Реконструкция токарной мастерской

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Федеральное государственное  образовательное учреждение

Среднего профессионального  образования

 

 

«Благовещенский политехнический колледж»

 

 

 

 

 

Дисциплина: Техническая  эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исполнитель

студент группы

 

 

 

Руководитель

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Благовещенск 2012 г.

 

 1. ХАРАКТЕРИСТИКА ТОКАРНОЙ МАСТЕРСКОЙ

 

 

Современное предприятие  любой отрасти промышленности –  это совокупность новейшего оборудования и технологий, правильно организованные инженерные сети и бесперебойная работа всех звеньев этой цепи. 
Обеспечить функционирование такого сложного объекта необходимо еще на стадии подготовки к запуску оборудования в работу, предусмотрев заранее наличие источников электроснабжения и целостной системы подачи электрической энергии с помощью проектирования электроснабжения предприятий.

Электрическая энергия сегодня - основной источник питания для всего оборудования на предприятии, а проектирование электроснабжения промышленных зданий предприятий – разумный способ решения всех проблем, связанных с электропитанием. График работы любого предприятия предусматривает наличие определенных режимов в работе. Поддерживать режимность работы завода или фабрики – задача, которая решается с помощью проектирования электроснабжения предприятий. 

Безопасность  персонала, возможность соблюдения правил техники безопасности для сотрудников, работающих на предприятии или заводе, напрямую связана с вопросами, которые затрагивают все документы, касающиеся электроснабжения предприятия, в том числе и проект электроснабжения завода.

Рациональное  использование электроресурсов  позволит избежать потерь в линиях, а значит, отразится и на себестоимости  производимой продукции, и на уровне заработной платы сотрудников. Проектирование электроснабжения здания и цехов промышленных предприятий поможет решить проблемы экономии энергоресурсов и минимизации потерь.

Электроприемники в цеху по категории надежности относятся к III категории. Напряжение 380 В. Частота 50 Гц. Глухозаземленная нейтраль.

Объект проектирования: Реконструкция токарных мастерских.

Помещение: Высота – 4.4 м, 2 окна, 1 дверь, 1 ворота, железобетонный пол, помещение сухое, потолок выполнен из ферм.

Характеристики  установленной КТП:

- мощность – 2х1000 кВА;

- загрузка трансформаторов  – 85 %;

Расстояние  от КТП до здания – 80 м.;

 

Номер станка

Мощность, кВт

1

18

2

4

3

20

4

30

5

8

6

8,8

7

23

8

29

9

10

10

21

11

28

12

9,2

13

3,8

14

6

15

26

16

12

17

7

18

22

19

18

Тепловая завеса

38

Кран балка

Подъем

6

мост

2х3

тележка

2,4


 

2. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОСВЕЩЕНИЕ

2.1. Светотехнический расчет.

 

Ежегодно на освещение расходуется около 10% всей вырабатываемой электроэнергии. Осветительные электроустановки являются необходимым элементом современных жилых домов, учреждений, общественных зданий и производственных предприятий и представляют собой сложный комплекс, состоящий из распределительных устройств, магистральны и групповых электрических сетей, различных электроустановочных приборов, осветительной арматуры и источников света, а также крепёжных, поддерживающих и защитных конструкций. Основной элемент осветительной электроустановки - источник света (лампа).

Выбор типа источников света осуществляется согласно СНБ 2.04.05-98 в зависимости от нескольких параметров: типа и назначения помещения; требованиям к цветоразличению в данном помещении; освещённости обеспечиваемой светильниками общего освещения. Производственные помещения ремонтно-механического цеха можно отнести к помещениям, для которых требования к цветоразличению незначительные либо вообще отсутствуют. Складские помещения, в пределах которых могут находиться горючие вещества, а также инженерные сооружения (бойлерные, электрощитовые, венткамеры и т.п.) без постоянного присутствия персонала можно отнести к опасным помещениям. В таких помещениях согласно ПТБ должны применяться светильники с лампами накаливания соответствующего защитного исполнения.

Расчет освещенности произведем методом линейных изолюкс согласно методическим указаниям.

Для токарной мастерской выбираем люминесцентные светильники ЛСП 44 2х40 с двумя люминесцентными лампами ЛБ 40-4 мощностью 40 Вт каждая и световым потоком 2850 лм. Длина светильника составляет 1279 мм.

Выполняем подвес светильников заподлицо с фермами потолка на которых устанавливается мостовой кран, то есть на высоте 4,4 м. Светильники расположим  рядами над станками, получается 4 ряда светильников длинной 28 м каждый, расстояние от стены до первого ряда составляет 4 м, от первого ряда до 2-го 10 м.

 Расположение  люминесцентных светильников

Определим координаты одинаковой условной освещенности для точки А расположенной в 2 м от крайнего ряда:

 

По полученным координатам по графику линейных изолюкс определяем освещенность в расчетной точке А от каждого ряда светильников.

 

 

Определим расчетную  плотность светового потока (лм/м) по формуле:

 

 

Где k – коэффициент запаса равный 1.5;

μ = 1,1.

Расчетный световой поток светящейся линии будет  равен:

 

 

Откуда вычисляется  число светильников в ряду:

 

 

Суммарная длина  светильников в ряду

Светильники монтируются  встык друг к другу без разрывов, расстояние от концов светильников до стен помещения с каждой стороны равно чуть меньше 1 м.

Установленная мощность освещения помещения составляет:

 

 

2.2. Электротехнический расчет освещения.

Для расчета и выбора проводников питающих светильники сначала необходимо определиться со схемой электроснабжения освещения. Светильники располагаются четырьмя сплошными линиями над рабочими поверхностями. В связи, с чем принимаем радиальную схему электроснабжения освещения, установленная суммарная мощность светильников равняется 7,68 кВт в связи с чем определяем один защитный аппарат на освещение. Разработаем принципиальную схему электроснабжения светильников.

Схема осветительной  установки

 

Расчет  сечения  проводников произведем по допустимой потере напряжения. Как правило потери напряжения не должны превышать 5.5 %.

Щиток освещения  расположен в левом верхнем углу цеха возле входной двери. Для  равномерно распределенной нагрузки используют формулу:

 

 

Где – L0 расстояние от распределительного шкафа до точки присоединения первой нагрузки, l – длина участка с распределенной нагрузкой.

Находим приведенные  длины для участков сети:

 

 

Определим моменты нагрузок осветительной сети для каждого участка

 

 

Определим момент питающей нагрузки на участке от цеха до ТП:

 

 

Определим сечение питающей линии до ТП:

 

 

Принимаем стандартное сечение кабеля АВВГ (4х6) с длительно допустимым током равным 32 А.

Далее находим действительную потерю напряжения на участке сети:

 

 

Для участков линии 1, 2, 3, 4 располагаемая потеря напряжения:

 

 

Определим сечение  питающих линий для участков 1, 2, 3, 4:

 

 

Для отходящих линий выбираем кабель АВВГ (3х4) сечение 4 мм2, на всех участках одинаковый. Длительно допустимый ток нагрузки равен 27 А.

Проверим выбранное  сечение по длительно допустимому току нагрузки:

 

 

Проверим кабель питающий освещение от ТП:

 

 

Исходя из проверки сечений  можно сделать вывод, что сечения  проводов питающих светильники выбраны правильно.

 

2.3. Выбор аппаратов защиты линий освещения

 

Для безопасности работы освещения а также, для защиты от внутренних и внешних перенапряжений, действий токов короткого замыкания согласно ПУЭ необходимо защищать осветительные сети.

Выбираем автоматические выключатели для защиты кабелей питающих светильники. Выбираем автоматические выключатели серии ВА.

Автоматические выключатели  выбирают по условиям:

 

Iном. расц > 1,2*Iр.max ;                                                                                

 

 Iср.эл. > 1.3*Iр;                                                                

 

где     Iном.расц – номинальный ток расцепителя, А;  

Iр.max – наибольший расчетный  ток нагрузки, А; 

Iср.эл – ток  срабатывания электромагнитного  расцепителя.

Для отходящих линий 1, 2, 3, 4 выбираем  автоматические выключатели ВА51-25-1 с номинальным током 25 А, и рабочим током 12.5 А. Проверим выбранный выключатель:

 

12,5> 1,2*9,15=10,98 А ;                                                                                 

 

12,5*1,25=15,63 А > 1.3*9,15=11,9 А;  

 

Для вводного автомата в  щитке освещения выбираем трехфазный автоматический выключатель ВА 51-25, на номинальный ток 25 А и с рабочим током 16 А. Проверим выбранный выключатель:

 

16> 1,2*12,3=14,8 А ;                                                                                 

 

16*1,25=20 А > 1.3*12,3=16А;  

 

Выбранные выключатели подходят.

 

2.4. Расчет аварийного освещения.

 

Одно из важных мест в системах обеспечения безопасной жизнедеятельности человека занимает аварийное освещение. Продолжительное время в России не придавали особого значения данному вопросу. Однако в последние годы ситуация начала меняться в связи с принятием новых нормативных документов, приближающих нашу страну к европейским стандартам, а также с участившимися террористическими актами, пожарами и техногенными авариями.

Аварийное освещение включается при повреждении системы рабочего питания и предназначено для обеспечения эвакуации людей при отключении энергоснабжения, которое может произойти при пожаре или любой техногенной аварии. Аварийное освещение бывает двух типов: эвакуационное и освещение безопасности. Освещение безопасности позволяет не только провести эвакуацию, но и обеспечить завершение технологических процессов, которые невозможно прервать мгновенно. 

В токарной мастерской отсутствуют  технологические процессы, требующие  длительного завершения работы. В  связи, с чем произведем расчет аварийного освещения для эвакуации людей. Для этой цели выбираем светильники типа аналогичного рабочему освещению ЛСП 44 2х40. Так как аварийное освещение выполнено аналогичными светильниками то оно должно составлять не менее 10 % от рабочего количества светильников. В каждом ряду установлено по 24 светильника рабочего освещения.

Определим мощность ряда аварийных светильников:

 

 

Где N- количество ламп в светильнике, Р – мощность одной лампы, n-количество светильников в ряде, К – коэффициент потерь.

Определяем суммарную  мощность всех рядов светильников:

 

 

Определим ток  текущий по кабелю питающему аварийные  светильники:

 

 

 

Выбираем кабель, питающий групповую линию АВВГ (4х2,5) с длительно допустимым током равным 19 А. Для линий питающих каждую группу выбираем кабель АВВГ (3х2,5) с длительно допустимым током равным 19 А.

Для проверки правильности выбранного кабеля произведем расчет потери напряжения по формуле:

 

 

                                                       

Суммарная потеря напряжения в аварийной сети составляет 0,01+0,11=0,12%. Потеря напряжения не превышает максимально допустимую составляющую 10 %.

Сечения кабелей, выбранные для питания освещения  подходят по условиям выбора.

 

 

 

 

 

3. РАСЧЕТ СИЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

 

 

3.1. Расчет электрических нагрузок

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.

Номинальная (установленная) активная мощность приёмника электроэнергии – это мощность, указанная на заводской табличке или паспорте приёмника электроэнергии, при которой приёмник электроэнергии должен работать. Для электроприемников, работающих в длительном режиме работы – это паспортная мощность. Для ЭП в повторно-кратковременном режиме  – это мощность, приведённая к номинальной длительной мощности.

Электроприемники  делятся на характерные группы. К  характерной группе относятся ЭП находящиеся в одной группе и распределяются по координатам.

Определяется  суммарная номинальная мощность по каждой характерной группе активная и реактивная.

Определение средних  мощностей по каждой характерной  категории

 

 

Определяется  суммарная средняя мощность всех ЭП:

 

 

 

Определяем  средневзвешенный Ки

 

 

  Определим эффективное число ЭП

 

,

Эффективное число  ЭП – это такое число ЭП одинаковой мощности с однородным режимом работы, которое обуславливает те же значения расчетной нагрузки, что и группа ЭП различной мощности.

Если пэф определенное по формуле окажется больше фактического, то  принимают пэф = пфакт .

Для определения  расчетной мощности находим коэффициент  расчетной нагрузки который является функцией от пэф и Ки.ср

 

Pp=Kp∙ Pср

 

Qp=1,1Qср  при пэф <10

 

Qp=Qср  при пэф >10

 

Для низковольтной распределительной сети

 

Qp=Kp∙ Qср.

 

Полная расчетная  нагрузка определяется  по следующему выражению:

 

             

 

Токовая нагрузка необходимая для выбора сечения  питающей линии по допустимому нагреву находиться по формуле:

 

 

Распределим нагрузку по характерным  категориям на 4 категории  согласно компоновке станков на плане, результаты расчетов указаны в таблице.

 

 

Исходные данные

Средняя

мощность

группа ЭП

Эффек-

тивное

число ЭП

nэ

Коэффи-

циент

расчетной

нагрузки

Kp

Расчетная мощность

Рас-

четный

ток

I, А

по заданию  технологов

по справочным данным

Pc,

кВт

 

 

Qc,

кВАр

 

Pp,

кВт

Qp,

кВАр

Sp,

кВА

Характер-

ные

категории

ЭП, подклю-

чаемых к

узлу

питания

Количес

тво ЭП

(рабо-

чих/резе

рвных)

n, шт.

Номинальная

(установленная)

мощность, кВт

Коэффи-

циент ис-

пользова-

ния Kи

Коэффи-

циент реак-

тивной

мощности

cosj / tgj

одного

ЭП

Pном min/

Pном max

Общая

(рабо-

чих/

резер-

вных)

Pном

1

1

18

  

0,8

0,9/0,75

14,4

10,8

            

2

1

4

  

0,8

0,9/0,75

3,2

2,4

            

3

1

20

  

0,8

0,9/0,75

16

12

            

4

1

30

  

0,8

0,9/0,75

24

18

            

5

1

8

  

0,8

0,9/0,75

6,4

4,8

            

Итого 1 группа

5

80

  

0,8

0,9/0,75

64

48

4

1

64

48

80

115,5

6

1

8,8

  

0,5

0,9/0,75

4,4

3,3

            

7

1

23

  

0,5

0,9/0,75

11,5

8,23

            

8

1

29

  

0,5

0,9/0,75

14,5

10,88

            

9

1

10

  

0,5

0,9/0,75

5

3,75

            

10

1

21

  

0,5

0,9/0,75

10,5

7,88

            

Итого 2 группа

5

91,8

  

0,5

0,9/0,75

45,93

34,43

5

1,2

55,08

41,31

68,85

99,38

11

1

28

  

0,7

0,9/0,75

19,6

14,7

            

12

1

9,2

  

0,7

0,9/0,75

6,4

4,83

            

16

1

12

  

0,7

0,9/0,75

8,4

6,3

            

17

1

7

  

0,7

0,9/0,75

4,9

3,68

            

Итого 3 группа

4

56,2

  

0,7

0,9/0,75

39,34

29,51

3

1,2

47,21

35,41

59,01

85,2

13

1

3,8

  

0,8

0,9/0,75

3,04

2,28

            

14

1

6

  

0,8

0,9/0,75

4,8

3,6

            

15

1

26

  

0,8

0,9/0,75

20,8

15,6

            

18

1

22

  

0,8

0,9/0,75

17,6

13,2

            

19

1

18

  

0,8

0,9/0,75

14,4

10,8

            

Итого 4 группа

5

75,8

  

0,8

0,9/0,75

60,64

45,5

4

1

60,64

45,5

75,8

109,41

Освещение

                  

7,68

0

7,68

11,1

ИТОГО:

                  

234,61

170,2

289,8

418,4


 

3.2. Разработка однолинейной схемы.

 

Для надежного функционирования цеха необходимо определиться с его  схемой электроснабжения.

Внутрицеховые сети делятся на питающие и распределительные.

Питающие отходят от источника питания (ТП) к распределительным шкафам (РШ). От которого отходят 4 питающих линии на распределительные щиты ЩО70.

 

Схема электроснабжения цеха

Для прокладки выбранных кабелей питающих распределительные пункты выбран способ прокладки в трубах. Подводка питающих кабелей от распределительных пунктов непосредственно к станкам также выполняется трубным способом.  Соединения и присоединения труб к коробкам, аппаратам и электроприемникам выполняют без специального уплотнения (когда они применяются для защиты проводов от механических повреждений), уплотненными (для защиты труб от попадания в них пыли, влаги, едких паров и газов) и взрывобезопасными для исключения возможности попадания внутрь труб, аппаратов и электроприемников взрывоопасных смесей. Перед монтажом внутреннюю поверхность труб очищают от окалины и грата и производят окраску внутренней и наружной поверхностей асфальтовым лаком. Трубы, прокладываемые в бетоне, снаружи не окрашивают для лучшего сцепления с бетоном. 

 

3.3. Выбор троллейных линий.

 

Троллейные  линии служат для питания мостовых кранов, кран-балок, электроталей (тельферов) и других передвижных механизмов.

Крановые троллеи  разделяют на: главные — для продольного перемещения мостового крана, вспомогательные— для перемещения по ферме крана тележки с

Электропроводки на кранах должны быть доступны для  обслуживания и защищены трубами, коробами в местах возможных повреждений или попадания на них смазочных масел. На кранах, работающих в помещениях с неагрессивной средой, допускают открытые электропроводки изолированными проводами, кроме проводов с пластмассовой изоляцией.

Одна кран балка. Питание на главную троллею осуществляется от распределительного шкафа. Напряжение питания 380 В.Режим повторно-кратковременный, длина троллей составляет 42 м. по длине мастерской. Расстояние между фазами троллеев 250 мм. Коэффициент мощности крана 0,7. Троллеи выполняются из угловой стали 50х50х5.

Механизм крана

Мощность двигателя, кВт

Номинальный ток, А

Главный подъем

6

13,04

Механизм передвижения моста

2х3

2х6,52

тележка

2,4

5,22

итого

14,4

31,3


 

Определим расчетную  нагрузку двигателей крана при числе  электроприемников в группе больше 3-х.

 

 

Определим эффективное  число электроприемников:

 

 

При коэффициент использования равном 0,15 и эффективном числе электроприемников равном 5 расчетный коэффициент равен 2,1.

Средняя нагрузка крана:

 

 

Расчетная мощность крана составляет:

 

 

Реактивная  мощность крановой установки равна:

 

 

Полная мощность крановой установки составляет:

 

 

Максимальный  расчетный ток:

 

 

Пиковый ток  равен:

 

 

Действительная  потеря напряжения в троллейной линии:

 

 

Потеря напряжения в троллейной линии удовлетворяет  допустимым потерям напряжения равным 5%.

 

3.4. Выбор числа силовых трансформаторов.

 

Выбор числа  и мощности силовых трансформаторов  не требуется в связи с тем, что характеристики КТП заданы заданием. Это двухтрансформаторная подстанция 2х1000 кВА с коэффициентом загрузки 0,85.

 

Произведем  проверку установленных силовых трансформаторов по коэффициенту загрузки в аварийном режиме при повреждении одного из трансформаторов для нагрузки цеха:

 

.

 

В аварийном  режиме одного трансформатора достаточно для питаний цеха.

 

3.5. Расчет токов короткого замыкания.

 

Сети промышленных предприятий напряжением до 1 кВ характеризуются большой протяженностью и наличием большого количества коммутационно-защитной аппаратуры. При напряжении до 1 кВ даже небольшое сопротивление оказывает  существенное влияние на ток КЗ. Поэтому в расчетах учитывают все сопротивления короткозамкнутой цепи, как индуктивные, так и активные. Кроме того, учитывают активные сопротивления всех переходных контактов в этой цепи.

При отсутствии достоверных данных о контактах  и их переходных сопротивлениях рекомендуется при расчете токов КЗ в сетях, питаемых трансформаторами мощностью до 1600 кВА, учитывать их сопротивление следующим образом:

- 0,015 Ом – для распределительных устройств на станциях и подстанциях;

- 0,02 Ом – для первичных цеховых ТП, а также на зажимах аппаратов, питаемых радиальными линиями от щитов подстанций или главных магистралей;

- 0,025 Ом – для вторичных цеховых РП, а также на зажимах аппаратов, питаемых от первичных РП;

- 0,03 Ом – для аппаратуры, установленной непосредственно у приемников электроэнергии, получающих питание от вторичных ТП.

 

Определяем  ток автомата на входе:

 

 

Сопротивления цехового трансформатора определяются по формулам:

 

,     

,  

 

Для трансформатора ТМ-1000/10:

 кВт,  кВт и %.

 

 

 

 

Сопротивления линии и кабелей определяются по формуле:

 

,     

где

 и  - удельные сопротивления линий, мОм/м;

- длина линии, м.

Ток трехфазного  КЗ определяется по формуле:

 

 

Рассчитаем  для точки короткого замыкания на кабеля ток трехфазного КЗ (металлическое КЗ).

 

 

С учетом переходного  сопротивления контактов:

  мОм;

 

 

 

 

Проверяем срабатывание электромагнитного расцепителя (токовой  отсечки) автомата:

 

 

Условие срабатывания выполняется.

Расчет однофазных токов КЗ.

В сетях 0,4 кВ, работающих с заземлённой нейтралью, необходимо рассчитывать токи КЗ не только при трёхфазном, но также и при однофазных КЗ на землю. Значения этих последних зависят не только от параметров питающего трансформатора, но и от схемы соединения его обмоток. Для трансформаторов со схемой соединения обмоток Д/УО значение тока в месте однофазного КЗ за трансформатором практически равно току трёхфазного КЗ в этой же точке.

Ток однофазного  КЗ определяется по формуле:

 

,  

где 

  , , - суммарные активные сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательности соответственно;

, , - суммарные реактивные сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательности соответственно.

Для трансформаторов  с обмоткой соединения / -11 активные и реактивные сопротивления нулевой последовательности определяются по таблице Z=0.027 Ом. Для остальных элементов при отсутствии заводских данных можно принимать: для шинопроводов r0ш = 10. r1ш, , х0ш = 10. х1ш, ; для трехжильных кабелей r0к = 10. r1к, , х0к = 4. х1к, /2, с. 141/.