Электроснабжение цеха металлорежущих станков

ВВЕДЕНИЕ

Не одно промышленное предприятие в мире в настоящее  время не обходится без потребления  электрической энергии. Системы электроснабжения промышленных предприятий при этом могут быть самыми разнообразным, от простейших без трансформации напряжения, до сложнейших многоуровневых с суммарной длиной кабельных линий до нескольких сотен километров.

Поэтому очень  остро для систем электроснабжения промышленных предприятий стоят  вопросы оптимизации потерь мощности и электроэнергии, надежности электроснабжения и качества электрической энергии. Данные вопросы целесообразно решать на стадии проектирования систем электроснабжения.

В настоящее  время при разработке систем электроснабжения промышленных предприятий стараются  максимально приблизить источники  высокого напряжения 35-220 кВ и электроустановкам  потребителей с ПГВ, размещаемые  рядом с энергоемкими производственными  корпусами; резервирование питания  для отдельных категорий потребителей закладываются в схему СЭС  и в самих элементах.

Целью данной работы является создание оптимальной  схемы низковольтного электроснабжения цеха металлорежущих станков.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: рассчитать электрические  нагрузки; разработать оптимальные  схемы низковольтного электроснабжения цеха; выбрать электрооборудование  в том числе: силовые трансформаторы, компенсирующие устройства, проводники, коммутационную аппаратуру.

Для иллюстрации  принятых решений выполнить два  чертежа на листах формата А1.

Исходными данными  на проект служат:

1. План расположения оборудования цеха.
2. Мощности электроприемников цеха.

1.РАСЧЕТ  СИЛОВОЙ НАГРУЗКИ

 

Расчет силовой  нагрузки производится в два этапа. На первом этапе рассчитывается суммарная  нагрузка цеха для выбора трансформаторов  цеховой КТП. На втором этапе определяются нагрузки по группам подключения электроприемников, перечень которых дан в таблице 1.1.

 

Таблица 1.1.

Перечень  электроприемников

№  на плане	Наименование электроприемника	Pэп,кВт	Примечание
1	2	3	4
1,11,40	Электропривод раздвижных ворот	2,8	1-фазные ПВ=25%
2-4	Универсальные заточные станки	14
5,10	Заточные станки для червячных  фрез	16,5
6,7	Резьбошлифовальные станки	15
8,9	Заточные станки для фрезерныз головок	10,5
12,13,17-19	Круглошлифовальные станки	18
14-16	Токарные станки	17
20-22	Вентиляторы	8,5
23,24,29,30,26,37	Плоскошлифовальные станки	35
25-28,34,35	Внутришлифовальные станки	8,8
31	Кран-балка	11кВА	ПВ=40%
32,33,38,39	Заточные станки	3,5

 

 

 

 

Мощности кранов с повторно- кратковременным  режимом работы необходимо привести к длительному режиму по формуле:

 

                                       

,                           (1.1)

Здесь P_ном – Приведенная к длительному режиму мощность;

S_n - паспортная мощность;

ПВ – продолжительность включения, о.е.

 

 кВт

   кВт

Расчет суммарной  цеховой нагрузки выполнен в таблице 1.2 в следующем порядке.

Для каждой группы одинаковых электроприемников (ЭП) определены значения коэффициента использования К_иi и коэффициента мощности tgφ_i по [1,табл.1.5.1].

Средние активные P_cpi и реактивные мощности Q_cpi каждой группы одинаковых электроприемников рассчитаны по формулам:

 

,     (1.2)

     (1.3)

Где P_номi – номинальная мощность одного электроприемника в i-ой группе, кВт.

 Средневзвешенные  коэффициенты К_иср и tgφ_cp по цеху в целом определялись по формулам:

 

                  (1.4)

     (1.5)

Здесь P_{ном ∑} - суммарная номинальная мощность электроприемников всех электроприемников цеха, кВт.

 

 

Эффективное число электроприемников находится по формуле:

,                                      (1,6)

 

Где Р_{ном max} – наибольшая номинальная мощность одного электроприемника цеха.

Коэффициент расчетной нагрузки K_p определяется по [2, табл. 2] в зависимости от средневзвешенного коэффициента использования и эффективного числа электроприемников 

          Расчетная  активная и реактивная нагрузка  цеха в целом:

 

,     (1.7)

     (1.8)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.2.

Расчет  электрических нагрузок для трансформаторов  КТП

Исходные данные						Средняя мощность группы ЭП		nэ	Кр	Расчетная мощность
По заданию				По справочным данным		Pср, кВт	Qср, кВАр			Рр,кВт	Qр, кВАр
Наименование электроприемника	Кол-во ЭП nф	Номинальная мощность, кВт		Ки	tgj
		одного ЭП	общая
Токарные станки	3	8,5	25,5	0,14	1,73	3,57	6,18
Электропривод раздвижных ворот	3	2	6	0,15	1,73	0,9	1,56
Универсальные заточные станки	3	3,5	10,5	0,14	1,73	1,47	2,54
Заточные станки для червячных  фрез	2	8	16	0,14	1,73	2,24	3,88
Резьбошлифовальные станки	2	5,2	10,4	0,14	1,73	1,456	2,52
Заточные станки для фрезерных  головок	2	3,2	6,4	0,14	1,73	0,896	1,55
Круглошлифовальные станки	5	9,6	48	0,14	1,73	6,72	11,63
Вентиляторы	3	4,5	13,5	0,8	0,75	10,8	8,10
Плоскошлифовальные станки	6	28	168	0,14	1,73	23,52	40,69
Внутришлифовальные станки	6	10,4	62,4	0,14	1,73	8,736	15,11
Кран-балка	1	7,6	7,6	0,2	0,62	1,52	0,94
Заточные станки	4	2,8	11,2	0,14	1,73	1,568	2,71
Итого	40		385,5	0.16	1,54	63,396	97,40	5	2	126,79	194,81

 

 

 

 

2.РАСЧЕТ  ОСВЕТИТЕЛЬНОЙ НАГРУЗКИ

 

Кроме силовой  нагрузки в цехе имеется осветительная  нагрузка, расчетная величина которой  определяется по формуле (2.1)

 

P_р.о.= Р_уст ∙ К_с ∙ К_ПРА,          (2,1)

Где: Р_уст – Установочная мощность ламп;

         К_с – коэффициент спроса;

         К_ПРА – Коэффициент, учитывающий потери мощности в пускорегулирующей аппаратуре.

Для определения  установочной мощности ламп необходимо найти их количество, которое зависит  от размещения светильников в цехе.

Размещение  светильников в плане и в разрезе  цеха определяется следующими размерами:

Н=8м, Н_в=4м – заданными высотами цеха и вспомогательных помещений;

h_c= 2м - расстоянием светильника от перекрытия;

h_п= Н - h_c – высотой светильника над полом;

h_p = 1 м – высотой расчетной поверхности над полом;

h = h_п - h_p – расчетной высотой;

L – расстояние между соседними светильниками или рядами ламп;

I – расстояние от крайних светильников до стены.

Основное  требование при выборе расположения светильников заключается в доступности  их при обслуживании. Кроме того, размещение светильников определяется условием экономичности. Важное значение имеет отношение расстояния между  светильниками или рядами светильников к расчетной высоте λ=L / h, уменьшение его приводит к удорожанию осветительной установки и усложнению ее обслуживании, а чрезмерное увеличение приводит к резкой неравномерности освещения и к возрастанию расходов энергии.

При лучшем освещении легче обнаруживаются недостатки, допускаемые при обработке  деталей и, следовательно, улучшается качество продукции. В свою очередь, недостаточное или нерациональное освещение могут стать причиной повышения травматизма, так как  при недостаточной освещенности затрудняется различение опасных частей станков.

Существуют  два вида освещения: естественное и  искусственное.

 Роль естественного освещения  в обеспечении благоприятных  условий труда на производстве  очень велика. За счет дневного  света в помещениях можно добиться  высокого уровня освещенности  на рабочих местах; естественный  свет наиболее привычен для  глаза человека.

 Для искусственного освещения в настоящее время используют несколько видов источников света. Основными из них являются лампы накаливания, люминесцентные лампы, специальные лампы с повышенной световой отдачей – ртутные высокого и сверхвысокого давления.

 

Для освещения  цеха металлорежущих станков предварительно выбираем светильники РСП 05-700-001с  ртутно-кварцевыми лампами с исправленной цветностью типа ДРЛ. Для выбранного светильника РСП 05-700-001, имеющего глубокую кривую силы свечения по [3,с.260,таблица 10.4] принимаем λ=1. Для освещения вспомогательных помещений выбраны светильники ЛПО 12-2х40-904 с люминесцентными лампами ЛБ, для которых λ=0,9.

       Находим  значение расчетной высоты h для цеха и вспомогательных помещений по формуле:

 

        ,      (2.2)

 

    Следовательно, расстояние между рядами светильников в цехе и во вспомогательных помещениях:

 

      (2.3) 

         

    В соответствии с полученными значениями L выполнено размещение светильников в цехе металлорежущих станков которое показано на

 рисунке 2.1.

 

 

 

 

 

 

Для определения  мощности ламп методом коэффициента использования рассчитывается световой поток каждого светильника, необходимый  для получения нормы освещённости:

    

(2.4)

 

Где Ф –  световой поток одного светильника, лм;

Е_н – нормированная минимальная освещенность, лк;

К_зап = 1,5 – коэффициент запаса;

S – площадь помещения, m²;

z = 1,15- коэффициент неравномерности для ламп ДРЛ;

ŋ- коэффициент использования светового потока, о.е.;

N- число светильников.

Для вспомогательных  помещений по формуле (2.4) при подстановки в неё вместо числа светильников N числа рядов n люминесцентных ламп рассчитывается световой поток ламп одного ряда.

Норма освещенности для станочного отделения цеха  – Е_Н.i  =300лк [4,c.94-100.]

Коэффициент использования светового потока является функцией индекса помещения  i:

   (2.5)

 

 
Здесь А – длина помещения, m;

 В – ширина помещения, m.

Индекс помещения  для станочного отделения цеха  согласно плану:

 

 

 

 

Кроме индекса  помещения, для нахождения коэффициента использования светового потока необходимо знать коэффициенты отражения  потолка, стен и рабочей поверхности. Для чистого бетонного потолка, бетонных стен с окнами и темной расчетной поверхностью: р_п= 70%, р_с=50%, р_р=30% [4,табл.5-1] .

По [4,табл.5-9] определили коэффициент использования светового потока для половины станочного отделения –ŋ= 90%.

В соответствии с планом размещения светильников (рис. 1.1.) определяем требуемый световой поток для половины станочного отделения

 

 

          По [4, табл.2,15] выбираем лампы ДРЛ 400, имеющие мощность ламп Р_ном = 400 Вт и световой поток Ф_ном =19000лм. Световой поток выбранных ламп отличается от расчетного значения на 7,5%,что допустимо [3,с.261].

 

Индекс помещений  для бытовки:

[4,табл.5.11].

 

Требуемый световой поток для одного ряда светильников в бытовке:

   

лм

 

   Выбираем лампы ЛБ40-1, имеющие  мощность P_ном =40 Вт и световой поток Ф_ном = 3000 лм.

 

      Определяем число светильников N в одном ряду:

                                            (2.6)

 

Здесь 2- число ламп в одном светильнике  ЛПО12-2х40-904:

 

 

Суммарная длина N светильников ЛПО12-2х40-904

        (2.7)

Здесь L₁ = 1,54m – длина одного светильника ЛПО12-2х40-904 [4,табл.3-9].

Аналогичным образом рассчитано число светильников и их суммарная длина для вспомогательных  помещений, расчет показан в таблице 2.1. При этом для всех вспомогательных  помещений выбраны светильники  ЛПО12-2х40-904 с лампами ЛБ40-1

Общее число светильников ЛПО12-2х40-904 в цехе:

N_л =4

                                                                                                     Таблица 2.1.

 

Расчет числа  светильников для помещений цеха

Помещение	Ен, лк	h, м	А, м	В, м	n	i	η, о.е.	Ф, лм	N
Станочное отделение		5	50	30		3,75	0,9	20536	42
Заточное отделение	300	2,34	18	8,2		2,4	0,9	3514	21
Резьбошлифовальное отделение			8	6		1,46	0,9	4000	6
Бытовка	75	2,34	6	6	1	1,28	0,48	4218	2
Инструментальная			6	6	1	1,28	0,48	4218	2
Склад			6	6	1	1,28	0,58	3491	2
Кладовая			6	5	1	1,16	0,58	2909	2
Вентиляционная			6	6	1	1,28	0,48	4218	2
Щитовая			4	6	1	1,02	0,48	5625	1
Доп. помещение			6	6	1	1,28	0,48	4218	2