Расчёт нагрузок цеха, разработка графиков.
ОБЩАЯ ЧАСТЬ
Развитие электроэнергетики и ее перспективы
В настоящее время нельзя представить себе жизнь и деятельность современного человека без применения электричества. Электричество уже давно и прочно вошло во все отрасли народного хозяйства и в быт людей. Основное достоинство электрической энергии – относительная простота производства, передачи, дробления и преобразования.
В системе электроснабжения объектов можно выделить три вида электроустановок:
· по производству электроэнергии – электрические станции;
· по передаче, преобразованию и распределению электроэнергии – электрические сети и подстанции;
· по потреблению электроэнергии в производственных и бытовых нуждах – приемники электроэнергии.
Электрическая станция – предприятие, на котором вырабатывается электрическая энергия. На этих станциях различные виды энергии (энергия топлива, падающей воды, ветра, атомная и др.) с помощью электрических машин, называемых генераторами, преобразуются в электрическую энергию.
В зависимости от используемого вида первичной энергии все существующие электростанции разделяются на следующие основные группы: тепловые, гидравлические, атомные, ветряные и др.
Приемник электроэнергии – электрическая часть производственной установки, получающая электроэнергию от источника и преобразующая ее в механическую, тепловую, химическую, световую энергию, в энергию электростатического и электромагнитного поля.
|
|
|
По технологическому назначению приемники электроэнергии классифицируются в зависимости от вида энергии, в который данный приемник преобразует электрическую энергию: электродвигатели приводов машин и механизмов, электротермические установки, электрохимические установки, установки электроосвещения, устройства искровой обработки. Электроприемники характеризуются номинальными параметрами: напряжением, током, мощностью и др.
Совокупность электроприемников производственных установок цеха, корпуса, предприятия, присоединенных с помощью электрических сетей к общему пункту электропитания, называется электропотребителем.
Совокупность электрических станций, линий электропередачи, подстанций, тепловых сетей и приемников, объединенных общим и
непрерывным процессом выработки, преобразования, распределения тепловой и электрической энергии, называется энергетической системой.
Единая энергетическая система (ЕЭС) объединяет энергетические системы отдельных районов, соединяя их линиями электропередачи (ЛЭП).
Характеристика цеха и потребителей электроэнергии.
|
|
|
Доменный цех является начальным звеном металлургического производства – его назначение выплавка чугуна.
Доменная печь представляет собой непрерывно действующий аппарат шахтного типа. Загрузка шихты осуществляется сверху, через типовое загрузочное устройство, которое одновременно является и газовым затвором доменной печи. В домне восстанавливают богатую железную руду (на современном этапе запасы богатой железной руды сохранились лишь в Австралии и Бразилии), агломерат или окатыши. Иногда в качестве рудного сырья используют брикеты.
Доменная печь состоит из пяти конструктивных элементов: верхней цилиндрической части — колошника, необходимого для загрузки и эффективного распределения шихты в печи; самой большой по высоте расширяющейся конической части — шахты, в которой происходят процессы нагрева материалов и восстановления железа из оксидов; самой широкой цилиндрической части — распара, в котором происходят процессы размягчения и плавления восстановленного железа; суживающейся конической части — заплечиков, где образуется восстановительный газ — монооксид углерода; цилиндрической части — горна, служащего для накопления жидких продуктов доменного процесса — чугуна и шлака.
|
|
|
В верхней части горна располагаются фурмы — отверстия для подачи нагретого до высокой температуры дутья — сжатого воздуха, обогащенного кислородом и углеводородным топливом.
На уровне фурм развивается температура около 2000 °C. По мере удаления вверх температура снижается, и у колошников доходит до 270 °C. Таким образом в печи на разной высоте устанавливается разная температура, благодаря чему протекают различные химические процессы перехода руды в металл.
В настоящее время в связи с реорганизацией структуры ООО «Промсервис» структура сервисной службы цеха меняется.
Цех состоит из пяти печей (3-яя печь на ремонте) ДП1,2 ДП4 ДП5.
ДП5 включает в себя участок УПГШ (установка придоменной грануляции шлака). Ремонт основного технического оборудования передан на сервисного обслуживание ОАО Домнаремонт (механический ремонт); ООО Северсталь – Промсервис (электрическое оборудование).
Нагрузки цеха:
1. Краны и тельферы. Предназначены для загрузки или разгрузки ковшей или другого груза.
2. Насосы и гидравлическое оборудование. Используются для откачивания воды.
3. Сварочное оборудование. Используется для соединения железных конструкций с помощью электродов.
|
|
|
4. Компрессоры- для создания определенного давления жидкости или газов (сжатым воздухом)(система смазки)
5. Вентиляторы и кондиционеры- для создания микроклимата рабочих мест, соответствующего нормам.
6. Специальные станки- для обработки различных деталей.
7. Конвейеры- машина непрерывного транспорта, предназначенная для перемещения сыпучих, кусковых или штучных грузов.
8. Освещение. Предназначено для улучшения видимости в цеховых помещениях, осуществляется с помощью светильников и электроламп.
РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
Расчёт нагрузок цеха, разработка графиков.
Исходные данные:
Питающая энергосистема: Sн.с=1100 МВ·А
Индуктивное сопротивление: x*н.с.=2,6
Сменность работы: 3 смены.
Линия к Т.П. l=1,2 км.
Категория потребителей 1.
Мощность потребителей:
Таблица 1- Потребители нагрузки
| № | Потребители | ∑Рпасп. кВт | Количество и мощность |
| 1 | Специальные станки | 150 | 6×15.3×20 кВт |
| 2 | Компрессоры | 45 | 1×45 кВт |
| 3 | Краны и тельферы | 182 | 4×15.3×20.2×19. 3×8 кВт |
| 4 | Конвейеры | 300 | 4×75 кВт |
| 5 | Вентиляторы и кондиционеры | 100 | 1×60. 2×20 кВт |
| 6 | Насосы и гидравлическое оборудование | 120 | 3×40 кВт |
| 7 | Освещение | 516 | 43×12 кВт |
| 8 | Сварочное оборудование | 180 | 1×50 .3×10 кВт |
1.1 Расчёт нагрузок производится методом коэффициента спроса, т.к. в цехе установлено большое количество оборудования. Величина ПВ выбирается из справочника электроснабжения, а соs φ и Кс из справочника электроснабжения.
Заполняю Таблицу 2
1.: Специальные станки
=150*0,17=25.5 кВт
где Кс- коэффициент спроса
Рн- поминальная мощность потребителя
2. Компрессор
=0,75*45 =33.75 кВт
3. Краны и тельферы:
=182*0,63=114.66 кВт
где Рп- паспортная мощность
Рн- номинальная мощность потребителя
ПВ- продолжительность включения в долях от единицы
=0,7*114.66 =80. кВт
4 Конвейеры
=0,61*300=183кВт
5. Вентиляторы и кондиционеры:
=0,75*100=75 кВт
6. Насосы и гидравлическое оборудование:
=0,95*120=114 кВт
7. Освещение:
=0,9*516=464.4 кВт
8. Сварочное оборудование:
=180*0,4 *0,63=45.36 кВт
где соs φ – коэффициент мощности.
=0,4*45.36=18,14 кВт
Таблица 2 - Расчет электрических нагрузок
| № | Потребители. | Рп. кВт | ПВ % | соs φ | Рн кВт | Кс | Рмах кВт |
| 1 | Специальные станки | 150 | - | 0,47 | 150 | 0,17 | 25.5 |
| 2 | Компрессор | 45 | - | 0,8 | 45 | 0,75 | 33.75 |
| 3 | Краны и тельферы | 182 | 40 | 0,8 | 114.66 | 0,7 | 80 |
| 4 | Конвейеры | 300 | - | 0,63 | 300 | 0,61 | 183 |
| 5 | Вентиляторы и кондиционеры | 100 | - | 0,8 | 100 | 0,75 | 75 |
| 6 | Насосы и гидравлическое оборудование | 120 | - | 0,9 | 120 | 0,95 | 114 |
| 7 | Освещение | 516 | - | 0,95 | 516 | 0,9 | 464.4 |
| 8 | Сварочное оборудование | 180 | 40 | 0,4 | 45.36 | 0,4 | 45.36 |
| Итого | 1593 | 1080.16. |
Таблица 3 – Нагрузки по часам суток
| Потребители
| Часы суток | ||||||||||||||||||||||
| 0-2 | 2-4 | 4-6 | 6-8 | 8-10 | 10-12 | 12-14 | 14-16 | 16-18 | 18-20 | 20-22 | 22-24 | ||||||||||||
| Специальные станки | 25.5 | 22.3 | 21.2 | 22,4 | 25.5 | 24.5 | 22.8 | 23.2 | 24.1 | 25.5 | 25.1 | 24.7 | |||||||||||
| Компрессор | 33.75 | 32.2 | 32.4 | 31.4 | 33.75 | 31.6 | 31.8 | 30.7 | 30.5 | 33.75 | 33.4 | 31.9 | |||||||||||
| Краны и тельферы | 80 | 79.4 | 78 | 77.8 | 80 | 79.7 | 76.6 | 78.9 | 79.5 | 80 | 77.8 | 79.3 | |||||||||||
| Конвейеры | 183 | 181.5 | 182.1 | 180.4 | 183 | 179.4 | 179.8 | 182.4 | 181.8 | 183 | 182.4 | 180.7 | |||||||||||
| Вентиляторы и кондиционеры | 75 | 74.5 | 72.9 | 74.2 | 75 | 72.6 | 73.5 | 74.7 | 73.4 | 75 | 74.2 | 73.9 | |||||||||||
| Насосы и гидравлическое оборудование | 114 | 112.5 | 113.6 | 110.6 | 114 | 113.7 | 112 | 111.3 | 109.4 | 114 | 112.9 | 111.4 | |||||||||||
| Освещение | 464.4 | 459.4 | 462.4 | 456.8 | 464.4 | 464 | 462.7 | 461.9 | 461.3 | 464.4 | 462.2 | 461.5 | |||||||||||
| Сварочное оборудование | 45.36 | 45.2 | 43.7 | 41.8 | 45.36 | 40.5 | 45 | 43.7 | 42.4 | 45.36 | 43.7 | 44.4 | |||||||||||
| Специальные станки | 25.5 | 24.6 | 25.3 | 23.7 | 25.5 | 24.3 | 25.1 | 24.8 | 23.9 | 25.5 | 24.3 | 23.9 | |||||||||||
| Компрессор | 33.75 | 33.5 | 32.6 | 31 | 33.75 | 31.7 | 32.7 | 32.9 | 30.7 | 33.75 | 31.5 | 32.7 | |||||||||||
| Итого | 1080.16 | 1007,00
| 1064,20 | 980,1 | 1080.16 | 1062,00 | 1062,00 | 1064,50 | 1051,00 | 1080.16 | 1067.5 | 1064.4 | |||||||||||
По данным Таблицы 3 составляю суточный график потребления электроэнергии, предварительно определив постоянные и переменные потери.
Постоянные потери не зависят от нагрузок и расходуются на нагрев сердечников электрооборудования. Они составляют 1% от Р∑мах.
=(1*1080)/100=10,80 кВт, где Р∑мах – суммарная максимальная мощность из Таблицы 2.
Переменные потери зависят от нагрузки и расходуются на нагрев обмоток электрооборудования и проводов, составляет 5% от Рмах. , где Рмах. – сумма мощностей по часам суток. Для того чтобы найти её по часам суток, на основании режима работы цеха составляется Таблица 3 нагрузок по часам суток.
0-2 часов -Рпер. =(5*1080)/100= 54кВт
2-4 часов -Рпер. =(5*1007)/100=50.35 кВт
4-6 часов -Рпер. =(5*1064.2)/100= 53.21 кВт
6-8 часов -Рпер. =(5*980.1)/100= 49 кВт
8-10 часов -Рпер. =(5*1080)/100=54кВт
10-12 часов -Рпер. =(5*1062)/100=53.1 кВт
12-14 часов -Рпер. =(5*1062)/100= 53.1 кВт
14-16 часов -Рпер. =(5*1064.5)/100= 53.2кВт
16-18 часов -Рпер. =(5*1051)/100= 52.55 кВт
18-20 часов -Рпер. =(5*1080)/100= 54кВт
20-22 часов -Рпер. =(5*1067.5)/100= 53.38 кВт
22-24 часов -Рпер. =(5*1064.4)/100=53.22 кВт
Построение графиков.
Цех работает в 3 смены, соответственно на графике будет три промежутка с максимальной нагрузкой.
Суммируются постоянные и переменные потери с мощностью потребителей по часам суток.
кВт, где 
– суммарная мощность, кВт;
– постоянные потери мощности, кВт;
– максимальная мощность, кВт;
– переменные потери мощности, кВт.
0-2 часов- 0-2=1080+10,8+54=1144.8кВт
2-4 часов- 2-4=1007+10,8 +50.35 =1068.15кВт
4-6 часов- 4-6=1064.2+10,8 +53.21 =1128.21 кВт
6-8 часов- 6-8=980.1+10,8 +49= 1039.9 кВт
8-10 часов- 8-10=1080+10,8 +54=1144.8 кВт
10-12 часов- 10-12=1062+10,8 +53.1 = 1125.9 кВт
12-14 часов- 12-14 =1062+10,8 +53.1 = 1125.9 кВт
14-16 часов- 14-16=1064.5+10,8 +53.2 = 1128.5 кВт
16-18 часов- 16-18=1051+10,8 +52.55 =1114.35 кВт
18-20 часов- 18-20=1080+10,8 +54=1144.8кВт
20-22 часов- 20-22=1067.5+10,8 +53.38 =1131.68Вт
22-24 часов- 22-24=1064.4+10,8 +53.22 = 1128.02кВт
Строю суточный график нагрузок:
На основании суточного графика производится расчёт годового графика
активной мощности трансформаторной подстанции.
Т.к. цех работает в три смены, все 365 дней являются рабочими.
Переводятся дни в часы: 365∙24=8760 ч.
Определяю годовое количество часов для каждой нагрузки:
1144 кВт. – 6∙365=2190 ч
1068 кВт. – 2∙365=730 ч
1128 кВт– 2∙365=730 ч
1039 кВт. – 2∙365=730 ч
1125 кВт. – 2∙365=730 ч
1125 кВт. – 2∙365=730 ч
1128кВт. – 2∙365=730 ч
1114 кВт. – 2∙365=730 ч
1131кВт. – 2∙365=730 ч
1128 кВт. – 2∙365=730 ч
Нахожу точки на оси времени:
1144 кВт – 2190 ч
1068 кВт – 2190+730=2920 ч
1128 кВт – 2920+730=3650 ч
1039кВт. – 3650+730=4380 ч
1125 кВт – 4380+730=5110 ч
1125 кВт – 5110+730=5840 ч
1128кВт – 5840+730=6570 ч
1114 кВт – 6570+730=7300 ч
1131кВт – 7300+730=8030 ч
1128 кВт – 8030+730=8760 ч
2.2 Выбор числа и мощности трансформаторов на Т.П.
Электроприёмники основного технологического оборудования Доменного цеха относят к 1 категории по бесперебойности электроснабжения. К данной категории относятся установки и агрегаты, у которых перерыв питания может повлечь за собой опасность для людей, повреждение оборудования, массовый брак, расстройство сложного технологического процесса. Это оборудование обеспечивается питанием от двух независимых источников, и перерыв в электроснабжении допускается лишь на время автоматического включения резерва.
Правильный технически и экономически обоснованный выбор числа и мощности силовых трансформаторов для главных понизительных и цеховых подстанций промышленных предприятий имеет существенное значение для рационального построения схемы электроснабжения этих предприятий. число трансформаторов определяется требованиями надёжности электроснабжения. С этих позиций наилучшим является вариант с установкой двух трансформаторов, обеспечивающих практически бесперебойное электроснабжение цеха.
Установка двух трансформаторов позволяет при повреждении одного трансформатора второй обеспечивает сто процентную надёжность в течении времени, вполне достаточного для замены повреждённого трансформатора или его ремонта.
Кроме требований надёжности при выборе числа трансформаторов следует учитывать режим работы приёмников электроэнергии. Расчёт и опыт проектирования показывают, что цеховые подстанции желательно выполнять с числом трансформаторов не более двух. Двухтрансформаторные подстанции обычно экономически более целесообразны, чем подстанции с одним или с тремя и большим числом трансформаторов.
Нахожу реактивную мощность трансформатора.
Для этого перевожу соs φ в tg φ:
| Специальные станки- соs φ=0,47 tg φ=1.88 |
| Компрессор- соs φ=0,8 tg φ=0.75 |
| Краны и тельферы- соs φ=0,8 tg φ=0.75 |
| Конвейеры- соs φ=0,61 tg φ=1,301 |
| Вентиляторы и кондиционеры- соs φ=0,8 tg φ=0.75 |
| Насосы и гидравлическое оборудование- соs φ=0,9 tg φ=1,11 |
| Освещение- соs φ=0,95 tg φ=0,33 |
| Сварочное оборудование- соs φ=0,4 tg φ=2,289 |
Зная Рн- номинальная мощность и tg φ нахожу Q:
Q1=150*1.88=282 кВар
Q2=45*0.75=33.75 кВар
Q3=182*0.75=136.5 кВар
Q4=300*1,301=390.3 кВар
Q5=100*0.75=75 кВар
Q6=120*1,11=133.2 кВар
Q7=516*0,33=170.28 кВар
Q8=180*2,289=412.02кВар
Нахожу среднесуточную мощность.
где 
– среднесуточная мощность, кВт;
– площадь суточного графика, кВтч.
= Р0-2*2+ … +Р22-24*2 = 25322 кВт*ч
= 25322/24=1055,08 кВт
Определяю коэффициент заполнения графика:
=1055,08/1080 = =0,976<1, где Рмах - максимальная мощность.
По величине Кз.г=0,95 и времени использования максимума t = 6 ч по кривым кратности допустимых нагрузок трансформаторов нахожу коэффициент перегрузки трансформатора Кпер = 1,01.
Определяю активную мощность трансформатора:
=1080/1,01=1069.3кВт
Определяю суммарную реактивную мощность потребителей:
∑Q = Q1+ Q2 … + Q10 = 1633.05 кВар
Нахожу средневзвешенный коэффициент мощности:
=1593/(15932+1633.05 2)1/2 =0.548,
отсюда: tgφ = 1.5268, sinφ = 0,8367
Определяю реактивную мощность трансформатора:
=1069.3*1.5268=1343,896 кВар
Полная мощность трансформатора равна:
=(1069.32+1343,896 2)1/2=1717,4 кВ*А.
| Типоисполнение | номинальная | номинальное напряжение | Схема | потери | Uк.з. | Iх.х. | ||
| ВН | НН | ХХ | КЗ | % | %
 Мы поможем в написании ваших работ! | |||