Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
Темой данного курсового проекта является проектирование вентиляционной установки столярного цеха, состоящего из шести помещений и одного общего коридора, при этом кратность обмена воздуха в помещениях и коридоре разная.
Вентиляция – это регулируемый воздухообмен в помещении, а также устройства, которые его создают. Вентиляция предназначена для обеспечения необходимых чистоты, температуры, влажности и подвижности воздуха.
Приёмы вентиляции применялись ещё в древности, однако, по большей части, ограничивались тем, что конструкции зданий способствовали естественному проветриванию. Вентиляция, как активный способ воздействия на воздухообмен, начала развиваться с теории Ломоносова о «Естественном движении воздуха в трубах и каналах». После чего, в конце XVIII — начале XIX веков активно развивается вентиляция с тепловым побуждением, однако эксплуатация её требует расхода большого количества тепла (т.е. приложении большого количества энергии). КПД системы получается очень низким. Революционной вехой в вентиляции стало появление центробежных вентиляторов. Это позволило воплотить в жизнь указания академика Ленда, относительно вентиляции с искусственным (механическим) побуждением.
Классификация систем вентиляции.
1. По способу создания давления и перемещения воздуха.
Первая классификация подразумевает разделение вентиляции на естественную и принудительную вентиляцию (синонимы: принудительная вентиляция, вентиляция с искусственным побуждением). Под естественной вентиляцией стоит понимать процесс, когда обмен воздуха осуществляется благодаря разнице давления внутри здания и снаружи него. Обуславливается процесс, обычно, разницей температур, которая обеспечивает меньшую плотность воздуха внутри здания. Однако, на естественную вентиляцию влияют погодные условия, в частности, направление и сила ветра, температура и влажность воздуха. Эти факторы делают искусственную вентиляцию очень ненадёжным способом обеспечения воздухообменного процесса.
Вентиляция с механическим побуждением — это целенаправленное воздействие на воздушные массы для управления процессом обмена воздуха в помещении. Искусственная вентиляция применяется тогда, когда требуется достичь независимого от природных условий, стабильно воздухообмена в помещениях. Помимо того, что использовать системы принудительной вентиляции можно независимо от природных факторов, они дают возможность предварительной обработки воздуха (охлаждение, нагревание, увлажнение, очистка и т.п.) перед подачей. Единственный недостаток систем принудительной вентиляции — при больших площадях вентилируемого помещения расходы на построение системы могут быть весьма значительными. На практике, довольно часто, применяется комбинирование типов (об этом далее).
2. По назначению.
По назначению вентиляцию можно квалифицировать как приточную и вытяжную. Приточная вентиляция выполняет функцию подачи свежего воздуха, при необходимости обработанного в соответствие с санитарными и/или эксплуатационными нормами конкретного здания или объекта.Вытяжная вентиляция выполняет обратную функцию — удаление отработанного воздуха, при необходимости, с обработкой (фильтрация, очистка, и т.п.). Наиболее актуально использование вытяжной вентиляции в местах скопления людей, а также на производстве. Вредные производства требуют налаженной системы вытяжной вентиляции для того, чтобы отводить опасные выбросы. Химическая и металлургическая промышленность — пожалуй, наиболее активно используют системы вытяжной вентиляции. Но не стоит ограничивать необходимость использования вытяжной вентиляции только вредными производствами.
3. По зоне обслуживания.
По зоне обслуживания системы вентиляции делятся на местные и общеобменные. Общеобменные системы вентиляции производят обновление воздуха во всём помещении, в то время как местные предназначены для локальных воздухообменных операций. Частными примерами местной вентиляции можно назвать вытяжку на кухне, для отвода пара и копоти, образующихся над плитой, а также вентиляцию в душевой комнате, которая способствует отводу разогретого воздуха и излишков влаги. Очевидное преимущество местных систем вентиляции — их высокая эффективность для решения локальных задач отвода или подвода воздуха.
4. По конструктивному исполнению
Также различаются системы вентиляции по конструктивному исполнению. Они бывают канальные и бесканальные. Бесканальные системы вентиляции являются наиболее простым способом организовать подачу и отвод воздуха в помещение. Решётки в стенах, раскрытые форточки, щели под дверьми — вот лишь небольшая часть примеров организации вентиляции. Канальные системы вентиляции начали активно применять после теории Ломоносова. Ещё более активное развитие получили они благодаря механическому воздействию на воздушные потоки.
Так как по условию задан столярный цех, то целесообразно спроектировать вытяжную систему вентиляцию. Системы вытяжной вентиляции предназначены для забора загрязненного воздуха из определенных мест помещения, и в случае необходимости оснащаются установками по очистке от вредных примесей, выброс которых в атмосферу запрещен. Типичная вытяжная вентиляция состоит из воздухоприемных устройств, системы воздуховодов, по которым перемещается воздух, устройств очистки воздуха, вентиляционного вентилятора и устройства выброса воздушного потока. Использование в помещении исключительно вытяжной вентиляции без организованного поступления воздуха при помощи приточной вентиляции неизбежно создает в вентилируемом пространстве зону разрежения (пониженного давления) по отношению к прилежащим помещениям и атмосфере. В результате этого процесса выкачиваемый из помещения воздух замещается воздухом снаружи или из соседних помещений, поступающим через неплотности дверей и окон. Поэтому устройство вытяжной вентиляции следует производить именно там, где есть необходимость предотвращения попадания загрязненного воздуха в прилежащие помещения. К таким помещениям относятся, прежде всего, кухни и санитарные узлы, а также помещения, в которых в результате производственных процессов выделяются вредные вещества, пыль в больших количествах и концентрациях, например, химические лаборатории или столярный цех. При использовании систем вытяжной вентиляции неорганизованный поток холодного воздуха, поступающего извне через оконные и дверные проемы и щели, будет обязательно изменять температуру воздуха в комнате. В холодное время года при больших количествах поступающего снаружи воздуха будут неизбежно возникать сквозняки, а если наружный воздух еще и загрязнен (что чаще всего и бывает в больших городах), то в помещение он будет поступать без должной очистки и фильтрации.
Так же есть большие перспективы развития систем вытяжной вентиляции. С каждым годом всё больше и больше развивается техника, появляются новые технологии, новые решения проблем вентиляции. Сейчас из современных технологий быстро внедряются различные системы пылеочистки, различные специальные электрофильтры. Так же и активно развиваются системы контроля качества воздуха в помещениях. Кроме того так же широкие перспективы развития и у систем управления вентиляторными установками. С каждым годом всё больше и больше развивается различная микропроцессорная и цифровая техника, а аналоговая техника постепенно уходит на второй план. Это позволяет создавать новые современные системы управления, уменьшать их габаритные размеры, улучшать эффективность управления установкой, создавать полностью автоматические системы управления.
На рисунке 1 изображена технологическая схема приточной вентиляции литейного цеха. Общие габариты всего столярного цеха составляют 60*36*10 метров. Скорость притока в помещении. составляет от 7.5 до 10 м/с. К литейному цеху пристроено специальное помещение в котором располагается привод вентиляционной установки, называемое вентиляторной. Размеры вентиляторного помещения составляют 6*5*3.5 метра. Из вентиляторной по центру литейного цеха выходит центральный воздухопровод. От него отходят 6 воздухопроводов(ответвлений), соединенных с центральным воздуховодом посредством патрубка. Боковые ответвления воздухопровода находятся на расстоянии 4 метра от стены. Расстояние между параллельно расположенными воздухопроводами составляет 11.6 метра. Все части и ответвления воздухопровода крепятся непосредственно к потолку, т.е. на высоте 10 метров.На каждом из отходящих от центрального воздуховодом стоит воздухоохладитель ВУП 16х6х1000-6. На центральном воздуховоде стоит воздухоохладитель ВУП 16х6х2500-2. Также на каждом отходящем патрубке установлены задвижки, или так называемые клинки, позволяющие перекрывать отходящие в помещения цеха участки воздухопровода. Это позволяет не вентилироватьчасти помещения в которых не ведутся работы. На вытяжной шахте установлен механический фильтр. Механический фильтр предназначен для фильтрации воздуха от различных механических загрязнений, в данном случае это в основном пыль и мелкие опилки древесины. При работе вентиляторной установки при всех открытых задвижках достигается скорость притока в центральном воздуховоде составляет 10м/с на участках двух первых ответвлений 9.5м/с, в следующих двух соответственно 8.5 м/с, и в наиболее удалённых 7.5 м/с. Пульт управления вентиляторной установкой СУ расположен в вентиляторной. В состав СУ также входит датчик скорости.
Находим мощность которую необходимо отвести с помощью вентиляции
Объем литейного цеха имеет объем
Центральный участок воздухопровода разбиваем на три главных участка:A-B-C, C-D, D-E.
Так как от центрального воздухопровода в обе стороны отходит равное количество ответвлений (т.е. левая и правая сторона симметричны), расчёт проведём одной из сторон, при этом учтя и другую симметричную сторону.
3.4 Находим необходимый расход воздуха на каждом участке воздухопровода.
Воздухоохладители отводят 524 кВт тепла (по 56кВт отводят воздухоохладители на ВУП – 16х5х1000-6 (6 единиц) и 188 кВт отводит воздухоохладитель ВУП – 16х6х2500-2)
Количество воздуха необходимое для уноса тепловых потерь
ΣΡ – отводимые потери, квт;
860 – коэффициент перевода квт в ккал;
Ср – теплоемкость воздуха, 0,24 ккал/кг0С;
γ – плотность примерно 1,25 кг/м3;
Δ t – температура перегрева в помещении, примерно 15 – 180С.
3.5 Определим сечения и диаметры каждого участка воздухопровода:
Сечение и диаметр воздухопроводов помещений цеха. При этом учтём что скорость обмена в помещениях различная, в зависимости расстояния от привода вентиляторной установки.
Участки D-E. Скорость обмена 8 м/с.
Выбираем прямоугольный воздухопровод 1х0.85 метра.
Участки E-F1,F1-F, G-H, F1-G, G-L, L-M. Скорость обмена 7.5 м/с.
Выбираем прямоугольный воздухопровод 1х0.91 метра.
Участки D-N1, N1-N, N1-T1, T1-T,T1-S1, S1-S. Скорость обмена 8.5 м/с.
Выбираем прямоугольный воздухопровод 1х0.88метра.
Участок С-D, скорость обмена 9 м/с:
Выбираем прямоугольный воздухопровод 1х0.83 метра.
Участок C-V1, V1-V, V-W, W-W1, W-Y1, Y1-Y, скорость обмена 9.5 м/с:
Выбираем прямоугольный воздухопровод 2х1.89 метра.
Участок А-B-C, Q1-Q2-Q3, скорость обмена 10 м/с:
Выбираем прямоугольный воздухопровод 2х1.8 метра.
Участок А-В-С. имеют длину 19.1 метра
Участок С-D. имеют длину 11.14 метра
Участок D-E имеют длину 11.24 метра
Участки C-V1, D-N1, E-F1 имеют длину 6.68 метра каждый.
Участки F1-G, N1-T1, V1-W имеют длину 7.072 метра каждый
Участки F1-F, L-M имеют длину 2 метра каждый
Участки G-H, N1-N, T1-T, S1-S, V1-V, W-W1, Y1-Y
имеют длину 4.6 метра каждый
Участки G-L, T1-S1, W-Y1 имеет длину 8.16 метра
Напор вентилятора должен быть достаточным для преодоления суммы сопротивлений во всасывающей части и компенсации потерь динамического давления при выходе воздуха в атмосферу. Сумма сопротивлений во всасывающей части состоит из двух составляющих: напора вентилятора затрачиваемого на преодоление сопротивления трения в воздухопроводах и части напора затрачиваемого на преодоление местных сопротивлений . Определим сопротивления во всасывающей части на каждом участке воздухопровода. При этом принимаем, что плотность воздуха , воздухопроводы стальные поэтому коэффициент трения принимаем λТР =0,018. Значения коэффициента выбираем в зависимости от особенностей воздухопровода с помощью таблицы 1.
Таблица 1
|
Участок воздуховода |
ξ |
|
1. Шахта вытяжная с зонтом Шахта приточная с жалюзными решетками 2. Вход в отверстие заподлицо со стенами Вход с закругленными краями 3. Вход и выход через жалюзную решетку
4. Плавный поворот на 900 5. Прямое колено под угол 900 6. Два спаренных поворота на угол 450 7. Плавное сужение канала на диаметр 8. -,,- то же в 2 раза меньше 9.внезапное сужение канала 10. Внезапное расширение канала 11.Свободный выход из канала
- при нагнетании основной проход ответвление - при всасывании основной проход ответвление
- при нагнетании основной проход ответвление - при всасывании основной проход ответвление |
1,0 2,8 0,5 0,12 1,4/3,5 0,9/2,7 0,5 1,1 0,4 0,4 0,2 0,4 0,8 – 1,0 1,0 0 1,6 0,7 1,0 0 0,5 1,0 0,7 |
Первая ветка
Участок E-F1.
Участок F1-F:
Участок F1-G:
Участок G-H:
Участок G-L-M:
Участок D-E:
Участок C-D:
Суммарный напор по первой ветке
Вторая ветка
Участок D-N1
Участок N1-N:
Участок N1-T1:
Участок T1-T:
Участок T1-S1-S:
Суммарный напор по второй ветке
Третья ветка
Участок С-V1
Участок V1-V:
Участок V1-W:
Участок W-W1:
Участок W-Y1-Y:
Суммарный напор по третьей ветке ветке
Участок А-В-С:
Участок Q3-Q2-Q1:
Суммарный напор вентилятора:
При этот примем что КПД вентилятора равный 0,8 и потери воздуха в улитке и неплотностях воздухопровода 0,98.
При этом принимаем коэффициент запаса 1,2.
Таким образа из справочника выбираем асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором марки 4А200M4У3, Nэд=37 кВт,
nэд=1475 об/мин, , Mmax/Mн=2.5, Мп/Мн=1.3 ,
Mmin/Mн=1.0, Iп/Iн=7.
4. Определение расчётной мощности и тока потребителя.
Так как вытяжная вентиляционная установка не имеет повто-кратковременного режима работы, а находится в работе практически постоянно когда в столярном цехе ведутся работы, то расчётная активнеая мощность установки будет равна расчётной мощности электродвигателя, т.е:
Исходя из расчётной мощности определим расчётный ток установки. Коэффициент активной мощности равен 0,9.
Определим ток протекающий в линии от ТП к цеховому ВРУ:
Ток протекающий к каждой РП от цеховой ВРУ:
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
5. Разработка схемы электроснабжения. Выбор уровня напряжения.
Согласно ПУЭ все потребители электроэнергии по обеспечению надежности электроснабжения делят на три категории.
К первой категории относят электропотребители, перерыв в питании которых может повлечь за собой:
Среди потребителей первой категории выделяется особая группа, бесперебойная работа которых необходима для безаварийной остановки производства, с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования.
Ко второй категории относятся электропотребители перерыв питания которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной жизнедеятельности значительного количества жителей городских и сельских районов.
К третьей категории относятся все электропотребители, не подходящие под определение первых категорий.
Таким образом приточная вентиляционная установка литейного цеха относится к потребителям второй категории, так как при работах в столярном цеху выделяется большое количество древесной пыли которая в взвешенном состоянии находится в воздухе. При этом у работающего в цеху персонала резко ухудшаются условия жизнедеятельности в следствии сильного запыления пространства цеха что может привести к массовому простою рабочих и к недоотпуску продукции. Потребители второй категории согласно ПУЭ обеспечиваются электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, однако перерыв в электрообеспечении допускается на время включения резервного источника питания дежурным персоналом.Так же допускается питание электропотребителей второй категории от одной ВЛ с кабельной вставкой из двух кабелей, либо одной КЛ из двух кабелей, присоединенных к одному общему аппарату, если обеспечивается аварийный ремонт этих ВЛ и КЛ в течении суток. Допускается питание электропотребителей второй категории от одного трансформатора при наличии центрального резерва трансформаторов и возможности замены вышедшего из строя трансформатора в течение суток.
В приложении 2 изображена схема питания приточной вентиляционной установки литейного цеха. Питание всего литейного цеха осуществляется от трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ мощность
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
1600 кВА. С трансформаторной подстанции питание цехового ВРУ осуществляется непосредственно по двум параллельным кабельным линиям проложенным в земле. От цехового ВРУ питаются непосредственно РП1 и РП2. От РП1 и РП2 питается приточная вентиляторная установка цеха. Расстояние от трансформаторной подстанции до цехового ВРУ составляет 20 метров.
Выбор и проверка проводника от ТП до ВРУ.
От ТП до ВРУ цеха производим прокладку магистрального шинопровода в земле. Длинна этого участка составляет 20 метров.
Так как Iтп-вру = 2.43 кА то выбираем ШМА 8х80 мм².(3 полосы)
Iнагр. = 2600 А 2600 А > 2430 А
Выбор и проверка проводника от цеховой ВРУ до РП
От цеховой ВРУ до РП производим прокладку кабеля по воздуху в трубе ПВХ.Длинна этого участка составляет 20 метров Для прокладке в земле используем кабель с алюминиевыми жилами с поливинихлорированной бумажной изоляцией в свинцовой оболочке, четырехжильный марки АСБ.
Так как Iр = 1215 А то выбираем 4 кабеля сечением 185 мм².
АСБ 4×185 Iнагр. = 314 А (для одного кабеля) 1256> 1215 А
Выбор и проверка проводника от РП до АВР и двигателя
От цеховой ВРУ до двигателя ВУ производим прокладку кабеля по воздуху в трубе ПВХ. Длинна этого участка составляет метров. Для прокладке по воздуху используем кабель четырёхжильный с алюминиевыми жилами с поливинихлорированной бумажной изоляцией в полихлорвиниловой оболочке марки АВВГ.
Так как Iр = 64.8 А то выбираем 1 кабель сечением 25 мм².
АВВГ 4×25 Iнагр. = 113 А (для одного кабеля) 113> 64.8 А
Выбор автоматических выключателей
Участок линии от ТП к цеховому ВРУ.
Так как Iтп-вру = 2430 А то выбираем автоматический выключатель из серии ВА 50. Выбираем автоматический выключатель ВА-53-43 на
Iном = 2500 А – номинальный ток выключателя > 2430 А.
Данный автоматический выключатель работает при напряжении до 660 В переменного тока и частоте 50 либо 60 Гц. Выключатели данного типа повышенную коммутационную способность и полупроводниковый максимальный расцепитель.
2, 3, 5– уставка тока полупроводникового расцепителя в зоне к.з. кратная Iном.р.
0,63; 0,8; 1,0 – кратность номинального тока расцепителя (Iном.р.) от номинального тока выключателя (Iном).
0,1; 0,2; 0,3 с – время срабатывания автомата
Предельная коммутационная способность выключателя: I= 36 кА;
Принимаем коэффициент отсечки = 3, а время срабатывания 0,3 сек.
Кратность номинального тока расцепителя (Iном.р.) от номинального тока выключателя (Iном) равна 1.
Выбираем кратность 1,так как при меньшей кратности расцепитель будет срабатывать при режиме максимальной нагрузки чего быть недолжно.
То есть номинальный ток расцепителя в нашем случае будет равен номинальному току выключателя Iном.р. = Iном = 2500 А. При этом ток расцепителя должен быть больше расчетного тока то есть 2500 > 2430 А
Износостойкость, число циклов ВО: общее 6300
под нагрузкой 1600
Участок линии от цехового ВРУ до РП.
Так как Iтп-вру = 1215 А то выбираем автоматический выключатель из серии ВА 50. Выбираем автоматический выключатель ВА53-41 на
Iном = 1600 А – номинальный ток выключателя > 1215 А.
Данный автоматический выключатель работает при напряжении до 660 В переменного тока и частоте 50 либо 60 Гц. Выключатели данного типа повышенную коммутационную способность и полупроводниковый максимальный расцепитель.
2, 3, 5, 7– уставка тока полупроводникового расцепителя в зоне к.з. кратная Iном.р.
0,63; 0,8; 1,0 – кратность номинального тока расцепителя (Iном.р.) от номинального тока выключателя (Iном).
Предельная коммутационная способность выключателя: I= 31 кА;
Принимаем коэффициент отсечки = 3, а время срабатывания 0,2 сек.
Кратность номинального тока расцепителя (Iном.р.) от номинального тока выключателя (Iном) равна 0,8.
Выбираем кратность 0,8,так как при меньшей кратности расцепитель будет срабатывать при режиме максимальной нагрузки чего быть недолжно.
То есть номинальный ток расцепителя в нашем случае будет равен номинальному току выключателя Iном.р. = 1280 А. При этом ток расцепителя должен быть больше расчетного тока то есть 1280> 1215 А
Износостойкость, число циклов ВО: общее 6300
под нагрузкой 1600
Участок линии от РП к двигателю ВУ
Так как Iр = 64.78 А то выбираем автоматический выключатель из серии ВА 50. Выбираем автоматический выключатель типа ВА 52- 31 на
Iном = 100 А - номинальный ток выключателя > 65,782 А.
Он имеет среднюю коммутационную способность, а также тепловой и электромагнитный расцепитель.
3; 7;10 – уставка тока полупроводникового расцепителя в зоне к.з. кратная Iном.р.
Iном.р = 80 А (80 А > 65,782 А )
Предельная коммутационная способность выключателя: I= 28 кА;
Принимаем коэффициент отсечки = 3, а время срабатывания 0,1 сек.
Износостойкость, число циклов ВО: общее 100000
под нагрузкой 50000
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
Выбор разъединителей.
Участок линии от ТП к цеховому ВРУ.
Так как Iтп-вру = 2430 А то выбираем разъединитель серии РЕ19. на Iном = 2500 А – номинальный ток разъединителя > 2430 А.
Данный разъединитель работает при напряжении до 660 В переменного тока и частоте 50 либо 60 Гц.
Механическая износостойкость, число циклов ВО: 2500
Участок линии от цехового ВРУ к РП.
Так как Iрп= 1215 А то выбираем разъединитель серии CHNT на Iном = 1600 А – номинальный ток разъединителя > 1215 А.
Данный разъединитель работает при напряжении до 660 В переменного тока и частоте 50
Механическая износостойкость, число циклов ВО: 3500
8.Требование к электроприводу и автоматике
Электропривод должен обеспечивать
1.Надежность действий и простоту обслуживания
2.Легкость пуска
3. Возможность дистанционного управления и автоматический пуск в зависимости от режима работы установки
4. Высокую эффективность работы при нормальном режиме
5. Минимальную массу и габариты
Автоматическими устройствами системы управления должны обеспечиваться выполнение следующих функций:
1. Создание и передача сигналов для пуска и остановки электродвигателя
2. Осуществлять выдержку времени между отдельными операциями, связанными с пуском агрегата
3. Контроль режима пуска, работы и остановки агрегата
4. Передачу сигнализации о состоянии агрегата на диспетчерский пункт
5. Отключение рабочего вентилятора при нарушении режима его работы
6. Защита ЭД от поломок при нагреве и других аварийных режимов
Выбор рода тока для электроустановки связан с выбором оптимаольного типа электропривода - постоянного или переменного. В связи с тем, что электропривод вентиляторной установки не требует регулирования скорости, целесообразно принять трехфазную систему напряжений
Выбор величины питающего напряжения влияет не только на стоимость потери энергии и надежность работы двигателя, но и на систему электроснабжения все вентиляторной установки литейного цеха. В связи с этом, величину питающего напряжения принимаем 380 В, что позволяет спроектировать относительно простую схему электроснабжения вентиляционной установки и сравнительно безотказную и безопасную в эксплуатации
Разработку схемы управления, защиты, блокировки и сигнализации вытяжной вентиляционной установки осуществим согласно предъявленным требованиям к работе установки, схема управления представлена в графическом виде в приложении к курсовому проекту.
Схема управления, защиты, блокировки и сигнализации состоит из следующих элементов:
- QF1 –автоматический выключатель. Предназначен для защиты двигателя установки от токов короткого замыкания и перегрузок.
- QF2- автоматический выключатель. Предназначен для защиты схемы управления от токов короткого замыкания и перегрузок.
- VD1- диод и KV- реле напряжения. Предназначены для защиты установки при обрыве фазы.
- КМ1 – контактор магнитный. Предназначен для включения и отключения установки.
- VS1, VS2, VS3 – тиристорные сборки. Каждая тиристорная сборка состоит из двух тиристоров включённых встречно-параллельно, двух плавких предохранителей предназначенных для защиты тиристоров, и R-C цепочки.
- КК- тепловое реле. Предназначено для защиты двигателя от перегрузок (от протекания по обмоткам токов значения которых превышают допустимые).
- SB1- кнопка « стоп ». Предназначена для остановки вентиляторной установки.
- SB2- кнопка « пуск ». Предназначена для включения вентиляторной установки.
- SB3, SB4, SB5, SB6, SB7, SB8, - кнопки управления клинкетами.
- КМ2,КМ3,КМ4, КМ5, КМ6, КМ7 - контакторы магнитные. Входят в состав пульта управления установкой. Каждый контактор предназначен для включения определённой скорости.
- VD2, VD3, VD4, VD5, VD6, VD7- светодиоды. Входят в состав пульта управления установкой. Предназначены для индикации включения скоростей, каждый светодиод соответствует определённой скорости.
- VD8 - светодиод. Предназначены для индикации работы установки.
- БП - блок питания 12 вольт.
- БУ – блок управления тиристорными сборками.
Рассмотрим работу системы управления вентиляторной установки в различных режимах работы.
1. Режим нормальной работы.
При включении автоматического выключателя QF1 подается питание на электродвигатель вентиляторной установки. При включении автоматического выключателя QF2 напряжение 220В подается на систему управления установки. При нажатии кнопки « пуск » SB1 получает питание катушка магнитного контактора КМ1 и замыкаются контакты КМ1.1, КМ1.2, КМ1.3 (подаётся питание на тиристорные сборки VS1,VS2, VS3 ) и КМ1.4 (дублируя кнопку SB1) ,а также КМ 1.5 в блоке сигнализации, в результате чего загорается светодиод VD6 ( подача питания на установку), получает питание блок питания БП(~220/=12). После БП устанавливается делитель напряжения. Из него через 6-ти позиционный переключатель подаются сигналы к БУТ. Смотря на какой позиции будет стоять переключатель – такого напряжения и пойдет сигнал. При поступление импульса с блока управления БУТ на управляющие электроды тиристоров они открываются и начинают пропускать ток. При различных импульсах, подаваемых на тиристорные сборки VS1, VS2, VS3 изменяется и пропускаемые через них значения токов. Таким образом и происходит регулирование скорости двигателя. Что бы бессмысленно не вентилировать части помещения в которых работы не ведутся, предусмотрены клинкеты (задвижки ) с электромагнитным приводом, на входе ответвлений воздухопровода в каждое помещение. Клинкеты управляются с помощью пульта управления, расположенного в центральном диспетчерском пункте. Каждому клинкету предназначена своя кнопка. При этом система работает следующим образом. При нажатии кнопки SB3 срабатывает магнитный контактор КМ2 и замыкается его контакт КМ2. При этом клинкет первого помещения перекрывает участок воздухопровода и на блоке сигнализации загорается светодиод VD2. Аналогичная ситуация происходит и при нажатии кнопок SB4-SB8. Каждая кнопка соответствует определённому клинкету. Выключение установки производится с помощью кнопки « стоп ». При этом прекращается питание магнитного контактора КМ1 и контакты КМ1.1, КМ1.2, КМ1.3, КК1.4 и КМ1.5 размыкаются, прекращается питание тиристорных сборок VS1, VS2, VS3. При этом затухает светодиод VD8.
2. Аварийный режим работы ( обрыв фазы).
При обрыве фазы А или В, пропадает питание цепочки диода VD1 и реле напряжения КV. При этом размыкается контакт KV в схеме управления, при этом пропадает питание магнитного контактора КМ1 и контакты КМ1.1, КМ1.2, КМ1.3, КК1.4 и КМ1.5 размыкаются, прекращается питание тиристорных сборок VS1, VS2, VS3. При этом затухает светодиод VD8. При обрыве фазы С система управления теряет питание, и происходит размыкание контактов контактора КМ1.
3. Аварийный режим работы ( перегрев ).
При протекании токов превышающих предельно допустимые, происходит нагрев проводников. Увеличение температуры проводников фиксируется тепловым реле КК. При увеличении температуры выше допустимой, срабатывает тепловое реле КК, размыкается контакт КК и пропадает питание магнитного контактора КМ1 и контакты КМ1.1, КМ1.2, КМ1.3, КК1.4 и КМ1.5 размыкаются, прекращается питание тиристорных сборок VS1, VS2, VS3, затухает светодиод VD8.
Кроме того, так же осуществляется защита от токов короткого замыкания и перегрузок с помощью автоматических выключателей QF1 и QF2. Так же предусмотрена дополнительная защита тиристоров с помощью плавких предохранителей, включённых последовательно с тиристорами.
В схеме управления вентиляторной установки полупроводниковыми элементами являются: диод VD1, тиристоры VS1.1 – VS3.2, светодиоды VD2 – VD8. Полупроводниковые элементы выбираются по рабочему току и напряжению. При выборе по рабочему току подразумевается определение вида и подвида полупроводника, а так же максимально допустимого среднего прямого тока. Диоды и тиристоры подразделяются на выпрямительные диоды, триодные тиристоры, не проводящие в обратном направлении, лавинные диоды и тиристоры. В зависимости от коммутационных параметров диоды и тиристоры подразделяются на следующие подвиды: диоды быстро восстанавливающиеся, диоды низкочастотные, тиристоры быстродействующие и тиристоры низкочастотные.
Выбор тиристоров.
Бесконтактные тиристорные коммутаторы предназначены для прямого включения двигателей и применяются в тех электроприводах, в которых требуется реализовать большое количество переключений. По сравнению с контактными аппаратами тиристорные коммутаторы имеют следующие преимущества: практический неограниченный ресурс по количеству циклов включения; высокое быстродействие; большой коэффициент усиления по мощности, обусловленный тем, что для включения тиристоров достаточно короткого маломощного импульса; легкость введения автоматизации; высокую надежность работы при упрощении обслуживания; большие возможности управления пуском, торможением и другими переходными режимами электропривода.
Выбор тиристора осуществляем по расчётном току и напряжению. При этом необходимо определить прямое и обратное напряжение.
Определим прямое напряжение на тиристоре
Исходя из полученных данных выбираем силовые управляемые тиристоры VS1.1, VS1.2, VS2.1, VS2.2, VS3.1, VS3.2 марки Т142– 80, Imax =1,5 кА,
Iном= 80 А, Uр. max = 100-1200 В (не более).
Выбор диодов.
Выбираем диод VD1 серии Д, марки Д246, Iобр = 3 мА,
Iпр.max= 10 А, Uр. max = 400 В (не более).
Выбор светодиодов.
Выбираем светодиоды VD2, VD3, VD4, VD5, VD6, VD7, VD8 серии T8-WG, марки T8-WG 12V-RED -1К (красные), Iпр.н = 4 mА, Uр. = 12 В.
В цеховых сетях напряжение 380В с глухозаземленной нейтралью могут возникать одно-, двух- и трехфазные короткие замыкания. Защитные аппараты проверяют на отключение по наибольшему и наименьшему значению однофазного и трехфазного токов КЗ. Защита должна обеспечивать отключение поврежденного участка при КЗ в конце защищаемой линии: одно-, двух- и трехфазных - в сетях с глухозаземленной нейтралью; двух- и трехфазных - в сетях с изолированной нейтралью.
При расчете тока КЗ учитывают сопротивление линии 380В, сопротивление контактов аппаратов и низковольтной стороны трансформатора. При этом напряжение на высокой стороне считают неизменным в течение всего времени протекания токов КЗ.
Согласно ПУЭ в электрических установках до 1000В с глухозаземленной нейтралью для обеспечения быстрого автоматического отключения аварийного участка сети ток КЗ на корпус или на нулевой провод должен превышать в три раза и более номинальный ток расцепителя АВ.
На рисунке 5 изображена схема замещения рассчитываемой электрической линии
Рис.5
Согласно ПУЭ однофазный ток КЗ вычисляется следующим образом:
U = 220 В так как однофазное короткое замыкание на землю.
На участке линии от ТП к цеховому ВРУ шинопровод
ШМА 80х8(3 полосы) длинной l1 = 20 м, удельные сопротивления данного шинопровода: r01 = 0.031 Ом/км x01 = 0.017 Ом/км, таким образом сопротивления данного участка будут равны: r1 = 0.031·0.02 = 0.00062 (Ом)
x1 = 0.017·0.02 = 0.00034 (Ом)
На участке линии от цеховой ВРУ до РП проложен кабель
4 х АСБ 4×185 длинной l2 = 20 м, удельные сопротивления данного кабеля: r02 = 0.208 Ом/км x02 = 0.063 Ом/км, таким образом сопротивления данного участка будут равны: r2 = 0.208·0.020 = 0.00416 (Ом)
x2 = 0.063·0.020 = 0.00126 (Ом)
Так как на этом участке 4 параллельно проложенных кабеля, то сопротивления уменьшаются в четыре раза: r1 = 0.00104 (Ом),
x1 =0.000315(Ом)
При расчёте полного сопротивления петли фаза-нуль так же необходимо учитывать и переходные сопротивления контактов.
Rп1=0.015 Ом
Rп2=0.02 Ом переходные сопротивления.
Rп4=0.03 Ом
Определим полное сопротивления петли фаза-нуль:
Zп =0.068 (Ом).
Для трансформатора на 1600 кВА 10/0,4 кВ по справочным таблицам полное сопротивление равно Zтр = 0,6 (Ом), тогда ток короткого замыкания будет равен:
Определим ток короткого замыкания при междуфазном коротком замыкании:
Определим ударный ток короткого замыкания:
Примем Ky = 1,8, тогда ударный ток будет:
Осуществим проверку аппарата защиты вентиляторной установки.
Защита ВУ осуществляется автоматическим выключателем ВА 52- 31 на Iном = 100 А , kотс =3, kрас =1,4. Iном.р = 80 А.
Iср.защ.>Iкз Iср.защ = Iном.р. *kотс* kрас
Iср.защ = 80*3*1,4=336 (А). 336 А < 2533,33 А, следовательно токовая отсечка обеспечивает отключение тока короткого замыкания. Ударный ток не превышает верхней границы зоны селективности: действующее значение тока I= 28 кА.
Автоматический выключатель выбран верно.
13.Расчёт местного освещения .
Технологическое оборудование ВУ расположено в отдельном помещении – вентиляторной. Размеры помещения 6х5х3.5 м. Освещённость Ен=120 лк; рабочая высота hр= 1 м. В качестве источников света будем применять лампы накаливания, хотя необходимая освещённость помещения составляет всего 120 лк, рабочая высота 1 метра, но электроустановка имеет вращающиеся части. Коэффициенты отражения света от потолка, стен, расчётной поверхности площади помещения: ρп=0,5 ρс=0,3 ρр=0,1.
Определим индекс помещения:
Для вычисленного индекса помещения и коэффициентов отражения по таблице 3-1 [3] коэффициент использования осветительной установки будет Иоу=54%.
Определим оптимальное расстояние между светильниками:
Принимаем оптимальное расстояние между светильниками равное 1,5 метра. Изобразим схему размещения светильников в помещении:
Рис.6 Схема расположения светильников
Определим световой поток одного светильника :
Где:
Kз – коэффициент запаса ОУ; принимаем равным 1,3.
Z – коэффициент неравномерности освещения, принимаем равным 1,15;
n – количество светильников, 2 шт.
По справочным таблицам выбираем лампы накаливания ЛН100 мощностью 100 Вт, со световым потоком Фсв=1320 лм при напряжении 220 В.
Установленная мощность осветительной установки:
Руст = nРсв = 8100 = 800 (Вт).
Составим сводную таблицу всего оборудования входящего в состав спроектированной вентиляторной установки, при этом укажем необходимое количество каждого элемента и стоимость единицы продукции (таблица1).
Таблица 1
|
Наименование оборудования |
Количество, шт, м |
Цена 1шт, грн |
Сумма, грн |
|
1.Асинхронный двигатель марки 4А200M4У3 |
1 |
7500 |
7500 |
|
2.Вентилятор серии ВР 80-70-10 В |
1 |
8500 |
8500 |
|
3.Воздухопровод прямоугольный D=0,91 м, металлический |
11.24 |
93 |
1045.32 |
|
4. Воздухопровод прямоугольный D=0,95 м, металлический |
30.5 |
93 |
2836.5 |
|
5. Воздухопровод прямоугольный D=0,88 м, металлический |
32.1 |
93 |
2985.3 |
|
6. Воздухопровод прямоугольный D=0,85 м, металлический |
11.14 |
93 |
1036.02 |
|
7. Воздухопровод прямоугольный D=0,83 м, металлический |
35.72 |
93 |
3321.9 |
|
8. Воздухопровод прямоугольный D=0,8 м, металлический |
38.2 |
93 |
3552.6 |
|
9.Воздухоохладитель ВУП-16х6х2500-2 |
1 |
2600 |
2600 |
|
10. Воздухоохладитель ВУП-16х6х1000-6 |
6 |
1500 |
9000 |
|
11.Клинкет серии ЭМК |
6 |
520 |
3120 |
|
13.Муфта соединительная |
26 |
60 |
1560 |
|
14.Крестовина |
2 |
250 |
500 |
|
15.Тройник |
15 |
200 |
3000 |
|
16.Прямой уголок 900 |
7 |
130 |
910 |
|
17.Механический фильтр серии МФ |
1 |
800 |
800 |
|
18.Тиристоры Т142-80 |
6 |
130 |
780 |
|
19.Предохранители ПН2-30 |
6 |
15 |
90 |
|
20.Резистор серии ПЭВ |
3 |
20 |
60 |
|
21. Конденсатор серии К31-11-3 |
3 |
10 |
30 |
|
22.Тепловое реле серии ТРН-10 |
1 |
70 |
70 |
|
23.Диод марки Д246 |
1 |
20 |
20 |
|
24.Реле напряжения серии РН-50 |
1 |
90 |
90 |
|
25.Кнопочный пост в сборе на 8 кнопок |
1 |
250 |
250 |
|
26. Светодиоды марки T8-WG 12V-RED (красные) |
7 |
15 |
105 |
|
27. Магнитный контактор серии ПМЕ – 222 |
1 |
200 |
200 |
|
28. Магнитный контактор серии КМИ – 109-10 |
6 |
180 |
1080 |
|
29. Блок питания 220/12 В |
1 |
400 |
400 |
|
30. Блок управления |
1 |
3250 |
3250 |
|
31. Автоматический выключатель ВА-53-43 |
2 |
560 |
1120 |
|
32. Автоматический выключатель ВА53-41 |
2 |
500 |
1000 |
|
33 Автоматический выключатель ВА 52- 31 |
2 |
310 |
620 |
|
34. Рубильник – разъединитель РЕ19 |
2 |
110 |
220 |
|
35. Рубильник – разъединитель CHNT |
2 |
110 |
220 |
|
36.Делитель напряжения |
1 |
50 |
50 |
|
37.Переключатель 6-ти позиционный |
1 |
20 |
20 |
|
Итого |
61941 грн. |
Таким образом, в результате подсчета было получено, что только стоимость оборудования, включая систему управления, составляет 61941 грн. Как правило монтаж обходиться 20-30% стоимости покупного оборудывание
Стоимость монтажа – 18582 грн.
15.Расчет стоимости кабельной продукции ЭУ
|
Кабель(шино провод) |
Стоимость метра кабеля(шино провода), грн |
Количество метров |
Общая стоимость, грн |
|
От ТП к ВРУ ШМА 80х8(3 полосы) |
230 |
40 |
9200 |
|
От ВРУ к РП АСБ 4×185 |
86 |
75 |
6450 |
|
От РП к АРВ и двигателю АВВГ 4×25 |
4 |
33.2 |
132.8 |
|
Итого по кабельной продукции |
15782.8 |
16.Расчет стоимости 1кВт установленной мощности ЭУ.
ΣС- стоимость покупного электрооборудования и кабельной продукции
ΣС=61941+15782.8=77723.8 грн
С учетом затрат на пуско-монтажные работы стоимость всей ЭУ составляет:
К= ΣС +(0,25÷0,3)· ΣС=77723.8+18582=93305.8 грн.
Следовательно 1кВт установленной мощности ЭУ будет равен:
==2521.77 грн./кВт
17.Вывод
В ходе данного курсового проекта я рассчитал вентиляционную установку приточной вентиляции литейного цеха. Так как тепловыделение в литейном цехе достаточно большое возникла необходимость установки в систему вентиляции воздухоохладителей типа ВУП-16 с теплоотводом 56 кВт(6 штук) и 188 кВт, был выбран двигатель с короткозамкнутым ротом(рекомендуемый для вентиляционной установки) 4А200M4У3 мощностью 37 кВт и вентилятор серии ВР 80-70-10 В с производительность 25000 м3/час. Была спроектирована схема управления с использованием силовых тиристоров, что позволило исключить из схемы управления автотрансформатор и улучшить систему регулирования скорости работы двигателя.Также система управления имеет средства защиты от перегрева двигателя и защиту от коротких замыканий. Важно что для беспрерывной работы вентиляционной установки было применена система резервного ввода питания, хотя ВУ и является потребителем второй категории, но учитываю тепловыделения в литейном цехе такая система оправдывает себя. АРВ также включает в себя систему управления и сигнализации.
Литература
1. Большам Я.М. Справочник по проектированию электроснабжения, линий электропередачи и сетей.1975г. стр.695
2. Молчанов Б.С. Проектирование промышленной вентиляции. 1970г.
3. Волков О.Д. Проетирование вентиляции промышленного здания. 1988г.
4. ЕСКД. 2002 г.
5. Кострюков В.А. Сборник примеров по расчету вентиляции и отопления Ч2.1962г.
6. Родин.А.Н.Проектирование вентиляции промышленных зданий 1997г.
7. Кравчик М.М.Справочник по Асинхронным двигателям0 серии 4А 1982г
8.Каталог кабелей и шинопроводом завода «Южкабель.