Đang tải... (xem toàn văn)
full đồ án cung cấp điện cho phân xưởng cơ khí nhé !
Đồ án tốt môn học Thiết kế hệ thống cung cấp điện Lời nói đầu Trong sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nớc, công nghiệp điện giữ một vai trò đặc biệt quan trọng. Bởi vì, công nghiệp điện là nghành có liên quan chặt chẽ đến hầu hết các nghành kinh tế quốc dân, làm tăng năng suất lao động, tạo nên sự phát triển nhịp nhàng trong nền kinh tế. Chính vì vậy, khi xây dựng một nhà máy, khu dân c hay một thành phố mới . thì việc đầu tiên là phải xây dựng một hệ thống cung cấp điện để phục vụ cho nhu cầu sản xuất và sinh hoạt của nơi đó. Đất nớc ta đang trên con đờng công nghiệp hoá - hiện đại hoá, đẩy mạnh sự phát triển công nghiệp, mở rộng những nhà máy công suất lớn, công nghệ hiện đại. Điều này có ý nghĩa lớn trong việc thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy hay xí nghiệp công nghiệp để đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật. Với những kiến thức đã đợc học tập, nghiên cứu trong nhà trờng, trớc khi tốt nghiệp em đợc giao đồ án với đề tài: "Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy cơ khí trung quy mô số 2". Đồ án môn học này sẽ là một sự tập dợt rất quý cho em tr- ớc khi bớc vào thực tế. Sau một thời gian làm đồ án, với nổ lực của bản thân, đồng thời với sự hớng dẫn giúp đỡ của các thầy Phan Đăng Khải, đến nay em đã hoàn thành đồ án môn học của mình. Song với kiến thức còn hạn chế, cùng với đề tài thiết kế hệ thống cung cấp điện là tơng đối khó và phức tạp, đòi hỏi phải có nhiều kinh nghiệm và chuyên môn cao nên trong quá trình thiết kế em không tránh khỏi những sai sót. Vì vậy, em mong đợc sự nhận xét góp ý của các thầy cô giáo. Sinh viên: Đặng Minh Tuân - Hệ thống điện - CH9 1 Đồ án tốt môn học Thiết kế hệ thống cung cấp điện Chơng 1 Giới thiệu chung về nhà máy cơ khí Ngành cơ khí chế tạo máy đã từ lâu là một trong những nghành then chốt của nền kinh tế quốc dân. Với nhiệm vụ sửa chữa, sản xuất phụ tùng thay thế chế tạo các máy công cụ, máy móc cơ giới . đáp ứng nhu cầu của sự phát triển kinh tế. Các nhà máy cơ khí chiếm một số lợng lớn và phân bố rộng rãi trên khắp đất nớc ta. Ngày nay, cùng với sự phát triển của các nghành công nghiệp khác, cơ khí chế tạo máy cũng không ngừng phát triển cả về số lợng và chất lợng. Nhà máy cơ khí trung quy mô là nhà máy thuộc nghành cơ khí chế tạo máy. Nhà máy có tổng diện tích khoảng 16 000m 2 với 9 phân x- ởng và ban quản lý nhà máy có công suất đặt cho trong bảng 1-1. Bảng 1-1: Tên và công suất đặt của các phân xởng. Ký hiệu trên mặt bằng Tên phân xởng Công suất đặt (kW) 1 Phân xởng kết cấu kim loại 2500 2 Phân xởng lắp ráp cơ khí 2200 3 Phân xởng đúc 1800 4 Phân xởng nén khí 800 5 Phân xởng rèn 1600 6 Trạm bơm 450 7 Phân xởng sửa chữa cơ khí Theo tính toán 8 Phân xởng gia công gỗ 400 9 Ban quản lý nhà máy 120 10 Chiếu sáng phân xởng Xác định theo diện tích Dây chuyền công nghệ sản xuất của nhà máy: Giai đoạn đầu tiên của quy trình công nghệ là tạo phôi. Kim loại đợc đa vào nấu chảy và đúc phôi, giai đoạn này thờng sử dụng các lò nấu kim loại đốt bằng than hoặc lò điện trở, lò hồ quang, lò trung tần. Sau khi đúc xong thì phôi đợc làm sạch, cắt bỏ phần thừa và đa sang bộ phận rèn dập, một phần sau khi đúc đa sang gia công cắt gọt kim loại để gia công thành các chi tiết máy, ở quá trình này có rất nhiều máy công cụ nh tiện, phay, bào mài . với các công suất khác nhau, có thể làm việc độc lập có thể làm việc theo dây chuyền. Các chi tiết máy đợc hoàn thiện đa sang quy trình lắp ráp. Sinh viên: Đặng Minh Tuân - Hệ thống điện - CH9 2 Mộc mẫu Khí nén Đúc Rèn Nguyên liệu Gia công cắt gọt Nhiệt luyện Lắp ráp Kiểm tra Sản phẩm Đồ án tốt môn học Thiết kế hệ thống cung cấp điện Một số chi tiết máy chịu mài mòn nh bánh răng, trục máy . sau khi gia công cắt gọt còn phải gia công nhiệt luyện nh tôi, ram, ủ, công đoạn này thờng dùng các lò tôi, ram, lò cao tần . Lắp ráp là quá trình cuối cùng của dây chuyền sản xuất, ở giai đoạn này các chi tiết máy đợc lắp ráp thành khối và thành máy hoàn chỉnh. Nhà máy đợc xây dựng mới với trình độ tự động hoá cao, một số máy làm việc theo dây chuyền và có công suất lớn. Nhà máy làm việc 3 ca, thời gian sử dụng công suất cực đại T max = 4500h. Với những đặc điểm và tính chất sản xuất đó, nhà máy đợc xếp vào phụ tải loại 1. Nhà máy cần đợc cung cấp điện một cách liên tục và an toàn, đảm bảo chất lợng điện năng tốt. Sau đây là tổng mặt bằng của nhà máy, mặt bằng của phân xởng sửa chữa cơ khí và phụ tải của phân xởng sửa chữa cơ khí. Sinh viên: Đặng Minh Tuân - Hệ thống điện - CH9 3 Đồ án tốt môn học Thiết kế hệ thống cung cấp điện Nhà máy số 2 6 4 8 79 1 3 5 2 T ừ h ệ t h ố n g đ ế n M 1: 5000 Phụ tải điện của nhà máy cơ khí trung quy mô ( mặt bằng nhà máy số 2 ) Công suất đặt các phân xởng. Ký hiệu trên mặt bằng Tên phân xởng Công suất đặt (kW) 1 Phân xởng kết cấu kim loại 2500 2 Phân xởng lắp ráp cơ khí 2200 3 Phân xởng đúc 1800 4 Phân xởng nén khí 800 5 Phân xởng rèn 1600 6 Trạm bơm 450 7 Phân xởng sửa chữa cơ khí Theo tính toán 8 Phân xởng gia công gỗ 400 9 Ban quản lý nhà máy 120 10 Chiếu sáng phân xởng Xác định theo diện tích Bảng 1-2: Danh sách thiết bị phân xởng sửa chữa cơ khí. TT Tên thiết bị Số lợng Nhãn hiệu Công suất Bộ phận dụng cụ 1 Máy tiện ren 2 IA616 7,0 Sinh viên: Đặng Minh Tuân - Hệ thống điện - CH9 4 Đồ án tốt môn học Thiết kế hệ thống cung cấp điện 2 Máy tiện ren 2 IA62 7,0 3 Máy tiện ren 2 IK62 10,0 4 Máy tiện ren cấp chính xác cao 1 IN6N 1,7 5 Máy doa toạ độ 1 2A450 2,0 6 Máy bào ngang 2 7M36 7,0 7 Máy xọc 1 7A420 2,8 8 Máy phay vạn năng 1 6N82 7,0 9 Máy phay ngang 1 6H82 7,0 10 Máy phay đứng 2 6H11 2,8 11 Máy mài trong 2 3A240 4,5 12 Máy mài phẳng 1 311N 2,8 13 Máy mài tròn 1 3130 2,8 14 Máy khoan đứng 1 2A125 2,8 15 Máy khoan đứng 1 2135 4,5 16 Máy cắt mép 1 866A 4,5 17 Máy mài vạn năng 1 3A64 1,75 18 Máy mài dao cắt gọt 1 3818 0,65 19 Máy mài mũi khoan 1 36652 1,5 20 Máy mài sắc mũi phay 1 3667 1,0 21 Máy mài dao chuốt 1 360 0,65 22 Máy mài mũi khoét 1 3659 2,9 23 Thiết bị để hoá bền kim loại 1 -58 0,8 24 Máy giũa 1 2,2 25 Máy khoan bàn 2 HC125 0,65 26 Máy để mài tròn 1 1,2 27 Máy ép tay kiểu vít 1 28 Máy mài thô 1 3N634 2,8 29 Bản đánh dấu 1 30 Bàn thợ nguội 10 Bộ phận sửa chữa 31 Máy tiện ren 3 1616 4,5 32 Máy tiện ren 1 1A62 7,0 33 Máy tiện ren 1 1524M 7,0 34 Máy tiện ren 3 163A 10,0 35 Máy tiện ren 1 163 14,0 36 Máy khoan đứng 2 2A135 4,5 37 Máy khoan hớng tâm 1 2A53 4,5 38 Máy bào ngang 1 7A35 2,8 Sinh viên: Đặng Minh Tuân - Hệ thống điện - CH9 5 §å ¸n tèt m«n häc ThiÕt kÕ hÖ thèng cung cÊp ®iÖn 39 M¸y bµo ngang 1 7A36 10,0 40 M¸y mµi ph¸ 1 3M634 4,5 41 Bµn 8 42 M¸y khoan bµo 1 HCI2A 0,65 43 M¸y biÕn ¸p hµn 1 CT§-24 24,6 Sinh viªn: §Æng Minh Tu©n - HÖ thèng ®iÖn - CH9 6 Đồ án tốt môn học Thiết kế hệ thống cung cấp điện Chơng 2 Xác định phụ tải tính toán Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình (cụ thể là nhà máy ta đang thiết kế) thì nhiệm vụ đầu tiên của ngời thiết kế là phải xác định đợc nhu cầu điện của phụ tải công trình đó (hay là công suất đặt của nhà máy .). Tuỳ theo quy mô của công trình (hay của nhà máy .) mà phụ tải điện phải đợc xác định theo phụ tải thực tế hoặc còn phải kể đến khả năng phát triển trong tơng lai. Cụ thể là muốn xác định phụ tải điện cho một xí nghiệp, nhà máy thì chủ yếu dựa vào các máy móc thực tế đặt trong các phân xởng và xét tới khả năng phát triển của cả nhà máy trong tơng lai (đối với xí nghiệp nhà máy công nghiệp thì chủ yếu là tơng lai gần) còn đối với công trình có quy mô lớn (nh thành phố, khu dân c .) thì phụ tải phải kể đến t- ơng lai xa. Nh vậy, việc xác định nhu cầu điện là giải bài toán dự báo phụ tải ngắn hạn (đối với các xí nghiệp, nhà máy công nghiệp) còn dự báo phụ tải dài hạn (đối với thành phố, khu vực .). Nhng ở đây ta chỉ xét đến dự báo phụ tải ngắn hạn vì nó liên quan trực tiếp đến công việc thiết kế cung cấp điện nhà máy. Dự báo phụ tải ngắn hạn là xác định phụ tải của công trình ngay sau khi công trình đi vào sử dụng. Phụ tải này thờng đợc gọi là phụ tải tính toán. Ngời thiết kế cần phải biết phụ tải tính toán để chọn các thiết bị điện nh: máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng, cắt, bảo vệ . để tính các tổn thất công suất, tổn thất điện áp, để lựa chọn các thiết bị bù . Chính vì vậy, phụ tải tính toán là một số liệu quan trọng để thiết kế cung cấp điện. Phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh: công suất và số lợng các thiết bị điện, chế độ vận hành của chúng, quy trình công nghệ của mỗi nhà máy, xí nghiệp, trình độ vận hành của công nhân v.v . Vì vậy, xác định chính xác phụ tải tính toán là một nhiệm vụ khó khăn nhng lại rất quan trọng. Bởi vì, nếu phụ tải tính toán đợc xác định nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của các thiết bị điện, có khả năng dẫn đến đến cháy nổ rất nguy hiểm. Nếu phụ tải tính toán lớn hơn phụ tải thực tế nhiều thì các thiết bị điện đợc chọn sẽ quá lớn so với yêu cầu, gây lãng phí và không kinh tế. Do tính chất quan trọng nh vậy, nên đã có nhiều công trình nghiên cứu và có nhiều phơng pháp tính toán phụ tải điện. Nhng vì phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh đã trình bày ở trên và sự biến động theo thời gian nên thực tế cha có phơng pháp nào tính toán chính xác và tiện lợi phụ tải điện. Nhng hiện nay đang áp dụng một số phơng pháp sau để xác định phụ tải tính toán: + Phơng pháp tính theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. + Phơng pháp tính theo hệ số cực đại và công suất trung bình. + Phơng pháp tính theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm. + Phơng pháp tính theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất. Trong quá trình chuẩn bị thiết kế thì tuỳ theo quy mô, đặc điểm của công trình (nhà máy, xí nghiệp .) tuỳ theo giai đoạn thiết kế là sơ bộ hay kỹ thuật thi công mà chọn phơng pháp tính toán phụ tải cho thích hợp. Sau đây sẽ trình bày một số đại lợng, hệ số tính toán và các phơng pháp tính phụ tải tính toán. I. Các đại lợng cơ bản và các hệ số tính toán 1. Công suất định mức P đm : Công suất đinh mức của các thiết bị tiêu thụ điện thờng đợc các nhà chế tạo ghi sẵn trên nhãn hiệu máy hoặc trong các lý lịch máy. Đối với động cơ, công suất định mức ghi trên nhãn hiệu máy chính là công suất cơ trên trục động cơ. Công suất đặt là công suất đầu vào của động cơ, vậy công suất đặt trên trục động cơ đợc tính nh sau: Sinh viên: Đặng Minh Tuân - Hệ thống điện - CH9 7 Đồ án tốt môn học Thiết kế hệ thống cung cấp điện P đ = dc dm P (2.1) Trong đó: P đ : Công suất đặt của động cơ (kW). P đm : Công suất định mức của động cơ (kW). dc : Hiệu suất định mức của động cơ. Trên thực tế, hiệu suất của động cơ tơng đối cao ( dc = 0,85ữ0,95) nên ta có thể xem P đ P đm . - Đối với các thiết bị chiếu sáng: Công suất đặt là công suất đợc ghi trên đèn. Công suất này bằng công suất tiêu thụ của đèn khi điện áp trên mạng điện là định mức. - Đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại (nh cầu trục, máy hàn v.v .) khi tính toán phụ tải điện của chúng, ta phải quy đổi về công suất định mức ở chế độ làm việc dài hạn. Có nghĩa là quy đổi về chế độ làm việc có hệ số tiếp điện % = 100%. Công thức quy đổi nh sau: + Đối với động cơ: P ' đm = P đm . % (2.2) + Đối với máy biến áp hàn: P' đm = S đm .cos . % (2.3) Trong đó: P ' đm là công suất định mức đã quy đổi về chế độ làm việc dài hạn. 2. Phụ tải trung bình P tb : Phụ tải trung bình là một đặc trng tĩnh của phụ tải trong một khoảng thời gian nào đó. Tổng phụ tải trung bình của các thiết bị cho ta căn cứ để đánh giá giới hạn dới của phụ tải tính toán. Trong thực tế, phụ tải trung bình đợc tính toán theo công thức sau: P tb = t P ; Q tb = t Q (2.4) Trong đó: P , Q : Điện năng tiêu thụ trong khoảng thời gian khảo sát t. * Phụ tải trung bình cho cả nhóm thiết bị: P tb = = n 1i p tbi ; Q tb = = n 1i q tbi (2.5) Biết đợc phụ tải trung bình ta có thể đánh giá đợc mức độ sử dụng thiết bị, xác định phụ tải tính toán và tính tổn hao điện năng. 3. Phụ tải cực đại P max : Phụ tải cực đại là phụ tải trung bình lớn nhất đợc tính trong khoảng thời gian tơng đối ngắn (từ 5ữ30 phút). Thông thờng lấy thời gian là 30 phút ứng với ca làm việc có phụ tải lớn nhất trong ngày. Phụ tải cực đại để tính tổn thất công suất lớn nhất, để chọn các thiết bị điện, các dây dẫn và dây cáp theo mật độ kinh tế. 4. Phụ tải đỉnh nhọn: Phụ tải đỉnh nhọn (P đnh ) là phụ tải cực đại xuất hiện trong khoảng thời gian rất ngắn (1ữ2s). Thờng xảy ra khi mở máy động cơ. Phụ tải này đợc dùng để kiểm tra độ dao động điện áp, điều kiện tự khởi động động cơ, chọn dây chảy cầu chì, tính dòng khởi động của rơle bảo vệ. Sinh viên: Đặng Minh Tuân - Hệ thống điện - CH9 8 Đồ án tốt môn học Thiết kế hệ thống cung cấp điện Phụ tải đỉnh nhọn còn làm ảnh hởng đến sự làm việc của các thiết bị khác trong cùng một mạng điện. 5. Phụ tải tính toán P tt : Phụ tải tính toán đợc tính theo điều kiện phát nóng cho phép, là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi của các phần tử trong hệ thống cung cấp điện (máy biến áp, đờng dây) tơng đơng với phụ tải thực tế biến đổi theo điều kiện tác dụng lớn nhất. Nói cách khác phụ tải tính toán cũng làm nóng dây dẫn lên tới nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra. Do vậy để đảm bảo an toàn trong mọi trạng thái vận hành, trong thực tế thiết kế ta chỉ sử dụng phụ tải tính toán theo công suất tác dụng. P tb P tt P max 6. Hệ số sử dụng k sd : Hệ số sử dụng là tỉ số giữa phụ tải tác dụng trung bình với công suất định mức của thiết bị. + Đối với một thiết bị: k sd = dm P tb P (2.6) + Đối với nhóm thiết bị: k sd = dm P tb P = = = n 1i dmi p n 1i tbi p (2.7) Nếu có đồ thị phụ tải thì hệ số sử dụng đợc toán nh sau: k sd = ) n t . 2 t 1 (t dm P n t n P . 2 t 2 P 1 t 1 P +++ +++ (2.8) Hệ số sử dụng nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công suất của thiết bị điện trong một chu kỳ làm việc và là số liệu để tính phụ tải tính toán. 7. Hệ số phụ tải k Pt : Hệ số phụ tải (còn gọi là hệ số mang tải) là tỉ số giữa công suất thực tế với công suất định mức. Thờng ta phải xét đến hệ số phụ tải trong khoảng thời gian nào đó. Nên: k pt = dm P thucte P = dm P tb P = = = n 1i dmi p n 1i tbi p (2.9) Nếu có đồ thị phụ tải thì hệ số sử dụng đợc tính nh công thức (2.8) sau: k pt = ) n t . 2 t 1 (t dm P n t n P . 2 t 2 P 1 t 1 P +++ +++ Hệ số phụ tải nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công suất của thiết bị điện trong khoảng thời gian đang xét. 8. Hệ số cực đại k max : k max 1 Hệ số cực đại là tỉ số giữa phụ tải tính toán và phụ tải trung bình trong khoảng thời gian đang xét: k max = tb P tt P (2.10) Hệ số cực đại phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chủ yếu là số thiết bị hiệu quả n hq và hệ số sử dụng k sd và hàng loạt các yếu tố đặc trng cho chế độ làm việc của các thiết bị Sinh viên: Đặng Minh Tuân - Hệ thống điện - CH9 9 Đồ án tốt môn học Thiết kế hệ thống cung cấp điện trong nhóm làm rất phức tạp nên khi tính toán thờng tra theo đờng cong: k max = f(n hq , k sd ). 9. Hệ số nhu cầu k nc : Hệ số nhu cầu là tỉ số giữa phụ tải tính toán và công suất định mức. k nc = dm P tt P = tb P tt P . dm P tb P = k max .k sd (2.11) Hệ số nhu cầu thờng đợc dùng tính cho phụ tải tác dụng. Trong thực tế hệ số nhu cầu thờng do kinh nghiệm vận hành tổng kết lại. 10. Hệ số thiết bị hiệu quả n hq : Hệ số thiết bị hiệu quả là số thiết bị giả thiết có cùng công suất và chế độ làm việc. Chúng đòi hỏi phụ tải bằng phụ tải tính toán của nhóm phụ tải thực tế (gồm các thiết bị có chế độ làm việc khác nhau): n hq = ( ) = = n 1i 2 dm P 2 n 1i dmi P (2.12) Khi số thiết bị dùng điện trong nhóm lớn hơn 5 (n >5), thì tính n hq theo công thức trên khá phức tạp nên ngời ta tìm n hq theo bảng hoặc đờng cong. Trình tự tính nh sau: Trớc hết tính: n * = n 1 n ; P * = P 1 P (2.13) Trong đó: n: Số thiết bị trong nhóm. n 1 : Số thiết bị có công suất không nhỏ hơn một nữa công suất của thiết bị có công suất lớn nhất trong nhóm. P, P 1 là tổng công suất ứng với n và n 1 thiết bị. Sau khi tính đợc n * và P * tra bảng hoặc đờng cong tìm đợc n * hq , từ đó tính n hq theo công thc sau: n hq = n.n * hq (2.14) Số thiết bị hiệu quả là một trong những số liệu quan trọng để xác định phụ tải tính toán. II. Các phơng pháp tính phụ tải tính toán. Hiện nay, có nhiều phơng pháp để tính phụ tải tính toán. Những phơng pháp đơn giản, tính toán thuận tiện thờng kết quả không chính xác. Ngợc lại, nếu độ chính xác đ- ợc nâng cao thì phơng pháp tính phức tạp. Vì vậy tuỳ theo giai đoạn thiết kế, tuỳ theo yêu cầu cụ thể mà chọn phơng pháp tính cho thích hợp, sau đây là một số phơng pháp xác định phụ tải tính toán thờng dùng nhất. 1. Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu. Công thức tính: P tt =k nc . = n 1i di P (2.13) Q tt = P tt .tg (2.14) S tt = tt 2 Q tt 2 P + = cos tt P (2.15) Một cách gần đúng có thể lấy P đ = P đm nên: Sinh viên: Đặng Minh Tuân - Hệ thống điện - CH9 10 . Vì vậy, em mong đợc sự nhận xét góp ý của các thầy cô giáo. Sinh viên: Đặng Minh Tuân - Hệ thống điện - CH9 1 Đồ án tốt môn học Thiết kế hệ thống cung. Các chi tiết máy đợc hoàn thiện đa sang quy trình lắp ráp. Sinh viên: Đặng Minh Tuân - Hệ thống điện - CH9 2 Mộc mẫu Khí nén Đúc Rèn Nguyên liệu Gia công
