Техническая эксплуатация электрооборудования цеха обработки корпусных деталей
Министерство образования и науки Российской Федерации
Уральский государственный колледж имени И.И. Ползунова
КП. 140613.6.ПЗ
Техническая эксплуатация электрооборудования цеха обработки корпусных деталей
Пояснительная записка
Руководитель
___________/Каргапольцев Ю.А./ __________/Дроздов С.В./
Екатеринбург 2011
Содержание
Введение
1 Технологический процесс объекта проектирования 7
2 Выбор электрооборудования грузоподъемных механизмов 8
3 Выбор электрооборудования металлорежущих станков 15
4 Выбор электрооборудования вентиляционных установок 18
5 Выбор системы освещения 19
6 Расчет электрических нагрузок цеха. Выбор числа мощности питающих
трансформаторов 22
7 Выбор линий электроснабжения оборудования 25
8 Организация планово-предупредительных технических обслуживаний и ремонтов оборудования 28
9 Мероприятия по безопасному выполнению работ 32
Заключение
Список использованных источников
ВВЕДЕНИЕ
Электрификация является основой строительства экономики и развития производственных сил страны. Электрификация обеспечивает выполнение задачи широкой комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, что позволяет усилить темпы роста производительности общественного труда, улучшить качество продукции и облегчить условия труда. На базе использования электроэнергии ведется техническое перевооружение промышленности, внедрение новых технологических процессов и осуществление коренных преобразований в организации производства и управлении ими. Поэтому в современной технологии и оборудовании промышленных предприятий велика роль электрооборудования, т. е. совокупности электрических машин, аппаратов, приборов и устройств, посредством которых производится преобразование электрической энергии в другие виды энергии и обеспечивается автоматизация технологических процессов.
В современных условиях эксплуатация электрооборудования требует глубоких и разносторонних знаний, а задачи создания нового или модернизации существующего электрифицированного технологического механизма или устройства решаются совместными усилиями инженеров и электротехнического персонала. Требования к электрооборудованию вытекают из технологических данных и условий. Электрооборудование нельзя рассматривать в отрыве от конструктивных и технологических особенностей электрифицируемого объекта и на оборот.
Поэтому специалисты в области электрооборудования промышленных предприятий должны быть хорошо знакомы как с электрической частью, так и с основами технологических процессов и конструкциями установок металлообрабатывающих станков и машин, подъемно-транспортных механизмов и т.д.
В данном курсовом проекте , на формате А1, я изобразил принципиальные электрические схемы нескольких электрических установок: вентиляционной установки, мостового крана, токарно-винторезного станка и токарно-револьверного станка модели 1П 365.
Центробежные вентиляторы являются основным элементом различных вентиляционных установок. Они обеспечивают условия трудовой деятельности. Вентиляционные установки достаточно просто поддаются автоматизации по сигналам изменения режима и реагируют на них без участия обслуживающего персонала путем переключения в схемах управления.
Данная схема предназначена для, управления и защиты силовой цепи и цепей управления вентиляционной установки. Также вентиляционная установка предназначена для проветривания производственных помещений и поддерживания температуры в заданных пределах(Тзад 0С).
Краны - это грузоподъемные устройства для вертикального и горизонтального перемещения грузов на небольшие расстояния. В целях предприятий наибольшее распространение получили мостовые краны. Однотипными узлами всех кранов являются:
- механизм передвижения моста;
- механизм передвижения тележки;
- механизм подъема и опускания груза .
Передвижение моста, по несущей конструкции, осуществляется по рельсам подкранового пути, вдоль пролета цеха.
Передвижение тележки осуществляется вдоль моста по проложенным рельсам на 4 ходовых колесах.
Механизм подъема представляет собой подъемную лебедку барабанного типа.
Токарные станки предназначены для обработки поверхностей вращающихся заготовок (изделий) резцами и другими применимыми инструментами.
Основные узлы станка:
- станина, для размещения и крепления оборудования;
- передняя и задняя бабки;
- суппорт;
- шкаф с электрооборудование.
Применение таких станков повышает производительность, по сравнению с токарно-винторезными, до трех раз.
Электрооборудование промышленных предприятий и установок проектируется, монтируется и эксплуатируется в соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) и другими руководящими документами.
1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
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.
В условиях серийного производства, т. е. при изготовлении деталей партиями (или сериями), технологический процесс обработки расчленяют на несколько операций, которые могут выполняться последовательно на одном и том же или на разных станках.
Цех обработки корпусных деталей предназначен для механической и антикоррозийной обработки изделий. Он содержит станочное отделение, гальванический и сварочные участки. Транспортные операции выполняются с помощью консольно-поворотных кранов и мостового крана. Участок получает электроснабжение от цеховой трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ; расположенный в пристройке металлоизделий.
2 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МЕХАНИЗМОВ
Мостовые краны применяют в цехах ремонтных предприятий и производственных цехах предприятий строительной индустрии.
Передвижение моста, по несущей конструкции, осуществляется по рельсам подкранового пути, вдоль пролета цеха.
Передвижение тележки осуществляется вдоль моста по проложенным рельсам на 4 ходовых колесах.
Механизм подъема представляет собой подъемную лебедку барабанного типа.
В курсовом проекте мы рассчитали и выбрали электрооборудование крана.
Исходные данные для расчета :
Gн = 10 (т);
Go =26,6 (т);
V =2,1 (м/с);
L = 48(м);
Дк = 500(мм);
dц = 140(мм);
μ= 0,01/0,05;
f= 0,0005/0,001;
k2 = 1,8/2,5;
i= 9;
η= 0,87;
ПВ=25%.
I 1 Определение статической нагрузки , статическая мощность при перемещении моста с грузом.
Pсг =
Pсг =
2 Статическая мощность при перемещении моста без груза.
Pco =
Pco= = 15,6(кВт);
3 Время одной операции по перемещению моста вдоль цеха
tp =
4 Эквивалентная статическая мощность.
Pэкв. = (4)
Pэкв. =
5 Расчетная угловая скорость.
Wрасч. = Wрасч. = (5)
6 Скорость вращения двигателя.
ηрасч. = 9,55* Wрасч.; (6)
ηрасч. = 9,55*75,6 = 721,9(об/мин);
7 Выбираем предварительно крановый асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором серии 4А225S8У3.
Параметры двигателя : Pн = 37(кВт); nн = 735(об/мин); ηн = 90,0%; cosφ= 0,83;
J = 1,16(кг*м2); ПВ=25%;
II 1 суммарный момент инерции при пуске с грузом.
ΣJнг = K2*Jдв + *; (7)
ΣJнг = 2,5*1,16+ * = 33,2(кг*м2);
2 При торможении с грузом.
ΣJмг = K2* Jдв+m**nн ; (8)
ΣJмг = 2,5*1,16+36600*(0,0007)*0,9 =25,9 (кг*м2);
3 Суммарный момент инерции при запуске без груза.
ΣJпо = K2 * Jдв + * ; (9)
ΣJпо = 2,5*1,16+ *(0,0007) =22,4 (кг*м2);
4 Суммарный момент инерции при торможении без груза.
ΣJmo = K2* Jдв+ḿ **nн; (10)
ΣJmo =2,5*1,16+ *(0,0007)*0,9=20,4 (кг*м2);
5 Динамический момент при пуске с грузом.
Мдг= ΣJнг* ; (11)
Мдг=33,2* = 255,3(Н*М); t=dt=10(с); Wн=dw;
Принимаем дополнительное время спуска 10секунд.
6 Динамический момент при торможении с грузом.
Мдпо= ΣJмг* (12)
Мдпо=25,9*199,1(Н*М);
7 Динамический момент при пуске без груза.
Мдпо= ΣJпо* (13)
Мдпо=22,4*172,2 (Н*М);
8 Динамический момент при торможении без груза.
Мдто= ΣJmo* (14)
Мдто=20,4*156,8 (Н*М);
9 Статический момент загруженного крана.
Мсг= (15)
Мсг= 427,8 (Н*М);
10 Статический момент крана без груза.
Мсг= (16)
Мсг= =202,8 (Н*М);
11 Принимая для среднего режима ПВ=25%; находим суммарное время пауз.
Σto= (17)
Σto= =281,т.е. 281/2=140(с), для снятия и крепления груза.
12 Суммарные нагрузки.
При пуске с грузом: М1=255,3+427,8=683,1 (Н*М);
При торможении с грузом:М2=255,3+199,1=454,4 (Н*М);
При пуске без груза:М3=202,8+172,2=375 (Н*М);
При торможении без груза:М4=202,8+156,8=359 (Н*М).
13 Мэ= = 411,6(Н*М);
Рисунок 1 - график зависимости момента двигателя от времени
14 Рэкв.= Мэ* Wн; Рэкв.=411,6 *10-3*28,7=11,8(кВт);
15 Мы произвели необходимые расчеты для выбора двигателя. По справочнику выбираем асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором . 4А180М8У3
Параметры двигателя : Pн = 15,0(кВт); nн = 730(об/мин); ηн = 87,0%;
cosφ= 0,82; J = 25*10-2(кг*м2); ПВ=25%;
Номинальный момент двигателя.
Мн=
Мн=
Мм=0,82*2,5*194,8=399,3 (Н*М).
0,8-учитывает возможное понижение напряжение ;
2,5- коэффициент перегрузки для кранов и двигателей .
Двигатель проходит по пусковому моменту, т.к. номинальный момент не превышает максимальный.
Выбираем два асинхронных двигателя с короткозамкнутым ротором серии 4А200М8У3 необходимые данные заносим в таблицу 1.
Параметры двигателя: : Pн = 18,5(кВт); nн = 735(об/мин); ηн = 88,5%;
сos φ= 0,82; J = 25*10-2(кг*м2);
Мощность двигателя главного подъема принимаем 70% от полной мощности механизма перемещения моста. Выбираем электродвигатель ближайший больший стандартной мощности. По справочнику выбираем асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором . 4А200М8У3 и необходимые данные заносим в таблицу 1.
Параметры двигателя : Pн = 18,5(кВт); nн = 755(об/мин); ηн = 88,5%;
cosφ= 0,84; J = 45,3*10-2(кг*м2); ПВ=25%;
Мощность двигателя механизма перемещения тележки принимаем 10% от полной мощности механизма перемещения моста. Выбираем электродвигатель ближайший больший стандартной мощности.
По справочнику выбираем асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором . 4А112МА8У3 и необходимые данные заносим в таблицу 1.
Параметры двигателя : Pн = 2,2(кВт); nн = 700(об/мин); ηн = 76,5%;
cosφ= 0,71; J = 40*10-2(кг*м2);
Таблица 1- технические данные двигателей крана при ПВ=25%
Наименование механизма крана |
Мощность |
Сила тока |
Механизм перемещения моста |
2*18,5 |
2*34,4 |
Главный подъем |
37 |
46,3 |
Механизм перемещения тележки |
2,2 |
5,9 |
Определяем расчетную силу длительного тока.
Ip=K1*P3+K2*Pн; (20)
где, K1=0,6; и K2=0,3; P3-сумма трех наибольших номинальных мощностей; Рн-сумма всех номинальных мощностей.
Ip=0,6*(18,5+18,5+37)+0,3*(
Iм.п= Ip+(К-1)*Iм.н; где, К-кратность; К=5,5. (21)
Iм.п=66,7+(5,5-1)*46,3=275 (А);
а) u=u*Lф; (22)
u=0,48*42=20,16(в) или =5,3%; (при питании с одного конца);
б) u1=u* ; (23)
u1=0,48* =10,1(в) или =2,6%; (при питании в средней точке);
Оптимальным и экономичным вариантом будет питание со средней точки, т.к. потери со средней точки составляют меньше, чем потери с конца.
u=5,3% > u1=2,6%
3 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ
Металлорежущий станок - станок, предназначенный для размерной обработки металлических заготовок путем снятия материала.
В данном курсовом проекте мы рассматриваем и рассчитываем электрооборудование цеха обработки корпусных деталей. Данный цех не может существовать без применения металлообрабатывающих и металлорежущих станков. Исходя из этого я рассчитал и выбрал электрооборудование для металлорежущих станков.
РАСЧЕТ И ВЫБОР АППАРАТОВ ЗАЩИТЫ
Нормативные документы рекомендуют выбирать в качестве аппаратов защиты автоматические выключатели.
Для курсового проекта выбираем автоматические выключатели, для электроустановок напряжением до 1000 В.
Для электродвигателей переменного тока работающего в продолжительном режиме ток определяется по формуле:
(24)
где: P - мощность ЭД переменного тока,
кВт;
Uн. - номинальное напряжение ЭД, кВ;
η - КПД ЭД, отн. ед.
Примечание: если ЭД повторно-кратковременного режима, то .
Рассчитаем Iн. для токарных специальных станков пользуясь таблицей 1. подставляем в формулу значения:
Ιн =
Дальнейший расчет мы производим аналогично, все полученные данные заносим в Таблицу 2
По формуле:
Ιmр =1.15*Ιн ; (25)
где: Iтр. - ток теплового реле, номинальный, А
Находим ток теплового реле, А
Ιmр =1.15*77,7=89,3 (А)
Дальше производим аналогичный расчет с занесением результатов в
Таблицу 2 ;
Таблица 2 - Расчетная таблица
Наименование ЭО |
Iтр. |
Iнр. |
Продольно-фрезерные станки |
73,6 |
80 |
Горизонтально-расточные станки |
23,3 |
25 |
Агрегатно-расточные станки |
31,1 |
31,5 |
Плоскошлифовальные станки |
26,7 |
31,5 |
Вентиляторы |
22,3 |
25 |
Токарно-шлифовальный станок |
24,4 |
25 |
Радиально-сверлильные станки |
12,5 |
12,5 |
Алмазно-расточные станки |
13,3 |
16 |
Таблица 3 - Сводная ведомость выбранных аппаратов защиты
Наименование ЭО |
тип. |
Iна |
Iнр |
Kу(тр) |
Вентиляторы |
ВА 51-25-3 |
25 |
25 |
1.35 |
Продольно-фрезерные станки |
ВА 51-31-3 |
100 |
80 |
1.35 |
Горизонтально-расточные станки |
ВА 51-25-3 |
25 |
25 |
1.35 |
Агрегатно-расточные станки |
ВА 51-31-3 |
100 |
31,5 |
1.35 |
Плоскошлифовальные станки |
ВА 51-31-3 |
100 |
31,5 |
1.35 |
Токарно-шлифовальный станок |
ВА 51-25-3 |
25 |
25 |
1.35 |
Радиально-сверлильные станки |
ВА 51-25-3 |
25 |
12,5 |
1.35 |
Алмазно-расточные станки |
ВА 51-25-3 |
25 |
16 |
1.35 |
Защита должна обладать необходимой селективностью (избирательностью), т.е. в системе аппаратов защиты должен срабатывать ближайший к месту аварии аппарат.
Для курсового проекта выбираем вводной шкаф с выключателями ВА55-37-3 на вводе.
На основании исходных данных (Таблица 8) выбираем тип и марку двигателя, заносим в таблицу 4.
Таблица 4 - выбор электродвигателей
Тип двигателя |
Pн, кВт |
При ном. нагрузке |
|
|
J | ||||
Nн |
КПД |
Cos Φ | |||||||
4А132М4У3 |
11,0 |
1460 |
87,50 |
0,87 |
3,0 |
2,2 |
1,7 |
7,5 |
4*10-2 |
4А112М4У3 |
5,50 |
1445 |
85,50 |
0,85 |
2,2 |
2,0 |
1,6 |
7,0 |
1,75*10-2 |
4А132М4У3 |
11,0 |
1460 |
87,50 |
0,87 |
3,0 |
2,2 |
1,7 |
7,5 |
4*10-2 |
4А132S4У3 |
7,50 |
1455 |
87,50 |
0,86 |
3,0 |
2,2 |
1,7 |
7,5 |
2,75*10-2 |
4А112М4У3 |
5,50 |
1445 |
85,50 |
0,85 |
2,2 |
2,0 |
1,6 |
7,0 |
1,75*10-2 |
4А132М4У3 |
11,0 |
1460 |
87,50 |
0,87 |
3,0 |
2,2 |
1,7 |
7,5 |
4*10-2 |
4А160S4У3 |
15,0 |
1465 |
88,50 |
0,88 |
2,3 |
1,4 |
1,0 |
7,0 |
10,3*10-2 |
4А160S4У3 |
15,0 |
1465 |
88,50 |
0,88 |
2,3 |
1,4 |
1,0 |
7,0 |
10,3*10-2 |
4А132S4У3 |
7,50 |
1455 |
87,50 |
0,88 |
3,0 |
2,2 |
1,7 |
7,5 |
2,75*10-2 |
4А100S4У3 |
3,0 |
1435 |
82,0 |
0,83 |
2,4 |
2,0 |
1,6 |
6,0 |
86,8*10-4 |
4А160М4У3 |
18,50 |
1465 |
89,50 |
0,88 |
2,3 |
1,4 |
1,0 |
7,0 |
12,8*10-2 |
4А200М4У3 |
37,0 |
1475 |
91,0 |
0,90 |
2,5 |
1,4 |
1,0 |
7,0 |
36,8*10-2 |
4А132М4У3 |
11,0 |
1460 |
87,50 |
0,87 |
3,0 |
2,2 |
1,7 |
7,5 |
4*10-2 |
4 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ УСТАНОВОК
Вентиляция один из главных факторов нужный для комфортной работы персонала.
Вентиляция бывает трех видов приточная, вытяжная и приточно-вытяжная. Приточная вентиляция служит для подачи свежего воздуха в помещения. При необходимости, подаваемый воздух нагревается и очищается от пыли. Вытяжная вентиляция, напротив, удаляет из помещения загрязненный или нагретый воздух. Обычно в помещении устанавливается как приточная, так и вытяжная вентиляция. Так же бывает естественная и искусственная вентиляция. Естественная создается без применения электрооборудования, а искусственная применяется там где не достаточно естественной. Такие системы вентиляции могут удалять или подавать воздух в вентилируемые помещения не зависимо от условий окружающей среды.
Электрооборудование вентилятора
Р= ; (25)
Q - производительность (м3/с);
Н - давление (1 ат=98066,5 Па);
η- КПД вентилятора (для центробежных вентиляторов, от 0,4 до 0,7);
ηп - КПД передачи (для клиноременной передачи, от 0,92 до 0,94);
Из этой формулы выведем формулу для расчета производительности вентиляторов.
Q= =0,019(м3/с);
Исходя из мощности вентилятора, выбираем двигатель.
Параметры двигателя: Pн = 5,5(кВт); nн = 720(об/мин); ηн = 83,0%;
cosφ= 0,74; J = 5,75*10-2(кг*м2); Мп/Мн = 1,9; Ммах/Мн = 2,6.
5 ВЫБОР СИСТЕМЫ ОСВЕЩЕНИЯ
Помещения с постоянным пребыванием людей должны иметь, как правило, естественное освещение. Без естественного освещения допускается проектировать помещения, которые определены соответствующими главами СНиП на проектирование зданий и сооружений, нормативными документами по строительному проектированию зданий и сооружений отдельных отраслей промышленности, утвержденными в установленном порядке, а также помещения, размещение которых разрешено в подвальных и цокольных этажах зданий и сооружений. Естественное освещение подразделяется на боковое, верхнее и комбинированное.
Для освещения помещений следует использовать, как правило, наиболее экономичные разрядные лампы. Использование ламп накаливания для общего освещения допускается только в случае невозможности или технико-экономической нецелесообразности использования разрядных ламп.
Расчет системы освещения будем производить методом коэффициента использования светового потока. Этот метод применяется для ( расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей при светильниках любого типа ). Суть метода заключается в вычислении коэффициента для каждого помещения, исходя из основных параметров освещения и светоотражающих свойств отделочных материалов.
Для освещения участка цеха обработки корпусных деталей будем применять разрядные лампы. Так как в цехе имеется крановое оборудование, то будем применять дуговые лампы.
Определим расчетный световой поток лампы, которую необходимо установить в светильник:
Fл=
;
где, Eн- нормируемая освещенность ;
Eн=100(ЛК) на уровне пола;
К-Кз=1,8 , учитывающий загрязнение светильника в реальных условиях технологического процесса;
Z=1,4 , поправочный коэффициент;
S- площадь освещаемого помещения;
n- число светильников;
=0,9 ,коэффициент использования светового потока.
Fл= =44800 (Лм);
По справочнику выбираем лампу ДРЛ-1000-3
Параметры лампы: U на лампе =145(В); Рн=1000(Вт); Fл=50000(Лм);
диаметр =181(мм); полная длина = 410(мм).
После необходимых расчетов изобразим схему расположения светильников в помещении.
Рисунок 3- схема расположения светильников в помещении
Hc=H - hcв - hp
где, Н - общая высота помещения, м;
hcв - высота от потолка до нижней части светильника, м;
hр - высота от пола до освещаемой поверхности, м.
Чтобы уменьшить ослепляющее действие светильников общего освещения, высоту подвеса их над уровнем пола устанавливают не менее 2,5-4 м при лампах мощностью до 200 Вт и не менее 3-6 м при лампах большей мощности. При расположении светильников в линию (ряд), если выдержано отношение L / h, рекомендуется принимать Z = 1,1 для люминесцентных ламп и Z = 1,15 для ламп накаливания и ДРЛ.
6 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ЦЕХА. ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ПИТАЮЩИХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Метод коэффициента максимума
Это основной метод расчета электрических нагрузок, который сводится к определению максимальных расчетных нагрузок группы электроприемников. Целью расчета электрических нагрузок является выбор силовых трансформаторов. Расчет может производится несколькими методами.
(27,28,29)
; (30)
где -- максимальная активная нагрузка, кВт;
-- максимальная реактивная нагрузка, квар;
-- максимальная полная нагрузка, кВ-А;
-- коэффициент максимума активной нагрузки;
-- коэффициент максимума реактивной нагрузки;
- -- средняя активная мощность за наиболее нагруженную
- смену ,кВт;
-- средняя реактивная мощность за наиболее нагруженную смену, квар.
Произведем расчет для 1 группы электроприемников:
; (31)
; Км=1,21;
Определим потери мощности в трансформаторе:
Подставив числа мы получим :
∆P=5.4 кВт; ∆Q=27.4 квар; ∆S=27,9кВА; SBH=295,1кВА.
Определяем число и мощность питающих трансформаторов.
2хТМ-400/10/0,4 возьмем 2 трансформатора, чтобы осуществить резервное питание после необходимо разбить все электроприемники на 2 секции. Это сбалансирует нагрузку на эти трансформаторы.
Таблица 5 - Перечень ЭО цеха обработки корпусных деталей
№ на плане |
Наименование ЭО |
Вариант 1 Pэп, кВт |
Примечание |
1…4 |
Сварочные аппараты |
52 |
ПВ=60% |
5…9 |
Гальванические ванны |
28 |
|
10,11 |
Вентиляторы |
10 |
|
12,13 |
Продольно-фрезерные станки |
33 |
|
14,15 |
Горизонтально-расточные станки |
10,5 |
|
16,24,25 |
Агрегатно-расточные станки |
14 |
|
17,18 |
Плоскошлифовальные станки |
12 |
|
19…23 |
Краны консольные поворотные |
6,5 |
ПВ=25% |
26 |
Токарно-шлифовальный станок |
11 |
|
27…30 |
Радиально-сверлильные станки |
5,2 |
|
31,32 |
Алмазно-расточные станки |
6 |