Электрооборудование и освещение деревообрабатывающего цеха
Министерство образования и науки РФ
Краснотурьинский индустриальный колледж
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Тема: Электрооборудование и освещение деревообрабатывающего цеха
Разработал: Адам В.Ю.
Руководитель проекта: Борисова И.И.
Г. Краснотурьинск
2012 г.
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
В состав проекта входит:
Графическая часть КП.140613.51.10.01.01.12.ЭЗ
Принципиальная схема управления оборудованием цеха.
Содержание
Введение 4
1. Описательная часть 6
1.1 Краткая характеристика цеха 6
1.2 Назначение и устройство мостового крана 8
1.3 Режимы работы и требования к приводу крана 11
1.4 Выбор рода тока и величины напряжения 14
1.5 Выбор системы освещения цеха 17
2. Расчетная часть 20
2.1 Расчёт общего освещения цеха 20
2.2 Расчет мощности и выбор двигателей крана 24
2.3 Проверка выбранных двигателей 30
2.4 Выбор пускорегулирующей и защитной аппаратуры крана 32
2.5 Выбор тормозных устройств 37
2.6 Описание схемы управления 39
Источники информации 41
Введение
Эффективное использование
электрической энергии и
Электрооборудование промышленных
предприятий и установок
В цехах предприятий наибольшее распространение получили мостовые краны, с помощью которых производится подъем и перемещение больших заготовок, а так же готовой продукции.
Установки освещения используются во всех производственных помещениях. По ПУЭ освещение делят на три системы: общая, местная и комбинированная.
В данном курсовом проекте рассмотрены вопросы освещения инструментального цеха и электрооборудования мостового крана.
1. ОПИСАТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ
1.1.Краткая характеристика производства и потребителей ЭЭ
Деревообрабатывающий цех предназначен для изготовления оконных блоков и является составной частью крупного домостроительного комбината.
Весь технологический процесс осуществляется двумя потоками. Каждый поток состоит из трех автоматизированных линий:
- ДЛ2 – линия раскроя пиломатериалов;
- ДЛ8А – линия обработки оконных блоков;
- ДЛ10 – линия сборки.
Готовая продукция проходит через малярную и идет к потребителю. Транспортировка деталей по цеху осуществляется электрокранами, для подзаряда аккумуляторов которые имеется зарядная. Кроме этого предусмотрены производственные, вспомогательные и бытовые помещения.
Участок раскроя пиломатериалов и заряда являются пожароопасными помещениями.
Электроснабжение цех получает от собственной комплектной трансформаторной подстанции, подключенной к ГПП комбинатаэ.
По категории надежности электроснабжения – это потребитель 1 категории.
Количество рабочих смен – 3(круглосуточно).
Грунт в ДЦ – суглинок с температурой +10 °С. Каркас здания сооружен из блоков секций длиной 6 м каждый.
Размеры цеха A × B × H = 48 × 30 × 8 м.
Все помещения, кроме технологических участков, двухэтажные высотой 3,6 м.
Перечень электрооборудования цеха дан в таблице 1.
Мощность электропотребления указана для одного электроприемника.
Расположение основного электрооборудования показано на плане рисунок 1.
Таблица 1 Перечень электрооборудования цеха
№ на плане |
Наименование ЭО |
1 |
2 |
1,2 |
Вентиляторы |
3 |
Компрессор |
4 |
Установка окраски электростатической |
5.6 |
Зарядные агрегаты |
7.8 |
Токарные станки |
9,29 |
Лифты вертикальные ДБ1 |
10,30, 15,35 |
Загрузочные устройства |
11,31 |
Торцовочные станки ДС1 |
12,32, 22,42 |
Транспортеры ДТ4 |
13,33 |
Многопильные станки ЦМС |
14,34 |
Станки для заделки сучков |
16,36 |
Фуговальные станки |
17,37, 20,40 |
Транспортеры ДТ6 |
18,38 |
Шипорезные станки ДС35 |
21,41 |
Станки четырехсторонние ДС38 |
23,24, 43,44 |
Станки для постановки полупетель ДС39 |
19,39 |
Перекладчики ДБ14 |
26,46 |
Сборочный полуавтомат ДА2 |
28,48 |
Станок для снятия провесов ДС40 |
Рисунок 1. План расположения электрооборудовании деревообрабатывающего цеха.
1.2.Электрические схемы автоматического управления лифтами
Лифт является движущейся установкой с относительно сложным электрооборудованием. Ею часто управляют пассажиры, не имеющие соответствующей квалификации, и их роль при пользовании лифтом должна сводиться к нажатию одной-двух кнопок. Поэтому к схемам управления лифтами предъявляются повышенные требования в отношении надежности и безопасности пользования. Эти требования особенно высоки в лифтах без проводника с автоматическим приводом дверей, где отсутствует постоянны надзор за работой лифта.
В схемах управления лифтами используется большое число блокировочных аппаратов, предотвращающих неправильное пользование лифтом. Например, при открытых дверях шахты и кабины, открытом верхнем люке кабины, ослабленных канатах электро привод отключается и накладывается механический тормоз.
Рассмотрим некоторые типовые схемы управления лифтами.
Схема управления грузовым лифтом. Грузовые лифты работают преимущественно с проводником при скорости движения 0,25-0,5 м/с. Принципиальная электрическая схема такого лифта показана на рис. 2. Привод осуществляется от асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором М. Параллельно обмотке статора включен электромагнитный тормоз YB, колодки которого разжимаются при подаче напряжения на двигатель. Командным аппаратом в схемах управления такими лифтами является рычажный переключатель FV (в схеме на рис. 2 лифт обслуживает пять этажей).
Для пуска двигателя на подъем или спуск кабины переключатель YB следует поставить соответственно в положение 1 (или 2). Через контакты дверей шахты
Рис.2. Электрическая схема грузового лифта.
К концевым балкам устанавливаются ходовые колеса, которые движутся по рельсам.
Привод колес от электродвигателя с тормозом через редуктор может быть раздельным или общим. Скорость передвижения моста номинальная - от 2.0 до 2.3 м/с.
2. Механизм передвижения тележки.
Передвижение тележки
Кинематическая схема
Рис.3. Кинематическая схема механизма передвижения тележки
Привод колесной пары от электродвигателя с электромагнитным тормозом через редуктор. Колеса передвигаются по рельсам. На тележке установлена лебедка подъемная для груза. Скорость передвижения тележки номинальная - от 0.65 до 1.0 м/с.
3. Механизм подъема.
Механизм подъема представляет
собой подъемную лебедку бараба
Кинематическая схема механизма подъема представлена на рис.4.
Барабан лебедки с намотанным на него канатом приводится во вращение двигателем с тормозом через редуктор.
К канату крепится грузозахватывающее устройство - крюк. Для механизмов подъема наибольшее применение получили полиспасты, которые передают движение от барабана к крюку.
Среди грузозахватывающих устройств чаще всего применяются крюк или электромагнит.
По грузоподъемности мостовые краны условно делятся на малые (от 5 до Ют.), средние (от 10 до 20т.) и крупные (более 50т).
На тележках мостового крана грузоподъемностью более 15т. устанавливается 2 механизма подъема: главный и вспомогательный.
Подвод электропитания - от главных троллеев, уложенных вдоль подкранового пути, по скользящим токосъемникам. Питание грузозахватывающего устройства осуществляется гибким кабелем.
Рис. 4. Кинематическая схема механизма подъема.
Управление механизмами крана из кабины оператора-крановщика, в которой установлены контроллеры.
Аппаратура управления и резисторы расположены на мосту.
1.3.Режимы работы и требования к приводу крана
1.3.1.Режимы работы
Нагрузка кранов, как правило, изменяется в широких пределах: для механизмов подъема от 0.12 до 1.0, а для механизмов передвижения - от 0.5 до 1.0 номинального значения. Характерно для кранов и то, что их механизмы работают в повторно-кратковременном режиме.
Все краны по режимам работы механического и электрического оборудования делятся на 4 категории, определяющие степень их использования, характер нагрузки и условия работы: Л - легкий режим работы, С - средний, Т - тяжелый и ВТ - весьма тяжелый. Основными показателями, по которым судят о режиме работы, являются продолжительность включения двигателя механизма ПВ, %• число включений двигателя в час h; коэффициенты использования механизмов по грузоподъемности кгр; в течение года кг и в течение суток кс.
Легкому режиму работы соответствуют ПВ = 10-15% и h=60-100 (строительно-монтажные краны), среднему ПВ=15-25% и h=120-200 (краны механических и сборочных цехов машиностроительных заводов), тяжелому ПВ=25-40% и h=300-400 (краны производственных цехов и складов на заводах к крупносерийным производством), весьма тяжелому - ПВ=40-60% и h=400-600 (технологические краны металлургических заводов).
Помимо тяжелых условий
работы при большом числе включений
в час электрооборудование
1.3.2.Требования к
Для выбора системы электропривода необходимо четко представлять себе технологические требования к приводу того механизма, для которого он выбирается. Установление таких требований облегчает выбор оптимальной системы электропривода, т.е. такой, которая наиболее проста и дешева из всех систем, обеспечивающих желаемые эксплуатационные показатели механизма.
Для качественного выполнения подъема, спуска и перемещения грузов электропривод крановых механизмов должен удовлетворять следующим основным требованиям:
Регулирование угловой скорости двигателя в сравнительно широких пределах в связи с тем, что тяжелые грузы целесообразно перемещать с меньшей скоростью, а пустой крюк или ненагруженную тележку
перемещать с большей скоростью для увеличения производительности крана. Пониженные скорости необходимы также для осуществления точной остановки транспортируемых грузов.
Обеспечение необходимой жесткости механических характеристик привода, особенно регулировочных, с тем чтобы низкие скорости почти не зависели от груза.
Ограничение ускорений до допустимых пределов при минимальной длительности переходных процессов. Первое условие связано с ослаблением ударов в механических передачах при выборе зазора, с предотвращением пробуксовки ходовых колес тележек и мостов, с уменьшением раскачивания подвешенного на канатах груза при интенсивном разгоне и резком торможении механизмов передвижения; второе условие необходимо для обеспечения высокой
производительности крана.
Реверсирование электропривода и обеспечение его работы как в двигательном, так и в тормозном режиме.
1.4. Выбор рода тока и величины напряжения
Грузоподъемные машины в большинстве являются устройствами, от надёжности которых зависит нормальный ход производства, поэтому в соответствии с ПУЭ электроприводы кранов относятся к категории потребителей не ниже второй, для которой перерыв питания допускается только на время переключения питания с основной сети на резервную. Ряд кранов, такие, как литейные, перегрузочные для операций с взрывоопасными, ядовитыми или радиоактивными грузами и некоторые другие, относится к приёмникам первой категории, которые должны обеспечиваться питанием от двух независимых источников, при этом перерыв питания может быть допущен только на время автоматического ввода резервного питания.
Крановые электродвигатели могут получать питание от трёхфазных сетей переменного тока промышленного предприятия или специальных единиц общезаводских сетей постоянного тока. Основным напряжением для питания крановых механизмов является напряжение 380В переменного тока. Наряду с этим напряжением по согласованию с изготовителями крановое электрооборудование может изготовляться для следующих нестандартных напряжений: 1)постоянный ток 220 и 440В;
2)переменный трёхфазный ток 220В, 50Гц; 380В, 60Гц; 440В, 60Гц; 415В, 50Гц; 500В, 50Гц.
На напряжение свыше 440В постоянного тока и 500В переменного тока крановое электрооборудование не изготовляется. В перспективе намечается использование для питания крупных кранов напряжением 660В, 50Гц. Качество электроэнергии переменного тока определено ГОСТ 13109-67. Допуск на отклонение частоты от номинального значения составляет ± 0,2Гц. Допустимые колебания напряжения сети, предназначенной для питания электроприводов, от -5 до +10%.
Несимметрия фазных напряжений в трёхфазной сети допускается
в пределах до 2% номинального значения. Несинусоидальность формы кривой напряжения за счёт высших гармоник не должно превышать 10% номинального напряжения при пуске двигателя наибольшей мощности.
Питание грузоподъемных машин с электроприводом весьма разнообразно в отношении как источников питания, так и числа потребителей, получающих питание от одной линии. Наименьшие мощности питающих сетей имеют место для строительных кранов, наибольшие - в питающих сетях кранов металлургического и химического производства, а также на машиностроительных заводах тяжёлого машиностроения. В связи с универсальностью использования большинства грузоподъёмных машин общего назначения при конструировании электрооборудования принято, что мощности питающих сетей, кВА не превышают следующих значений:
Строительные башенные краны, используемые в жилищном строительстве - 500.
Мостовые и козловые краны общего назначения: портальные краны - 500 - 1600; судовые грузоподъёмные механизмы - 2000.
Краны металлургического производства, перегружатели - 5000.
Под мощностью питающих сетей подразумевается установленная мощность трансформатора или генератора на линии, питающей кран.
Надёжная работа кранового электрооборудования во многом зависит от устойчивости всех элементов разветвлённой сети питания крановых электроприводов к токам короткого замыкания (КЗ). Вероятность КЗ в цепях и элементах электрооборудования кранов значительно выше, чем у стационарных механизмов, ввиду того, что краны при работе создают вибрацию, ударные сотрясения и ускорения, которых нет у стационарных установок. Расположение крановых механизмов в верхней части зданий, где концентрация пыли и газов значительно выше, чем в стационарных электротехнических
помещениях, также ухудшает условия эксплуатации. С учётом этих обстоятельств электрооборудование кранов должно быть в целом устойчиво к последствиям возможных КЗ в пределах электрической сети крана.
Общую защиту крановых электроустановок при суммарной мощности электродвигателей до 250кВт на переменном токе и 150кВт на постоянном токе следует осуществлять автоматическими выключателями с отключающей способностью не ниже 10кА. Для особо мощных кранов с токами питающих линий 1000А и выше в качестве защитных устройств следует использовать воздушные выключатели АМ8-АМ15.
В отдельных цепях электроприводов при сечении отходящих проводов до 2,5 мм2 можно применять установочные автоматические выключатели с отключающей способностью не ниже 1200А. Поскольку двигатели электрогидравлических толкателей тормозов получают питание от сравнительно мощных сетей, они должны иметь индивидуальную защиту с помощью автоматических выключателей с отключающей способностью не ниже 2500А.
Выбираем трехфазный переменный ток напряжением 380/220В.
1.5.Выбор системы освещения цеха
В соответствии со СН и П 11-4-79 искусственное освещение подразделяется на рабочее, аварийное, эвакуационное, охранное. При необходимости часть светильников того или иного вида освещения может использоваться для дежурного освещения
Рабочее освещение обеспечивает
необходимые условия при нормал
Аварийное освещение - освещение, включающееся при аварийном отключении рабочего освещения для продолжения работы.
Эвакуационное освещение (аварийное освещение для эвакуации) - освещение, включающееся при аварийном отключении рабочего освещения для эвакуации людей из помещения.
Охранное освещение - разновидность рабочего освещения, устраивается по периметру территории предприятия, а также территории некоторых общественных здании.
Дежурное освещение - освещение в нерабочее время.
Аварийное освещение следует предусматривать, если объект принадлежит 1 или 2 категории надежности электроснабжения.
Искусственное освещение может быть трех систем: общее, местное и комбинированное. При этом следует учитывать, что экономичное система комбинированного освещения, но в гигиеническом отношении система общего освещения совершеннее, так как позволяет создать более благоприятное распределение яркости в поле зрения.
Система общего освещения предназначена не только для освещения рабочих поверхностей, но и всего помещения в целом, в силу чего светильники размещают на достаточно большом расстоянии от рабочих поверхностей в верхней зоне помещения на кронштейнах,
стойках и т.п. В зависимости от расположения светильников различают равномерное и локализированное общее освещение.
Комбинированная система освещения состоит из общего и местного освещения. Общее освещение предназначено для освещения проходов и участков, где работы не производятся, и одновременно для выравнивания яркости в поле зрения работающих. Местное освещение обеспечивается светильниками, располагаемыми непосредственно на рабочих местах.
В условиях комбинированного освещения светильники местного освещения, устанавливаемые на рабочих местах посредством шарнирных кронштейнов, позволяют в широких пределах изменять как освещенность, так и направление светового потока, от которого в значительной степени зависит контраст объекта различения с фоном.
Одно местное освещение в производственных условиях запрещено, так как создает большую разность освещенности рабочих
поверхностей и окружающего пространства, что может привести к травматизму, и способствует профзаболеваниям.
В общем случае при выборе системы освещения нужно исходить из характера зрительной работы, выполняемой в помещении.
Выбираем общее освещение.
2.РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
2.1.Расчет общего освещения
2.1.1 .Исходные данные для проектирования
Для проектирования электрического освещения необходимо знать назначение, площадь и высоту объекта, для которого ведется проектирование.
А = 18м; В=24м; Н=8м.
При выборе системы освещения необходимо исходить из характера зрительной работы, учитывая вероятность отраженной блесткости и затемнение рабочих поверхностей технологическим оборудованием и самими работающими.
2.1.2.Выбор освещенности
Освещенность в соответствии со СНиП 23-05-95 нормируется в зависимости от номинального размера объекта различие разряда и контраста зрительной работы, фона и контраста объекта. Для инструментального цеха Ен =300лк [2].
2.1.3.Выбор источников света
Для помещении разной высоты необходимо учитывать следующее: в низких помещениях (не выше 6-8м) наиболее экономичны люминесцентные лампы, средней высоты (от 6 до 8-1 5м) и очень высоких (свыше 20м) - ДРИ, в высоких помещениях (от 8 до 20м) наименьшие затраты имеют ДРЛ, хотя энергетически они менее выгодны.
Выбираем ДРИ:
Тип ДРИ250-2;
Мощность Рл=250Вт;
Световой поток Фл=15000лм[2].
2.1.4.Выбор светильника
При выборе светильников учитываем вид КСС (кривой силы света), защиту, климатическое исполнение, КПД, защитный угол светильника.
Выбираем светильник.
Тип светильника ССП04-250-001
Тип лампы ДРИ
Тип кривой силы света Г;
КПД 95%;
Габаритные размеры 170х455[2]
2.1.5.Определение расчетной высоты
hраб=0,8м-высота рабочей поверхности;
Н=8м
hс=0,5м- высота свеса светильника.
2.1.6.Определение индекса помещения
2.1.7.Определение коэффициент использования
светового потока
Для этого необходимо знать коэффициенты отражения от стен, потолка и пола.
ρn=50%
ρс=30%
ρр=10% [2]
uоу=0,45[2]
2.1.8.Определение количества светильников
где Ен- нормируемое значение освещения;
Кз =1,5- коэффициент запаса[2];
n-количество ламп в светильнике;
Z =1.15- коэффициент неравномерности освещения[2].
Рис.5 План размещения светильников в цехе
(Масштаб в 1см - 4м).
2.2.Расчет мощности и выбор двигателей крана
Исходные данные
Грузоподъемность 50/12,3т
Механизм подъема главный/
Вес крюка 0,5/1т
Вес груза 45/11,5т
Скорость 5,6/12м/мин
Механизм передвижения мост/тележка
Вес механизма 42/90т
Скорость 27,1/22,7м/мин
Dк 710/400мм
dст 175/95мм
2.2.1.Определение статической мощности на валу двигателя
Статические нагрузки двигателей кранов создаются силами статического сопротивления, действующими в крановых механизмах силами тяжести и трения. Рассмотрим типичные случаи определения, приведенные к валу двигателя, статических нагрузок механизма подъема и передвижения кранов.
Для механизмов подъема характерен активный статический момент, который направлен против движения при подъеме груза и совпадает с ним по направлению при спуске. Кроме того, в реальных механизмах всегда присутствуют силы трения, создающие реактивный момент, который возрастает при увеличении нагрузки механизма.
Статическая мощность Рстп (кВт) на валу двигателя в установившемся режиме при подъеме затрачивается на перемещение груза и преодоления потерь трения:
где: Q - масса, поднимаемого груза, кг;
- масса крюковой подвески
h - КПД канатной системы и механизма при подъеме номинального груза:
V - номинальная скорость подъема груза, м/сек;
g=9,8 м/сек2 - ускорение свободного падения.