Электроснабжение силового оборудования цеха обработки метпллозаготовок

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Введение

1 Общая часть

1.1 Характеристика и анализ нагрузок объекта и его технологического процесса.

1.2 Классификация помещений по  взрыво-, пожаро- и электробезопасности.

1.3 Категории надёжности электроснабжения  и выбор схемы электроснабжения  объекта.

2 Расчётная часть.

2.1 Расчёт электрических нагрузок.

2.2 Осветительные сети.

2.2.1 Выбор системы освещения, источников  света, типа и числа светильников.

2.2.1.1 Выбор системы освещения.

2.2.1.2 Выбор источников света, типа  и числа светильников.

2.2.2 Проектирование и расчёт  электрических осветительных сетей.  Расчет и выбор проводов и  кабелей.

2.2.2.1 Проектирование и расчет рабочего освещения.

2.2.2.2 Проектирование и расчет  аварийного освещения.

2.2.2.3 Расчет и выбор проводов  и кабелей.

2.2.3 Выбор распределительных щитов  и защитной аппаратуры для  осветительных сетей.

2.3 Расчёт токов силовых нагрузок  по узлам присоединения.

2.4 Расчёт силовых нагрузок по  объекту с учётом осветительных  приемников.

2.5 Компенсация реактивной мощности, выбор числа и мощности силовых  трансформаторов на подстанции.

2.6 Расчёт проводов и кабелей  силовых сетей.

2.7 Выбор защитных и пусковых аппаратов в сетях напряжением до 1 кВ.

2.8 Расчёт токов короткого замыкания на напряжение до 1 кВ.

3 Специальная часть.

3.1 Расчет контура заземления.

4 Экономическая часть.

4.1 Расчёт сметной стоимости  проекта.

4.1.1 Пояснительная записка к  сметной документации.

4.1.2 Локальные сметы по видам  работ.

4.2 Технико-экономические показатели.

4.3 Способы снижения производственных  затрат.

5 Техника безопасности.

5.1 Техника безопасности при  выполнении электромонтажных работ.

Список используемых источников.

Заключение на дипломный проект.

Рецензия на дипломный проект.

 

 

 

 

 

Введение

 

Не одно промышленное предприятие в мире в настоящее время не обходится без потребления электрической энергии. Системы электроснабжения промышленных предприятий при этом могут быть самыми разнообразным, от простейших без трансформации напряжения, до сложнейших многоуровневых с суммарной длиной кабельных линий до нескольких сотен километров.

Поэтому очень остро для систем электроснабжения промышленных предприятий стоят вопросы оптимизации потерь мощности и электроэнергии, надежности электроснабжения и качества электрической энергии. Данные вопросы целесообразно решать на стадии проектирования систем электроснабжения.

В настоящее время при разработке систем электроснабжения промышленных предприятий стараются максимально приблизить источники высокого напряжения 35-220 кВ и электроустановкам потребителей с ПГВ, размещаемые рядом с энергоемкими производственными корпусами; резервирование питания для отдельных категорий потребителей закладываются в схему СЭС и в самих элементах.

Целью данной работы является создание оптимальной схемы низковольтного электроснабжения цеха обработки металлозаготовок.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: рассчитать электрические нагрузки; разработать оптимальные схемы низковольтного электроснабжения цеха; выбрать электрооборудование в том числе: силовые трансформаторы, компенсирующие устройства, проводники, коммутационную аппаратуру.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Общая часть

 

1.1 Характеристика и анализ нагрузок  объекта и его технологического  процесса:

Таблица 1

№ Э.П.	Наименование ЭП	Назначение Э.П.	Запитка Э.П.
1,11, 40	Электропривод раздвижных ворот	Позволяет автоматизировать как небольшие, легкие бытовые ворота, например, въездные ворота коттеджей, частных домов и дач, так и тяжелые ворота промышленных объектов.	РЩ-1, РЩ-5, РЩ-7
2…4	Универсальные заточные станки	Заточные станки служат для заточки инструмента и применяются в инструментальных цехах заводов и в заточных отделениях механических цехов	РЩ-8
5, 10	Заточные станки для червячых фрез	Предназначен для заточки: фрез дереворежущих насадных сборных с прямолинейной режущей кромкой непосредственно в ножевой головке, чем обеспечивается высокая точность заточки (радиальное биение 0,015мм); цельнометаллических затылованных фрез; острозаточенных фрез с пластинками из твердого сплава и быстрорежущей стали	РЩ-8
6, 7	Резьбошлифовальные станки	Резьбошлифовальные станки применяют для изготовления резьб высокой точности.	РЩ-7
8, 9	Заточные станки для фрезерных головок	Станки имеют двухсторонний или тарельчатый круг и периодическое ручное или автоматическое деление затачиваемой фрезерной головки.	РЩ-8
12, 13, 17…19	Круглошлифовальные станки	Станки предназначаются для обдирочной и чистовой обработки деталей	РЩ-5, РЩ-7
14…16	Токарные станки	На токарных станках выполняют обточку и расточку цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, нарезание резьбы, подрезку и обработку торцов, сверление, зенкерование и развёртывание отверстий и т. д.	РЩ-2, РЩ-3, РЩ-4
№ Э.П.	Наименование ЭП	Назначение Э.П.	Запитка Э.П.
20…22	Вентиляторы	Для вентиляции цехов и других производственных помещений используются радиальные и осевые вентиляторы	РЩ-1
23,24, 29, 30, 36, 37	Плоскошлифовальные станки	Предназначен для обработки в серийном производстве деталей сложной формы	РЩ-2, РЩ-3, РЩ-4
25…28, 34, 35	Внутришлифовальные станки	Предназначен для шлифования отверстий – цилиндрических и конических, сквозных и глухих, а также внутренних и наружных торцов в условиях мелко- и среднесерийного производства	РЩ-5, РЩ-6
31	Кран-балка	Применяются для вертикального и горизонтального перемещения грузов на небольшие расстояния	РЩ-5
32, 33, 38, 39	Заточные станки	Заточные станки используются при заточке либо переточке металлорежущего инструмента	РЩ-5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2 Классификация помещений  по взрыво-, пожаро- и электробезопасности

 

Взрывоопасные зоны. Класс взрывоопасной зоны, в соответствии с которым производится выбор электрооборудования, определяется технологами совместно с электриками проектной или эксплуатирующей организации.

При определении взрывоопасных зон принимается, что:

а) взрывоопасная зона в помещении занимает весь объем помещения, если объем взрывоопасной смеси превышает 5% свободного объема помещения;

б) взрывоопасной считается зона в помещении в пределах до 5 м по горизонтали и вертикали от технологического аппарата, из которого возможно выделение горючих газов или паров ЛВЖ, если объем взрывоопасной смеси равен или менее 5% свободного объема помещения. Помещение за пределами взрывоопасной зоны следует считать невзрывоопасным, если нет других факторов, создающих в нем взрывоопасность;

в) взрывоопасная зона наружных взрывоопасных установок ограничена размерами.

Пожароопасные зоны. Пожароопасной зоной называется пространство внутри и вне помещений, в пределах которого постоянно или периодически обращаются горючие (сгораемые) вещества и в котором они могут находиться при нормальном технологическом процессе или при его нарушениях.

Зоны пожароопасности: П-I, П-II, П-IIа, П-IIІ.

В цеха обработки металлозаготовок встречаются помещения следующих классов:

Зоны класса П-I — зоны, расположенные в помещениях, в которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки выше 61℃.

Зоны класса П-IIа — зоны, расположенные в помещениях, в которых обращаются твердые горючие вещества.

Классификация помещений по электробезопасности. В отношении опасности поражения людей электрическим током различаются:

помещения без повышенной опасности, в которых отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность.

2) помещения  с повышенной опасностью, характеризующиеся  наличием одного из следующих  условий, создающих повышенную опасность:

· сырость или токопроводящая пыль;

· токопроводящиё полы (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и т. п.);

· высокая температура;

· возможность одновременного прикосновения человека к металлоконструкциям зданий, имеющим соединение с землей, технологическим аппаратам, механизмам и т. п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования (открытым проводящим частям), с другой;

3) особо опасные  помещения, характеризующиеся наличием  одного из следующих условий, создающих особую опасность:

· особая сырость;

· химически активная или органическая среда;

· одновременно два или более условий повышенной опасности.

Данные по цеха обработки металлозаготовок приведены в (таблица 2).

 

Таблица 2. Классификация помещений цеха обработки металлозаготовок по взрыво-, пожаро-, электробезопасности

                                                                                                               Таблица 2

Наименование помещений	Категории
	Взрывоопасность	Пожароопасность	Эл.безопасность
Станочное отделение	-	П II а	ОО
Заточное отделение	-	П I	ОО
Резьбошлифовальное отделение	-	П I	ОО
Бытовка	-	-	БПВ
Инструментальная	-	П II а	БПВ
Склад	-	П II а	БПВ
Кладовая	-	П II а	БПВ
Вентиляционная	-	П II а	БПВ
Щитовая	-	П I	ОО
Трансформаторная	-	П I	ОО

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3 Категории надёжности электроснабжения  и выбор схемы электроснабжения  объекта

 

Требования к надежности электроснабжения в настоящий момент является одним из важных аспектов работы потребителей. От существующего уровня надежности энергоснабжения электроприемников потребителя зависит количество брака на производстве, качество изготовляемой продукции и, как следствие, конкурентоспособность компании в целом.

В данном здании все помещения согласно правилам устройств электроустановок (ПУЭ) можно отнести ко второй категории электроснабжения, так как к ним относятся электроприёмники перерыв электроснабжения, которых приведет к массовому не до выпуску продукции, простою рабочих, поэтому такие электроприемники рекомендуют запитывать от двух независимых взаиморезервированных источников питания перерыв которых допускается на время действия дежурного оперативного персонала, но не более 2 часов.

В соответствии с ПЭУ ко второй категории надёжности электроснабжения потребителей относят те электроприемники, перерыв в работе которых может привести к значительному снижению отпуска производимых потребителем товаров, имеющим место в связи с этим незанятостью персонала, простоем производственного оборудования или же может сказаться на нормальной жизнедеятельности большого количества граждан.

Также как для первой категории, для второй категории надежности необходимо резервирование источников питания. Т.е. энергоснабжение электроприемников 2 категории надежности электроснабжения необходимо осуществлять от двух независимых источников питания. При нарушении энергоснабжения от одного источника питания, допустимо временное отсутствие энергоснабжения на время переключения на резервный источник оперативным персоналом потребителя или же выездной бригадой электросетей.

Выбор схемы внутреннего электроснабжения

В данном объекте потребители работают на трехфазном переменном токе, поэтому выбираю род тока – переменный с частотой 50 Гц; выбираю напряжение – трехфазное 380В;

Питание силовых электроприемников напряжением до 1000В может осуществляться по радиальным, магистральным и смешанным схемам. Приразмещение, характер производства, надежность электроснабжения, расположение подстанции, конструктивное выполнение сети.

Радиальные схемы характеризуются тем, что от источника питания, например от распределительного щита ТП, отходят линии, питающие непосредственно мощные приемники эл. энергией или отдельные распределительные пункты, от которых по самостоятельным линиям питаются более мелкие приемники.

Магистральные находят наибольщее применение при равномерном распределении нагрузки от распределительных щитов и при питании приемников эл. энергии одного технологического агрегата или одного технологического процесса.

Смешанные схемы сочетают в себе элементы радиальных и магистральных схем и пригодны для любой категории электроснабжения.

Для нашего цеха выбираем, смешанную схему электроснабжения, так как она более надежна, позволяет легче решать задачу автоматизации, обеспечивает высокую гибкость сети и упрощение РУНН трансформаторных подстанций. Напряжение 0,4Кв, ток переменный

Схемы внутреннего электроснабжения указаны на чертеже: Однолинейная схема электроснабжения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Расчётная часть

 

2.1 Расчёт электрических нагрузок

 

Одной из первых и основных частей проекта электроснабжения объекта является определение ожидаемых электрических нагрузок на всех ступенях электрических сетей.

Именно нагрузки определяют необходимые технические характеристики элементов электрических сетей – сечения жил и марки проводов, мощности и типы трансформаторов, электрических аппаратов и другого электротехнического оборудования.

Преувеличение ожидаемых нагрузок при проектировании по сравнению с реально возникающими нагрузками при эксплуатации объекта приводит к перерасходу проводников и неоправданному омертвлению средств, вложенных в избыточную мощность электрооборудования.

Преуменьшение – к излишним потерям мощности в сетях, перегреву, повышенному износу и сокращению срока службы электрооборудования.

Правильное определение электрических нагрузок обеспечивает правильный выбор средств компенсации реактивной мощности, устройств регулирования, а также релейной защиты и автоматики электрических сетей.

По этим причинам ожидаемые электрические нагрузки желательно определять при проектировании возможно точнее. Однако вследствие недостаточной полноты, точности и достоверности исходной информации, ибо всех многолетних случайных факторов, формирующих нагрузки, последние не могут быть определены с высокой точностью. Обычно при определении нагрузок считают допустимыми ошибки в +10%.

Для расчета электрических нагрузок цеха, определяются нагрузки электроприемников, перечень которых с номинальными данными дан в таблице 1.1.

 

Расчет электрических нагрузок методои коэффициента спроса

 

Для определения расчетных нагрузок по методу коэффициента спроса необходимо знать установленную мощность РНОМэлектроприемников и коэффициенты мощности cosφ и спроса kС данного электроприемника, определяемые по справочным материалам: «Справочные данные по расчетным коэффициентам электрических нагрузок, шифр М788-1069/ ВНИПИ Тяжпромэлектропроект, 1990 г.».

Расчетную активную PP, реактивную QP и полную SP нагрузки группы однородных по режиму работы приемников определяют по формулам:                            

(1)                                

(2)  

                                                                      (3)

где tgφ соответствует cosφ данной группы электроприемников.

 

Результаты расчетов записываем в таблицу 3

                                                                                                                              Таблица 3

Наименование электропотребителя	Установленная (номинальная) Мощность PНОМ, кВт	Кол-во	kC	cosφ	tgφ	PР, кВт	QР, кВар	SР, кВ∙А
Электропривод раздвижных ворот	3.5	3	0.7	0.85	0.85	2.45	2.08	3.21
Универсальные заточные станки	2.5	3	0.14	0.5	0.5	0.35	0.17	0.39
Заточные станки для червячных фрез	7	2	0.14	0.5	0.5	0.98	0.49	1.09
Резьбошлифовальные станки	4.8	2	0.14	0.5	0.5	0.67	0.33	0.75
Заточные станки для фрезерных головок	3	2	0.14	0.5	0.5	0.42	0.21	0.47
Круглошлифовальные станки	10.2	5	0.14	0.5	0.5	1.43	0.71	1.59
Токарные станки	6.5	3	0.14	0.5	0.5	0.91	0.45	1.01
Вентиляторы	4	3	0.8	0.8	0.8	3.2	2.56	4.09
Плоскошлифовальные станки	38	6	0.14	0.5	0.5	5.32	2.66	5.94
Внутришлифовальные станки	8.9	6	0.14	0.5	0.5	1.24	0.62	1.38
Кран-балка	10	1	0.2	0.5	0.5	2	1	2.23
Заточные станки	2.8	4	0.14	0.5	0.5	0.39	0.19	0.43
Итоги		40

 

2.1.1 Расчет электрических нагрузок  электропривода раздвижных ворот:

 

;

 

 

2.1.2 Расчет электрических  нагрузок универсальных заточных станков:

 

 

 

 

 

 

2.1.3 Расчет электрических  нагрузок заточных станков для червячных фрез:

 

 

 

 

2.1.4 Расчет электрических  нагрузок резьбошлифовальных станков:

 

 

0.75 кВ∙А.

 

2.1.5 Расчет электрических  нагрузок заточных станков для фрезерных головок:

 

 

 

 

2.1.6 Расчет электрических  нагрузок круглошлифовальных станков:

 

 

 

2.1.7 Расчет электрических нагрузок токарных станков:

 

 

 

 

2.1.8 Расчет электрических нагрузок вентиляторов:

 

 

 

 

2.1.9 Расчет электрических  нагрузок плоскошлифовальных станков:

 

 

 

 

2.1.10 Расчет электрических  нагрузок внутришлифовальных станков:

 

 

 

 

 

2.1.11 Расчет электрических нагрузок кран-балки:

 

 

 

 

2.1.12 Расчет электрических нагрузок заточных станков:

 

 

 

 

Расчет электрических нагрузок РЩ (распределительных щитов):

Для расчета PН (номинальная активная мощность) РЩ (распределительного щита), необходимо найти PН всех электрических потребителей, подключенных к данному РЩ. Для расчета РЩ, необходимо сложить всех потребителей данного РЩ и разделить на их количество, аналогично производим расчет с kC, tgφ соответствует ( и kC потребителей берем из таблицы 4):

 

Наименование электропотребителя	PНОМ, кВт	kC	cosφ	tgφ	PР, кВт	QР, кВар	SР, кВ∙А
РЩ 1	15,5	0,78	0,81	0,81	12,09	9,79	15,6
РЩ 2	82,5	0,14	0,5	0,5	11,55	5,775	12,9
РЩ 3	82,5	0,14	0,5	0,5	11,55	5,775	12,9
РЩ 4	82,5	0,14	0,5	0,5	11,55	5,775	12,9
РЩ 5	62,9	0,2	0,535	0,535	12,58	6,73	14,27
РЩ 6	35,6	0,14	0,5	0,5	5	2,5	5,6
РЩ 7	43,7	0,23	0,56	0,56	10	5,6	11,46
РЩ 8	27,5	0,14	0,5	0,5	3,85	1,925	4,3

 

 

                                                                                                                         Таблица 4

 

 

 

 

 

 

Расчет РЩ1:

 

PН=3,5+4+4+4=15,5 кВт;

===0,81;

kC===0,78;

 

 

 

 

Расчет РЩ2:

 

Нагрузка на РЩ2, РЩ3, РЩ4 одинаковая (на каждый РЩ запитаны: 2 плоскошлифовальных станка и 1 токарный станок), поэтому расчет РЩ3 и РЩ4 будет аналогичен расчету РЩ2.

PН =6,5+38+38=82,5 кВт;

===0,5;

kC===0,14;

 

 

 

 

Расчет РЩ5:

 

PН = 3,5+10,2+10,2+8,9+8,9+10+2,8+2,8+2,8+2,8=62,9 кВт;

== =0,535;

kC===0,2;

 

 

 

 

Расчет РЩ6:

 

PН = 8,94 = 35,6 кВт;

= =  = 0,5;

kC===0,14;

 

 

 

 

Расчет РЩ7:

 

PН =3,5+10,2+10,2+10,2+4,8+4,8=43,7 кВт;

===0,56;

kC===0,23;

 

 

 

 

Расчет РЩ8:

 

PН =2,5+2,5+2,5+7+7+3+3=27,5 кВт;

==0,5;

kC==0,14;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Осветительные сети

 

2.2.1 Выбор системы  освещения, источников света, типа  и числа светильников.

 

2.2.1.1 Выбор системы  освещения:

 

Освещение данного цеха требует индивидуального подхода к выбору светового оборудования и способа его установки с учетом его специфики.В зависимости от способа расположения светильников в производственных помещениях выделяют две составляющих системы производственного освещения:

 

1. Общее освещение;
2. Комбинированное освещение.

 

Общее освещение используется как для всего помещения, так и для определенных его частей: рабочих мест, стеллажей, конкретных объектов. Светильники для общего освещения устанавливаются в верхней части помещения: непосредственно в потолке или за счет кронштейнов и подвесов, также крепятся в верхней части стен, иногда монтируются и на само производственное оборудование.

Различают равномерное и локализованное общее освещение. Определяющим признаком здесь выступает распределение светового потока от осветительного оборудования, которое на практике обуславливается порядком размещения светильников.

Наиболее универсальным и распространенным считается равномерное освещение, при котором светильники располагаются в несколько рядов на примерно одинаковом расстоянии друг от друга. Такой способ освещения применяется в заводских цехах, в помещениях текстильной, деревообрабатывающей, металлопрокатной и др. отраслях промышленности, в большинстве складских и вспомогательных помещений.

Локализованное освещение создается для увеличения уровня освещенности отдельных участков помещения. Локализованное освещение призвано облегчить зрительную работу людей, занятых на участках производства, требующих повышенного внимания: станки, конвейерные ленты, работа с мелкими деталями, места контроля качества продукции и т.д. Такое освещение создается за счет более плотной установки светильников, изменения высоты подвеса, замены ламп на более мощные и др. В то же время для участков, где производятся погрузочно-разгрузочные, складирование, и др. вспомогательные операции – достаточно общего равномерного освещения.

Комбинированное освещение необходимо применять в помещениях, где ведутся точные зрительные работы, связанные с визуальной оценкой мелких, рельефных, фактурных объектов, внимание к цвету предметов: ювелирные и часовые предприятия, металлообработка.При такомосвещении, обязательное общее равномерное освещение дополняется светильниками, расположенными непосредственно над рабочими местами, установленными вблизи от рабочей зоны. Недопустимость использования одного лишь местного освещения рабочих мест диктуется стремлением устранить неизбежное негативное светораспределение, связанное с контрастом яркости, бликами и ослеплением.

На практике зачастую данные способы освещения функционируют системно, не позволяя причислить их не к одному из способов по отдельности. Так, освещение конвейера люминесцентными светильниками, равномерно закрепленными на расстоянии 1,5 – 2 метра от рабочей поверхности сочетает в себе признаки, как общего, так и комбинированного освещения.

Выбор оптимальной системы освещения и соответствующего светового оборудования обусловлен не только функциональностью и практичностью с точки зрения руководителя предприятия, но и попадает под регулирование санитарных, технических и других норм и правил. 
Для целей искусственного освещения рекомендуется использовать энергоэкономичные источники света с наибольшей световой отдачей и сроком службы. Рекомендуемая СНИПами цветовая температура источников света для общего и местного освещения составляет от 2400 К до 6800 К.

Кроме того, в сфере промышленного освещения выделяется особый его вид – совмещенное освещение, когда недостаточное естественное освещение в дневное время компенсируется использованием светильников, для которых рекомендуются газоразрядные источники света, системы управления освещением, диммирование и др. средства повышения эффективности освещения.

 

2.2.1.2 Выбор источников света, типа  и числа светильников:

 

В промышленности используются следующие источники света: лампы накаливания и газоразрядные лампы - низкого давления (люминисцентные), высокого давления (дуговые ртутные люминисцентные - ДРЛ).