Расчет электрического освещения цеха
Введение
В механических цехах методом резания обрабатываются различные заготовки (катаные, литые, кованые, штампованные, прессованные) и изготавливаются детали различной конструкции.
Механической обработке присущи следующие особенности:
˗ значительное количество технологических операций;
˗ относительно высокая длительность производственного цикла;
˗ высокая (до 95%) доля межоперационного прослеживания деталей;
˗ широкая номенклатура производимой продукции;
˗ дискретный характер производства;
˗ большое разнообразие металлорежущих станков;
˗ высокая трудоемкость механической обработки.
В механических цехах обрабатывается широкая номенклатура деталей, отличающихся видом материала, методом получения заготовки, серийностью производства, сложностью, габаритными размерами, конфигурацией, массой, точностью обработки, чистотой поверхности и другими характеристиками. Широкая номенклатура выпускаемой продукции, а также многооперационность технологических процессов выдвигают на первый план необходимость целесообразной специализации цехов и участков, типизации технологических процессов, рационального кооперирования предприятий. Несмотря на то что в механических цехах осуществляется, как правило, лишь обработка металлов резанием, различие продукции и масштабов ее производства требуют применения разнообразного металлорежущего оборудования, что создает дополнительные трудности при организации производства.
В механических цехах используется множество типоразмеров технологической оснастки. Поэтому большое значение имеет организация инструментального хозяйства. Технология механической обработки наиболее гибка, позволяет оперативно вносить соответствующие изменения в производственные процессы и в организацию производства. Вместе с тем многодетальность и многооперационность технологических процессов, а также большое разнообразие используемого оборудования в индивидуальном и серийном производстве обусловливают, как правило, необходимость пролеживания деталей в ожидании освобождения станка, что приводит к образованию относительно больших заделов и, соответственно, незавершенного производства.
Все механические цехи в зависимости от масштабов производства можно разбить на две основные группы: цехи массового и цехи единичного и мелкосерийного производства.
Краткая характеристика цеха
Ремонтно-механический цех относится к основному производству промышленного предприятия.
Цех состоит из шестнадцати пролетов, шириной по 6 м. Согласно требуемой технологии обработки изделий цех оснащен современным технологическим оборудованием – это металлорежущие станки, электропечи, точечные и шовные сварочные машины. Имеется общепромышленное оборудование – это подъемно-транспортные механизмы, насосы, вентиляторы.
Цех оснащен станками различного назначения: токарные, сверлильные, шлифовальные, фрезерные, плоско и кругло шлифовальные, заточные, координатно-расточные, МРС с ЧПУ и другие.
Согласно Правилам Устройства Электроустановок электроприемники по бесперебойности электроснабжения относятся ко II и III категории. Электроприемники работают в повторно-кратковременном (ПКР) и длительном режимах.
Выбор конструкции сетей и способов их выполнения производится на основе анализа исходных данных, изучения особенностей производства, требований генплана и окружающей среды.
Определяющими факторами при выборе конструктивного выполнения сети являются степень ответственности установки и категория электроснабжения расстояние от источника питания до потребителяразмещение нагрузки.
При расчете электрических нагрузок необходимо знать график электрических нагрузок, режим работы электроприемников предприятия, отраслевые нормативы на коэффициент спроса.
При проектировании следует в соответствии с противопожарными требованиями строительных норм и правил (СНиП) определить степень возгораемости строительных материалов и конструкций зданий и сооружений: несгораемые, трудно-сгораемые, сгораемые.
Условия в помещениях, влияющие на выбор конструкции сетей, определяются температурой воздуха, наличием агрессивных газов и пыли, возможностью возникновения условий взрывов или пожароопасность.
По температуре воздуха помещения разделяются на два класса: нормальные и жаркие. В помещениях с нормальной средой температура не должна длительно превышать +30 °С, а в жарких она длительно превышает эту температуру.
По влажности среды помещения разделяются на четыре класса:
Сухие, влажные, сырые особо сырые. Класс определяется по значению относительной влажность.
Под «пыльной» понимается среда, где по условиям производства выделяется пыль в таком количестве, что она может оседать на проводах, проникать внутрь машин и аппаратов, затрудняя длительную нормальную работу электрооборудования. Конструкции в этом случае должны иметь пыленепроницаемое исполнение.
Химически активные среды содержат агрессивные газы и пары, вредно действующие на проводники, изоляцию и поддерживающие их конструкции, или образующие на окружающих предметах отложения веществ, разрушающих электротехнические устройства.
Для химически активных сред оборудование и материалы должны выбираться с учетом конкретных веществ, применяемых в технологическом процессе производства. Наиболее эффективным средством защиты от действия химически-активных средств является максимально возможное и экономически целесообразное территориальное удаление электрооборудования от источников выделения химических веществ.
В ряде производств применяются вещества, которые могут вызывать опасность пожаров и взрывов. Такие производства, когда нагретые поверхности, искры или открытый огонь могут вызвать пожар, взрыв и разрушение установки, классифицируются как пожароопасные и взрывоопасные.
Пожароопасными являются такие среды в помещениях или на открытом воздухе, где применяются горючие вещества.
Взрывоопасными являются такие среды, в которых по условиям технологического процесса могут образовываться «взрывоопасные» смеси горючих газов или паров с воздухом, кислородом или другими окислителями. К «взрывоопасным» относятся также и те среды, где возможно образование взрывоопасных концентраций различных горючих веществ в виде пыли или волокон, заряженных в воздухе.
При проектировании промышленных электроустановок одного и того же помещения или могут оказаться одновременно отнесенными к нескольким перечисленным выше классами. Например, помещение с химически активной средой может быть одновременно влажным. В этих случаях электротехническая установка должна удовлетворять условиям надежной работы в средах всех классов в данном помещении.
Проектируемое промышленное предприятие должно иметь характеристику окружающей среды и электроприёмников. Составляется ведомость электрических нагрузок, таблица 1.
Таблица 1 –Характеристика предприятия
| № по плану | Наименование отделения | Установленная мощность, кВт | Характеристика отделений и категория потребителя | ||||
| Степень возгораемости | Степень влажности | Степень взрывоопасности /пожароопасности | Степень активной химической среды | Категория потребителей | |||
| 3O-IV | 116,81 | III | сухое | Д/В-Iб | химически неактивная | ||
| ИO-I | 128,30 | II | сухое | Д/В-Iб | химически неактивная | ||
| КСО-II | 223,91 | III | сухое | Д/В-Iб | химически неактивная | ||
| МПК-1 | 110,81 | III | сухое | Д/В-Iб | химически неактивная | ||
| ШУ-I | 140,9 | III | сухое | Д/В-Iб | химически неактивная | ||
| АБ-1 | 3,88 | I | сухое | Д/В-Iб | химически неактивная |
Расчетзаземления
В качестве заземлителей принимаются стальные стержни длиной 5 м и диаметром 18 мм и стальная полоса 40×4 мм, проложенная на глубине 0,7 м.
Определяются расчетные удельные сопротивления для горизонтальных и вертикальных электродов
ρрасч.гор = Кгор∙ρрасч,= 1,25∙100=125 (9.1)
где Кгор – повышающий коэффициент для горизонтальных электродов;
ρрасч – удельное сопротивление грунта в месте сооружения заземления.
ρрасч.верт = Кверт∙ρрасч,= 3∙100=300 (9.2)
где Кверт – повышающий коэффициент для вертикальных стержневых электродов.
Сопротивление растеканию одного вертикального электрода rверт, Ом
, (9.3)
где L– длина вертикального электрода, м;
d – диаметр вертикального электрода, м;
t – расстояние от поверхности земли до середины заземлителя, м
(9.4)
Определяется примерное число вертикальных электродов при предварительно принятом коэффициенте использования nпред,шт
, (9.5)
где h'верт – коэффициент использования вертикальных заземлителей, справочная величина.
Определяется сопротивление растеканию одного горизонтального электрода rгор, Ом, с учетом коэффициента использования hгор (справочная величина)
(9.6)
где b – ширина горизонтального заземлителя, м;
Р – периметр предприятия (длина горизонтального заземлителя), м.
Уточненное сопротивление вертикальных электродов Rверт, Ом
(9.7)
(9.8)
Окончательное число вертикальных электродов n, шт
(9.9)
Заключение
В курсовом проекте проектировался Ремонтно-механическийцех состоящий из пяти отделений: кузнечно-сварочное отделение (КСО), шлифовального участка (ШУ), инструментального отделения (ИО), заготовительного отделения (ЗО), участка металлопокрытий (МПК) и административно-бытовые помещения. Основными потребителями электрической энергии механического цеха являются металлорежущие станки, точечные и шовные сварочные машины, насосы, вентиляторы, электропечи и краны. Цех оснащен станками различного назначения: токарные, сверлильные, шлифовальные, фрезерные, плоско и кругло шлифовальные, заточные, координатно-расточные, МРС с ЧПУ и другие.
Основным содержанием курсового проекта «Проектирование систем электроснабжения общепромышленных потребителей» является разработка схемы внутреннего электроснабжения цеха.
Пользуясь рекомендуемой основной и дополнительной литературой, нормативной и технической документацией, справочными и другими материалами в курсовом проекте был произведен расчет электрического освещения цеха, расчет электрических нагрузок по цеху, расчет компенсации реактивной мощности,выбор местоположения цеховых КТП, числа и мощности трансформаторов, выбор схемы и расчет питающей и распределительных сетей цеха, выбор схемы и расчет осветительных сетей цеха, расчет заземления цеха.
В графической части курсового проекта представлены «Генплан предприятия с разводкой электрической сети» и «Схема электроснабжения цеха».
Список использованной литературы
1.Электротехнический справочник Т. П. М Энергия, 2000 г.
2.Указания по компенсации реактивной мощности в распределительных сетях М. Энергия, 2000 г.
3.Указания по проектированию электроснабжения промышленных предприятий СН174-67. М. Стройиздат, 2000
4.Мукосеев, Ю. Л. «Электроснабжение промышленных предприятий»/Ю.Л. Мукосеев – М Энергия, 2000 г.
5.Ермилов, А. А. Основы электроснабжения промышленных предприятий/ А. А.Ермилов–ГЭИМ, 2000 г.
6.Рокотян, С. С. Справочник по проектированию. Электрических систем под ред./ С. С. Рокотян, М. М. Шапиров– Энергия, 2000 г.
7.Неклепаев,Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций./Б.Н. Неклепаев. – М.: Энергоатомиздат, 2014. – 640 с.
8.Ульянов, С.А «Электромагнитные переходные процессы в Электрических системах»/ С.А. Ульянов – М., Энергия, 2000 г.
9.Правила устройства электроустановок. – М.: Энергоатомиздат, 2000.
10.Алиев, И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию./ И.И. Алиев – М, 2000
11.Анчарова, Т.В. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий: Электрооборудование и автоматизация / Составитель: Т.В. Анчарова, В.В. Каменева, А.А. Катарская; под общей редакцией А.А. Федорова и Г.В. Сербиновского. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоиздат,2000. – 624с., ил.
12.Лезнов, С.И. Обслуживание электрооборудования электростанций и подстанций. Изд. 3–е, перераб. и доп. Учебн. пособие для проф.–техн. училищ./ С.И. Лезнов, А.А. Тайц– М., «Высшая школа», 2000. – 320с., ил.
Введение
В механических цехах методом резания обрабатываются различные заготовки (катаные, литые, кованые, штампованные, прессованные) и изготавливаются детали различной конструкции.
Механической обработке присущи следующие особенности:
˗ значительное количество технологических операций;
˗ относительно высокая длительность производственного цикла;
˗ высокая (до 95%) доля межоперационного прослеживания деталей;
˗ широкая номенклатура производимой продукции;
˗ дискретный характер производства;
˗ большое разнообразие металлорежущих станков;
˗ высокая трудоемкость механической обработки.
В механических цехах обрабатывается широкая номенклатура деталей, отличающихся видом материала, методом получения заготовки, серийностью производства, сложностью, габаритными размерами, конфигурацией, массой, точностью обработки, чистотой поверхности и другими характеристиками. Широкая номенклатура выпускаемой продукции, а также многооперационность технологических процессов выдвигают на первый план необходимость целесообразной специализации цехов и участков, типизации технологических процессов, рационального кооперирования предприятий. Несмотря на то что в механических цехах осуществляется, как правило, лишь обработка металлов резанием, различие продукции и масштабов ее производства требуют применения разнообразного металлорежущего оборудования, что создает дополнительные трудности при организации производства.
В механических цехах используется множество типоразмеров технологической оснастки. Поэтому большое значение имеет организация инструментального хозяйства. Технология механической обработки наиболее гибка, позволяет оперативно вносить соответствующие изменения в производственные процессы и в организацию производства. Вместе с тем многодетальность и многооперационность технологических процессов, а также большое разнообразие используемого оборудования в индивидуальном и серийном производстве обусловливают, как правило, необходимость пролеживания деталей в ожидании освобождения станка, что приводит к образованию относительно больших заделов и, соответственно, незавершенного производства.
Все механические цехи в зависимости от масштабов производства можно разбить на две основные группы: цехи массового и цехи единичного и мелкосерийного производства.
Краткая характеристика цеха
Ремонтно-механический цех относится к основному производству промышленного предприятия.
Цех состоит из шестнадцати пролетов, шириной по 6 м. Согласно требуемой технологии обработки изделий цех оснащен современным технологическим оборудованием – это металлорежущие станки, электропечи, точечные и шовные сварочные машины. Имеется общепромышленное оборудование – это подъемно-транспортные механизмы, насосы, вентиляторы.
Цех оснащен станками различного назначения: токарные, сверлильные, шлифовальные, фрезерные, плоско и кругло шлифовальные, заточные, координатно-расточные, МРС с ЧПУ и другие.
Согласно Правилам Устройства Электроустановок электроприемники по бесперебойности электроснабжения относятся ко II и III категории. Электроприемники работают в повторно-кратковременном (ПКР) и длительном режимах.
Выбор конструкции сетей и способов их выполнения производится на основе анализа исходных данных, изучения особенностей производства, требований генплана и окружающей среды.
Определяющими факторами при выборе конструктивного выполнения сети являются степень ответственности установки и категория электроснабжения расстояние от источника питания до потребителяразмещение нагрузки.
При расчете электрических нагрузок необходимо знать график электрических нагрузок, режим работы электроприемников предприятия, отраслевые нормативы на коэффициент спроса.
При проектировании следует в соответствии с противопожарными требованиями строительных норм и правил (СНиП) определить степень возгораемости строительных материалов и конструкций зданий и сооружений: несгораемые, трудно-сгораемые, сгораемые.
Условия в помещениях, влияющие на выбор конструкции сетей, определяются температурой воздуха, наличием агрессивных газов и пыли, возможностью возникновения условий взрывов или пожароопасность.
По температуре воздуха помещения разделяются на два класса: нормальные и жаркие. В помещениях с нормальной средой температура не должна длительно превышать +30 °С, а в жарких она длительно превышает эту температуру.
По влажности среды помещения разделяются на четыре класса:
Сухие, влажные, сырые особо сырые. Класс определяется по значению относительной влажность.
Под «пыльной» понимается среда, где по условиям производства выделяется пыль в таком количестве, что она может оседать на проводах, проникать внутрь машин и аппаратов, затрудняя длительную нормальную работу электрооборудования. Конструкции в этом случае должны иметь пыленепроницаемое исполнение.
Химически активные среды содержат агрессивные газы и пары, вредно действующие на проводники, изоляцию и поддерживающие их конструкции, или образующие на окружающих предметах отложения веществ, разрушающих электротехнические устройства.
Для химически активных сред оборудование и материалы должны выбираться с учетом конкретных веществ, применяемых в технологическом процессе производства. Наиболее эффективным средством защиты от действия химически-активных средств является максимально возможное и экономически целесообразное территориальное удаление электрооборудования от источников выделения химических веществ.
В ряде производств применяются вещества, которые могут вызывать опасность пожаров и взрывов. Такие производства, когда нагретые поверхности, искры или открытый огонь могут вызвать пожар, взрыв и разрушение установки, классифицируются как пожароопасные и взрывоопасные.
Пожароопасными являются такие среды в помещениях или на открытом воздухе, где применяются горючие вещества.
Взрывоопасными являются такие среды, в которых по условиям технологического процесса могут образовываться «взрывоопасные» смеси горючих газов или паров с воздухом, кислородом или другими окислителями. К «взрывоопасным» относятся также и те среды, где возможно образование взрывоопасных концентраций различных горючих веществ в виде пыли или волокон, заряженных в воздухе.
При проектировании промышленных электроустановок одного и того же помещения или могут оказаться одновременно отнесенными к нескольким перечисленным выше классами. Например, помещение с химически активной средой может быть одновременно влажным. В этих случаях электротехническая установка должна удовлетворять условиям надежной работы в средах всех классов в данном помещении.
Проектируемое промышленное предприятие должно иметь характеристику окружающей среды и электроприёмников. Составляется ведомость электрических нагрузок, таблица 1.
Таблица 1 –Характеристика предприятия
| № по плану | Наименование отделения | Установленная мощность, кВт | Характеристика отделений и категория потребителя | ||||
| Степень возгораемости | Степень влажности | Степень взрывоопасности /пожароопасности | Степень активной химической среды | Категория потребителей | |||
| 3O-IV | 116,81 | III | сухое | Д/В-Iб | химически неактивная | ||
| ИO-I | 128,30 | II | сухое | Д/В-Iб | химически неактивная | ||
| КСО-II | 223,91 | III | сухое | Д/В-Iб | химически неактивная | ||
| МПК-1 | 110,81 | III | сухое | Д/В-Iб | химически неактивная | ||
| ШУ-I | 140,9 | III | сухое | Д/В-Iб | химически неактивная | ||
| АБ-1 | 3,88 | I | сухое | Д/В-Iб | химически неактивная |
Расчет электрического освещения цеха
При выборе расположения и способов установки светильников должно обеспечиваться:
1. Высокое качество освещения, в частности уменьшение ослепленности или необходимое направление света на рабочую поверхность;
2. Удобство доступа к светильникам при их эксплуатации;
3. Наиболее экономичное создание нормированной освещенности.
При расчетах освещения расположение светильников выбирается в индивидуальном порядке или на основе типовых решений. Здесь необходимо учесть качество освещения, для чего светильники располагают в зависимости от длины рабочей поверхности.
Размеры, определяющие расположение светильников:
1. Высота помещения Н, м;
2. Высота подвеса светильника hп, м;
3. Свес светильника от потолка hс, м;
4. Расчетная высота h, м;
5. Высота рабочей поверхности hр, м;
6. Расстояние между светильниками L, м;
7. Расстояние от светильников до стен l, м.
Расчетная высота h, м, определяется по формуле
(2.1)
h′=Н-hс-hр (2.2)
h′′=hп-hр (2.3)
Расчет освещения производится в следующем порядке:
1. Определение мощности ламп, необходимой для получения нормированной освещенности при уже выбранном типе и монтаже светильников;
2. Определение числа светильников;
3. Определение ожидаемой расчетной нормы освещения при уже известном типе, мощности и числе светильников.
Основным при проектировании является определение мощности ламп в тех случаях, когда по тем или иным причинам она неизвестна. Мощность ламп необходима для того, чтобы определить норму освещения в качестве самоконтроля и проверки правильности расчета. По итогам расчета мощности ламп принимается световой поток лампы и производится выбор стандартных ламп. Ее поток должен быть либо равным расчетному значению, либо превышать его на двадцать процентов, либо быть меньше на десять процентов. Если перепад оказывается в большую сторону, то изменяется число светильников.
Поток лампы в светильнике F, лм, определяется по формуле
, (2.4)
где Е – минимальная освещенность, лк;
kз – коэффициент запаса;
N – количество светильников;
η – коэффициент использования светового потока, то есть это отношение потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп;
z – отношение средней освещенности к минимальной;
S – площадь помещения, м2.
После расчета потока лампы в светильнике принимается тип светильника.
Уменьшение расчетной высоты выгодно в маленьких помещениях. Также необходимо стремиться к тому, чтобы принимать расстояние между светильниками, соответствующее наивыгоднейшему соотношению λ
(2.5)
Если увеличение расстояния между светильниками не приводит к увеличению мощности ламп, то следует принимать значение λс, в остальных принимается λэ.
По условиям размещения и крепления светильников помещений допустимо более и менее отступление от значения L. Существенное отступление в ту или иную сторону может преобразовываться, если при наивыгоднейшемL в расчете получается неимоверно большая мощность ламп. Однако в помещениях рекомендуется не уменьшать L, а монтировать сдвоенные или строенные светильники.
Расстояние от светильников до стен при монтаже в проходах, складах, инструментальной можно принимать как половину расстояния между светильниками. В производственных помещениях оно составляет одну третью.
При расчетах освещения учитываются коэффициенты отражения:
1. Коэффициент отражения от стен ρс;
2. Коэффициент отражения от потолка ρп;
3. Коэффициент отражения от рабочей поверхности ρр.
При выборе люминесцентных ламп необходимо рассчитать число рядов, тип и мощность лампы, что определяет ее поток. Необходимое число светильников определяется по формуле
, (2.6)
где Енорм – нормированная освещённость;
Z = 1,1 – коэффициент, учитывающий снижение светового потока при эксплуатации;
Кз = 1,5 – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения светового потока на освещаемой поверхности;
S – площадь помещения, м²;
Делением числа светильников на число рядов определяется количество светильников в каждом ряду. Зная длину светильника, можно определить длину ряда всех светильников. Если она приблизительно равна длине помещения, то ряд будет сплошным. Если длина ряда меньше, то с разрывами. Если длина ряда больше длины помещения, то либо делается больше число рядов, либо увеличивается число ламп в одном светильнике. При низких помещениях выгодно принимать мощность лампы 40 Вт, при высоких 80 Вт.
Коэффициент использования светового потока зависит от следующих факторов:
1. КПД светильника;
2. Расчетная высота;
3. Площадь помещения;
4. Отношение длины помещения к ширине;
5. Коэффициенты отражения от потолка, стен и рабочей поверхности.
Для определения коэффициента использования светового потока необходимо найти индекс помещения i, который определяется по формуле
, (2.7)
где А – длина помещения, м;
В – ширина помещения, м.
Коэффициент минимальной освещенности z является сложной функцией многих переменных, его расчет очень трудоемок, поэтому коэффициент минимальной освещенности принимается равным для ламп накаливания и ДРЛ 1,15, для ламп дневного света 1,1 при условии, что соблюдается наивыгоднейшее соотношение λ. Если это соотношение больше допустимого значения, то происходит быстрое увеличение z, что делает данный метод не точным. В этом случае расчет производят по методу удельной мощности.
По данному методу определятся число светильников и уже по их типу и площади помещения рассчитывается удельная мощность ω, Вт/м2. произведение удельной мощности на площадь помещения дает полную потребную мощность, а ее деление на число светильников дает мощность каждой лампы. После этого производится выбор стандартных ламп, при необходимости изменяется число светильников. Для помещений, у которых длина в два с половиной раза больше ширины, находится условная площадь Sу, м2
(2.8)
По условной площади определяется значение удельной мощности.