Электрофикация автоматизированного цеха и автоматизация вентиляционной установки

Введение.

1. Характеристика объекта проектирования
1. Характеристика производственной зоны и средств механизации на объекте проектирования.
2. Оценка уровня электрификации и автоматизации на объекте проектирования.
2. Электроснабжение объекта проектирования.
1. Расчет электрических нагрузок цеха.
2. Расчет компенсирующего устройства.
3. Выбор трансформаторной подстанции.
4. Расчет токов короткого замыкания.
5. Выбор ПЗА, проводов, кабелей.
6. Расчет заземляющего устройства.
7. Расчет электрического освещения
8. Расчет и выбор ПЗА осветительной сети.
3. Проект производства электромонтажных работ
1. Ведомость объемов электромонтажных работ
2. Расчет и построение линейного и сетевого графика
3. Рекомендации по технологии производства ЭМР
4. Технологическая карта монтажа…
5. Ведомость изделий и работ в МЭЗ
6. Определение в потребности рабочей силы
7. Приемо-сдаточная документация
8. Перечень машин, механизмов и приспособлений для выполнения ЭМР
4. Технико-экономическое обоснование.
5. Охрана труда.
1. Техника безопасности при производстве работ.
2. Мероприятие по внедрению энергосберегающих технологий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Автоматизированный цех (АЦ) предназначен для выпуска металлоизделий.

Он является одним из цехов металлургического завода и имеет два основных участка: штамповочный и высадочный.

На участках установлено штатное оборудование: кузнечно-прессовое, станочное и др. В цехе предусмотрены помещения: для трансформаторной подстанции, вентиляторная, инструментальная, для бытовых нужд и др.

Цеховая трансформаторная подстанция (ТП) получает электроснабжение от главной понизительной подстанции (ГПП) завода по кабельной линии длиной 1 км, напряжение 10кВ. Расстояние от энергосистемы до главной понизительной подстанции (ГПП) – 4 км, линия электроснабжения (ЭСН) - воздушная.

По надёжности и бесперебойности электроснабжения оборудование относится к третьей категории.

Длина цеха составляет 48 м, ширина составляет 30 м, высота составляет 8 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Электроснабжение объекта проектирования.

2.1  Расчет электрических  нагрузок.

 

     Для  примера расчёта электрических  нагрузок возьмём РП1. Определяем суммарую мощность ΣРном подключенных к РП. В таблицах находим значения: Ки, cosϕ, tgϕ для каждого ЭП. Для каждого ЭП определяем среднюю активную нагрузку:

                         Рсм=Ки•Рном                                  (1)

Pсм – средняя активная нагрузка за смену, кВт.

Ки – коэффициент использования электроприёмников.

Pсм.кран-тележка=0,1•2,2=0,22 кВт.

Рсм.электроточило =0,14•5,4=0,75 кВт.

Рсм.авт.гйкко.нарез.=0,17•3=2,55 кВт. 

После чего определяем среднюю реактивную нагрузку:

                             Qсм=Рсм•tgϕ                          (2)                      

Qсм – средняя реактивная нагрузка за смену, квар.

Tgϕ – коэффициент реактивной мощности.

Qсм.кран-тележка =0,22•1,73=0,4 квар.

Qсм.электроточило =0,75•1,73=1,5 квар.

Qсм.авт.гойконарезные =2,55•1.17=3 квар6

      Вычислим сумм активных мощностей:

                             Рсм.уз=ΣРсм                                            (3)

                Pсм.уз=0,22+0,75+2,55=3,5кВт. 

     Теперь необходимо вычислить сумму реактивных мощностей:

                         Qсм.уз=ΣQсм                                                      (4)      

                 Qсм.уз=0,4+1,5+3=4,9квар.

     Определяем средне взвешенное значение tgϕ:

tgϕуз=                            (6)

tgϕуз==1,4

А по средне взвешенное значение tgϕ определяем средне взвешенное значение cosϕ:

                             cosϕуз=cos(arctgϕуз)                  (7)

                       cosϕуз= cos(arctg(1,4))=0,58

       Определяем показатель силовой сборки в группе:

                              m=                            (8)

 

Pном.max; Pном.min – номинальные приведенные к длительному режиму активные мощности электроприёмников максимального и минимального в группе, кВт.

M==2,4

       В зависимости от Ки.уз, m, и n определяем nэ. Определяем по таблице   [2]                 nэ=7

n – фактическое число электроприёмников в группе.

Nэ. – эффективное число электроприёмников.

    Из таблицы [2] найдём, чему равен коэффициент максимума активной нагрузки.

Кm=2,48

    Определяем расчётную максимальную нагрузку узла:

                              PP=Km•Pсм.уз                           (9)

Km – коэффициент максимума активной нагрузки, определяется по таблице[2]                

РP=2,48•3,5=8,68 кВт.

     Определяем расчётную реактивную мощность:

                               QP=K’m•Qсм.уз                                (10)

K’m – коэффициент максимума реактивной нагрузки

K’m=1,1 при nэ10 ; K’m=1 при nэ10.

Nэ10, следовательно коэффициент максимума реактивной нагрузки будет равен К’m=1,1

Qр=1,1•4,9=5,39 квар.

       Определяем полную расчётную мощность:

                             Sp=                   (11)     

    Sр==10,2 кВ•А

       Определим расчётный ток узла:

                          IP =                             (12)

                           IP= =15,09 А

      Для остальных распределительных пунктов расчет производиться аналогично

 

 

Наименование электроприемника	nф	Рном (кВт)	SРном (кВт)	m	Ки	cosφ	tgφ	Pсм (кВт)	Qсм (квар)	nэ	Км	Км ׀	Рм (кВт)	Qм (квар)	SP (кВ·А)	IP (А)
Кран-тележка	1	2.2	2.2		0,1	0,5	1,73	0,22	0,4
Электроточило наждачное	1	5.4	5.4		0,14	0,5	1,73	0,75	1,5
Автоматы гайконарезные	5	3	15		0,17	0,65	1,17	2,55	3
Итого по РП1	6	-	22,6	2.4	0,15	0,58	1,4	3,5	4,9	7	2,48	1,1	8,68	5,39	10,2	15,45
Вертикально-сверлильные станки	2	7	14		0,14	0,5	1,73	1,96	3,4
Автоматы гайковысодочные	4	20	80		0,17	0,65	1,17	13,6	15,9
Итого по РП2	6	-	94	2,8	0,16	0,62	1,24	15,56	19,3	6	2,64	1,1	41,07	21,23	46,2	70
Станок протяжный	9	11	99		0,14	0,5	1,73	13,9	23,9
Итого по РП3	4	-	59,8	3	0,14	0,5	1,73	13,9	23,9	9	2,2	1,1	30,58	26,3	40,3	61,06
Пресс экцентриковый	3	4	12		0,17	0,65	1,17	2,04	2,4
Пресс кривошипный	3	6	18		0,17	0,65	1,17	3,06	3,6
Барабан виброголтовочный	1	6,5	6,5		0,14	0,5	1,73	0,91	1,6
Барабан голтовочный	1	5	5		0,14	0,5	1,73	0,7	1,2
Станок виброголовочный	1	10	10		0.14	0,5	1,73	1,4	2,4
Итого по РП4	9	-	51,5	3	0,15	0,58	1,4	8,1	11,2	9	2,2	1,1	17,82	12,32	21,6	32,7
Машина шнекомоичная	4	7,2	28,8		0,14	0,5	1,73	4	6,9
Вибросито	2	2	4		0,14	0,5	1,73	0,6	1,03
Вентилятор	2	6,5	13		0,6	0,8	0,75	7,8	5,9
Итого РП5	8	-	45,8	2	0,28	0,66	1,11	12,4	13,83	8	1,22	1,1	21,3	15,2	26,1	39,54
Итого	30	-	312,9	11,2	0,17	0,64	1,2	58,46	73,13	39	1,37	1	119,45	73,13	140,05	212,2

 

 

 

2.2 Расчет компенсационного устройства.

     Для расчёта компенсационного устройства, для начала найдём расчётную  мощность КУ.

                    Qк.р=α•Рр•(tgϕ-tgϕк)                  (13)

α- коэффициент учитывающий повышение коэффициента мощности, естественным способом. Α=0,9

tgϕ –коэффициент реактивной мощности (6). Tgϕ=1,2

tgϕк-коэффициент реактивной мощности после компенсаций. Tgϕк=0,32

Qк.р=0,9•119,45•(1,2-0,32)=94,6 квар

      Зная Qк.р и напряжение выберем стандартную компенсирующую установку, близкую по мощности.  

Qк.ст=100 квар.  УКМ 0.4-100-10 УХЛЗ

После выбора стандартного КУ определяется фактическое значение сosϕф, через tgϕф.

                       tgϕф=tgϕ-()                    (14)

tgϕф=1,2-=0,3

                     сosϕф=cos(arctgϕф)                  (15)

сosϕф=cos(arctg(0,3))=0,95

Определим компенсационную реактивную мощность.

                         Q’p=Qp-Qк.ст                                     (16)

Q’p=73,1-100=-26,9 квар

Далее полную мощность после компенсаций:

                          S’p=                     (17)

S’p==122,4 кВ•А

И определим ток после компенсаций:

                          I’p=      (18)

                         I’p==321,5 А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Расчет  трансформаторной подстанции.

 

     Для  выбора мощности силового трансформатора  необходимо определить категорию  надежности электроснабжения цеха. По категорий надёжности необходимо выбрать коэффициент загрузки трансформатора. Цех относится к 3 категорий надежности электроснабжения, следовательно:

Кз=0,8

Теперь определим номинальную мощность трансформатора:

                            Sном.тр=                          (19)

S’p-полная мощность после компенсаций (17). S’р=122,4 кВ•А

n-количество трансформаторов. N=1

Sном.тр==153 кВ

     Цех потребляет 153 кВ•А, поэтому выберем трансформатор на 160 кВ•А. Трансформатор ТМ-160\10 на напряжение 10 кВ.

Характеристики трансформатора ТМ-160:

Sном.тр=160 кВ•А

Рхх=0,5 кВт

Ркз=2,65кВт

Uкз=4,5%

Iхх=2,4%

    Определим потери реактивной  мощности на холостом ходу:

                          Qхх=Sном.тр•                      (20)

Sном.тр-номинальная мощность трансформатора.

Iхх-ток холостого хода.

Qхх=160•=3,8 квар

И коротком замыканий:

                           Qкз=Sном.тр•                     (21)

Uкз-напряжение короткого замыкания.

Qкз=160•=7,2 квар

     Далее определяем приведенные  потери активной мощности в  режимах холостого хода:

                        Р’хх=Рхх+Кип•Qхх                    (22)

Рхх-потери холостого хода.

Кип-коэффициент изменения потерь

Кип=0,15 кВт/квар

Р’хх=0,5+0,15•3,8=1,07 кВт

      И короткого замыкания:

                          Р’кз=Ркз+Кип•Qкз                   (23)

Ркз-потери короткого замыкания.

Р’кз=2,65+0,15•7,2=3,73кВт

     Найдём коэффициент загрузки:

                            Кз=                        (24)

S’р-полная мощность после компенсаций (17). S’р=122,4 кВ•А

n-коэффициент загрузки трансформатора.

Кз==0,7

     Определяем мощность потерь в  трансформаторе:

                         Р’=Р’хх+Кз2•Р’кз                         (25)

Р’=1,07+0,72•3,73=2,9 кВт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4 Выбор пускорегулирующая аппаратура (ПЗА) проводов и кабелей.

 

Чрезмерно высокая температура, приводит к преждевременному износу изоляций, ухудшения контактных соединений и пожарной опасности. Поэтому рассчитаем, какие кабеля нужны, чтоб они не перегревались.

От трансформатора до РУ протекает ток 212,2 А, поэтому выберем кабель АВВГ 4•150 мм2, с допустимым током 215 А.

 

От РУ до РП1 протекает ток 15,5А, там будет кабель АВВГ 4•2,5 мм2, с допустимым током 19 А.

От РП до авомата гайковысодочного протекает ток:

                    Iфрез.=                     (46)

 

Pном.фр-номинальная мощность гайковысодочного автомата Pном.фр=20 кВт.

η -коэффициент полезного действия гайковысодочного автомата станка. η=0,71

сosϕ-коэффициент активной мощности гайковысодочного автомата сosϕ=0,65

 

I==66,6 А

 

Значит выберем кабель ВВГ 4•16 мм2, с допустимым током 75 А.

Теперь определим потери напряжения трансформатора до РУ:

         U%=(•I’p•Lр•(r0•сosϕ+x0•sinϕ) )) •10-3        (47)

 

I’p-ток после компенсаций, протекающий от трансформатора до РУ.

Ip=321,5 А

Lр-длина кабеля. Lp=30 м.

 

r0;x0-удельное сопротивление кабелей при температуре 20°С.

R0=0,13 мОм/м

x0=0,0587 мОм/м

 

         U%=•321,5•30•(0,13•0,64+0,0587•0,76)•10-3=0,56

     Потери напряжения от РУ до  РП:

   Ipп-ток протекающий от РУ до РП. Iрп=15,45А

   Lрп=15 м.

  r0;x0-удельное сопротивление кабелей при температуре 20°С.

  R0=1,88 мОм/м

  x0=0,099 мОм/м

U%=•15,45•15•(1,88•0,58+0,099•0,8)•10-3=0,1

 

   Потери от РП до элекроочило наждачное :

Iфрез-ток протекающий от РУ до РП. Iрп=15,45 А

  Lфрез=20 м.

  r0;x0-удельное сопротивление кабелей при температуре 20°С.

  R0=1,88 мОм/м

  x0=0,099 мОм/м

          U%=•15,45•20•(1,88•0,5+0,099•0,86)•10-3=0,14

Выберем аппараты защиты. Согласно ПУЭ от перегрузок необходимо защищать силовые и осветительные сети, силовые сети в которых могут возникать длительные перегрузки. Предохранители будем выбирать по протекающему току на данном участке.