ЭСН и ЭО цеха металло-режущих станков

  Введение 

  В настоящее  время нельзя представить себе жизнь  и деятельность современного человека без применения электричества. Основное достоинство электрической энергии - относительная простота производства, передачи, дробления, преобразования.

  Системой  электроснабжения (СЭС) называют совокупность устройств для производства, передачи и распределения электроэнергии. СЭС промышленных предприятий создаются  для обеспечения питания электроэнергией  промышленных приемников, к которым  относятся электродвигатели различных  машин и механизмов, электрические  печи, электролизные установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки и др.

  Задача  электроснабжения промышленного предприятия  возникла одновременно с широким  внедрением электропривода в качестве движущей силы различных машин и  механизмов и строительством электростанций. 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. Электрические сети промышленных предприятий  в сочетании с источниками  и потребителями электроэнергии становятся заводскими электрическими системами, устройство и развитие которых, как подсистем, следует рассматривать  в единой связи с развитием  всей энергетической системы в целом.

  Промышленные  предприятия являются основными  потребителями электроэнергии, так  как расходуют до 67% всей вырабатываемой в нашей стране электроэнергии.

  Система электроснабжения промышленных предприятий, состоящая из сетей напряжением  до 1 кВ и выше, трансформаторных и  преобразовательных подстанций, служит для обеспечения требований производства путем подачи электроэнергии от источника  питания к месту потребления  в необходимом количестве и соответствующего качества в виде переменного тока, однофазного или трехфазного, при различных частотах и напряжениях, и постоянного тока.

  СЭС промышленного  предприятия является подсистемой  энергосистемы, обеспечивающей комплексное  электроснабжение промышленных, транспортных, коммунальных и сельскохозяйственных потребителей данного района. Энергосистема  в свою очередь рассматривается  как подсистема ЕЭС страны. Система  электроснабжения предприятия является подсистемой технологической системы  производства данного предприятия, которая предъявляет определенные требования к электроснабжению.

  Стоимость электроэнергии, например в машиностроении, составляет только 2-3% себестоимости  продукции, в энергоемких отраслях, таких как электролиз, электрометаллургия и др., - 20-35% себестоимости продукции. Перерывы в электроснабжении могут  привести к значительным ущербам  для народного хозяйства, а в  некоторых случаях к авариям, связанным с человеческими жертвами и выходом из строя дорогостоящего оборудования.

  Стоимость электрической части промышленного  предприятий составляет в среднем 7% общей суммы капиталовложений в промышленность.

  Каждое  промышленное предприятие находиться в состоянии непрерывного развития: вводятся новые производственные площади, повышается использование существующего  оборудования или старое оборудование заменяется новым, более производительным и мощным, изменяется технология и  т.д. СЭС промышленного предприятия (от ввода до конечных приемников электроэнергии) должна быть гибкой, допускать постоянное развитие технологий, рост мощности предприятия  и изменение производственных условий. Это отличает систему распределения  электроэнергии на предприятиях от районных энергосистем, где процесс развития также имеет место, однако места  потребления электроэнергии и формы  её передачи более стабильны.

        Для современных предприятий, особенно машиностроительных, характерна динамичность технологического процесса, связанная  с непрерывным введением новых методов обработки, нового оборудования, переналадки его, а также непрерывного изменения и усовершенствования самой модели изделия. Поэтому следует стремиться к созданию предприятия, обладающего достаточной гибкостью, которая позволяет с наименьшими потерями осуществить перестройку производства при изменении программы или модернизации выпускаемых изделий, внедрении новейших технологических процессов и современного оборудования, а также при автоматизации производства.

  Опыт строительства  и освоения новых предприятий, показал, что не только планировка, но и конструкция  зданий должна удовлетворять условиям гибкости технологического процесса; требуется, чтобы здания и подсобные  помещения позволяли расширить  производство без его перерыва, а  переход от освоения одного изделия  к освоению нового не требовал капитального переустройства. Требования гибкости предъявляются к строительной части  предприятий, к технологическому и  вспомогательному оборудованию, к системам электроснабжения, водоснабжения и  т.д.

  Как для  создания высококачественного электропривода требуется совместная работа электрика  и технолога-конструктора приводимой машины, так и для создания надлежащей СЭС предприятия требуется тщательная совместная работа проектировщиков-технологов, электриков и строителей. Тщательное изучение условий производства позволяет  электрику при проектировании избежать перерасхода дефицитных электрооборудования  и электроматериалов, а также  обеспечить надежное экономичное электроснабжение, отвечающее условиям данного производства.

  Основные  задачи, решаемые при исследовании, проектировании, проектировании и эксплуатации СЭС промышленных предприятий, заключаются  в оптимизации параметров этих систем путем правильного выбора напряжений, определении электрических нагрузок и требований к бесперебойности  электроснабжения; рационального выбора числа и мощности трансформаторов, преобразователей тока и частоты, конструкций  промышленных сетей, устройств компенсации реактивной мощности и регулирования напряжения, средств симметрирования нагрузок и подавления высших гармоник в сетях путем правильного построения схемы электроснабжения. Все эти задачи непрерывно усложняются вследствие роста мощностей электроприемников, появления новых видов использования электроэнергии, новых технологических процессов и т.д. 
 

  1 Общая характеристика проектируемого цеха

  Краткая характеристика производства и потребителей ЭЭ 

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

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

  Транспортные  операции выполняются кран-балкой и  наземными  электротележками.

  Цех получает ЭСН от собственной цеховой трансформаторной подстанции (ТП), расположенной на расстоянии 1,3 км 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 надежности электроснабжения.

  Количество  рабочих смен – 3.

  Грунт в  районе цеха – глина при температуре +5°С.

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

  Размеры цеха АхВхН = 50х30х8 м. 

  Все помещения, кроме станочного отделения, двухэтажные  высотой 3,6 м.

  Перечень  ЭО цеха металлорежущих станков дан  в таблице 1.

  Мощность  электропотребления (P_эп) указана для одного электроприёмника.

  Расположение  основного ЭО показано на плане (рис. 1). 

  Таблица 1.Перечень ЭО цеха металлорежущих станков

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  

  Рис.1План расположения ЭО цеха металлорежущих станков 
 
 

  2 Расчет электрической нагрузки цеха 

  В этом разделе  рассматриваются методы определения  электрических нагрузок, осуществляется расчет силовых нагрузок и составляется сводная ведомость.

  Создание  каждого промышленного объекта  начинается с его проектирования и определения ожидаемых (расчетных) нагрузок.

  При определении  расчетных электрических нагрузок пользуемся методом коэффициента максимума.

  2.1 Определяем номинальную мощность электроприёмников

  Электропривод раздвижных ворот

                                             (2.1) 

  Кран-балка

                                                         (2.2)

  Номинальная мощность электроприёмников будет  равна их мощности

                                                                                                        (2.3)          

2. Определяем суммарную мощность электроприёмников

                                         (2.4)

3. Определяем модуль сборки

                                                                              (2.5)

4. Определяем значения: k_и, cosφ [Л1, стр. 52-53, 2,11; 2,12], tg.

 
  

5. Определяем  среднесменную активную мощность

                                     (2.6)

6. Определяем среднесменную активную мощность

                                         (2.7)