Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 28
Содержание 1. Основная часть. Проектирование электроснабжения завода
1.1 Технологический процесс производства
1.2 Исходные данные на проектирование
1.3 Проектирование электроснабжения механического цеха
1.3.1 Расчет электрических нагрузок механического цеха
1.4 Расчет силовой и осветительных нагрузок завода
1.4.1 Картограмма электрических нагрузок завода
1.5 Компенсация реактивной мощности и выбор числа цеховых трансформаторов
1.6 Определение потерь в цеховых трансформаторах
1.7 Расчет нагрузки синхронных двигателей
1.8 Выбор высоковольтной батареи конденсаторов
1.9 Технико-экономический расчет вариантов внешнего электроснабжения
1.10 Выбор оборудования и расчет токов короткого замыкания U>1кВ
1.10.1 Расчет суммарного тока КЗ
1.10.3 Выбор трансформаторов тока
1.10.4 Выбор трансформаторов напряжения
1.10.5 Выбор выключателей нагрузки
1.10.6 Выбор силовых кабелей отходящих линий
1.11 Выбор оборудования для электроприемников цеха
1.11.1 Расчет токов короткого замыкания на U<1 кВ
1.12 Релейная защита и автоматика
1.13 Заземление и молниезащита ГПП
1.13.2 Расчет молниезащиты ГПП
2. Специальная часть. Автоматическое регулирование мощности конденсаторов
2.1 Общие сведения о компенсации реактивной мощности
2.2 Определение мощности батарей конденсаторов
2.3 Размещение конденсаторов и автоматизации их работы
3. Расчет для низковольтной батареи конденсаторов
4. Безопасность жизнедеятельности
4.1 Анализ условий труда в механическом цехе
4.2 Акустический расчет механического цеха
4.2.1 Определение допустимых уровней звукового давления Lдоп
для расчетных точек
4.3 Обеспечение пожаробезопасности рабочего процесса
4.3.1 Расчет количества огнетушителей
4.3.2 Разработка вопросов пожарной безопасности в цехах
Основой рационального решения комплекса технико-экономических вопросов при проектировании электроснабжения современного промышленного предприятия является правильное определение ожидаемых электрических нагрузок. Определение электрических нагрузок является первым этапом проектирования любой системы электроснабжения. Значения электрических нагрузок определяют выбор всех элементов и технико-экономические показатели проектируемой системы электроснабжения. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты в системе электроснабжения, расход цветного металла, потери электроэнергии и эксплуатационные расходы. Ошибка при определении электрических нагрузок приводит к увеличению экономических и ухудшению технических показателей промышленного предприятия. Также необходимо рассчитывать экономически и технически целесообразный объем реактивной мощности, потребляемый из энергосистемы и сделать правильный выбор средств компенсации, их мощности и места размещения. От этого также будет зависеть эффективность использования энергетических ресурсов и оборудования. Для определения оптимального варианта схемы внешнего электроснабжения, параметров электросети и ее элементов, необходимо проведение технико-экономических расчетов. При этом необходимо произвести всесторонний анализ технических и экономических показателей. Только сопоставление и анализ всех технико-экономических показателей, характеризующих возможные варианты, позволяет провести выбор наилучшего решения. Следующим этапом расчетов является окончательное определение схемы электроснабжения и ее параметров, выбор необходимого электрооборудования, проводов и кабелей. Большое внимание следует также уделять вопросам охраны труда и оценки экономической эффективности принимаемых решений. Предприятие специализируется на изготовлении керамической плитки, санитарно-технической керамики, кислотоупоров и другой огнеупорной продукции. Технологический процесс производства включает следующие стадии: карьерные работы, подготовка глиняной массы, формирование изделий, сушку отформованных изделий, обжиг изделий и упаковку. Добыча глины осуществляется в карьерах. Метод добычи должен быть увязан с мощностью пласта и характером залегания глин. Транспортирование глины из карьера на завод осуществляется по-разному. Экономически выгодным и обеспечивающим бесперебойную подачу глины на завод считается рельсовый транспорт. Безрельсовый транспорт используется с учетом местных условий. В зависимости от свойств исходного сырья и вида изготовляемой продукции подготовку глиняной массы осуществляют полусухим, пластическим и шликерным (мокрым) способами. По первому способу сырьевые материалы после дробления на вальцах выдерживают в сушильном барабане (до остаточной влажности 6-8%), затем измельчают в дезинтеграторе, просеивают, увлажняют (до влажности 8-12%) и перемешивают. Полусухой способ подготовки глиняной массы используется при производстве плиток для облицовки стен, полов и др. При пластическом способе подготовки глиняной массы исходное сырье дробят, тонко измельчают и увлажняют до получения однородной пластичной массы влажностью 8-22%. Этот способ применяется при производстве глиняного кирпича, керамических камней, черепицы, труб. По шликерному способу подготовки глиняной массы высушенные сырьевые материалы измельчают в порошок и смешивают с водой до получения однородной массы - шликера, который используют для получения изделий способом литья (санитарно-технические изделия, декоративная керамика и др.) или после его сушки в распылительных башенных сушилках. Технология получения пресс-порошка в распылительных сушилках заключается в совмещении процессов обезвоживания, дробления и сепарации керамической массы. Обезвоживание ее в распылительных сушилках позволяет в 3,5 раза повысить производительность труда и в 1,5 раза сократить капитальные затраты на производство готовой продукции. Формирование изделий осуществляется на прессах: при первом способе подготовки глиняной массы - гидравлических и механических, при втором - ленточных вакуумных или безвакуумных. Вакуумирование глины способствует повышению плотности изделий на 6-8% (прочность увеличивается на 30-40%) и снижению их водопоглощения. Основными способами производства керамических стеновых материалов являются пластические для подготовки глиномассы и формирования изделий (рисунок 1). Рисунок 1 - Схема технологического процесса производства керамических кирпича и камней по пластическому способу: 1 - приготовление глиняной массы; 2 - формование изделий; 3 - сушка отформованных изделий; 4 - обжиг высушенных изделий
При пластическом способе производства керамических изделий технологический процесс усложняется, однако создается возможность получать высокопустотные, укрупненные керамические стеновые материалы, при этом повышается качество изделий, их морозостойкость. Сушка изделий - обязательная промежуточная стадия технологического процесса производства керамических изделий. Ускорение процесса сушки изделий достигается в сушилах периодического (камерных) и непрерывного (туннельных) действия. Туннельный способ сушки является более прогрессивным по сравнению с камерным. Сушило представляет собой туннель длиной от 20 до 45 м, внутри которого уложены рельсы. Продолжительность процесса сушки составляет от 24 часов до 3 суток. Изделия необходимо высушить, чтобы содержание влаги в них не превышало 5%, во избежание неравномерной усадки и растрескивания при обжиге. Обжиг изделий производят в кольцевых и туннельных печах непрерывного действия. Туннельные печи экономичнее кольцевых в силу более высокого уровня механизации производства, а также лучшего использования тепловой энергии. Туннельная печь - это туннель длиной от 60 до 230 м в зависимости от размеров обжигаемых изделий, шириной 3-5 м, высотой около 2 м. Условно печь делят на три зоны - подогрева, обжига и охлаждения, которые последовательно в течении 18-36 ч проходят вагонетки с кирпичом-сырцом. При достижении максимальной температуры обжига изделия подвергаются изотермической выдержке для выравнивания температуры по всей их толще. Охлаждение их ведут очень медленно, постепенно снижая температуру до 500-600С. Производительность туннельных печей - до 500 млн шт. кирпича в год. Обжиг является завершающей и ответственной стадией производства керамических изделий. Режим обжига определяет качество продукции, технико-экономические показатели производства (расход топлива, электроэнергии и др.). Например, суммарные затраты на обжиг достигают 35-40%, а потери от брака - почти 10% от себестоимости товарной продукции. 1. Схема генерального плана завода (лист 1) 2. Сведения об электрических нагрузках по цехам завода (таблица 1.1) 3. Питание может быть осуществлено от подстанции энергосистемы, на которой установлены два параллельно работающих трансформатора мощностью по 40 МВА, напряжением 115/37/10,5 кВ. Мощность системы 650 МВА, мощность короткого замыкания на шинах 115 кВ равна 880 МВА. 4. Расстояние от подстанции энергосистемы до завода 5,5 км. 5. Завод работает в две смены. Таблица 1.1 - Электрические нагрузки по цехам завода Компрессорная: а) 0,4кВ 10 10-20 120 Таблица 1.2 - Электрические нагрузки механического цеха Установлен. Мощность, КВт Расчет электрических нагрузок производится в таблице 1.3 "Расчет нагрузок по механическому цеху". Эта таблица является сводной как для подсчета силовых нагрузок по отдельным узлам питания, так и для шин ТП. В рассматриваемом механическом цехе имеется два мостовых крана с ПВ=25%. Необходимо привести установленную мощность кранов к ПВ=100%: Pн
=Pуст
× для крана с ПВ-25%: Рн
= Pн
× Все электроприемники, присоединенные к определенному узлу питания, разбиваются на характерные группы, имеющие одинаковый режим работы (это ЭП с одинаковыми Ки
и cos
Для каждой характерной группы указывается количество и мощность входящих в нее электроприемников, а для многодвигательного агрегата указывается количество и мощность входящих в него двигателей. Наметим узлы питания: ШРА 1, ШРА 2, ШР. Необходимо для каждой отдельной линии сделать выборку ЭП по группам А и Б. К группе А относятся ЭП с переменным графиком работы. К группе Б относятся ЭП длительного режима работы с постоянным графиком нагрузок. Производим расчет электрических нагрузок и занесем результаты в таблицу 1.3 Основные используемые формулы: Число m
, которое используется для определения способа нахождения эффективного числа ЭП n
э
, определяется по формуле где Pнмакс
; Рнмин
- номинальные активные мощности наибольшего и наименьшего ЭП в группе А. Точное значение не требуется, достаточно определить m
>3 или m
£ 3. Средняя активная нагрузка за наиболее загруженную смену для каждой характерной подгруппы ЭП определяется по формуле Рсм
=Ки
·Рн
, кВт (1.3) где Ки
- коэффициент использования; Рн
- номинальная мощность электроприемников. Средняя реактивная нагрузка на наиболее загруженную смену для каждой характерной группы ЭП определяется по формуле Qсм
= Рсм
·tg
j
, кВар (1.4) где Рсм
- средняя реактивная нагрузка на наиболее загруженную смену. По полученным данным определяется средневзвешенное значение коэффициента использования по данному расчетному узлу где SРсм
- суммарное значение средней реактивной нагрузки за наиболее загруженную смену по данному расчетному узлу. Далее необходимо подсчитать эффективное число ЭП n
э
, для данного расчетного узла питания. При m
£3 эффективное число электроприемников принимается равным их фактическому числу n
, т.е. n=nэ
. При m
>3 и групповом коэффициенте Ки
>0,2 эффективное число электроприемников определяется по формуле Если средневзвешенный групповой коэффициент использования Ки
<0,2 эффективное число ЭП определяется по справочникам, тогда расчет nэ
производится в следующей последовательности. Значение Р
, рассчитано по формуле Значение n
, определяется по формуле Значение Искомое значение эффективного числа электроприемников определяется nэ
=nэ
·n
. (1.9) Коэффициент максимума Км
определяется по таблицам в зависимости от nэ
и Ки
. Максимальная активная получасовая нагрузка от силовых электроприемников узла равна: Рм
=Км
·Рсм
, кВт(1.10) Максимальная реактивная получасовая нагрузка от силовых ЭП узла принимается равной при nэ
£10 Qм
=1,1×Qсм
; nэ
>10 Qм
= Qсм
. Для ЭП группы Б с практическим постоянным графиком нагрузки Км
принимается равным единице и максимальная электрическая нагрузка равна средней в наиболее загруженную смену: Рсм
=Рм
и Qм
=Qсм
. Максимальная полная нагрузка расчетного узла питания определяется по формуле Таблица 1.3 - Расчет нагрузок по механическому цеху ШРА-1 группа А
Прессы (4´5,5+55) 5 5,5¸55 77 19,3 22,3 ШРА-2 группа А
Прессы (6´11+2´22), ножницы (2´22), насос (11) 11 11¸22 165 0,25 0,65/1,16 41,3 47,9 22,38 ШРА-2 группа Б
Вентилятор (2´37) 2 37 74 0,8/0,75 48,1 36,1 ШР-1 группа Б
Электродная ванна, вентилятор (4´22+3´12+15+37) 9 12¸37 176 0,65 0,8/0,75 114,4 85,8 Электропечи (3´50+2´45) 5 45¸50 240 0,8 0,9/0,48 192 92,1 ИТОГО по цеху: группа А группа Б 19 18 5,5¸55 12¸50 306,6 590 0,24 74 434,5 86,3 166,6 11 1,65 1 122,1 434,5 86,3 166,6 Расчет осветительной нагрузки при определении нагрузки предприятия производим упрощенным методом по удельной плотности осветительной нагрузки на квадратный метр производственных площадей и коэффициенту спроса. По этому методу расчетная осветительная нагрузка принимается равной средней мощности освещения за наиболее загруженную смену и определяется по формуле: Рpo
=Кco
×Руо
,
кВт(1.12) Qpo
=tg
j
о
×Рро
,
квар, (1.13) где К
co
- коэффициент спроса по активной мощности осветительной нагрузки; tg
j
о
- коэффициент реактивной мощности, определяется по cos
j
; Руо
- установленная мощность приемников освещения Руо
=
r
о
×F
, кВт(1.14) где F
- площадь производственного помещения, которая определяется по генеральному плану завода, м2
; r
удельная расчетная мощность кВт/м2
. Все расчетные данные заносятся в таблицу 1.4 "Расчет осветительной нагрузки". Расчет электрических нагрузок напряжением до 1 кВ по цехам завода производим методом упорядоченных диаграмм. Отдельной строкой по каждому цеху определяем силовые и осветительные нагрузки, затем суммированием находим полную мощность цеха. Результаты расчета силовых и осветительных нагрузок по цехам сведены в таблицу 1.6 "Расчет силовой нагрузки завода по производству огнеупоров напряжением 0,4 кВ". Таблица 1.4 - Расчет осветительной нагрузки Коэф. спроса, К
с Установленная мощность освещения, Р
yо, кВт Картограмма электрических нагрузок представляет собой графическое измерение электрических нагрузок по цехам. Она отображается на генплане в виде кругов в масштабе отображенных электрических нагрузок. В центре этих окружностей совпадают с центрами электрических нагрузок цехов. В зависимости от структуры энергопотребления, картограмма может быть нанесена на генплан отдельно для активной и реактивной мощности, и отдельно для низковольтной и высоковольтной нагрузки. Низковольтная нагрузка должна наглядно показывать долю осветительной нагрузки цеха, в котором изображается в виде сектора круга соответствующего цеха. Площадь окружности в выбранном масштабе P
см
= π r
2
×m;
(1.15) r
= m
= P
см
/π
×
r
2
(
1.17) где m
- это масштаб для определения площади круга, который выбирается проектировщиками в зависимости от масштаба генплана и величины нагрузок предприятия. Для изображения электрических нагрузок каждого цеха на картограмме в виде сектора круга необходимо определить угол сектора α
= P
Р осв
/ P
см
×360(1.18) Таблица 1.5 - Картограмма электрических нагрузок завода Рр осв. Таблица 1.6 - Расчет силовых нагрузок завода напряжением U = 0,4кВ Кол-во ЭП, n
Цех пылеулавливания газоочистки Правильное определение числа и мощности цеховых трансформаторов, возможно только путем технико-экономических расчетов, с учетом следующих факторов: категории надежности электроснабжения потребителей, компенсации реактивных нагрузок на напряжении до 1кВ, перегрузочной способности трансформаторов в нормальном и аварийном режимах; шага стандартных мощностей; экономичных режимов работы трансформаторов в зависимости от графика нагрузки. Данные для расчета: Рp0,4
= 7805кВт; Qp0,4
= 5801 кВар; Sp0,4
= 9725 кВА. Завод по производству огнеупоров относится ко II категории потребителей, завод работает в две смены, следовательно, коэффициент загрузки трансформаторов Кзтр
=0,8. Принимаем трансформатор мощностью Sнт
=1000 кВА. Для каждой технологически концентрированной группы цеховых трансформаторов одинаковой мощности минимальное их число, необходимое для питания наибольшей расчетной активной нагрузки, рассчитывается по формуле где Р
р 0,4
- суммарная расчетная активная нагрузка; Кз
|