Электрическое оборудование ремонтной мастерской с разработкой устройства ограничения холостого хода сварочного трансформатора

III

Участок слесарно-механический

Токопроводящие полы

II

Участок регулировки автотракторного оборудования

Химическиактивная среда, возможность поражения электротоком

III

Участок регулировки топливной аппаратуры

Химическиактивная среда, газы, токопроводящие полы

III

Инструментально-раздаточная

Сырое помещение

II

Участок диагностики и ТО

Токопроводящие полы

II

Участок наружной мойки

Особо сырое

III

Помещение для компрессора

Токопроводящие полы

II

Венткамера

Сухое

II

Тамбур-шлюз

Токопроводящие полы

II

Коридор

Сырое

II

Коридор

Сырое

II

Вестибюль

Токопроводящие полы

II

Мужской гардероб

Токопроводящие полы

II

Лестничные клетки

Сырое

II

Душевая

Особо сырое

III

Мужская уборная

Токопроводящие полы

II

Кладовая инвентаря

Токопроводящие полы

II

Индивидуальный тепловой пункт

Жаркое

III

Электрощитовая

Токопроводящие полы

II

Кабинет

Токопроводящие полы

II

Коридор

Сырое

II

Тамбур

Сырое

II

Венткамера

Сухое

II

Комната приёма пищи

Токопроводящие полы

II

Учебный класс

Токопроводящие полы

II

Коридор

Сырое

II

II - помещения с повышенной опасностью;

III - особоопасные помещения.

Основным методом защиты от поражения электрическим током в ремонтной мастерской является зануление. Расчёт эффективности его действия приведём дальше.

Защитное отключение - это система защиты, автоматически отключающая электроустановку при возникновении опасности поражения человека электрическим током.

Устройство защитного отключения состоит из двух частей: прибора датчика и автоматического выключателя.

Разработка мер защиты от поражения электрическим током.

Для защиты от поражения электрическим током людей при попадании напряжения на нетоковедущие металлические части оборудования и конструкций в ремонтной мастерской применяем защитное зануление.

Зануление - преднамеренное металлическое соединение частей электроустановок, нормально не находящихся под напряжением, с заземлённой нейтралью трёхмерного генератора или трансформатора. Или заземлённым видовым источником однофазного тока, или с заземлённой точкой источника в сети постоянного тока.

Произведём расчёт эффективности зануления для электродвигателя кран-балки.

Рисунок __ - Расчётная схема зануление.

Зануление эффективно, если соблюдается неравенство:

? К;

где I_к.з.¹ - ток однофазного короткого замыкания электроприёмника, А;

I_н.р - номинальный ток расцепителя, А;

К - коэффициент чувствительности.

Определим ток однофазного короткого замыкания, А

I_к.з.¹ =

где U_ф - фазное напряжение, В;

Z_n - полное сопротивление петли «фаза - нуль», Ом;

- сопротивление фазы трансформатора току однофазного к.з., Ом

Полное сопротивление петли «фаза - нуль» определяем по формуле:

Z_П = Z₁+Z₂+Z₃+Z₄;

где Z₁ - полное сопротивление петли «фаза - нуль» от ТП до ВРУ, Ом;

Z₂ - полное сопротивление петли «фаза - нуль» от ВРУ до ШР, Ом;

Z₃ - полное сопротивление петли «фаза - нуль» отШР до автоматического выключателя, Ом;

Z₄ - полное сопротивление петли «фаза - нуль» от автоматического выключателя до электродвигателя, Ом;

Полное сопротивление петли «фаза - нуль» от ТП до ВРУ определяем по формуле:

Z_п1 = L ;

где L - длина участка, км;

S - сечение кабеля, мм²;

? - удельное сопротивление для алюминия;

х - реактивное сопротивление участка, Ом / км., х = 0,15 Ом / км.

Z₁ = 0,06 = 0,029 Ом

Полное сопротивление петли «фаза - нуль» от ВРУ до ШР определяем по формуле:

Z₂ = 0,005 = 0,0024 Ом

Полное сопротивление петли «фаза - нуль» от ШР до автоматического выключателя определяем по формуле:

Z₃ = 0,014 = 0,049 Ом

Полное сопротивление петли «фаза - нуль» от автоматического выключателя до электродвигателя определяем по формуле:

Z₄ = 0,006 = 0,021 Ом

Полное сопротивление петли «фаза - нуль»

Z_П = 0,029+0,0024+0,049+0,021 = 0,1014 Ом

Сопротивление фазы трансформатора току однофазного короткого замыкания определяем по формуле:

= ;

где k_i - энтрический коэффициент, для схемы соединения “звезда -звезда с нулём» k_i = 26

S_{н. т.} - номинальная полная мощность трансформатора, кВА

= Ом.

Ток однофазного тока короткого замыкания равен:

I_к.з. ⁽¹⁾ = 220 / 0,1014 + 0,104 = 1071 А

Тогда по условию получаем

= 85,7 > 3

Следовательно, зануление эффективно.

Необходимость применения УЗО определяется по условиям обеспечения электро- и пожаробезопасности в соответствии с действующими стандартами и нормативными документами.

Выбор производим следующим образом:

- по напряжению:

U_н. ? U_н.с.;

380 В = 380 В

- по номинальному току:

I_н. ? I_c.

16 А ? 10,4 А

- по номинальному отключающему току и суммарному току утечки I_сум. защитной сети, mA:

I_?н ? 3 * I_?;

где I_?н - расчетный суммарный ток утечки защитной сети, mA

I_?н = 0,4 * I_н.+0,01 * l;()

I_?н = 0,4 * 10,4+0,01*85 = 5,01 mA

Если I_?н ? 3 I_н принимаем I_?н = 10 mA

По числу пар полюсов выбираем четырёхполюсное УЗО.

Проверяем по номинальному условному току короткого замыкания:

I_н.у. ? I_к.з⁽¹⁾

где I_н.у. - номинальный отключающий ток, А

1500 А > 1157 А

Выбираем УЗО марки АСТОУЗО, U_н = 380 В,

I_н = 16 А, I_н.у. = 1500 А

Расчет молниязащиты.

Сооружения и здания защищаются в соответствии с «Инструкцией по проектированию и устройству молниязащиты зданий и сооружений».

Молниязащита категории I применяется для зданий классов B-I и В-II.

Молниязащита категории III используется для производственных зданий классов В-I_а, В-I_б и В-I_а. Для всех остальных помещений молниязащита III категории.

Проверим на необходимость в молниязащите. Вначале определяем ожидаемое количество прямых ударов молнии в ремонтную мастерскую за год.

N = ( B+3 * h_x ) * ( L+3h_x ) * n * 10^-6;

где В - ширина здания, м;

L - длина здания, м;

h_x - высота здания, 9,5м;

n - среднее число ударов в год на 1км.

n = 4…6 для средней полосы.

N = (18+3+3 * 9,5) (42+3 * 9,5) * 5 * 10^-6 = 0,022

В связи с тем, что N < 0,1 отсюда следует что ремонтная мастерская в молниязащите не нуждается.

4.2 Пожарная безопасность

В сельском хозяйстве пожарами наносится большой ущерб, основными причинами которого являются: нарушение правил эксплуатации электрооборудования; поражение молнией; нарушение правил монтажа электроустановок, нарушение правил эксплуатации технологического оборудования.

Выбираем для тушения пожара центральное водоснабжение. Пожарные краны устанавливаем по торцам помещения.

Для тушения пожаров наиболее широко используют воду, углекислый газ, пену, песок.

Определим необходимое количество огнетушителей для нашего объекта. По норме, защищаемая площадь одного углекислого огнетушителя 100м². Необходимое количество огнетушителей определяется по формуле:

N = S / S₀;

где S - площадь помещения, м²;

S₀ - защищаемая площадь одного углекислого огнетушителя, м².

S = A * B;

где А - длина помещения, м;

В - ширина помещения, м.

S = 42 * 18 = 756 м².

Данные о количестве огнетушителей сводим в таблице __.

Таблица __ - План помещения с размещенными на нем средствами тушения пожара.

Наименование помещения	Площадь, М2	Количество огнетушителей
Участок ремонтно-монтажный	756	7
Участок мойки деталей	66,6	1
Участок ремонта агрегатов	22,2	1
Участок шиномонтажный	22,2	1
Участок кузнечно-сварочный	51,3	1
Участок слесарно-механический	36	1
Участок проверки и регулировки	32,4	1
Участок топливной аппаратуры	33,6	1
Инструментально-раздаточная	11,6	1
Участок наружной мойки	52,2	1
Участок диагностики и технического обслуживания	69,03	1
Помещение для компрессора	12	1
Венткамера	12,04	1
Тамбур - шлюз	2,38	1
Коридор	7,41	1

На рисунке __ приводим план помещения с размещенными на нем

средствами тушения пожара.

? - огнетушитель

? - пожарный кран

Рисунок __ - План размещения средств тушения пожара

4.3 Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных экологических условиях

Наибольшая эффективность в защите атмосферы от выбросов токсичных веществ достигается при одновременном сочетании технологических, санитарно - гигиенических и объемно - планировочных мероприятий. Основными направлениями, позволяющими уменьшить загрязнения окружающей среды, в том числе атмосферного воздуха, являются:

- Замена вредных веществ в технологических процессах безвредными или менее вредными;

- Замена сухих способов переработки пылящих материалов мокрыми;

- Непрерывность производственных процессов;

- Герметизация оборудования и аппаратуры;

- Применение оборудования со встроенными местными отсосами, применение сигнализации при аварии;

- Применение гидро - и пневмотранспорта при транспортировке материалов;

- Полное улавливание и очистка технологических выбросов, а также удаляемого вентиляцией загрязненного воздуха от химически вредных веществ;

- Применение газоанализаторов.

5. Экономическая часть

5.1 Разработка мероприятий по экономии электрической энергии

Экономия электроэнергии - важнейшая народно - хозяйственная задача. Электроприводы потребляют больше половины всей вырабатываемой электроэнергии, поэтому каждый процент экономии в этих условиях составляют миллиарды киловатт в стране.

Из анализа причин потерь мощности в электроприводах определяют следующие пути экономии электроэнергии:

- правильно электромеханизировать производственные механизмы;

- обеспечивать соответствующую смазку, регулировку;

- полностью загружать механизмы, трансформаторы. Для контроля загрузки в приводах устанавливать амперметры и ваттметры;

- исключить холостой ход производственных механизмов;

- следить за качеством напряжения на предприятии;

- всеми методами бороться за повышение коэффициента мощности;

- совершенствовать электроприводы энергоёмких агрегатов путём установки автоматических регуляторов загрузки.

5.2 Разработка показателей экономической эффективности применения блока снижения напряжения холостого хода сварочного трансформатора

Расчёт экономической эффективности начинают с изучения технологического процесса. Решают за счёт чего получается дополнительный доход при внедрении предлагаемого варианта. Расчёт проводят методом сравнения двух вариантов: существующего технологического процесса и предлагаемого варианта. При этом следует показать, какие технические улучшения даёт предполагаемое оборудование, по сравнению со старым. Оборудование - трансформатор сварочный ТД - 102 УХЛ 2, улучшение - блок снижения напряжения холостого хода сварочного трансформатора.

Применение блока снижения напряжения холостого хода повысит безопасность работы и сэкономит электроэнергию за счет уменьшения времени работы трансформатора в среднем до 30%за смену.

Определяем эксплуатационные затраты:

U_Э = U_A+U_T+U_{эл. эн}+П ; (5.1)

гдеU_A - амортизационные отчисления, руб.;

U_T - отчисления на текущий ремонт, руб.;

U_{эл. эн} - затраты на электрическую энергию, руб.;

П - прочие затраты, руб.

Определяем амортизационные отчисления:

U_A= К · ; (5.2)

где К - капитальные затраты, руб.;

Н_А - норма амортизационных отчислений (Н_А = 14,3 %);

К = Ц_об · (?_тр + ?_т); (5.3)

где Ц_об - оптовая цена оборудования, руб.;

?_тр - коэффициент, учитывающий транспортные и заготовительные работы

(?_тр = 1,15);

?_м - коэффициент, учитывающий затраты на монтаж (?_м = 1,2);

К₁ = 616890 · 2,35 = 1449691,5 руб.

К₂ = 673539 · 2,35 = 1582816,7 руб.

U_A1 = 1449691,5 · 14,3 /100 = 207305,9 руб.

U_A2 = 1582816,7 ·14,3 / 100 = 226342,8руб.

Определяем отчисления на текущий ремонт:

U_т = К · ; (5.4)

где Н_т - норма отчислений на текущий ремонт (Н_т = 10%);

U_т1 = 1449691,5 · 10 / 100 = 144969,2 руб.

U_т2 = 1582816,7 · 10 / 100 = 158281,7 руб.

Определяем затраты на электроэнергию:

U_{эл. эн.} = Р_уст. · т · Д · Т; (5.5)

где Р_уст. - установленная мощность, кВт;

т - число часов работы в смену:

т₁ = 7 ч - без применения устройства ограничения напряжения х.х;

т₂ = т₁ - = 7 - = 4,9 ч - с применением устройства;

Д - количество дней работы;

Т - тариф на электроэнергию (с НДС), Т = 277,43 руб./кВт.

U_{эл. эн1} = 6,4* 7* 240* 277,43 = 2982927,4 руб.

U_{эл. эн2} = 6,4* 4,9* 240* 277,43 = 2088049,2 руб.

Определяем прочие затраты

П = ; (5.6)

П₁ = =66704,1 руб.

П₂ = = 49453,5 руб.

U_э1 = 207305,9 + 144969,2 + 2982927,4 + 66704,1= 3401906,6 руб.

U_э2 = 226342,8 + 158281,7 + 2088049,2 + 49453,5= 2522127,2 руб.

Определяем инвестиционный доход:

D_и = (U_э1 - U_э2 ) + U_а2 ; (5.7)

D_и = (3401906,6 - 2522127,2)+ 226342,8 = 1106122,2 руб

Определяем число лет получения дохода

Т = 100 / Н_а ; (5.8 )

Т = 100 / 14,3 = 7

Определяем дисконтированную стоимость будущих доходов:

Д_бд = D_и ; (5.9)

где Е - базовая процентная ставка, Е = 0,15;

Т - число лет получения дохода;

Д_бд = 1106122,2 · = 4601468,4 руб.

Определяем чистый дисконтированный доход:

ЧДД = Д_бд - К ; (5.10)

ЧДД = 4601468,4- 1582816,7 = 3018651,7 руб.

Определяем индекс доходности:

ИД = Д_бд / К ; (5.11)

ИД = 4601468,4/ 1582816,7 = 2,91

Определяем коэффициент возврата капитальных вложений:

К_в = - E; (5.12)

К_в = - 0,15 = 0,55

Определяем срок возврата капитала:

Т_в = ; (5.13)

Т_в = = 1,73 года 0,2414/0,1398

Сравниваем два варианта:

Т > Т_в

7 > 1,73

Вывод: применение устройства снижения напряжения холостого хода сварочного трансформатора экономически выгодно.

Заключение

В ходе дипломного проектирования на тему: электрооборудование ремонтной мастерской на 25 тракторов - были произведены расчет и выбор технологического и электрооборудования, наиболее полно соответствующих технологическому процессу и имеющего улучшенные энергетические и экономические показатели. Двигатели серии АО и 4А были заменены на двигатели серии АИР, которые имеют более высокие технико-экономические показатели. Так же был произведен расчет и выбор аппаратуры управления и защиты, в результате чего магнитные пускатели устаревшей серии были заменены на пускатели новой серии ПМЛ, были выбраны автоматические выключатели серии АЕ, которые компактнее и более надежны в эксплуатации, что обеспечивает более надежную защиту электрооборудования.

В специальной части проекта была разработана схема устройства снижения напряжения холостого хода сварочного трансформатора, произведен расчет и выбор элементов и средств автоматизации.

Расчеты показателей экономической эффективности применения данного устройства показали, что капиталовложения на эту установку целесообразны, и они окупаются через 1,73 года.

В дипломном проекте также были разработаны вопросы по охране труда и безопасности жизнедеятельности.

Список использованных источников

1. Правило устройства электроустановок /ПУЭ - 85/.- М: Энергоиздат, 1986

2. СНиП 11 - 4 - 79 Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования. - Н: Стройиздат, 1980

3. Нагорский И.С., Севериев И.М. и др. Направление развития механизации автоматизации сельскохозяйственного производства Республики Беларусь на период до 2000 г. - Ми: Ураджай, 1996

4. Бородин И.Ф., Дробышев Ю.В. и др. Элементы и устройства сельскохозяйственной автоматики. - Ми: Урожай, 1983

5. Бохан Н.Н., Дробышев Ю. В. и др. Элементы автоматики. - Ми: Урожай, 1989

6. Кудрявцев И. Ф. и др. Автоматизация производственных процессов на фермах. М: Колос, 1976

7. Сигенанцов В.П. Светотехническое оборудование в сельском хозяйстве. - Ми: Ураджай, 1987

8. Методические указания для курсового проектирования по «Электроосвещению». - Ми: БАТУ,1991

9. Мартыненко И.И., Тищенко П.П. Курсовое проектирование комплексной электрификации и автоматизации. - М: Колос, 1987

10. Колесник А.П., Шаминский В.Т. курсовое и дипломное проектирование. - М: Колос, 1977

11. Мартыненко В.Ф. Проектирование систем автоматики. - М: Агропром издат, 1990

12. Елистратов П.С. Электрооборудование сельскохозяйственных предприятий. Справочник. - Ми: Ураджай, 1986

13. www. kran - balka. ru

14. Охрана труда при эксплуатации электроустановок А.И. Федорчук, Л.П. Филенович, Е.А. Милаш. - Ми: Ураджай, 2000 - 196 с.

Размещено на Allbest.ru