(5 оценок, среднее: 4,80 из 5)
Загрузка...
Учебная работа. Проектирование системы электроснабжения мостового крана
Введение
1. Короткая черта компании
1.1 История компании
1.2 разработка производства
1.3 Электроснабжение компании
2. Черта объекта проектирования
2.1 Электрооборудование мостовых кранов
2.2 Обоснование выбора мостового крана
2.3 Режимы управления движком электропривода крана Konecranes
2.4 средства автоматизации, применяемые на рассматриваемом объекте
2.5 Описание схемы управления
3. Разработка системы поддержания температурного режима в шкафах с электрооборудованием
3.1 Постановка задачки проектирования
3.2 Система остывания с применением моноблочного кондюка Classic, монтируемого в стойке
3.3 Расчёт мощности остывания моноблочного кондюка Classic
3.4 Система остывания с применением крышных кондюков «Веза»
3.4.1 Общие сведения о крышных кондюках
3.4.2 Система автоматического управления (САУ) кондюка
3.4.3 Элементы САУ
3.5 Расчёт мощности остывания крышных вентиляторов для всякого шкафа
3.6 Выбор системы остывания для рассматриваемого объекта
4. Электроснабжение мостового крана
4.1 Общие положения
4.2 Определение мощности, выбор типа участкового понизительного трансформатора
4.3 Расчёт токов недлинного замыкания
4.4 Расчёт кабельной полосы и троллей
4.4.1 Выбор высоковольтного кабеля
4.4.2 Выбор низковольтных кабелей
4.4.3 Выбор троллей
4.5 Выбор электронных аппаратов низкого напряжения
4.6 Выбор высоковольтной ячейки и уставок защиты
4.7 Расчёт освещения цеха
5. техника сохранности при монтаже и эксплуатации электрооборудования мостовых кранов
6. установка и наладка электрооборудования мостовых кранов
6.1 Установка и наладка инверторов D2HCS57Arus
6.2 установка аппаратуры управления и электронной проводки
7. Техническое сервис и ремонт оборудования мостового крана
8. Расчёт экономического эффекта от внедрения системы остывания
8.1 Общие положения
8.2 Расчёт издержек по статьям калькуляции при внедрении системы остывания с моноблочными кондюками Classic
8.3 Расчёт издержек по статьям калькуляции при внедрении системы остывания с крышными кондюками
8.4 Определение экономического эффекта и выбор системы остывания
Заключение
Перечень использованных источников
ВВЕДЕНИЕ
Резвое развитие силовой электроники и преобразовательной техники разрешают обширно внедрять средства автоматизации в Создание.
главное значение для автоматизации производства имеют многодвигательный электропривод и средства электронного управления. Развитие электропривода идет по пути упрощения механических передач и привода идет по пути упрощения механических передач и приближения электродвигателей к рабочим органам машин и устройств, также растущего внедрения электронного регулирования скорости приводов.
Обширно внедряются частотные преобразователи.
Применение частотных преобразователей не только лишь позволило сделать высокоэкономичные регулируемые электроприводы неизменного тока, да и открыло огромные способности для использования частотного регулирования движков переменного тока, сначала более обычных и надежных асинхронных движков с короткозамкнутым ротором.
Все большее распространение получают новые средства электронной автоматизации технологических установок, машин и устройств на базе полупроводниковой техники, высокочувствительных контрольно-измерительной и логических частей.
В современных критериях эксплуатация электрооборудования просит глубочайших и многосторонних познаний, а задачки сотворения новейшего либо модернизированных познаний, а задачки сотворения новейшего либо модернизации имеющегося электрифицированного агрегата, механизма либо устройства решают совместными усилиями технологи, механики и электрики.
Целью данного дипломного проекта является выбор мостового крана, оснащённого автоматическим электроприводом.
задачки дипломного проектирования:
— спроектировать систему электроснабжения, для избранного мостового крана;
— создать систему поддержания температурного режима в шкафах с электрооборудованием, для размеренной и бесперебойной работы крана;
— отдать технико-экономическое обоснование инженерных решений;
— решить вопросцы техники сохранности, монтажа и технического обслуживания.
1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ
1.1 История компании
Предприятие ЗАО «СТАКС» основано в 1988г. В своём составе предприятие имеет два подразделения: цех стального порошка (ЦЖП) и электросталеплавильный цех (ЭСПЦ). Готовая продукция компании распространяется как на местности Рф, так и экспортируется за предел.
Продукция цеха стального порошка весьма обширно применяется в машиностроении. Этот цех до некого времени имел аналог лишь в Швейцарии и пичкал стальным порошком огромную часть Европы.
Продукцией электросталеплавильного цеха являются железные заготовки, которые продаются для предстоящей переработки в прохладном прокате.
В данный момент создание ЗАО «СТАКС» развивается и модернизируется резвыми темпами. Инсталлируются новейшие грузоподъёмные механизмы, новое оборудование, существенно облегчающее физический труд обслуживающего персонала.
1.2 Разработка производства
Разработка производства осуществляется в три шага:
а) на первом шаге происходит подготовка шихтового материала. Сплав грузится в корзины мостовыми кранами, оснащёнными электромагнитами. Соответственно этот участок цеха получил заглавие шихтовый участок либо шихтовый пролёт.
б) на втором шаге производства происходит конкретно переплавка сплава. Из шихтового пролёта корзины с сплавом доставляются в печной пролёт на шихтовозе (телега, созданная для перевозки корзин с приготовленным к переплавке сплавом). Мостовой кран снимает корзину с шихтовоза и загружает в электросталеплавильную печь. Происходит переплавка сплава. Этот участок цеха получил заглавие печной участок либо печной пролёт.
в) на 3-ем шаге происходит разливка сплава, т.е получение готовой продукции. Опосля переплавки, сплав соединяется в сталь-ковш, который транспортируется на сталевозе. Со сталевоза, сталь-ковш мостовым краном транспортируется на машинку непрерывного литья заготовки (МНЛЗ), где и происходит разливка сплава. Этот участок цеха получил заглавие разливочной участок либо разливочный пролёт.
1.3 Электроснабжение компании
Электросталеплавильный цех относится к первой группы электроснабжения, потому питание его осуществляется от двухтрансформаторной подстанции С-4. На данной подстанции употребляются трансформаторы типа ТМГ-35/10кВ и мощностью 64МВА. На подстанции предвидено автоматическое включение резерва (АВР).
Для работы дуговых сталеплавильных печей (ДСП) употребляются печные трансформаторы мощностью 15МВА.
Для включения и отключения печных трансформаторов употребляются высоковольтные воздушные выключатели типа ВВП (Валовой внутренний продукт — макроэкономический показатель, отражающий рыночную стоимость всех конечных товаров и услуг, то есть предназначенных для непосредственного употребления, произведённых за год во всех отраслях экономики на территории государства)-10. Характеристики выключателя: номинальное напряжение 10кВ; номинальный ток отключения 25кА, время отключения 0,08с, номинальное давление 2МПа.
Для электроснабжения потребителей электронной энергии цеха употребляются два трансформатора ТМ-10/0,4 с номинальным током вторичной обмотки 2500 А.
2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ
2.1 Электрооборудование мостовых кранов
На промышленных предприятиях эксплуатируется огромное число электронных кранов, различающихся по предназначению и конструктивному выполнению. На рудных дворах и угольных складах употребляют грейферные мостовые перегружатели; на шихтовых дворах — магнитно-грейферные краны, созданные для подготовки и транспортировки шихты. Более большими и ответственными являются заливочные и разливочные краны современных конверторных цехов, также миксерный кран. Грузоподъемность этих кранов добивается 550 т. Они относятся к группе литейных. В отделении изложниц употребляют краны для извлечения слитков из изложниц (стрипперные краны), для подмены фурм, транспортировки ковшей со шлаком и т. п. В прокатных цехах и в цехах непрерывной разливки стали употребляются клещевые краны. Не считая главных, металлургические краны делают много вспомогательных операций, связанных с ремонтом и обслуживанием оборудования, уборкой, подменой футеровки. Наибольшее применение в металлургических цехах находят мостовые краны.
Мостовые краны (набросок 1) имеют механизмы подъема, передвижения моста и передвижения грузовой телеги. Подъемный механизм заливочных кранов оснащен 2-мя крюками, которые при помощи траверсы и канатов подвешены к двум барабанам главной грузовой телеги. Любой из барабанов приводится во вращение через редуктор от отдельного электродвигателя. Зубчатые венцы грузовых барабанов находятся в зацеплении, по этому обеспечивается их синхронное вращение. Не считая главной грузовой телеги, заливочный кран имеет вспомогательную телегу с одним либо 2-мя подъемными механизмами для кантования ковша при выливании водянистого сплава и выполнения разных вспомогательных операций.
Набросок 1 — Вид мостового крана
Для привода кранов соответствующим является повторно-кратковременный режим работы, регулирование скорости, значимые перегрузки, нередкое реверсирование, электронное торможение, значимые вибрации, толчки, нередкие запуски, в том числе запуски под перегрузкой и т.д. Все это предъявляет к электрооборудованию главных кранов металлургических цехов ряд специфичных требований главными из которых являются: высочайшая надежность, бесперебойность работы, высочайшая механическая крепкость, сохранность обслуживания, простота эксплуатации и ремонта, обеспечение плавного запуска и регулирования скорости (в спектре до 30 : 1).
Требуется поддержание данной скорости и данного убыстрения и замедления независимо от быстроты переключения контактов командоконтроллера. Допустимое убыстрение моста и телеги при транспортировке ковшей с водянистым сплавом обязано быть не наиболее 0,1-0,2 м/с2; убыстрение механизма подъема не наиболее 0,5 м/с2.
В приводах кранов употребляют электродвигатели крановой и металлургической серий с термостойкой изоляцией, с завышенной механической прочностью. Аппаратуру монтируют в плотно закрытых шкафах. Электрооборудование имеет надежную защиту от аварийных режимов.
Напряжение электродвигателей, трансформаторов и преобразователей, устанавливаемых на кранах, обязано быть не выше 10 кВ, при этом применение напряжения выше 1000 В следует доказать расчетами, а напряжение цепей управления и автоматики не выше 380 В переменного тока и 440 В неизменного тока.
Хоть какой современный грузоподъемный кран в согласовании с требованиями сохранности, может иметь для всякого рабочего движения в 3-х плоскостях последующие самостоятельные механизмы: механизм подъема — опускания груза (набросок 2), механизм передвижения крана в горизонтальной плоскости (набросок 3) и механизмы обслуживания зоны работы крана (передвижения телеги).
Набросок 2 — Кинематическая схема механизма подъема головного крюка: 1 — движок; 2 — муфта; 3 — тормоз; 4 — редуктор; 5 — барабан; 6 — полиспаст; 7 — недвижный блок полиспаста.
Набросок 3 — Кинематическая схема передвижения
Грузоподъемные машинки изготовляют для разных критерий использования по степени загрузки, времени работы, интенсивности ведения операций, степени ответственности грузоподъемных операций и погодных причин эксплуатации. Эти условия обеспечиваются главными параметрами грузоподъемных машин. К главным характеристикам механизма подъёма относятся: грузоподъемность, скорость подъема крюка, режим работы, высота подъема грузозахватного устройства.
Электропривод большинства грузоподъёмных машин характеризуется повторно — краткосрочном режимом работы при большенный частоте включения, широком спектре регулирования скорости и повсевременно возникающих значимых перегрузках при разгоне и торможении устройств. Особенные условия использования электропривода в грузоподъёмных машинках явились основой для сотворения особых серий электронных движков и аппаратов кранового выполнения. В истинное время крановое электрооборудование имеет в своём составе серии крановых электродвигателей переменного и неизменного тока, серии силовых и магнитных контроллеров, командоконтроллеров, кнопочных постов, конечных выключателей, тормозных электромагнитов и электрогидравлических толкателей, пускотормозных резисторов и ряд остальных аппаратов, девайсов различные крановые электроприводы.
В крановом электроприводе начали достаточно обширно использовать разные системы тиристорного регулирования и дистанционного управления по радиоканалу либо одному проводу.
Номинальная грузоподъемность — масса номинального груза на крюке либо захватном устройстве, поднимаемого грузоподъемной машинкой.
Скорость подъема крюка выбирают зависимо от требований технологического процесса, в каком участвует данная грузоподъемная машинка, нрава работы, типа машинки и ее производительности.
Режим работы грузоподъемных машин цикличен. Цикл состоит из перемещения груза по данной линии движения и возврата в начальное положение для новейшего цикла.
Мостовой кран, рассматриваемый в данном дипломном проекте, находится в электросталеплавильном цеху, в разливочном пролёте. По условиям технологического процесса рассматриваемый мостовой кран делает последующую операцию: опосля выпуска стали дуговой сталеплавильной печи ковш со сталью {перемещается} мостовым краном на машинку непрерывного литья заготовки.
Условия работы крана очень томные. При расположении крана под крышей цеха электрооборудование подвержено действию высочайшей температуры, дыма, брутальных газов, пыли.
Потому что мостовой кран установлен в электросталеплавильном цеху металлургического производства, то электродвигатель и все электрооборудование мостового крана просит защиты общепромышленного выполнения не ниже IP 53 — защита электрооборудования от попадания пыли, также полная защита обслуживающего персонала от соприкосновения с токоведущими и вращающимися частями, защита электрооборудования от капель воды, падающих под углом 600 к вертикали.
На мостовых кранах в электросталеплавильном цехе используются асинхронные движки с фазным ротором серии MTF. На 50 тонных кранах используются движки последующих мощностей: ход моста — два мотора по 22кВт; ход телеги — 1 движок 7,5кВт; вспомогательный подъём — 1 движок 37кВт; основной подъём — 1двигатель 75кВт. Это движки крановой серии с частотой вращения 937о/мин.
Для управления движком хода телеги употребляется силовой командоконтроллер.
Для управления движками хода моста употребляется магнитный командоконтроллер, контакторы типа КПД, реле наибольшего ток типа РМ, реле времени РЭВ.
Для управления движком вспомогательного подъёма употребляются два контактора типа КТ (Компьютерная томография — метод неразрушающего послойного исследования внутренней структуры объекта).
Для управления движком головного подъёма употребляются контакторы типа КТПВ.
На 12-ти тонных кранах употребляются движки последующих мощностей: ход моста — два мотора по 11кВт; ход телеги — 1 движок мощностью 7,5кВт; основной подъём — 1двигатель мощностью 45кВт.
2.2 Обоснование выбора мостового крана
В электросталеплавильном цехе, в связи с повышением объёмов производства, появилась необходимость установки 2-ух мостовых кранов грузоподъёмностью 80/25т. При выбирании производителя мостового крана, была исследована продукция таковых компаний как «ТЯЖПРОММАШ», «УРАЛКРАН», «VELKRAN» и «KONECRANS». Предпочтение было отдано фирме Konecranes, потому что это мировой фаворит в области производства и технического обслуживания грузоподъемной техники, предлагающий полный спектр передовых подъемных решений для разных отраслей индустрии во всем мире[1].
В базе стратегии компании Konecranes — сочетание 2-ух видов бизнеса: поставка грузоподъемных кранов и их техническое сервис. Konecranes работает в последующих стратегических направлениях: рост, удержание фаворитных позиций в области исследовательских работ и конструкторских разработок и эффективность использования ресурсов.
Компания Konecranes применяет модульный принцип и стандартизацию в производстве компонент и кранов. Создание унифицированной компонентной базы улучшает внедрение производственных мощностей и дает возможность резвого перераспределения ресурсов. В целях регулирования издержек повсевременно осуществляется вложение средств в развитие методологии производства и оборудование. Автоматизация действий увеличивает эффективность работающей производственной схемы. Потому что все компании Группы заняты в одной и той же отрасли индустрии, есть подходящие условия для удачной передачи познаний и аттестации во всех подразделениях Группы.
Konecranes дает широкий выбор взрывобезопасных кранов и компонент к ним. Все главные составляющие, такие как канатные, цепные и ременные тельферы, передвижное оборудование, концевые балки и средства управления кранами спроектированы и сделаны для обеспечения высокого уровня сохранности, нужного в небезопасных средах, к примеру, на хим и нефтехимических предприятиях, нефтеочистительных заводах, газовых энергоустановках, установках для чистки сточных вод и в окрасочных цехах.
Краны и составляющие кранов компании Konecranes разработаны с учетом требований директив ATEX, принятых Европейским союзом. Выполнение этих директив сделалось неотклонимым в Европе с 1 июля 2003 года. Продукция Konecranes также соответствует эталонам EN50014 — EN50020. электронные аппараты для потенциально взрывоопасных сред.
Продукция Konecranes для небезопасных сред проходит типовые тесты, утвержденные сертифицирующими органами, все изделия снабжены CE маркировкой и документацией.
В сталелитейной индустрии преимущество дает разработка. Потому технологии Konecranes соединяют умственное подъемное оборудование с современными технологиями, избавляющими от обычных заморочек технического обслуживания. Не считая того, гибкие сервисные программки облагораживают общую производительность.
2.3 Режимы управления движком электропривода крана Konecranes
Разомкнутая система управления электроприводом мостового крана. На рассматриваемом объекте употребляется частотное регулирование угловой скорости. В частотных преобразователях, используемых в данном случае, употребляется векторное управление (набросок 5). Векторное управление просит измерения величины и пространственного положения вектора потокосцепления статора либо ротора, конкретно, при помощи соответственных датчиков, либо косвенно _ с внедрением математической модели АД.
Частотные преобразователи, применяемые на данном кране, имеют встроенную модель (схему) мотора, которая тыщу раз за минуту рассчитывает значения характеристик мотора. Входные данные, нужные для расчета, представляют собой секундное момент вала рассчитываются в схеме мотора на базе данных, которые указаны в заводской табличке мотора
Набросок 5 — Векторное управление в разомкнутой системе
Данные для регулирования характеристик поступают на ПЛК по шине данных, структурная схема которой показана на рисунке 6.
Регулирование частоты в разомкнутой системе (режим 0). В режиме регулирования частоты в разомкнутой системе частота мотора соответствует сигналу данной частоты. Фактическая частота вращения мотора зависит от перегрузки. Даже в режиме регулирования частоты употребляется векторный расчет для поддержания намагничивания на соответствующем уровне.
Управление по току (режим 1). В режиме управления по току в разомкнутой системе ток мотора соответствует данному сигналу. Управление движком по току осуществляется при низких частотах (приемлимо <10Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ)); при наиболее больших частотах движок управляется по напряжению. При управлении по току при низких частотах скорость мотора практически не зависит от перегрузки.
Набросок 6 — структура шины данных ПЛК
На рисунке 7 представлена шина входов выходов ПЛК
Набросок 7 — Схема шины входов, выходов ПЛК
Схема питания ПЛК представлена на рисунке 8.
Векторное управление в замкнутой система. При векторном управлении в замкнутой системе (набросок 9) также употребляется схема мотора, которая имеет еще наиболее ординарную конфигурацию по сопоставлению со схемой, применяемой для векторного управления в разомкнутой системе. Схему упрощают доп входные данные, потому что имеется сигнал от дифференциального датчика импульсов (encoder). Данное измерение употребляется в качестве сигнала оборотной связи на расчетную схему мотора.
Набросок 9 — Векторное управление в замкнутой системе
Регулирование скорости (режим 3). В режиме регулирования скорости в замкнутой системе угловая скорость вращения мотора соответствует сигналу данной скорости. Частотные преобразователи регулируют частоту мотора и, благодаря данной функции, возместят зависящее от перегрузки скольжение. момент вала удерживается равным данному сигналу. Скорость вращения мотора в значимой степени зависит от критерий перегрузки, к примеру, разгруженный движок будет всегда работать с наибольшей скоростью. В целях защиты
2.4 средства автоматизации, применяемые на рассматриваемом объекте
Во избежание резвого износа канатов, который может привести к аварийной ситуации, употребляется концевой выключатель балансировки канатов. В случае, если трос выходит из собственного паза, срабатывает концевой и подаётся сигнал на цифровой вход ПЛК (программируемый логический контроллер) — «Трос не в ручье», а ПЛК в свою очередь не даёт разрешение на включение IGBT транзисторов.
Чтоб крюковая подвеска не поднималась очень высоко, и не появлялось аварийных ситуаций, употребляются ограничители подъёма. При срабатывании концевого выключателя поступает сигнал на цифровой вход ПЛК, и инвертор прекращает свою работу.
Во избежание резвого износа механических частей механизма подъёма предвидено последующее: чем выше будет подниматься крюковая подвеска, тем медлительнее будет скорость подъёма. Реализовано это при помощи датчика скорости «Encoder». Инвертор считывает количество импульсов, поступающих с датчика скорости, и регулирует скорость в согласовании с данной программкой.
Если по какой-нибудь причине не сработал главный концевой выключатель и подъём длится, то сработает аварийный концевой выключатель, механизм закончит свою работу. Чтоб механизм возобновил свою работу, нужен ручной взвод аварийного концевого выключателя.
Чтоб не появлялось перегрузки мотора и огромных механических напряжений в опорах моста, употребляется датчик перегрузки. Схема включения датчика перегрузки представлена на рисунке 11. Он представляет собой мост, в плечах которого включены тензоэлементы. Одно плечо этого моста находится без перегрузки, а на другое плечо давит своим весом барабан с канатом и груз, подвешенный на крюке. Когда кран начинает подымать груз, равновесие меж плечами моста нарушается, и на выходе возникает сигнал напряжением от 0 до 12В. Через усилитель этот сигнал поступает на регистратор характеристик. В случае если груз превосходит допустимый вес (в данном случае 80 тонн), на мониторе в кабине машиниста крана возникает сообщение о превышение веса груза. Если машинист попробует поднять этот вес, сигнал, поступивший на регистратор характеристик, поступает на цифровой вход ПЛК и не даёт команду на включение IGBT транзисторов.
Набросок 11 — Схема включения датчика перегрузки
Микроконтроллер обрабатывает данные с датчика перегрузки по программке, блок-схема метода которой приведена на рисунке 12.
Для защиты мотора от перенапряжения употребляются варисторы и реле контроля фаз. В случае если возникает перекос напряжений меж фазами, срабатывает реле контроля фаз и не даёт включиться линейному контактору. Если же возникает моментальный скачок напряжения, то срабатывают варисторы.
Набросок 12 — Блок схема программки расчёта грузоподъёмности
Структурная схема системы ограничителя грузоподъёмности представлена на рисунке 13.
Набросок 13 — Структурная схема ограничителя грузоподъёмности
Чтоб предупредить перегрев обмоток мотора, употребляются термисторы, интегрированные в движок. Если обмотки греются до температуры +150єС, на дисплее панели оператора возникает надпись «Тревога». Если обмотки какого-нибудь из движков греются до температуры 180єС, на панели оператора возникает надпись «Стоп», и механизм, движок которого перегрет, останавливает свою работу до того времени, пока обмотки мотора не охладятся до номинальной температуры.
Для защиты силовых цепей и цепей управления от бросков тока служат автоматические выключатели.
Потому что технологией производства предусмотрены два крана в разливочном пролёте, то нужно избежать столкновений меж ними. В данном случае употребляется радиодатчик «Gigasens». При сближении 2-ух кранов антенна получает сигнал и передаёт его на цифровой вход ПЛК. Чем посильнее становится сигнал, тем медлительнее движется кран, прямо до полной остановки.
В случае, если нужно срочно совершить какую-либо технологическую операцию, но создать это по какой-нибудь причине с кабины нет способности, предусмотрен запасный пульт управления. При помощи его можно производить работу хоть какого механизма.
2.5 Описание схемы управления
Схема управления приводом головного подъёма приведена на листе 4 графической части дипломного проекта. Для задания направления «Ввысь» либо «Вниз» употребляется двухпозиционный джойстик. При задании направления ввысь срабатывает пускатель КМ5 и подаёт сигнал на вход инвертора S1. При задании направления «Вниз» срабатывает пускатель КМ6 и подаёт сигнал на вход частотного преобразователя S2. Плавный запуск осуществляется в автоматическом режиме, в согласовании с данной программкой. Остановка при движении ввысь и вниз осуществляется при помощи концевых выключателей QS6 и QS7, сигнал с которых поступает на цифровые входы инвертора DID2 и DID3.
3. РАЗРАБОТКА системы ПОДДЕРЖАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА В ШКАФАХ С ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕМ
3.1 Постановка задачки проектирования
Делая упор на Интернет-форумы и практические наблюдения, найдено, что в процессе использования мостовых кранов Konecranes возникает неувязка поддержания температурного режима в шкафах с электрооборудованием на местности Южного Федерального Окрестность. Это обуславливается климатическими критериями, в каких работает электрооборудование в весенне-летний период.
В процессе детализированной проработки данной задачи появилось два варианта её решения:
1 Установить кондюк большенный мощности; установить на любой преобразователь частоты датчик температуры; для питания электронной энергией мотора кондюка установить преобразователь частоты, который будет регулировать угловую скорость вращения мотора зависимо от данных, получаемых от датчика температуры.
2 Аналогично предшествующему варианту предусматривается установка датчика температуры на любой преобразователь частоты; установка на любой шкаф с электрооборудованием вентиляторов крышного типа с преобразователями частоты.
Обе системы остывания будут работать по методу представленному на рисунке 14.
Разглядим подробнее любой из вариантов.
3.2 Система остывания с применением моноблочного кондюка Classic, монтируемого в стойке
Моноблочные кондюки серии Classic (набросок 15) предусмотрены для поддержания нужных микроклиматических характеристик в закрытых шкафах электронного и электрического оборудования как внутреннего, так и внешнего выполнения.
Кондюки Classic устанавливаются на наружной стойке шкафа в обычной стойке модуля электрического оборудования.
Набросок 14 — Метод работы системы остывания
Модельный ряд серии представлен 8 моделями с спектром хладопроизводительности от 0,5 до 3кВт [2].
С целью обеспечения обычной работы электрического оборудования при низких внешних температурах (в зимнее время) кондюк опционально комплектуется электронагревателем требуемой мощности с термостатом защиты от перегрева.
Набросок 15 — Вид кондюка Classic
Система автоматизации и управления предугадывает последующие способности:
— мониторинг и регулирование температуры на основании показаний датчиков температуры воздуха внешнего и внутреннего контура;
— изменение уставок компрессора и электронагревателя.
— соединительный порт для подключения инфракрасного диагностического модуля.
На рисунке 16 представлена схема распределения охлаждённого воздуха с применением моноблочного кондюка Classic.
Набросок 16 — Схема остывания шифанеров с электрооборудованием с применением моноблочного кондюка Classic
На рисунке 17 представлена электронная схема системы остывания с применением моноблочного кондюка Classic
Набросок 17 — Электронная схема системы остывания с с применением моноблочного кондюка Classic
3.3 Расчёт мощности остывания моноблочного кондюка Classic
Начальные данные для расчёта: высота шифанеров — 2,5м; длина — 8м; ширина — 0,5м.
Расчет мощности делается по формуле:
где — мощность теплопритоков помещения;
-мощность теплопритоков от электрооборудования.
Определим мощность теплопритоков помещения:
где а — длина помещения;
b — ширина помещения;
h — высота помещения;
q — коэффициент отражения тепла от поверхности, равный 30Вт/м3 для затемнённых помещений [4].
Мощность теплопритоков от электрооборудования рассчитывается как 1% от номинальной мощности, потребляемой электрооборудованием.
Номинальная мощность всех электроприёмников в рассматриваемых шкафах с электрооборудованием — 215кВт (см. раздел 5).
Определим мощность теплопритоков от электрооборудования:
Определим расчётную мощность остывания:
Принимаем к установке кондюк Classic типа CS047120B, технические свойства которого приведены в таблице 1 [2].
Таблица 1 Технические свойства кондюка Classic CS047120B
характеристики кондюка
Величина параметра
Мощность остывания, кВт
3
Мощность приводного мотора, кВт
1,1
Питающее напряжение, В
230
Кратность пускового тока
5,5
Суммарное сопротивление, Па
186
Свободное давление, Па
985
Полное давление, Па
1300
Частота вращения колеса, о/мин
3900
3.4 Система остывания с применением крышных кондюков «Веза»
3.4.1 Общие сведения о крышных кондюках
Кондюки малогабаритные панельные — устройства, обеспечивающие обработку воздуха с производительностью 200…4000 м3/ч. Кондюки предусмотрены для объектов промышленного и штатского строительства, могут применяться в качестве приточно-вытяжных, вентиляционных и отопительно-вентиляционных установок [4]. Кондюки могут работать на внешнем либо рециркуляционном воздухе, или на их консистенции. Раздача воздуха осуществляется как по сети воздуховодов, так и конкретно в помещениях. Могут быть установлены фактически в любом положении: на полу, потолке, стенках. Кондюк состоит из ряда многофункциональных частей, которые можно сочетать в согласовании с определенной данной технологией, обеспечивая эффективную обработку воздуха. Установки могут обеспечить последующие процессы обработки воздуха:
— чистку — с внедрением карманных и ячейковых фильтров. Вероятна двухступенчатая чистка воздуха;
— нагрев — осуществляется водяными и электронными нагревателями;
— остывание и осушка — делается с внедрением охладителей, работающих на разных хладагентах;
— рециркуляция — обеспечивается вводимой в установку смесительной секцией, содержащей нужное количество воздухозаборных клапанов.
Применение этих кондюков более целенаправлено в маленьких помещениях с ограниченным объемом, т.е. при маленькой потребности в воздухе. Кондюки имеют или моноблочную (общий корпус), или блочную (набор многофункциональных блоков, имеющих унифицированные присоединительные размеры) структуру. Корпуса кондюков выполнены в виде каркасной конструкции из специального профиля. Кондюки предусмотрены для эксплуатации в критериях умеренного и прохладного (УХЛ) и сухого тропического (ТС) атмосферного климата 3-й группы размещения по ГОСТ 15150.
По конструктивно-параметрическим особенностям кондюки малогабаритные панельные делятся на три типа [4]:
— кондюки малогабаритные панельные блочные ККПБ;
— кондюки малогабаритные панельные моноблочные ККП;
-кондиционеры малогабаритные панельные моноблочные компактные.
В данном случае установим кондюки малогабаритные моноблочные компактные (ККП-М), которые представляют собой набор многофункциональных частей, объединённых общим корпусом, к которому могут быть присоединены промежная камера либо (и) шумоглушитель. Все варианты ККП-М производятся в схожих корпусах с сохранением габаритных и присоединительных размеров.
На рисунке 18 представлен один из вероятных конструктивных вариантов, включающий воздухозаборный клапан, фильтр ячейковый, водяной воздухоохладитель, вентилятор. Кондюк показан в 2-ух видах: со стороны выхлопа и воздухозаборного клапана.
Набросок 18 — Кондюк малогабаритный моноблочный компактный
3.4.2 Система автоматического управления (САУ) кондюка
По просьбе заказчика кондюки комплектуются устройствами автоматики и управления, обеспечивающими его работу по данным циклам и характеристикам.
Система автоматизации и управления предугадывает последующие способности:
— обеспечение воздухозабора (атмосферного либо смешанного рециркуляционного). Осуществляется через управление подходящим клапаном при помощи электропривода;
— поддержание неизменной температуры приточного воздуха. Температура контролируется по датчику, устанавливаемому обычно в воздуховоде на выходе;
— защита водяного воздухонагревателя от замораживания. Делается по температуре оборотной воды и по температуре воздуха.
— защита электрокалорифера от перегрева. защита осуществляется при помощи термореле аварийного перегрева. Для обеспечения электропожарной сохранности предусмотрена защита от перегрузки (К.З.), перегрева и блокировка при остановке электродвигателя вентилятора;
— регулирование воздухоохлаждения. Воздухоохладитель комплектуется трёхходовым клапаном, управление которым осуществляется контроллером;
— индикация запылённости воздушного фильтра. При увеличении запылённости воздушного фильтра происходит изменение разности давления по обе стороны фильтра, вследствие что срабатывает датчик-реле перепада давления фильтра, загорается индикатор «Фильтр», как правило, без остановки работы системы;
— индикация остановки либо неисправности вентилятора. При остановке либо неисправности вентилятора (обрыв ремня и т.д.) происходит изменение разности давления, вследствие что срабатывает датчик-реле давления вентилятора, выключается индикатор «Вентилятор», загорается индикатор «Трагедия» и отключается кондюк;
— защита от маленьких замыканий и перегрузок в электронных цепях. защита реализована обычным образом при помощи автоматических выключателей и термических реле магнитных пускателей.
3.4.3 Элементы САУ
Система автоматического управления имеет последующую структуру:
— шкаф САУ (ШСАУ) производит управление работой блоков кондюка в данном режиме: производит приём и обработку сигналов, поступающих от контрольных датчиков и выдачу соответственных установок исполнительным механизмам. Конструктивно выполнен в виде стенного шкафа, на двери которого установлены органы управления и индикаторы, а через верхнюю стену осуществляется подвод электрических кабелей;
— группа датчиков производит неизменный контроль за параметрами обрабатываемого воздуха и теплоносителей, циркулирующих по системам кондюка, и выдачу инфы для ШСАУ;
— группа исполнительных устройств (электроприводы, клапаны, насосы, вентиляторы) по команде ШСАУ открывает и закрывает воздушные клапаны кондюка, регулирует подачу и расход воды в блоках кондюка, обеспечивает её циркуляцию, создаёт и направляет воздушный поток.
На рисунке 19 представлена многофункциональная схема САУ ККП-М.
Набросок 19 — Многофункциональная схема САУ ККП-М
На рисунке 20 представлена система остывания при помощи крышных кондюков.
Набросок 20 — Схема остывания шифанеров с электрооборудованием с применением крышных кондюков «Веза»
На рисунке 21 Представлена электронная схема с применением крышных кондюков «Веза»
Набросок 21 — Электронная схема системы остывания с применением крышных кондюков «Веза»
3.5 Расчёт мощности остывания крышных вентиляторов для всякого шкафа
Расчёт производим по методике, аналогичной расчёту в раделе 4.3, и технические свойства кондюков [4] сводим в таблицу 2.
Таблица 2 Технические свойства крышных вентиляторов
характеристики кондюка
Шкаф с электрооборудованием механизма
Основной подъём
Вспомогательный подъём
Ход моста
Телега
Мощность остывания, кВт
1,5
0,5
1
0,4
Мощность приводного мотора, кВт
0,55
0,12
0,37
0,12
Питающее напряжение, В
230/220
230/220
230/220
230/220
Кратность пускового тока
5
5
5
5
Суммарное сопротивление, Па
186
145
186
145
Свободное давление, Па
435
132
265
132
Полное давление, Па
750
420
580
420
Частота вращения рабочего колеса, о/мин
2900
2100
2500
2100
3.6 Выбор системы остывания для рассматриваемого объекта
Рассматривая две, описанные выше системы остывания, разумеется, что исходя из убеждений свойства остывания, предпочтение следует дать системе остывания с применением крышных вентиляторов. Разглядим достоинства данной системы:
— селективность системы остывания. Другими словами в случае нагрева электрооборудования 1-го шкафа, мощность будет возрастать не во всей системе остывания, а конкретно на участке нагрева;
— селективность дозволяет также сберегать потребляемую электроэнергию, потому что остывание происходит лишь там где, это нужно;
— в случае выхода из строя 1-го кондюка в других шкафах температурный режим будет поддерживаться;
— суммарная мощность движков всей системы с крышными вентиляторами некординально больше, чем в системе с применением моноблочного кондюка Classic, а эффективность рассматриваемой системы разумеется выше.
Невзирая на тривиальные достоинства системы остывания с крышными кондюками исходя из убеждений свойства остывания, с экономической точки зрения данная система владеет огромным недочетом. Стоимость 5 кондюков еще выше 1-го моноблочного кондюка, монтируемого в стойке.
С технической же точки зрения система остывания с моноблочным кондюком владеет одним значимым преимуществом — это простота системы управления кондюком, что существенно упрощает сервис кондюка и поиск вероятных дефектов.
Исходя из всего вышеперечисленного, на рассматриваемом мостовом кранеэкономически целенаправлено установить систему остывания с применением моноблочного кондюка Classic.
4. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ МОСТОВОГО КРАНА
4.1 Общие положения
Сталеплавильный цех предназначен для серийного выпуска металлической заготовки. Цех имеет производственные, вспомогательные, бытовые и служебные помещения. размеры цеха 68х20х12. Электроснабжение завода осуществляется от главной понизительной подстанции (ГПП) напряжением 10кВ, расположенной на местности завода на расстоянии 2,5км. Питание осуществляется трансформатором мощность 64МВА. Основная понизительная подстанция получает питание от энергосистемы мощностью 300МВА, расположенной на расстоянии 12км от ГПП.
Для распределения электроэнергии в цеху принята магистральная схема с обоесторонним питанием, выполненная шинопроводами, что обеспечивает высшую надёжность, упругость и универсальность. Обоестороннее питание также разъясняется тем, что большая часть электроприёмников в цеху относятся к первой и 2-ой категориям электроснабжения.
Общепромышленные установки. Транспортировка и подъём грузов осуществляется подъёмно-транспортными механизмами: мостовым краном, сталевозом, тельфером транспортным. Мостовой кран и сталевоз работают в повторно-кратковременном режиме.
У мостового крана kи=0,2,
у сталевоза kи=0,35
Перерыв питания в электроснабжении мостового крана и сталевоза недопустим, потому что может повлечь за собой серьёзное нарушение технологии, как следует, эти электроприёмники относятся к I группы электроснабжения. Тельфер работает в повторно-кратковременном режиме. Для него свойственны нередкие толчки перегрузки, kи=0,2. По бесперебойности питания тельфер относится ко II группы надёжности электроснабжения.
Электросварочные установки. Сварочный трансформатор работает на переменном токе промышленной частоты напряжением 380В. Он является однофазной перегрузкой с повторно-кратковременным режимом работы, с kи=0,35, относится к приёмникам электронной энергии II группы надёжности электроснабжения.
электронные осветительные установки представляют собой однофазную нагрузку, но при правильной группировке осветительных устройств можно достигнуть равномерной перегрузки по фазам. нрав перегрузки равномерный, без толчков kи=0,9. Напряжение питания 220В. По надёжности электроснабжения осветительные установки относятся ко II группы.
Все производственные помещения относятся к группы Г по взрывоопасности и пожароопасности и к группы ПО (то есть программное обеспечение — комплект программ для компьютеров и вычислительных устройств) по электробезопасности
Система заземления электроустановок принята TN-C с PEN-проводником. Система TN-C — система TN, в какой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всём её протяжении. В системе TN-C предусматриваются устройства защиты от сверхтоков (маленьких замыканий, перегрузок). В истинное время система TN-C остаётся главный в питающих и распределительных сетях низкого напряжения промышленных компаний. В качестве PEN и PE проводников допускается применять:
— дюралевые оболочки кабелей;
— железные конструкции и опорные конструкции шинопроводов;
— железные трубы электропроводок;
— железные конструкции спостроек либо сооружений;
— арматуру железобетонных конструкций и фундаментов спостроек;
— железные стационарно открыто проложенные трубопроводы всех предназначений, не считая трубопроводов горючих и взрывоопасных веществ и консистенций, канализации и центрального отопления.
Для питания электродвигателей подъёмно-транспортных устройств (кранов, кран-балок) используются троллейные полосы, выполненные, как правило, троллейными шинопроводами.
Питание троллейных сетей может делается от распределительных устройств 0,4 кВ трансформаторных подстанций, от магистральных, распределительных шинопроводов.
Для электроснабжения конкретно объекта проектирования принята схема троллейной полосы с 2-мя ремонтными секциями (набросок 22).
Набросок 22 — Схема электроснабжения мостового крана
Передача электроэнергии от недвижной троллейной полосы к электродвигателям, установленным на движущихся частях устройств, осуществляется токосъёмниками.
Потому что на данном кране употребляются преобразователи частоты, то они и будут являться главными приёмниками электроэнергии:
— основной подъём — D2HCS57Arus, Рном=100кВт;
— вспомогательный подъём — D2HCS57Arus, Рном=40кВт;
— механизм хода моста — D2HCS57Arus, Рном=68кВт;
— передвижение телеги — D2HCS57Arus, Рном=7кВт.
Главные технические свойства электроприёмников сведены в таблицу 3.
Таблица 3 Технические свойства электроприёмников
Наименование
количество
Рном, кВт
kи
D2HCS57Arus-100
2
100
200
0,2
0,5
1,73
D2HCS57Arus-40
2
40
80
D2HCS57Arus-68
2
68
126
D2HCS57Arus-7
2
7
14
Сталевоз
2
15
30
0,35
0,65
1,17
Тельфер
2
7,2
14,4
0,2
0,5
1,73
Сварочный трансформатор
2
1
2
0,35
0,35
2,58
Электронное освещение
7
7
0,9
0,96
0,33
kи, — определяются из литературы [2]
4.2 Определение мощности, выбор типа участкового понизительного трансформатора
Определим средневзвешенный коэффициент мощности при фактической перегрузке:
,
Определим расчётную мощность по способу коэффициента спроса:
По приобретенной величине принимается наиблежайшее большее обычное
Устанавливаем в цехе 2 трансформатора ТМ-630/10, главные технические свойства которых сведены в таблицу 4.
Таблица 4 характеристики трансформатора ТМ-630/10
U1, кВ
U2, кВ
Uк.з, %
Рк.з, кВт
Рх.х, кВт
iх.х, %
630
10
0,4
5,5
7,6
1,56
2
Расчёт компенсирующих устройств
Определим расчетную реактивную мощность по формуле [5]:
Определим величину реактивной мощности, которую могут пропустить трансформаторы при полной активной перегрузке [5]:
Где в согласовании с [7].
Определим мощность, которую нужно скомпенсировать:
Исходя, из расчёта, произведённого выше, можно прийти к выводу: компенсирующие устройства в рассматриваемом цехе можно не применять.
4.3 Расчёт токов недлинного замыкания
Начальные данные для расчёта Sэ.с.=300МВА; Sт1=64МВА; uк.з1=10,5%; uк.з2=5,5%; Uвл=115кВ; Uкл=10,5кВ; lвл=12км; lкл=2,5км.
Составляем расчётную схему (набросок 23).
Набросок 23 — Схема
Составляем схему замещения (набросок 24).
Набросок 24 — Схема замещения
Задаёмся значением базовой мощности:
Определяем сопротивление энергосистемы:
где Sб — базовая мощность;
Sэ.с. — мощность энергосистемы.
Определяем сопротивление воздушной полосы:
где х0 — удельное сопротивление полосы, Ом/км,
Определяем сопротивление двухобмоточного трансформатора ГПП:
Определяем сопротивление кабельной полосы:
Определяем сопротивление двухобмоточного трансформатора цеховой подстанции:
Определяем эквивалентное сопротивление расчётной цепи для каждой точки недлинного замыкания:
Определяем
Определяем
Определяем
Определяем
4.4 Расчёт кабельной полосы и троллей
Сечение проводов, кабелей и шин выбирается с учетом последующих требований:
— провода, кабели, шины не должны греться сверх допустимой температуры при протекании по ним расчетного тока перегрузки;
— отличия напряжения на зажимах электроприемников не должны превосходить (-2,5 + 5 %) для осветительной перегрузки и ± 5% для силовой;
— провода, кабели и шины должны владеть достаточной для данного вида сети механической прочностью;
— краткосрочные отличия напряжения (из-за наброса либо сброса перегрузки) должны соответствовать значениям, установленным ГОСТ 13109-67;
— аппараты защиты должны обеспечивать защиту всех участков сети от маленьких замыканий;
— для неких видов сетей в согласовании с ПУЭ выбор сечения проводов осуществляется по экономической плотности тока.
Кабельная сеть состоит из высоковольтного (10кВ) магистрального кабеля меж ГПП и цеховым трансформатором и низковольтного кабеля, питающего троллеи.
4.4.1 Выбор высоковольтного кабеля
Выбор высоковольтного кабеля осуществляется по номинальному току и тепловой стойкости.
Определяем номинальный ток:
Определяем сечение кабеля:
где j — финансовая плотность тока, А/мм2.
Принимаем к установке кабель АПвП2Г 3х35+1х16, с номинальным током 150А, с изоляцией в сшитом целофане [10].
Проверяем избранный кабель на тепловую стойкость:
где Ст — коэффициент, зависящий от допустимой температуры.
Потому что 31,5<35, то избранный кабель удовлетворяет условиям тепловой стойкости.
Проверку избранного сечения кабеля ВН по допустимой потере напряжения создают по условию обеспечения нормируемых уровней напряжения на зажимах более массивного и удаленного электроприемника участка [7].
где Ip — расчетный ток токоприемников, А;
L — длина высоковольтного кабеля, м;
cos цср — средневзвешенный коэффициент мощности электроприемников подстанции;
? Uдоп — допустимая утрата напряжения в высоковольтном кабеле, 150 В согласно [8];
г — удельная проводимость меди, м/Ом?мм2, принимается г = 50 м/Ом?мм2, что соответствует температуре жил кабеля около 65 єС.
Исходя из произведённого расчёта видно, что кабель, за ранее избранный по экономической плотности тока и по тепловой стойкости, удовлетворяет проверке по потере напряжения.
4.4.2 Выбор низковольтных кабелей
Выбор низковольтного кабеля, питающего троллеи, осуществляется по номинальному току с учётом коэффициента спроса. Номинальный ток 1-го крана равен 386А. Беря во внимание, что в пролёте работает два крана, номинальный ток будет равен 772А. Определим расчётный ток с учётом коэффициента спроса:
Для общего питания троллей избираем кабель АВВГ 3х120+1х35 с продолжительно допустимым током 220А.
Все избранные кабели сводим в кабельный журнальчик (таблица 5)
Таблица 5 характеристики кабелей
№ кабеля
Токоприёмник
, А
Марка и сечение кабеля
1
Троллеи
154,4
АВВГ 3х120+1х35
220
2
D2HCS57Arus-100
150
КПГ 3х70+1х25
220
3
D2HCS57Arus-40
60
КПГ 3х16+1х10
90
4
D2HCS57Arus-68
96
КПГ 335+116
150
5
D2HCS57Arus-7
10
КПГ
3х4+1х1
15
4.4.3 Выбор троллей
Сечение троллей выбирают по допустимой величине тока с проверкой провода на утрату напряжения. Провод выбирают по всей длине перемещения механизма. Троллейная сеть характеризуется повторно-кратковременным режимом работы, потому выбирать троллей на допустимый нагрев необходимо по эквивалентной силе тока (расчетная сила долгого тока) — IР.
Определим расчетный ток:
где Р3 — сумма номинальных мощностей 3-х более массивных токоприёмников, кВт;
РН — сумма номинальных мощностей всех других движков, кВт;
— коэффициент спроса трёх более массивных токоприёмников.
По силе тока Ip выбирают сечение троллей при условии Ip Iд, где Iд — сила допустимого по нагреванию тока.
Принимаем к установке троллейные полосы из угловой стали для крановых установок с номером профиля 4,5 размером 50х50х5мм2, с , сопротивление r=0,34Ом/км [10].
]]>