Електропостачання металообробного цеху ВАТ "Завод ім. Фрунзе"

Розрахунок живлячої мережі приведений в таблиці 1.4.

1.8 Організаційні та технічні заходи з енергозбереження

1.8.1 Людство споживає величезну кількість енергії, і потреби в ній збільшуються вдвічі кожні 25 років. З початку минулого століття енергоспоживання зросло більш ніж у 16 разів і найбільшу частку спожитих енергій складає електроенергетика.

Відповідно зріс і видобуток енергетичних ресурсів – вугілля, нафти, природного газу, гідроенергії. З’явилася атомна енергетика, але головне місце в загальному балансі, як і раніше, займають нафта, природний газ і вугілля. Гідроенергетика дає не більше 20 – 25% від кожного з них.

Подальше зростання видобутку енергетичних ресурсів для забезпечення потреб людства веде до порушення екологічного балансу планети і не може бути нескінченним. Тому гостро постає питання про раціональне використання на виробництві і в побуті енергетичних ресурсів взагалі і електроенергії зокрема.

1.8.2 Нагальним стало питання ощадливого ставлення до використання всіх видів паливно0енергетичних ресурсів на планеті та економічного витрачання первинної і перетвореної енергії і природних енергоресурсів в національному господарстві України.

Законодавчими державними актами і Україні підприємствам та установам регламентовано розробляти і впроваджувати організаційні і технічні заходи для зниження питомих витрат на виробництво продукції, виконання робіт і надання послуг встановленої якості, а також для суттєвого зниження витрат електричної енергії на шляху від підприємств-виробників до споживачів.

Такими заходами безпосередньо на місцях споживання електроенергії є:

-    підвищення завантаження силових трансформаторів відповідно вимог нормативних документів за категорією надійності електропостачання;

-    вирівнювання добових графіків навантаження підприємств з електроспоживання;

-     наближення джерела електроенергії до центру електричних навантажень;

-    зниження реактивної складової в потужності, яка передається до споживачів;

-    правильний розрахунок і вибір потужності електроприводів для технологічних механізмів;

-    обмеження холостого ходу електроприводів;

-    заміна двигунів встановленої потужності на двигуни меншої потужності, якщо вони недовантаженні або якщо змінився технологічний процес;

-    використання багато швидкісних електродвигунів, які дозволяють змінювати встановлену потужність перемиканням схеми обмоток статора;

-    використання синхронних електроприводів замість асинхронних там, де це доцільно;

-    використання енергозберігаючих освітлювальних установок;

-    навчання персоналу і встановлення персональної відповідності за недотримання вимог з енергозбереження в окремих підрозділах підприємства або установи.

1.8.3 В масштабах держави для скорочення енергоспоживання в електроенергетиці необхідно провести докорінну реконструкцію мереж і систем електропостачання, модернізація технологічних процесів виробництва і розподілу електроенергії. З цією метою необхідно вести пошук нових природних джерел для виробництва електроенергії, використовуючи енергію вітру, сонця, морських припливів.

1.9 Розрахунок заземлювального пристрою

1.9.1  Однією з причин ураження людини електричним струмом є пошкодження ізоляції електроприймачів. При такому пошкодженні торкання до металевого корпусу електроприймача рівноцінно торканню до струмопровідної частини електроустановки.

Для захисту людини від ураження електричним струмом при пошкодженні ізоляції корпуси електроприймачів заземлюються. При цьому усі металічні неструмовідні конструкції і корпуси в електроустановках з заземленою нейтраллю електрично пов'язуються з заземленою нейтраллю трансформатора через нульовий провід мережі або спеціальний заземлювальний провідник. Завдяки цьому всіляке замикання на корпус перетворюється у коротке замикання, і аварійна ділянка мережі відмикається захисним апаратом. Така система заземлення називається зануленням.

Для надійного відмикання пошкодженої ділянку опір кола короткого замикання повинен бути досить малим - при напрузі 380 В згідно ПУЕ опір заземлювального пристрою у чотирьохпроводних лініях має бути не більшим за 4 Ом. Отримати його можна заглибленням у землю стальних труб, кутиків або пруткової сталі, які поєднуються штабою шляхом зварювання.

1.9.2  Розрахунок заземлювального пристрою полягає у визначенні необхідної кількості вертикальних заземлювачів, які б забезпечили допустимий опір розтіканню електричного струму з урахуванням їхніх конструктивних особливостей, взаємного розташування та характеру грунту у місці заземлювання.

За вертикальні електроди приймаємо кутикову сталь 50 х 50 довжиною 2,5. З'єднувальна штаба - 40 х 4 мм.

Кутик 50 х 50 х 5 довжиною 2,5 м має питомий опір розтіканню, Ом

 0,00318 х с (1-22)

де с - питомий опір грунту, Ом м

Для суглинків с = 0,6 х 104 Ом м; з урахуванням промерзання грунту приймаємо підвищуючий коефіцієнт 1,8, тоді опір одного електрода

Ro= 0,00318 х 0,6 х 104 х 1,8 = 34,4 Ом

Приймемо розташування електродів в один ряд з відстанню поміж ними 3 м. І для урахування взаємоекранування у заземлювальному пристрої знаходимо коефіцієнт використання Кв = 2 за ПУЕ. Таким чином, опір одного кутика у контурі слід прийняти рівним

Ro' = 34,4 х 2 = 68,8 Ом,

а кількість електродів, шт

n = Ro' / Rд (1-23)

де Rд =4 Ом

n = 68,8 /4= 17,2

1.9.3  Якщо не враховувати опір розтіканню з'єднувальні штаби, то для заземлювального пристрою слід було б прийняти 17 електродів. Але їх кількість можна зменшити, якщо врахувати близько 48 м штаби, яка знадобиться для поєднання кутиків у контурі. Опір штаби становить близько 2 Ом. З урахуванням розмірів стальної стрічки, питомого опору грунту та його висихання або промерзання (підвищуючі коефіцієнти „2,5", та „4"), опір штаби слід прийняти рівним

Rш = Rш. приб*Rш*Кпідв

Rш = 2*4*2,5 = 20 Ом

Кутики та штаба являють собою два паралельно з'єднаних опори. Тому загальний опір заземлювального пристрою, Ом, визначається як

 =  +  (1-24)

Де Rв - загальний опір усіх кутиків, Ом

З рівняння (1-24) загальний опір вертикальних електродів, Ом, має дорівнювати

Rв =  (1-25)

Rв =  = 5 Ом

1.9.3Уточнюємо необхідну кількість електродів

n =  = 13,8 шт

Приймаємо для установки 14 кутиків, а з'єднувальну штабу подовжуємо з обох боків заземлювального контуру на 4,5 м, щоб не змінився розрахований опір від горизонтального заземлювача.

1.10 Особливості виконання ремонту електродвигунів

1.10.1 До початку ремонту необхідно переглянути документацію на електродвигун, що підлягає ремонту, перевірити, чи проводилася при попередньому ремонті заміна підшипників кочення або перезаливання підшипників ковзання, встановити, скільки годин відпрацювали підшипники кочення після заміни, які були зазори в підшипниках ковзання при останньому замірі, чи не залишилися не усуненні які-небудь дефекти, чи не з'явилися дефекти при роботі електродвигуна. На основі цих даних вирішується питання про обсяг ремонту електродвигуна.

Майстер повідомляє обсяг ремонту електродвигуна бригадиру, який готує необхідні інструменти, матеріали та запчастини, перевіряє наявність запасних шарикопідшипників і роликопідшипників. За вагою двигуна і його деталей підбирають стропи, а при необхідності переносні підйомні пристосування. Стропи й підйомні засоби повинні бути випробувані і мати про це опосвідчення.

При розбиранні електродвигуна необхідно нанести мітки керном, зафіксувати положення напівмуфт, визначити, в якому отворі напівмуфти встановлений кожен палець електродвигуна. Болти або гайки, які туго прокручуються, попередньо змащують гасом і залишають на кілька годин, після чого їх легко можна відвернути. Невеликі деталі укладають і зберігають у ящиках, що входять в набір інструменту і пристосувань.

1.10.2 Існує три основних види ремонту: поточний, середній і капітальний.

Поточний і середній ремонти охоплюють такі роботи, які не вимагають повного розбирання електродвигунів. Поточний ремонт електродвигуна полягає в промиванні підшипників і зміні в них мастил, огляді та усуненні несправностей в його пускорегулювальній апаратурі, заміні щіток і т. і. Поточний ремонт у більшості випадків виконується без розбирання обладнання при відключеній напрузі. При середньому ремонті ретельно оглядають і чистять обладнання, замінюють зношені деталі, здійснюють заходи, пов'язані з регулюванням окремих частин машини, апаратів і інших елементів електроустановки.

1.10.3 Капітальним ремонтом називають роботи по заміні або відновленню основних і, як правило, найбільш складних частин, складальних одиниць або деталей електродвигуна. Роботи з капітального ремонту виконуються з частковим або повним розбиранням електродвигуна персоналом ремонтного цеху підприємства за рахунок коштів, що відпускаються на відновлення зношеного обладнання.

2 ДЕТАЛЬНА РОЗРОБКА

2.1 Загальна характеристика механізму

2.1.1 Повітряно-опалювальні агрегати застосовують для повітряного опалення промислових приміщень без постійної присутності людей або з постійною присутність людей, якщо висота приміщення не перевищує шести метрів. Такі агрегати також можуть використовуватись для, так званого чергового опалення виробничих приміщень у нічний або неробочий час.

2.1.2 Повітряно-опалювальні агрегати виконуються з електронагрівачами або з теплоносіями «гаряча вода температурою 95-150°С» чи «сухий насичений пар температурою не вище 190°С».

У дипломному проекті розглядаються агрегат опалювальний з електрокалорифером. Конструктивно він складається з окремих вузлів, які зібрані у єдиний блок за допомогою болтових з’єднань. До складу такого блоку входять: вентилятор, перехід та електрокалорифер типу СФО, який має дві секції нагрівачів. Як нагрівальні елементи в калориферах типу СФО використовуються ребристі теплоелектронагрівачі (ТЕНи), що поєднанні в групи. Під час роботи опалювального агрегату повітряний потік, утворюваний вентилятором, проходячи через конфузом і калорифер, нагрівається і поступає у приміщення. Температура нагрівання повітря регулюється кількістю одночасно включених груп. Вмикання нагрівачів здійснюється з пульта управління або автоматично.

2.1.3 Повітряно-опалювальний агрегат підвішується або встановлюється на кронштейнах зазвичай на висоті + 3,5 метри від рівня підлоги. Пульт керування агрегатом розташовують під ним таким чином, щоб було зручно здійснювати обслуговування і управління агрегатом та контроль за роботою окремих елементів системи.

Такі опалювальні пристрої мають високу теплопродуктивність і ефективність, що забезпечується оптимальною відстанню поміж вентилятором і калорифером, яка включає «застійні» зони під час руху повітря в агрегаті, а також використанням високоякісних калориферів і осьових вентиляторів.

2.2 Вибір виду струму і величини напруги

2.2.1 По роду струму розрізняють електроприймачі, які працюють від мережі змінного струму промислової частоти f=50Гц.

Змінного струму збільшеної або пониженої частоти: від мережі постійного струму.

По напрузі елекроприймачі класифікуються на дві групи:

1) Електроприймачі, які отримують живлення безпосередньо від мережі

3.6 і 10 кВ.

2) Електроприймачі живлення яких економічно вигідно на напругу 380-660В Окремі споживачі електроенергії виконуються для живлення високошвидкісних електродвигунів збільшеної частоти 180-400 Гц.

2.2.2 Зважаючи на те, що в проектуємому цеху всі електроприймачі живляться змінним струмом для живлення електроприймачів приймаємо змінний струм напругою 380 В частотою 50 Гц.

2.2.3 Напруга 380/220 В дозволяє від одних і тих самих трансформаторів здійснювати живлення як силового навантаження так і освітлювальної мережі.

2.2.4 У агрегату повітряно-опалювальному, може бути електропривод як на змінному так постійному струмі, але так як у нас в металообробному цеху усі верстати працюють на змінному струмі, то беремо електропривод на змінному струмі, так як це буде не економічно, напруга у цеху 380 В, тому і електропривод буде працювати на цій напрузі, тому що якщо для зменшення напруги у цеху треба ставити понижуючий трансформатор. Агрегат повітряно-опалювальний має як електропривод так і нагрівач, нагрівач також буде працювати на змінному струмі, і на напрузі 380 В, так як це буде не доцільно.

2.3 Розрахунок потужності і вибір приводного двигуна вентилятора

2.3.1 Електропривод будь-якого механізму працюватиме надійно і економічно лише тоді, коли електродвигун вірно вибраний з урахуванням режиму роботи механізму та очікуваного навантаження. Отже, вірний вибір потужності двигуна має велике значення. Він певною мірою обумовлює як початкові, так і експлуатаційні витрати в електроприводах.

2.3.2 Установка двигунів надлишкової потужності відносно навантаження механізму призводить до невиправданого збільшення габаритів електропривода і початкової вартості механізму в цілому, погіршуються також енергетичні показники як самої установки, так і живлячої мережі, до якої вона приєднана – зростають втрати електроенергії за рахунок низького К.К.Д та cosц.

2.3.3 Використання двигунів недостатньої потужності може призвести до порушення нормальної роботи виконавчого механізму, неминучого підвищення температури частин машини і обмоток вище допустимої норми, до зниження продуктивності машини у літню пору року, а також до виникнення аварій та до передчасного виходу двигуна з ладу.

2.3.4 Потужність електродвигуна, що вибирається, повинна задовольняти таким умовам:

- нормальний нагрів під час роботи механізму;

- достатня навантажувальна спроможність;

- достатній пусковий момент.

2.3.5 Вентилятори відносяться до механізмів з тривалим режимом роботи з постійним навантаженням, тому їх електроприводи нереверсивні з рідкими пусками. При відсутності електричного регулювання швидкості і повітряно-опалювальному агрегаті зазвичай використовують асинхронні двигуни з короткозамкнутим ротором, що живляться від мережі 380 В.

2.3.6 Вибираючи потужність двигуна для вентилятора повітряно-опалювального агрегату, як і для усіх механізмів з тривалим режимом роботи і постійним навантаженням, потрібну потужність двигуна Рдв визначають в залежності від потужності на валу механізму з урахуванням втрат у проміжних механічних передачах.

2.3.7 Потужність двигуна повітряно-опалювального агрегату Рдв, кВт, визначається за виразом

Рдв = Кз *  (2-1)

де Q – продуктивність вентилятора, м3/с;

Н – тиск газу, Па

зв – К.К.Д вентиляторного агрегату, для відцентрових вентиляторів приймається 0,4ч0,7

зn – К.К.Д механічної передачі

Кз – коефіцієнт запасу який приймається 1,1 - 1,2 при потужності вищій за 5,0 кВт і 1,5 – при потужності до 2,0 кВт.

2.3.8 При заданих Q = 2,1 * 103 і Н = 320 Па

Рдв = 1,5 *  = 0,44 кВт

Отже, приймаємо для електроприводу вентилятора асинхронний двигун типу 4А80А6У3 технічні данні двигуна: Рном = 0,75 кВт, nном = 915 об/хв, Іном = 2,24 А, 380 В/50 Гц.

2.4 Розташування електроустаткування і конструкція силового кола механізму

2.4.1 До електроустаткування повітряно-опалювального агрегату належать електропривод осьового вентилятора, який змонтований на спільній рамі з вентилятором, електронагрівачі калорифера, датчик температури у приміщенні, яке обслуговується опалювальним агрегатом, і ящик управління з апаратами захисту і пуску.

2.4.2 Обидві секції електрокалорифера і вентилятор з приводним електродвигуном змонтовані як єдиний блок і розташовані у виробничому приміщені на недосяжній для людини висоті. Для зручності монтажу передбачена коробка з клемами для приєднання електрокалорифера до мережі живлення.

Ящик управління агрегатом навісного виконання розташований поблизу самого агрегату. В ньому встановлені захисні автоматичні відмикачі - для захисту від аварійних режимів всього агрегату, кола електропривода вентилятора і окремих секцій електрокалорифера, а також для захисту кіл управління. Пуск у роботу вентилятора і кожної з секцій електрокалорифера здійснюється магнітними пускачами, які теж розташовані у ящику управління і забезпечують комутації у силовому колі повітряно-опалювального агрегату.

2.4.3 Контроль температури повітря у приміщенні здійснюється за допомогою датчика температури - пристрою електричного дилатометричного типу ТУДЗ-8-М1, який встановлюється на дальній стіні в обслуговуваному приміщенні в межах зони дії опалювального агрегату.

2.4.4 Приєднання силового електрообладнання до ящика управління виконується проводами марки АПВ-660 перерізом 2,5 і 4,0 мм2, які прокладаються у водогазогінних трубах ГОСТ 3262-85. Живлення 380/220 В, 50Гц до ящика управління повітряно-опалювальним агрегатом А2 подається від силового розподільчого пункту металообробного цеху ШР7 кабелем марки ВВГ - 660 3х4,0+1х2,5.

2.5 Вибір основних апаратів управління

2.5.1 Електричні апарати – це електротехнічні пристрої, які призначенні для управління, регулювання та захисту електричних кіл і машин, а також для контролю і регулювання різних неелектричних величин.

2.5.2 Вибір електричних апаратів обумовлюється складеною схемою управління і вибираються вони за різними ознаками:

- за кількістю полюсів у силовому колі;

- за номінальною напругою силового кола і кола управління;

- за номінальним струмом;

- за ступенем захисту від навколишнього середовища;

- за кількістю контактів у допоміжному колі;

- за ступенем спрацьовування електромагнітного і нагрівального елементів (для апаратів захисту).

2.5.3 Для управління електроприводом повітряно-опалювального агрегату вибираємо магнітний пускач типу ПМЛ 110004У3 для роботи в силовому колі напругою 380 В, 50 Гц на номінальний струм 2,6 А, керуючись умовами

Uн ≥ Uн дв

Ін ≥ Ін дв

де Uн і Ін – номінальні напруга і струм апарата, який вибирається, В і А відповідно;

Uн дв і Ін дв – номінальні напруга і струм електродвигуна, В і А відповідно;

Ін дв = 2,5 А < 2,6 А

2.5.4 Номінальна напруга котушки пускача згідно до схеми управління становить 220 В, 50 Гц. Магнітний пускач доповнюється контактною приставкою типу ПКЛ-40 і тепловим реле для захисту електродвигуна від тривалих перевантажень.

2.5.5 Теплове реле приймаємо типу РТЛ-1007. Уставку спрацьовування розраховуємо за виразом

Ін.е. = (1,05…1,1) * Іном

Ін.е. = 2,24 * 1,1 = 2,5 А

Приймаємо струм спрацьовування нагрівального елемента 3,0 А.

Для захисту силового кола від струмів короткого замикання вибираємо вимикач типу АЕ2046М на номінальний струм 63 А.

2.5.6 Струм теплового розчіплювача автомата розраховуємо за виразом

Ін.р. = 1,25 * Ін.дв.

Ін.р. = 1,25 * 2,24 = 2,8 А

Виходячи з розрахунку приймаємо струм теплового розчіплювача автомата 3 А. При цьому струм спрацьовування електромагнітного розчіплювача становитиме

Іе.р = Квідс * Ін.р.,

де Квідс – коефіцієнт відсічки для вибраного автоматичного вимикача, який характеризує кратність струму спрацьовування електромагнітного розчіплювача по відношенню до Ін.р. теплового елемента;

Для автомату типу АЕ2046 кратність відсічки дорівнює 12.

Отже, струм спрацьовування електромагнітного розчіплювача для вибраного автомата становить

Іе.р. = 12 * 3,0 = 36,0 А

2.5.7 Перевіряємо уставку спрацьовування електромагнітного розчіплювача автомата за умовою

Іе.р. = 1,2 * Іпуск ,

де Іпуск – пусковий струм двигуна, А

Для двигуна 4А80А6У3

Іпуск = 7,0 * 2,24 = 15,7 А

36,0 > 15,7

Тобто автоматичний вимикач з комбінованим розчеплювачем при вмиканні електродвигунів не буде спрацьовувати на розмикання.

2.5.8 Реле проміжні вибираємо типу РП20-217УЗ з комбінаціями контактів відповідно до потреб схеми управління з котушками на 220 В, 50 Гц. Реле часу – типу РКВ11-4321 з котушками на напругу 220 В, 50 Гц.

2.5.9 Перемикачі вибору робочих агрегатів вмикання вентиляторів вибираємо типу УП5313-С330 із схемами замикання контактів, які задовольняють потребам складеної схеми управління.

2.5.10 Перелік вибраних апаратів управління приведений на литі 3 графічної частини дипломного проекту.

2.6 Опис роботи схеми управління

2.6.1 Схемою автоматизації роботи повітряно-опалювального агрегату передбачається можливість управління роботою установки у двох режимах: в режимі налагодження і в автоматичному режимі. Вибір режиму управління здійснюється перемикачем SА.

2.6.2 Режим опробування дозволяє за допомогою кнопок управління SВF, SBN, SВ1чSВ4 увімкнути або вимкнути вентилятор і кожну з секцій електронагрівачів калорифера з метою перевірки справності механізму і електричних кіл чи при налагодженні після установки або ремонту агрегата.

2.6.3 Автоматичний режим роботи повітряно-опалювального агрегату встановлюється переводом рукоятки перемикача вибору режимів SА у положення + 45° - "автоматична робота". При цьому, якщо температура повітря у приміщенні нижча за +18 °С і контакт датчика температури SКТ замкнутий (див. діаграму замикання контактів датчика температури SКТ на листі №3 графічної частини дипломного проекту), отримає живлення котушка реле КL і замкне свої контакти у колах котушок магнітних пускачів КМ, КМ1 і КМ2. По колу 1-13-7-РЕN буде збуджена котушка пускача КМ, що призведе до вмикання електропривода вентилятора. Далі стане до роботи пускач КМ1 - увімкнеться секція №1 електрокалорифера, а за нею пускачем КМ2 - секція №2. Агрегат стає до роботи на повну потужність. Нагріте у калорифері повітря вентилятором спрямовується у приміщення. Температура повітря в приміщенні поступово зростає.

Страницы: 1, 2, 3, 4