Техническая компоновка электроремонтного предприятия


Содержание

Часть 1

  1. Техническая компоновка электроремонтного предприятия (2стр.)
      1. Расчет годовой программы предприятия (2стр.)
      1. Расчет численности производственного персонала и выбор типа ЭРП (4 стр.)
      2. Выбор способа организации капитального ремонта (5стр.)
      3. Определение состава участников штата предприятия (6стр.)
      4. Расчет площадей электроремонтного предприятия (6стр.)
      5. Схема технологического процесса ремонта электрооборудования (8стр.)
      6. Технологическая компоновка предприятия (10стр.)
      7. Разработка одной из операций технологического процесса капитального ремонта (11стр.)

Часть 2

      1. Последовательность расчёта (13стр.)
      2. Подготовка исходных данных к расчету (14стр.)
      3. Определение типа размера двигателя (14стр.)
      4. Электрический расчет обмоток (16стр.)
      5. Конструкторский расчет обмоток (19стр.)
      6. Проверка основных параметров (22стр.)
      7. Номинальные данные двигателя (24стр.)

 

 

 


Вариант 33

Количество электрооборудования (1000 шт.), устанавливаемого в  зоне обслуживания электроремонтного предприятия.

Электродвигатели

Силовые трансформаторы

Сварочный трансформаторы

Генераторы и статоры АТЭ

Операции тех. Процесса

15,0

1,0

0,8

1,0

Удаление обмоток электродвигателей


 

Примечание:

  1. 60% электродвигателей установлено в животноводстве; 30% в растениеводстве; 10% в подсобных помещениях.
  2. Электрооборудование, ремонтный фонд которого в условных единицах ремонта не превышает 10% от общего объема в расчете не участвует.

 

Задание ко 2-ой части 

2р

UЛ

ДН/ДВН

l1

δ

Статор

Ротор

ДВ

Z1

a1/a2

h

l/m1

Z2

а1/a2

h

l/m2

4

380

89/55

56

0.25

24

4.8/6.4

9.8

0.5/1.8

18

4.4/1.5

10.8

0.5/1.0

11


 

 

 

 


Часть 1: Техническая компоновка электроремонтного предприятия

    1. Расчет годовой производственной программы предприятия (ЭРП)

 

Для определения годовой  программы предприятия необходимо иметь сведения о количестве установленного электрооборудования в зоне обслуживания проектируемого предприятия. При курсовом проектировании рекомендуется рассчитывать годовую программу с начала в физических единицах и затем переводить в УЕР. За одну УЕР приняты трудозатраты на один ремонт 3х фазного асинхронного двигателя условной мощности 5 кВт, напряжением 380/220 В, частотой вращения магнитного поля 1000 об/мин, закрытого исполнения.

Для определения годовой  производственной программы в физических единицах предварительно по справочным данным определяем ремонтный цикл ремонтируемого оборудования.

Под ремонтным циклом понимают период работы электрооборудования  между двумя капитальными ремонтами, а для вновь установленного электрооборудования от начала эксплуатации до первого капитального ремонта.



 

 

По видам оборудования ремонтный  фонд определяется следующим образом:

где: ,, - количество установленных электродвигателей в животноводстве, растениеводстве, подсобных предприятий.

В животноводстве электродвигателей  установлено 60% - 9000 электродвигателей, в растениеводстве 30% - 4500 электродвигателей, в подсобных предприятиях 10% - 1500 электродвигателей.

,, - ремонтные циклы двигателей в соответствующих отраслях.  = 5 лет; = 6 лет; = 6 лет.


= 1800 + 750 + 250 = 2800 физ. ед.

Ремонтный фонд трансформатора:

, = 10 лет; физ.ед.

Ремонтный фон сварочных трансформаторов:

, = 3 года; = 267 физ.ед.

Ремонтный фонд автотракторного электрооборудования:

, = 3 года; = 333 физ.ед.

Полученный ремонтный фонд в  физических единицах по видам оборудования переводят в УЕР. При этом будем пользоваться следующей таблицей.

№

Наименование электрооборудования

Ремонтный фонд

Категория сложности УЕР.

Объем ремонтного фонда в УЕР.

%

шт

1.

Двигатели, всего

в том числе: кВт:

до 1 кВт

1.1-3.0

3.1-5.0

5.1-10.0

Более 10 кВт

100

 

8

45

18

17

12

2800

 

224

1260

504

476

336

 

 

0.8

0.9

1.0

1.5

2.0

 

 

179.2

1134

504

714

672

2.

Трансформаторы силовые, всего

в том числе, кВА

до 100 кВА

101-250

251-630

более 630 кВА

 

100

 

30

40

25

5

 

100

 

30

40

25

5

 

 

 

11

13

20

25

 

 

 

330

520

500

125

3.

Сварочные трансформаторы, всего

В том числе, А:

До 300

Более 300

 

100

 

60

40

 

267

 

160

107

 

 

 

3

5

 

 

 

480

535

4.

Автотракторное оборудование, всего

100

333

3

999



Для перевода ремонтного фонда  из физ. единиц в УЕР необходимо количество электрооборудования, в физических единицах, умножить на категорию сложности и результат записать в последнюю колонку.

Для определения годовой программы  УЕР определим годовой объем  по видам оборудования.

Для определения годовой программы  предприятия необходимо сложить  объем по видам оборудования.

=+++, УЕР

=3203.2 УЕР

= 1015 УЕР

=999 УЕР

= 1475 УЕР

=3203.2+1015+999+1475=6692.2 УЕР

 

1.2 Расчет численности  производственного персонала и  выбор типа ЭРП

Определим годовую трудоемкость работ

А=+, где – трудозатраты на капитальный ремонт 1-ой УЕР. =12.5 чел./час. А= 6692.2∙12.5=83653 чел./час.

Определим численность производственного  персонала:

 , чел; где – фонд рабочего времени на одного производственного рабочего в часах.

где: - количество дней в году календарных, отпускных, выходных, праздничных и предпраздничных.

 

  =0,95 - коэффициент использования рабочего времени

 =7ч. - сокращение рабочего времени перед праздниками


t - продолжительность времени

=1708.8ч.

По значению величины годовой производственной программы определяем тип предприятия.

Выбран электроремонтный цех проектируемый  при годовой программе с 2000-14000 УЕР.

    1. Способы организации капитального ремонта.

В настоящее время на электроремонтных предприятиях используются

следующие виды капитального ремонта: индивидуальный, бригадно-узловой  и поточный.

Основными параметрами, определяющими  организацию производственного процесса ремонта в предприятиях является такт ремонта, продолжительность пребывания электрооборудования в ремонте и фронт ремонта.

Такт ремонта определяется по следующей формуле:

=0,26 час./УЕР

 

где: - годовой фонд рабочего времени, ч.

- годовая программа предприятия,  УЕР.

По такту ремонта  определяем способ ремонта. Используем поточный способ ремонта, так как ; 0.88<0.26<2

- наименьшее и наибольшее время одной операции технологического процесса.

При поточном способе ремонт производится не на постоянных рабочих  местах, а на тележках, передвигаемых  от одного рабочего места к другому. Этот способ наиболее прогрессивный способ организации капитального ремонта.


По продолжительности  пребывания электрооборудования в  ремонте можно определить тип  предприятия.

ЭРЦ

П = 11.875 ч.

Фронт ремонта – это количество электрооборудования одновременно находящаяся в ремонте.

Фронт ремонта равен:

 УЕР

    1. Определение состава участков и штата предприятия.

В состав штата предприятия  входит: производственные и вспомогательные рабочие, ИТР, СКП и МОП.

Численность производственных раб. мест определили ранее. P=49 чел.

Численность производственного  персонала в % соотношении рассчитаем следующим образом:

Электрослесари – 20%=10чел.

Обмотчики – 40%=19чел.

Электромонтеры – 10%=5чел.

Станочники – 15%=7чел.

Другие специальности – 15%=7чел.

  ИТР – 8%=4чел.

  СКП – 4%=2чел.

  МОП – 3%=1чел.

 

    1. Расчет площадей ЭРП

Расчет площадей выполняют  в два этапа. На первом этапе определяют общую производственную площадь  предприятия по выражению:

, м2

 

где:  f - удельная площадь на одного производственного рабочего (м2/чел). Для ЭРЦ f=16м2/чел.

784 м2


На втором этапе общая  площадь предприятия распределяется между выбранными участками. В проекте рекомендуется пользоваться следующей таблицей.

№

Наименование участка

Площадь в % от общей

S, м2

1

Разборочный

15-20

117.6

2

Сборочный

10-20

109.5

3

Слесарномеханический

7-10

55

4

Обмоточный

10-30

168

5

Пропитки и сушки

2-3

24

6

Испытательный

4-8

43

7

Склады

4-5

55

8

Другие участки

3-4

211.9


 

Дополнительно необходимо определить площади бытовых помещений:

Для комнат ИТР =20м2

Для комнат СКП =6м2

Для гардеробных помещений =9,8м2

Для умывальников =2.45м2

Душевые помещения выбирают из расчета 1м2 на 15 рабочих мест.

Туалетные – 2.5м2 на рабочих 25 рабочих F=4.9 м2


1.6    Схема технологического процесса капитального ремонта электродвигателей


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Схема технологического процесса капитального ремонта трансформатора


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Совмещенная схема технологического процесса капитального ремонта


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Удаление обмоток  электродвигателей


С точки зрения ремонта низковольтные  электрические машины можно конструктивно  разделить на два типа. Первый тип  машин имеет сердечник, запрессованный в корпус и обмотку из круглого провода, а второй тип имеет сердечник, набранный на корпус и обмотку  из прямоугольного провода, эти особенности  следует учитывать при разборке и дефекации. При разборке электрических  машин необходимо извлечь обмотку  из пазов. Обмотку низковольтных машин мощностью до 60-80 кВт изготовляют из круглого провода и укладывают в полуоткрытый паз. Число витков тонкого провода достигает более сотки в пазу. При диаметре 0,8 мм и выше число витков в пазу несколько десятков. На некоторых крупных электроремонтных предприятиях круглый провод диаметром выше 1,0 мм извлекают из паза и восстанавливают. На подавляющем большинстве электроремонтных предприятиях и во всех ремонтных цехах круглый провод извлекают из статора следующим образом. Любую часть обмотки со стороны схемы срезают на токарных станках , а оставшуюся обмотку вытаскивают с другой стороны, предварительно обуглив изоляцию в печах или размягчив её в растворах каустика или размягчив как в высокочастотных установках. Порядок следования операций различный и зависит от типа ремонтируемой машины и принятой на предприятии технологии.

Для обрезки любых частей используют токарные станки и ножевой  резец. Изоляцию обугливают в печах при температуре 300-350 градусов. При более низкой температуре изоляция не обугливается, а при более высокой нарушается межлистовая изоляция сердечника и возможны изменения магнитных свойств электротехнической стали в сторону ухудшения. Обмотку извлекают из пазов остывшего статора.


Для размягчения изоляции статоры  помещают в ванну с горячим 5-8 % раствором кацетика или соды, выдерживают  при температуре 80-90 градусов в течении 6-8 часов в зависимости от габаритов и конструкции статора, после чего их промывают в горячей воде. На заводах в большинстве случаев используют раствор соды, так как в кацетике замечены случаи нарушения межлистовой изоляции сердечника.

Обмотку извлекают вручную крючками из стальной проволоки или механизмом с электро - или пневмоприводом. После удаления обмотки у пазов необходимо удалить с них оставшуюся в пазу изоляцию, прочистить паз и продуть сердечник сжатым воздухом в камере с вытяжной вентиляцией.

Наиболее эффективным  следует считать извлечение обмотки  способом размягчения лака при нагреве сердечника токами высокой частоты. При этом размягчается пропиточный лак, находящийся между сердечником и пазовой изоляцией. При извлечении обмотки вместе с ней извлекается вся пазовая изоляция, потому что сцепление между сердечником и пазовой изоляцией слабое, а между обмоткой и пазовой изоляцией – достаточно сильное. После извлечения обмотки паз получается чистым и не требует дополнительной зачистки.

После извлечения обмотки от лобовой  части отрезают кусок катушки  и прикрепляют его к статору. По этой части обмотки при необходимости  определяют число проводов в катушке и диаметр провода. Обмотку низковольтных машин мощностью от 60-80 до 300-400 кВт изготавливают из прямоугольного провода и укладывают в полуоткрытые пазы, число проводников в пазу не более 20-30. Такую обмотку извлекают из паза следующим образом. Статор разогревают разогревают, ножом или зубилом удаляют бандажи, скрепляющие катушки между собой и с бандажным кольцом, выбирают клинья. Обмотка как правило двухслойная. Сначала достают из паза стороны катушек, лежащих вверху. Извлечённые стороны катушек оставляют в расточке сердечника и только после того как достанут из паза столько верхних сторон катушек, сколько пазов в шаге обмотки, можно будет достать верхнюю и нижнюю сторону катушки и вытащить её из сердечника. Нижнюю сторону катушек извлекают из паза также в два приема: сначала прокладку между катушками, одну полукатушку, а затем вторую. После этого пазы зачищают от корпусной изоляции и поправляют сердечник.


Обмотку высоковольтных машин мощностью  свыше 300-400 кВт изготавливают из прямоугольного провода и наносят высоковольтную корпусную изоляцию непосредственно на катушку. Такую катушку можно уложить только в открытый паз. Изоляция может быть термореактивная или термопластическая. Обмотки с термореактивной изоляцией имеют низкую ремонтопригодность и их ремонт может осуществляться только специализированными ремонтными предприятиями. Извлечение обмотки с термопластической изоляцией производится в следующем порядке. Сначала ножом, зубилом или ножницами удаляют бандажи. Затем выбивают клинья, разогревают обмотку.  Для этого несколько катушек соединяют последовательно между собой и пропускают  по ним постоянный ток. Для этих целей можно использовать сварочные генераторы постоянного тока. Нагрев продолжается 15-30 минут. Нагретые катушки достают из пазов, после этого снимают прокладку под клином, достают катушку и снимают прокладку. Нижнюю сторону и прокладку вытаскивают после того, как поднимут из паза столько верхних сторон, сколько пазов в шаге. При этом стараются, чтобы катушка как можно меньше потеряла свою форму и не повредилась изоляция.

 

Часть 2

  1. Последовательность расчёта.

 


   Pор  Bб  W  Kз.л.    q  


 


      p   Bср.                      


 

 

 

 

  1. Подготовка исходных данных к расчёту.

В задание на курсовое проектирование задано D н, Dвн, (наружный и внутренний диаметр расточки статора), длина статора и ротора – L1,L2, число пазов статора и ротора – Z1,Z2, геометрический размер фазы статора и ротора, воздушный зазор между статором и ротором - , диаметр вала – Dв, марка электротехнической стали – 2013.

Технические требования заказчика:

- номинальное напряжение 380/220 V

- частота вращения поля  статора n1

- частота тока f

Эскиз магнитной системы

 

                        А-А









3. Определение  типа размера двигателя

Определим полюсное деление:

= 43.175 мм.

= 1500 об/мин 

Высота паза статора равна:

hz1 = h+e; hz1 = 9.8+0.5=10.3 мм.

Активная длинна статора:

lO=KЗ ⋅ l1 ,

где КЗ=0,935; lO = 0,935·56=52,32 мм.

Высота спинки статора:

hCC =

hCC = = 6.7 мм.

Площадь спинки статора:

SCC = hCC ⋅ l0; SCC = 6.7⋅52.36 = 350.812 мм2

Определим длину магнитного потока спинки статора

LCC = = 64,606 мм.

Определяем среднюю ширину зубца статора

bCрZ1 = = 3,323 мм.

Ширина зубца у воздушного зазора равна:h

b1Z1 = = 3,155 мм.

Ширина зубца у основания  паза:

b2Z2 = = 3,491 мм


Определяем площадь паза статора:

Sп.с. = = 50,483 мм2

Выполним подготовку исходных данных по ротору. Высота паза ротора равна:

hZ2 =h+l = 10,8+0,5=11,3 мм

Определяем высоту спинки ротора:

hс.р. = = 20,53

где:  -диаметр ротора; - диаметр вала

Площадь спинки ротора

Sc.р. = 20.53∙56∙0.935 = 1074.95 мм2

Длина силовой линии спинки ротора:

LCР = = 24.755

Ширина зубца у воздушного зазора:

b1Z2 = = 4,165 мм.

Ширина зубца у основания  паза:

b2Z2 = = 4,326 мм

 

Ориентировочное значение мощности. Мощность двигателя зависит от его  геометрических размеров. Главным образом  от длины и внутреннего диаметра расточки статора. Чем больше эти размеры, тем выше мощность двигателя.

В общем случае ориентировочное  значение мощности определяется так:

, кВт

(12)- постоянная мощности

 

 

Выбираем двигатель серии 4А  мощностью 0.37 кВт


4. Электрический расчет  обмоток

Электрический расчет обмоток направлен  на определение и уточнение ориентировочной  мощности двигателя. Предварительно выполняют  поверочный расчет магнитной индукции по участкам электродвигателя и затем  сравниваем их с допустимыми нормами.

4.1. Поверочный расчет магнитной  индукции. Расчет выполняют методом последовательного приближения, предварительно задается магнитная индукция в воздушном зазоре в соответствии с приведенной таблицей 1. и затем рассчитывают индукцию в зубцах статора, спинке статора, в зубцах ротора, с пинке ротора.

Наименование

Обозначение

Единицы измерения

Номинальная мощность

кВт

До 1.0

1.0-10.0

10.0-100.0

Индукция в воздушном  зазоре

Bd

Тл

0.3-0.6

0.6-0.8

0.8-0.9

Индукция в зубцах статора

BZ1

Тл

1.3-1.6

1.4-1.6

1.4-1.8

Индукция в спинке статора

BCC

Тл

1.1-1.6

1.2-1.6

1.3-1.6

Индукция в зубцах ротора

BZ2

Тл

1.2-1.5

1.3-1.6

1.5-1.9

Индукция в спинке ротора

BCP

Тл

1.0-1.5

1.1-1.5

1.2-1.6

Плотность тока

J

А/мм2

6-8

4-6

3-5

Ток холостого хода

-

%

40-60

30-50

20-40

Линейная нагрузка

А

А/см

100-250

250-400

400-500


  


Определим магнитный поток  в воздушном зазоре:

= 0,00109 Вб

Определяем индукцию в  зубцах статора:

 

где:  - зубцовое деление,

= 7.2

=1,39 Тл 

Индукция в спинке статора:

=1,5 Тл

Индукция в спинке ротора:

=0,51 Тл

4.2. Выбор типа обмоток

Выбираем однослойную концентрическую  обмотку, так как в электродвигателе 4А мощностью до 11 кВт используют однослойные концентрические обмотки.

4.3. Определение обмоточных  данных

Определим число витков в  фазе:

=

где  - коэффициент ЭДС;    - коэффициент обмотки.

Полюсное деление:

 


Число пазов на полюс и фазу:

 

Угол между соседними  пазами

30 эл.гр.

=941

Число проводников в одном  пазу:

= 235

Сечение изолированного провода  в пазу:

 

где:   =0,37-0,43 для однослойной концентрической обмотки; Кз.п. = 0,4 - коэффициент заполнения.

По величине qиз из справочника выбираем стандартный провод и записываем его данные.

q2 = 0.0855 мм2

d2 = 0.33 мм2

qиз - [0.0855, 0.33]

Для определения диаметра провода с изоляцией прибавляют к диаметру голого провода двустороннюю толщину изоляции:

dиз=0,43

Определяем номинальный  ток:

, A


j – плотность тока = 8А/мм2

Мощность двигателя

, кВт

Для соединения двигателя  в звезду In=Iф

 кВт

cos φ  и к.п.д выбираем из справочника по ориентировочной мощности, частоте. Выбран двигатель мощностью 0,37 кВт.

5. Конструкторский расчет  обмоток.

5.1 Определение размеров  катушек и массы обмоток.

Определяем  число катушек:

 

Определяем число витков в катушке:

235

Определяем геометрические размеры в катушке:

 






 


Определяем ширину катушки: 

= 51,26 мм

Длина лобовой части:

lл=30+К

где К – коэффициент, зависящий от числа пазов

2р

2

4

6

8

К

1.2

1.3

1.4

1.5


 

В моем случае для 2р=4, К=1.3

lл=96,64 мм.

Средняя длина витка равна:

= 305,28 мм.

Определяем массу меди обмоток статора:

См=8,60.0855305.282532410-6=1,4кг.

5.2 Выбор пазовой изоляции

Применение материала для пазовой  изоляции зависит от номинального напряжения и мощности двигателя. Конструкция  пазовой изоляции однослойной обмотки.


1,2 – пазовая изоляция


3 – изоляционная прокладка


4 – изоляционный клин



Материалы применяемые для пазовой изоляции

Позиции

на рис.

Тип обмотки

однослойная

1

Стеклоткань

2

Гибкий стекломикалит

3

Стеклотекстолит

4

Клин из текстолита


 

5.3 Составление схемы обмотки

Для составления схемы обмотки  предварительно определяют основные параметры.

Основные параметры для  однослойной концентрической обмотки

  1. Число катушечных групп в фазе  n=p=2

 

  1. Число катушек в катушечной группе q=2

 

  1. Полюсное деление  τ=6

 

  1. Шаги катушки  y1 =5 y2=7

 

  1. Угол между соседними пазами  α=30 эл.гр.

 

 

 

Угол между началами катушечных групп составляет 360 эл.гр.

Схема таблица:

 



 


 


  1. Поверка основных параметров

Надежность работы электродвигателя зависит от ряда факторов (линейная нагрузка, ток холостого хода), указанные  параметры нормированы. Превышение этих параметров над допустимыми нормами приводит к отказу электродвигателя в процессе эксплуатации.

    1. Линейная электрическая нагрузка

     = 389 А/см

6.2. Ток холостого хода

Порядок расчета:

по известным величинам  напряженности электрического поля определим намагничивающую силу на каждом участке магнитной системы. И затем определим общую наагничивающую силу машины.

Воздушный зазор:

, А

 

где:  - индукция в воздушном зазоре

  - воздушный зазор между статором и ротором

  - коэффициент воздушного зазора

= 696А

Намагничивающая сила зубца  статора:

 , А

=12,05 А

Намагничивающая сила в зубцах ротора:

 , А

= 14,3 А

Спинка статора

, А

где: НСС – напряженность эл. поля спинки статора

  - длина силовой  линии спинки статора

=45,8 А

Спинка ротора:

, А

= 3,9А


Общая намагничивающая сила машины определяется суммированием  намагничивающих сил по участкам.

 , А

F=696+12,05+14,3+45,8+3,9=772,05 А

Определяем ток холостого  хода двигателя

, А

где: Р – число пар полюсов

F – общая намагничивающая сила

m – число пар

КОБ – обмоточный коэффициент

 =0,62

 

Как правило, ток холостого хода выражается в процентах

 = 0,62/1,17=53%

 

  1. Номинальные данные двигателя

Типоразмер электродвигателя: 4АА63В4У3

Номинальная мощность – 0,37 кВт

В =0,86 Тл  А=109 А/см

КПД = 0,68  cos φ

Синхронная частота вращения n=1500 об/мин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

Литература:

  1. Г.П. Ерошенко «Курсовое и дипломное проктирование по эксплуатации электрооборудования»
  2. Антонов М.В. «Эксплуатация и ремонт электрических машин»