Курсовая ыв. Токарный цех

• Название: Токарный цех
• Анкор: Курсовая ыв
• Дата: 10.04.2022
• Размер: 232.8 Kb.
• Имя файла: 1111111 (1).docx
• Тип: Документы; #460147
• страница: 1 из 2

ВВЕДЕНИЕ

Темой курсового проекта является выбор электрооборудования и электроснабжение токарного цеха БПО ЛВМУ ПАО «Сургутнефтегаз».

Токарный цех –это производственное и административное подразделение, в котором выполняется определенный комплекс работ в соответствии со специализацией производства.

Токарный цех ЛВМУ ПАО «Сургутнефтегаз» эксплуатируется длительное время. За последние годы электротехническая промышленность ушла далеко вперед. Эксплуатируемое оборудование морально устарело, а так же за период его эксплуатации произошел физический износ, приведший к большим эксплуатационным затратам.

Развитие и усложнение структуры систем электроснабжения, возрастающие требования к экономичности и надежности их работы в сочетании с изменяющейся структурой и характером потребителей электроэнергии, широкое внедрение устройств управления распределением и потреблением электроэнергии на базе современной вычислительной техники ставят проблему подготовки высококвалифицированных инженеров.

Но повышение надежности связано с увеличением стоимости системы электроснабжения, поэтому важной задачей должно считаться определение оптимальных показателей надежности, выбор оптимальной по надежности структуры системы электроснабжения. Также важной задачей является обеспечение требуемого качества электроэнергии. Низкое качество электроэнергии приводит помимо прочих нежелательных явлений к увеличению потерь электроэнергии как в электроприемниках, так и в сети. Важное значение приобрело измерение показателей качества электроэнергии.
Замена всего электрооборудования которое находится на территории цеха подлежит замене так как является устаревшим, морально и физически изношен-ным.
1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
1.1 План цеха с указаниями электроприемников
Последовательность выполнения различных видов обработки, направленная на превращение заготовки в готовую деталь, составляет технологический процесс. Технологический процесс -- это часть производственного процесса, содержащая действия по изменению и последующему определению состояния предмета производства.

Участок токарного цеха (УТЦ) предназначен для обеспечения производимой продукции всего цеха. Он является составной частью цеха металлоизделий машиностроительного завода. УТЦ имеет станочное отделение, где размещен станочный парк, вспомогательные (склады, инструментальная, мастерская и др.) и бытовые (раздевалка, комната отдыха) помещения. Транспортные операции выполняются с помощью кран-балок и наземных электротележек. Участок получает электроснабжение (ЭСН) от цеховой трансформаторной подстанции (ТП) 6/0,4 кВ; расположенный в пристройке металлоизделий.

Схемы электрических сетей бывают радиальными, магистральными и смешанными. Радиальные схемы характеризуются тем, что от источника питания, например от распределительного щита, отходят линии, питающие непосредственно мощные приемники электроэнергии или отдельные распределительные пункты, от которых по самостоятельным линиям питаются более мелкие приемники. Радиальные схемы могут служить сети насосных или компрессорных станций, а также сети взрывоопасных и пожароопасных помещений и установок. При радиальных схемах используются изолированные провода и кабели. Радиальные схемы обеспечивают высокую надежность питания отдельных потребителей, так как при аварии отключается только поврежденная линия. Все потребители могут потерять питание только при повреждении на сборных шинах.

Радиальные схемы позволяют легче решать задачи автоматизации. Однако сети, построенные по таким схемам, требуют больших капитальных вложений из-за значительного расхода проводов и кабелей, большого количества защитной и коммутационной аппаратуры и обладают худшими экономическими показателями. Магистральные схемы находят наибольшее применение при равномерном распределении нагрузки от распределительных щитов и при питании приемников электроэнергии одного технологического агрегата или одного технологического процесса. Магистрали выполняют кабелями, проводами, шинопроводами и присоединяют к распределительным щитам подстанции или непосредственно к трансформатору при схеме трансформатор -- магистраль. Магистральная схема менее надежна, чем радиальная, поскольку при повреждении магистрали происходит отключение всех потребителей, присоединенных к ней. Применение резервирования по сети устраняет этот недостаток.
1.2 Ведомость потребителей электроэнергии с указанием необходимых данных для проектирования
Таблица 1.2 – Ведомость потребителей электроэнергии

Оборудование		Pном, кВТ	n, шт	∑P	Kи	cosφ		Tgφ
1		2	3	4	5	6		7
Пресс-ножницы	5,5		1	5,5	0,14		0,5	1,73
Станок токарно-винторезный		15,0	1	15,0	0,14	0,5		1,73
Станок токарный		4	1	4,0	0,14	0,5		1.73
Заточный станок		4	1	4,0	0,14	0,5		1,73
Станок токарный	11		1	11,0	0,14		0,5	1,73

Продолжение таблицы 1.2

Сверлильный станок	4	2	8,0	0,14	0,5	1,73
Электрокотел	9	1	9,0	0,60	0,8	0,75
Кран-балка	1,9	1	1,9	0,40	0,5	1,73

1.3 Характеристика потребителей электроэнергии и определение категории электроснабжения.
Приемником электрической энергии (электроприемником) называется аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии для ее использования.

Потребителем электрической энергии называется электроприемник или группа электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещающиеся на определенной территории.

В соответствии с ПУЭ в отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники разделяются на следующие три категории:

Электроприемники I категории – электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. Из состава электроприемников I категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования.

По надежности электроснабжения в соответствии с требованиями ПУЭ электроприемники токарного цеха относятся ко II категории.

Электроприемники II категории – 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. Для таких приемников также должно предусматриваться резервное питание, но переключение на него может производиться вручную.

Важной характеристикой электроприемника является коэффициент мощности cos(φ). Коэффициент мощности является паспортной характеристикой, отражающей долю потребляемой активной мощности при номинальных нагрузке и напряжении. Номинальное значение cos(φ) электродвигателя зависит от его типа, номинальной мощности, частоты вращения и других характеристик.

2 РАСЧЕТНО – ТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
2.1 Выбор схемы электроснабжения и величины питающих напряжений
Выбор рациональной схемы электроснабжения наряду с выбором напряжения является одним из главных вопросов, решаемых при разработке проекта реконструкции системы электроснабжения. Оба данных вопроса рассматриваются в неразрывной связи друг с другом.

Выбор того или иного стандартного напряжения определяет построение всей системы электроснабжения промышленного предприятия. Для получения наиболее экономичного варианта электроснабжения предприятия в целом напряжение каждого звена системы электроснабжения должно выбираться прежде всего с учетом напряжений смежных звеньев. Выбор напряжений основывается на сравнении технико-экономических показателей различных вариантов в случаях когда:

• 
  от источника питания можно получать энергию при двух напряжениях или более;
  
• 
  при проектировании электроснабжения предприятий приходится расширять существующие подстанции и увеличивать мощность заводских электростанций;
  
• 
  сети заводских электростанций связывать с сетями энергосистем.
  

Напряжение 6 кВ применяются в питающих и распределительных сетях средних предприятий на второй и последующих ступенях распределительных сетей крупных предприятий при применении вводов на первой ступени электроснабжения. Применение напряжения 6 кВ должно обусловливаться наличием электрооборудования на 6 кВ и технико-экономическими показателями при выборе величины напряжения.

Схема электроснабжения определяется технологическим процессом производства, категорией надежности электроснабжения, взаимным расположением трансформаторных подстанций или ввода питания и электроприемников, величин их мощности, расположение и конструктивное исполнение линий.

Для потребителей второй категории предусматриваются двухцепные радиальные схемы. Эти схемы применяют для питания сосредоточенных нагрузок большой мощности, при неравномерном размещении приемников на отдельных его участках, при исчезновении напряжения на одной из секций часть потребителей, восстанавливается автоматическим включением секционного выключателя. Эта схема удовлетворяет так же следующим условиям:

• 
  сокращается число ступеней трансформации и приближается источник высшего напряжения к потребителю;
  
• 
  не предусматриваются специальные резервные линии и трансформаторы;
  
• 
  все элементы схемы в нормальном режиме находятся под нагрузкой и работают раздельно.
  

Достоинством радиальной схемы заключается в высокой надежности и в удобстве автоматизации. Она проста, безопасна и удобна в эксплуатации, экономична, удовлетворяет характеристике окружающей среды, обеспечивает применение индустриальных методов монтажа.

2.3 Расчет электрических нагрузок
От расчета электрических нагрузок зависят исходные данные для выбора всех элементов системы электроснабжения и денежные затраты при установке, монтаже и эксплуатации выбранного электрооборудования.

Завышение ожидаемых нагрузок приводит к удорожанию строительства, к перерасходу проводникового материала и неоправданному увеличению мощности трансформаторов.

Занижение нагрузок может привести к минимальным потерям мощности, перегреву проводов и кабелей, сокращению срока их службы.

Расчет электрических нагрузок ведут методом коэффициента спроса.

2.2.1 Определяем активную расчетную максимальную нагрузку по формуле (4,С.84):
Р_мах = К_с · Р_ном, кВт, (2.1)
где Р_у - установленная мощность электроприемника, кВт;

к_с - коэффициент спроса.
Р_см1 = 0,14·(5,5+15,0+4,0+4,0+11+8) =6,65 кВт;

Р_см2 = 0,6·9 =5,4 кВт;

Р_см3 = 0,4·1,9 =0,76 кВт;

∑P_см = P_см1 + P_см2+ P_см3 кВт;

∑P_max =6,65 +5,4+0,76 =12,81 кВт.



2.2.2 Определяем реактивную расчетную максимальную нагрузку цеха по формуле (4,С.83):
, вар; (2.2)
где, – коэффициент реактивной мощности;
= 6,65 1,73 = 11,5 вар;

= 5,4 0,75 = 4,05

= 0,76 1,73 = 1,3

∑ =11,5 +4,05+1,3 =16,85 кВт.
2.2.3Определим коэффициент силовой сборки по формуле (2, С.49):
m = Pн max/Pн mi (2.3)
m = 28/4 = 7 > 3
2.2.4 Определим средний коэффициент использования по формуле (2, С.49):
К_и.ср = 12,81/16,85 = 0,7  0,2; (2.4)

2.2.5 В зависимости от m и К_и.ср определим эффективное число электроприемника, если m 3 и К_и  0,2; n  10, то n_эф определяется по формуле (4, С.49):


(2.5)

2.2.6 Определим коэффициент максимума по таблице 1.5.3 с.26,

при n_эф =8  и К_и.ср = 0,4 коэффициент максимума К_мах = 1,33.


2.2.7 Определим максимальную активную нагрузку по формуле (2.1):
Р _max = 1,33 ∙ 12,81 = 17,03кВт (2.)6
2.2.8 Определим максимальную реактивную нагрузку по формуле при n_эф  10
Q_max = ∑Q_см = 16,85 кВар (2.7)

2.2.9 Определяем полную расчетную максимальную мощность на подстанции по формуле (4,С.84):

_(2.8)

2.4 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов
Так как условие выполняется, то мощность трансформаторов выбрана правильно, следовательно, выбранные трансформаторы обеспечивают электроснабжение подстанции, как в нормальном, так и в аварийном режиме.

В моём токарном цеху расположено оборудование, такие как:

- заточные станки служат для затачивания металлорежущего инструмента.

- пресс – ножницы служит для заготовительных производств, для резки полосового, сортового, фасонного проката, пробивки отверстий, вырубки открытых пазов.

- токарный винторезной станок служит для выполнения разнообразных токарных работ по чёрным и цветным металлам, включая точение конусов, нарезание метрической, модульной, дюймовой и питчевых резьб.

- сверлильный станок (марка) служит для сверления глухих и сквозных

отверстий в сплошном материале, рассверливания, зенкерования, развертывания, нарезания внутренних резьб, вырезания дисков из листового материала.

- кран балка служит для переноса технических отходов, либо оборудования которое подлежит ремонту и других тяжелых грузов, которые не может поднять человек.

Так же присутствуют резервные отходящие линии для дальнейшего добавления нового оборудования либо других потребителей.

Все оборудование в цеху не потребляет большой мощности и поэтому для питания данного оборудования установлен трансформатор ТМ-400/6 который взят с запасом на дальнейшую модернизацию цеха, добавление нового оборудования и других потребителей.
2.5 Расчет и выбор распределительной сети и ее защиты

2.5.1 Определим расчетный ток для выбора сечения провода для электродвигателя компрессорной установки по формуле (4,С.130):
(2.9)
2.5.2 Определим сечение кабеля по условию нагрева в зависимости от длительно допустимой токовой нагрузки по условию (4,С.124):
І_д = 25 А > І_расч = 16,7 А (2.10)
выбираем сечение провода 4 мм², марка кабеля АВВГ 4×4 мм², I_доп = 27 А.

2.5.3 При выборе автоматов должны соблюдаться условия (2,С.90):
I_н.а = 100 А ≥ I_р = 53,24 А (2.11)

I_у.т = 100 А ≥ 1,6 ∙ 53,24 = 85,2 А

I_отс = 12 I_н.т = 12 ∙ 100 = 1200 А ≥ 1,5 ∙ 7 ∙ 53,24 = 560 А

Так как условие выполняется, выбираем автомат серии ВА57-35
I_н = 100 А; I_у.т = 100 А; I_отс = 1200 А.
Остальные расчеты сводим в таблицу
Таблица 2.5.4 – Расчет и выбор распределительной сети и защитной аппаратуры

Наименование	Iр А	Марка и сечение кабеля мм²	Iдоп А	серия АВ	Iн.а А	Iу.т А	Iотс А
Пресс-ножницы	16,7	ВВГ 4×4	27	ВА57-35	100	100	1200
Станок токарно-винторезный	45,5	ВВГ 4×4	55	ВА57-35	100	80	960
Станок токарный	12,15	ВВГ 4×4	27	ВА57-35	63	32	384
Заточный станок	12,15	ВВГ 4×4	27	ВА57-35	63	32	384
Станок токарный	33,4	ВВГ 4×4	35	ВА57-35	100	63	756
Сверлильный станок	12,15	ВВГ 4×4	27	ВА57-35	25	16	192
Электрокотел	17,09	ВВГ 4×4	27	ВА57-35	63	32	384
Кран-балка	5,7	ВВГ 4×4	10	ВА57-31	25	16	192

2.6 Расчет и выбор магистральной силовой сети и ее защиты
Схемы цеховых сетей делят на магистральные и радиальные. линию цеховой электрической сети, отходящую от распределительного устройства низшего напряжения цеховой ТП и предназначенную для питания отдельных наиболее мощных приемников электроэнергии и распределительной сети цеха, называют главной магистральной линией. Главные магистрали рассчитаны на большие рабочие токи (до 6300 А); они имеют небольшое количество присоединений.

Магистральные электрические сети выполняются изолированными проводами, кабелями и шинами. В отдельных случаях применяются голые провода. Род и способ прокладки сети должны соответствовать:

1. 
   состоянию окружающей среды;
   
2. 
   месту прокладки сети;
   
3. 
   принятой схеме сети.
   

Сечения проводников цеховых сетей выбирается:

1. 
   по условиям нагрева током нагрузки;
   
2. 
   по условиям защиты от токов КЗ и перегрузки;
   
3. 
   по условиям механической прочности.
   

Выбранные сечения проводов проверяются:

1. 
   по допустимой потере напряжения в сети рабочем режиме, в период прохождения по сети пусковых токов и в аварийном режиме;
   
2. 
   по экономической плотности тока;
   
3. 
   на динамическую и термическую устойчивость при токах КЗ.
   

Выбор сечений проводников по условиям нагрева производится следующим образом
2.6.1 Распределим нагрузку на силовых щитах следующим образом:

№ щита	1	2	3
Потребитель	Станки	Кран-мостовой	Электрокотел
Ру, кВт	43,5	1,9	9
соs φ	0,5	0.5	0,8

2.6.2 Определим расчетный ток группы электроприемников, питающихся от щита № 1 по формуле (2.9):
I_р = 43,5/ · 0,38 · 0,5 = 132 А
2.6.3 Определим сечение кабеля по условию нагрева в зависимости от длительно допустимой токовой нагрузки по условию (2.10):
I_доп = 160 А > I_р = 132 А;
В соответствии с ПУЭ выбираем сечение провода 25 мм², марка провода ВВГ 525 мм², I_доп = 160 А.

2.6.4 При выборе автоматического выключателя должны соблюдаться следующие условия (2.11):
I_н.а ≥ I_р

I_у.т ≥ 1,6 I_р

I_у.э ≥ (1,25  1,5)I_пик

I_н.а = 200 А ≥ I_р = 132 А

I_у.т = 250 А ≥ 1,6 ∙ 132 = 211,2 А

I_отс = 840 А ≥ 1,5 ∙ 332 = 498 А
где

Принимаем выключатель серии А3130: I_на = 200 А; I_у.э= 840 А; I_у.т = 200 А. Остальные данные сведены в сводную таблицу.
Таблица 2.6.5 – Расчет и выбор магистральной силовой сети

Наим. силового щита	Рном кВт	Iр А	Сечение и марка кабеля мм²	Iдоп А	Тип автомата	Iн.А А	Iу.т А	Iотс А
ЩС-1	43,5	132	ВВГ525	160	ВА57-35	200	250	1000
ЩС-2	1,9	5,7	ВВГ44	35	ВА57-35	100	80	840
ШС-3	9	17,1	ВВГ 4×2,5	60	ВА57-35	100	80	840

2.7 Расчет токов короткого замыкания в системах электроснабжения напряжением до 1000
Расчет токов короткого замыкания в системах электроснабжения напряжением до 1000 В требуется для проверки работы электроаппаратов и проводников в режиме сверхтоков, а также для проверки автоматического отключения линий в сетях до 1000 В с глухозаземленной нейтралью при возникновении замыканий на корпус.





Рисунок 2.1 - Расчетая схема и схема замещения
2.7.1 Найдем сопротивление силового трансформатора мощностью 400 кВА по формуле (2, С.102):
(2.12)
где Р_к - потери КЗ, кВт;

U_ном - номинальное напряжение обмотки низшего напряжения, кВ;

S_ном - номинальная мощность трансформатора, кВА.

Полное сопротивление трансформатора по формуле (2, С.102):
(2.13)
где U_к - напряжение КЗ, кВ.



2.7.2 Найдем индуктивное сопротивление трансформатора по формуле (2, С.102):
(2.14)

2.7.3 Сопротивление трансформатора тока принимаю по таблице (2, С.102):

r_m.m = 0,05 мОм; х _xm.m = 0,07 мОм. (2.15)
2.7.4 Для защиты трансформатора принимаю автоматический выключатель типа ВА на 400 А, который имеет согласно таблицы (2, С.102):
r_a = 0,1 мОм; x_a = 0,15 мОм. (2.16)
2.7.5 Найдем общее активное и индуктивное сопротивление всего электрооборудования расчетной схемы по формуле (2, С.102)

r_Σ = r_т + r_т.т + r_к.в + r_ш + r_к (2.17)
x_Σ = x_т + x_т.т + x_к.в + x_ш (2.18)
где r_т, x_т - активное и индуктивное сопротивления понижающего трансформатора;

r_т.т, x_т.т - активное и индуктивное сопротивления первичных обмоток трансформаторов тока;

r_к.в, x_к.в - активное и индуктивное сопротивления токовых катушек автоматических выключателей;

r_ш, x_ш - активное и индуктивное сопротивления шин;

r_к - суммарное сопротивление различных контактных соединений;
r_ =0,0000055+0,05+0,1+0,0156 + 15 = 15,167мОм
х_ = 0,000017 + 0,07 + 0,15 + 0,00447 = 0,224487 мОм
2.6.6 Найдем ток трехфазного КЗ в точке К1 по формуле (2, С.101):
(2.19)
где U_ном - номинальное напряжение сети, В.

2.6.7 Рассчитаем ударный ток по формуле (2, С.101)
(2.20)

2.8 Выбор питающего кабеля и оборудования подстанции 6/0,4 кВ
Питающим проводом считается провод, который идет от ПС 35/6 кВ до КТПН – 6/0,4. Провод проложен в воздухе.

2.8.1 Определим расчетное значения тока для выбора сечения провода, из формулы (2.9):


I_р = 400/ ∙6 = 38,5 А
2.8.2 По таблице определим сечение провода s = 10 мм², ток I_д = 84 А из условия (2.10):
I_д ≥ I_р, (2.21)
где I_д – длительный допустимый ток, А;

I_р – расчетный ток, А;

I_д = 84 А ≥ I_р = 38,5 А
Выбираем марку кабеля АВВГ 3х70+1х35

2.8.3 Проверим провод на потерю напряжения по формуле (2, С102.):

(2.22)
где L – длина питающего кабеля, км;

r₀, x₀ – активное и индуктивное сопротивления кабеля, Ом/км.

что в пределах допустимого.
2.8.4 Определяем расчетный ток по формуле (2.9):

2.8.5 Выбираем шины для линии 0,4 кВ. Для этого выбираем сечение по экономической плотности тока по формуле (2, С. 102)


где I_расч- расчетный ток;

j_эк – экономи­ческой плотности

Марка шины А – 695, допустимый ток нагрузки I_доп = 2670 А. и проверяем выбранное сечение по допустимому току по условию (4, С. 124):

I_доп = 2670 А  I_расч = 579,7 А
2.8.6 Определяем момент сопротивления шин при установки их плашмя по формуле (2, С. 270):



2.8.7 Напряжение в материале шины, возникающее при воздействии изгибающего момента, по формуле (2, С. 227):

Где l – расстояние между опорными изоляторами, см;

а – расстояние между осями шин смежных фаз, см;

W – момент сопротивления, см³.

2.8.8 Шины механически прочны, если выполняется условие (5, С. 70):
σ_расч ≤ σ _доп (2.26)
1,09 Мпа < 65 МПа
где σ_доп - допустимое механическое напряжение в материале шин.

Условия выполняются, значит, шины механически прочны.

2.8.9 Выбираем вводной выключатель со стороны 0,4 кВ, по условиям, указанным на (2, С. 275):
U_у= 0,4 кВ = U_ном = 0,4 кВ
I_max= 1000 А < I_ном = 579,7 А
I_у.т = 7000 А ≥ 1,6 ∙ 14,3 = 927,52А
I_у.е. = 1000 А ≥ 1,5 ∙ 579,7 = 869,55 А