Электроснабжение цеха

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Расчетно-техническая часть

1.1 Характеристика потребителей электроснабжения и определение категории электроснабжения

электроснабжение потребитель силовой цех

Деревообрабатывающий цех предназначен для изготовления деревянных барабанов, предназначенных для намотки на них проводов и кабелей для последующих их хранения и транспортировки.

Здание цеха предусматривает станочные отделения, ремонтную мастерскую, вспомогательные, служебные и бытовые помещения. В цехе, поделенном а три пролета размещены сверлильные, опиловачные, рейсмусовые, торцовочные станки, станки для сборки барабанов и др. Кроме станков в цехе имеется прессы, мостовой кран, 4 кран - балки, 8 тельферов и др.

Потребители электроэнергии относятся ко второй и третьей категории надежности электроснабжения.

Питание цеха осуществляется от трансформаторной подстанции, 14 расположенной в другом цехе.

Потребители электроэнергии относятся ко второй и третей категории надежности электроснабжения.

Ко второй категории относятся электроприемники, перерыв в электроснабжении которых приводит к массовому недоотпуску продукции, простоям рабочих мест, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. Рекомендуется обеспечивать электропитанием от двух независимых источников, для них допустимы перерывы на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады. Допускается питание от одного трансформатора, перерыв в электроснабжении разрешается не более 24 ч.

К третьей категории относятся электроприемники несерийного производства продукции, вспомогательные цехи, коммунально-хозяйственные потребители, сельскохозяйственные заводы. Для этих электроприемников электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта и замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышает 24 ч.

Так как наибольшую часть электрооборудования цеха составляют электроприемники второй категории, механосборочный цех можно отнести к потребителю второй категории.

1.2 Расчёт освещения

1.2.1 Выбор освещенности, системы освещения и источников света

Строительные нормы и правила (СНиП) устанавливают наименьшую освещенность, имея ввиду, что она должна иметь место в «наихудших» точках освещаемой поверхности перед очередной очисткой светильников. По [1, табл. 4-1] принимаем освещенность равную 300 лк.

Т.к. в цехе оборудование расположено относительно равномерно, не требуется высокая точность выполняемых работ, отсутствует возможность перестановки рабочих мест, то, руководствуясь [1, с85 п4-2], принимаем общее равномерное освещение.

Руководствуясь [1], принимаем к установке газоразрядные лампы типа ДРЛ ввиду высокой световой отдачи (до 55 лм / Вт), большого срока службы (10000 ч), компактности, некритичности к условиям внешней среды (кроме очень низких температур), распространенности светильников данного типа и ламп к ним.

1.2.2 Выбор типа осветительных приборов, их размещения и высоты подвеса

Выбор типа светильников определяется характером окружающей среды, требований к цветопередаче и ограничению слепящего действия, а также из расчета экономии и простоты их обслуживания.

Для уменьшения слепящего действия выбирают светильники с защитным углом или со светорассеивающим стеклом.

По [1, табл. 3-7] выбираем светильник для ламп ДРЛ типа РСП05 250/ГО3 размером 537 635 мм, имеющий глубокую кривую силы света [Г].

Далее необходимо правильно расположить выбранные светильники.

Расчетная высота подвеса

H=H-h_С-h_Р=10-0,8-0,1=9,1 м,

где Н - высота помещения, м;

h_C - высота от светильника до перекрытия, м;

h_Р - высота расчетной поверхности над полом, м.

Расчет числа светильников в первом пролете

Для принятого светильника, имеющего глубокую кривую силы света, по [1, табл. 4-16] =1,0.

Расстояние между светильниками по длине

L ==1 9,1=9,1 м;

Расстояние от стен до светильников

l=(0,3…0,5) L=0,5 9,1=4,55 м.

Светильники располагаются равномерно по площади

Число светильников в первом пролете N=42 шт.

Расчет числа светильников во втором пролете и третьем пролетах

Исходя из расчетов, приведенных выше, число светильников N=42 шт. во втором и третьем пролетах, итого 126 светильников.

1.2.3 Расчет мощности и выбор ламп

Первый пролет

Расчет ведем методом коэффициента использования

,

где Е_н - норма освещенности;

К_зап - коэффициент запаса;

F - площадь освещаемой поверхности, м²;

z - коэффициент минимальной освещенности (для ДРЛ z=1,2);

N - число светильников;

- коэффициент использования светового потока.

Для определения коэффициента использования находится индекс помещения i. Принимаем следующий коэффициент отражения поверхностей помещения:

Индекс помещения

где А - длина помещения, м;

В-его ширина, м;

h - расчетная высота, м.

;

По [1, табл. 5-9] находим .

;

По рассчитанному потоку Ф по [1, табл. 2-15] выбираем лампу типа ДРЛ мощностью 250 Вт со световым потоком Ф_ном =17200 лм (Ф отличается от Ф_ном на 1,47%, что допустимо).

Так как размеры второго и третьего пролетов в цехе равны первому расчеты производим аналогично

Проводим проверку методом удельной мощности

Станочное отделение 1

По [1, табл. 5-40] для светильников РСП05/ГО3 с лампами ДРЛ 250 находим удельную мощность Р_Уд =4,7 Вт/м².

Мощность осветительной установки

Р_уст=4Р_уд S =;

Тогда количество светильников

;

Расчет по методу коэффициента использования произведен верно. В дальнейшем принимаем в первом пролете 42 светильника.

Расчет освещения во вспомогательных помещениях ведем по графикам Гурова и Прохорова [1, рис. 5-8]. Выбор производим исходя из нормоосвещенности в различных помещениях. Результаты выбора сводим в таблицу 1.

Таблица 1. Освещение во вспомогательных помещениях

Помещение	Количество светильников	Площадь помещения, м2	Тип светильника (лампы)
1	2	3	4
1. Диспетчерская 2. Кладовая электриков 3. Электромастерская 4. Слесарная мастерская 5. Электрощитовая 6. Бойлерная 7. Сварочная мастерская 8. Туалеты	4 8 8 8 6 6 8 16	27 45 36 36 24 24 48 96	УСП35 (ЛБ 40) УСП35 (ЛБ 40) УСП35 (ЛБ 40) УСП35 (ЛБ 40) УСП35 (ЛБ 40) УСП35 (ЛБ 40) УСП35 (ЛБ 40) УСП35 (ЛБ 40)

1.2.4 Выбор схемы питания, типа осветительных щитков, проводов и способа прокладки

Питание светильников будет осуществляться от групповых щитков групповыми линиями. Щитки, предназначенные для установки аппаратов защиты и управления электроосветительными приборами, располагаем на стыке питающих линий.

Конструктивно щитки изготавливают для открытой установки на стенах, колоннах, конструкциях, а также для утопленной установки в нишах стен.

Для питания рабочего освещения в пролетах применяем к установке осветительные щитки типа ЩО-41 с 6 автоматическими выключателями АЕ-2041.

Для аварийного освещения применяем осветительные щитки типа ЩО-41 с автоматами АЕ-2041.

Осветительную сеть выполняем проводом АПВ открыто по конструкциям.

1.2.5 Расчет и выбор питающих и распределительных сетей, их защиты с проверкой на потерю напряжения

Осветительная сеть получает питание от ТП напряжением 380/220В, выполнена алюминиевыми проводами. Допустимые потери напряжения 5%.

Рисунок 1. Щиток освещения

Приведенная длина линии 2-3

L_2-3 =L_o+;

Момент нагрузки линии 2-3

М_2-3=РL_2-3=,

где Р - мощность линии, кВт.

Сечение участка 1-2

,

где с - коэффициент для 4-х проводной сети с=44, для 2-х проводной с=7,4 [1, табл. 12-9].

Момент нагрузки питающей линии 1-2

М_1-2=L_1-2=;

По [1, табл. 12-2].намечаем провод АПВ сечением 10 мм² с I_дл=60 А.

Действительные потери напряжения для линии 1-2

%;

Расчетные потери напряжения для линии 2-3

U_2-3= - _1-2=5 - 2 = 3%;

Расчетный длительно допустимый ток для линии 1-2

I_расч1-2;

Т.к. I_расч1-2=31,3А<I_дл.доп=60А, то принимаем провод АПВ сечением 10 мм².

Сечение линии 2-3

;

По [1, табл. 12-2].намечаем провод АПВ сечением 10 мм² с I_дл=60А.

Расчетный длительно допустимый ток линии 2-3

I_{расч 2-3};

Т.к. I_расч2-3=20А<I_дл.доп=60А, то принимаем провод АПВ сечением 10 мм².

Действительные потери напряжения для линии 2-3

%;

_1-3=_1-2+_2-3=2+2=4%.

Для остальных линий расчет аналогичен. Результаты сводим в таблицу 2.

Таблица 2. Расчет и выбор питающих и распределительных сетей, их защиты

Ли ния	Расчетные данные	Каталожные данные
	Приве денная длина линии, м	Сечение провода, мм2	Расчетные потери напряжения, %	Расчетный ток линии, А	Действительные потери напряжения, %	Длительный ток, А	Сече-ние, мм2
1	2	3	4	5	6	7	8
Первый пролет
2-3 2-4 2-5 2-6 2-7	36 34 39 48 25	6,8 6,4 7,3 7,5 3,95	2 1,9 2,2 2,3 2,95	20 20 20 16,7 16,7	4 3,9 4,2 4,3 4,95	60 60 60 60 32	10 10 10 10 4
Второй пролет
2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 2-8	24 57 47 41 34 21	2,95 7 5,7 5 4,18 1,55	2,9 2,69 3,7 3,23 2,6 2,38	16,7 16,7 16,7 16,7 16,7 10	4,06 3,85 4,3 4,4 3,76 3,54	32 60 39 39 39 24	4 10 6 6 6 2,5
Третий пролет
2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 2-8	24 57 47 41 34 21	2,95 7 5,7 5 4,18 1,55	2,9 2,69 3,7 3,23 2,6 2,38	16,7 16,7 16,7 16,7 16,7 10	4,06 3,85 4,3 4,4 3,76 3,54	32 60 39 39 39 24	4 10 6 6 6 2,5

Для защиты линии рабочего первого пролета выбираем 2 щита типа ЩО41-5102 с шестью автоматическими выключателями типа АЕ2041 с током комбинированного расцепителя I_Р=40А>I_РАСЧ=1,4.

Во втором пролете принимаем щиток ЩО41-5102 с шестью автоматами типа АЕ2041 с током комбинированного расцепителя I_Р=30А>I_РАСЧ=.

Момент нагрузки питающей линии 1-2

М_1-2=l_1-2=;

Сечение участка 1-2

;

Действительные потери напряжения для линии 1-2

%;

Приведенная длина линии 2-3

L_2-3 =L_o+;

Момент нагрузки линии 2-3

М_2-3=Рl_{прив 2-3}=;

По [1, табл. 12-2] выбираем провод АПВ сечением 4 мм² с I_дл=32 А.

Расчетный длительно допустимый ток для линии 1-2

I_расч1-2;

Т.к. выбранное сечение с I_дл=32 А больше расчетного I_Р = 6,4 А, то сечение выбрано правильно.

Расчетные потери напряжения для линии 2-3

U_2-3=-_1-2= 5 -1,1 =3,9%;

Сечение линии 2-3

;

По [1, табл. 12-2].намечаем провод АПВ сечением 2,5 мм² с I_дл=24 А.

Расчетный длительно допустимый ток линии 2-3

I_{расч 2-3} = ;

Т.к. I_{расч 2-3}=9,5А<I_дл.доп=24А, то делаем вывод, что сечение выбрано правильно.

Действительные потери напряжения для линии 2-3

%;

_1-3=_1-2+_2-3=1,1 +3,6= 4,7%.

Для защиты аварийного освещения в первом пролете выбираем щиток ЩО41-5101 с тремя автоматами АЕ2041 с током комбинированного расцепителя I_Р=20А>I_РАСЧ=1,4 9,5=13,3А.

Во втором пролете расчеты аналогичны и, исходя из этих расчетов, выбираем щиток ЩО41-5101 с автоматом АЕ2041 с током комбинированного расцепителя I_Р=15А>I_РАСЧ=1,47,1=10А.

1.2.6 Ремонтное и аварийное освещение

Аварийное освещение должно создавать на поверхностях, требующих обслуживания, освещенность 5% нормированной, что составляет 20 лк.

Для установки выбираем светильники УПД-500. По [1, табл. 4-16] для косинусной кривой силы света (Д) находим тогда

;

Расстояние от стен до светильников

l=(0,3…0,5) L=0,5 10= 5 м;

Расчет мощности и выбор ламп аварийных светильников производим по методу коэффициента использования (см. 1.2.3).

Световой поток

;

По световому потоку в [1, табл. 2-2] первом пролете подбираем лампы накаливания мощностью 500 Вт на напряжение 220В со световым потоком Ф_ном=8300 лм (Ф_ном отличается от Ф на 9%, что находится в пределах от -10% до +20%, установленных нормами). Во втором пролете количество аварийных светильников N=9 (Ф_ном отличается от Ф на 10%, что допустимо).

1.3 Расчет силовой сети

1.3.1 Выбор схемы электроснабжения цеха, типа силовых сборок

Ввиду неравномерного расположения электроприемников (двигатели станков) более рационально будет использовать силовые сборки (шкафы типа ШРС), запитанные по магистральной схеме электроснабжения, что увеличивает надежность работы электроустановок и уменьшает затраты на материал питающих линий. Распределительные шкафы имеют на вводах рубильник, а на отходящих линиях предохранители типа ПН-2.

Для питания осветительной сети принимаем щитки освещения типа ЩО41 с шестью автоматическими выключателями АЕ2041.

1.3.2 Расчет электрических нагрузок

Расчетную мощность определяем по методу упорядоченных диаграмм. принимаем из [2] коэффициент использования к_и=0,15.

Эффективное число приемников для РП-1

;

По графикам, приведенным в [2], определяем коэффициент максимума к_max=3,11.

Расчетная активная мощность

;

Учитывая, что n_эф<10, то расчетная реактивная мощность



Расчетный ток линии, питающей РП1

.

Распределительную сеть выполняем проводом марки АПВ. Для питания силовых пунктов выбираем кабель марки ААБГ.

Для остальных РП расчеты аналогичны. Результаты расчетов заносим в таблицу 3.

Таблица 3. Расчет мощностей и тока группы потребителей

Питающие магистрали и группы электроприемников	n	Установленная мощность кВт	Коэффициент Использования ки	cosц/tgц	nэ	kmax	Расчетная нагрузка
							Рmax, кВт	Qmax, квар	Smax, кВА
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
РП1 Станок для сверления щек Станок для заточки пил	5 2	62,5 5	0,12 0,17	0,4/2,3 0,65/1,17
Итого	7	67,5	0,15		4	3,11	31,5	19,3	38
РП2 Станок для опиловки щек	6	72,6	0,24
Итого	6	72,6	0,24		5	2,42	50,5	26,8	57,1

1.3.3 Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов и компенсирующих устройств

В промышленных электроустановках рост потребления реактивной мощности опережает рост активной мощности, поэтому на предприятиях имеет большое значение компенсация реактивной мощности и является одним из важнейших пунктов повышения КПД работы систем электроснабжения и улучшения качества электроэнергии.

Выбор трансформаторов для ТП

;

,

где Р_max - максимальная низковольтная нагрузка цеха с учетом осветительной, кВт;

К_зт - коэффициент загрузки трансформаторов;

N - количество трансформаторов.

Для установки на ТП намечает 2 варианта

1 вариант: 2h400 кВА;

2 вариант: 1h630 кВА.

Реактивная мощности, которую целесообразно передать через выбранный трансформатор по 1 варианту

;

Мощность НБК по первому этапу расчета

- квар;

Отрицательное значение мощности означает, что установка конденсаторов не требуется и .

,

где - расчетный коэффициент, определяемый по кривым в зависимости.

НБК вообще не требуется.

Реактивная мощность, которую целесообразно передать через трансформатор по 2 варианту

;

Мощность НБК по второму этапу расчета

Q_нк1= 259,1-241= 18,1 квар;

Дополнительная мощность НБК по второму этапу расчета

По кривым определяем расчетный коэффициент в зависимости от параметра К_Р1=14 при трехсменной работе цеха и К_Р2=20 по таблице, при длине кабельной линии 1,5 км.

Q_НК2 =259,1 - 18,1 - 0,34 h1 h630= 26,8 квар;

Принимаем мощность конденсаторной батареи Q_нк=44,9 квар.

Принимаем к установке комплектную конденсаторную установку УК - 0,38-54 на 54 квар стоимостью 0,55 тыс. руб. [17, табл. П2].

1 вариант

Выбираем два трансформатора типа ТСЗ-400/10 стоимостью 6,76 тыс. руб. [5, табл. 3.3].

Технические данные трансформаторов

?Р_х.х=1,3 кВт;

?Р_к.з=5,4 кВт;

?I_х.х=3%;

?U_к=5,5%.

Капитальные затраты по 1 варианту

К₁=6,76 тыс. руб.;

Стоимость потерь электроэнергии в трансформаторе

0,82 тыс. руб.,

где С_о - стоимость электроэнергии, руб./кВтhч;

п - число трансформаторов;

К_э - экономический эквивалент реактивной мощности, кВт/квар;

Т_в - время работы трансформатора в году, ч;

К_зт - коэффициент загрузки трансформатора;

- время потерь, ч.

Стоимость амортизационных отчислений

С_а1=Р_а тыс. руб.,

где Р_а - норма амортизационных отчислений, %.

Полные эксплуатационные расходы

С_э1=С_пт1+ С_а1=0,82+0,42=1,24 тыс. руб.;

Общие ежегодные затраты

З₁=;

2 вариант

Выбираем конденсаторную установку типа УК - 0,38-54 на 54 квар стоимостью 0,55 тыс. руб. и трансформатор типа ТСЗ-630/10 стоимостью 4,2 тыс. руб. [5, табл. 3.3].

Технические данные трансформатора

?Р_х.х=2 кВт;

?Р_к.з=7,3 кВт;

?I_х.х=1,5%;

?U_к=5,5%.

Капитальные затраты по 2 варианту

К₂=4,2+0,55=4,75 тыс. руб.;

0,54 тыс. руб.;

Стоимость потерь электроэнергии в конденсаторах

тыс. руб.,

где - удельные потери активной мощности конденсаторов напряжением 0,38 кВ/квар [17, табл. П2].

С_а2 = тыс. руб.;

С_э2 =0,54+0,0028+0,29=0,83 тыс. руб.;

З₂= тыс. руб.

Т.к. ежегодные затраты по 1 варианту меньше чем по 2 варианту, то принимаем к установке ТП два трансформатора типа ТСЗ-400/10.

1.3.4 Расчет и выбор распределительной силовой сети цеха и ее защита с составлением сводной таблицы

Длительный ток станка для сверления щек

;

Кратковременный ток линии

I_кр=5 I_дл= 5 52,5 =262,5А;

По [4, табл. 2.7] выбираем провод АПВ 16 мм² с I_{норм.доп}=60А т. к. I_{норм.доп}=60А > I_дл=52,5А, то сечение выбрано правильно.

Номинальный ток плавкой вставки предохранителя

;

По [2, табл. 11.1] выбираем предохранители НПН с I_{ном.вст}= 120 А.

Проверяем линию по условию

I_{норм.доп} ? к_зI_з,

где к_з = 0,33 - коэффициент запаса для плавких вставок;

I_з - ток защиты (номинальный ток плавкой вставки предохранителя).

I_{норм.доп}=39,6А ? к_зI_з=27,5 А.

Делаем вывод, что провод и предохранитель выбраны правильно.

2. Организационно-технологическая часть

2.1 Система планово-предупредительного ремонта электрооборудования цеха и составление его графика

Для своевременного проведения очередных ремонтов по системе ППТОР на заводах составляют график ремонта оборудования на год. Годовой план-график ППТОР составляется с охватыванием каждой единицы оборудования участка сети с группировкой по классам.

План-график ППТОР составляется на основании данных о периодичности межремонтного цикла и межремонтных периодов.

Система ППТОР предусматривает проведение следующих видов работ по техническому уходу и ремонту оборудования, межремонтное обслуживание и ремонтные работы. Трудоемкость ремонтных работ определяется путем умножения трудоемкости одной ремонтной единицы по соответствующему виду ремонта на категорию сложности. Трудоемкость всех ремонтных работ в каждом месяце по плану должна быть одинаковой, чтобы не было недостатка и избытка работ.

Структуру ремонтного цикла, межремонтного периода, количества текущих ремонтов для оборудования цеха заносим в таблицу 11.

Таблица 11. Структура ремонтного цикла

Наименование оборудования	Продолжительность	Количество текущих ремонтов	Структура ремонтного цикла
	Ремонтного цикла, лет	Межремонтного периода, мес.
1	2	3	4	5
Двигатели станков Закалочная установка Распределительные пункты	8 5 10	6 6 12	15 9 9	К1…Т1…Т14…К2 В…Т1…Т8…К1 В…Т1…Т8…К1

Количество текущих ремонтов определяем по формуле



где Т_ц - продолжительность ремонтного цикла, лет;

t_м.р - продолжительность межремонтного периода, мес.

Продолжительность ремонтного цикла и межремонтного периода двигателей берем с учетом поправочного коэффициента в_{0 тц}=0,85, в_{0 м.р}=0,7 [10, табл. 4.2, стр. 98].

Т_ц=Т_таблh в_{0 тц}=9h0,85=8 лет;

t_м.р=t_таблh в_{0 м.р}=9h0,7=6 мес.;

где Т_табл - продолжительность ремонтного цикла [10, табл. 4.1];

t_табл - продолжительность межремонтного периода [10, табл. 4.1].

2.2 Подсчет количества рабочих-ремонтников для выполнения работ предусмотренных графиком ППТОР

Расчет эффективного времени работы одного рабочего за год.

Разработка баланса рабочего времени необходимо для последующего расчета численности рабочих.

Таблица 13

Наименование	Единицы измерения	Показатели
1	2	3
Календарный фонд времени Нерабочие дни, всего в том числе: праздничные выходные Номинальный фонд рабочего времени Невыходы на работу, всего в том числе: очередные отпуска дополнительные отпуска учащихся болезни выполнение гос. и обществ. обяз. Эффективный фонд рабочего времени Номинальная продолжительность рабочего времени Внутрисменные недоработки Эффективная продолжительность рабочего времени Эффективный фонд рабочего времени в год	дни дни дни дни дни дни дни дни дни дни дни час час час час	365 114 12 102 251 34 24 1 8 1 217 8 0,2 7,8 1693

График ППТОР

Количество рабочих ремонтников определяется исходя из плановой трудоемкости ремонтных работ в соответствии с графиком ППТОР

,

где Т_рем - трудоемкость ремонтных работ, чел.-ч;

Т_эф - эффективный фонд рабочего времени в год, ч;

к_в - коэффициент выполнения норм.

Из-за большого количества оборудования принимаем бригаду ремонтников из 2 человека с учетом того, что ремонтники будут выполнять ремонт соседних участков цеха.

Размещено на Allbest.ru

...