Расчет мощности основных механизмов инструментального участка РМБ. Определение электрической нагрузки, мощности и числа трансформаторов подстанции. Выбор кабелей и проверка их на термическую устойчивость. Оценка экономической значимости реконструкции.
Аннотация к работе
В дипломном проекте будет произведен расчет мощности основных механизмов, освещения цеха, электрической нагрузки, мощности и числа трансформаторов подстанции, выбор кабелей и проверка их на термическую устойчивость. Контакты К-1 служат для обеспечения нулевой блокировки, предотвращающей включение электродвигателей крана, если рукоятка хотя бы одного контроллера не находиться в нулевом положении. Контактор КЛ, включается нажатием кнопки КНР, если замкнуты контакты ВКЛ, ВА, РМ, РМО и контакты 1, 2 контроллеров. Если при этом контакты люка S2, максимального реле и аварийного выключателя S1 замкнуты, то контактор включится, с главными контактами подаст напряжение на двигатели, а блок контактами поставит свою катушку на само подпитку через цепь конечных выключателей и блокировочных контактов контроллеров. Коэффициент k1 зависящий от режима работы механизма, принимают по приведенным данным: режим работы двигателя средний, коэффициент k1 для среднего режима принимаем равным 0,75: Определяем необходимую мощность при ПВ =40 %Основные фонды - это часть имущества предприятия, которое используется в производственном процессе в качестве средств труда стоимостью свыше 50 минимальных размеров оплаты труда. Основная заработная плата рабочих включает в себя тарифный фонд, премиальные, доплаты за работу в вечернее и ночное время, в праздничные дни, бригадирство, районный и северные коэффициенты. Доплаты за работу в вечернее, ночное и праздничное время планируют в процентах от тарифного фонда: Кд = У ? Кі (100) где Кд-доплата за ночное, вечернее, праздничное время; У - удельный вес ночного, вечернего, праздничного времени в процентах от отработанного; Кі-коэффициент доплат к тарифу (вечернее - 20%, ночное - 40%, праздничное - 100%). Рассчитываем доплаты за работу в вечернее время: Д в.в = %в.в *Фт/100 (104) где % в.в - процент доплат за работу в ночное время,% Рассчитываем доплаты за работу в праздничные дни: Дп.д = %п.д*Фт/100 (105) где % п.д - процент доплат за работу в праздничные дни.В результате выполнения дипломного проекта, реконструкции иинструментального участка механического цеха РМБ произведен расчет экономического эффекта в полном объеме.
Введение
Одним из главных потребителей электроэнергии г. Ачинска является АГК.
Одна из главных целей современного предприятия является энергосбережение вследствие экономии затрат на производство продукции и обеспечивая работоспособности оборудования.
Система управления Потребителя должна обеспечивать: Замена устаревшего оборудования.
Внедрение новых технологий в процессы обслуживания, эксплуатации и ремонта.
Повышение квалификации персонала и обеспечение его новым оборудованием.
Повышение надежности, безопасности и безаварийности работы оборудования.
Эффективную работу электрохозяйства путем совершенствования энергетического производства и осуществления мероприятий по энергосбережению.
Все мероприятия направлены на улучшение качества производства и повышения КПД.
В настоящее время большинство потребителей получают электрическую энергию от энергосистем. В то же время на ряде предприятий продолжается сооружение и собственных ТЭЦ.
По мере развития электропотребления усложняются и системы электроснабжения промышленных предприятий. В них включаются сети высоких напряжений, распределительные сети, а в ряде случаев и сети промышленных ТЭЦ. Возникает необходимость внедрять автоматизацию систем электроснабжения промышленных предприятий и производственных процессов, осуществлять в широких масштабах диспетчеризацию процессов производства с применением телесигнализации и телеуправления и вести активную работу по экономии электрической энергии.
В дипломном проекте будет произведен расчет мощности основных механизмов, освещения цеха, электрической нагрузки, мощности и числа трансформаторов подстанции, выбор кабелей и проверка их на термическую устойчивость. В экономической части рассматриваем экономическую значимость реконструкции а именно экономия затрат при производстве.
1. Общая часть
1.1 Технологический процесс инструментального участка РМБ с применением основных механизмов
Ремонтная база, входящая в состав Ачинского глиноземного комбината, предназначается для обеспечения запчастями и узлами оборудования, как самого глиноземного комбината, так и заводов цветной металлургии.
В состав ремонтной базы входят следующие цеха: Блок №1 - Механический цех;
Блок №2 - Сталелитейный цех и чугунолитейный цех.
Инструментальный участок занимается изготовлением различных деталей и металлоконструкций, необходимых для основного производства. В состав участка входят различные металлообрабатывающие станки, сварочное и грузоподъемное оборудование. Мощность электроприемников цеха составляет от 5 до 105 КВТ. Электроприемники работают в длительном (металлообрабатывающий станки, вентиляторы) и в повторно кратковременном режимах (машины дуговой сварки, грузоподъемное оборудование). Электроприемники цеха работают на переменном 3-х фазном токе (металлообрабатывающие станки, вентиляторы, грузоподъемное оборудование) и однофазном токе (машины дуговой сварки, освещение). Электроприемники цеха относятся к третьей категории по требуемой степени надежности электроснабжения. Окружающая среда в цехе нормальная, поэтому все оборудование в цехе выполнено в нормальном исполнении.
Инструментальный участок выполняет следующие функции: В области производственно-технической деятельности
Участие в разработке и согласовании расчетов производственных мощностей, технологических процессов, в подборе и комплектации оборудования инструментального участка РМБ, в организационно-технических мероприятиях и модернизации оборудования.
Выполнение всех работ в строгом соответствии с чертежами, техническими условиями, технологическими процессами, требованиями к качеству изделий.
Внедрение прогрессивной технологии производства.
Выполнение механической обработки материалов резанием.
Выполнение электрогазосварочных работ.
Выполнение работ по газовой резке металлов.
Выполнение работ по термической обработке металлов.
Выполнение работ по ремонту мерительного инструмента.
Выполнение работ по ремонту пневмоинструмента.
Выполнение работ по заточке металлорежущего инструмента.
Выполнение по ремонту газоплазморезательной аппаратуры.
Выполнение слесарно-сборочных работ.
Выполнение работ по шлифовке деталей.
Разработка, составление и представление отчетов, справок и другой документации по всем вопросам, связанными с деятельностью участка.
1.2 Выбор рода тока и напряжения
В настоящее время производство, передача и распределение электроэнергии осуществляется на трех фазном переменном токе частотой 50Гц. Это объясняется тем, что в основном для электроприводов различных механизмов применяются простые и надежные трехфазные асинхронные двигатели. Эти двигатели дешевле и превосходят по многим показателям двигателей постоянного тока. Кроме этого, получение постоянного тока требует больших затрат. Учитывая технико-экономические показатели, удобство обслуживания выбираем для электроснабжения трехфазный переменный ток частотой 50Гц.
Для питания цеховых приемников широкое распространение получило напряжение 0,4КВ ввиду уменьшения потерь электроэнергии. Следовательно, учитывая технико-экономические показатели, выбираем напряжение 0,4 КВ.
1.3. Описать однолинейную схему электроснабжения
Инструментальный участок механического чеха получает питание от РП-19. С первой секции шин через трансформатор 1Т марки ТМГ-100\10\0,4 питание поступает РУ-0,4КВТ. РУ-0,4 имеет 11 ячеек.
В первой ячейке с помощью кабеля АВВГ-4мм подключен ШР-25 от которых подсоединены шлифовальные станки марки: 332Б3 и 36Б9.
Во второй ячейке с помощью кабеля, АВВГ-4мм подключен ШР-26 от которого, подсоединены заточные станки марки: 3662 и 36667.
В третьей ячейке с помощью кабеля АВВГ-4мм подключен ШР-27 от которого запитаны токарные и шлифовальные станки марки: 3А130, 3Б724,3А228, 3Б161.
В четвертой ячейке с помощью кабеля АВВГ-4мм подключен ШР-28от которого запитаны сверлильно-расточные, токарные и токарно-винторезные станки марки: 2Н55, 1Н611, 1А64, 163, 1К63.
В пятой ячейке с помощью кабеля АВВГ-4мм подключен ШР-29 от которого запитаны фрезерные, токарные, шлифовальные, сверлильно-расточные станки марки: 6Н12П, 16Б16П, 6Р81, 66Н11, 2А611, 3М81, 1В340Ф3,6Т13Ф и 16А20Ф.
В шестой ячейке подключена конденсационная батарея для компенсации реактивной мощности.
В седьмой ячейке с помощью кабеля АВВГ-25мм запитаны ШСУ-11 и ГПМ.
1.4 Описание схемы электропривода мостового крана
Для кранов металлургических цехов преимущественное применение находят трехфазные асинхронные электродвигатели с фазным ротором. Это обусловлено значительным упрощением электроснабжения, меньшей стоимостью и относительной простотой эксплуатации электрооборудования переменного тока.
Схемы электроприводов с силовыми кулачковыми контроллерами осуществляют пуск, остановку, реверс и регулирование угловой скорости крановых электродвигателей переменного тока. Для управления асинхронными двигателями с фазным ротором предназначены контроллеры типов ККТ-61, ККТ-61А, ККТ-62, ККТ-62А, ККТ101, ККТ102, имеющую симметричную для обоих направлений движения механизмов схему замыкания контактов. Схемы электроприводов с силовыми кулачковыми контроллерами и торможением противовключением широко применяются для мостовых кранов малой и средней грузоподъемности.
Регулирование скорости подъема и спуска осуществляется путем изменения величины сопротивления резисторов, включенных в цепь ротора. В схемах электропривода механизмами подъема груза, передвижения тележки и моста использованы кулачковые контроллеры ККТ-61А, ККТ-62А. Контроллер ККТ-61А имеет 5 фиксированных положения для каждого направления движения и обеспечивает ступенчатый спуск, ступенчатое регулирование скорости, реверс и торможение.
Включение электродвигателя и его реверс производятся контактами К2, К4, К6, К8. Коммутирование ступеней резисторов выполняется по несимметричной схеме с помощью контактов К7, К9-К12. Контакты К-1 служат для обеспечения нулевой блокировки, предотвращающей включение электродвигателей крана, если рукоятка хотя бы одного контроллера не находиться в нулевом положении.
При переводе рукоятки контроллера из нулевого в первое положение подъема или спуска к обмотке статора через контакты К4, К8 или К2, К6 от Л1, Л3 подводятся две фазы и одна фаза Л2 - напрямую, минуя контакты контроллера. Электродвигатель запускается при полностью введенном сопротивлении в цепь ротора. При переходе на последующие положения сопротивления резисторов в цепи ротора уменьшаются и при 5-ом положении все резисторы ротора выводятся, и он замыкается накоротко. Эта схема, как и другие схемы с силовыми контроллерами, имеет ряд защит (максимальную токовую, нулевую и конечную), осуществляемых при помощи защитной панели. Для защиты двигателей переменного тока, с подключенными к ним приводами, используются защитные панели типа ПЗКБ-160, ПЗКБ-400 на 220, 380, 500В. Панели допускают подключение от 3 до 6 электродвигателей.
Рассмотрим работу ПЗК для 4-х двигателей переменного тока.
Основной аппаратурой панели являются: вводный выключатель (рубильник) - ВВ;
контактор КЛ;
два групповых реле РМ, РМО, состоящих из блок-реле максимального тока РМ1 - РМ3 для защиты отдельных двигателей и блок-реле РМО1-РМО3 для защиты подводящих проводов;
кнопка КНР для включения панели;
предохранители цепи управления.
В схему панели включены блокировочные контакты контроллеров, контакты люка ВКЛ, контакты конечных выключателей механизмов ВКПП и передвижения ВКВМ, ВКНМ, ВКВТ, ВКНТ, выключатель ВА для аварийного отключения панели.
Блок-реле при срабатывании размыкают контакты РМ, РМО в цепи катушки линейного контактора КЛ, который отключает все двигатели от сети. Контактор КЛ, включается нажатием кнопки КНР, если замкнуты контакты ВКЛ, ВА, РМ, РМО и контакты 1, 2 контроллеров.
Для замыкания контактов ВКЛ и 1-2 необходимо закрыть люк и установить контроллеры в 0- положение. Для защиты 4-х асинхронных двигателей от перегрузок достаточно иметь токовые реле в одной из фаз двигателя, а две другие фазы можно объединить под общее блок-реле РМО1 и РМО2. Нулевая защита обеспечивается самим контактором КЛ. После срабатывания одного из аппаратов защиты или конечных выключателей вновь включить схему в работу можно лишь после возврата всех контроллеров в нулевое положение. Схемы управления крановыми двигателями могут быть симметричными и несимметричными относительно нулевого положения контроллера. Симметричные схемы применяются для привода механизмов передвижения моста, тележки. Несимметричные схемы используют для приводов подъема, когда при подъеме и спуске груза требуется, чтобы двигатель работал на различных характеристиках, так как Vc?Vп. Электрическая схема управления выполняется посредством контроллеров ККТ-61, ККТ-62, которые имеют несимметричную схему.
Схема с магнитными контроллерами и торможением противовключением, к которой относятся контроллеры серии ТСАЗ, обеспечивает автоматический разгон, реверсирование, торможение противовключением и ступенчатое регулирование скорости путем изменения сопротивления резисторов в цепи обмотки ротора с помощью командоконтроллеров. Контакторы в схеме выполняют следующие функции: К1-линейный; К2 и КЗ-реверса; К5-К8 ускорения; К9-торможение противовключением.
Максимальная защита осуществляется реле максимального тока КА, конечная - конечными выключателями SQ1-SQ2. Защиты отключают электродвигатель с помощью реле КУ, которое непосредственно осуществляет также и нулевую защиту. В магнитных контроллерах серии ТСА вся защита вынесена на защитную панель, а линейный контактор К1,реле КУ, рубильники целью Ql-Q2, реле максимального тока КА и предохранители FU1-FU2 цепи управления отсутствуют. Первое положение подъема предназначено для выбора слабины троса и подъема небольших грузов на пониженной скорости. На втором положении осуществляется подъем больших грузов с малой скоростью. На последующих положениях осуществляется разгон под контролем реле времени КТ1 и КТ2.
На положениях спуска обеспечивается регулирование скорости электродвигателя: на первом и втором - в режиме торможения противовключением; на третьем - в режиме силового спуска или генераторного торможения в зависимости от величины силы тяжести груза (все пусковые ступени резисторов выведены). Для спуска груза оператор нажимает педаль SB при установке рукоятки командоконтроллера в соответствующее положение спуска.
Эта операция необходима в связи с возможностью подъема груза вместо спуска на характеристиках торможения противовключением.
Электродвигатель переводится в режим торможения противовключением не только при опускании грузов, но и при торможении с положения спуска в нулевое (при нажатии педали SB на первом и втором положениях) или с третьего положения спуска в нулевое, первое или второе положение ( при не нажатой педали SB ).
При этом в течение выдержки времени реле КТ2 вместе с механическим торможением обеспечивается и электрическое торможение - противовключением.
Во всех схемах панелей для торможения до полной остановки принимают механический тормоз с электромагнитом YB или электрогидротолкателем. В схемах магнитных контроллеров, выпускающихся до 1979 года, для опускания легких грузов с небольшими скоростями применялся режим однофазного торможения с помощью длительных контакторов.
В связи с выпуском магнитных контроллеров серии ТСД и КСДБ (для крановых механизмов с повышенными требованиями к регулированию) в изготовляемых в настоящее время магнитных контроллерах ТСА ТСАЗ режим однофазного торможения не предусмотрен.
Схема электроприводов с силовыми кулачковыми контроллерами и торможением противовключеним широко применяются на тихоходныхкранах малой и средней грузоподъемности при отсутствии специальных технологических требований в отношении точности остановки и посадки груза изза простоты, надежности и невысокой стоимости. Регулирование скорости подъема и спуска осуществляется путем изменения сопротивления резисторов, включенных в цепь ротора.
Включение электродвигателя и его реверс производятся контактами К2, К4, Кб, К8. Коммутирование ступеней резисторов выполняется по несимметричной схеме с помощью контактов К7, К9 -К12. Контакт К1 служит для обеспечения нулевой блокировки, предотвращающей включение электродвигателей крана, если рукоятка, хотя бы одного контроллера не находится в нулевом положении.
При переводе рукоятки контроллера из нулевого положения первое положение подъема или спуска к обмотке статорачерез контакты соответственно К4 и К8 или К2 и Кб. От Л1 и ЛЗ подводятся две фазы и одна фаза Л2 - напрямую, минуя контакты контроллера.
Электродвигатель запускается при полностью введенном сопротивлении в цепи ротора. При переходе на последующее положение постепенно уменьшается сопротивление резисторов в цепи ротора. Эта схема имеет ряд защит (максимальную, токовую, нулевую и конечную), осуществляемых с помощью защитной панели.
Кулачковому контроллеру ККТ-61А присуще невысокое качество регулирования скорости электродвигателя т.к. пониженная скорость может быть получена только при относительно больших моментах.
Крановые защитные панели применяют совместно с кулачковыми контроллерами. При помощи этих панелей осуществляется питание крановых электродвигателей и их максимальную и нулевую защиту. Для двигателей переменного тока используют многодвигательные панели серий ПЗК, ПЗКН, ПЗКБ. Конструктивно все панели представляют собой металлический шкаф с двухстворчатыми дверцами, на изоляционной плите которого смонтирована необходимая аппаратура защиты. Принципиальная схема трехдвигательной панели серии ПЗК, состоящей из рубильника Q ,линейного контактора КМ, аварийного выключателя S1 максимального реле КАО - КА4, кнопки начало работы, предохранителей FU1 и FU2 и контакта контроля люка S2. Также сюда относятся контроллеры для управления двигателями подъема, тележки и моста. Контакты конечных выключателей подъема и передвижения тележки, моста также расположены в этой панели, главным аппаратом, отключающим двигатели при нарушении их нормальной работы, является линейный контактор. Для его включения нужно поставить контроллеры всех двигателей в нулевое положение и кратковременно нажать кнопку начала работы SB1.
Если при этом контакты люка S2, максимального реле и аварийного выключателя S1 замкнуты, то контактор включится, с главными контактами подаст напряжение на двигатели, а блок контактами поставит свою катушку на само подпитку через цепь конечных выключателей и блокировочных контактов контроллеров.
Защиту двигателей от перегрузок и коротких замыканий осуществляют максимальные реле. Катушки всех блок-реле установлены на основании группового максимального реле. При коротком замыкании или перегрузке соответствующее блок-реле воздействует на общую для всех реле контактную систему и размыкает контакт, тем самым обесточивает катушку линейного контактора КМ1. Этот контактор отключает все двигатели от сети.
Защиту двигателей от работы при пониженном напряжении сети также выполняет контактор, который отключает якорь при снижении напряжения ниже 85% от номинального напряжения. Для защиты механизмов от выхода из рабочей зоны и от входа из в крайние опасные положения служат конечные выключатели, они ограничивают крайние положения тележки , моста. Во всех случаях перехода механизмов крайних положений разрывается цепь контактора КМ1. Повторное включение контактора после его отключения возможно только после возвращения всех контроллеров в нулевое положение. Этим предупреждают пуск во вход двигателя при одном из рабочих положений управляющего контроллера. Такая блокировка , называемая нулевой, исключает само запуск двигателей и связанные с ним аварий и травматизма.
Аварийный выключатель S1 используется во всех случаях возникновения аварийной обстановки, представляющей опасность для людей, механизмов и грузов.
Защитный контакт люка S2 отключает эту панель при выходе крановщика на настил крана. Где расположены троллеи, находящиеся под напряжением, опасным для жизни. В некоторых случаях возникает необходимость, кроме контакта люка или взамен его, устанавливать контакты дверей.
2. Специальная часть
2.1 Перечень оборудования участвующие в производстве инструментального участка
Основное электрооборудование инструментального участка механического цеха РМБ: Шлифовальный станок, марки 332Б3; 36Б9; 3Б724; 3А228; 3Б161; 3М81
Заточный станок, марки 3662; 36667
Токарный станок, марки 3А130; 1Н611; 1А64; 16Б16П; 1В34ОФ3О
Сверлильно-расточной станок, марки 2Н55; 2А614
Токарно-винторезный станок, марки 163; 1К63
Фрезерный станок, марки 6Н12П; 6Р81; 66Н11; 6Т13Ф; 16А2ОФ
ГПМ
Остальные электроаппараты записаны в таблице 1.
Таблица 1-перечень оборудования
Наименование оборудования Маркировка Мощность, КВТ Количество
Трансформатор силовой ТМГ-100/10 100 1
Электродвигатель 4AM132S4 7,5КВТ 6
Электродвигатель 4AM100L4 3,5КВТ 2
Электродвигатель 4А 132 МУ 5,5КВТ 7
Электродвигатель 4A112M4 4,5 КВТ 2
Электродвигатель 4А160S4 13 КВТ 5
Электродвигатель MTF - 411-8 15 КВТ 1
Электродвигатель MTF-34-8 7,5 КВТ 2
Электродвигатель MTF-111-6 3,5КВТ 1
Кабели АВВГ-1-(3х4 1х2) - 0,27
Кабели АВВГ-1-(3х185 1х50) - 0,02
2.2 Нововведение по интенсификации процесса эксплуатации оборудования инструментального участка механического цеха РМБ
Реконструкция и нововведение заключается в замене старого масленого выключателя на новый современный вакуумный выключатель. Конструкция нового выключателя ВВ/ TEL-10-12,5/630 состоит из элементов, которые защищены международными патентами, что делает выключатель уникальным и не прихотливым в эксплуатации на ближайшие 5 - 7 лет. Нововведение в конструкцию удалось создать компактный выключатель массой менее 90 кг с широкой функциональностью. Как и все оборудование марки TEL, выключатель на минимальное напряжение 10КВ не предполагает проведение ремонтных работ на протяжении всего срока службы. Простая конструкция выключателя на современных компонентах имеет не существенный износ на протяжении 30 лет или 30 000 операций. Возможность применение одного и того же исполнения выключателя на всем существующем диапазоне напряжений оперативного питания позволяет применить его как на постоянном так и переменном токе, без ущерба техническим и эксплуатационным характеристикам. Блоки управления ВВ/ TEL позволяют существенно сократить энергопотребление по цепи оперативного питания, так как не потребляют мощность из сети при включении или выключение выключателя, при этом обеспечивает стабильно минимальное время на операцию. Выключатели вакуумные ВВ/ TEL-10-12,5/630 предназначены для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах в сетях трехфазного переменного тока частоты 50 Гц номинального напряжение до 10 КВ с изолированной, компенсированной или заземленной через резистор или дугогасительный реактор снейтралью. Выключатель вакуумный с серии ВВ/ TEL предназначен для установки новых и реконструированных комплектных распределительных устройств станций и подстанций и других устройств, осуществляющих распределение и потребление электрической энергии.
Недостатком является большая стоимость выключателя. Так же при поломке выключатель не ремонтируется, а меняется на новый.
Расчет экономического эффекта производим следующим образом: расчет изменения капитальных затрат
Kn,a = An,a * Ц * (1 Зтр З моит) (1) где Ц - цена единицы оборудования, руб.
А - количество оборудования, шт.
Зтр - затраты на транспортировку
З моит - затраты по монтажу
Kn = 1*180 000 * (1 0,09 0,07) = 208 800 руб.
Ка = 1 * 43 800 * (1 0,09 0,07) = 50 808 руб.
Изменение капитальных затрат составит: ?К = Kn - Ka (2)
?К = 208 800 - 50 808 = 157 992 руб.
В результате технико-экономических мероприятий, в соответствии с проведенными исследованиями, предлагается уменьшение потерь электроэнергии на 6 %.
Количество потребляемой электроэнергии после проведение мероприятий составит: 12 274246 * 1, 06 = 13010701КВТ / час.
Себестоимость 1 КВТ / час составит: 24 97062, 4 / 130 10701 = 0,19 руб.
Таким образом, условно годовая экономия составит: УЭГ=-? С=(0,23-0,19)*13010701=520428,04 руб.
Годовой экономический эффект рассчитывается следующим образом:
Э = УЭГ - Ен * ?К (3) где Ен - нормативный эффект (принимаем 0,15)
Э=520428,04-0,15*157992=496729,24
Годовой экономический эффект положительный и составил 496729,24, соответствует предложенным мероприятиям можно считать экономически целесообразно.
Расчет производится двумя методом коэффициента использования светового потока;
Метод коэффициента использования светового потока применяется для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей лампами.
Световой поток F, падающий на поверхность S, представляет собой сумму потоков Fn Fot, где Fn- поток, непосредственно падающий на поверхность от светильника; Fot - поток, падающий на поверхность в результате отражения стен и потолка.
Коэффициент использования светового потока Ки представляет собой отношение светового потока F, падающего на расчетную площадь, к суммарному световому потоку источников света NFЛ, т.е. показывает степень использования светового потока ламп.
Средняя освещенность находится по формуле: (4)
Наименьшая освещенность по нормам: , или , (5) где z - коэффициент минимальной освещенности, равный 1,1?1,3 для большинства светильников.
Фактическая освещенность обычно меньше наименьшей изза загрязненности ламп и светильников. Поэтому в формулу вводится коэффициент запаса Кз = 1,2?1,4; тогда . (6)
Световой поток одной лампы определяется по формуле: . (7)
При выборе Fл учитывают показатель помещения: , (8) где a, b, h - соответственно ширина, длина и высота помещения, (м).
Длина - 42 м, ширина - 48 м, высота - 10 м.
Выбираем светильник глубокоизлучатель эмалированный в соответствие с высотой помещения.
Определяем расчетную высоту светильников над рабочей поверхностью: h = Н - (hp hc); (9) где hc - свес светильника 0,6 (м);
hp - высота рабочей поверхности 1(м);
Н - высота (м) h =10 - (1 0,6) =8,4 (м).
Принимаем на выгоднейшее отношение
L/h=1. (10)
Расстояние между светильниками: L = 1,0 · 8,4 = 8,4 (м).
Принимаем семи рядное расположение, т. к. ширина 48 (м), а в ряду по 7 светильников.
Выбираем норму освещенности для данного производства, считая, что в цехе обрабатываются детали с точностью до 1мм, что соответствует величине нормированной освещенности 150лк и соответственно освещенности, создаваемой светильниками общего освещения, 150лк, что составляет 10% от нормируемой освещенности.
Находим расчетный световой поток одной лампы: где ЕН- нормируемая освещенность, 150лк;
КЗ- коэффициент запаса, 1,3;
S - площадь освещаемого помещения, (м2);
Z - поправочный коэффициент, 1,3;
n - количество светильников, 49 шт.;
Подбираем по таблице ближайшую по световому потоку лампу ДРЛ мощностью Р=400 Вт, дающую световой поток FЛ =19000 лм, при напряжении U=220 В. Пересчитываем фактическую освещенность: (11)
что удовлетворяет нормам.
Определяем удельную мощность: (12)
что соответствуют укрупненным показателям для данного цеха.
Рисунок 1 - схема освещения цеха
3.2 Расчет мощности трех основных механизмов
Расчет мощности двигателя подъема
Определяем мощность на валу двигателя при статическом режиме работы: (КВТ) (13)
где G - грузоподъемность, т.е. вес поднимаемого или перемещаемого груза (т);
G0 - вес захватного приспособления;
V - скорость передвижения груза при подъеме (опускании), (м/сек);
? - КПД механизма, принимается в среднем для механизмов подъема 0,75 - 0,85.
По мощности Рсв каталоге предварительно выбираем двигатель марки (таблица 2): Таблица 2-двигатель МТН611-10
Р2ном, КВТ nном, об/мин I1, А, При380 В cos ? КПД,% I2, А UРФ, В М max, Н · м J, кг · м2 Масса, кг
45 570 112 0,72 84 154 185 2320 4,25 900
Определяем время пуска двигателя по формуле: (14)
где a - допустимое ускорение при пуске принимаем по графику средних значений ускорений при пуске механизмов мостовых кранов 0,125 м/ сек2
Рассчитываем время установившегося движения, принимая, что весь участок пути перемещения проходится с установленной скоростью: (15)
где Н - максимальная высота подъема крана (м).
Находим величину ?, т.е. отношение времени протекания по обмоткам двигателя пускового тока к среднему времени рабочей операции: (16)
Определяем необходимую мощность при ПВ = 25 %
(17)
Коэффициент ? находят по величине,?и примем приведением по графику: ? = 0,89.
Коэффициент k1 зависящий от режима работы механизма, принимают по приведенным данным: режим работы двигателя средний, коэффициент k1 для среднего режима принимаем равным 0,75: Определяем необходимую мощность при ПВ =40 %
(18)
По мощности Р40 окончательно выбираем двигатель марки (таблица 3): Таблица-3ДВИГАТЕЛЬMTKF412-6
Р2ном, КВТ nном, об/мин I1,А,при380 В cos ? КПД,% I2, А UРФ, В М max, Н · м J,кг · м2 Масса, кг
30 935 70 0.78 83.5 380 248 981 2,55 315
Расчет мощности электродвигателя перемещения моста
Определяем мощность на валу двигателя при статическом режиме работы по формуле: (19) где G - грузоподъемность крана (т);
G0 - собственный вес моста (т);
? - коэффициент трения в цапфах, принимаем 0,115;
V - скорость движения груза при перемещении (м/сек);
r - радиус шейки оси моста (м);
Dk - диаметр колеса моста (м);
? - КПД механизма, принимаем 0,85 - 0,9;
k- коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления движению моста в результате возможного перекоса, принимаем 1,5;
f - коэффициент трения качения принимаем 0,0075.
По мощности Рсв каталоге предварительно выбираем двигатель марки(таблица 4): Таблица -4 двигатель МТН611-10
Р2ном, КВТ nном, об/мин I1, А, при380 В cos ? КПД,% I2, А V2, Ф М max, Н · м J, кг · м2 Масса, кг
45 570 112 0,72 84 154 185 2320 4,25 900
Определяем время пуска двигателя: принимаем а = 0,25 м / сек2
(20)
(21)
Рассчитываем время установившегося движения, принимаем, что весь участок пути перемещения L проходится с установившейся скоростью V: Определяем величину ?:
(22)
Определяем коэффициент? по величине ? и кривым ? = 1,1 коэффициент k1для среднего режима работы, принимаем равным 0,75.
Определяем необходимую мощность двигателя при ПВ = 25 %.
(23)
Определяем необходимую мощность при ПВ =40 %
(24)
Так как на мосту устанавливаются два двигателя по обеим сторонам, значит, мощность при ПВ = 40 % необходимо разделить на 2 и получится 16,2 (КВТ). Выбираем по каталогу двигатель марки(таблица 5): Таблица - 5 двигатель МТН41-6
Р2ном, КВТ nном, об/мин I1, А, при380 В cos ? КПД,% I2, А UРФ, В М max, Н · м J,кг · м2 Масса, кг
22 960 55,5 0,73 82,5 60 235 638 2,0 280
Расчет мощности двигателя перемещения тележки.
Определяем мощность на валу двигателя при статическом режиме работы по формуле:
(25) где G - грузоподъемность крана (т);
G0 - собственный вес тележки (т);
? - коэффициент трения в цапфах, принимаем 0,115;
V - скорость движения груза при перемещении (м/сек);
r - радиус шейки оси тележки (м);
Dk - диаметр колеса тележки (м);
? - КПД механизма, принимаем 0,85 - 0,9;
k- коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления движению тележки в результате возможного перекоса, принимаем 1,75;
f - коэффициент трения качения принимаем 0,0075.
По мощности Рсв каталоге предварительно выбираем двигатель марки(таблица 6): Таблица - 6 двигатель MTF(Н)312-6
Р2ном, КВТ nном, об/мин I1, А, при380 В cos ? КПД,% I2, А UРФ, В М max, Н · м J, кг · м2 Масса, кг
15 955 38 0,73 81 46 219 471 0,313 210
Определяем время пуска двигателя: принимаем а = 0,18 м / сек2
(26)
(27)
Рассчитываем время установившегося движения, принимаем, что весь участок пути перемещения L проходится с установившейся скоростью V: Определяем величину ?:
(28)
Определяем коэффициент? по величине ? и кривым ? =0,9коэффициент k1 для среднего режима работы, принимаем равным 0,75.
Определяем необходимую мощность двигателя при ПВ = 25 %:
(29)
Определяем необходимую мощность при ПВ =40 %: По мощности Р40 окончательно выбираем двигатель марки(таблица 7): Таблица - 7 двигатель MTF(Н)311-6
Р2ном, КВТ nном, об/мин I1, А,при 380 В cos ? КПД,% I2, А UРФ, В М max, Н · м J,кг · м2 Масса, кг
11 945 30,5 0,69 78 42 172 314 0,225 170
3.3 Расчет электрических нагрузок
Для расчета электрических нагрузок, всю нагрузку по мощности разделим на группы: Таблица - 8 перечень нагрузок и мощностей
№ группы Наименование электроприемника Мощность Р, КВТ Количество Номинальное напряжение U, КВ cos КИКМАХ
3.4 Расчет мощности и выбор трансформаторов подстанции, расчет потерь мощности трансформатора
Выбор числа подстанций и мощности трансформаторов для нагрузки.
(43)
(КВА), где Smax - полная максимальная мощность всех электроприемников 1 - 7 категории, (КВА).
Для правильного выбора мощности трансформатора необходимо знать максимальную нагрузку данной подстанции. При выборе учитываются условияохлаждения типы применяемого оборудования. Кроме того необходимо учитывать взаимное резервирование трансформаторов при аварийном режиме или во время ремонта одного из трансформаторов. При выборе трансформаторов следует, учитывать их перегрузочную способность ПУЭ допускает перегрузку трансформаторов в аварийном режиме до 40% на время не более 6 часов в течение не более 5 суток.
Для питания нагрузки будем использовать комплексные трансформаторные подстанции, на которых устанавливаются специальные трансформаторы марки ТМГ.
Эти трансформаторы выпускаются на следующие мощности: 100;160КВА.
Т.к. нагрузка составляет 158,8КВА, тодля питания нагрузки применяем одну трансформаторную подстанцию и выбираем мощность трансформатора.
Предполагаем, что в аварийном режиме один трансформатор берет на себя всю нагрузку и перегружается на 30%, т.е. будет работать с коэффициентом загрузки Кза=1,3.
Тогда ориентировочная мощность трансформатора будет равна: (44)
где Stp.ор. - ориентировочная мощность трансформатора, (КВА);
Кза - коэффициент загрузки в аварийном режиме, 1,3.
Рассчитываем коэффициент загрузки при нормальном и аварийном режиме работы
(45) где Кзн - коэффициент загрузки в нормальном режиме
Stp - мощность трансформатора
100КВ*А (46)
(47)
Выбираем трансформатор 100КВА и по справочнику выбираем марку трансформатора: ТМГ - 100 10/0,4 КВ с характеристиками: КВТ Uкз =4,5%
Ixx=2,6% КВТ
Рассчитаем потери мощности в трансформаторе марки
ТМГ - 100 10/0,4, напряжением питающей сети 0,4 КВ.
Smax=158,8 (КВА), где Smax - полная максимальная мощность всех электроприемников, (КВА).
Определим потери реактивной мощности при холостом ходе: (48)
(КВАР), где Qxx - потери реактивной мощности при холостом ходе, (КВАР);
Іхх% - ток холостого хода в процентах;
Stp.ном - номинальная мощность трансформатора, (КВА).
Определим потери реактивной мощности при коротком замыкании: (49)
(КВАР), где Qкз - потери реактивной мощности при коротком замыкании, (КВАР);
Uкз% - напряжение короткого замыкания в процентах.
Определим потери активной мощности в трансформаторе: (50)
(КВТ), где Ртр - потери активной мощности в трансформаторе, (КВТ);
Рхх - потери активной мощности при холостом ходе, (КВТ);
Кза - коэффициент загрузки в аварийном режиме, 1,2;
Ркз - потери активной мощности при коротком замыкании, (КВТ);
- коэффициент потерь, который в расчетах принимается 0,05, ( ).
3.5 Расчет сечений питающих и распределительных кабелей, и их проверка по допустимому нагреву и потере напряжения.
Поправочный коэффициент на число кабелей лежащих рядом в земл
Вывод
В результате выполнения дипломного проекта, реконструкции иинструментального участка механического цеха РМБ произведен расчет экономического эффекта в полном объеме. В расчетной части произведен расчет мощности основных механизмов, освещения цеха, электрической нагрузки, мощности и числа трансформаторов подстанции, выбор кабелей и проверка их на термическую устойчивость. В экономической части в результате расчетов представлена экономическая значимость реконструкции а именно экономия затрат на электроэнергию и обслуживание механизма после замены вакуумного выключателя.