Дипломная работа: Електропостачання металообробного цеху ВАТ "Завод ім. Фрунзе"

ВСТУП

Забезпечення енергетичної безпеки України багато в чому залежить від ефективного управління паливно-енергетичним комплексом. З огляду на це нагальним питанням політики нашої держави є сьогодні відродження паливно-енергетичного комплексу країни й врахування загальних тенденцій розвитку паливно-енергетичних комплексів у державах світу при формуванні нової системи ресурсного забезпечення енергетики країни з мінімізацією і диверсифікацією закордонних поставок палива. Активізація процесів забезпечення власними енергоресурсами сприяє не тільки енергобезпеці й енергоефективності країни, а й енергозбереженню та екологічній гармонізації розвитку суспільного виробництва, що обумовлює актуальність дослідження окреслених питань, проблем і перспектив відродження паливно енергетичного комплексу України.

Економіко-організаційні питання розвитку паливно-енергетичного комплексу України, оптимізації енергозберігаючої політики, формування реальних паливно-енергетичних балансів на рівні держави, а також окремих регіонів, галузей розглядалися в дослідженнях вітчизняних та зарубіжних учених. Аналіз останніх розробок, присвячених проблемам розвитку паливно-енергетичного комплексу, забезпечення енергетичної безпеки країни свідчить, що однією з невирішених частин загальної проблеми є удосконалення організаційно-економічного механізму управління ресурсним забезпеченням енергетичної безпеки України, його ланок і елементів на основі виявлення передумов відродження паливно-енергетичного комплексу країни й обґрунтування напрямків його розвитку.

Важливою складовою енергетичного комплексу є електроенергетика, без якої неможливо уявити роботу будь-якого підприємства.

Задачею дипломного проекту є створення економічного, безпечного і надійного електропостачання металообробного цеху ВАТ «Завод ім. Фрунзе» з використанням сучасного устаткування.

1 СИЛОВЕ УСТАТКУВАННЯ

1.1 Характеристика цеху з визначенням категорії пожежно- і вибухонебезпечності

1.1.1 ВАТ «Завод ім. Фрунзе» виробляє перфорований лист для будівництва та дизайну, комплектуючі деталі для механізмів і обладнання різної складності, нестандартні корпусні металоконструкції, складні профілі високої точності, полотна ґратчасті для сільскогосподарських машин, сітки металеві для сантехніки, секції огородження, контейнери для сміття, металеві меблі тощо.

Левову долю у виробництві складає металообробка листового прокату. У дипломному проекті розглядаються інструментальна та ремонтно-механічна ділянки металообробного цеху. До складу інструментальної ділянки входять координатне відділення, відділення електроерозійної обробки, слюсарне та термічне відділення і лабораторія, які забезпечують виробництво якісним інструментом для виконання технологічних операцій.

Ремонтно-механічна ділянка укомплектована металорізальними верстатами різних груп: фрезерними, токарними, шліфувальними, свердлильними. Тут також встановлені преси гідравлічні та кривошипні. Перевезення вантажів здійснюють крани електричні та наземний електротранспорт.

Технологічне обладнання металообробного цеху, яке розглядається у дипломному проекті, розташоване на площі 1584 м². Перелік технологічного устаткування приведений у таблиці 1.1 пояснювальної записки.

Виробничі процеси на ділянках належать до категорії «Д» і «Г» відповідно ОНТП 24-86, за ПУЕ - не категоруються, що дає підставу для вибору електроустаткування в цеху у загальнопромисловому виконанні.

Припливні і витяжні вентиляційні установки, що обслуговують виробництво, подають свіже повітря у робочі приміщення та видаляють пил від виконання шліфувальних і заточувальних операцій. Важливе значення для якісного виконання робіт має освітлення робочої зони, тому у цеху природне освітлення через віконні отвори доповнюється штучним – загальним та місцевим. Загальне штучне освітлення виконане за допомогою люмінесцентних ламп, місцеве на окремих робочих місцях - за допомогою ламп розжарювання.

За ступенем небезпеки ураження електричним струмом приміщення цеху відносяться до категорії особливо небезпечних із-за наявності струмопровідного пилу, струмопровідної підлоги та можливості одночасного доторкання людини до металоконструкцій, що поєднані з землею, та до корпусів електроустаткування, які випадково опинилися під напругою.

Переміщення вантажів на слюсарній дільниці та у термічному відділенні здійснюють крани опорні електричні, а на інструментальному та ремонтно-механічному ділянках – наземний електротранспорт – електрокари.

Таблиця 1.1 – Перелік технологічного устаткування

1.2  Визначення категорії надійності і вибір схеми силової мережі

1.2.1  Конфігурація силової мережі, тобто розташування елементів мережі на плані цеху, а також її схема визначаються величинами електричних навантажень цеху і категорією електроспоживачів у відношенні надійності електропостачання.

1.2.2  Правилами улаштування електроустановок усі електроприймачі поділяються на три категорії у відношенні надійності електропостачання. Найбільш відповідальні електроустановки, які відносяться до першої категорії, не дозволяють перерви у електропостачанні, тому підведення електроенергії до них має бути забезпечено від двох незалежних джерел.

Електроспоживачі другої категорії надійності теж повинні мати резервне джерело живлення, тому для розподілення електроенергії у цехах, де переважна більшість електроприймачів віднесені до другої категорії надійності, необхідно вибирати двох трансформаторну підстанцію з незалежними введеннями електроенергії до трансформаторів на рівні високої напруги (6-10 кВ).

Електроспоживачі третьої категорії надійності можуть бути від'єднані від електропостачання у разі аварійної ситуації на час усунення пошкодження (до однієї доби) і не потребують резервного джерела живлення. Для таких навантажень зазвичай вибирають однотрансформаторну цехову підстанцію і найпростішу у технічному відношенні схему електропостачання.

1.2.3  Схеми електропостачання поділяються на радіальні, магістральні та змішані. Останні поєднують у собі елементи радіальних і магістральних схем і найчастіше використовуються на практиці.

Радіальні схеми розподілення електроенергії будуються на засадах незалежного отримання живлення окремими споживачами електроенергії від джерела. Вони доволі гнучкі і надійні, зручні в експлуатації, тому що пошкодження або ремонт однієї лінії не заважає усім іншим споживачам залишатися у роботі. Радіальні схеми зазвичай використовуються на першій ступені розподілення електроенергії у цеху - від трансформаторної підстанції до розподільчих пунктів, рідше - від розподільчих пунктів до окремих споживачів.

1.2.4  Радіальні схеми потребують значно більших капіталовкладень на зрівняння з магістральними, коли однією лінією електроенергія подається до декількох споживачів. Магістральні схеми забезпечують достатній рівень надійності електропостачання для електроспоживачів III категорії надійності, економічні, дозволяють виконувати монтажні роботи індустріальними методами.

1.2.5  У чистому вигляді магістральні і радіальні схеми розподілення електроенергії застосовуються рідко. Поєднання елементів тих і інших схем при створенні силової мережі на виробництві дозволяє раціонально і економічно використовувати достоїнства обох видів схем і забезпечувати необхідний рівень надійності електропостачання конкретних споживачів електроенергії.

1.2.6 Для металообробного цеху, де переважною більшістю встановлені споживачі третьої категорії надійності електропостачання, категорія виробничих процесів віднесена до класу «Д», попередньо вибираємо змішану схему силової мережі із застосуванням магістрального струмопроводу типу ШЗМ-16УЗ і розподільчих шаф типу ШВР, де встановлені автоматичні відмикачі на вході і на відхідних лініях. Таким чином, розподілення електроенергії на рівні 0,4 кВ у металообробному цеху передбачається здійснювати від трансформаторної підстанції через магістральний струмопровід до розподільчих шаф; від розподільчих пунктів окремими лініями за найкоротшими трасами електроенергія має надходити до кожного окремого електроприймач.

1.3 Розрахунок електричних навантажень

1.3.1 Електричні навантаження промислових підприємств визначають вибір усіх елементів системи електропостачання, потужність трансформаторних підстанцій, живлячих і розподільчих мереж. Тому правильне визначення електричних навантажень є вирішальним фактором при проектуванні електричних мереж.

1.3.2 Якщо електричне навантаження прийняти вищим за реальне, це може привести до перевитрат провідникового матеріалу і подорожчання будівництва; якщо навантаження прийняти нижчим за реальне – це приведе до зменшення перепускної спроможності мережі та до неможливості забезпечення нормальної роботи електроприймачів.

1.3.3 Існує декілька способів розрахунку електричних навантажень. Керівними матеріалами головного проектного інституту з проектування електропостачання РТМ 36.18.32-4-92 рекомендований для розрахунків способів впорядкованих діаграм або коефіцієнта розрахункових навантажень.

1.3.4 При цьому усі споживачі групуються за характерними категоріями з однаковими коефіцієнтами використання К_в і tgц, розрахунок ведеться за формою Ф636-92.

Розрахункове навантаження Р_р, кВт, визначають як:

Р_р = К_р * Р_с, (1-1)

де К_р – коефіцієнт розрахункового навантаження;

Р_с – споживана або середня активна потужність електроприймачів, кВт.

1.3.5 Для групи електроспоживачів одного режиму роботи середню активну та реактивну потужність навантаження, кВт і кВАр відповідно, знаходять за формулами:

Р_с = К_в * Р_н (1-2)

Q_с = К_в * Р_н * tgц (1-3)

де К_в – коефіцієнт використання;

Р_н – номінальна встановлена потужність групи електроприймачів, кВт;

tgц – коефіцієнт реактивної потужності.

При наявності в групі електроспоживачів з різними режимами роботи:

Р_с =Р_с (1-4)

Q_с=Q_с (1-5)

1.3.6 Коефіцієнт розрахункового навантаження знаходиться в залежності від ефективного числа електроприймачів n_е і коефіцієнта використання для цієї групи електроприймачів. Груповий коефіцієнт використання:

К_в =  (1-6)

Ефективне число електроприймачів для вузла живлення визначають за виразом:

n_в =  (1-7)

А при великій кількості електроприймачів – в цілому для цеху або для магістрального шино проводу – за виразом:

n_в =  (1-8)

Де УР_н – сумарна номінальна потужність у вузлі, кВт

Р_нмах – потужність найбільшого з електроприймачів у групі, кВт

1.3.7 Реактивна розрахункова потужність, кВАр, теж залежить від n_е:

Q_p = Q_c при n_е > 10 (1-9)

Q_p = 1,1 Q_c при n_е ≤ 10 (1-10)

1.3.8 Повна розрахункова потужність, кВА, визначають за виразом:

S_p =  (1-11)

Розрахунковий максимальний струм, А

І_р =  (1-12)

Де S_p – повна розрахункова потужність, кВА;

Uн – номінальна напруга живлення, кВ.

1.3.9 Приклад розрахунку для вузла ШР1

1.3.9.1 У вузлі ШР1 знаходяться верстати з позиціями: 9,10 потужністю 25,7 кВт, 5 потужністю 26,0 кВт, 4 потужністю 13,5 кВт, 3 потужністю 7,5 кВт, 1 потужністю 30,0 кВт, 2 потужністю 15,0, 62 потужністю 12,6 кВт, 56 потужністю 15,0 кВт, 48 потужністю 3,0 кВт, 52 потужністю 1,8 кВт, А4 потужністю 15,75 кВт.

1.3.9.2 За формулами (1-2) та (1-3) знаходжу середню активну та реактивну потужність навантаження для верстатів поз. 1…5, 9, 10, 48, 56, 62

Р_с = 0,17 * (25,7*2 + 26 + 13,5 + 7,5 + 30 + 15 + 12,6 + 15 + 3) = 34,8 кВт

Q_с = 0,17 * 174 * 1,17 = 40,7 кВАр

Для барабана поз. 52

Р_с = 0,14 * 1,8 = 0,25 кВт

Q_с = 0,14 * 1,8 * 1,17 = 0,3 кВАр

Для агрегату повітряно-опалювального поз. А4, в який входять електропривод та нагрівач

Для електроприводу

Р_с = 0,75 * 0,65 = 0,5 кВт

Q_с = 0,75 * 0,65 * 0,75 = 0,37 кВАр

Для нагрівача

Р_с = 15 * 0,65 = 9,75 кВт

Q_с = 15 * 0,65 * 0,33 = 3,22 кВАр

Для розподільчого пункту ШР1 за формулами (1-4) та (1-5) знаходимо сумарну середню активну та реактивну потужність навантаження

УР_с = 34,8 + 0,25 + 0,5 + 9,75 =45,3 кВт

УQ_с = 40,7 + 0,3 + 0,37 + 3,22 = 44,6 кВАр

1.3.9.3 Груповий коефіцієнт використання за формулою (1-6)

К_в =  = 0,24

Груповий tgц

tgц =  =  = 0,98

За формулою (1-8) визначаю ефективне число електроприймачів

n_e =  = 9, 21

Приймаємо n_e = 9 шт

За формулою (1-10) знаходжу реактивну розрахункову потужність

Q_p = 1,1 * 0,24 * 191,55 * 0,98 = 51,08 кВАр

За формулою (1-11) визначаю повну розрахункову потужність

S_p = = 78,61 кВА

За формулою (1-12) знаходжу розрахунковий максимальний струм

І_р =  = 199,58 А

Але при умові, що сума номінальних струмів від чотирьох найбільш потужних верстатів, які можуть одночасно працювати, за розрахунковий струм у вузлі ШР1 приймаємо струм 253 А.

1.4 Розрахунок і вибір компенсуючих пристроїв

1.4.1 Реактивний струм додатково завантажує лінії електропередачі, що призводить до підвищення перерізу проводів і кабелів, і відповідно до збільшення капітальних витрат на спорудження та експлуатацію зовнішніх та внутрішніх мереж малих і потужних промислових підприємств. Реактивна потужність поряд з активною враховується постачальником електроенергії і підлягає оплаті за діючими тарифами, а це складає чималу частину рахунків за електроенергію.

1.4.2 Найбільш ефективним способом зниження споживаної з мережі реактивної енергії є використання установок компенсації реактивної потужності – косинусних конденсаторних установок.

Застосування конденсаторних установок дозволяє:

-  розвантажити живлячі лінії електропередачі, трансформатори та розподільчі пристрої;

-  знизити витрати на оплату електроенергії;

-  зробити розподільчі мережі надійнішими та економічнішими;

-  при використанні певного типу установок знизити рівень вищих гармонік;

-  подавити перешкоди у мережі, знизити асиметрію фаз.

1.4.3 Як відомо, чим більша реактивна потужність при постійній активній потужності, тим нижчий коефіцієнт потужності cosц. Значення cosц для окремих категорій приймачів електроенергії великою мірою залежить від їх специфічних особливостей і режимів роботи. Наприклад, верстатне устаткування з циклічним режимом роботи, цехові крани при повторно-короткочасному режимі роботи, електрозварювальні трансформатори, індукційні електричні печі належать до групи споживачів з низьким значенням cosц. Разом з тим такі електроприймачі, як електричні печі опору, сушильні апарати і шафи, мають високе значення cosц (близьке до одиниці).

1.4.4 Зниження споживання реактивної потужності і електроенергії дозволяє значно підвищити поточний коефіцієнт потужності

сosц =  (1-13)

Заходи з підвищення коефіцієнту потужності поділяються на дві основні категорії:

-  природні, що пов’язані з покращенням використання встановленого електроустаткування;

-  штучні, що потребують використання спеціальних компенсуючи пристроїв.

1.4.5 До природних заходів умовно відносять використання синхронних двигунів в нових установках та заміну асинхронних двигунів на синхронні в існуючих, упорядкування технологічного процесу, що веде до покращення енергетичного режиму електрообладнання, зниження напруги на обмотках статора шляхом ручного або автоматичного перемикання з трикутника на зірку, якщо двигун завантажений на 30 - 40% від номінальної потужності, використання секціонованих обмоток двигунів, обмеження холостого ходу асинхронних двигунів тощо.

До штучних заходів підвищення cosц належать встановлення косинусних (статичних) конденсаторів або синхронних компенсаторів.

1.4.6 На промислових підприємствах застосовують, головним чином, косинусні конденсатори. Вони виготовляються як для низьких так і для високих напруг. Статичні конденсатори мають значні переваги перед іншими видами штучної компенсації, тому що їх установка не пов’язана з великими втратами потужність в них (0,004-0,005 кВт/кВАр), вони прості в обслуговуванні, не мають частин, які обертаються. Але водночас вони мають підвищену чутливість до підвищення напруги і практичну недоцільність відновлювального ремонту.

Необхідна потужність компенсуючого пристрою, Q_ку, кВАр, визначають за формулою

Q_ку = Р_р * (tgц₁ – tgц₂) (1-14)

Де Р_р – розрахункова активна потужність на шинах трансформатора, кВт

tgц₁ – коефіцієнт реактивної потужності до компенсації

tgц₂ – нормативний коефіцієнт реактивної потужності.

1.4.7 Нормативний коефіцієнт потужності повинен знаходитись у межах 0,92ч0,98 (tgц = 0,2…0,25), тобто розрахований вище коефіцієнт tgц = 1,09 (таблиця 1.2) необхідно підвищити до нормативного.

Q_ку = 318,23 * (1,09 – 0,24) = 270,5 кВАр

Приймаємо для компенсації конденсаторну установку УК-0,4-280У3 потужністю 280,0 кВАр з номінальним струмом І_н = 346,1 А.

1.4.8 Реактивну потужність Q_ку віднімаємо від розрахункової Q_р і розрахункову повну потужність, S_р, кВА, на шинах 0,4 кВ цехового трансформатора визначаємо з урахуванням компенсуючої потужності Q_ку

S_p =  (1-15)

S_p = = 347,44 кВА

Коефіцієнт потужності після компенсації становить

cosц =  =  = 0,92

що відповідає вимогам енергосистеми.

1.5 Розрахунок, вибір потужності і конструкції трансформаторної підстанції

1.5.1 Тансформатори є одним з основних видів електроустаткування, що забезпечують передачу та розподіл електроенергії від електричних станцій до споживачів. Вибір числа, типу і потужності трансформаторів обумовлюється величиною і характером електричних навантажень, розташуванням технологічного обладнання, експлуатаційними вимогами, умовами оточуючого середовища, тощо.

1.5.2 Трансформаторні підстанції повинні наближуватися до центру розташування споживачів електроенергії. З цією метою використовують внутрішньоцехові підстанції, які живлять окремі цехи або їх частини.

1.5.3 Підстанція, яку вибирають при проектуванні, повинна займати мінімум корисної площі у цеху, задовольняти вимогам електричної і пожежної безпеки і не повинна заважати технологічному процесу.

1.5.4 Оскільки споживачі металообробного цеху належить до ІІІ категорії надійності електропостачання, то немає потреби встановлювати в цеху два трансформатори. Але питання про встановлення одно- чи двох-трансформаторної підстанції остаточно вирішують за результатами техніко-економічних розрахунків.

1.5.5 Для електропостачання промислових підприємств широко використовують комплектні трансформаторні підстанції (КТП), які мають цілий ряд переваг перед звичайними, де окремо встановлюється силовий трансформатор, розподільчий пристрій низької напруги РПНН та інші складові.

КТП загалом з усіма апаратами захисту, вимірювальними приладами та допоміжними пристроями виготовляються, комплектуються та випробуються на заводі. До місця встановлення поступають у зібраному вигляді. Це дає великий економічний ефект, тому що прискорює і здешевлює будівництво, дозволяє вести роботи індустріальними методами.

1.5.6 Електромонтаж КТП постає лише у встановленні комплектного пристрою, його перевірці і приєднанню до електричної мережі. При цьому підвищується загальна якість електроустановки, надійність її роботи, зручність і безпечність обслуговування, досягається зручність і швидкість розширення підстанції під час реконструкції електрогосподарства на підприємстві.

1.5.7 У нашому випадку, коли в цеху встановлені споживачі ІІІ категорії, потужність електричних навантажень невелика, вибираємо одно- трансформаторну підстанцію на 630 кВА

S_нт > S_p (1-16)

630 > 567,44 кВА

1.5.8 Коефіцієнт завантаження при цьому складає

К_з =  =  = 0,9

що в межах допустимого

Отже приймаємо для установки в металообробному цеху підстанцію типу КТП-630/10/0,4-У3 з масляним трансформатором типу ТМ-630/10/0,4-У3.

1.6 Розрахунок живлячої мережі

1.6.1 Щоб розрахувати живлячу мережу необхідно знати розрахункові і граничні значення навантажень на кожний з розподільчих пунктів і на підстанцію загалом. Відповідно до цих параметрів вибирають переріз живлячих ліній та захисні апарати. Розрахункові навантаження визначенні нами і підрозділі 1.3.

1.6.2 Високовольтний кабель, що живить підстанцію, вибирається:

- за напругою та умовами прокладки;

- за тривало допустимим струмом навантаження;

- і перевіряється за економічною густиною струму.

1.6.3 Відповідно до першої з зазначених умов вибираємо кабель марки ААШв-10 напругою 10 кВ, який прокладається у траншеї.

1.6.4 Тривало допустимий струм навантаження, А, визначається номінальним струмом навантаження трансформатора з боку ~ 10 кВ

І_нт =  (1-17)

де S_нт – номінальна потужність трансформатора, кВА;

U_н – номінальна напруга трансформатора з боку ВН, кВ.

І_нт =  = 36,37 А

Такому навантаженню відповідаю переріз 16 мм².

1.6.5 Переріз вибраного кабелю, мм², перевіряють за економічною густиною струму, який визначають за виразом

S_e =  (1-18)

де І_доп – допустимий струм навантаження, А

j – економічна густина струму, А/мм².

1.6.5 Економічна густина струму залежить від матеріалу жил кабелю та кількості годин роботи підприємства за рік Т і вибирається за таблицею 1.3.36 з ПУЕ.

Для кабелю з алюмінієвими жилами та Т = 3000 ч 5000 год., j = 1,4 А/мм²

S_e =  = 26 мм²

Приймаємо кабель ААШв-10 3х35 мм².

1.6.6 Вибір перерізу живлячих кабелів марки ВВГ-660 від трансформаторної підстанції до ШР1чШР8, конденсаторної установки, освітлювальної мережі, а також до сусідньої ділянки, проводиться відповідно струму на кожен з пунктів за таблицею 1.2 даного проекту. Наприклад, для розподільчого пункту ШР7 типу ШВР-250-136-20У3 розрахунковий струм навантаження становить 168,8 А. Підключаємо ШР7 до магістрального шинопроводу кабелем марки ВВГ-660 3х70+1х35.

Згідно ПУЕ (п.3.1.16.) апарат захисту може бути віднесений від шинопроводу на відстань до 30 метрів, тому для захисту розподільчих пунктів ШР2чШР8 приймаємо автоматичний відмикач на їхньому вході, струм розмикання якого вибираємо відповідно до розрахункового струму навантаження, А,

І_нр = 1,25 * І_р (1-19)

де І_нр – номінальний струм розмикання автоматичного відмикача , А

1,25 – коефіцієнт запасу

І_р – розрахунковий струм навантаження, А.

Наприклад, для розподільчого пункту ШР7 розрахунковий струм навантаження склав 168,8 А, тоді

І_нр = 1,25 * 168,8 = 211 А.

Приймаємо уставку теплового розчеплювача вхідного автомату шафи ШР7 250 А.

Аналогічно розраховуємо інші захисні апарати живлячої мережі і заносимо до таблиці 1.3 разом з вибраними кабелями.

1.6.7 Вибір перерізу живлячої лінії для конденсаторної установки виконують за струмом, який становить 1,3 І_ку, А, тобто

Вибираємо кабель марки ВВГ-660 перерізом 2(3х120+1х50)

Конденсаторна установка підключається до шинопроводу через ящик силовий розриву, де захисним апаратом є запобіжник.

Струм спрацьовування запобіжника розраховують

І_пл.вст. = 1,6 І_{н ку}

Розрахунок живлячої мережі приведений в таблиці 1.3.

1.7 Розрахунок розподільчої мережі

1.7.1 Для запобігання надмірного нагрівання проводів і кабелів кожна ділянка електричної мережі повинна бути забезпечена захисним апаратом, який забезпечує відмикання аварійної ділянки при непередбачуваному збільшенні струмового навантаження вище за тривало допустиме. Захисними апаратами у силовій електричній мережі є запобіжники або автоматичні відмикачі, якими комплектуються розподільчі пристрої.

1.7.2 Розрахунок розподільчої мережі постає у виборі перерізу живлячих проводів та захисних апаратів для кожного окремого електроприймача.

1.7.3 Захисними апаратами на вихідних лініях у силових розподільчих шафах типу ШВР та ЯВР є автоматичний відмикач серії АЕ20. Номенклатура силових розподільчих пунктів серії ШВР розрахована на напругу 380/220 В, 50 Гц і на струми 250 і 630А.

Автоматичні відмикачі, що встановлені у розподільчих пристроях, мають номінальні струми від 63 до 250А і комбіновані розчеплювачі.

1.7.4 Номінальний струм, А, теплового розчеплювача вибирають за формулою

І_н.р. = 1,25 * І_н (1-20)

де І_н.р. – номінальний струм силового розчеплювача автомата, А;

І_н – номінальний струм захищуваної лінії (електроприймача), А;

1,25 – коефіцієнт запасу.

1.7.5 Переріз живлячих проводів вибирають за тривало допустимим струмом навантаження в залежності від ізоляції, матеріалу жил і способу прокладки відповідно до таблиць ПУЕ 1.3.4 … 1.3.22.

1.7.6 Наприклад, для поз. В1 – витяжна вентустановка – з номінальною потужність 4,0 кВт, cosц = 0,8, з = 0,9, номінальний струм, А, у лінії визначаємо за виразом

І_н =  (1-21)

І_н =  = 8,4 А

Отже вибираємо для живлення витяжної вентустановки кабель марки ВВГ – 660 перерізом 4х1,5 мм².

1.7.7 Уставка спрацьовування теплового розчеплювача за виразом (1-2) для поз.В1

І_н.р = 1,25 * 8,4 = 10,5 А

Для автомата АЕ2046 з номінальним струмом 63,0 А у розподільчому пристрої типу ЯВР-250-121-20У3 (ШР6) приймаємо коліброване значення струму для силового розчеплювача

І_н.р. = 12,5 А

Розрахунок живлячої мережі приведений в таблиці 1.4.

1.8 Організаційні та технічні заходи з енергозбереження

1.8.1 Людство споживає величезну кількість енергії, і потреби в ній збільшуються вдвічі кожні 25 років. З початку минулого століття енергоспоживання зросло більш ніж у 16 разів і найбільшу частку спожитих енергій складає електроенергетика.

Відповідно зріс і видобуток енергетичних ресурсів – вугілля, нафти, природного газу, гідроенергії. З’явилася атомна енергетика, але головне місце в загальному балансі, як і раніше, займають нафта, природний газ і вугілля. Гідроенергетика дає не більше 20 – 25% від кожного з них.

Подальше зростання видобутку енергетичних ресурсів для забезпечення потреб людства веде до порушення екологічного балансу планети і не може бути нескінченним. Тому гостро постає питання про раціональне використання на виробництві і в побуті енергетичних ресурсів взагалі і електроенергії зокрема.

1.8.2 Нагальним стало питання ощадливого ставлення до використання всіх видів паливно0енергетичних ресурсів на планеті та економічного витрачання первинної і перетвореної енергії і природних енергоресурсів в національному господарстві України.

Законодавчими державними актами і Україні підприємствам та установам регламентовано розробляти і впроваджувати організаційні і технічні заходи для зниження питомих витрат на виробництво продукції, виконання робіт і надання послуг встановленої якості, а також для суттєвого зниження витрат електричної енергії на шляху від підприємств-виробників до споживачів.

Такими заходами безпосередньо на місцях споживання електроенергії є:

-  підвищення завантаження силових трансформаторів відповідно вимог нормативних документів за категорією надійності електропостачання;

-  вирівнювання добових графіків навантаження підприємств з електроспоживання;

-   наближення джерела електроенергії до центру електричних навантажень;

-  зниження реактивної складової в потужності, яка передається до споживачів;

-  правильний розрахунок і вибір потужності електроприводів для технологічних механізмів;

-  обмеження холостого ходу електроприводів;

-  заміна двигунів встановленої потужності на двигуни меншої потужності, якщо вони недовантаженні або якщо змінився технологічний процес;

-  використання багато швидкісних електродвигунів, які дозволяють змінювати встановлену потужність перемиканням схеми обмоток статора;

-  використання синхронних електроприводів замість асинхронних там, де це доцільно;

-  використання енергозберігаючих освітлювальних установок;

-  навчання персоналу і встановлення персональної відповідності за недотримання вимог з енергозбереження в окремих підрозділах підприємства або установи.

1.8.3 В масштабах держави для скорочення енергоспоживання в електроенергетиці необхідно провести докорінну реконструкцію мереж і систем електропостачання, модернізація технологічних процесів виробництва і розподілу електроенергії. З цією метою необхідно вести пошук нових природних джерел для виробництва електроенергії, використовуючи енергію вітру, сонця, морських припливів.

1.9 Розрахунок заземлювального пристрою

1.9.1 Однією з причин ураження людини електричним струмом є пошкодження ізоляції електроприймачів. При такому пошкодженні торкання до металевого корпусу електроприймача рівноцінно торканню до струмопровідної частини електроустановки.

Для захисту людини від ураження електричним струмом при пошкодженні ізоляції корпуси електроприймачів заземлюються. При цьому усі металічні неструмовідні конструкції і корпуси в електроустановках з заземленою нейтраллю електрично пов'язуються з заземленою нейтраллю трансформатора через нульовий провід мережі або спеціальний заземлювальний провідник. Завдяки цьому всіляке замикання на корпус перетворюється у коротке замикання, і аварійна ділянка мережі відмикається захисним апаратом. Така система заземлення називається зануленням.

Для надійного відмикання пошкодженої ділянку опір кола короткого замикання повинен бути досить малим - при напрузі 380 В згідно ПУЕ опір заземлювального пристрою у чотирьохпроводних лініях має бути не більшим за 4 Ом. Отримати його можна заглибленням у землю стальних труб, кутиків або пруткової сталі, які поєднуються штабою шляхом зварювання.

1.9.2 Розрахунок заземлювального пристрою полягає у визначенні необхідної кількості вертикальних заземлювачів, які б забезпечили допустимий опір розтіканню електричного струму з урахуванням їхніх конструктивних особливостей, взаємного розташування та характеру грунту у місці заземлювання.

За вертикальні електроди приймаємо кутикову сталь 50 х 50 довжиною 2,5. З'єднувальна штаба - 40 х 4 мм.

Кутик 50 х 50 х 5 довжиною 2,5 м має питомий опір розтіканню, Ом

 0,00318 х с (1-22)

де с - питомий опір грунту, Ом м

Для суглинків с = 0,6 х 10⁴ Ом м; з урахуванням промерзання грунту приймаємо підвищуючий коефіцієнт 1,8, тоді опір одного електрода

R_o= 0,00318 х 0,6 х 10⁴ х 1,8 = 34,4 Ом

Приймемо розташування електродів в один ряд з відстанню поміж ними 3 м. І для урахування взаємоекранування у заземлювальному пристрої знаходимо коефіцієнт використання К_в = 2 за ПУЕ. Таким чином, опір одного кутика у контурі слід прийняти рівним

R_o' = 34,4 х 2 = 68,8 Ом,

а кількість електродів, шт

n = R_o' / R_д (1-23)

де R_д =4 Ом

n = 68,8 /4= 17,2

1.9.3 Якщо не враховувати опір розтіканню з'єднувальні штаби, то для заземлювального пристрою слід було б прийняти 17 електродів. Але їх кількість можна зменшити, якщо врахувати близько 48 м штаби, яка знадобиться для поєднання кутиків у контурі. Опір штаби становить близько 2 Ом. З урахуванням розмірів стальної стрічки, питомого опору грунту та його висихання або промерзання (підвищуючі коефіцієнти „2,5", та „4"), опір штаби слід прийняти рівним

R_ш = R_{ш. приб}*R_ш*К_підв

R_ш = 2*4*2,5 = 20 Ом

Кутики та штаба являють собою два паралельно з'єднаних опори. Тому загальний опір заземлювального пристрою, Ом, визначається як

 =  +  (1-24)

Де R_в - загальний опір усіх кутиків, Ом

З рівняння (1-24) загальний опір вертикальних електродів, Ом, має дорівнювати

R_в =  (1-25)

R_в =  = 5 Ом

1.9.3  Уточнюємо необхідну кількість електродів

n =  = 13,8 шт

Приймаємо для установки 14 кутиків, а з'єднувальну штабу подовжуємо з обох боків заземлювального контуру на 4,5 м, щоб не змінився розрахований опір від горизонтального заземлювача.

1.10 Особливості виконання ремонту електродвигунів

1.10.1 До початку ремонту необхідно переглянути документацію на електродвигун, що підлягає ремонту, перевірити, чи проводилася при попередньому ремонті заміна підшипників кочення або перезаливання підшипників ковзання, встановити, скільки годин відпрацювали підшипники кочення після заміни, які були зазори в підшипниках ковзання при останньому замірі, чи не залишилися не усуненні які-небудь дефекти, чи не з'явилися дефекти при роботі електродвигуна. На основі цих даних вирішується питання про обсяг ремонту електродвигуна.

Майстер повідомляє обсяг ремонту електродвигуна бригадиру, який готує необхідні інструменти, матеріали та запчастини, перевіряє наявність запасних шарикопідшипників і роликопідшипників. За вагою двигуна і його деталей підбирають стропи, а при необхідності переносні підйомні пристосування. Стропи й підйомні засоби повинні бути випробувані і мати про це опосвідчення.

При розбиранні електродвигуна необхідно нанести мітки керном, зафіксувати положення напівмуфт, визначити, в якому отворі напівмуфти встановлений кожен палець електродвигуна. Болти або гайки, які туго прокручуються, попередньо змащують гасом і залишають на кілька годин, після чого їх легко можна відвернути. Невеликі деталі укладають і зберігають у ящиках, що входять в набір інструменту і пристосувань.

1.10.2 Існує три основних види ремонту: поточний, середній і капітальний.

Поточний і середній ремонти охоплюють такі роботи, які не вимагають повного розбирання електродвигунів. Поточний ремонт електродвигуна полягає в промиванні підшипників і зміні в них мастил, огляді та усуненні несправностей в його пускорегулювальній апаратурі, заміні щіток і т. і. Поточний ремонт у більшості випадків виконується без розбирання обладнання при відключеній напрузі. При середньому ремонті ретельно оглядають і чистять обладнання, замінюють зношені деталі, здійснюють заходи, пов'язані з регулюванням окремих частин машини, апаратів і інших елементів електроустановки.

1.10.3 Капітальним ремонтом називають роботи по заміні або відновленню основних і, як правило, найбільш складних частин, складальних одиниць або деталей електродвигуна. Роботи з капітального ремонту виконуються з частковим або повним розбиранням електродвигуна персоналом ремонтного цеху підприємства за рахунок коштів, що відпускаються на відновлення зношеного обладнання.

2 ДЕТАЛЬНА РОЗРОБКА

2.1 Загальна характеристика механізму

2.1.1 Повітряно-опалювальні агрегати застосовують для повітряного опалення промислових приміщень без постійної присутності людей або з постійною присутність людей, якщо висота приміщення не перевищує шести метрів. Такі агрегати також можуть використовуватись для, так званого чергового опалення виробничих приміщень у нічний або неробочий час.

2.1.2 Повітряно-опалювальні агрегати виконуються з електронагрівачами або з теплоносіями «гаряча вода температурою 95-150°С» чи «сухий насичений пар температурою не вище 190°С».

У дипломному проекті розглядаються агрегат опалювальний з електрокалорифером. Конструктивно він складається з окремих вузлів, які зібрані у єдиний блок за допомогою болтових з’єднань. До складу такого блоку входять: вентилятор, перехід та електрокалорифер типу СФО, який має дві секції нагрівачів. Як нагрівальні елементи в калориферах типу СФО використовуються ребристі теплоелектронагрівачі (ТЕНи), що поєднанні в групи. Під час роботи опалювального агрегату повітряний потік, утворюваний вентилятором, проходячи через конфузом і калорифер, нагрівається і поступає у приміщення. Температура нагрівання повітря регулюється кількістю одночасно включених груп. Вмикання нагрівачів здійснюється з пульта управління або автоматично.

2.1.3 Повітряно-опалювальний агрегат підвішується або встановлюється на кронштейнах зазвичай на висоті + 3,5 метри від рівня підлоги. Пульт керування агрегатом розташовують під ним таким чином, щоб було зручно здійснювати обслуговування і управління агрегатом та контроль за роботою окремих елементів системи.

Такі опалювальні пристрої мають високу теплопродуктивність і ефективність, що забезпечується оптимальною відстанню поміж вентилятором і калорифером, яка включає «застійні» зони під час руху повітря в агрегаті, а також використанням високоякісних калориферів і осьових вентиляторів.

2.2 Вибір виду струму і величини напруги

2.2.1 По роду струму розрізняють електроприймачі, які працюють від мережі змінного струму промислової частоти f=50Гц.

Змінного струму збільшеної або пониженої частоти: від мережі постійного струму.

По напрузі елекроприймачі класифікуються на дві групи:

1) Електроприймачі, які отримують живлення безпосередньо від мережі

3.6 і 10 кВ.

2) Електроприймачі живлення яких економічно вигідно на напругу 380-660В Окремі споживачі електроенергії виконуються для живлення високошвидкісних електродвигунів збільшеної частоти 180-400 Гц.

2.2.2 Зважаючи на те, що в проектуємому цеху всі електроприймачі живляться змінним струмом для живлення електроприймачів приймаємо змінний струм напругою 380 В частотою 50 Гц.

2.2.3 Напруга 380/220 В дозволяє від одних і тих самих трансформаторів здійснювати живлення як силового навантаження так і освітлювальної мережі.

2.2.4 У агрегату повітряно-опалювальному, може бути електропривод як на змінному так постійному струмі, але так як у нас в металообробному цеху усі верстати працюють на змінному струмі, то беремо електропривод на змінному струмі, так як це буде не економічно, напруга у цеху 380 В, тому і електропривод буде працювати на цій напрузі, тому що якщо для зменшення напруги у цеху треба ставити понижуючий трансформатор. Агрегат повітряно-опалювальний має як електропривод так і нагрівач, нагрівач також буде працювати на змінному струмі, і на напрузі 380 В, так як це буде не доцільно.

2.3 Розрахунок потужності і вибір приводного двигуна вентилятора

2.3.1 Електропривод будь-якого механізму працюватиме надійно і економічно лише тоді, коли електродвигун вірно вибраний з урахуванням режиму роботи механізму та очікуваного навантаження. Отже, вірний вибір потужності двигуна має велике значення. Він певною мірою обумовлює як початкові, так і експлуатаційні витрати в електроприводах.

2.3.2 Установка двигунів надлишкової потужності відносно навантаження механізму призводить до невиправданого збільшення габаритів електропривода і початкової вартості механізму в цілому, погіршуються також енергетичні показники як самої установки, так і живлячої мережі, до якої вона приєднана – зростають втрати електроенергії за рахунок низького К.К.Д та cosц.

2.3.3 Використання двигунів недостатньої потужності може призвести до порушення нормальної роботи виконавчого механізму, неминучого підвищення температури частин машини і обмоток вище допустимої норми, до зниження продуктивності машини у літню пору року, а також до виникнення аварій та до передчасного виходу двигуна з ладу.

2.3.4 Потужність електродвигуна, що вибирається, повинна задовольняти таким умовам:

- нормальний нагрів під час роботи механізму;

- достатня навантажувальна спроможність;

- достатній пусковий момент.

2.3.5 Вентилятори відносяться до механізмів з тривалим режимом роботи з постійним навантаженням, тому їх електроприводи нереверсивні з рідкими пусками. При відсутності електричного регулювання швидкості і повітряно-опалювальному агрегаті зазвичай використовують асинхронні двигуни з короткозамкнутим ротором, що живляться від мережі 380 В.

2.3.6 Вибираючи потужність двигуна для вентилятора повітряно-опалювального агрегату, як і для усіх механізмів з тривалим режимом роботи і постійним навантаженням, потрібну потужність двигуна Р_дв визначають в залежності від потужності на валу механізму з урахуванням втрат у проміжних механічних передачах.

2.3.7 Потужність двигуна повітряно-опалювального агрегату Р_дв, кВт, визначається за виразом

Р_дв = К_з *  (2-1)

де Q – продуктивність вентилятора, м³/с;

Н – тиск газу, Па

з_в – К.К.Д вентиляторного агрегату, для відцентрових вентиляторів приймається 0,4ч0,7

з_n – К.К.Д механічної передачі

К_з – коефіцієнт запасу який приймається 1,1 - 1,2 при потужності вищій за 5,0 кВт і 1,5 – при потужності до 2,0 кВт.

2.3.8 При заданих Q = 2,1 * 10³ і Н = 320 Па

Р_дв = 1,5 *  = 0,44 кВт

Отже, приймаємо для електроприводу вентилятора асинхронний двигун типу 4А80А6У3 технічні данні двигуна: Р_ном = 0,75 кВт, n_ном = 915 об/хв, І_ном = 2,24 А, 380 В/50 Гц.

2.4 Розташування електроустаткування і конструкція силового кола механізму

2.4.1 До електроустаткування повітряно-опалювального агрегату належать електропривод осьового вентилятора, який змонтований на спільній рамі з вентилятором, електронагрівачі калорифера, датчик температури у приміщенні, яке обслуговується опалювальним агрегатом, і ящик управління з апаратами захисту і пуску.

2.4.2 Обидві секції електрокалорифера і вентилятор з приводним електродвигуном змонтовані як єдиний блок і розташовані у виробничому приміщені на недосяжній для людини висоті. Для зручності монтажу передбачена коробка з клемами для приєднання електрокалорифера до мережі живлення.

Ящик управління агрегатом навісного виконання розташований поблизу самого агрегату. В ньому встановлені захисні автоматичні відмикачі - для захисту від аварійних режимів всього агрегату, кола електропривода вентилятора і окремих секцій електрокалорифера, а також для захисту кіл управління. Пуск у роботу вентилятора і кожної з секцій електрокалорифера здійснюється магнітними пускачами, які теж розташовані у ящику управління і забезпечують комутації у силовому колі повітряно-опалювального агрегату.

2.4.3 Контроль температури повітря у приміщенні здійснюється за допомогою датчика температури - пристрою електричного дилатометричного типу ТУДЗ-8-М1, який встановлюється на дальній стіні в обслуговуваному приміщенні в межах зони дії опалювального агрегату.

2.4.4 Приєднання силового електрообладнання до ящика управління виконується проводами марки АПВ-660 перерізом 2,5 і 4,0 мм², які прокладаються у водогазогінних трубах ГОСТ 3262-85. Живлення 380/220 В, 50Гц до ящика управління повітряно-опалювальним агрегатом А2 подається від силового розподільчого пункту металообробного цеху ШР7 кабелем марки ВВГ - 660 3х4,0+1х2,5.

2.5 Вибір основних апаратів управління

2.5.1 Електричні апарати – це електротехнічні пристрої, які призначенні для управління, регулювання та захисту електричних кіл і машин, а також для контролю і регулювання різних неелектричних величин.

2.5.2 Вибір електричних апаратів обумовлюється складеною схемою управління і вибираються вони за різними ознаками:

- за кількістю полюсів у силовому колі;

- за номінальною напругою силового кола і кола управління;

- за номінальним струмом;

- за ступенем захисту від навколишнього середовища;

- за кількістю контактів у допоміжному колі;

- за ступенем спрацьовування електромагнітного і нагрівального елементів (для апаратів захисту).

2.5.3 Для управління електроприводом повітряно-опалювального агрегату вибираємо магнітний пускач типу ПМЛ 110004У3 для роботи в силовому колі напругою 380 В, 50 Гц на номінальний струм 2,6 А, керуючись умовами

U_н ≥ U_{н дв}

І_н ≥ І_{н дв}

де U_н і І_н – номінальні напруга і струм апарата, який вибирається, В і А відповідно;

U_{н дв} і І_{н дв} – номінальні напруга і струм електродвигуна, В і А відповідно;

І_{н дв} = 2,5 А < 2,6 А

2.5.4 Номінальна напруга котушки пускача згідно до схеми управління становить 220 В, 50 Гц. Магнітний пускач доповнюється контактною приставкою типу ПКЛ-40 і тепловим реле для захисту електродвигуна від тривалих перевантажень.

2.5.5 Теплове реле приймаємо типу РТЛ-1007. Уставку спрацьовування розраховуємо за виразом

І_н.е. = (1,05…1,1) * І_ном

І_н.е. = 2,24 * 1,1 = 2,5 А

Приймаємо струм спрацьовування нагрівального елемента 3,0 А.

Для захисту силового кола від струмів короткого замикання вибираємо вимикач типу АЕ2046М на номінальний струм 63 А.

2.5.6 Струм теплового розчіплювача автомата розраховуємо за виразом

І_н.р. = 1,25 * І_н.дв.

І_н.р. = 1,25 * 2,24 = 2,8 А

Виходячи з розрахунку приймаємо струм теплового розчіплювача автомата 3 А. При цьому струм спрацьовування електромагнітного розчіплювача становитиме

І_е.р = К_відс * І_н.р.,

де К_відс – коефіцієнт відсічки для вибраного автоматичного вимикача, який характеризує кратність струму спрацьовування електромагнітного розчіплювача по відношенню до І_н.р. теплового елемента;

Для автомату типу АЕ2046 кратність відсічки дорівнює 12.

Отже, струм спрацьовування електромагнітного розчіплювача для вибраного автомата становить

І_е.р. = 12 * 3,0 = 36,0 А

2.5.7 Перевіряємо уставку спрацьовування електромагнітного розчіплювача автомата за умовою

І_е.р. = 1,2 * І_пуск ,

де І_пуск – пусковий струм двигуна, А

Для двигуна 4А80А6У3

І_пуск = 7,0 * 2,24 = 15,7 А

36,0 > 15,7

Тобто автоматичний вимикач з комбінованим розчеплювачем при вмиканні електродвигунів не буде спрацьовувати на розмикання.

2.5.8 Реле проміжні вибираємо типу РП20-217УЗ з комбінаціями контактів відповідно до потреб схеми управління з котушками на 220 В, 50 Гц. Реле часу – типу РКВ11-4321 з котушками на напругу 220 В, 50 Гц.

2.5.9 Перемикачі вибору робочих агрегатів вмикання вентиляторів вибираємо типу УП5313-С330 із схемами замикання контактів, які задовольняють потребам складеної схеми управління.

2.5.10 Перелік вибраних апаратів управління приведений на литі 3 графічної частини дипломного проекту.

2.6 Опис роботи схеми управління

2.6.1 Схемою автоматизації роботи повітряно-опалювального агрегату передбачається можливість управління роботою установки у двох режимах: в режимі налагодження і в автоматичному режимі. Вибір режиму управління здійснюється перемикачем SА.

2.6.2 Режим опробування дозволяє за допомогою кнопок управління SВF, SBN, SВ1чSВ4 увімкнути або вимкнути вентилятор і кожну з секцій електронагрівачів калорифера з метою перевірки справності механізму і електричних кіл чи при налагодженні після установки або ремонту агрегата.

2.6.3 Автоматичний режим роботи повітряно-опалювального агрегату встановлюється переводом рукоятки перемикача вибору режимів SА у положення + 45° - "автоматична робота". При цьому, якщо температура повітря у приміщенні нижча за +18 °С і контакт датчика температури SКТ замкнутий (див. діаграму замикання контактів датчика температури SКТ на листі №3 графічної частини дипломного проекту), отримає живлення котушка реле КL і замкне свої контакти у колах котушок магнітних пускачів КМ, КМ1 і КМ2. По колу 1-13-7-РЕN буде збуджена котушка пускача КМ, що призведе до вмикання електропривода вентилятора. Далі стане до роботи пускач КМ1 - увімкнеться секція №1 електрокалорифера, а за нею пускачем КМ2 - секція №2. Агрегат стає до роботи на повну потужність. Нагріте у калорифері повітря вентилятором спрямовується у приміщення. Температура повітря в приміщенні поступово зростає.

Наразі, коли температура повітря сягне +18 °С, контакт датчика температури SКТ розімкнеться, від чого знеструмиться котушка реле КL. При цьому залишаться під напругою котушки пускачів КМ і КМ1, а втратить живлення котушка КМ2, внаслідок чого знеструмиться секція №2 електрокалорифера і опалювальний агрегат працюватиме не на повну потужність, підтримуючи температуру повітря в приміщенні на заданому рівні.

Через деякий час температура все ж може знизитись нижче санітарної норми, що буде зареєстровано датчиком температури SКТ - його контакт замкнеться і електрокалорифер знову включиться на повну потужність.

2.6.4 Відмикання повітряно-опалювального агрегату від живлення відбувається переводом рукоятки перемикача вибору режимів SА у положення «0». Це призведе до знеструмлення всіх котушок у колі управління, виключаючи котушку магнітного пускача КМ, яка залишиться під напругою на час затримки на розмикання контакту реле часу КТ (180 с), тобто вентилятор працюватиме після команди «Стоп» ще упродовж трьох хвилин, охолоджуючи електронагрівачі.

2.6.5 Про вмикання вентилятора і секцій електрокалорифера повідомляють сигнальні лампи на дверцях ящика (пульта) управління. Схема управління повітряно-опалювальним агрегатом приведена на листі №3 графічної частини дипломного проекту.

На листі №4 графічної частини дипломного проекту представлена схема з’єднань апаратів управління повітряно-опалювальним агрегатом, які розташовані у ящику управління. Схема виконана методом адресних відсилок.

3 ОХОРОНА ПРАЦІ

3.1 Задачі в області охорони праці

3.1.1 Основне завдання в охороні праці полягає в забезпеченні безпечних та комфортних умов парці робітників, доки залишаються важкі фізичні роботи, доки залишаються робочі місця, на яких присутні шкідливі виробничі фактори, працюючим на них та їхнім роботодавцям необхідно дотримуватися правил надання всіх передбачених законом пільг та компенсацій, для того щоб зменшити негативний вплив цих чинників на здоров'я.

3.1.2 Законодавство України про охорону праці являє собою систему взаємозв'язаних нормативно-правових актів, що регулюють відносини у галузі охорони праці. Воно складається з Закону України «Про охорону праці», Кодексу законів про працю України, Закону України «Про загальнообов'язкове державне соціальне страхування від нещасного випадку на виробництві та професійного захворювання, які спричинили втрату працездатності» та прийнятих відповідно до них нормативно-правових актів.

Базується законодавство України про охорону праці на конституційному праві всіх громадян України на належні, безпечні і здорові умови праці, гарантовані статтею 43 Конституції України. Ця ж стаття встановлює також заборону використання праці жінок і неповнолітніх на небезпечних для їхнього здоров'я роботах. Ст. 45 Конституції гарантує право всіх працюючих на щотижневий відпочинок та щорічну оплачувану відпустку, а також встановлення скороченого робочого дня щодо окремих професій і виробництв, скороченої тривалості роботи у нічний час.

Основоположним документом в галузі охорони праці є Закон України «Про охорону праці», який визначає основні положення щодо реалізації конституційного права працівників на охорону їх життя і здоров'я у процесі трудової діяльності, на належні, безпечні і здорові умови праці, регулює за участю відповідних державних органів відносини між роботодавцем і працівником з питань безпеки, гігієни праці та виробничого середовища і встановлює єдиний порядок організації охорони праці в Україні. Інші нормативні акти мають відповідати не тільки Конституції та іншим законам України, але, насамперед, цьому Законові.

3.1.3 Завдяки гарному стану охорони праці робітники себе краще почувають на виробництві, від цього збільшується відсоток виробленої ними продукції, що добре впливає на суспільство.

Чим кращий стан охорони праці на виробничому підприємстві тим кращий стан підприємства, травматизм запобігається за допомогою інструктажів, як було вище сказано, та ряду вимог до робітників, також стан охорони праці зменшує кількість професійних захворювань, а якщо ж трапилося то підприємство платить штраф, від цього роботодавці самі зацікавлені у гарному самопочутті своїх працюючих, також всі робітники підлягають соціальному страхуванню, що передбачено законодавством України.

3.1.4 Гарний стан охорони праці знижує рівень або робить відсутнім травматизм та професійні захворювання. Чим кращій стан охорони праці на підприємстві тим менший вплив негативних чинників на здоров’я працюючих, тим самим зростає їх самопочуття, а також чисельність виробленої ними продукції.

3.2 Аналіз умов праці у цеху

У цьому підрозділі я проводжу аналіз умов праці у металообробному цеху, данні аналізу заношу до таблиці 3.1

Таблиця 3.1

3.3 Організаційні та технічні заходи при експлуатації електроустановок

3.3.1 До роботи в електроустановках повинні допускатися особи, які пройшли інструктаж, навчені безпечним методам праці, перевірку знань, правил безпеки, ознайомлених з інструкціями і не мають медичних протипоказань, встановлених Міністерством Охорони Здоров'я.

3.3.2 Для забезпечення безпеки робіт в діючих електроустановках повинні виконуватися такі організаційні заходи:

- призначення осіб які відповідають за організацію і виконання робіт;

- оформлення наряду або розпорядження на виконання робіт;

- здійснення допуску до проведення робіт;

- організація нагляду за проведенням робіт;

- оформлення закінчення роботи, переривів у роботі, переводів на інші робочі місця.

3.3.3 Конкретні переліки робіт, які повинні виконуватися за нарядом чи розпорядженням, слід встановлювати в галузевій нормативно-технічній документації.

3.3.4 Для забезпечення безпеки робіт в діючих електроустановках повинні виконуватися такі технічні заходи.

3.3.4.1 При проведенні робіт зі зняттям напруги в діючих електроустановках або поблизу них:

- відключення установки (частини установки) від джерела живлення електроенергії;

- механічне замикання приводів відключених комутаційних апаратів, зняття запобіжників, від'єднання кінців живлячих ліній та інші заходи, що забезпечують неможливість помилкової подачі напруги до місця роботи;

- вішання плакатів, установка захисного огородження струмоведучих частин які залишаються під напругою, до яких у процесі роботи можно доторкнутися або наблизитися на неприпустиму відстань;

- накладення заземлень (включення заземлювальних ножів або накладення переносних заземлень).

3.3.5 Захист від іонізуючих випромінювань забезпечується такими засобами та заходами:

- ізоляцією чи огородженням джерел випромінювань за допомогою спеціальних камер, огорож, екранів;

- обмеженням часу перебування персоналу в радіаційно-небезпечній зоні;

- віддаленням робочого місця від джерел випромінювання;

- використанням дистанційного керування;

- застосуванням приладів сигналізації і контролю;

- використанням засобів індивідуального захисту.

3.4 Вимоги безпеки при обслуговуванні електродвигунів

При обслуговуванні електродвигунів може бути небезпека механічних травм з боку обертових частин. Щоб уникнути захоплення одягу працюють всі обертові частини електродвигуна повинні мати огорожі. Щоб уникнути ураження електричним струмом всі струмоведучі частини також повинні мати надійні огородження.

Догляд за щіток на працюючому електродвигуні дозволяється одній особі з кваліфікаційної групою не нижче III. При цьому необхідно дотримуватися наступних правил безпеки:

1.  Працювати в одязі, що прилягає до тіла, остерігаючись захоплення обертовими частинами. Рукава застебнуті у кисті.

2. Не слід торкатися одночасно струмоведучих і заземлених частин машини. Інструмент застосовувати з ізолюючими ручками.

3. Шліфування контактних кілець на обертовому двигуні проводити за допомогою колодок з ізоляційного матеріалу.

Допускається робота в ланцюзі пускового реостата обертового двигуна за умови, що ланцюг його замкнутий накоротко. При цьому необхідні запобіжні заходи, як при роботі під напругою в установках до 1000 В.

Після зупинки електродвигуна для робіт без розбирання його, на ключі керування або приводі відмикача вивішується плакат «Не включати - працюють люди». Якщо під час роботи ремонтний персонал буде мати зіткнення з обертовими частинами, то додатково слід відключити роз'єднувач, на приводі якого вивішується плакат «Не включати – працюють люди. Якщо даний двигун приєднаний до осередку КРУ, то візок з вимикачем повинен бути викачен у випробувальне становище.

При операціях з ручного включення і відключення електродвигунів напругою вище 1000 В необхідно застосовувати діелектричні рукавички і калоші або килимки.

Про відключення електродвигуна в ремонт в оперативному журналі робиться запис із зазначенням, за чиїм вимогу він зупинений. Зняття плакатів «Не включати - працюють люди» і включення електродвигуна можуть бути зроблені тільки після запису в журналі про закінчення робіт із зазначенням відповідальної особи, що повідомив про це.

Відключений двигун насоса або вентилятора може мимовільно прийти в рух під дією напору води або повітря. Тому необхідно вжити заходів, що перешкоджають обертанню електродвигуна, а також вивісити плакат «Не відкривати - працюють люди».

При від'єднанні від затискачів електродвигуна, кінці живильного кабелю необхідно заземлити і замкнути накоротко переносним заземленням, що необхідно на випадок помилкового включення кабелю. При цьому робота може виконуватися без наряду по розпорядженню.

При зовнішньому огляді особам з кваліфікаційною групою не нижче IV дозволяється відкривати ящики пускових пристроїв електродвигунів, дотримуючись необхідних застережних заходів.

Роботи в пускових пристроях допускаються тільки при повному знятті напруги.

3.5 Аналіз факторів пожежної небезпеки в електроустановках. Протипожежні заходи

3.5.1 Пожежна небезпека в електроустановках.

3.5.1.1 Електричні машини, обладнання, електродвигуни, світильники та ін. Повинні мати апаратуру захисту від струмів короткого замикання та інших аварійних режимів.

3.5.1.2 На електродвигуни, світильники, інші електричні машини, апарати та обладнання встановленні у вибухонебезпечних або пожежонебезпечних зонах, повинні бути нанесені знаки, що вказують на їх ступінь захисту. З'єднувальні та відгалужу вальні коробки електропроводки повинні бути постійно закриті кришками.

3.5.1.3 Переносні світильники повинні бути обладнані захисними скляними ковпаками й сітками. Для цих світильників та іншої переносної електроапаратури застосовують гнучкі кабелі та проводи (шнури) з мідними жилами.

3.5.1.4 Електронагрівальні та побутові прилади повинні вмикатись в електромережу за допомогою штепсельних з'єднань та електророзеток заводського виготовлення.

3.5.1.5 Застосування електричних опалювальних приладів у приміщеннях категорії А та Б не дозволяється.

Для опалення невеликих приміщень, у тому числі пересувних побутових можуть застосовуватись маслені радіатори та нагрівальні електропанелі із закритими нагрівальними елементами.

3.5.1.6 Електрощити повинні бути оснащені схемою підключення споживачів з пояснювальними написами.

3.5.1.7 Електродвигуни, світильники, провід та розподільні пристрої треба регулярно очищувати від пилу згідно затвердженого графіку (1 раз на тиждень).

3.5.1.8 Не дозволяється:

- експлуатація кабелів з пошкодженою ізоляцією;

- залишати під напругою кабелі та провід з неізольованими струмопровідними жилами;

- застосовувати саморобні подовжувачі;

- застосовування для опалення приміщень саморобного електронагрівального обладнання;

- користуватись пошкодженими розетками, відгалужувальними та з'єднувальними коробками, вимикачами та іншими електровиробами;

- використовувати світильники з лампами розжарювання без захисного суцільного скла (ковпака) в пожежонебезпечних зонах;

- складування горючих матеріалів на відстані до 1 м від електроустаткування;

- використовувати вимикачі, штепсельні розетки для підвішування одягу й інших предметів; заклеювати ділянки електропроводки папером та ін.

- використовувати побутові електронагрівальні прилади (чайники, кип'ятильники і т.і.) без негорючих підставок.

3.5.1.9 В усіх, незалежно від призначення приміщеннях, які після закінчення робіт замикаються і не контролюються черговим персоналом, в усіх електроустановках та електроприладах, а також у мережі живлення повинна бути відключена напруга (за винятком чергового освітлення, протипожежних та охоронних установок, а також електроустановок, що за вимогою технології працюють цілодобово).

3.5.1.10 В разі виникнення пожежі в приміщеннях млина є аварійні кнопки, які повністю відключають від мережі електрообладнання млина.

3.5.2 Основними причинами пожеж в електроустановках є:

- необережне поводження з вогнем;

- незадовільний стан електротехнічних пристроїв та порушення правил їх монтажу та експлуатації;

- порушення режимів технологічних процесів;

- несправність опалювальних приладів та порушення правил їх експлуатації;

- невиконання вимог нормативних документів з питань пожежної безпеки;

- іскріння в електроустановках;

- перевантаження та несправність обмоток електроустановок.

3.5.3 В металообробного цеху передбаченні такі противопожежні заходи: протипожежна сигналізація, пожежний водопровід, гідранти, протипожежні шити і вогнегасники. Пожежні гідранти повинні бути укомплектовані необхідним інвентарем, періодично (один раз на тиждень) перевірятися і в разі необхідності ремонтуватися.

4 Економічна частина

4.1 Організація системи ППР і обсяг робіт по ремонту електроустаткування

4.1.1 Основним документом, за яким організується робота планово-попереджувального ремонту всього енергетичного устаткування, є річний графік ППР енергетичного господарства підприємства. На його підставі визначається необхідність в ремонтно-експлуатаційному персоналі, в матеріалах, в запасних частинах, тощо. Він складається з урахуванням кожної одиниці устаткування, ділянок мережі і служить основою для складання річного кошторису на ремонт і експлуатацію енергетичного устаткування і мереж, кошторису цехових витрат.

Система планово-попереджувального ремонту являє собою форму організації ремонту і комплексом організаційно-технічних заходів, які забезпечують виконання профілактичних ремонтів і регламентує технічне обслуговування основних засобів виробництва.

Система ППР електроустаткування включає наступні види робіт:

-  огляд;

-  технічне обслуговування;

-  перевірки—для особливо відповідального енергетичного устаткування;

-  поточний ремонт;

-  капітальний ремонт.

Таблиця 4.1. Обсяг робіт з ремонту енергетичного устаткування.

Співвідношення трудових витрат по видах робіт рівних видів електроустаткування прийняти:

Слюсарні - 70 %;

Верстатні - 20 %;

Інші - 10%.

Таким чином, якщо річна трудоємкість ремонтних робіт складає 20195 л/год, то

Слюсарні роботи – 14136,5 л/год

Верстатні роботи – 4136 л/год

Інші – 2019,5 л/год

4.2 Визначення кількості робочих для ремонтних робіт

4.2.1 У відповідності з задачами енерго-ремонтної служби робочий персонал поділяється на такі категорії: експлуатаційний, ремонтний, допоміжний. Кількість робочих, чол., знаходиться по формулі:

К_роб=, (4.1)

Де: Т_p – трудомісткість виконання робіт по видах в людино-годинах;

F_e - ефективний фонд робочого часу одного працівника в рік, год.;

K_в – коефіцієнт виконання норм.

К_рем= (4.2)

К_рем= 10 роб

В тому числі:

К_ел.сл= (4.3)

К_рем =  = 10 роб

К_вер= (4.4)

К_вер= 2 роб

К_ін= (4.5)

К_ін= 1 роб

Кількість експлуатаційних працівників

К_екс= (4.6)

К_екс= 2 роб

Кількість допоміжних робітників

К_доп= (4.7)

К_доа= 1 роб

Загальна кількість робітників

К_заг= 10+2+1=13 роб

4.3 Розрахунок тарифного і річного фонду заробітної платні робітників

4.3.1 Загальна чисельність робітників показання за професіями, які розподіляються на розряди.

Таблиця 4.2 Розрахунок тарифного фонду заробітної платні.

Таблиця 4.3 Розрахунок річного фонду заробітної платні робітників

Таблиця 4.4 Основні показники плану праці

4.4 Загальні принципи визначення економічної ефективності

4.4.1 Всі заходи, які розробляються в дипломному проекті, підлягають комплексному аналізу.

Метою комплексного аналізу є обгрунтування використання запропонованих варіантів в конкретних умовах виробництва з урахуванням технічних і організаційних можливостей підприємства на базі розрахунку показників економічної ефективності.

Обгрунтування доцільності заходів здійснюється в два етапи:

1) Треба вибрати найкращий варіант нової техніки;

2) Оцінити ефективність нового варіанту в порівнянні з існуючим.

Критерієм вибору найкращого варіанту є мінімум приведених витрат і нормативного прибутку. Розмір нормативного прибутку визначається як добуток нормативного коефіцієнту економічної ефективності на капітальні вкладення.

Формула приведених витрат має вигляд:

3 = С + Ен * К,грн. (4-8)

де: С - річні поточні витрати, грн;

Ен - нормативний коефіцієнт порівняльної економічної ефективності капіталовкладень (Ен = 0,15);

 К - капітальні вкладення, грн.

Доцільність впровадження нового варіанту встановлюється на основі розрахунку загального показника порівняльної економічної ефективності нової техніки - річного економічного ефекту, який буде отримано внаслідок зміни існуючого варіанту на новий. Річний економічний ефект, грн, розраховується за формулою:

Ер = З₁ – З₂ (4-9)

де З₁ та З₂ - приведені витрати по існуючому та новому варіантах, грн. При проведенні розрахунків економічної ефективності потрібно дотримуватись наступних принципів:

 - облік усіх витрат по варіантах;

- дотримування єдності в розрахунку змінних витрат;

- забезпечення порівняльності змінних варіантів.

4.5 Техніко – економічне обґрунтування доцільності використання компенсуючого пристрою

Компенсація має бути, якщо Сре>Зк.у.

Находять Зк.у, грн., таким чином:

Зк.у=Спку + Са + 0,15*К (4-10)

де Спку - вартість втрат в компенсуючому пристрої, грн;

Са - амортизаційні відрахування, грн;

К - капітальні витрати на компенсуючу установку (повна вартість), грн.

Визначення вартості втрат в компенсуючому пристрої, грн:

Спку = Рк * Т * Со * Qку (4-11)

де Рк - втрати активної потужності на компенсацію, беруться в залежності від потужності компенсуючого пристрою;

Т - річна кількість годин роботи, (год.)

Со - тариф за електроенергію, грн./кВт год (Со=0,528 грн.)

Qку - номінальна потужність вибраної компенсуючої установки в дипломному проекті, кВАр.

Амортизаційні відрахування, грн., визначають за формулою:

Са =  * К (4-12)

де К - капітальні витрати на компенсуючу установку, грн;

б - процент амортизаційного відрахування (б = 15%).

Річну економію, грн, за рахунок зниження втрат активної потужності при зменшенні споживання підприємством реактивної потужності розраховують:

Сре = Кзв * Qку * Т * Со (4-13)

де Кзв - коефіцієнт змінення втрат - це відношення втрат активної потужності по відношенню до переданої реактивної потужності; залежить від схеми електропостачання, віддаленості підприємства від енергосистеми.

Величина існує в межах 0,02 - 0,2 кВт/кВАР

При Сре > Зку - компенсація необхідна.

Спку = 0,0045 * 4500 * 0,528 * 280 = 2993,76 грн.

Са =  * 31300 = 4695 грн.

Зку = 2993,76 + 4695 + 0,15 * 31300 = 12383,76 грн.

Ср.е = 0,1 * 280 * 4500 * 0,528 = 66528 грн.

Виновок: Так як Сре > Зку, то компенсація доцільна.