Sтр находится по формуле: Sтр=Kр*Sм [кВА] (15) где: Kр- коэффициент возможного расширения производства, который берется в пределах 1,1-1,4. Sм- расчетная максимальная мощность цеха [кВА] Далее по каталогу выбираем необходимые трансформаторы , их технические данные выписываем в таблицу. Таблица 3.
Трансформатор ТМ 250/10/0,4 .Трансформатор с масляным охлаждением, мощностью 250 кВА, напряжением с высокой стороны ВН-10 кВ, со стороны НН-0,4 кВ. 2.4.Расчет и выбор аппаратов защиты и линий электроснабжения. 2.4.1.Расчет и выбор аппаратов защиты и распределительных устройств. 2.4.1.1.Выбор высоковольтного предохранителя. 1.Определяем номинальный рабочий ток цехового трансформатора по формуле Iрасч=Sн/√3*Uн , где Sн- номинальная мощность выбранного трансформатора, кВА Uн- напряжение трансформатора с высокой стороны, кВ Iрасч=250/1,73*10=14,45А Выбираем предохранительпо номинальному напряжению, току, конструктивному исполнению и месту его установки Таблица №4
ПК -10/30 предохранитель внутренней установки с кварцевым заполнителем, на номинальное напряжение 10 кВ, номинальный ток патрона 30А Расчет и выбор автоматических выключателей низкого напряжения. Автоматические выключатели являются наиболее совершенными аппаратами защиты, надежными, срабатывающими при перегрузках и КЗ в защищаемой линии. Чувствительными элементами автоматов являются расцепители: тепловые, электромагнитные и полупроводниковые. Автоматические выключатели на питающих линиях НН (от трансформатора по цеху) выбирают по току, напряжению, конструктивному исполнению. 1. Определим токи в линиях к электропотребителям (ответвления к станкам) Iр=Рном/(√3* Uн*соsφ*η) где Рном- номинальная мощность двигателя; Uн- номинальное напряжение НН=380 В; Соsφ- коэффициент мощности двигателя; η – кпд двигателя. №1 , №5 Iр=7/( √3*0,38*0,5*0,85)=25,089А № 2, №3, №18 Iр=1,7/( √3*0,38*0,5*0,85)=6,093 А № 4 Iр=1,5/( √3*0,38*0,5*0,85)=5,38 А № 6, №31 Iр=10,0/( √3*0,38*0,65*0,9)=27,57 А № 7, №13, 20, 15, 21, 23, 29 Iр=4,5/( √3*0,38*0,5*0,84)=16,129 А № 17, 24, 34 Iр=4,50/( √3*0,38*0,8*0,94)=10,08 А №8 Iр=3,5/( √3*0,38*0,5*0,85)=12,54 А №9, 19, 22 Iр=4,62/( √3*0,38*0,5*0,86)=16,559 А № 10 Iр=3,14/( √3*0,38*0,5*0,86)=11,254 А №11 Iр=2,8/( √3*0,38*0,5*0,86)=10,036 А №12 Iр=11,8/( √3*0,38*0,65*0,86)=32,53 А № 14 Iр=1,125/( √3*0,38*0,5*0,86)=4,032 А № 16 Iр=1/( √3*0,38*0,5*0,86)=3,584 А № 25 Iр=20/( √3*0,38*0,8 *0,86)=44,803 А № 26 Iр=4,0/( √3*0,38*0,7*0,86)=10,241 А № 30 Iр=15/( √3*0,38*0,8*0,86)=33,602 А Все расчитанные токи заносятся в таблицу №8 графа 7. 2.Общий автомат по цеху, после трансформатора, выбирается по пиковому току: Iпик= Iпуск наиб+ Iмах- Iном Iпик=268,818+208,395-44,803=432,41 А Iпуск наїб=44,803*6=268,818 А Iмах=208,395 А- общий ток по цеху I0тс=1,2* Iпик=1,2*432,41=518,89 А Котс=518,89/229,23=2,26 Iт.р.=1,2*208,395=229,23 А Выбираю ВА 51-35 Iном=250 А, Iтеп рас=250 А, ку(тр)=1,25 ку(эмр)=12 3.Выбираем автоматические выключатели к шинопроводам и распределительным пунктам: Линия 1 (шинопровод) Iн.р.=1,2*71,88=79,068А Iпик=27,57*6 +71,88-27,57=209,73 А I0тс=1,2*209,73=251,676 А Ко=251,676/79,068=3,18 ВА 51-33 Iном=160 А, Iтеп рас=80 А, ку(тр)=1,25, ку(эмр)=10 Расчеты автоматических выключателей к остальным линиям: линия 2(шинопровод), линия 3(РП-1), линия 4(РП-2), линия 5 (РП-3), линия 6 (РП-4) проводятся аналогично. Результаты расчетов представлены в таблице №5. Таблица №5
4.Выбор автоматических выключателей к станкам и механизмам. Шинопровод 1 №1 , №5 Iн.р.=1,25*25,089=31,36 А Iн.р.=31,5 А Iпуск= 6*25,089=150,534 А I0тс=1,2*150,534 =180,64 А Ко=180,64/31,5=5,73 ВА 51Г-31 Iном=100А, Iтеп рас=31,5 А, ку(тр)=1,35 ку(эмр)=7 Расчет автоматических выключателей к остальному оборудованию выполняется аналогично. Результаты расчетов приведены в таблице №8 «сводная ведомость нагрузок» 2.4.1.3.Выбор распределительных пунктов (РП) Распределительные пункты выбираются по напряжению, числу подключенных приемников электроэнергии, расчетной нагрузке по условию: Суммарный номинальный ток расцепителей встаиваемых выключателей не должен превышать номинальный рабочий ток распределительного пункта. ΣIРП³ ΣIн.расц Линия 3 (РП-1) суммарный ток расцепителей ΣIн.расц=2*25+2*16+2*100+2*16+25=339 А Выбираю ПР85-3080-21-У3 на номинальный ток 400 А Таблица № 6
Выбранные РП заносятся в таблицу №8 (графа1), номинальные токи РП- в графу 2 таблицы №8. ПР85-3080-21-У3- пункт распределительный, -85-номер разработки серии, -3-исполнение пункта навесное, ввод сверху и снизу, -080- номер схемы, с выключателем на вводе, с номинальным током 630 А, -21- степень защиты оболочки IP21: защита от проникновения внутрь пальцев, предметов, и от вертикальных капель воды, -У- для умеренного климата, 3-категория размещения (для закрытых помещений с искусственной вентиляцией). 2.4.2.Расчет и выбор линий электроснабжения, проверка питающей сети на потерю напряжения. 2.4.2.1.Выбор кабеля между заводской и цеховой подстанцией (с 1. Определить экономическое сечение кабеля по формуле Sэк=Iном / jэк высокой стороны). Где Iном- номинальный ток ВВ предохранителя (данные выбранного ВВ предохранителя в таблице №4), jэк- экономическая плотность тока, берется по числу часов использования максимума нагрузки в год. jэк=1,7 (Тм=3200 час)-для кабелей с резиновой и ПВХ изоляцией Sэк= 30/1,7=17,64 мм2 Выбираю кабельАВВБ 4х16, Iд.д60 А в воздухе (ПУЭ рекомендует кабель между заводской и цеховоц п/ст прокладывать по воздуху). 60А≥30 А- условие по нагреву выполняется. 60А≥14,45 А 30 А-номинальный ток высоковольтного предохранителя 14,45 А-ток цехового трансформатора (формула 23) 2. Находим потери напряжения в кабеле по формуле [4, стр 159, ф.5.33] ΔU%=√3*100*14,45*0,7*(1,16*0,744+0,09*0,668)/10000=3,58% (22) 3,58%˂5% - условие выполняется. АВВБ 4х16- кабель с алюминиевой токопроводящей жилой, с ПВХ изоляцией, защитная оболочка ПВХ, защитный покров – броня из 2-х стальных лент, наружный покров- кабельная пряжа, кол-во рабочих жил-4 сечением 16 мм2. 2.4.2.2.Выбор сечений проводов и кабелей по цеху. 1. Определим экономическое сечение кабеля по формуле [4, стр 151] Sэк=Iном / jэк *1,4 (23) Iном-номинальный ток на линии jэк- экономическая плотность тока, берется по числу часов использования максимума нагрузки в год. jэк принимаю равным 1,7 ( для 3200 ч. максимума нагрузки) для алюминиевых проводов 2. Выбрать марку кабеля в зависимости от условий прокладки, выбранное сечение проверить на нагрев. По нагреву должно соблюдаться условие: Iдоп ≥ Iном Где Iдоп- допустимый ток проводника, А Iном- номинальный ток автоматического выключателя,А (теплового расцепителя) Проверить выбранное сечение на потерю напряжения .Должно соблюдаться условие: ΔU%≤ 5% Линия 1( шинопровод ) Sэк=71,876/1,4*1,7=30,2 мм2 80 А-ток теплового расцепителя выбранного автомата. Sст=4х35 Iдоп=90 А Выбираю АВВГ (4х35) 90А³80А-условие по нагреву выполняется Проверяю на потерю напряжения ΔU%=√3*100*71,876*0,0162(0,89*0,63+0,08*0,77)/380=0,936% 0,94%< 5% По Sэк=30,2 мм2 выбираю шинопровод марки ШРА 15*3, проложенный в воздухе Iдоп=165 А 165 А³80А –условие на нагрев выполняется ΔU%=√3*100*71,876*0,043(0,475*0,63+0,2*0,77)/380=0,8% 0,8%< 5% Расчет и выбор шинопровода (линия 2) по Sэк, проверка его на нагрев, а также выбор кабелей к РП-1, РП-2, РП-3, РП-4 проводятся аналогично Выбранные шинопроводы и кабели вместе с результатами проверок заносятся в таблицу №7. Таблица 7
2.4.2.3. Расчет ответвлений к станкам №1, №5 Sэк=25,089/1,4*1,7=10,54мм2 Iдоп= 31,5 А уставка срабатывания теплового расцепителя автомата Sст=10 мм2 Iд.д= 42А 42 А>31,5 А АВВГ 4х10- кабель с алюминиевой жилой, ПВХ оболочкой, без наружного покрова, 4-х жильный, сечение каждой жилы 10 мм2. Аналогично рассчитываем ответвления к остальному оборудованию. №2 Sэк=6,093/1,4*1,7=2,56 А Sст=2,5 мм2 Iдоп=8 А Iд.д=19 А 19 А>8 А АВВГ 4х2,5 Все выбранные кабели заносим в таблицу №8 графы13-14. 2.4.2.4.Проверка сети НН на потерю напряжения Определяем потери напряжения к самому удаленному станку №17(вентилятор на 1 линии); ΔU%=√3*100*57,144 *0,015(0,894*0,65 +0,088*0,75)/380=0,25% Найдем суммарные потери напряжения (в линии и к станку): ∑ ΔU%= ΔU%лин+ ΔU%каб.лин+ ΔU%отв (26) ∑ ΔU%=0,936+0,8+0,25=1,986% 1,986%<5% | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||