Технология сборки и сварки горизонтальной стрелы линий электропередач

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Линия электропередачи (ЛЭП) - один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока. Также электрическая линия в составе такой системы, выходящая за пределы электростанции или подстанции. Воздушные линии состоят из трех элементов: проводов, изоляторов и опор. Меня же интересует опора в виде горизонтальной стрелы ЛЕП, я буду проводить ее сборку и сварку. Назначение этой опоры является развешивание на ней проводов высокого напряжения, для передачи электроэнергии на большие расстояния.

Целью данной курсовой работы является ознакомление студента с разработкой технологии сварки плавлением, получение студентом навыков выполнения данной работы.

Задачей данной курсовой работы является разработка технологии сварки горизонтальной стрелы ЛЕП.

1. Описание назначения конструкции

Горизонтальная стрела ЛЕП предназначена для развешивания на ней проводов высоковольтной сети. Стрела является одним из подвидов промежуточных опор.На промежуточных опорах с подвесными изоляторами провода закрепляются в поддерживающих гирляндах, висящих вертикально вниз.

Рис. 1

Данная конструкция представляет собой треугольную ферму со сквозными пролетами. Состоит она из стержней, соединенных в узлах и образующих геометрически неизменяемую систему. Данная ферма имеет верхний и нижний пояса и также решетку. Вертикальные элементы решетки называются стойками, а наклонные -- раскосами. Также она включает в себе серьги, на которые непосредственно будут подвешиваться провода.

2. Характеристика применяемого металла

Для изготовления фермы горизонтальной стрелы ЛЕП применяется высокоуглеродистая, конструкционная сталь, которая после сварки в обязательном порядке должна быть обработана антикоррозийными химическими веществами и слоем цинка т.к. опора Л
ЭП находится на открытой, пересеченной местности и подвержена внешним разрушающим факторам, таким как дождь, снег, ультрафиолет и т.п.

Табл. 1. Химический состав стали

Характеристики ее являются основанием для широчайшего применения. Без стали Ст 3 пока невозможно строить, возводить подземные и наземные коммуникации, производить транспорт, необходимые станки и агрегаты.

Стоит отметить, что сталь 3 (ГОСТ 380-2005) маркируется только с уточнением степени раскисления («кп», «пс» и «сп»). Имеют место марки стали Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, их модификации с повышенным содержанием марганца (Ст3Гсп и Ст3Гпс).

Сталь, раскисленную марганцем, кремнием и алюминием называют спокойной и обозначают буквенным сочетанием «сп», марганцем и алюминием - полуспокойной («пс»), только марганцем - кипящей («кп»).

Спокойная сталь - это самая дорогая по стоимости сталь. Она лишена кислорода, характеризируется гомогенной (однородной) структурой, которая призвана по природе своей придать сплаву пластичность и максимальную устойчивость к коррозии. Спокойный стальной сплав Ст3 (ГОСТ 380-2005) используют при сооружении жестких металлоконструкций, несущих и ненесущих элементов.

От химического состава зависит структура швов будущей конструкции, а это значит от правильно подобранного материала будут зависеть такие качества как хрупкость, гибкость, или упругость сварного соединения в котором будут возникать продольные силы, в данной конструкции они будут возникать в виду действия силы тяжести, массы проводов и конечно же внешних силовых и разрушающих факторов. Химические свойства могут изменяться под влиянием нагрева и охлаждение металла в сварке. Свариваемость стали Ст3хорошая.

3. Технические условия на изготовление конструкции

Фермы должны изготавливаться в соответствии с требованиями ГОСТ 23118-78, СНиП III-18-75 и настоящего стандарта по рабочим чертежам предприятия-изготовителя, утвержденным в установленном порядке по серии 1.460.3-14.Элементы и детали ферм не должны иметь трещин в том числе и в местах сварки. Шероховатость механически обработанной торцевой поверхности должна быть Ra Ј 12,5 мкм по ГОСТ 2789-73.

Сталь, применяемая для фланцев нижнего пояса ферм, не должна иметь внутренних расслоений, а также шлаковых включений. Допустимые отклонения формы и расположения поверхностей деталей в случае необходимости их контроля в процессе сбор и либо оговариваются в технических условиях на поле чертежа, либо указываются на изображениях чертежа. В любом промышленном предприятии требуется техническая документация чертежи, спецификации, технические условия, инструкции.

4. Выбор сварочного оборудования

Для сварки данной конструкции, я выбираю сварочный аппарат ФОРСАЖ-200 промышленного применения, который предназначен для ручной электродуговой сварки стальных материалов, деталей и агрегатов, имеющих в местах сварного шва толщину от 1,0 до 10,0 мм.

Сварка производится штучными плавкими электродами любой марки диаметром от 1,6 до 5,0 мм при дуге, образованной постоянным током, регулируемым в диапазоне от 15 до 200 А специальным регулятором, расположенным на передней панели аппарата.

Аппарат может эксплуатироваться в следующих условиях:

- рабочая температура окружающего воздуха от минус 20 до + 40 _С;

- относительная влажность воздуха (90±3) % при температуре +(25±2) С;

- атмосферное давление от 86,6 до 106,7 кПа (от 650 до 800 мм рт. ст.);

- вибрации с амплитудой перемещения 0,5 мм и амплитудой ускорения 15 м/с2 (1,5 g) в диапазоне частот от 1 до 35 Гц;

Переменное напряжение сети электропитания выпрямляется входным выпрямителем (В), сглаживается входным фильтром (Ф).

Постоянное напряжение с выхода фильтра поступает на транзисторный преобразователь (ТП), представляющий собой генератор с внешним возбуждением, где вновь происходит его трансформация в переменное импульсное напряжение. Также ТП обеспечивает формирование крутопадающей выходной вольт-амперной характеристики.

Импульсное напряжение выпрямляется выходным выпрямителем (ВВ) и поступает на выходные разъемы аппарата.

Управление работой ТП, защиту от перегрузок по току и регулирование сварочного токаосуществляет устройство управления (УУ).

Питание УУ, а также всех управляющих и вспомогательных цепей аппарата производится от вспомогательного источника питания (ВИП), который в свою очередь запитывается от первичной сети электропитания.

Вспомогательный источник питания построен по схеме одноактного обратноходового AC-DC преобразователя. Запуск ВИП происходит автоматически при включении аппарата.

Примечание - Предприятие-изготовитель оставляет за собой право введения конструктивных изменений, не ухудшающих технических характеристик и требований безопасности.

Несомненное достоинство инвертора - в его малом весе и размерах, сравнивать с прежним трансформатором даже не приходится. А все потому, что преобразование мощности здесь происходит при 50-60 кГц.

5. Выбор сварочных материалов

Для сварки треугольной фермы из углеродистой стали выбираем электроды

1. Тип: Э50А.

2. Марка типа: УОНИ 13/55.

3. Диаметр 4.0.

4. Для сварки углеродистых и низколегированных сталей - У.

5. С толстым покрытием - Д.

6. Группа индексов Е 515.

7. Вид покрытия: Б - Основное.

8. Для всех видов сварки, кроме вертикального сверху вниз - 2.

9. Обратной полярности - 0.

Табл. 2. Химические свойства наплавленного металла (%)

Рис. 2

6. Расчет режимов сварки

При ручной дуговой сварке к параметрам режима сварки относятся сила сварочного тока, напряжение, скорость перемещения электрода вдоль шва (скорость сварки), род тока, полярность и др.

Диаметр электрода выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла, типа сварного соединения и положения шва в пространстве.

При выборе диаметра электрода для сварки можно использовать следующие ориентировочные данные:

Табл. 3

Силу сварочного тока следует выбирать исходя из формулы для на 1 мм d электрода приходится от 40-60 ампер в зависимости от толщины свариваемого металла.

7. Заготовительные операции

сварочный механический ультразвуковой

В заготовительных операциях мы производим подготовку металла под сварку: правка, разметка, резка, обработка кромок, холодная и горячая гибка.

Правку ГЗП 100х100 мм. производим на гибочном станке или с помощью пресса.

Разметка: размечаем детали фермы по чертежу.

Режем размеченные детали на отрезном станке Корвет-432.

Подготавливаем детали для сборки сварки. Обрабатываем кромки готовых деталей от заусенцев. Делаю данную операцию механическим способом с помощью углошлифовальной машинки.

8. Выбор инструмента

Само собой в моем распоряжении будет сварочный инвертор, упомянутый выше, углошлифовальная машинка с набором отрезных дисков и проволочных для зачистки швов и металла. А из ручных инструментов неотъемлемой частью моего инвентаря будет зубило, молоток и чертилка.

Рис. 3

Рис. 4

Рис. 5

9. Технологический процесс сборки и сварки

1. произвожу сборку и сварку рамки. Необходимо сварить 4 шва С3 №1.

2. произвожу сварку 4-х швов №2.

3. сварка 6-ти швов №3.

4. сварка верхнего и нижнего пояса, шов №4.

5. сварка раскосов 12-ти швов №5.

6. приварка серьги.

Рис. 6

10. Технологический контроль качества продукции

Для контроля качества горизонтальной стрелы ЛЭП на выявление дефектов. Выбираем внешний осмотр с помощью лупы. Для проверки швов нужна лупа и защитные очки. В трудно доступных местах шлак можно отбить с помощью зубила. Затем шов зачищаем углошлифовальной машинкой с проволочным кругом, для удаления остатков шлака. После чего швы можно осматривать с помощью лупы. Если есть дефекты, снова проварить этот участок, но с большей силой тока, для лучшего провара. После этого проверить этот шов заново.

Ультразвуковой контроль сварных швов -- это неразрушающий целостности сварочных соединений метод контроля и поиска скрытых и внутренних механических дефектов не допустимой величины и химических отклонений от заданной нормы. Методом ультразвуковой дефектоскопии (УЗД) проводится диагностика разных сварных соединений. УЗК является действенным при выявлении воздушных пустот, химически не однородного состава (шлаковые вложения в металле) и выявления присутствия не металлических элементов.

Ультразвуковая технология испытания основана на способности высокочастотных колебаний (свыше 20 000 Гц) проникать в металл и отражаться от поверхности царапин, пустот и других неровностей. Искусственно созданная, направленная диагностическая волна проникает в проверяемое соединение и в случае обнаружения дефекта отклоняется от своего нормального распространения.

Оператор УЗД видит это отклонение на экранах приборов и по определенным показаниям данных может дать характеристику выявленному дефекту.

Например:

- расстояние до дефекта -- по времени распространения ультразвуковой волны в материале;

- относительный размер дефекта -- по амплитуде отраженного импульса.

11. Расчет расходов сварочных материалов

1. находим площадь наплавленного металла по формуле:

F=катет шва2/2+катет шва*k(0.75)

F=52/2+2*0.75=14мм2=0,14см2

2. находим объем наплавленного металла:

Vn=F*L=0,14*10=1,4см3

3. находим вес наплавленного металла:

Qn=Vn*7.8=1,4*7.8=10,92г (1 шов)

34 шва=10,92*34=371,28г (Qn).

Находим вес электродов:

Qэл=Qн*k

Так как электроды которыми я буду производить сварку являются с толстым покрытием то выбираю для них коэффициент k=1.5(толст покр.), (k=1.3 для срд. Покр.) ( k=1.2 для тонкпокр):

Qэл=371,28*1,5=556,92 г.

12. Расчет расхода электроэнергии

На 1 килограмм наплавленного металла израсходуется 4…6 кВатт/час.

Учитываю больший коэффициент.

Так как у меня получилась масса наплавленного металлаQn=556,92г=0,56 кг, то в ходе вычислений получаю 0,56*6=3,36 кВатт/час.

13. Техника безопасности

При работе в непосредственном контакте с металлическими поверхностями следует соблюдать следующие правила техники безопасности:

Надежная изоляция всех токоподводящих проводов от источника тока и сварочной дуги.

Надежное заземление корпусов источников питания сварочной дуги.

Применение автоматических систем прерывания подачи высокого напряжения при холостом ходе.

Надежная изоляция электрод держателя для предотвращения случайного контакта с токоведущими частями электрод держателя с изделием.

При работе в замкнутых помещениях (сосудах) кроме спецодежды следует применять резиновые коврики (калоши) и источники дополни тельного освещения.

Не допускается контакт рабочего с клеммами и зажимами цепи высокого напряжения.

Каждый сварочный пост должен быть огорожен негорючими материалами по бокам, а вход - асбестовой или другой негорючей тканью во избежание случайных повреждений других рабочих.

Краска, применяемая для окрашивания стен и потолков постовых кабин, должна быть матовой, чтобы уменьшить эффект отражения светового луча от них.

14. Противопожарная безопасность

Причинами пожара при сварочных работах могут быть искры и капли расплавленного металла и шлака, неосторожное обращение с пламенем горелки при наличии горючих материалов вблизи рабочего места сварщика.

Для предупреждения пожаров необходимо соблюдать следующие противопожарные меры: нельзя хранить вблизи от места сварки огнеопасные или легковоспламеняющиеся материалы, а также производить сварочные работы в помещениях, загрязненных промасленной ветошью, бумагой, древесными отходами.

Запрещается пользоваться одеждой и рукавицами со следами масел, жиров, бензина, керосина и других горючих жидкостей; нельзя выполнять сварку и резку свежевыкрашенных масляными красками конструкций до полного их высыхания.

Запрещается выполнять сварку аппаратов, находящихся под электрическим напряжением, и сосудов, находящихся под давлением.

Нужно постоянно иметь противопожарные средства - огнетушители, ящики с песком, лопаты, ведра, пожарные рукава и следить за их исправным состоянием, а также содержать в исправности пожарную сигнализацию; после окончания сварочных работ необходимо выключить сварочный аппарат, а также убедиться в отсутствии горящих или тлеющих предметов.

Литература

1. А.И. Акулов, А.Г. Бельчук, В.П. Демянцевич Технология и оборудование сварки плавлением. М,: Машиностроение, 2013 г.

2. ГОСТ 7.1-2003 Библиографическая запись. Библиографическое описание.

3. Б.Д. Малышев Сварка и резка металлов в промышленном строительстве. М,: Стройиздат, 2012 г.

4. Д.Л. Глизманенко Сварка и резка металлов. М,: Высшая школа, 2013 г.

5. В.И. Маслов Сварочные работы . М,: 2012 г.

6. С.И. Думов Технология электрической сварки плавлением. Л,: Машиностроение, 2013 г.

7. ГОСТ 2.105-95. ЕСКД. Общие требования к текстовым документам.

8. Технологичность конструкции изделия; Справочник /Амиров Ю.Д., Алферова Т.К., Волков П.Н. идр., Под общ.ред. Амирова Ю.Д. / - 2-е изд. перераб. идоп. - М.:, Машиностроение, 2013.

9. Куркин С.А., Николаев Г.А. Сварные конструкции. Технологии изготовления, автоматизация и контроль качества в сварочном производстве: Учеб. Для вузов. - М., Высш. шк., 2013.

10. Ганенко А.П. и др. Оформление текстовых и графических материалов.

Размещено на Allbest.ru