Электрификация технологического оборудования цеха и разработка системы освещения

Тип:
Добавлен:

Введение

В настоящем дипломном проекте решается комплексная задача по проектированию системы электроснабжения цеха №9 инструментального завода.

Исходными данными при проектировании системы электроснабжения цеха явился перечень силового электрооборудования с известной мощностью, а также генеральный план цеха.

Разработка системы электроснабжения цеха является сложной задачей и требует от проектировщика не только специальных технических знаний, но также знакомства с технологией производства и особенностями производственного процесса.

Задачей проектирования является полная электрификация технологического оборудования цеха и разработка системы освещения.

В целом задача не может сводиться лишь к подбору типовых решений, а сплошь и рядом требует создания опытных установок с их анализом и оценкой, т. е. принимает часто исследовательский характер.

Полноценная разработка проекта системы электроснабжения цеха №9 инструментального завода возможно лишь при условии тесного контакта проектировщиков с технологами и строителями на всех стадиях выполнения проектных работ.

1. Выбор схемы электроснабжения и расчет её элементов

.1 Расчет силовой электрической нагрузки по элементам схемы

Электрические нагрузки систем электроснабжения определяют для выбора числа и мощности силовых трансформаторов, мощность и место подключения компенсирующих устройств (КУ), выбора и проверки токоведущих элементов по условию допустимого нагрева, расчета потерь и колебаний напряжения и выбора защиты.

Определение расчетных (максимальных) электрических нагрузок производится в два этапа. На первом этапе определяется нагрузка отдельных электроприемников (ЭП), отдельных производственных участков, а также всего предприятия в целом. Результаты первого этапа расчета электрических нагрузок используется как исходные данные для выбора числа и мощности силовых трансформаторов с одновременным определением мощности и мест подключения КУ. На втором этапе рассчитывается электрическая нагрузка всех элементов сети СЭС с учетом мощности и места подключения КУ в СЭС.

Рассмотрим пример расчета для вертикально сверлильного станка с исходными данными Рн=2,9 кВт, Ки=0,16, cosφ=0,5, Uн=380 В.

Расчет установленной мощности Ру, кВт, вычисляется по формуле:

кВт

где n - количество электроприемников;

Рн - номинальная мощность электроприёмника, кВт.

Примечание: Для однофазных электроприемников.

Uф=380 В:

.

Uф=220 В:

.

Для электроприемников имеющих продолжительность включения:

.

Среднесменная активная мощность Рсм, кВт, вычисляется по формуле:

кВт

где Ки - коэффициент использования.

Среднесменная реактивная мощность Qсм, квар, вычисляется по формуле:

квар

Эффективное число электроприемников для Ки<0,6 nэ, шт, вычисляется по формуле:

шт.

Эффективное число по группе с Ки<0,6

Принимаем ближайшее целое число nэ=127 шт.

Для группы электроприемников с Ки>0,6, коэффициент максимума принимаем Км=1.

Максимальная активная мощность по группе Ки<0,6 Рм, кВт, вычисляется по формуле:

кВт

где Км - коэффициент максимума:

для группы с Ки<0,6, коэффициент максимума равен Км=1,13;

для группы с Ки>0,6, коэффициент максимума равен Км=1.

Максимальная реактивная мощность по группе Ки<0,6 Qм, квар, вычисляется по формуле:

квар

Полная мощность по группе Ки<0,6 S<0,6, кВА, вычисляется по формуле:

кВАПолная мощность по цеху без учета освещения Sн, кВА, вычисляется по формуле:

Ток по группе Ки<0,6 I<0,6, А, вычисляется по формуле:

А

Ток по цеху I, А, вычисляется по формуле:

где Ii - ток одной группы.

Остальные расчеты аналогичны и сводятся в таблицу 1.1

2. Расчет осветительной электрической нагрузки

.1 Проектирование осветительной установки рабочего освещения

Выбор источника света.

К числу источников света массового применения, выпускаемой нашей промышленностью, относятся лампа накаливания, люминесцентные лампы и лампы ДРЛ.

Что касается ламп ДРЛ, то, несмотря на высокую световую отдачу и большой срок службы эти источники света не могут обеспечить удовлетворительной цветопередачи и поэтому могут быть рекомендованы для освещения лишь таких производственных помещений, в которых отсутствуют требования к правильной цветопередаче.

К таким помещениям относятся ряд цехов металлургической и машиностроительной промышленности, в особенности большой высоты, в которых возникают трудности при обслуживании светильников. В подобных случаях применение светильников с лампами, обладающими большим единичным световым потоком и большим сроком службы, весьма целесообразно, так как существенно снижает расходы на эксплуатацию осветительной установки.

В соответствии с генпланом объекта (цеха № 9 инструментального завода), учитывая специфику технологического оборудования, в качестве источника света для рабочего освещения применяются лампы ДРЛ.

В общем случае, при решении вопроса о выборе источника света для освещения производственных помещений необходимо анализировать преимущества и недостатки ЛН и ЛЛ и уже далее делать вывод о необходимости и целесообразности применения тех или иных ламп.

2.2 Выбор системы освещения

В практике проектирования осветительных установок промышленных зданий используются две отличительные друг от друга системы освещения.

Первая система - система общего освещения - предназначена не только для освещения рабочих поверхностей, но и всего помещения в целом, в связи с чем светильники общего освещения обычно размещаются под потолком помещения на достаточно большом расстоянии от рабочих поверхностей.

В системе общего освещения принято различать два способа размещения светильников: равномерное и локализованное. В системе общего равномерного освещения расстояние между светильниками в каждом ряду и расстояния между рядами выдерживаются неизменными. В системе общего локализованного освещения положение каждого светильника определяется соображениями выбора наивыгоднейшего направления светового потока и устранения теней на освещаемом рабочем месте, т. е. целиком зависит от расположения оборудования.

Равномерное расположение светильников общего освещения применяется обычно в тех случаях, когда желательно обеспечить одинаковые условия освещения по всей площади помещения в целом. При необходимости дополнительного подсвета отдельных участков освещаемого помещения, если эти участки достаточно велики по площади или если по условиям работы невозможно устройство местного освещения, прибегают к локализованному размещению светильников.

Вторая система - система комбинированного освещения - включает в себя как светильники, расположенные непосредственно у рабочего места и предназначенные для освещения только лишь рабочей поверхности (местное освещение), так и светильники общего освещения, предназначенные для выравнивания распределения яркости в поле зрения и создания необходимой освещенности по проходам помещения. Система комбинированного освещения обычно характеризуется повышенными первоначальными затратами на оборудование по сравнению с системой общего освещения.

С точки зрения удобства эксплуатации система комбинированного освещения имеет преимущества по сравнению с системой общего освещения. Действительно, так как светильники местного освещения расположены непосредственно у рабочих мест, то значительно упрощаются их чистка, смена перегоревших ламп, а также систематический надзор и текущий ремонт осветительной установки. Местное освещение на рабочих местах, на которых в данный момент работа не производится, может быть выключено, что обеспечивает большую гибкость в эксплуатации освещения, исключая непроизводительный расход электроэнергии.

Проведенный анализ преимуществ и недостатков систем освещения позволяет рекомендовать систему комбинированного освещения в первую очередь в следующих случаях:

) в производственных помещениях, в которых выполняются точные зрительные работы, относящиеся к разрядам I, II, III, IV по СНиП [6], за исключением тех случаев, когда устройство местного освещения невозможно по технологическим или конструктивным соображениям;

) в производственных помещениях с оборудованием, создающим глубокие и резкие тени на рабочей поверхности в условиях общего освещения (прессы, штампы), а также на рабочих местах, требующих изменения направления света в процессе работы;

) в производственных помещениях с оборудованием, рабочие поверхности которого расположены вертикально или наклонно и нуждаются в сравнительно высоких уровнях освещенности.

В свою очередь система общего освещения при равномерном размещении светильников может быть рекомендована:

) в производственных помещениях при высокой плотности расположения оборудования, если это оборудование не создает теней на рабочих поверхностях и не требует изменений направления света;

) в производственных помещениях, в которых по всей площади выполняются однотипные работы (крупно сборочные цеха);

) в производственных помещениях, в которых работа не требует большого и длительного напряжения зрения (разряд V по СНиП [6]), а также во вспомогательных, складских и проходных помещениях.

К локализованному размещению светильников общего освещения целесообразно прибегать в следующих случаях:

) в производственных помещениях при расположении рабочих мест группами, сосредоточенными на отдельных участках;

) в производственных помещениях, в которых на отдельных участках выполняются работы различной точности, требующие разных уровней освещенности;

) в производственных помещениях с большими по площади рабочими поверхностями, требующими высокой освещенности (разметочные плиты, закройные столы), или громоздким оборудованием, создающим тени, на которых невозможно устройство местного освещения.

В большинстве случаев применение общего локализованного освещения, выполненного лампами накаливания, может быть рекомендовано для работ, относящихся по СНиП к разрядам IV и ниже, а выполненного люминесцентными лампами - не выше III разряда.

2.3 Выбор освещенности и коэффициента запаса

Выбор освещенности по СНиП [6] осуществляется в зависимости от размера объекта различения, контраста объекта с фоном и коэффициента отражения фона (рабочей поверхности).

Для того чтобы установить в каждом конкретном случае все перечисленные параметры, определяющие уровень нормированной освещенности на рабочей поверхности, необходимы детальное знакомство с технологией производства и выявление особенностей зрительной задачи на данном рабочем месте.

При выборе разряда норм по СНиП возникает задача выявить размер объекта различения, а при выборе подразряда установить контраст объекта с фоном и коэффициент отражения рабочей поверхности.

При определении уровня освещенности для данного вида работ следует учитывать тип источника света и систему освещения, принятые в рассматриваемой осветительной установке. Эти два фактора оказывают существенное влияние на выбор уровня нормированной освещенности.

В соответствие с разделами 1, 2, с учетом табл. 12.23 [5] и табл. 1 [6] принимается освещенность 400 Лк.

При проектировании осветительной установки и, в частности, при расчете установленной мощности следует иметь в виду, что в процессе эксплуатации осветительной установки освещенность на рабочих местах уменьшается. Основными причинами, ведущими к снижению освещенности в процессе эксплуатации осветительной установки, являются: уменьшение светового потока источников света в процессе горения, снижение к. п. д. светильников в результате загрязнения ламп и осветительной арматуры, загрязнение стен и потолка освещаемого помещения.

Следовательно, при расчете мощности источника света, которая должна гарантировать нормированное значение освещенности на рабочих местах в течение всего времени эксплуатации осветительной установки, необходимо вводить к нормированной освещенности какой-то коэффициент, учитывающий ее снижение в процессе эксплуатации осветительной установки, т. е. больший единицы.

Такой коэффициент, называемый коэффициентом запаса, регламентирован СНиП в зависимости от степени загрязнения (запыления) освещаемого помещения и типа источника света. Значения коэффициента запаса приведены в табл. 3 [6].

Для заданного производства условия среды пыльные и согласно требованиям ГОСТ к воздуху рабочей зоны предельно допустимая концентрация пыли для инструментальных цехов составляет 1 мг/м3. Фактическая запыленность многих производственных участков отрасли близка к этому Уровню. В соответствии с этим предварительно выбранный коэффициент запаса составляет 1,5. Окончательный выбор коэффициента запаса осуществляется с учетом эксплуатационной группы светильника ( приложение Г, табл.3 [6] ).

.4 Выбор типа светильника

Одним из основных вопросов, решаемых при проектировании осветительной установки, от которого зависит не только ее экономичность, но и надежность действия, является выбор типа светильника.

Неправильный выбор светильника ведет за собой увеличение установленной мощности, а как следствие этого - увеличение расходов на эксплуатацию осветительной установки.

Несоответствие конструктивного исполнения светильника условиям окружающей среды понижает надежность и долговечность действия осветительной установки, а в ряде случаев может явиться источником пожара или взрыва.

Выбор светильника должен определяться следующими основными условиями:

) характером окружающей среды;

) требованиями к светораспределению и ограничению слепящего действия.

Согласно таблице 12,20 [5] для инструментальных цехов выбираем тип светильников ЛСП13.

Светораспределение светильника является основной характеристикой, определяющей светотехническую эффективность применения светильника в заданных условиях.

Для освещения помещений, стены и потолок которых имеют невысокие отражающие свойства, например производственных помещений с большим процентом остекления стен и с форменными перекрытиями на потолке, целесообразно применение светильников типа У, Гэ, Гс, Гк.

В таких условиях светильники прямого света, излучая световой поток вниз, на рабочие поверхности, гарантируют минимальные потери и максимальное использование светового потока источников света. При этом чем выше освещаемое помещение и больше нормированная освещенность, тем более концентрированным светораспределением должен обладать светильник; так, например, при высоте помещения 8 м и более становится целесообразным использование зеркальных светильников (Гс, Гк) или зеркальных ламп.

Для выбранного типа светильника ЛСП13 определяется его эксплуатационная группа по табл. 5.11 [5]. Эксплуатационная группа светильника ЛСП13 - третья. Тогда окончательно коэффициент запаса будет равен 1,5.

.5 Расчет осветительной установки

Задачей светотехнического расчета осветительной установки может являться либо определение числа и мощности источников света, обеспечивающих нормированную (с учетом коэффициента запаса) освещенность, либо определение фактической освещенности, создаваемой запроектированной осветительной установкой. С учетом того, что проектирование осветительной установки ведется применительно к конкретному объекту (в данном случае инструментального цеха) с нормированной по СниП освещенностью рабочих мест, то задача светотехнического расчета сводится к выбору числа и мощности источников света.

Существует несколько методов расчета осветительных установок:

. Расчет освещения по методу коэффициента использования;

. Расчет освещения по методу удельной мощности;

. Расчет освещения по точечному методу.

В данном случае наиболее целесообразно воспользоваться методом удельной мощности для расчета осветительной установки, так как уже заранее известен (определен) уровень нормированной освещенности Е и известны геометрические параметры рассчитываемого помещения. Суть этого метода заключается в том, что по таблицам удельной мощности для конкретного типа светильника и известных размеров помещения находится значение удельной мощности ω.

Единичная мощность лампы Р, Вт, вычисляется по формуле:

где ω - удельная мощность определяется по таблице 12.23 [5], ;

S - площадь помещения, м2;

N - число ламп, шт.

Таблицы удельной мощности, составленные Ю. Б. Айзенбергом на основе дифференцированного учета факторов, влияющих на величину со для отдельного помещения и принятые в проектной практике для непосредственного определения мощности ламп общего равномерного освещения на всех стадиях проектирования существенно упрощают расчет осветительных установок. Таблицы составлены для среднего значения отношения длины помещения к его ширине и пригодны при не более 2,5. Ими можно пользоваться и для более удлиненных помещений, но в этом случае значение ω следует выбирать по условной площади 2,5В2, распространяя его на всю площадь помещений.

.6 Расчет осветительной установки методом удельной мощности

Размер цеха по генеральному плану составляет:

Длина А = 78 м

Ширина В = 72 м

Площадь цеха м2

Целесообразно разбить цех на модули:

Длиной А = 24 м

Шириной В = 6 м

Площадь модуля м2

Число модулей по цеху инструментальному составляет 39 штук.

Количество светильников в модуле N = 6 шт.

Тип светильника: ЛСП13

Высота подвеса светильника: h = 8 м

Нормированная освещенность Е = 400 Лк

По заданным условиям по таблице 12.23 [5] находится ω = 29,1 при Е = 400 Лк.

Мощность одной лампы будет:

Вт

Выбирается ближайшая стандартная лампа мощностью 700 Вт (ДРЛ - 700).

Общая активная мощность ламп по цеху , кВт, вычисляется по формуле:

где n - количество модулей в цехе, шт.

Общая реактивная мощность ламп по цеху Q, квар, вычисляется по формуле:

квар

где tgφ = 1,333 при коэффициенте мощности cosφ = 0,6.

Результаты расчетов активной и реактивной мощности осветительной установки сведены в таблицу 1.1.

.7

Copyright © 2018 WorldReferat.ru All rights reserved.