Введение
Задачивыживания и эффективного функционирования в условиях рыночной экономикиприводят владельцев предприятий к поиску источников дополнительной прибыли.Среди них можно выделить три основных направления: повышение цены навыпускаемую продукцию, повышение объемов выпускаемой продукции и снижениезатрат на единицу продукции, что при постоянной рыночной стоимости продукции,также дает дополнительную прибыль.
Недопустиморассматривать расходы на энергоносители в качестве накладных, что являетсядостаточно распространенным явлением на российских предприятиях. Эти статьирасходов занимают существенную долю в себестоимости конечной продукции итребуют собственного целенаправленного менеджмента.
В российскойдействительности в условиях постоянного повышения цен на энергоносители этотвопрос становится все более актуальным. Это особенно важно на крупных предприятиях,которые, ввиду рыночных отношений и снижения спроса на выпускаемую имипродукцию, вынуждены значительно снижать производственные мощности, причемтакое снижение в некоторых случаях достигает 90% от проектных. В этих условияхпредприятия вынуждены нести дополнительные затраты по содержанию неиспользуемыхмощностей.
Энергосбережениеи углубление электрификации определяется обширной областью народного хозяйства,называемой электроэнергетикой. Система электроснабжения является частью этойобласти, которая может быть определена от границы раздела предприятия – энергосистемойдо единичных электроприемников.
В последнеевремя проблема энергоснабжения в России стала очень актуальной. В связи срасширением производства требуется увеличивать пропускную способность линий,отключающую способность коммутационного оборудования. Возникает необходимостьзамены действующего технически изношенного оборудования более современным,более мощным и усовершенствования всей системы электроснабжения. В настоящеевремя появились более точные методы расчета электрических сетей.
В даннойвыпускной работе была поставлена задача модернизировать существующую системуэлектроснабжения цеха по производству хлебобулочных изделий ООО «Пальмира» в связи с износомоборудования и увеличением нагрузок.
1.Проектирование электрической части цеха
1.1Краткая характеристика цеха и режим работы подстанции
1.1.1Краткая характеристика цеха
Согласно ПУЭ цехапо производству хлебобулочных изделий не относится к пожароопасной ивзрывоопасной зонам. Защита проводов и кабелей в сетях до 1 кВ и выбор сеченийдолжны производиться по току срабатывания при перегрузке кабельной линии, токусрабатывания автомата при коротком замыкании. Сечение кабеля выбираем подлительно допустимому току нагрузки и проверяем на соответствие токовой защиты.В сетях выше 1 кВ они должны быть проверены по экономической плотности тока.Выбранное сечение кабеля должно быть проверено на термическую стойкость токовК.З.
Согласно ПУЭвыбираем провода и кабели с алюминиевыми жилами, т.к. участок является невзрывоопасной зоной. Провода и кабели выполнены:
а) провода срезиновой и поливинилхлоридной изоляцией;
б) кабели срезиновой, поливинилхлоридной и бумажной изоляцией в резиновой,поливинилхлоридной и металлической оболочках.
Так какмаловероятны повреждения проводников, то кабели и провода будем выбирать беззащитной бронированной оболочки.
1.1.2Режим работы подстанции
Режим работы– двухсменный.
1.2 Категория потребителя по надежности электроснабжения
1.2.1Категория потребителей по надежности электроснабжения
Перерыв вэлектроснабжении не приведет к опасности для жизни людей, расстройству сложноготехнологического процесса и оборудования, а лишь к существенному недоотпускупродукции, простою людей, механизмов, промышленного транспорта. Поэтомусогласно ПУЭ выбрана II категория по надежности электроснабжения.Электроприемники II категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двухнезависимых взаимно резервирующих источников питания. Для электроприемников II категории при нарушенииэлектроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывыэлектроснабжения на время, необходимое для включения резервного питаниядействиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.
1.2.2Режим работы нейтрали
На низкойстороне применена глухо-заземленная нейтраль.
Сопротивлениезаземления нейтрали определяется из следующих условий:
а)предотвращение опасных последствий при пробое изоляции между обмотками высшегои низшего напряжений трансформатора;
б)предотвращения недопустимого повышения напряжения фаз по отношению к земле изаземленных частей электроустановок низшего напряжения при замыканиях на землю.
При данномрежиме работы нейтрали автоматика быстро отключает аварийные участки, изоляция проводниковвыполняется на фазные напряжения, что более дешево, чем при изолированнойнейтрали. Глухое заземление нейтралей электроустановок не только предупреждаетвозникновение в них дуговых перенапряжений, но и приводит к облегчению ихизоляции по отношению к земле, что дает возможность снижения уровня изоляции,следовательно, и снижение затрат, причем экономия увеличивается с ростом напряжениясети.
На высокойстороне будет использована изолированная нейтраль, так как токи короткогозамыкания невелики и не требуется моментального отключения линий.
1.3 Выборвеличины питающего напряжения
Длявнутрицеховых электросетей наибольшее распространение имеет напряжение 380В,основным преимуществом которого является возможность совместного питаниясиловых и осветительных электроприемников. Так как номинальное напряжениеэлектроприемников равно 380В и единичная установленная мощность не превышает250 кВт, то уровень питающего напряжения внутри цеха принят 380/220В, согласнономинальному напряжению потребителей цеха.
1.4Определение расчетной мощности цеха
Паспортные данные электродвигателей, необходимые для дальнейшегорасчета, сводим в таблицу 1.1
Таблица 1.1№ Наименование потребителя
Рн,
кВт n, шт.
Ки соsц КПД, % ПВ, % 1 Тестомешальная машина 4 9 0,6 0,75 100 40 2 Тестомешальная машина HYM 220-H (Турция) 5,5 20 0,6 0,8 100 40 3 Дежеподъёмник 2,2 11 0,65 0,7 100 40 4 Делитель теста 5,5 8 0,65 0,7 100 60 5 Привод расточного шкафа 1,5 9 0,6 0,45 100 60 6 Привод вентилятора 0,75 4 0,6 0,55 100 60 7 Циркуляционный вентилятор 3 4 0,65 0,55 100 40 8 Привод печи 4 4 0,65 0,5 100 60 9 Привод опрыскивания хлеба 0,25 4 0,45 0,6 100 60 10 Воздушная завеса 2 1 0,4 0,45 100 40 11 Освещение 35 0,85 0,8 100 60 12 Аварийное освещения 2 0,85 0,8 100 15 13 Вентиляция 6 0,8 0,8 100 40
1.4.1Расчет мощности для потребителей группы В
К группе Вотносятся электроприемники с Ки≥0.6
Суммарнаясреднесменная активная мощность
∑Рсм=∑Руст∙Ки(1.1)
где ∑Рсм–суммарнаясреднесменная активная мощность, кВт;
∑Руст–установленнаямощность электроприемника, кВт;
Ки–коэффициентиспользования электроприемника [7]
∑Рсм=196,28 кВт
Суммарнаясреднесменная реактивная мощность
∑Qсм=∑Рсм∙tgц (1.2)
где ∑Qсм–суммарная среднесменнаяреактивная мощность, кВАр;
tgц–коэффициент реактивноймощности
∑Qсм=189,63 кВАр
Полнаярасчетная мощность по группе В
SрВ=/>, (1.3)
где SрВ–полная расчетнаямощность по группе В, кВА;
РрВ–расчетнаяактивная мощность по группе В, кВт;
РрВ=∑Рсм
QрВ –расчетная реактивная мощность по группе В, кВАр;
QрВ=∑Qсм
Sр=/> кВА
1.4.2Расчет мощности для потребителей группы А
К группе Аотносятся электроприемники с Ки
Средневзвешенныйкоэффициент использования
Ки ср=/> (1.4)
Ки ср=/>
Суммарнаясреднесменная активная мощность
∑Рсм=∑Руст∙Ки
∑Рсм=1,25кВт
Суммарнаясреднесменная реактивная мощность
∑Qсм=∑Рсм∙tgц
∑Qсм =2,19 кВАр
Эффективноечисло элекроприемников
nэ=/> (1.5)
nэ=/>
Принимаемближайшее большее значение nэ = 3
Действительноечисло электроприемников N = 5
Так как N>nэ (5>3), то расчетбудем вести с nэ = 5
Находимкоэффициент максимума по графику или таблице Км=1,15.
Расчетнаяактивная мощность по группе А
РрА=Км∙∑Рсм(1.6)
РрА=1,15∙1,25=1,44 кВт
Расчетнаяреактивная мощность по группе А
QрА=Qсм∙К`м (1.7)
где К`м=1,1– так как nэ
QрА= 1,1∙2,19 = 2,41 кВАр
Полнаярасчетная мощность, потребляемая по группе А
SрА=/> (1.8)
SрА=/> кВА
1.4.3Нагрузка цеха без учета потерь в линиях и трансформаторах
Расчетнаяактивная мощность для групп потребителей
Рр=РрА+РрВ(1.9)
Рр=1,44+196,28=197,72кВт
Расчетнаяреактивная мощность для групп потребителей
Qр=QрА+QрВ (1.10)
Qр=2,41+189,63=192,03 кВАр Полнаярасчетная мощность для групп потребителей за наиболее загруженную смену
Sр=/> (1.11)
Sр=/> кВA
Результаты расчетов сводятся в таблицу 1.2.
Таблица1.2Потребитель N
Pуст,
кВт
∑Руст,
кВт
Ки
/>
Рсм,
кВт
Qсм,
кВАр
nэ
Км
Рр,
кВт
Qp,
кВАр
Sp,
кВА
Группа В.
1. Тестомешальная машина 9 4 36 0,6
/> 21,6 19,05 2. Тестомешальная машина HYM 220-H (Турция) 20 5,5 110 0,6
/> 66 49,5 3. Дежеподъёмник 11 2,2 24,2 0,65
/> 15,73 16,05 4. Делитель теста 8 5,5 44 0,65
/> 28,6 29,18 5. Привод расстоичного шкафа 9 1,5 13,5 0,6
/>
/> 8,1 16,07 6. Привод вентилятора 4 0,75 3 0,6
/> 1,8 2,73 7. Циркуляционный вентилятор 4 3 12 0,65
/> 7,8 11,84 8. Привод печи 4 4 16 0,65
/> 10,4 18,01 11. Освещение 35 35 0,85
/> 29,75 22,31 12. Аварийное освещение 2 2 0,85
/> 1,7 1,27 13. Вентилятор 6 6 0,8
/> 4,8 3,6 Итого по гр. В 69 26,45 301,7 0,68
/> 196,28 189,63 196,28 189,63 272,92 Группа А.
9. Привод опрыскивания цеха 4 0,25 1 0,45
/> 0,45 0,6 10. Воздушная завеса 1 2 2 0,4
/> 0,8 1,59 Итого по гр. А 5 2,25 3 0,43
/> 1,25 2,19 5 1,15 1,44 2,41 2,80 Итого по цеху 74 28,7 304,7 0,55
/> 197,72 191,82 197,77 192,03 275,63
1.5 Определение нагрузки цеха с учетом потерь в линиях итрансформаторах
1.5.1Активная мощность с учетом потерь
Ррґ=∆Ртр+∆Рл+Рр=0,2∙Sр+0,03∙Sр+Рр, (1.12)
где Ррґ–активная мощность сучетом потерь, кВт;
∆Ртр–потериактивной мощности в трансформаторе, кВт; [5]
∆Рл–потериактивной мощности в линиях электропередач, кВт [5]
Рґр=0,02∙275,63+0,03∙275,63+197,72=211,50кВт
1.5.2Реактивная мощность с учетом потерь
Qґр=Qр+∆Qтр=Qр+0,1∙Sр, (1.13)
где Qґр–реактивная мощность сучетом потерь, кВАр;
∆Qтр–потери реактивноймощности в трансформаторе, кВАр [5]
Qґр=192,03+0,1∙275,63=219,60кВАр
1.5.3Полная расчетная мощность с учетом потерь
Sґр=/> (1.14)
Sґр=/> кВА
1.5.4Коэффициенты мощности
Коэффициентактивной мощности
cosцґ=/>, (1.15)
где cosцґ – коэффициентактивной мощности с учетом потерь
cosцґ=/>
Требуемыйкоэффициент активной мощности по предприятию />.
Коэффициентреактивной мощности
tgцґ=/> (1.16)
где tgцґ – коэффициентреактивной мощности с учетом потерь
tg цґ=/>
1.5.5Компенсация реактивной мощности
Компенсация реактивной мощности (КРМ)является неотъемлемой частью задачи электроснабжения промышленного предприятия.Компенсация реактивной мощности одновременно с улучшением качестваэлектроэнергии в сетях промышленных предприятий является одним из основныхспособов сокращения потерь электроэнергии.
Электрические сети предприятий по функциональным признакамработы электроустановок и средствам КРМ условно подразделяют на сети общегоназначения и сети со специфическими (нелинейными, несимметричными и резкопеременными)нагрузками. В качестве средств КРМ в сетях общего назначения применяютвысоковольтные и низковольтные конденсаторные батареи и синхронные электродвигатели.В сетях со специфическими нагрузками, кроме того, применяют фильтры высшихгармоник, статические компенсаторы реактивной мощности, специальныебыстродействующие синхронные компенсаторы, симметрирующие ифильтросимметрирующие устройства.
Количество реактивной мощности, которую необходимо скомпенсировать
/>, (1.17)
где /> – расчетный коэффициентреактивной мощности
/>=tg цґ=1,04
/> – требуемый коэффициентреактивной мощности.
Требуемыйкоэффициент активной мощности />, тогда
/>=/>
/> (1.18)
Qкомп=211,50∙(1,04–0,48)=117,16кВАр
Для компенсации выбираем две конденсаторные установки типа УКБ – 0,38–50УЗ.Общая мощность компенсаторных устройств Qк1=100 кВАр. Компенсация получается неполной. Количество нескомпенсированной мощности
Qост = Qґр – Qк1
Qост=219,60–2∙50=119,60 кВАр
Полнаярасчетная мощность с учетом компенсации
/> кВАр
1.6 Выборчисла и мощности силовых трансформаторов
Мощностьсиловых трансформаторов в нормальных условиях должна обеспечивать питание всехприемников электроэнергии промышленных предприятий. Выбор мощности силовыхтрансформаторов следует осуществлять с учетом экономически целесообразногорежима их работы и соответствующего обеспечения резервирования питанияпотребителей при отключении одного из трансформаторов.
Намечаем дваварианта расчета числа и мощности трансформаторов при равной надежности схемыэлектроснабжения.
Таблица 1.3Вариант Тип
SН,
кВА
U1/U2
∆Pxx, Вт
∆Pкз, Вт
Ixx, %
Uк, % Кол-во I ТМ-160 160 6,3/0,4 500 2600 2,4 4,5 2 II ТМ-100 100 10/0,4 360 1970 2,6 4,5 4
1.6.1Вариант I
Коэффициентзагрузки
вI=/>, (1.19)
где SHI– номинальная мощностьтрансформатора, кВА
вI= />
Потериактивной мощности
∆РI=nI∙(∆PxxI+вI2∙∆PкзI), (1.20)
где ∆РI– потери активноймощности, кВт;
nI– количествотрансформаторов;
∆РxxI– потери холостого хода,Вт;
∆Ркз– потери при коротком замыкании, Вт
∆РI=2∙ (0,5+0,72∙2,6)=3,52кВт
Потериреактивной мощности
∆QI=nI∙/>, (1.21)
где ∆QI– потери реактивноймощности, кВАр;
Ixx – потери тока холостогохода, %;
Uк – потери напряжения припротекании токов короткого замыкания, %;
∆QI=/> кВАр
Потериактивной энергии за год
∆WГI=nI(∆PxxI∙TB+вI2∙∆PкзI∙фн), (1.22)
где ∆WГI– потери активной энергииза год, кВт∙ч;
ТВ –время включения оборудования в течение года, тыс. ч;
ф Н –время потерь в режиме нагрузки, тыс. ч;
Длядвухсменного режима работы:
ТВ=4000тыс. ч [5]
фН=2000тыс. ч [5]
∆WГI=2∙ (0,5∙4000+0,72∙2,6∙2000)=9035кВт∙ч
Потериреактивной энергии за год
∆VГI=nI∙/> (1.23)
∆VГI=/> кВАр
Стоимостьпотерь за год
CnI=(m1∙∆PI+m2∙∆WГI)+(n1ґґ∙∆QI+n2ґґ∙∆VГI), (1.24)
где m1 – удельная стоимостьпотерь активной мощности 1 кВт;
m1=60 [5]
m2 – удельная стоимостьпотерь активной энергии 1 кВт∙ч;
m2=0,015 [5]
n1ґґ – удельная стоимостьпотерь реактивной мощности 1 кВАр;
n1ґґ=1,2 [5]
n2ґґ – удельная стоимостьпотерь реактивной энергии кВАр∙ч;
n2ґґ=0,0004 [5]
CnI=(60∙3,52+0,015∙9035)+(1,2∙14,65+0,0004∙30807,14)=376,48тыс. руб.
Капитальныезатраты на приобретение и монтаж трансформаторов
КI=ЦI∙nI (1.25)
где ЦI=90860 тыс. руб. – номинальнаястоимость трансформатора на момент установки или монтажа [5]
КI =90860∙2=181720тыс. руб.,
Приведенныегодовые затраты
ЗГI=0,15∙KI+6,4∙/>+CnI (1.26)
ЗГI=0,15∙181720+6,4∙/>+376,48=39264,56 тыс. руб.
Аналогичнопроизводим расчет второго варианта: четыре трансформатора мощностью 100 кВАкаждый.
Результатысводим в таблицу 1.4.Таблица 1.4Вариант Тип
/>
∆Р,
кВт
∆Q,
кВАр
∆W,
кВт∙ч
∆V,
кВАр
С,
тыс. руб.
К,
тыс. руб.
З,
тыс. руб. I ТМ-160 0,7 3,52 14,65 9035 30807,14 376,48 181720 39264,56 II ТМ-100 0,56 5,81 15,98 10643,18 41711,54 428,40 301180,8 64881,09
На основаниитехнико-экономического расчета по показателям выбираем наиболее рациональный трансформатор.Таким образом, устанавливаем на подстанции два трансформатора мощностью 160 кВАкаждый.
1.7 Выбор схемы электроснабжения с разбивкой потребителейпо группам, с определением расчетной мощности потребителя по группам
Разбросанныепо цеху мелкие потребители объединены в группы и запитываются проводом АПВ в асбестовой трубе отраспределительных пунктов (РП). Это позволяет защитить проводники отмеханических повреждений, кроме того, цех не будет загроможденэлектропроводкой, что дает возможность установления нового оборудования прирасширении производства. Распределение электроэнергии происходит через распределительныешинопроводы типа ШРА. РП запитываются кабелем с шин цеховой подстанции. Кабелирасположены в лотках, которые крепятся к потолку.
Рассмотрим РП-1
1.7.1Суммарная установленная мощность группы потребителей
∑Руст=n1∙Рном1+ n3∙Рном3+ n4∙Рном4+ n5∙Рном5+ n6∙Рном6+ n7∙Рном7+ n8∙Рном8+ n9∙Рном9
∑Руст=4∙4+2∙2,2+1∙5,5+5∙1,5+1∙0,75+1∙3+1∙4+1∙0,25=36,90кВт
1.7.2Среднесменная активная мощность группы потребителей
∑Рсм=∑Руст1∙Ки1+∑Руст3∙Ки3+∑Руст4∙Ки4+∑Руст5∙Ки5+∑Руст6∙Ки6+∑Руст7∙Ки7+
+∑Руст8∙Ки8+∑Руст9∙Ки9
∑Рсм=16∙0,6+4,4∙0,65+5,5∙0,65+7,5∙0,6+0,75∙0,6+3∙0,6+4∙0,65+0,25∙0,45=22,95кВт
1.7.3Среднесменная реактивная мощность группы потребителей
∑Qсм=Рсм1∙tg1+Рсм3∙tgц3+Рсм4∙tgц4+Рсм5∙tgц5+Рсм6∙tgц6+Рсм7∙tgц7+
+Рсм8∙tgц8+ Рсм9∙tgц9=26,9 кВт
1.7.4Средний коэффициент использования для группы А:
Киср=/>
Киср=/>=0,45
1.7.5Эффективное число электроприемников для группы А
nэ=/>
nэ=/>
Принимаем nэ=1.
1.7.6Определяем коэффициент максимума по графику
Км=1,6[8]
1.7.7Расчетная активная мощность для группы А
РрА=Км∙∑Рсм=Км∙(∑Руст9∙Ки9)
РрА=1,6∙(0,25∙0,45)=0,18 кВт
1.7.8Расчетная активная мощность для группы В
РрВ=РсмВ=∑Руст1∙Ки1+∑Руст3∙Ки3+∑Руст4∙Ки4+∑Руст5∙Ки5+∑Руст6∙Ки6+
+∑Руст7∙Ки7+∑Руст8∙Ки8
РрВ=16∙0,6+4,4∙0,65+5,5∙0,6+3∙0,6+0,75∙0,6+3∙0,65+4∙0,65=22,84кВт
1.7.9Полная расчетная активная мощность
Рр=РрА+РрВ
Рр=0,18+22,84=23,02кВт
1.7.10Расчетная реактивная мощность для группы A
QpA=Kмґ∙∑Qсм=Кмґ∙(Рсм9∙tgц9),
где Кмґ=1,1,т. к. nэ=1
QpA=1,1∙(0,11∙1,33)=0,17кВАр
1.7.11Расчетная реактивная мощность для группы B
QрВ=Рсм1∙tgц1+Рсм3∙tgц3+Рсм4∙tgц4+Рсм5∙tgц5+Рсм6∙tgц6+Рсм7∙tgц7+Рсм8∙tgц8
QрВ=9,6∙0,88+2,86∙1,02+3,58∙1,02+1,8∙1,98+0,45∙1,52+1,95∙1,52+0,11∙1,73=26,75кВАр
1.7.12Полная расчетная реактивная мощность
Qр=QрА+QрВ
Qр=0,17+26,75=26,92 кВАр
1.7.13Расчетная полная мощность
Sp=/>
Sp=/> кВА
1.7.13Расчетный ток на группу потребителей
Ip=/>, (1.27)
где Uс=0,38 кВ – напряжениесистемы.
Ip=/> А
Таблица 1.5
Пункт
пита
ния Наименование потребителей
∑Руст,
кВт
Рсм,
кВт
Qсм,
кВАр
Ки СР
nэ
Км
Рр,
кВт
Qр,
кВАр
Sр,
кВА
Ip, А РП-1 1. Тестомешальная машина 16 9,6 8,47 0,6 3. Дежеподёмник 4,4 2,86 2,92 0,65 РП-1 4. Делитель теста 5,5 3,58 3,65 0,65 5. Привод расстоичного шкафа 3 1,8 3,57 0,6 6. Привод вентилятора 0,75 0,45 0,68 0,6 7. Циркуляционный вентилятор 3 1,95 2,96 0,65 8. Привод печи 4 2,6 4,5 0,65 9. Привод опрыскивания хлеба 0,25 0,11 0,15 0,45
Итого по РП-1
36,9
22,95
26,9
0,61
13
1,6
23,02
26,92
35,41
53,81 РП-2 1. Тестомешальная машина 20 12 10,58 0,6 3. Дежеподёмник 4,4 2,86 2,92 0,65 4. Делитель теста 5,5 3,58 3,65 0,65 5. Привод расстоичного шкафа 3 1,8 3,57 0,6 6. Привод вентилятора 0,75 0,45 0,68 0,6 7. Циркуляционный вентилятор 3 1,95 2,96 0,65 8. Привод печи 4 2,6 4,5 0,65 9. Привод опрыскивания хлеба 0,25 0,11 0,15 0,45
Итого по РП-2
40,9
25,35
29,02
0,61
15
1,6
25,41
29,03
38,59
58,62 РП-3 3. Дежеподёмник 6,6 4,29 4,38 0,65 4. Делитель теста 16,5 10,72 10,94 0,65 5. Привод расстоичного шкафа 4,5 2,7 5,36 0,6 6. Привод вентилятора 0,75 0,45 0,68 0,6 7. Циркуляционный вентилятор 3 1,95 2,96 0,65 8. Привод печи 4 2,6 4,5 0,65 9. Привод опрыскивания хлеба 0,25 0,11 0,15 0,45
Итого по РП-3
35,6
22,83
28,97
0,61
13
1,6
22,89
28,99
36,94
56,12 РП-4 3. Дежеподёмник 8,8 5,72 5,84 0,65 4. Делитель теста 16,5 10,72 10,94 0,65 5. Привод расстоичного шкафа 3 1,8 3,57 0,6 6. Привод вентилятора 0,75 0,45 0,68 0,6 8. Привод печи 4 1,95 2,96 0,65 9. Привод опрыскивания хлеба 0,25 2,6 4,5 0,65 10. Воздушная завеса 2 0,11 0,15 0,4
Итого по РП-4
38,30
24,16
30,23
0,58
14
1,6
24,71
28,66
37,84
57,49 ШРА-1 2. Тестомешальная шина 55 33 24,75 0,6 Итого по ШРА-1 55 33 24,75 0,6 33 24,75 41,25 62,67 ШРА-2 2. Тестомешальная шина 55 33 24,75 0,6
Итого по ШРА-2
55
33
24,75
0,6
33
24,75
41,25
62,67
1.8 Выбор токопроводов и защитной аппаратуры для группыпотребителей
Рассмотрим РП-1
1.8.1Расчетный ток на группу потребителей
Iр=53,81 А
По длительнодопустимому току нагрузки Iд=60 А выбираем кабель АВВГ(3/>16+1/>10) с алюминиевыми жилами вполивиниловой оболочке и изоляции с прокладкой в воздухе в лотке. [2]
Сечениекабеля выбирается исходя из значения расчетного тока и соблюдения следующего условия
Ip
где Кп1–поправочныйтемпературный коэффициент;
Кп1=1[2]
Кп2–коэффициент,учитывающий количество прокладываемых кабелей и расстояние между ними;
Кп2=0,9[2]
Таким образом,получим
53,81
53,81
Следовательно,сечение кабеля удовлетворяет поставленному условию.
На группупотребителей выбирается шкаф навесной распределительный для силовых установокпеременного тока ПР8503А-1004 с автоматическими выключателями типа ВА51–31.
Для защитыкабельной линии на группу потребителей выбирается автоматический выключательВА51–31 с параметрами [6].
Iна=100 А,
Iнр=63 А,
где Iна – номинальный токавтоматического выключателя, А;
Iнр – номинальный токрасцепителя, А
Должнывыполняться следующие условия:
Iна>Ip, 100>53,81
Iнр>Ip, 63>53,81
Токсрабатывания автоматического выключателя ВА51–31 при перегрузке кабельной линии[6]
Iср.пер.=1,35∙Iнр (1.29)
Iср.пер =1,35∙63=85,05 А
Токсрабатывания автомата при коротком замыкании в кабельной линии и проверка егона ложность срабатывания при пуске одного из двигателей при работающихостальных [6]
Iср.кз=10∙Iнр≥1,25 ∙К∙Iр, (1.30)
где К – коэффициентпускового тока
К=6 [1]
10∙63≥1,25∙6∙53,81
630≥403,55
Т.к. условиевыполняется, то выключатель выбран правильно.
Проверкавыбранного сечения кабеля на соответствие токовой защите [6]
Кп1∙Кп2∙Iд>Кз∙Iнр, (1.31)
где Кз–коэффициент,учитывающий защиту от токов короткого замыкания и токов перегрузки [1]
1∙0,9∙60>0,8∙63
54>50,4
Условиевыполняется, значит сечение кабеля выбрано правильно и автомат защиты надежнозащищает линию.
Аналогичнопроизводится выбор токопроводов и защитной аппаратуры на другие группыпотребителей, и данные расчетов сводятся в таблицу 1.6.
Таблица 1.6
Группа
Потребителей
Ip,
А
Iд,
А Аппарат защиты Марка и сечение токопровода Тип
Iна, А
Iнр, А
Iср.пер.
Iср.кз, А РП-1 53,81 60 ВА51–31 100 63 85,05 630
АВВГ(3/>16+1/>6) РП-2 58,62 75 ВА51–31 100 63 85,05 630
АВВГ(3/>25+1/>10) РП-3 56,12 75 ВА51–31 100 63 85,05 630
АВВГ(3/>25+1/>10) РП-4 57,49 75 ВА51–31 100 63 85,05 630
АВВГ(3/>25+1/>10) ШРА-1 62,67 75 ВА51–31 100 80 108 800
АВВГ(3/>25+1/>10) ШРА-2 62,67 75 ВА51–31 100 80 108 800
АВВГ(3/>25+1/>10) Освещение 75,97 120 ВА51–31 100 100 135 1000
АВВГ(3/>50+1/>25)
Аварийное
освещение 4,34 15 ВА51–31 100 16 21,60 160
АВВГ(3/>2+1/>2)
1.9 Выбортокопроводов и защитной аппаратуры для отдельных потребителей
Рассмотрим: Вентиляция
Расчетный токна одиночный потребитель
Ip=/>, (1.32)
где Р=Руст– установленная мощность потребителя, кВт;
ŋ-коэффициентполезного действия отдельного потребителя;
0,875 – коэффициентзапаса [1]
Iр=/> А
По длительнодопустимому току выбираем провод с алюминиевыми жилами в поливинилхлоридной изоляциейАПВ(3/>2+1/>2) [2].
Необходимособлюдение следующего условия
Iр
где Iд=16 А – допустимый ток
Кп1=1[1]
Кп2=0,8[1]
8,24
8,24
Для защитыпровода на одиночный потребитель выбираем автомат типа АЕ 2026 с параметрами[6]
Uна=660В
Iна=16 А
Iнр=12,5 А
Должнысоблюдаться следующие неравенства
Uна>Uс, 660>380
Iна>Iр, 16>8,24
Iнр>Iр, 12,5>8,24
Токсрабатывания автоматического выключателя при перегрузке кабельной линии
Iср.пер.=1,15∙Iнр (1.34)
Iср.пер =1,15∙12,5=14,37 А
Токсрабатывания автомата при коротком замыкании и проверка его на ложность срабатывания
Iср.кз=12∙Iнр≥1,25∙K∙Iрґ (1.35)
12∙16≥1,25∙6∙8,24
150≥61,77
Проверкавыбранного сечения провода на соответствие токовой защите
Кп1∙Кп2∙Iд>Kз∙Iнр (1.36)
1∙0,8∙16>0,8∙12,5
12,8>10
Условиепроверки выполняется, тогда автомат надежно защитит провод.
Аналогичнопроизводится выбор токопровода и защитной аппаратуры на другие одиночныепотребители, данные расчетов сводятся в таблицу 1.7.
Таблица 1.7Наименование потребителей
Рн,
кВт
Iр,
А
Iд,
А Аппарат защиты
Марка и сечение
токопровода Тип
Iна
Iнр
Iср.пер.
Iср.кз 1. Тестомешальная машина 4 5,86 10 АЕ 2026 16 8 9,2 96
АПВ(3/>2,5+1/>2) 2. Тестомешальная машина HYM 220-H (Турция) 5,5 7,55 12 АЕ 2026 16 10 11,5 120
АПВ(3/>2,5+1/>2) 3. Дежеподъёмник 2,2 3,45 8 АЕ 2026 16 6,3 7,24 75,6
АПВ(3/>2,5+1/>2) 4. Делитель теста 5,5 10,57 16 АЕ 2026 16 14 16,1 168
АПВ(3/>2,5+1/>2) 5. Привод расстоичного шкафа 1,5 4,48 8 АЕ 2026 16 6,3 7,24 75,6
АПВ(3/>2+1/>2) 6. Привод вентилятора 0,75 1,83 4 АЕ 2026 16 3,15 3,62 37,8
АПВ(3/>2+1/>2) 7. Циркуляционный вентилятор 3 5,99 10 АЕ 2026 16 8 9,2 96
АПВ(3/>2+1/>2) 8. Привод печи 4 10,76 16 АЕ 2026 16 14 16,1 168
АПВ(3/>2+1/>2) 9. Привод опрыскивания хлеба 0,25 0,67 1,6 АЕ 2023 10 1 1,15 12
АПВ(3/>2+1/>2) 10. Воздушная завеса 2 5,98 10 АЕ 2026 16 8 9,2 96
АПВ(3/>2+1/>2) 13. Вентиляция 6 8,24 16 АЕ 2026 16 12,5 14,37 150
АПВ(3/>2+1/>2)
Сопротивленияэлементов в цепи короткого замыкания в относительных единицах, приведенные кбазисным величинам.
Задаемсябазисными величинами [3]
Sб=100 МВА
Uб1=115 кВ
Реактивныесопротивления элементов
/> (1.31)
где />–безразмерная величинареактивных сопротивлений элементов;
li– длина участка, км;
х0 –удельное сопротивление;
х0 =0,4 для воздушной линии [5]
n – количество проходящихлиний;
Uср –среднее напряжение, кВ;
/>=0, т.к. />
/>=/>=/>
/>, (1.32)
где Sн–номинальная мощность,МВА
/>
/> (1.33)
где х0=0,08для кабельных линий [5]
/>
/>
Активныесопротивления элементов в точке 1
/> (1.34)
где r0 – удельное активноесопротивление линий
r0=0,26 [5]
/>
/> (1.35)
где ∆Ркз–потеримощности при коротком замыкании, кВт
/>
Рассчитаем параметры при короткомзамыкании в точке К1
Результирующеереактивное сопротивление для участка 1
/>
Результирующееактивное сопротивление для участка 1
/>
Результирующееполное сопротивление для участка 1
Так как />, то
/> (1.36)
/>
Базовый токдля точки 1
Iб1=/>, (1.37)
где Uб=10,5B – базовое напряжение
Iб1=/> кА
Трехфазныйток короткого замыкания для точки К1
Iпо1=/> кА (1.38)
Ударный токдля точки К1
iу1=/>, (1.39)
где ку1 –ударный коэффициент
ку1=1,8(без учета активного сопротивления) [1]
iу1=/>кА
Мощностькороткого замыкания для точки К1
Sk1=/> МВА (1.40)
Рассчитаемпараметры при коротком замыкании в точке К2
Результирующеереактивное сопротивление для участка 2
/>
Результирующееактивное сопротивление для участка 2
/>
Результирующееполное сопротивление для участка 2
/>
Базовый токдля точки 2
Iб2=/> кА
Трехфазныйток короткого замыкания для точки К2
Iпо2=/> кА
Ударный токдля точки К2
iу2=/>,
где ку2=1,8(без учета активного сопротивления) [1]
iу2=/> кА
Мощностькороткого замыкания для точки К2
Sк2=/> МВА
1.11 Выборвысоковольтного кабеля
1.11.1Расчетный ток, протекаемый в кабельной линии
Iр=/> (1.41)
Iр=/> А
1.11.2Экономическое сечение кабеля
Fэ=/>, (1.42)
где Fэ – экономическое сечениекабеля, мм2
jэ – экономическая плотностьтока, А/мм2
jэ=1,4 А/мм2 [2]
Fэ=/> мм2
По длительнодопустимому току для прокладке в воздухе с t=25оС выбираемкабель с алюминиевыми жилами с бумажной пропитанной маслоканифольной инестекающей массами изоляцией в свинцовой оболочке АСБ(3/>35), сечение которого F=35 мм2 [2]
Fэ
7,65
1.11.3 Проверкакабеля по току короткого замыкания на термическую стойкость
Минимальноесечение, устойчивое к токам КЗ
Fmin=/>, (1.40)
где Fmin– минимальное сечение,устойчивое к токам КЗ, мм2;
tоткл – время отключения кабеляпри КЗ, с;
tоткл=0,12 с [5]
Та –постоянная затухающая для апериодического тока КЗ, с;
Та=0,01с [5]
с – постоянныйкоэффициент;
с=85 [5]
Fmin=/> мм
Условиепроверки на термическую стойкость к токам КЗ Fmin
1.11.4Проверка выбранного сечения кабеля по потерям напряжения
∆U=/>, (1.41)
где ∆U – потери напряжения, %;
l – длина кабельной линии,км
∆U=/>
Условиепроверки ∆U
Окончательновыбираем кабель АСБ(3/>35) [2].
1.12 Выборвыключателя и выключателя нагрузки
1.12.1Выбор вакуумного выключателя
Таблица 1.8Расчетные данные Паспортные данные
Uн=6 кВ
Uну=6,3кВ/>Uн=6,3кВ
Ip=10,71 А
Iн=400А>Iр=10,71А
Iкз=0,99 кА
Iоткл=4кА>Iкз=0,99кА
Вк=0,13 к/>
Iтерм=4кА, tтерм=4c
/>
42∙4/>0,13
iуд=2,54 кА
iдин=10кА/>iуд =2,54кА
Выбираем BB/TEL-6–4/400-У2
1.12.2Выбор выключателя нагрузки
Длякоммутации электрических цепей в номинальном режиме перегрузки используетсявыключатель нагрузки, имеющий облегченную конструкцию дугогасительной камеры именьшую стоимость.
Таблица 1.9Расчетные данные Паспортные данные
Uн=6 кВ
Uну=6 кВ
Ip=10,71 A
Iн=40А>Ip=10,71A
Iуд=2,51 кА
Iуд=10кА>iуд=2,51кА
Выбираем ВНПу-6/80–17УЗ
где П – пружинный
у – сусиленной контактной схемой;
УЗ – климатическоеисполнение
Выбираемпредохранитель ПК-101–6–10–31.5–40УЗ [6]
Таблица 1.10Расчетные данные Паспортные данные
Uн=6 кВ
Uну=6 кВ
Ip=10,71 A
Iн=2кА>Ip=10,71A
Iкз=0,99 кА
Iоткл=20кА>Iкз=0,99кА
Произведенныйрасчет выполнен в соответствии с действующими нормативными документами иинструкциями по ПТЭ и ПТБ.
2. Расчетзащитного заземления и заземляющих устройств
Заземляющимустройством называют совокупность заземлителя и заземляющих проводников.Заземлителем называют металлический проводник или группу проводников,находящихся в непосредственном соприкосновении с землей. Заземляющимипроводниками называют металлические проводники, соединяющие заземляемые частиэлектроустановок с заземлителем.
Заземляющиеустройства должны удовлетворять требованиям обеспечения безопасности людей изащиты электроустановок, а также обеспечения эксплуатационных режимов работы.Все металлические части электрооборудования и электроустановок, которые могутоказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции, заземляют. Каждыйэлемент установки, подлежащий заземлению, присоединяют к заземлителю или кзаземляющей магистрали с помощью отдельного заземляющего проводника.
Сопротивлениезаземляющего устройства согласно ПУЭ не должно превышать 4 Ом, а в электроустановкахс суммарной мощностью параллельно работающих генераторов и трансформаторов 100 кВАи ниже оно не должно быть больше 10 Ом. Расчет заземляющих устройств сводитсяглавным образом к расчету собственно заземлителя, т.к. заземляющие проводники вбольшинстве случаев принимаются по условиям механической прочности иустойчивости к коррозии. Исключение составляют лишь установки с выноснымзаземляющим устройством. В этих случаях рассчитывают последовательносопротивление соединительной линии и сопротивление заземлителя, чтобы суммарноене превышало расчетного.
2.1 Расчетсопротивления заземлителя
Устанавливаетсянеобходимое по ПУЭ допустимое сопротивление заземляющего устройства Rз. Если заземляющееустройство является общим для нескольких электроустановок, то расчетнымсопротивлением заземляющего устройства является наименьше из требуемых.
/> (2.1)
где расчетноенапряжение на заземляющем устройстве принято равным 125 В, т.к.заземляющее устройство используется также для установок подстанции до 1000 В.
I=42 А – наибольший токчерез заземление при замыкании на землю со стороны 6 кВ.
/> Ом
Согласно ПУЭ Rз/>4 Ом; 2,97/>4
2.2 Заземляющиеустройства
Заземляющееустройство выполним в виде контура, проложенного на глубине 0,7 м,состоящего из вертикальных электродов диаметром 20 мм длиной 2 м иприваренных к их верхним концам горизонтальных электродов из стали диаметром 20 ммна расстоянии друг от друга 4 м.
Общая длинаполосы l=/> м, предварительноеколичество стержней 46.
2.3 Расчетудельного сопротивления грунта
Определенияудельного сопротивления грунта с учетом повышающих коэффициентов, учитывающихвысыхание грунта летом и промерзание его зимой.
Срасч=кс∙с,(2.2)
где срасч– расчетное удельное сопротивление грунта, Ом∙м;
с – удельноесопротивление грунта, измеренное при нормальной влажности, Ом∙м;
с=100 Ом∙мдля суглинка [6]
кс – коэффициентсезонности, учитывающий промерзание и просыхание грунта;
кс=1,15–1,45– для вертикальных электродов [6]
кс=2,0–3,5– для горизонтальных электродов [6]
2.3.1Расчетное удельное сопротивление грунта для вертикальных электродов
срасч.в=1,25∙100=125Ом∙м
2.3.2Расчетное сопротивление грунта для горизонтальных электродов
срасч.г=3∙100=300Ом∙м
2.4 Сопротивлениерастекания одного вертикального электрода
/>, (2.3)
где rв – сопротивление одного вертикальногозаземлителя, Ом;
l – длина заземлителя, м;
d – диаметр электрода, м;
t – глубина заложения,равная расстоянию от поверхности земли до середины заземлителя, м
/> Ом
Определяетсянеобходимое количество стержней.
/>, (2.4)
где nв – количество вертикальныхстержней;
ŋв – коэффициентиспользования вертикальных заземлителей, зависящих от расстояния между ними а,их длины lи количества [7]
ŋв=0,55для а/l=2и n=46
/>
Определяетсясопротивление горизонтальных заземлителей
/>, (2.5)
где l – длина полосы, м
rг=/> Ом
Определяетсясопротивление полосы в контуре
/>, (2.6)
где зг – коэффициент использованиясоединительной полосы в контуре из вертикальных электродов; [7]
зг=0,29при а/l=2и n=46
/> Ом
Определятсянеобходимое сопротивление вертикальных заземлителей
/> Ом
2.5 Уточнениеколичества стержней
/>
Т.о.окончательно принимаем nґв=42.
Произведенныйрасчет выполнен в соответствии с действующими нормативными документами иинструкциями по ПТЭ и ПТБ ООО «Пальмира».
3.Тепловые расчеты
3.1 Определениетеплопотерь через ограждения цеха по производству хлебобулочных изделий
3.1.1Определение теплопотерь через наружные стены
В даннойработе при определении тепловых потерь через наружные стены рассматриваемучасток цехапо производству хлебобулочных изделий. Здание цеха является одноэтажным. Расчетнуютемпературу наружного воздуха принимаем равной tнар=-220С;расчетную температуру воздуха внутри помещения принимаем равной tвн=250С.
Боковыенаружные стены помещения изготовлены из кирпича на тяжелом растворе; свнутренней стороны стены покрыты известковой штукатуркой, с внешней – цементнойштукатуркой.
dнар=0,025 м lнар=1,16 Вт/(м0С)
dк=0,64 м lк=0,81 Вт/(м0С)
dвн=0,015 м lвн=0,7 Вт/(м0С)
Степеньчерноты наружной поверхности e=0,9.
Высота зданияh=7 м. Скорость ветраW=15 м/с.
Термическоесопротивление многослойной стенки
/> (3.1)
/>
Термическоесопротивление у внутренней поверхности стенки
Принимаемтемпературу внутренней поверхности стенки tвн.ст=7,416 0С
Привнутренней температуре имеем следующие физические свойства воздуха: tвн=250С – ЧислоПрандтля Pr=0,7036.
Коэффициенткинематической вязкости воздуха n=14,79∙10-6 м2/0С.
Коэффициенттеплопроводности воздуха l=2,566∙10-2 Вт/(м0С).
КритерийГрасгофа:
/>, (3.2)
где bв-коэффициент объемногорасширения воздуха
bв=1/(273+tвн)
Dt –перепад температур Dt=tвн – tвн.ст
/>,
l=h – высота здания
Произведениекритерия Грансгофа на число Прандтля равно:
/>
При (Gr∙Pr)>109 имеемтурбулентный режим.
Определимконвективный коэффициент теплоотдачи при естественной циркуляции воздуха
/>, (3.3)
/>,
где h – высота здания.
Термическоесопротивление на внутренней поверхности стенки
/>, (3.4)
/>
Термическоесопротивление на наружной поверхности здания
Коэффициенттеплоотдачи
aнар=aк.нар+aл, (3.5)
где aк.нар – конвективныйкоэффициент теплоотдачи
aл – коэффициент теплоотдачи излучением
Пусть температуранаружной поверхности стены tнар.ст= – 21.164 0С
aк=f(Re)
КритерийРейнольдса:
Re = (W∙L)/n, (3.6)
где W – скорость ветра, W=15 м/с;
L – высота здания, L=7 м.
Физическиесвойства воздуха при tнар= – 220С:
коэффициенткинематической вязкости воздуха n=11,704∙10-6 м2/с;
коэффициенттеплопроводности воздуха l=2,264∙10-2 Вт/(м2∙С).
/>
ЧислоПрандтля Pr=0,7174
/>, (3.7)
/>
/>, (3.8)
/>
/>, (3.9)
При Re > 5∙105критерий Нуссельта можно определить по формуле:
где С=5,7Вт/(м2К4) – коэффициент излучения абсолютно – черноготела
e=0,9– степень черноты стены.
/>
/>
/>
Проверкатемпературы наружной и внутренней поверхности стенки
R=Rвн+R+Rнар
R=0,28+0,8331+0,024=1,138 (м2∙С)/Вт
Температура наружнойповерхности стенки
tнар.п=tнар+((tвн-tнар)∙Rнар)/R
tнар.п=-22+((25+22)∙0,024)/1,138=-21,1770С
Dt –расхождение в заданной и полученной температуре не превышает 0,50С, следовательнодальнейших приближений делать не надо.
tвн.п=tвн – ((tвн – tнар)∙Rвн)/R
tвн.п=25 – ((25+22)∙0,28)/1,138=7,4040С
Dt –расхождение в заданной и полученной температуре не превышает 0,5 0С,следовательно дальнейшие приближения делать не надо.
Общиетеплопотери для цеха
Q=(F∙Dt)/R
где F – поверхность боковыхстен цеха, соприкасающихся с наружным окружающим воздухом; F=519,345 м2
Dt –перепад температур; Dt=25 – (–22)=47 0С
R – общее термическоесопротивление; R=1,138 (м2∙С)/Вт
Q=(519,345∙47)/1,138=17798,29Вт
Общиетеплопотери через стены цеха составляют Qст=17798 кВт
3.2 Расчеттеплопотерь через окна
3.2.1Термическое сопротивление воздушной прослойки
В данномслучае мы имеем дело с трехслойной плоской стенкой. Два слоя стекла имеюттолщину 1,5 мм. Ввиду весьма малой толщины стекол их термическим сопротивлениемпренебрегаем, а учитываем только воздушную прослойку, толщина которой d=0,08 м. Радиоблегчения расчета сложный процесс конвективного теплообмена в воздушнойпрослойке заменяется на элементарное явление теплопроводности, вводя при этомпонятие эквивалентного коэффициента теплопроводности lэкв.
Еслиразделить lэкв на коэффициент теплопроводности воздуха l, то получим безразмернуювеличину e=lэкв/l, которая характеризует собой влияние конвекции иназывается коэффициентом конвекции.
e=f (Gr∙Pr)
КритерийГрасгофа
/>
где bв-коэффициент объемногорасширения воздуха
bв=1/(273+tср)
Dt –перепад температур Dt=tвн.п – tнар.п
d=0,08 м – толщина воздушной прослойки
g=9,81 м/с2– ускорение свободного падения
Допустим, чтотемпература наружной поверхности окна tнар.п= – 20,938 0С, а температуравнутренней поверхности окна tвн.п=4,115 0С, тогда средняя температуравоздушной прослойки.
tср=0,5 (tнар.п+ tвн.п)=0,5 (–20,938+4,115)= –8,4115 0С
При этойтемпературе физические свойства воздуха:
коэффициенттеплопроводности воздуха l=2,373∙10-2Вт/(м0∙С)
коэффициенткинематической вязкости воздуха n=12,57∙10-6 м2/с
ЧислоПрандтля Pr=0,7112
/>
Произведениекритерия Грасгофа на число Прандтля равно:
/>
При (Gr∙Pr)>103
/>, (3.10)
/>
Эквивалентныйкоэффициент теплопроводности воздушной прослойки
lэкв=6,89∙2,373∙10-2=0,163 Вт/(м0∙С)
Термическоесопротивление воздушной прослойки
Rпр=d/lэкв
Rпр=0,08/0,163=0,49 (м2∙0С)/Вт
3.2.2 Термическоесопротивление у внутренней поверхности окна
Внутри зданиявсегда наблюдается естественная циркуляция воздуха. Известно, что конвективныйкоэффициент теплоотдачи при естественной циркуляции воздуха:
aк.вн=f (Gr∙Pr)
Найдем этикритерии при температуре воздуха в помещении tвн=250С и высотеокна l=3 м.
КритерийГрасгофа
/>
где bв-коэффициент объемногорасширения воздуха
bв=1/(273+tвн)
Dt– перепад температур Dt=tвн – tвн.п
l=3 м – высота окна
Притемпературе tвн=250С коэффициент кинематической вязкости воздуха
n=14,79∙10-6 м2/с
/>
Ускорениесилы тяжести g=9,81 м/с2
КритерийПрандтля при tвн=250С равен Pr=0,7036
Произведениекритерия Грасгофа на число Прандтля равно:
При (Gr∙Pr)>109 имеемтурбулентный режим
Определимконвективный коэффициент теплоотдачи при естественной
/>
/>, (3.11)
где l – высота окна.
Коэффициенттеплопроводности воздуха при tвн=250С l=2,566∙10-2Вт/(м2∙0С)
/>
Термическоесопротивление на внутренней поверхности стенки
/>
/>
3.2.2 Термическоесопротивление на наружной поверхности здания
Коэффициенттеплоотдачи
aнар=aк.нар+aл
где aк.нар – конвективныйкоэффициент теплоотдачи
aл – коэффициент теплоотдачи излучением
Пустьтемпература наружной поверхности стены tнар.ст= – 20.938 0С
aк=f(Re)
КритерийРейнольдса:
Re =(W∙L)/n
где W – скорость ветра, W=15 м/с
L – высота окна, L=3 м
Физическиесвойства воздуха при tнар= – 220С:
коэффициенткинематической вязкости воздуха n=11,704∙10-6 м2/с
коэффициенттеплопроводности воздуха l=2,264∙10-2 Вт/(м2∙С)
ЧислоПрандтля Pr=0,7174
/>
При Re > 5x105 критерийНуссельта можно определить по формуле:
/>
/>
/>
/>
/>
где С=5,7Вт/(м2∙К4) – коэффициент излучения абсолютно –черного тела e=0,937 – степень черноты гладкого стекла
3.2.3 Проверканаружной и внутренней поверхности окна
Общеетермическое сопротивление
R=Rвн+R+Rнар
R=0,252+0,49+0,021=0,763 (м2∙С)/Вт
/>
/>
/>
Температура наружнойповерхности стенки
tнар.п=tнар+((tвн-tнар)∙Rнар)/R
tнар.п=–22+((25+22)∙0,021)/0,763=–20,9270С
Dt –расхождение в заданной и полученной температуре не превышает 0,50С, следовательнодальнейших приближений делать не надо.
tвн.п=tвн – ((tвн – tнар)∙Rвн)/R
tвн.п=25 – ((25+22)∙0,252)/0,763=4,120С
Dt –расхождение в заданной и полученной температуре не превышает 0,5 0С,следовательно дальнейшие приближения делать не надо.
3.2.4 Общиетеплопотери для цеха
Q=(Fок ∙Dt)/R
где Fок – поверхность окон цеха;Fок=90 м2
Dt –перепад температур; Dt=25 – (–22)=47 0С
R – общее термическоесопротивление; R=1,138 (м2∙С)/Вт
Q=(90∙47)/0,763=4600,26Вт
Общиетеплопотери через окна цеха составляют Qок=4,6 кВт
3.3 Расчеттеплопотерь через потолок
Потолокизготовлен из бетонных плит, покрытых сверху двойным слоем рубероида набитумной мастике.
Для бетоннойплиты коэффициент теплопроводности l1=1,28 Вт/(м∙0С),толщина d1=300 мм. Для битумной мастики l2=0,23 Вт/(м∙0С),d2=2 мм.
Для рубероидаl3=0,174 Вт/(м∙0С), d3=4 мм.
Степеньчерноты наружной поверхности e=0,9, скорость ветра W=15 м/с;
Температура наружноговоздуха tнар=-220С, температуру воздуха под чердачным перекрытиемпринимаем на 30С выше, чем в рабочей зоне (tраб=250С) tвн=28 0С.
3.3.1 Термическоесопротивление многослойной стенки
/>
/>
3.3.2 Термическоесопротивление у внутренней поверхности стенки
Принимаемтемпературу внутренней поверхности стенки tвн.ст=1,35 0С
Привнутренней температуре имеем следующие физические свойства воздуха: tвн=280С – ЧислоПрандтля Pr=0,703
Коэффициенткинематической вязкости воздуха n=15,06∙10-6м2/0С.
Коэффициенттеплопроводности воздуха l=2,59∙10-2Вт/(м0∙С).
КритерийГрасгофа
/>
где bв-коэффициент объемногорасширения воздуха
bв=1/(273+tвн)
Dt –перепад температур Dt=tвн – tвн.ст
/>
/>
Произведениекритерия Грасгофа на число Прандтля равно:
При (Gr∙Pr)>109 имеемтурбулентный режим.
Определимконвективный коэффициент теплоотдачи при естественной циркуляции воздуха
/>
где h – ширина потолка.
Термическоесопротивление на внутренней поверхности стенки
/>
3.3.3 Термическоесопротивление на наружной поверхности здания
Коэффициенттеплоотдачи
/>
/>
aнар=aк.нар+aл
где aк.нар – конвективныйкоэффициент теплоотдачи;
aл – коэффициент теплоотдачи излучением.
Пустьтемпература наружной поверхности стены tнар.ст= – 20 0С
aк=f(Re)
КритерийРейнольдса
Re = (W∙L)/n
где W – скорость ветра, W=15 м/с
L=15 м – ширинапотолка.
Физическиесвойства воздуха при tнар= – 220С:
коэффициенткинематической вязкости воздуха n=11,704∙10-6 м2/с
коэффициенттеплопроводности воздуха l=2,264∙10-2 Вт/(м2∙С)
/>
При Re > 5x105 критерийНуссельта можно определить по формуле:
/>
/>
/>
/>
/>
где С=5,7Вт/(м2∙К4) – коэффициент излученияабсолютно-черного тела
e=0,96– степень черноты потолка.
3.3.4 Проверкатемпературы наружной и внутренней поверхности стенки
/>/>
/>
/>
R=Rвн+R+Rнар
R=0,232+0,27+0,0278=0,5298(м2С)/Вт
Температура наружнойповерхности стенки
tнар.п=tнар+((tвн–tнар)∙Rнар)/R
tнар.п=–22+((28+22)∙0,0278)/0,5298=–19,80С
Dt –расхождение в заданной и полученной температуре не превышает 0,50С, следовательнодальнейших приближений делать не надо.
tвн.п=tвн – ((tвн – tнар)∙Rвн)/R
tвн.п=28 – ((28+22)∙0,232)/0,5298=1,60С
Dt– расхождение в заданной и полученной температуре не превышает 0,5 0С,следовательно дальнейшие приближения делать не надо.
3.3.5 Общиетеплопотери для цеха
Q=(Fпов∙Dt)/R
где Fпов – поверхностьбоковых стен цеха, соприкасающихся с наружным воздухом;
Dt –перепад температур; Dt=28 – (–22)=50 0С;
R – общее термическоесопротивление; R=0,5298 (м2∙С)/Вт.
Q=(5915∙50)/0,5298=70158,55Вт
Общиетеплопотери через стены цеха составляют Qпт=70,159 кВт.
3.4 Расчеттеплопоступлений в цех
3.4.1 Теплопоступленияот станков
Таблица 3.1№ Наименование потребителя
Рн, кВт 1 Тестомешальная машина 4 2 Тестомешальная машина HYM 220-H (Турция) 5,5 3 Дежеподъёмник 2,2 4 Делитель теста 5,5 5 Привод расстоичного шкафа 1,5 6 Привод вентилятора 0,75 7 Циркуляционный вентилятор 3 8 Привод печи 4 9 Привод опрыскивания хлеба 0,25 10 Воздушная завеса 2 11 Освещение 35
Общаямощность станков Nобщ=261,7 кВт
Теплопоступленияот станков можно определить по формуле:
Qст=N∙n1∙n2∙n3∙n4, (3.12)
где N – общая наименьшаямощность электропривода станков;
n1 – коэффициентиспользования мощности электродвигателя;
n2 – коэффициентодновременности работы электродвигателей;
n3 – коэффициент загрузки(отношение величины среднего потребления мощности к максимально необходимой);
n4 – коэффициентхарактеризующей какая часть энергии превратилась в тепловую и осталась впомещении;
Дляприближенных вычислений теплопоступлений в цеха по производству хлебобулочных изделий принимают:
n1∙n2∙n3∙n4=0,25 – при работестанков без охлаждающей эмульсии; [2]
n1∙n2∙n3∙n4=0,2 – при работе станковс охлаждающей эмульсией (охлаждающая эмульсия применяется для крупных токарныхстанков, фрезерных, расточных, круглошлифовальных и плоскошлифовальныхстанков).
Qст=N∙0,25, (3.13)
Qст=261,7∙0,25= 65,43кВт
3.4.2 Теплопоступленияот искусственного освещения
Qосв=N∙h (3.14)
где N – суммарная мощностьисточников освещения на данном участке цеха;
N=35 кВт
h– коэффициент перехода электрической энергии в тепловую. h=0,95
Qосв=35∙0,95= 33,25 кВт
3.4.3 Теплопоступленияот людей, работающих в цеху по производству хлебобулочных изделий
Работы в цехуотносятся к категории работ средней тяжести – 2Б. При этом затратыэнергии для одного человека составляют 200 – 250 ккал/ч. [8]
Общеетеплопоступление от работников цеха можно посчитать по формуле:
Qч=Nч∙qч, (3.15)
где qч – тепловыделение отодного человека qч =200 ккал/ч;
Nч – минимальное количествоработников данного цеха одновременно находящихся на своих рабочих местах Nч=30;
Qч=30∙200=6000 ккал/чили Qч= 6960 Вт
3.4.4 Общеетеплопоступление в цех по производству хлебобулочных изделий
Qпост=Qст+Qосв+Qч
Qпост=65,43+33,25+6,96=105,64кВт
3.5 Расчеттеплопотерь через полы
Рассчитаемтеплопотери через неутепленные полы, расположенные на грунте.
Толщина плитыперекрытия d=0,2 м, теплопроводность l=1,92 Вт/(м0∙С)
Ширина полаН=15 м, длина пола L=59 м
Длянеутепленных полов термическое сопротивление:
Для первойзоны RH1=2,15 (м0∙С)/Вт.
Для второйзоны RH2=4,3 (м0∙С)/Вт.
Для третьейзоны RH3=8,6 (м0∙С)/Вт.
Для четвертойзоны RH4=14,2 (м0∙С)/Вт.
Определимплощади зон:
Площадьпервой зоны F1=4∙(L+H)=4∙(15+59)=296 м2.
Площадьвторой зоны F2=4∙(L+H – 12)=248 м2.
Площадьтретьей зоны F3=4∙(L+H – 20)=216 м2.
Площадьчетвертой зоны F4=3∙47=141 м2.
Площадьчетвертой зоны можно определить следующим образом:
F4=Fобщ – F1 – F2 – F3 + 4∙2∙2=885– 296 – 248 – 216 – 16=141 м2
/>, (3.16)
/>
Теплопотеричерез полы составляют Qп=8,985 кВт.
3.6 Потеритепла с инфильтрацией
Определим расходтепла на инфильтрацию воздуха. В производственных помещениях расход тепла нанагрев холодного воздуха, поступающего вследствие инфильтрации через притворыокон, дверей, ворот доходят до 30 – 40% от основных теплопотерь. Затраты теплана нагревание инфильтрационного воздуха, когда все щели в окнах и дверяхуплотнены, рассчитывают путем увеличения на 5 – 10% отопительной нагрузкиздания.
В нашемслучае, нельзя сказать, что все щели в окнах и дверях уплотнены. К тому же, вданном цехепо производству хлебобулочных изделий имеются достаточно большие светопрозрачныеограждения, которые являются источником наиболее интенсивного охлажденияпомещений.
Ворота наданном участке являются двойными. Исходя из всего вышесказанного, можно сделатьследующий вывод: потери тепла с инфильтрацией для данного цеха по производствухлебобулочных изделий составляют 2% от основных теплопотерь через ограждения.
Qпот=Qок+Qст+Qпол+Qпотол+Qвор
Qпот=4,6+17,798+8,985+64,48+1,966=97,82кВт
Qинф=0,02∙97,829=1,95кВт
3.6.1 Определениесуммарных теплопотерь
цех мощностьтеплоснабжение теплопотери
Qпотерь=Qст+Qок+Qпп+Qвор+Qпт+Qинф
где Qст – теплопотери черезстены;
Qок – теплопотери черезокна;
Qпол – теплопотери черезполы;
Qпт – теплопотери черезпотолок;
Qвор – теплопотери через ворота;
Qинф – потери тепла синфильтрацией;
Qпот=17,79+4,6+8,98+70,15+1,96+1,95=147,719кВт
3.6.2Определение расчетной тепловой нагрузки
Qот=Qпот – Qпост
где Qпост – теплопоступления вцех;
Qот=147,719 – 105,64=42,079кВт.
Заключение
Реконструкциядействующей схемы электроснабжения цеха по производству хлебобулочных изделий позволяетзначительно повысить надежность электроснабжения и производительность трудацеха. Усовершенствованная схема дает возможность сократить время простояосновного технологического оборудования при выводе его из работы в ремонт илипри аварийных ситуациях.
В даннойработе предусмотрена реконструкция действующей трансформаторной подстанции, тоесть демонтаж этой подстанции с щитом управления и введение в работукомплектной ТП с запиткой РП и единичных электроприемников цеха с шин КТП. Этопозволяет экономить средства и обеспечивает полное заполнение электрическойсхемы цеха. Повышенная схема электроснабжения ведет к снижению амортизационныхотчислений на ремонт и эксплуатацию технологического оборудования. Предложеннаясхема обеспечивает бесперебойное питание потребителей даже в пик нагрузок.
Оптимизациясистемы промышленного электроснабжения заключается в рациональном принятиирешений по выбору сечений кабелей и проводов, защитной аппаратуры(автоматических выключателей). Это даст предприятию дополнительные средства засчет сокращения непроизводственных расходов, что ведет к увеличению выпускаемойпродукции ООО «Пальмира».
Списоклитературы
1. Естественное иискусственное освещение. Нормы проектирования. СН и П II – 4 – 79. – М.:Стройиздат, 1980.
2. Правила устройстваэлектроустановок. – М.: Энергоатомиздат, 1992.-385 с.
3. Коновалова Л.Л., Рожкова Л.Д. Электроснабжениепромышленных предприятий и установок.-М.: Энергоатомиздат, 1989.–528 с.
4. Липкин Б.Ю. Энергоснабжениепромышленных предприятий и установок. — М.: Высшая школа, 1990.–496 с.
5. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическаячасть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового идипломного проектирования. — М.: Энергоатомиздат, 1989.–608 с.
6. Ойфман С.В., Самойлович Г.В. Каталогинформэлектро. — М.: Информэлектро, 1987.
7. Райцельский Л.А. Справочникпо осветительным сетям. – М.: Энергия, 1977–288 с.
8. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудованиестанций и подстанций.-М.: Энергия, 1980.–600 с.
9. Федоров А.А. Справочникпо электроснабжению промышленных предприятий. В 2-х т. Т.1-М.: Энергия, 1973.–520 с.
10. Федоров А.А., Старкова А.Е. Учебноепособие по курсовому и дипломному проектированию — М.: Энергоатомиздат, 1987.–368 с.
11. Справочная книга дляпроектирования электрического освещения. / Под. Ред. Г.М. Кнорринга. – Л.:Энергия, 1976. – 384 с.