Цех металлоизделий

 

Введение

 

Повышение уровня электрификации производства и эффективности использования  энергии основано на дальнейшем развитии энергетической базы, непрерывном увеличении электрической энергии Повышение эффективности совместного использования тепловых и гидравлических станций основано на ускоренном развитии ОС страны, объединяющей кроме европейской части бывшего СССР также Урал, Казахстан и районы Западной Сибири. Для передачи больших потоков электрической энергии из этих районов в европейскую часть страны сооружаются линии электропередач сверхвысокого напряжения 1150 кВ переменного и 1500 постоянного токов. В настоящее время при наличии мощных электрических станций, объединенных в электрические системы, имеющие высокую надежность электроснабжения, на многих промышленных предприятиях продолжается сооружение электростанций. Необходимость их сооружения обуславливается большой удалённостью от энергетических систем, потребностью в тепловой энергии для производственных нужд и отопления, необходимостью резервного питания ответственных потребителей. Проектирование систем электроснабжения ведется в ряде проектных организаций. В результате обобщения опыта проектирования вопросы электроснабжения предприятий получили форму типовых решений. В настоящее время разработаны методы расчётов и проектирования цеховых сетей, выбора мощности цеховых трансформаторов, методика определения цеховых нагрузок и т. д. В связи с этим большое значение приобретают вопросы подготовки высококвалифицированных кадров, способных успешно решать вопросы проектирования электроснабжения и практических задач.

Системой электроснабжения называют комплекс устройств, для производства, передачи и распределения электрической энергии.

Системы электроснабжения промышленных предприятий обеспечивают электрической энергией промышленные потребители. Основными потребителями являются электроприводы различных машин и механизмов,

 

электрическое освещение, электрические  нагревательные устройства, в том числе электрические печи.

Работа промышленных электроприводов  и других потребителей, как при проектировании, так и во время эксплуатации должна находиться в строгом соответствии, как с отдельными приемниками, так и с комплексом электроприводов, обеспечивающим работу сложных механизмов.

Работа приемников электроэнергии зависит от ее качества. Качество электроэнергии и, в частности, например, отклонение напряжения, вызывает изменение скорости движения электроприводов, что в свою очередь вызывает уменьшение или увеличение производительности промышленных механизмов. При больших отклонениях скорости механизмов возможен брак выпускаемого продукта, а также снижение количества продукта и даже полное прекращение его производства.

Влияние системы электроснабжения на производственный процесс очень велико. Достаточно сказать, что производственный процесс во многом определяется показателями системы промышленного электроснабжения и электроприводов, которые обеспечивают нормальный режим работы всего промышленного предприятия.

В силу изложенного специалисты  в области электропривода должны быть достаточно полно информированы о влиянии системы промышленного электроснабжения на работу электроприводов производственных механизмов. В свою очередь специалисты в области промышленного электроснабжения также должны быть достаточно полно информированы о возможном влиянии системы электроснабжения на работу промышленных электроприводов, например в случае, когда может иметь место само запуск двигателей и когда он должен быть категорически запрещен.

В силу изложенного, в интересах  нормальной работы промышленного производства необходимо достаточно полное знание комплекса вопросов электроснабжение - электропривод для будущих инженеров промышленных предприятий.

 

 

К сожалению, требуемые знания не всегда имеются у специалистов по электроприводу, а проектирование электроприводов ведется почти изолированно от систем электроснабжения.

Примером этого может служить  неучет показателей качества электрической  энергии при создании электроприводов, например, отклонения напряжения, отклонения частоты, размаха изменения напряжения, не синусоидальности напряжения и тока, не симметрии. В большинстве случаев при проектировании электроприводов неучитываются также перерывы в питании (длительные и кратковременные во время работы автоматики - АВР, АПВ и т. п.).

 Недостаточная осведомленность инженеров по электроприводу о мерах, которые следует принимать при некачественной электроэнергии, вынуждает их принимать нерациональные решения. Например, при наличии несимметрии в системе питания трансформатор - приемник, вопрос решают введением между трансформатором и приемником специального симметрирующего устройства, которое практически почти удваивает мощность питающего устройства и резко увеличивает потери в питающей системе. В то же время, если вместо симметрирующего устройства поставить трансформатор с иной схемой соединения обмоток, можно ограничить дополнительную мощность всего на 5 - 6% и резко сократить расход электроэнергии на излишние потери ее.

 

 

 

1. Краткая характеристика электроприемников на объекте

 

    1. Характеристика строительной части

 

Участок механосборочного цеха (УМЦ) предназначен для выпуска  передней оси  и заднего моста  грузовых автомобилей.

Цех является составной  частью производства машиностроительного  завода.

УМЦ предусматривает  производственные, вспомогательные, служебные и бытовые помещения.

УМЦ получает электроснабжение (ЭСН) от собственной цеховой трансформаторной подстанции (ТП), расположенной на расстоянии 1,5 км от подстанции глубокого ввода (ПГВ) завода. Подводимое напряжение – 6, 10 или 35 кВ.

ПГВ подключена к энергосистеме (ЭНС), расположенной на расстоянии 8 км.

Потребители электрической  энергии (ЭЭ) относятся к 2 и 3 категории  надежности ЭСН.

Количество  рабочих смен – 2.

Грунт в районе цеха – глина с температурой +5 °С. Каркас здания сооружен из блоков-секций длиной 6 и 8 м каждый.

Размеры участка  АхВхН= 50х30х9 м.

Все помещения, кроме станочного отделения, двухэтажные  высотой 4,2 м.

Перечень электрооборудования (ЭО) участка  механосборочного цеха дан в таблице 1.

Мощность электропотребления (Рэп) указана для одного электроприемника.

Расположение  основного ЭО показано на плане (Лист А1).

Таблица 1.1. Характеристика строительной части

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Наименование 

помещения

Размеры

помещения А•В•Н

Площадь    S,м2

Классификация

помещений

1

2

3

4

Бытовка

47,5•41•12

1947,5

Это многофункциональное изделие, предназначенное для выполнения множества задач на строительных объектах, в промышленных целях и в подсобном хозяйстве.

Инструментальная

11,5х5,5х3

63,25

Нормальное - сухое помещение, которое используется для хранения ручных инструментов.

   Пом. мастера

5,5х3,5х3

30,25

Не  пыльное

Склад материалов

11,5х5,5х3

63,25

Нормальное - сухое помещение, в котором отсутствуют признаки, свойственные жарким, пыльным помещениям и помещениям с химически активной средой.


       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   Продолжение таблицы 1.1                                       

1

2

3

4

Склад изделий

11,5х5,5х3

63,25

С химически  активной средой - по условиям производства в помещении содержатся (постоянно или длительно) пары или образуются отложения, разрушающие действующие на изоляцию и токоведущие части электрооборудования

Щитовая

11,5х5,5х3

63,25

Располагаются всякие технические устройства и датчики, необходимые для функционирования всего цеха

Станочное отделение

11,5х5,5х3

63,25

Жаркое - температура воздуха в помещении длительное время превышает 30оС

Комната отдыха

11,5х5,5х3

63,25

Отдых рабочих

 

Склад зап. частей

11,5х5,5х3

63,25

С повышенной

опасностью

Вентиляция 

11,5х5,5х3

63,25

Способствующие поддержанию требуемых гигиенических или технологических параметров воздуха

ТП

11,5х5,5х3

63,25

щиты  распределительные


 

 

 

 

 

 

 

1.2. Характеристика  электроприемников

 

В данном курсовом проекте разрабатывается  план электроснабжения участка механосборочного цеха.

В проектирование входит:

  • выбор электродвигателей, соответствующим условиям среды;
  • выбор схемы питания и распределение сети цеха;
  • расчет электрических нагрузок, выбор числа и мощности силовых трансформаторов;
  • выбор защитных аппаратов в сетях 0,4 кВ;
  • выбор кабелей и проверка оборудования к токам короткого замыкания.
  • выбор заземления;

Среда в помещении - невзрывоопасная.

Участок механосборочного цеха (УМЦ) предназначен для выпуска передней оси и заднего моста грузовых автомобилей. Цех является составной  частью производства машиностроительного завода.

УМЦ предусматривает производственные, вспомогательные служебные и  бытовые помещения.

По степени взрывоопасности  помещение не относится к таковым, так как технологический процесс  не связан с взрывоопасными веществами.

УМЦ получает электроснабжение (ЭСН) от собственной цеховой трансформаторной подстанции (ТП), расположенный на расстоянии 1,5 км от подстанции глубокого ввода (ПГВ) завода. Подводимое напряжение - 6, 10 или 35 кВ.

ПГВ подключена к энергосистеме (ЭСН), расположенной на расстоянии 8 км.

Потребители электроэнергии (ЭЭ) относятся  к 2 и 3 категории надежности ЭСН.

Количество  рабочих смен - 2.

Грунт в районе цеха - глина с температурой +5 оС. Каркас здания сооружен из блоков-секций длинной 8 и 6 м каждый.

Размер  цеха A´B´H = 50´30´9 м.

 

 

 

Участок механосборочного цеха представляет собой здание с размерами 50´30´9 м, построенное из железобетонных блоков - секций длиной 6 и 8 м каждый.

По степени взрывоопасности  помещение не относится к таковым, так как технологический процесс  не связан с взрывоопасными веществами.

Поскольку в помещении токопроводящие полы и есть возможность одновременного прикосновения к корпусу оборудования и металлоконструкциям здания, то эти условия делают цех особо  опасным помещением.

Температура воздуха внутри здания не превышает +20°С.

Среда в цехе не агрессивная.   

Участок механосборочного цеха (УМЦ) предназначен для выпуска передней оси и заднего моста грузовых автомобилей. Цех является составной  частью производства машиностроительного  завода.

УМЦ предусматривает производственные, вспомогательные служебные и бытовые помещения.

Пожароопасными считаются помещения  и установки, в которых изготавливаются, перерабатываются или хранятся горючие  вещества, но опасность взрыва отсутствует.

Взрывозащищенное электрооборудование - это электрооборудование, в котором предусмотрены конструктивные меры по устранению или затруднению возможности воспламенения окружающей его взрывоопасной среды вследствие эксплуатации этого электрооборудования.

Виды взрывозащищенного оборудования механического цеха серийного производства:

1. Взрывонепроницаемое - когда оболочки электрооборудования могут выдержать максимальное давление взрыво-воспламеняемых газа, пара или пыли, которые могут проникнуть извне или образоваться внутри оболочек без повреждения их и распространение  пламени  изнутри   через  зазоры  или отверстия в окружающую среду.

2. Повышенной надежности против  взрыва - когда электрическое оборудование  изготовлено таким образом, что  исключается возможность возникновения  искр, электрической дуги или опасных температур.

3. Искробезопасные - когда искры,  которые возникают при нормальной  работе или могут возникнуть  при любых возможных повреждениях, не воспламеняют взрывоопасную  среду. 
      4. Специальное - которое основано на  иных принципах, чем приведенные исполнения. Например: токоведущие  части электрического оборудования заключены в оболочку с избыточным давлением воздуха или инертного газа без продувки или замены эпоксидными смолами, или засыпаны кварцевым песком.

Взрывозащищенное электрическое оборудование, электрические машины с защитой вида «с» допускается устанавливать только на механизмах, где они не будут подвергаться перегрузкам, частым пускам и реверсам.

В помещении механического цеха автоматические выключатели следует  устанавливать в щитовых помещениях, доступных только для обслуживающего персонала.

Питание электроприёмников должно предусматриваться от сети 380/220 В  с глухозаземлённой нейтралью.

 

 

 

Таблица 1.2. Характеристика электроприемников

РУ

Электроприемники

Аппараты  защиты

Линия  ЭСН

Тип

Iн

А

№

п/п

Наименование

n

Pн

кВт

Iн

А

Тип

Iн.а

А

Iн.р

А

Ку(п)

Ку(кз)

Марка

Iдоп,

А

L,

м

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

РП-1

ПР 85-7-055-

-21-У3

160

1

Наждачные станки (магистральная  схема)

3

2,2

28,69

ВА-51-31

100

40

1,35

10

АВВГ-3Í16+1Í16

60

25

2

Карусельно-фрезерные  станки

3

10

43,47

ВА-51-31

100

63

1,35

10

АВВГ-3Í35

95

8

РП-2

ПР 85-7-072-

-21-У3

250

1

Вертикально-протяжные  станки

2

14

60,86

ВА-51-31

100

80

1,35

10

АВВГ-3Í50

120

8

2

Горизонтально-расточные  станки

2

17,5

73

ВА-51-31

100

100

1,35

10

ВВГ-3Í70

155

16

3

Шлифовально-обдирочные станки

(магистральная  схема)

2

4

34,7

ВА-51-31

100

40

1,35

10

AВВГ-3Í16

60

30

4

 

Клепальная  машина

(магистральная  схема) 

2

5

43

ВА-51-31

100

40

1,35

10

AВВГ-3Í25

80

24

РП-3

ПР 85-7-073-

-21-У3

 

 

 

 

 

 

160

 

1

Токарные полуавтоматы

2

20,5

87,6

ВА-51-33

160

125

1,25

10

ВВГ-2Í (3Í16)

160

12

2

Продольно-фрезерные  станки

3

25

108,7

ВА-51-33

160

160

1,25

10

ВВГ-3Í70

200

12

3

Вертикально-сверлильные  станки

2

7,5

32,6

ВА-51-31

100

50

1,35

10

AВВГ-3Í25

80

19

4

Агрегатные  горизонтально-сверлильные станки

2

17

74

ВА-51-31

100

100

1,35

10

ВВГ-3Í50

155

17


 

 

 

 

Продолжение таблицы 1.2.

РУ

Электроприемники

Аппараты  защиты

Линия  ЭСН

Тип

Iн

А

№

п/п

Наименование

n

Pн

кВт

Iн

А

Тип

Iн.а

А

Iн.р

А

Ку(п)

Ку(кз)

Марка

Iдоп,

А

L,

м

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

РП-4

ПР 85-7-063-

-21-У3

250

1

Агрегатные  вертикально-сверлильные станки

2

13

44,8

ВА-51-31

100

63

1,35

10

АВВГ-3Í35

95

8

2

Круглошлифовальные  станки (магистральная схема)

2

5

26,5

ВА-51-31

100

31,5

1,35

10

АВВГ-3Í10

46

32

2

Закалочная  установка

1

16

24,3

ВА-51-25

25

25

1,35

10

АВВГ-3Í6

35

5

3

Вентиляторы

(магистральная  схема)

2

4,5

19,2

ВА-51-25

25

25

1,35

10

AВВГ-3Í6

35

38


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Расчет и выбор распределительной сети

 

Проводники  электрических сетей от проходящего  по ним тока согласно закону Джоуля-Ленца  нагревается. Количество выделенной тепловой энергии Q пропорционально квадрату тока, сопротивлению и времени протекания тока: Q=0,24I2Rt. Нарастание температуры проводника происходит до тех пор, пока не наступит тепловое равновесие между теплом, выделяемым в проводнике с током, и отдачей в окружающую среду.

Чрезмерно высокая температура нагрева  проводника может привести к преждевременному износу изоляции, ухудшению контактных соединений и пожарной опасности.

[3; 155-156]

 

ШРС1

1-4 – Токарные станки

Р= 7+3,2+0,8 кВт

Uн=0,38кВ

сosφ=0,5

ηн=0,78

1. Определяем  марку провода, число жил, способ  прокладки

  Марка провода - ПВ, число жил - 4, способ прокладки - в трубе

2. Определяем расчетный ток Iрас. для Э.П.

  ,                                  [3;79]  (2.1)

где ∑Р - сумма номинальных мощностей Э.П. многодвигательного привода, кВт

Uн, - номинальное линейное напряжение сети, кВ

cosφ – номинальный коэффициент мощности нагрузки

ηн  - номинальный КПД

       

3. По таблице 1 определяем Iдоп для Э.П, А                 [3;510] 

  Iдоп - предельно допустимый ток по нагреву, А

  Iдоп=46А

4. Проверяем условия выбора, согласно ПУЭ

  Iдоп ≥ Iрас.                                                  [3;156]  (2.2) 

  46А > 44А

 

 

5. По таблице 3,2 выбираем сечение провода марки - ПВ, число жил - 4, способ монтажа - в трубе                                  [3;516]    

     ПВ-0,66-4(1•10)мм2

    L1-4=5,5м     Т-25 

 

ШРС1

45 - Кран ПВ-25%

Р=27+13,5+7,2 кВт

ПВ=25%=0,25

Uн=0,38кВ

сosφ=0,75

ηн=0,85

1. Марка  провода - ПВ, число жил - 4, способ прокладки - в трубе

2. Определяем расчетный ток Iрас. для Э.П.

   ,                                  [3;79]    (2.3)                                   

где ПВ - относительная продолжительность включения

   (Iрас )/0,875=(58,2х )/0,875=33,2А

3. Iдоп=34А 

4. Проверяем условия выбора, согласно ПУЭ

                                                            [3;157]     (2.4)

         

5. ПВ-0,66-4(1•6)мм2                                        [3;516]                                 

    L45=21,6м   Т-32 

   

  ШРС2

40 - Вентилятор

Рн=5кВт

Uн=0,38кВ

сosφ=0,66

ηн=0,96

1. Марка  провода – ПВ, число жил - 4, способ прокладки - в трубе

2. Определяем расчетный ток Iрас. для Э.П.

    ,                                    [3;79]  (2.5)

 где Рн- номинальная активная мощность электроприемника, кВт

 

  

3. Iдоп=16А                                                [3;156]  (2.6)

  4. Проверяем условия выбора, согласно ПУЭ

 Iдоп ≥ Iрас.

16А > 12А

5. ПВ-0,66-4(1•1,5)мм2                                                         [3;516]   

    L48=9м    Т-15

    

РП3

  35,36 - Сварочные трансформаторы 3х-фазные

S=32,6кВА

Uн=0,38кВ

ηн=0,93

1. Марка  провода - ПВ, число жил - 4, способ прокладки - в трубе

2. Определяем расчетный ток Iрас. для Э.П.

  ,                                       [3;79]   (2.7)

где S- полная мощность электроприемника, кВА

3. Iдоп=75А

4. Проверяем условия выбора, согласно ПУЭ

  Iдоп ≥ Iрас.                                           [3;156]  (2.8)

75А > 53,4А

5. ПВ-0,66-4(1•16)мм2                                 [3;516]   

     L36=6,5м; L37=7,5м      Т-32

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.1 Параметры электрической сети

РУ

Электроприемники

Аппараты  защиты

Линия  ЭСН

Тип

Iн

А

№

п/п

Наименование

n

Pн

кВт

Iн

А

Тип

Iн.а

А

Iн.р

А

Ку(п)

Ку(кз)

Марка

Iдоп,

А

L,

м

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

РП-1

ПР 85-7-055-

-21-У3

160

1

Наждачные станки (магистральная схема)

3

2,2

28,69

ВА-51-31

100

40

1,35

10

АВВГ-3Í16+1Í16

60

25

2

Карусельно-фрезерные станки

3

10

43,47

ВА-51-31

100

63

1,35

10

АВВГ-3Í35

95

8

РП-2

ПР 85-7-072-

-21-У3

250

1

Вертикально-протяжные станки

2

14

60,86

ВА-51-31

100

80

1,35

10

АВВГ-3Í50

120

8

2

Горизонтально-расточные станки

2

17,5

73

ВА-51-31

100

100

1,35

10

ВВГ-3Í70

155

16

3

Шлифовально-обдирочные станки

(магистральная схема)

2

4

34,7

ВА-51-31

100

40

1,35

10

AВВГ-3Í16

60

30

4

 

Клепальная машина

(магистральная схема) 

2

5

43

ВА-51-31

100

40

1,35

10

AВВГ-3Í25

80

24

РП-3

ПР 85-7-073-

-21-У3

 

 

 

 

 

 

160

 

1

Токарные полуавтоматы

2

20,5

87,6

ВА-51-33

160

125

1,25

10

ВВГ-2Í (3Í16)

160

12

2

Продольно-фрезерные станки

3

25

108,7

ВА-51-33

160

160

1,25

10

ВВГ-3Í70

200

12

3

Вертикально-сверлильные станки

2

7,5

32,6

ВА-51-31

100

50

1,35

10

AВВГ-3Í25

80

19

4

Агрегатные горизонтально-сверлильные  станки

2

17

74

ВА-51-31

100

100

1,35

10

ВВГ-3Í50

155

17


 

 

Продолжение таблицы 2.1

РУ

Электроприемники

Аппараты  защиты

Линия  ЭСН

Тип

Iн

А

№

п/п

Наименование

n

Pн

кВт

Iн

А

Тип

Iн.а

А

Iн.р

А

Ку(п)

Ку(кз)

Марка

Iдоп,

А

L,

м

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

РП-4

ПР 85-7-063-

-21-У3

250

1

Агрегатные вертикально-сверлильные  станки

2

13

44,8

ВА-51-31

100

63

1,35

10

АВВГ-3Í35

95

8

2

Круглошлифовальные станки (магистральная  схема)

2

5

26,5

ВА-51-31

100

31,5

1,35

10

АВВГ-3Í10

46

32


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Расчет электрических нагрузок цеха

РП-1 содержит однофазные электроприемники, для них необходимо привести 1-фазные нагрузки к условно 3-фазной мощности:

= 2,2 кВт,  = 2,2 кВт, =2,2 кВт.

 кВт;

РВ=РА=2,2 кВт;

=3*2,2=6,6 кВт,

где  - мощность наиболее загруженной фазы, которая определяется, как     

             полусумма двух плеч, прилегающих к данной фазе (Рисунок 1):