Допускается к защите 2 страница

Приведённый выше метод является упрощённым и как следствие даёт значительную погрешность. Поэтому, при выполнении дипломного проекта, предпочтение отдаётся численным методам расчёта самозапуска [50], которые помимо всего прочего, позволяют учитывать изменение активного сопротивления в момент выбега, а также вид механизма при помощи показателя степени в выражении (5.22).

5.8.4 Проектирование электрического освещения

Основной задачей данного раздела является решение следующих вопросов:

–выбор системы освещения;

–выбор источников света;

–определение нормированной освещённости и коэффициента запаса;

–выбор светильников;

–определение мест расположения и способа установки светильников;

–светотехнический расчёт;

–электротехническая часть.

Выбор системы освещения

Выбор системы освещенияпроизводится на основе рекомендаций [51] и осуществляется между системами общей (равномерной или локализованной) и комбинированной (совокупность общего и местного освещения). Применять только местное освещение запрещено.

При выборе системы освещения в пояснительной записке следует обосновать её применение на основе анализа следующих критериев:

– назначение помещения;

– однотипность и точность выполняемых работ;

– плотность расположения рабочих мест;

– наличие громоздкого затеняющего оборудования;

– применение станков, укомплектованных светильниками местного освещения;

– необходимость в определённом или изменяемом направлении светового потока.

Выбор источников света

Выбор источников света определяется главным образом экономическими соображениями и требованиями к цветопередаче. Применение разрядных источников света в большинстве случаев предпочтительнее.

Общие рекомендации по выбору источников света

При выборе источников света для производственных помещений необходимо руководствоваться двумя основными рекомендациями в большей степени относящимися к общему освещению и к общему освещению в системе комбинированного:

1. Отдавать предпочтение разрядным лампам, как энергетически более экономичным и обладающим большей продолжительностью горения, чем лампы накаливания.

2. Для уменьшения первоначальных затрат на осветительные установки и расходов на их эксплуатацию следует по возможности применять лампы наибольшей мощности, но без ухудшения при этом качества освещения. Необходимо также считаться с тем, что в некоторых случаях укрупнение мощности ламп и сокращение числа светильников может приводить к заметным затенениям, вызванными высоким производственным оборудованием или к резкому понижению освещенности на значительной площади при выходе из строя одного светильника.

Рекомендации по выбору разрядных ламп (люминесцентные лампы, дуговые ртутные лампы, металлогалогенные лампы и т.д.):

Люминесцентные лампы следует применять при следующих условиях:

– повышенные требования к цветопередаче (административно-конторские помещения, конструкторские бюро, лаборатории);

– небольшая высота установки светильников (не более 3,5-6 м);

– в установках одного общего освещения помещений, в которых выполняются зрительные работы наивысшей, очень высокой и высокой точности, характеризуемые разрядами I, II, III в соответствии c [51].

Ртутные лампы высокого давления (ДРЛ), металлогалогенные (ДИЛ, ДРИ), натриевые (ДНаТ) следует применять при следующих условиях:

– в производственных помещениях значительной высоты – 8 м и более;

– при отсутствии требований к цветопередаче.

При высоте установки светильников от 4 до 6 м могут применяться лампы как люминесцентные, так и ДРЛ, а при отсутствии требований к цветопередаче тип ламп выбирается с учетом особенностей и характера производства и облегчения доступа к светильникам для обслуживания. Как показывает опыт проектирования, в механических и других аналогичных цехах машиностроительных заводов при высоте установки светильников 6 м и более предпочтение отдается лампам ДРЛ (ДРИ, ДНаТ, ДРИЗ) при которых существенно упрощается эксплуатация осветительных установок.

Рекомендации по выбору ламп накаливания:

Область применения в настоящее время мала.

Лампы накаливания следует применять при следующих условиях:

– при общем освещении во вспомогательных и подсобных помещениях без постоянного пребывания людей;

– при общем освещении некоторых производственных помещений с грубыми зрительными работами, не требующими высокой освещенности;

– при невозможности использования разрядных ламп (например, осветительные установки, питаемые постоянным током, или переключаемые на него в аварийном состоянии);

– установки, в которых могут иметь место хотя бы кратковременные понижения напряжения до уровня ниже 90% номинального;

– при специальных повышенных требованиях по ограничению радиопомех;

– в помещениях с условиями среды, для которой отсутствуют светильники с разрядными лампами (взрывоопасные, с высокой температурой воздуха и т.п.);

Определение нормы освещённости

Определение освещённости, которую должна обеспечить осветительная установка, рекомендуется осуществлять по отраслевым нормам [51]. При этом, нормируется минимальная освещённость в зависимости от названия помещения или его части, типа источника света и принятой системы освещения.

Общими нормами освещённости следует пользоваться при отсутствии утверждённых отраслевых норм. В случаях, когда из-за недостаточной характеристики технологического процесса или неясности назначения помещения выбор нормы затруднителен, следует принимать высшую по возможным вариантам, так как в процессе эксплуатации уменьшить мощность установки гораздо проще, чем её увеличить.

Выбранная норма освещённости Е всегда умножается на коэффициент запаса К, определяемый по [52] и зависящий от запылённости помещения и применяемого источника света.

Выбор светильников

Производится исходя из назначения осветительной установки, высоты помещения, нормы освещенности, экономичности с учётом соответствия условиям окружающей среды, которое проверяется по справочным таблицам [52].

Определение мест и высоты установки светильников

Светильники общего освещения в помещениях могут располагаться равномерно или локализовано.

В помещениях, где предусматривается общее равномерное освещение лампами накаливания, ДРИ и ДРЛ, натриевыми лампами, светильники рекомендуется располагать по вершинам квадратных или прямоугольных полей с отношением большей стороны L_а к меньшей L_в не более чем 1,5 или по вершинам ромбических полей с острыми углами при вершинах, близкими к 60^о.

Светильники с люминесцентными лампами обычно размещаются рядами без разрывов или с разрывами между светильниками при условии, что расстояние между концами соседних светильников (d) не превышает половины высоты установки светильников над рабочей поверхностью h.

Ряды светильников целесообразно располагать параллельно стенам с окнами или рядам колонн помещения. Светильники с четырьмя люминесцентными лампами и более, размещать сплошными рядами или радами с разрывами не обязательно. Они могут располагаться так же, как светильники с лампами накаливания и ДРЛ.

Локализованное освещение предполагает расположение светильников на не одинаковых расстояниях друг от друга. Это вызывается наличием громоздкого или высокого оборудования, разным назначением различных частей помещения, необходимостью в определенном направлении светового потока, не частым расположением рабочих мест.

Высота установки светильников общего освещения в производственных помещениях обуславливается прежде всего высотой самих помещений и наличием в их верхней зоне каких-либо частей производственного оборудования, транспортных средств и инженерных коммуникаций. К таким устройствам относятся, например, различные подвесные конвейеры и транспортеры, мостовые краны, кран-балки, монорельсовые пути для тельферов, вентиляционные короба, трубопроводы разного назначения и т.п.

Не менее важным является характер, размещение и высота производственного оборудования, а также расположение рабочих зон и других мест, требующих освещения. В цехах, где предусматривается локализованное освещение, например, при работе на конвейерах, светильники целесообразно приближать к рабочей зоне и устанавливать на относительно небольшой высоте (2,5…4м.). В помещениях с невысоким оборудованием, например, металлообрабатывающие станки, ткацкие машины, рабочие столы и т.п., оптимальной высотой является высота 3,5…5 м. В невысоких помещениях (до 3 м) светильники рекомендуется устанавливать возможно ближе к потолку.

При выборе размещения светильников общего освещения в производственных зданиях руководствуются следующими рекомендациями, направленными на повышение качества и экономичности осветительных установок и создание необходимых удобств при их эксплуатации:

На экономичность и равномерность общего освещения оказывает влияние отношение l = L/h расстояния между соседними светильниками или рядами светильников L к высоте их установки над рабочей поверхностью h, которые следует применять в пределах рекомендованных [52] значений.

Уменьшение рекомендуемых отношений может быть допущено, если это вызвано строительными особенностями помещения, влияющими на размещение светильников, при необходимости обеспечения нормированных качественных характеристик освещения (показателя ослепленности и коэффициента пульсации) или если при источниках света наибольшей возможной мощности не обеспечиваются требуемые значения освещенности.

В рабочих помещениях с общим равномерным освещением расстояние от крайних светильников или крайних рядов светильников до стен l рекомендуется принимать примерно втрое меньше, а в нерабочих и вспомогательных помещениях – вдвое меньшим, чем расстояние между рядами светильников L. Для компенсации снижения освещенности в концах рядов люминесцентных светильников устанавливаются дополнительные светильники или уменьшаются разрывы между светильниками в конце ряда.

Светотехнический расчёт

Все многообразие применяемых способов расчета освещения сводится к двум принципиально отличным методам, из которых первый именуется точечным методом, а второй – методом коэффициента использования светового потока. Те или иные упрощенные приемы расчета, такие, как таблицы удельной мощности, основаны на одном из двух указанных методов и самостоятельными методами не являются.

Метод коэффициента использования светового потока

Отношение светового потока, падающего на расчетную поверхность, ко всему световому потоку, излучаемому светильниками, установленными в помещении, называется коэффициентом использования.

Расчет освещения методом коэффициента использования применяется в случаях, когда освещенность должна создаваться в горизонтальной плоскости по всей площади помещения, без выделения каких-либо отдельных точек или зон. Из этого следует, что метод коэффициента использования можно применять для расчета общего равномерного освещения помещений с достаточно светлыми потолками, стенами и полом и при отсутствии существенных затенений.

Методом коэффициента использования можно рассчитывать освещение в большом диапазоне строительных параметров – длины, ширины и высоты помещений, для разных сочетаний коэффициентов отражения поверхностей помещения и при использовании источников света и светильников разных типов.

Точечный метод

Этот метод расчета позволяет определять освещенности в отдельных точках, лежащих в произвольно ориентированных плоскостях, при любой неравномерности распределения светового потока по помещению и с учетом, в случае необходимости, затенений, создаваемых производственным оборудованием или другими высокими предметами, находящимися в помещении.

Расчет освещенности ведется по силе света, направленной от каждого светильника на бесконечно малую площадку, расположенную в рабочей плоскости. По этой причине метод расчета получил название точечного. Метод учитывает только прямой световой поток, излучаемый светильником в направлении рабочей плоскости.

Точечный метод применяется для расчета общего (в том числе равномерного) освещения помещений с темными, плохо отражающими свет потолками, стенами и полом, при расположении рабочих поверхностей, на которых нормируется освещенность, в горизонтальной, любых наклонных и вертикальных плоскостях, а также для расчета локализованного, аварийного и местного освещения. Наиболее часто этим методом рассчитывается освещение высоких производственных помещений, в которых устанавливаются светильники с кривыми сил света типов К (кондектированная) и Г (глубокая).

Если методом коэффициента использования светового потока воспользоваться нельзя и в тоже время необходим учет отраженной составляющей освещенности (светильники не о носятся к классу светильников прямого света), то расчёт необходимо вести по комбинированному методу. Этот метод позволяет найти прямую составляющую освещенности по точечному методу, а отраженную – по методу коэффициента использования светового потока.

При расчетах освещения по любому из указанных методов отклонение освещенности, полученной по расчету, от нормируемой считается допустимым не более чем на –10 +20%. Если отклонения превышают указанные пределы, необходимо переходить на какой-либо другой вариант выполнения осветительной установки (например, увеличивать или уменьшать число светильников или мощности ламп, изменять размещение светильников и т.п.).

Электрическая часть

Этапы электротехнического расчета осветительной сети:

–выбор напряжения осветительной сети;

–определение схемы питания электрического освещения;

–выбор мест установки групповых щитков и компоновка групповой сети;

–расчет осветительной сети.

Выбор напряжения осветительной сети:

Для питания осветительных приборов общего внутреннего и наружного освещения, как правило, должно применяться напряжение не выше 220 В переменного или постоянного тока. В помещениях без повышенной опасности напряжение 220 В может применяться для всех стационарно установленных осветительных приборов вне зависимости от высоты их установки.

Напряжение 380 В для питания осветительных приборов общего внутреннего и наружного освещения может использоваться для металлогалогенных и натриевых ламп при обязательном соблюдении требований [62] техники безопасности.

В помещениях с повышенной опасностью поражения электрическим током и в особо опасных при высоте подвеса осветительных приборов общего освещения менее 2.5 м применение напряжения 220 В возможно при соблюдении условий, оговоренных в [62].

Для питания электрического освещения наиболее часто применяется система трехфазного тока с глухозаземленной нейтралью напряжением 380/220В. В этом случае напряжение по отношению к земле составляет 220В, что, допускается для осветительных установок. Источники света присоединяются к сети между фазными и нулевыми проводами.

Схемы питания электрического освещения:

Осветительные сети, прокладываемые от источников питания (обычно трансформаторных подстанций) до светильников, разделяются на следующие составные части:

1 – питающая осветительная сеть – сеть от РП подстанции или ответвления от ВЛЭП до ВУ, ВРУ, ГРЩ.

2 – распределительная сеть – сеть от ВУ, ВРУ, ГРЩ до распределительных пунктов, щитков и пунктов приёма питания наружного освещения.

3 – групповая сеть – сеть от щитков до светильников, штепсельных розеток и других электроприёмников.

Наиболее подробно схемы питания электротехнического освещения описаны в учебной и справочной литературе [13].

Выбор мест установки групповых щитков и компоновка групповой сети:

Щитки, имеющие автоматы, рубильники или выключатели, которыми включается освещение, устанавливают на доступной для обслуживания высоте.

Для уменьшения протяженности и сечения проводов групповой сети щитки устанавливают по возможности в центрах осветительной нагрузки. В зданиях и помещениях значительной площади и протяженности (площадь несколько тысяч кв. м., протяженность – сотни метров) большое значение приобретает вопрос выбора количества щитков и расстояния между ними. В большом цехе можно установить много щитков на сравнительно небольшом расстоянии один от другого или, наоборот, число щитков сократить, увеличив интервал между ними

При компоновке групповой сети следует учитывать следующие рекомендации:

– каждая групповая линия, отходящая от щитка, защищается установленными на щитке предохранителями или автоматами.

– групповые линии могут быть как однофазными, так и трехфазными.

– количество и мощность светильников, присоединяемых к одной линии, ограничиваются [62]. При этом групповые линии внутреннего освещения должны быть защищены плавкими вставками или автоматами на ток не более 25 А, и только для групповых линий, питающих газоразрядные лампы мощностью 125 Вт и более и лампы накаливая мощностью 500 Вт и более, разрешается увеличивать ток аппаратов защиты до 63 А. Тем самым ограничивается общая мощность питаемых групповой линией светильников.

Кроме того, ограничивается количество светильников на каждую фазу групповой линии:

–не более 20 ламп накаливания, ламп ДРЛ, металлогалоидных, натриевых;

–не более 60 (75, 100) люминесцентных ламп устанавливаемых в световых потолках при мощности ламп соответственно до 80 (40, 20) Вт.

Расчет осветительной сети

Сечение проводов выбираются, исходя из следующих условий:

– проводники должны допускать протекание по ним расчетного тока осветительной нагрузки, не нагреваясь выше предельно допустимой температуры - расчет по току нагрузки;

– напряжение на источниках света должно быть не ниже определенных значений – расчет по потере напряжения;

– механическая прочность проводов и кабелей должна быть достаточной для данного вида электропроводки – выбор сечений проводников по механической прочности.

Из трех сечений, определенных исходя из указанных условий, должно приниматься большее.

Выбор сечений проводов по нагреву

Нормами [11] установлены наибольшие допустимые температуры нагрева жил проводов и исходя из этого, определены длительно допустимые токовые нагрузки для проводов и кабелей в зависимости от материала их изоляции и оболочки и условий прокладки. Значения токов приняты для температуры окружающего воздуха и земли .

Расчёт значений тока в линиях производится по формуле:

, (5.8.30)

где – расчётная нагрузка, кВт;

– коэффициент, зависящий от напряжения и системы сети, коэффициента мощности нагрузки. Значения коэффициента для случая равномерной загрузки фаз приведены в [52].

Расчетная нагрузка определяется по методу коэффициента спроса, который для групповых линий и для сетей аварийного и наружного освещения принимается равным единице, а для питающих сетей лежит в пределах от 0,6 до 1,0 в зависимости от назначения помещения и установленной мощности освещения [52].

При определении расчетной нагрузки в сетях с разрядными лампами необходимо учитывать потери в пускорегулирующих аппаратах (ПРА). Для этого установленная мощность ламп умножается на коэффициент потерь равный 1.1 для ламп ДРЛ, натриевых, металлогалоидных, 1,2 для люминесцентных ламп при применении стартерных схем.

Расчёт сети по потере напряжения

Допустимые (располагаемые) потери напряжения в осветительной сети (т.е. потери напряжения на участке от источника питания до последней лампы) в % от номинального напряжения подсчитываются по формуле:

(5.8.31)

где – напряжение холостого хода на вторичной стороне трансформатора, % (принимается равным 105%);

– наименьшее напряжение, допускаемое у ИС, % (принимается равным 95% [51]).

– потери в трансформаторе, приведённые ко вторичному номинальному напряжению и зависящие от мощности трансформатора, его загрузки и коэффициента мощности нагрузки, %.[52].

Сечение провода S, (), при заданном значении допустимой потери напряжения , (%) можно определить по формуле:

, (5.8.32)

где С – коэффициент, зависящий от материала провода и напряжения сети [52];

М – момент нагрузки, , равный произведению нагрузки, (кВт), на длину участка линии L, (м), определяют на данном участке и всех последующих с тем же числом проводов в линии;

Sm – моменты всех ответвлений, питаемых данным участком и имеющих другое число проводов;

a - коэффициент приведения моментов последующих участков к предыдущему.

Для определения потери напряжения в сетях с РЛ значения следует умножить на коэффициент Кр, учитывающий увеличение потерь за счет протекания по осветительной сеть реактивной мощности [52].

Вышеприведённые формулы предназначены для сетей с симметричным распределением нагрузок по фазам. Для несимметричных линий потери напряжения определяются по [52].

Выбор сечений проводов по механической прочности :

В большинстве случаев обходятся без проведения расчётов. Достаточно соблюдать установленные [52,64] минимальные сечения проводов и предельные расстояния между точками крепления проводов. Следует также соблюдать наименьшие сечения заземляющих и нулевых проводов [63].

При защите трёхфазных осветительных питающих и групповых линий предохранителями или однополюсными автоматическими выключателями при любых источниках света сечение нулевых рабочих проводников следует принимать равным сечению фазных проводников [62].

Сети внутреннего освещения жилых, общественных и бытовых зданий следует выполнять медными проводниками, а сети наружного освещения – кабельными или воздушными линиями с алюминиевыми жилами с использованием самонесущих изолированных проводов.

5.8.5 Учет электрической энергии

Вопросы рационального и экономного расходования электроэнергии приобретают все более важное значение, вследствие этого основной задачей данного раздела дипломного проекта является организация качественной системы учёта ЭЭ.

Организация учета электроэнергии на предприятии сводится к решению двух вопросов:

1. организация коммерческого (расчетного) учета;

2. организация технического учета и создание автоматической системы контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ).

Коммерческий учет – учет электрической энергии, связанный с финансовыми расчетами производителя и потребителя энергии [53]. Счетчики, предназначенные для расчетного учета, называют счетчиками коммерческого учета.

В дипломном проекте необходимо определить границу балансовой принадлежности электросети энергоснабжающей организации и потребителя [10]. Счетчики коммерческого учета устанавливаются на границе балансовой принадлежности. На принципиальной электрической схеме предприятия показать места установки счетчиков. Классы точности счетчиков и измерительных трансформаторов для коммерческого учета выбирать в соответствии c [11].

Производится расчет допустимых коммерческих потерь измерительного тракта, то есть комплекса трансформатора тока, трансформатора напряжения и счетчика. Допустимую погрешность в процентах измерительного тракта в сторону завышения показаний d₊ определяют по [54], а в сторону занижения показаний — по формуле приведенной из [54]:

где – нормированный класс точности измерительного трансформатора напряжения.

Допустимые значения погрешностей учета электроэнергии в месте раздела балансовой принадлежности определяются по формулам [54]:

в сторону завышения ;

в сторону занижения

где d_i доля электроэнергии по отношению к суммарному поступлению на объект, зафиксированная i-м счетчиком; n – общее число счетчиков; n_п и n_о – числа счетчиков, фиксирующих поступление и отпуск электроэнергии, подключенных через измерительные трансформаторы тока.

Для контроля расхода электроэнергии внутри предприятия и расчета удельных норм расхода энергоресурсов служит технический учет электроэнергии [53].

Для организации технического учета электроэнергии необходимо определить, в каких цехах расположено основное оборудование, используемое технологическими линиями проектируемого предприятия, а также, к каким подстанциям подключены отдельные энергоемкие агрегаты. Счетчики технического учета устанавливаются в ячейках КРУ выбранных цеховых трансформаторных подстанциях. На принципиальной электрической схеме предприятия показать места установки счетчиков. Классы точности счетчиков и измерительных трансформаторов для технического учета выбирать в соответствии с [11].

Применение АСКУЭ позволяет организовать постоянный мониторинг потребления энергоресурсов и в частности оперативный сбор сведений о потреблении электрической энергии каждым подразделением предприятия, снизить заявленный максимум, регулировать нагрузку в часы максимума.

Комплекс технических средств АСКУЭ на энергообъекте включает:

– счетчики электроэнергии (электронные или индукционные, дополненные датчиками импульсов), подключенные к контролируемым присоединениям;

– один или несколько контроллеров, обеспечивающих автоматический сбор информации от счетчиков, ее обработку и хранение, подготовку файла данных для передачи на следующий уровень управления;

– диспетчерские и контрольные пункты, на которые происходит сбор и обработка информации по предприятию.

В дипломном проекте необходимо изобразить структурную схему АСКУЭ [55], [56], используя данные установки счетчиков коммерческого и технического учета, определенные выше. Структурная схема АСКУЭ представлена на рисунке 5.8.6: RS-232 и RS-485 – интерфейсы каналов связи; контрольный пункт, в который стекается вся информация со счетчиков.

Рисунок 5.8.6 – Структурная схема АСКУЭ

5.8.6 Энергоаудит

Энергетический аудит – технико-экономическое инспектирование систем энергогенерирования и энергопотребления предприятия с целью определения возможностей экономии затрат на потребляемые топливно-энергетические ресурсы, разработки технических, организационных и экономических мероприятий, помогающих предприятию достичь реальной экономии денежных средств за счет снижения энергетической составляющей в себестоимости продукции. Экономия достигается путем выявления и устранения нерационального расходования энергии, внедрения более экономичных схем и процессов, адаптирующихся к меняющимся условиям работы, использования постоянно действующей системы учета расхода и анализа энергопотребления, позволяющих постоянно контролировать эффективность использования энергоресурсов, а также системы организационных и экономических мер, стимулирующих экономию тпопливно-энергетических ресурсов [57].

Так как на стадии проектирования нельзя предусмотреть источники нерационального использования энергии на работающем предприятии, то в дипломном проекте искусственно задается неэкономное потребление электроэнергии. Необходимо предложить энергосберегающее мероприятие и рассчитать его эффективность.

Примеры экономически эффективной эксплуатации электрообору-дования:

1. Выбор экономичного режима работы трансформаторов (при росте или снижении нагрузки цеха) [58];

2. Замена малозагруженных асинхронных двигателей двигателями меньшей мощности (при нагрузке электродвигателя более 70% номинальной мощности замена его не целесообразна; при нагрузке в пределах 45 – 70% номинальной мощности целесообразность его замены должна быть рассчитана [58]; при нагрузке менее 45% номинальной мощности следует заменить двигатель на менее мощный). Необходимо заметить, что замена малозагруженных двигателей встроенных в механизм дорога и сложна, поэтому практически нецелесообразна.

Дата добавления: 2015-06-26