Цех металлорежущих станков

Введение

Важнейшая роль в экономике  страны принадлежит машиностроению. От темпов развития машиностроения характерно зависит рост механической оснащенности всех отраслей народного хозяйства.

Машиностроение характерно чрезвычайным многообразием технологических  процессов, в которых используется электроэнергия: литейное производство и сварка, обработка металлов давлением  и резанием, упрочняющая термообработка, нанесение защитных и отделочных покрытий и т.д.

Предприятия машиностроения широко оснащены электрифицированными подъемно-транспортными механизмами, насосными компрессорными установками, механообрабатывающим и сварочным  оборудованием. Автоматизация в  машиностроении затрагивает не только отдельные технологические агрегаты и вспомогательные механизмы, но и целые комплексы, автоматизированные поточные линии, цеха и заводы.

Научно-технический прогресс предполагает рост энерговооруженности  в промышленности за счет совершенствования  и внедрения нового, экономичного и технологичного электрооборудования. Электроприемники, преобразующие электрическую  энергию в другие виды энергии, прочно занимают ведущее положение в  подавляющем большинстве производственных процессов.

Постоянное повышение  энерговооруженности производства обеспечивается опережающим развитием  электроэнергетики.

Эффективность производства и качества продукции во многом определяются надежностью средств производства и, в частности, надежностью электрооборудования.

Интенсивное развитие технических  средств вызвало необходимость  совершенствования методики проектирования и создания на ее основе новых высокоэффективных  предприятий. В современных условиях эксплуатация электрооборудования  требует все более глубоких и  разносторонних знаний, а задачи создания нового или модернизация существующего  электрифицированного технологического агрегата, механизма или устройства решаются совместными усилиями технологов, механиков, электриков.

Реконструкция действующих  производств при использовании  современного оборудования, на базе энергосберегающих  технологий – одна из основных задач  перевооружения производства.

В условиях научно-технического прогресса значительно усложнились  взаимоотношения человека с природой. Научно-технический прогресс создал огромные возможности для покорения  сил природы, а вместе с тем  для ее загрязнения и разрушения. Промышленный прогресс сопровождается поступлением в биосферу огромного  количества загрязнений, которые могут  нарушить природное равновесие и  угрожать здоровью людей.

Курс на интенсификацию экономического развития требует дальнейшего повышения  эффективности использования природных  ресурсов. Исходя из этого, намечено расширить  научную разработку фундаментальных  и прикладных проблем охраны природы, а также повысить эффективность  использования имеющегося оборудования.

Актуальность темы курсового  проекта соответствует задаче технического перевооружения – созданию высокоэффективного энергосберегающего производства.

 

1 Краткая характеристика  и спецификация оборудования  цеха

Цех металлорежущих станков (ЦМС) предназначен для серийного  производства деталей по заказу.

ЦМС предусматривает наличие  производственных, служебных, вспомогательных и бытовых помещений. Металлорежущие станки различного значения размещены в станочном, заточном и резьбошлифовальном отделениях.

Транспортные операции выполняются кран-балкой и наземными электротележками.

Цех получает ЭСН от собственной  цеховой трансформаторной подстанции (ТП), расположенный на расстоянии 1,3км от ГПП завода. Подводимое напряжение – 10 или 35 кВ. ГПП подключена к энергосистеме (ЭНС), расположенной на расстоянии 15 км.

Потребители ЭЭ относятся  к 2 и 3 категории надёжности электроснабжения. Количество рабочих смен- 3. Грунт в районе цеха - глина при температуре +5 ⁰С.

Каркас здания сооружен из блоков – секций, длиной 6 и 8 м каждый.

Размеры цеха А × В × Н = 50 × 30 × 8 м.

Все помещения, кроме станочного отделения, двухэтажные высотой 3,6 м. Перечень ЭО цеха металлорежущих станков  дан в таблице 3.15 по литературе [1].

Мощность электропотребления (Р_эп) указана для одного электроприёмника. Расположение основного ЭП показано на плане цеха, представленном на рисунке А.1 Приложения А.  

2 Расчет нагрузок цеха

2.1 Расчёт мощности освещения

Сети электрического освещения  характеризуются большой разветвлённостью и протяжённостью. Основное требование ПУЭ к их расчёту заключается в выборе таких площадей сечений проводов при которых отклонения напряжения на источниках света находятся в допустимых пределах.

Расчёт площади сечения  проводов в сетях освещения проводят по допустимым потерям напряжения и по допустимому нагреву проводов. Из двух найденных площадей сечения принимают  большее.

Определяем площадь помещения S, м² :

S = A  (2.1.1)

S = 1500 м²

Предварительно размещаем  светильники на плане участка, определить их количество. N = 74, шт.

Определяем по справочной литературе [ 1 ] параллельно освещённость рабочих мест .

Определяем удельную мощность освещения W,  

W = 4,3

Определяем расчетную  мощность ламп P_расч.л , кВт

P_расч.л = (2.1.2)

P_расч.л = кВт

Выбираем ДРЛ = 250

Определяем активную мощность освещения P_осв ,  кВт:

P_осв =   (2.1.3)

P_осв = 

Определяем реактивную мощность ламп основного освещения Q_осв, Вар

Q_осв = P_осв тgφ (2.1.4)

Q_осв = 17,6 1,44 = 25,34 Вар

Определяем полную расчетную  мощность основного освещения S_p, кВА

(2.1.5)

 

Определяем ток расчетный  осветительный нагрузки I_осв, А

(2.1.6)

 

2.2 Расчёт максимальных нагрузок цеха

При разработке проекта электроснабжения промышленного предприятия необходимо определить электрическую нагрузку, передачу которой требуется обеспечить для нормальной работы объекта. В  зависимости от этого значения, называемого  расчетной нагрузкой, выбираем источник электроснабжения и все оборудование электрической сети: линии, трансформаторы, распределительные устройства. Неточность определения расчетной нагрузки приводит или к перерасходу шин, кабелей и проводов, или к низкой надежности электроснабжения.

Для правильного и точного  выбора трансформаторов, кабелей, шинопроводов необходимо рассчитать электрические нагрузки цеха. Для определения расчётных нагрузок применяем метод упорядоченных диаграмм (метод коэффициента максимума).

Расчет нагрузок групп  приемников.

1 Определяем номинальную мощность электрического электроприемника, кВт

,  (2.2.1)

где - мощность электроприемника, кВт;

ПВ - коэффициент продолжительности  включения для электроприемника  в повторном кратковременном режиме.

2 По справочной литературе коэффициент использования К_и для каждого электроприемника.

3 Определяем среднюю активную нагрузку за наиболее загруженную смену каждого электроприемника , кВт:

= К_и  (2.2.2)

4 Определяем по справочной литературе коэффициент мощности cosφ, tgφ для каждого электроприёмника.

5 Определяем среднюю и реактивную мощности за наиболее загруженную смену каждого ЭП Q_см, кВАр.

Q_см =  P_см· tgφ (2.2.3)

6 Определяем номинальный ток каждого ЭП I_н, А.

а) ПВ = 1 ; I_н = ;   (2.2.4)

б) ПВ ǂ  1 ; I_н =; 0,38(кВ).

в) I_н ;

г) 1ф. Э.П. I_н = ; 0,22(кВ).

Из-за отсутствия данных принимаем:

ɳ = 0,8.              P_н ≤ 30 кВт;

ɳ = 0,85.            P_н … 50 кВт;

ɳ = 0,9.              P_н ˃ 50 кВт.

7 Определяем количество одинаковых ЭП, на участке n, штук.

8 Определяем суммарную номинальную мощность одинаковых

  P_нΣ=n·P_н (2.2.5)

9 Определяем суммарную среднюю мощность

P_смΣ= n·P_см;

Q_смΣ= n·Q_см.

10 Определяем суммарную номинальную и среднюю мощности всех ЭП цеха.

11 Определяем групповой коэффициент использования

К_и.гр. =

12 Определяем отношение наибольшей номинальной мощности ЭП участка к наименьшей  

m =

13 Определяем эффективное число ЭП цеха n_э.

14 Определяем расчётные нагрузки по цеху:

Р_расч..= К_м · Р_смΣ ;

Q_расч. = К_м ·Q_смΣ ;

S_{расч .}=

I_расч. =

Пример - Расчёт выполнил для электроприёмника №1.

1 кВт

2 К_и = 0,05

3 = 0,05    = 0,1 кВт

4 cosφ = 0,5;   тgφ = 1,73

5 Q_см =  0,1· 1,73  = 0,17 кВАр

6 I_н = ;    I_н А ,

7 n = 3 шт.

8  P_нΣ = 3·2,0 = 6 кВт

9 P_смΣ = 3·0,1 = 0,3; кВт

 Q_смΣ = 3·0,17 = 0,51 кВАр

10 Р_ном,Σ = 483,5

11 К_и.гр. =

12 m = = 26

13 n_э  = 0,54*40 = 22

14 Р_расч..= 1,5 · 84,75= 127,2;   Q_расч.= 1,5 ·100,01= 150,02 ;

S_{расч .}= =; I_расч. = = 250

Расчет для остальных  ЭП выполнен аналогично, и получившиеся результаты  записаны в таблицу 2.2.1.

Таблица 2.2.1 – Расчет эффективного числа ЭП n _э

Рном,Σ	N		Рном.1	N1			nэ
483,5	40	26	272	8	0,56	0,2	22

При К_и.гр.< 0,2 n_э  определяется табличным методом.

 

 

 

3 Выбор трансформаторной  подстанции

3.1 Расчёт компенсации  реактивной мощности

Компенсация реактивной мощности или повышение коэффициента мощности электроустановок промышленных предприятий  имеет большое народнохозяйственное значение и является частью общей  проблемы повышения КПД работы систем электроснабжения и улучшения качества отпускаемой потребителю электроэнергии.

Передача значительного  количества реактивной мощности из энергосистемы  к потребителям вызывает возникновение  дополнительных потерь активной мощности и энергии во всех элементах системы  электроснабжения.

Затраты, обусловленные этой передачей, можно уменьшить или  даже устранить, если устранить влияние  реактивной мощности в сетях низкого  напряжения.

Компенсация реактивной мощности с одновременным улучшением качества электроэнергии непосредственно в  сетях промышленных предприятий  является одним из основных направлений  сокращения потерь электроэнергии и  повышения эффективности электроустановок предприятия.

Для компенсации реактивной мощности применяются специальные,компенсирующие устройства, являются источниками реактивной энергии емкостного характера.

Для выбора компенсирующего  устройства определяем реактивную мощность передаваемую от энергосистемы

Q_э = tgφ_э (P_расч.+P_осв.)  (3.1.1)

где tgφ- коэффициент реактивной мощности заданной энергосистемы,

tgφ_э = 0,2

Q_э = 0,2 (127,2+17,6) = 28,96

Определяем расчетную  мощность компенсирующей установки

Q_{ку.расч .}= (Q_расч.+Q_осв.)-Q_э (3.1.2)

Q_{ку.расч} = (150,02 +25,34)-28,96 = 146,3

По справочной литературе выбираем компенсирующее устройство

                    Q_ку   ≥ Q_{ку.расч} 100 ≥ 146,3

Выбираем конденсаторную установку 2АКУ- 0,4-75-1 ОЗУ ближайшую по мощности к расчётному значению и определяем фактический коэффициент реактивной мощности после установки компенсирующих устройств

tgφ = = = 0,3 (3.1.3)

Условие выполняется, принимаем  установку 2АКУ- 0,4-75-1 ОЗУ. Выбранную БК размещаем на РУНН - 0,4кВ трансформаторная подстанция, так как установка батареи в РУВН увеличит мощность трансформатора, за счёт передачи, через него реактивной мощности от сети.

Выбираем автоматический выключатель и кабель для подключения  компенсирующего устройства по условию:

U_ном.а ≥ U_сети   400 ˃ 380