Thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng sản xuất cơ khí”

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (8.62 MB, 63 trang )

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

Đất nước ngày càng phát triển hiện đại hóa kéo theo các tiều chuẩn được đề ra trước đó phải phát triển theo, cơng nghiệp chuyền dần sang tự động hóa và trí tuệ nhân tạo..., các phân xưởng sản xuất chuyển dần sang những loại máy móc các thiết bị có cơ cấu hiện đại hơn. Việc đảm bảo chúng hoạt động trôi chảy trong sản xuất cũng như đảm bảo an tồn cho người trong q trình vận hành thì khơng thể nói tới việc thiết kế nguồn cung cấp điện.

Các giải pháp cung cấp điện tốt sẽ giúp tiết kiệm năng lượng điện tiêu thụ và đảm bảo an toàn cho phân xưởng. Thiết kế cung cấp điện phân xưởng sản xuất cơ khí bao gồm: thiết kế hệ thống mạng điện động lực, thiết kế hệ thống chiếu sáng, hệ thống chống sét và nối đất an toàn cho phân xưởng.

Việc thiết kế phải đảm bảo yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật, giúp tiết kiệm chi phí trong khâu lựa chọn và lắp đặt nguyên thiết bị, giúp tiết kiệm tối đa chi phí bỏ ra mà vẫn đảm bảo được cá yêu cầu đặt ra trong khâu thiết kế. Dựa trên điều đó, nhóm sinh viên thực hiện đề tài “Thiết kế Cung Cấp Điện Cho Phân Xưởng Sản Xuất Cơ Khí”.

<b>2. Mục đính nghiên cứu:</b>

Dựa trên việc thiết kế phải đảm bảo yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật mà nhóm sẽ đề ra phương pháp thiết kế cung cấp điện một cách hợp lý. Áp dụng những kiến thức đã được học vào trong thực tế và làm quen việc thiết kế cho sau này. Trong quá trình làm đồ án nhóm lĩnh hội kinh nghiệm giảng viên hướng dẫn đồ án, học hỏi được thêm kiến thức thực tế, biết được quá trình từ khảo sát hiện trường cho đến việc thiết kế dựa trên thực tế.

3. Nội dung nghiên cứu:

Nội dung của bài thiết kế cung cấp điện cho phân xưởng gồm có các nội dung như sau:

1. Tính tốn phụ tải phân xưởng

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

2. Lựa chọn máy biến áp

3. Lựa chọn dây dẫn và các khí cụ bảo vệ 4. Tính toán chiếu sáng cho phân xưởng 5. Thống kê vật tư đã sử dụng

<i><b>CHƯƠNG 1:</b></i>

<b>TỔNG QUAN VỀ CƠNG TRÌNH THIẾT KẾI. Đặc điểm phân xưởng: </b>

Dựa vào các đặc điểm của phân xưởng mà ta có thể xác định được phương án thiết kế cho phù hợp. Bao gồm các đặc điểm sau:

 Kích thước phân xưởng:  Chiều dài: 54m  Chiều rộng: 18m  Chiều cao: 7m

Diện tích tồn phân xưởng: 972m<small>2</small>

 Kết cấu phân xưởng: Kết cấu khung sắt có tường gạch sơn nước màu sáng, độ dày tường 20cm, mái tone lạnh, nền nhà lát gạch chịu áp lực, cửa chính ngang 6m cao 3m và của phụ ngang 3m cao 3m.

 Môi trường làm việc: Sạch sẽ, ít bụi, khơ ráo, thơng gió. Nhiệt độ trung bình của phân xưởng là 35.

 Chế độ làm việc: 2ca/ngày.

 Quy mô sản xuất: Xưởng quy mô trung bình.

<b>II. Thơng số và sơ đồ mặt bằng phân xưởng:1. Bảng thống kê phụ tải phân xưởng:</b>

Sơ đồ mặt bằng phụ tải điện trình bày vị trí của các thiết bị trên toàn bộ mặt bằng phân xưởng.

Các thông số phụ tải điện của phân xưởng được cho dưới dạng bảng bao gồm: mã hiệu, số lượng thiết bị, công suất tác dụng định mức Pđm(kW), hệ số công suất cos φ, hệ số sử dụng của từng thiết bị ksd, …

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<b>2. Sơ đồ mặt bằng phân xưởng và bố trí:</b>

<i>Hình 1.1: Sơ đồ mặt bằng phân xưởng</i>

<i><b>CHƯƠNG 2:</b></i>

<b>TÍNH TỐN PHÂN CHIA PHỤ TẢII. Phân bố nhóm cho mặt bằng phụ tải phân xưởng:</b>

Việc phân bố nhóm phụ tải phụ thuộc vào các đặc điểm về vị trí, tính chất của tải…sao cho hiệu quả của công việc được tốt nhất, phát huy tối đa hiệu suất của các loại tải. Ngoài ra, còn phải chú ý đến điều kiện về kinh tế, không nên dùng quá nhiều tủ động lực, phân quá nhiều nhóm cùng làm việc đồng thời sẽ khơng lợi về mặt kinh tế, số tủ phân phối và số tuyến dây đi trong tủ.

Chúng ta sẽ phân nhóm phụ tải dựa vào các nguyên tắc sau:

 Các thiết bị trong nhóm phải phân bố gần nhau, cùng gần cơng suất và có cùng một nhóm chức năng.

 Cơng suất của các thiết bị trong nhóm khơng được q lệch nhau (giới hạn trong 10(KW).

 Tổng công suất của các nhóm gần bằng nhau.  Dịng qua tải gần như bằng dịng qua CB.  Nhóm chia phụ tải từ 3 đến 5 nhóm.

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

Do đó, với các thiết bị trên chế độ xem kế hoạch, quyết định chia tất cả chúng thành hai nhóm nhỏ hơn. Ngồi việc cung cấp điện cho từng nhóm (mỗi bảng phân phối), chúng ta cũng cần tính tốn nguồn cung cấp cho hệ thống chiếu sáng.

Ta chia phụ tải của phân xưởng thành 3 nhóm sau đây:

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

<i>Bảng 2.3: Bảng thông số thiết bị phân xưởng sản xuất cơ khí nhóm 3</i>

Ta thấy rằng phân chia 3 nhóm như trên thì theo cơng thức P =

Trong đó : n là số máy trong 1 loại

P là cơng suất định mức máy (KW) Thì ta được các cơng suất theo các nhóm sau :

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

Việc xác định phụ tải tính tốn là cơ sở cho việc lựa chọn dây dẫn, cáp và các thiết bị trong mạng điện như: CB, cầu chì, các tủ phân

❖ TCVN 9206-2012: Đặt thiết bị trong nhà ở và cơng trình cơng cộng- Tiêu chuẩn thiết kế.

❖ QCVN12-2004 BBXD: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về hệ thống điện của nhà ở và nhà cơng cộng

Các u cầu cần tính cho phân xưởng:

- Cơng suất tác dụng tính tốn của nhóm Pc (KW). - Cơng suất biểu kiến tính tốn của nhóm Sc (KVA). - Dịng điện tính tốn của nhóm Ic(A).

<b>1. Xác định phụ tải tính tốn cho từng nhóm:Hệ số cơng suất trung bình của nhóm thiết bị j là:</b>

Cos , Tan =

Trong đó:+ là hệ số cơng suất của thiết bị thứ j.

Hệ số công suất trung bình của nhóm 1 :

Cos

tg

Hệ số cơng suất trung bình của nhóm 2:

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

Cơng suất tác dụng tính tốn P của nhóm thiết bị thứ j được xác <small>cj</small> định theo công thức sau:

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

với n là số nhóm máy trong phân xưởng. + là hệ số sử dụng của thiết bị thứ i + là công suất định mức của thiết bị thứ i + là số lượng thiết bị của nhóm thứ j

Cơng suất phản kháng tính tốn Q của nhóm thiết bị thứ j xác định <small>cj </small> theo biểu thức sau:

Qcj = P . tg <small>cj </small>

Hệ số công suất trung bình của nhóm thiết bị j là: Cos = Tan =

Trong đó:+ là hệ số cơng suất của thiết bị thứ i. Công suât biểu kiến tính tốn của nhóm thiết bị thứ j:

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

<b>Qua lần tính tốn ta có được bảng thống kê như sau : </b>

<i>Bảng 2.4: Bảng thống kê tính tốn cảu 3 nhóm phân xưởng</i>

<b>4. Xác định vị trí tâm phụ tải của từng nhóm phân xưởng </b>

Mục đích của việc lựa chọn vị trí lắp đặt tủ phân phối là hết sức quan trọng, nó ảnh hưởng đến các chỉ tiêu về đảm bảo điện năng, tổn thất năng lượng và cả kinh tế.

Ta có cơng thức tính tọa độ như sau:

X<small>j</small> = ; Y = <small>j</small>

Với P là công suất cúa các thiết bị trong nhóm; X , Y là tọa độ các <small>ijijij</small> thiết bị trong nhóm.

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

Xác định tâm phụ tải của nhóm 1 :

Từ bảng trên ta suy ra tọa độ tâm phụ tải là X1 =

Y1 =

Vậy đặt tủ động lực của nhóm 1 ở tọa độ X = 4.3734m và Y = <small>11</small> 11.0354(m)

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

Xác định tâm phụ tải của nhóm 2 :

Từ bảng trên ta suy ra tọa độ tâm phụ tải là

X2 =

Y2 =

Vậy đặt tủ động lực của nhóm 2 ở tọa độ X = 29.0394m và Y = <small>2 2</small> 9.697m

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

Xác định tâm phụ tải của nhóm 3 :

Từ bảng trên ta suy ra tọa độ tâm phụ tải là

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

Xác định tâm phụ tải của toàn xưởng:

Từ bảng trên ta suy ra tọa độ tâm phụ tải là

Việc lắp đặt tủ động lực và tủ phân phối đúng tâm phụ tải của nhóm và phân xưởng có lợi về:

 Chi phí cho việc đi dây và lắp đặt là thấp nhất  Tổn hao điện áp là thấp nhất

 Khi xác định vị trí đặt tủ động lực và tủ phân phối ta cần chú ý đến các yêu cầu sau:

 Tủ đặt gần tâm phụ tải.

 Thuận lợi cho quan sát tồn nhóm hay tồn phân xưởng và dễ dàng cho việc lắp đặt, sữa chữa.

 Không gây cản trở lối đi.

 Gần cửa ra vào, an tồn cho người.  Thơng gió tốt

Vì vậy dựa vào các điều kiện trên ta chọn vị trí đặt tủ phân phối và tủ động lực có thể lệch đi so với tính tốn của tâm phụ tải nhưng phải đảm bảo gần tâm phụ tải nhất sau khi xem xét bố trí của phụ tải phân xưởng ta đưa ra phương án đặt tủ động lực và tủ điều khiển

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

cho toàn phân xưởng như hình vẽ sau :

Do điều kiện làm việc của phân xưởng, nên có những lúc ánh sáng tự nhiên của mặt trời khơng đủ hay khơng cịn chiếu sáng cho phân xưởng. Cho nên ta phải thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phân xưởng.

Ánh sáng của hệ thống chiếu sáng phát ra phải đáp ứng được nhu cầu làm việc bình thường của con người, đảm bảo được độ rọi theo yêu cầu của cơng việc và khơng được q chói.

Có nhiều hình thức chiếu sáng khác nhau:

Chiếu sáng chung là chiếu sáng đảm bảo tại mọi điểm trên bề mặt được chiếu sáng đều nhận được lượng ánh sáng giống nhau.

Chiếu sáng cục bộ là chiếu sáng cho những nơi có yêu cầu về độ rọi cao Chiếu sáng làm việc là chiếu sáng đảm bảo nhu cầu làm việc bình thường.

Chiếu sáng dự phòng là hệ thống chiếu sáng để đảm bảo tiến hành được một số công việc khi hệ thống chiếu sáng làm việc bị sự cố.

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

Chiếu sáng dự phòng còn đảm bảo cho việc di chuyển mọi người ra khỏi khu vực làm việc một cách an toàn... Nguồn chiếu sáng dự phòng phải khác nguồn chiếu sáng làm việc

Nguồn sáng của hệ thống chiếu sáng có thể phát ra từ:

Đèn tim hay đèn sợi đốt nguyên tắc làm việc dựa trên cơ sở khi cho dòng điện chạy qua dây điện trở, nó sẽ bị đốt nóng lên theo hiệu ứng joule đến một mức độ nào đó sẽ phát ra ánh sáng. Dây điện trở thường được làm bằng volfram hoặc tungsten đặt trong một bóng thủy tinh trong suốt có chứa khí trơ để tăng cường tuổi thọ cho dây điện trở này. Đèn tim được chế tạo ở nhiều cấp điện áp khác nhau cho nên phạm vi sử dụng khá rộng, cấu tạo đơn giản, rẻ tiền, dễ sử dụng. Khuyết điểm là hiệu suất phát quang kém 10 lumen/w, tỏa nhiệt khi phát sáng, tuổi thọ kém.

Đèn huỳnh quang làm việc dựa trên ngun tắc phóng điện trong chất khí ưu điểm của loại này là: có hiệu suất phát sáng cao, ánh sáng giống ánh sáng ban ngày, tuổi thọ cao, không tỏa nhiệt khi phát sáng.

Nhược điểm là giá thành đắt, sơ đồ nối dây phức tạp, không hoạt động được ở nhiệt độ thấp hoặc điện áp giảm. Do đèn làm việc dựa trên nguyên tắc phóng điện trong chất khí nên với nguồn điện xoay chiều tần số 50Hz thì tần số phóng điện là 100Hz dẫn đến con người làm việc trong môi trường này thấy mỏi mắt. Hơn nữa ánh sáng ánh sáng do đèn huỳnh quang phát ra gây nên hiệu ứng hoạt nghiệm, khi ánh sáng của đèn cùng tần số với tần số của vật thể quay làm cho vật thể quay như bị đứng yên, do đó rất dễ gây ra tai nạn lao động.

Đèn phóng điện làm việc dựa trên ngun tắc phóng điện trong hơi kim loại ví dụ như đèn cao áp thủy ngân, đèn sodium...Ưu nhược điểm của loại đèn này là: hiệu suất phát quang tương đối cao,chỉ số hồn màu thấp, nhưng có cơng suất đơn vị cao vì thế nó được dùng để chiếu sáng cho nhà xưởng, sân bãi, hội trường lớn...

Các đại lượng và đơn vị dùng trong chiếu sáng:

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

Quang thông :( ): lumen(lx)  Cường độ sáng : (I): candela(cd) Độ chói :( L): (cd/m2 )

Độ rọi:( Eyc):( lux) Hiệu suất sáng:( ): ( lx/w)  Nhiệt độ màu: ( T): ( ok) Chỉ số hoàn màu : ( CRI )

<b>II. Yêu cầu thiết kế chiếu sáng:</b>

Để đạt dược những yêu cầu chiếu sáng đặt ra thì khi thiết kế chiếu sáng cần chú ý:

 Độ rọi trên toàn mặt phẳng làm việc phải đạt giá trị tối thiểu theo yêu cầu.

 Chùm sáng phải phù hợp vào tính chất của công việc, thông thường chọn nguồn sáng giống ánh sáng ban ngày.

 Tạo được tính tiện nghi cần thiết:  Tính thẩm mỹ.

 Khơng gây chói do các tia sáng chiếu trực tiếp từ đèn tới mắt.  Khơng gây chói do các tia phản xạ từ các vật xung quanh.  Không có bóng tối trên mặt bằng làm việc.

 Phải tạo được độ rọi tương đối đồng đều để khi quan sát nơi này sang nơi khác mắt không phải điều tiết quá nhiều(độ chênh lệch tối đa không quá 20%).

 Phải có hệ thống điều khiển từ xa và tự động hoá.  Tiết kiệm năng lượng và giá cả hợp lý.

<b>III. Thiết kế chiếu sáng:</b>

<i>Áp dụng các tiêu chuẩn chiếu sáng :</i>

• TCVN 3743-1983: Chiếu sáng nhân tạo nhà cơng nghiệp và các cơng trình cơng nghiệp.

• TCVN 7114-1-2008: Ecgơnơmi - Chiếu sáng nơi làm việc - Phần 1: Trong nhà.

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">

</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">

 <b>Tổng kết tính tốn:</b>

Hầu như việc mơ phỏng đã đáp ứng đủ độ rọi của từng khu vực theo các tiêu chuẩn mà đã tính tốn lý thuyết ở trên.

</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">

 <b>Số lượng bóng đèn:</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">

<i>*Nhận xét: Theo tính tốn lý thuyết thì số bóng là 25 gần chính xác</i>

so với việc mơ phỏng là 26 bóng và 1 số khu vực có số bóng hơi khác so với tính tốn, một phần do việc tính toán lý thuyết chỉ dừng ở số lượng và độ rọi tiêu chuẩn nhưng trên thực tế còn phụ thuộc vào vị trí và độ sáng phải đủ cho mắt người nhìn thấy 1 cách rõ ràng cho nên ta cần phải sắp xếp lại vị trí bóng sao, thêm hoặc bớt đi vài bóng để đảm bảo độ sáng ổn nhất phù hợp với khu vực làm việc.

Ta tính cơng suất theo số lượng đèn trên mơ phỏng tương tự phần

Tính cơng suất biểu kiến:

Theo datasheet đèn có hệ số cơng suất PF = Cos = = 0.95<i><b>�</b></i>

<b> = = </b>

<b>4,3 KVA2. Ngoài xưởng:</b>

Ta sử dụng loại đèn ngoài trời để thắp sáng và chọn đủ số lượng để thắp sáng sáng bên ngoài xưởng.

<b>Chọn đèn treo trụ Điện Quang - LED Floodlight NEPTUNE 50, 50W 3000K/4000K/6500K</b>

Datasheet:

</div><span class="text_page_counter">Trang 36</span><div class="page_container" data-page="36">

Vị trí lắp đặt:

</div><span class="text_page_counter">Trang 37</span><div class="page_container" data-page="37">

Tính cơng suất biểu kiến:

Theo datasheet đèn có hệ số cơng suất PF = Cos = = 0.9<i><b>�</b></i>

<b> = = </b>

<i><b>CHƯƠNG 4:</b></i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 38</span><div class="page_container" data-page="38">

Vốn đầu tư của trạm biến áp chiếm một phần rất quan trọng trong tổng số vốn đầu tư của hệ thống điện. Vì vậy việc chọn vị trí, số lượng và công suất định mức của máy biến áp là việc làm rất quan trọng. Để chọn trạm biến áp cần đưa ra một số phương án có xét đến các ràng buộc cụ thể và tiến hành tính tốn so sánh điều kiện kinh tế, kỹ thuật để chọn ra được phương án tối ưu nhất.

 <b>Chọn vị trí đặt trạm biến áp:</b>

Để xác định vị trí hợp lý của trạm biến áp cần xem xét các yêu cầu sau:

 Gần tâm phụ tải.

 Thuận tiện cho các tuyến dây vào/ ra.

 Thuận lợi trong q trình lắp đặt, thi cơng và xây dựng.  Đặt nơi ít người qua lại, thơng thống.

 Phòng cháy nổ, ẩm ướt, bụi bặm và là nơi có địa chất tốt.

 An tồn cho người và thiết bị. Trong thực tế, việc đặt trạm biến áp phù hợp tất cả các yêu cầu trên là rất khó khăn. Do đó tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể trong thực tế mà đặt trạm sao cho hợp lý nhất. Căn cứ vào các yêu cầu trên và dựa vào sơ đồ vị trí phân xưởng. Ta chọn vị trí lắp đặt trạm biến áp như sau : Trạm biến áp đặt cách phân xưởng 20 m, gần lưới điện quốc gia và gần tủ phân phối chính MDB (Main Distribution Board ).

 <b>Chọn số lượng và loại máy biến áp:</b>

Chọn số lượng máy biến áp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:  Yêu cầu về liên tục cung cấp điện của hộ phụ tải.

 Yêu cầu về lựa chọn dung lượng máy biến áp.  Yêu cầu về vận hành kinh tế trạm biến áp.

Đối với hộ phụ tải loại 1: thường chọn 2 máy biến áp trở lên.

Đối với hộ phụ tải loại 2: số lượng máy biến áp được chọn còn tuỳ thuộc vào việc so sánh hiệu quả về kinh tế- kỹ thuật.

 <b>Xác định dung lượng của máy biến áp:</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 39</span><div class="page_container" data-page="39">

Có nhiều phương pháp để xác định dung lượng của máy biến áp. Nhưng vẫn phải dựa theo các nguyên tắc sau đây:

 Chọn theo điều kiện làm việc

 bình thường có xét đến q tải cho phép (quá tải bình thường). Mức độ quá tải phải được tính tốn sao cho hao mịn cách điện trong khoảng thời gian xem xét không vượt quá định mức tương ứng với nhiệt độ cuộn dây là 98oC. Khi q tải bình thường, nhiệt độ điểm nóng nhất của cuộn dây có thể lớn hơn (những giờ phụ tải cực đại) nhưng không vượt quá 140oC và nhiệt độ lớp dầu phía trên khơng vượt q 95oC.

 Kiểm tra theo điều kiện quá tải sự cố (hư hỏng một trong những máy biến áp làm việc song song) với một thời gian hạn chế để không gián đoạn cung cấp điện.

Phương pháp công suất đẳng trị Phương pháp 3%.

Nhưng ở đây ta khơng có đồ thị phụ tải cụ thể,do đó chọn dung lượng máy biến

áp theo cơng thức sau: SđmMBA ≥ S<small>Xưởng</small>

Sdự phịng phụ thuộc vào việc dự báo phụ tải điện của phân xưởng trong tương lai,

giả sử phụ tải điện của phân xưởng dự báo trong tầm vừa từ 3 – 10

Trong đó: <b>S<small>1 </small></b>là cơng suất biểu kiến của phụ tải nhóm 1.

<b>S</b> là cơng suất biểu kiến của phụ tải nhóm 2.

</div>