Департамент Смоленской области 

     по  образованию, науке  и молодежной политике 

     СО  ГОУ СПО ЯИТ 
 

     Допущен к защите

     Зам. директора по учебной  работе

     Соболь  Н.В. 
 

     Электрооборудование и электроснабжение  

     Электромеханического цеха 

     Дипломный проект  

     270 116 ЭЛ – 6 П.З. 
 
 

         Студент                            Шубенков Д.В.

     Руководитель                  Браташ Л.Г.

       Консультант                    Галкина Е.А. 
 
 
 

     г. Ярцево

     2008 г. 

 
 

 
Содержание

 

Стр.

 

Введение…………………………………………………………………………..3

1. Техническо-конструкторская часть

1.1. Общая характеристика проектируемого цеха……………………………..6

1.2. Расчёт элетроосвещения…………………………………………………….7

1.3 . Расчёт вентиляционной установки для цеха…………………………….13

1.4. Расчёт грузоподъёмного  механизма……………………………………...17

1.5. Разработка  схемы управления мостового крана…………………………20

1.6. Характеристика  мостового крана…………………………………………26

1.7. Расчёт и  выбор электродвигателя………………………………………....27

1.8. Разработка  электрической принципиальной схемы  управления и выбор аппаратуры управления, защиты электропривода механизма подъёма

мостового крана…………………………………………………………………34

1.9. Расчет заземления……………………………………………………….….40

1.10. Компенсация реактивной мощности……………………………………..42

1.11. Расчет токов короткого замыкания………………………………………44

2. Организация производства

 2.1. Организация проверки и наладки электрооборудования после монтажа            или ремонта…………………………………………………………………........45

2.2.Составление ведомости на запасное электрооборудование и материалы, необходимые для эксплуатации оборудования……………………………….48

3.Экономическая часть

3.1. Спецификация электрооборудования ……………………………….........50

3.2. Смета на выполненные работы……………………………………….........52

3.3. Расчет численности рабочих………………………………………….........55

3.4. Расчет заработной платы…………………………………………………...60

3.5. Технико-экономические показатели………………………………………62

3.6. Задачи энергохозяйства……………………………………………….........63

4. Охрана труда

4.1.Охрана труда при работе в электроустановках, связанных с подъёмом на высоту……………………………………………………………………………65

4.2.Охрана труда  при производстве работ при  по предотвращению аварий и  ликвидация последствий……………………………………………………….66

Литература………………………………………………………………...…….67

 
 
 
 
 
 

      Введение

    Первое  место по количеству потребляемой электроэнергии принадлежит промышленности, на долю которого приходится более 60% вырабатываемой в стране энергии. С помощью электрической  энергии приводятся в движение миллионы станков и механизмов, освещение помещений, осуществляется автоматическое управление технологическими процессами и др. Существуют технологии, где электроэнергия является единственным энергоносителем.

    В связи с ускорением научно-технологического прогресса потребление электроэнергии в промышленности значительно увеличилось благодаря созданию гибких автоматизированных производств.

    Энергетической  программой предусмотрено создание мощных территориально-производственных комплексов (ТПК) в тех регионах, где сосредоточены крупные запасы минеральных и водных ресурсов. Такие комплекс добывают, перерабатывают, транспортируют энергоресурсы, используя в своей деятельности различные электроустановки по производству, передаче и распределению электрической и тепловой энергии.

    Энергетической  программой России предусматривается  дальнейшее развитие энергосберегающей  политики. Экономия энергетических ресурсов должна осуществляться путем перехода на энергосберегающие технологии производства; совершенствования энергетического оборудования; реконструкции устаревшего оборудования; сокращения всех видов энергетических потерь и повышения уровня использования вторичных ресурсов; улучшения структуры производства, преобразования и использования энергетических ресурсов.

    Современная энергетика характеризуется нарастающей  централизацией производства и распределения электроэнергии. Энергетические системы образуют несколько крупных энергообъединений.

    Объединение региональных ОЭС в более мощную систему образовало Единую энергетическую систему (ЕЭС) Российской Федерации. ЕЭС позволило снизить необходимую генераторную мощность по сравнению с изолированно работающими электростанциями и осуществлять более оперативное управление перетоками энергетических мощностей с Востока, где находиться около 80% топливных и гидроресурсов, на Запад страны, так как в европейской части страны размещается 80% всех потребителей энергии. Для электрической связи между ОЭС служат сверхдальние линии электропередач напряжением 330; 500; 750 и 1150 кВ и выше.

    Энергетическая  политика РФ предусматривает дальнейшее развитие энергосберегающей программы. Экономия энергетических ресурсов должна осуществляться путем: перехода на энергосберегающие технологии производства; совершенствование энергетического оборудования, реконструкция устаревшего оборудования; сокращение всех видов энергетических потерь и повышение уровня использования вторичных энергетических ресурсов. Предусматривается также замещение органического топлива другими энергоносителями, в первую очередь ядерной и гидравлической энергией.

    В настоящее время основой межсистемных энергетических связей России являются линии напряжением 500кВ. Введены в эксплуатацию линии напряжением 750кВ, построена линия переменного тока Итат - Кузбасс, напряжением 1150кВ, которая проложена до Урала. Начато строительство линии постоянного тока Экибастуз - Центр напряжением 1500кВ протяженностью 2400км.

    Перед энергетикой в ближайшем будущем  стоит задача всемерного развития и  использования возобновляемых источников энергии: солнечной, геотермальной, ветровой, приливной и др.; развития комбинированного производства электроэнергии и теплоты для централизованного теплоснабжения промышленных городов.

1. Техническо-конструкторская часть

1.1. Общая характеристика проектируемого цеха.

    Цеховые сети промышленных предприятий выполняют  на напряжение до   1 кВ (наиболее распространенным является напряжение 380 В). На выбор схемы и конструктивное исполнение цехов сетей оказывают  влияние такие факторы, как степень  ответственности приемников электроэнергии, режимы их работы и размещении по территории цеха, номинальные токи и напряжения.

  Электромеханический цех (ЭМЦ) предназначен для подготовки заготовок из металла для электрических  машин с последующей их обработкой различными способами.

   Он  является одним из цехов металлургического  завода, выплавляющего и обрабатывающего металл. ЭМЦ имеет станочное отделение, в котором установлено штатное оборудование: слиткообдирочные, токарные, фрезерные, строгальные, анодно-механические станки и др.

  В цехе предусмотрены помещения для  цеховой ТП, вентиляторной, инструментальной, для бытовых нужд и пр. ЭМЦ получает ЭСН от подстанции глубокого ввода (ПГВ). Расстояние от ПГВ до цеховой ТП — 0,5 км, а от ЭНС до ПГВ — 10 км. Напряжение на ПГВ — 10 кВ.

   Количество  рабочих смен — 2. Потребители ЭЭ цеха имеют 2 и 3 категорию надежности ЭСН.

   Грунт в районе ЭМЦ — песок с температурой +20 °С. Каркас здания цеха смонтирован  из блоков-секций длиной 8 и 9 м каждый.

Размеры цеха  А*В*Н =48*30*9м.

Вспомогательные помещения двухэтажные высотой 4 м.

Перечень  оборудования ЭМЦ дан в таблице 1.

Мощность  электропотребления (Р_эп) указана для одного электроприемника.

Расположение  основного оборудования показано на плане (рис. 1 в Приложении).

 
 
 

Таблица 1. Перечень ЭО электромеханического цеха

 

1.2.Расчет электроосвещения.

    Рациональное  освещение рабочего места является одним из важнейших факторов, влияющих на эффективность трудовой деятельности человека, предупреждающих травматизм и профессиональные заболевания. Правильно организованное освещение создает благоприятные условия труда, повышает работоспособность и производительность труда. Освещение на рабочем месте должно быть таким, чтобы работник мог без напряжения зрения выполнять свою работу. Утомляемость органов зрения зависит от ряда причин:

• недостаточность освещенности;
• чрезмерная освещенность;
• неправильное направление света.

    Недостаточность освещения приводит к напряжению зрения, ослабляет внимание, приводит к наступлению преждевременной утомленности. Чрезмерно яркое освещение вызывает ослепление, раздражение и резь в глазах. Неправильное направление света на рабочем месте может создавать резкие тени, блики, дезориентировать работающего. Все эти причины могут привести к несчастному случаю или профзаболеваниям, поэтому столь важен правильный расчет освещенности.

    Расчет  освещенности рабочего места сводится к выбору системы освещения, определению  необходимого числа светильников, их типа и размещения. Процесс работы в цехе происходит в таких условиях, когда естественное освещение недостаточно или отсутствует. Исходя из этого, рассчитаем параметры искусственного освещения.

    Целью расчета является выбор количества светильников, определение мощности источников света, расположение их в помещение цеха, а также расчет осветительной сети.

 
 
 

    Исходными данными являются: назначение цеха (электромеханический цех) и его размеры:

    А = 48 м - длина;

    В = 30 м - ширина;

    Н = 9 м - высота.

    h_р – пол

    В качестве источников света выбираем дуговую ртутную лампу высокого давления для общего освещения типа ДРЛ, так как: 1) высота помещения превышает 6м; 2) ДРЛ удобна в эксплуатации: Рассчитаны на большие сроки службы, имеют большой световой поток, высокую световую отдачу и незначительные размеры, выпускаются на большие мощности; 3) работа ДРЛ не зависит от температуры окружающей среды.

    Норма освещенности для данного производственного  помещения: Е_min=200 Лк.

    Для производственного помещения выбираем рабочее равномерное общее освещение, а также аварийное освещение.

    В качестве светильника выбираем светильник типа РСП 13 со степенью защиты 53 , классом светораспределения - П, КСС в нижнюю полусферу глубокий Г1 (0,8-1,2).

    Расстояние  от светильника до рабочей поверхности, м:

    Н_р = Н - (h_с - h_р)

    где Н = 9 м- высота помещения;

    h_с = 0,7 м - высота свеса;

    h_р = 0 м - высота рабочей поверхности (пол).

    Н_р = 9 - (0,7 + 0) = 8,3 м.

    Расстояние  между светильниками для КСС  Г1:

    L = (0,8 - 1,2) ∙ Н_р = 0,8 * 8,3 = 6,64 м.

    Расстояние  от края светильника до стен:

    l = 0,5 ∙ L = 0,5*6,64 = 3,32 м.

 

    Количество  светильников в ряду:

    

    Количество  рядов:

    n_в = = = 4 шт.

    Общее количество светильников:

    n_c = n_в *n_а = 7*4 = 28 шт.

    Расстояние  между светильниками в одном  ряду:

    L_А= = = 6,89 м.

    Расстояние  между рядами:

    L_В= = = 7,78 м

    Определяем показатель помещения

    i = = = 2,78

    По  справочнику с учётом коэффициентов отражения и показателя помещения находим коэффициент использования светового потока:

    r_пот=0,5; r_ст=0,3; r_п=0,1:

    u = 73%

 
 
 
 
 

    Рассчитаем  световой поток одой лампы в Лм, если коэффициент минимальной освещённости z = Е_ср / Е_min  = 1,2:

    Ф_л =

    где  K_з = 2 - коэффициент запаса;

    Е_min – нормированная освещённость, лк.

    Ф_л.р. = = 29589 лм.

    По  найденному значению Ф_л подбираем лампу, поток которой должен отличаться не более, чем на (-10 – +20)%.

    Принимаем лампу ДРЛ 700(6) - 3 имеющую следующие  технические данные:

    номинальная мощность лампы Р_н = 700 Вт; световой поток Ф_л = 40,6 клм.

    Общая мощность световой установки:

    Р_уст = Р_л **n_св = 700*32 = 22400 Вт.

    Составим  схему расположения светильников рабочего освещения в цехе (рисунок 1)

    

    Рисунок 1. План расположения светильников в цехе.

    Для аварийного освещения выбираем лампы  типа ЛН (лампы накаливания).

    Норма освещенности аварийного освещения  составляет не менее 5% от нормы рабочего освещения, то есть:

    Е = Е_min*0,05 = 200*0,05 = 10 лк

    Выбираю светильник типа НСП 20, источник света  которого должен иметь мощность 500 Вт, для создания кривой силы света Д3, класс светораспределения светльника - П, степень защиты IP52.

    По  заданной мощности лампы светильника НСП 20, Р_л=500Вт, выберем ЛН типа Г125-135-500 с номинальным световым потоком, Ф_л=9200 лм.

    Определим количество ламп для аварийного освещения  преобразовав формулу (11.15):

    n_с = = = 6 шт.

    Выбираем  светильники типа НСП.

    Рассчитаем  осветительную сеть рабочего освещения, схема которой приведена на рисунке 2. Линии освещения питают светильники с лампами накаливания, коэффициент мощности которых cosj =1:

    

    Рисунок 2. Схема осветительной сети аварийного освещения.

    Выберем осветительные щиты. При выборе осветительного щитка необходимо чтобы выполнялось условие:

    I_ном.щ ³ I

    где I_ном.щ- номинальный ток осветительного щитка, А;

    I-расчетный ток питающей линии, А.

    Для рабочего освещения выберем щит  серии ЯОУ -8503, так как выполняется  условие 

    I_ном.щ = 63 А ³ 50 А = I_1-2

    Для аварийного освещения выберем осветительный  щиток серии ЯОУ - 8504, так как  выполняется условие 

    I_ном.щ = 63 А ³ 28 А = I_1-2

 
 
 
 

    Таблица 2 - Технические данные осветительных щитков серий ЯОУ - 8503 и ЯОУ - 8504 на напряжение 380/220В.

1.3.Расчет вентиляционной установки для цеха.

    Вентиляционные  установки - устройства, обеспечивающие в помещении такое состояние воздушной среды, при котором человек чувствует себя нормально и микроклимат помещений не оказывает неблагоприятного действия на его здоровье.

    Для обеспечения, требуемого по санитарным нормам качества воздушной среды  необходима постоянная смена воздуха  в помещении; вместо удаляемого вводится свежий, после соответствующей обработки, воздух. В данном подразделе будет произведен расчет общеобменной вентиляции от избытков тепла. Общеобменная вентиляция - система, в которой воздухообмен, найденный из условий борьбы с вредностью, осуществляется путем подачи и вытяжки воздуха из всего помещения.

    Системы отопления и системы кондиционирования  следует устанавливать так, чтобы  ни теплый, ни холодный воздух не направлялся  на людей. На производстве рекомендуется  создавать динамический климат с  определенными перепадами показателей. Температура воздуха у поверхности пола и на уровне головы не должна отличаться более, чем на 5 градусов. В производственных помещениях помимо естественной вентиляции предусматривают приточно-вытяжную вентиляцию. Основным параметром, определяющим характеристики вентиляционной системы, является кратность обмена, т.е. сколько раз в час сменится воздух в цехе.

    Количество  вентиляционного воздуха определяется по формуле

    V_вент - объем воздуха, необходимый для обмена;

    V_пом - объем рабочего помещения.

    Для расчета примем следующие размеры  рабочего помещения:

    длина В = 30 м;

    ширина  А = 48 м;

    высота  Н = 9 м.

    Соответственно  объем помещения равен:

    V_помещ = А*В*H = 12960 м³

    Необходимый для обмена объем воздуха V_вент определим исходя из уравнения теплового баланса:

    V_вент * С( t_уход - t_приход ) * Y = 3600 * Q_избыт

    

    Q_избыт - избыточная теплота (Вт);

    С = 1000 - удельная теплопроводность воздуха (Дж/кгК);

    Y = 1.2 - плотность воздуха (мг/см).

    Температура уходящего воздуха определяется по формуле:

    t_уход = t_р.м. + (Н - 2 )t , где

    t = 2°С - превышение t на 1м высоты помещения;

    t_р.м. = 22°С - температура на рабочем месте;

    Н = 9 м - высота помещения;

    t_приход = 18 градусов.

    t_уход = 22 + (9 - 2)*2 = 36

    Q_избыт = Q_изб.1 + Q_изб.2 + Q_изб.3 , где

    Q_изб. - избыток тепла от электрооборудования и освещения.

    Q_изб.1 = Е * р , где

    Е - коэффициент потерь электроэнергии на теплоотвод ( Е=0.55 для освещения);

    р - мощность, р = 700 Вт * 32 = 22400 Вт.

    Q_изб.1 = 0.55 * 22400=12320 Вт

    Q_изб.2 - теплопоступление от солнечной радиации,

    Q_изб.2 =m * S * k * Q_c , где

    m - число окон, примем m = 20;

    S - площадь окна, S = 1,8 * 2 = 3.6 м²;

    k - коэффициент, учитывающий остекление. Для двойного остекления

    k = 0.6;

    Q_c = 127 Вт/м - теплопоступление от окон.

    Q_изб.2 = 3.6 * 20 * 0.6 * 127 = 5486 Вт

    Q_изб.3 - тепловыделения людей

    Q_изб.3 = n * q , где

    q = 15 Вт/чел. , n - число людей  в смене, например, n = 40

      Q_изб.3 = 40 * 80 = 3200 Вт

    Q_избыт = 12320 + 5486 + 3200 = 21006 Вт

    Из  уравнения теплового баланса  следует:

    V_вент м³

    Оптимальным вариантом является кондиционирование  воздуха, т.е. автоматическое поддержание его состояния в помещении в соответствии с определенными требованиями (заданная температура, влажность, подвижность воздуха) независимо от изменения состояния наружного воздуха и условий в самом помещении.

    Определяем  необходимую кратность воздухообмена:

    

    где V_пом = n * S_чел * Н , (11.15)

    n=40 - число людей в помещении;

    S_чел - площадь производственного помещения, приходящаяся на 1 человека (по нормам для работы в цехе S_чел=6 м) ;

    Н =4 м - высота помещения.

    Кратность воздухообмена:

    

    Произведем  подбор вентилятора по аэродинамическим характеристикам и специальным  номограммам.

 
 
 
 

    Исходными данными для выбора вентилятора  являются:

     - расчетная производительность  вентилятора: