ĐỒ án THIẾT kế hệ THỐNG CUNG cấp điện CHO NHÀ máy LIÊN họp dệt CHƯƠNG 1 2

Phạm Ngọc Vĩnh -Khoa Tại chức HTĐ - ĐHBK 14- Căn cứ theo qui trình công nghệ sản xuất của nhà máy và đặc điểm của cácthiết bị, máy móc trong các phân x-ởng ta thấy tỷ lệ phần trăm phụ tả

Chương I Giới thiệu chung về nhà máy liên hợp dệt

I Loại ngành nghề, qui mô và năng lực của nhà máy:

Ngoài ra nhà máy liên hợp dệt còn làm ra các sản phẩm để phục vụ cácngành khác nh- vải sợi mành để làm cốt lốp ô tô, lốp xe đạp, sợi làm l-ới

đánh cá, vải bọc, bông băng y tế, chỉ phẫu thuật , chỉ khâu, vải làm bao bì, vảibọc, vải lót

Trong nhà máy liên hợp dệt có nhiều hệ thống máy móc khác nhau rất

đa dạng, phong phú và phức tạp nh- các hệ thống kéo sợi, dệt không thoi, dệtkim nhuộm in hoa Các hệ thống máy móc này có tính công nghệ cao và hiện

đại do vậy mà việc cung cấp điện cho nhà máy liên hợp dệt phải đảm bảo chấtl-ợng và độ tin cậy cao

1.2 Qui mô, năng lực của nhà máy:

Nhà máy có tổng diện tích mặt bằng là 179000 m2 trong đó có ba bộphận, ba phân x-ởng, một trạm bơm, một kho vật liệu trung tâm, một phòngthí nghiệm và ban quản lý Các bộ phận và phân x-ởng đ-ợc xây dựng t-ơng

đối liền nhau với tổng công suất dự kiến là 7 MW

- Dự kiến trong t-ơng lai nhà máy liên hơp dệt sẽ xây dựng, mở rộngthêm một số phân x-ởng và lắp đặt, thay thế các thiết bị, máy móc tiên tiếnhơn để sản xuất ra nhiều sản phẩm chất l-ợng cao đáp ứng theo nhu cầu trong

và ngoài n-ớc

2 Giới thiệu các qui trình công nghệ của nhà máy 2.1 Qui trình công nghệ chi tiết

a Tóm tắt qui trình công nghệ :

b Chức năng của các khối trong qui trình sản xuất

* Khâu chuẩn bị nguyên liệu : Nguyên liệu chủ yếu để cung cấp cho bộ phậnkéo sợi gồm các chủng loại nh- bông, đay, gai, lanh, len, xơ hoá học Mỗiloại nguyên liệu này đ-ợc dùng cho một hệ thống kéo sợi t-ơng ứng có những

đặc điểm về thiết bị phù hợp với nguyên liệu sử dụng

* Bộ phận sợi : Nhiệm vụ của bộ phận sợi là kéo sợi để cấp cho bộ phận dệt

Qui trình của các hệ thống kéo sợi đ-ợc mô tả nh- sau:

Phạm Ngọc Vĩnh -Khoa Tại chức HTĐ - ĐHBK 12

(Hệ chải liên hợp)

(Hệ chải kỹ)

(Hệ chải th-ờng)

* Bộ phận dệt : Bộ phận này lấy sợi từ bộ phận sợi để đ-a vào quá trình dệt

Dệt là quá trình đan sợi dọc và đan sợi ngang đ-ợc mô tả theo trình tự sau:

nh Sợi dọc : Sợi đnh ợc quấn ống nh > mắc sợi nh > hồ sợi nh > luồn go ->

- Sợi ngang: Sợi đ-ợc quấn ống -> quấn suốt -> làm ẩm

Máy kéo sợi thô

Máy kéo sợi con

Máy ghép

Máy cuộncúi

Máy chảikỹMáy ghép 1,2 và 3

Máy kéo sợi thô

Máy kéo sợi con

Xé trộn ủ

Máy chảiliên hợphai toà

Máy kéo sợi

Hoànthành

* Bộ phận nhuộm : Có nhiệm vụ nhuộm mầu và in hoa văn theo chỉ tiêu

và đơn đặt hàng

* Phân x-ởng là: Có nhiệm vụ làm phẳng khổ vải và cuộn thành súc

* Phòng thí nghiệm : Có nhiệm vụ kiểm tra nguyên liệu, phụ liệu, cáctái chế phẩm, bán thành phẩm, thành phẩm để chỉ đạo sản xuất

* Phân x-ởng sửa chữa cơ khí có nhiệm vụ kiểm tra sửa chữa các thiết

bị trong nhà máy đáp ứng kịp thời cho sản xuất

* Trạm bơm : Có nhiệm vụ cung cấp đầy đủ n-ớc theo yêu cầu sản xuất

c Mức độ tin cậy cung cấp điện đòi hỏi từ qui trình công nghệ:

- Để cho quá trình sản xuất của nhà máy dệt đảm bảo tốt thì việc cungcấp điện cho nhà máy và cho các bộ phận quan trọng trong nhà máy nh- bộphận sợi, dệt phải đảm bảo chất l-ợng điện năng và độ tin cậy cao

- Theo qui trình công nghệ sản xuất của nhà máy thì việc ngừng cấp điện

sẽ ảnh h-ởng đến chất l-ợng, số l-ợng sản phẩm gây thiệt hại về kinh tế Vì

vậy theo " Qui phạm trang bị điện " thì nhà máy liên hợp dệt đ-ợc xếp vàophụ tải loại II

3 Giới thiệu phụ tải điện của toàn nhà máy.

3.1 Các đặc điểm của phụ tải điện.

- Phụ tải điện trong nhà máy công nghiệp có thể phân ra làm hai loại phụtải:

+ phụ tải động lực+ phụ tải chiếu sáng

- Phụ tải động lực th-ờng có chế độ làm việc dài hạn ,điện áp yêu cầu trựctiếp đến thiết bị là 380/220V , công suất của chúng nằm trong dải từ 1 đếnhàng chục Kw và đ-ợc cung cấp bởi dòng điện xoay chiều tần số côngnghiệp f=50Hz

- Phụ tải chiếu sáng th-ờng là phụ tải một pha , công suất không lớn Phụtải chiếu sáng bằng phẳng , ít thay đổi và th-ờng dùng dòng điện xoaychiều tần số f=50Hz

3.2 Các yêu cầu về cung cấp điện của nhà máy.

Phạm Ngọc Vĩnh -Khoa Tại chức HTĐ - ĐHBK 14

- Căn cứ theo qui trình công nghệ sản xuất của nhà máy và đặc điểm của cácthiết bị, máy móc trong các phân x-ởng ta thấy tỷ lệ phần trăm phụ tải loại

2 lớn hơn phụ tải loại 3, do đó nhà máy đ-ợc đánh giá là hộ phụ tải loại 2

và việc cung cấp điện yêu cầu phải đ-ợc đảm bảo liên tục

4 Phạm vi đề tài.

- Đây là loại đề tài thiết kế tốt nghiệp nh-ng do thời gian có hạn nên việctính toán chính xác và tỷ mỉ cho công trình là một khối l-ợng lớn đòi hỏithời gian dài ,do đó ta chỉ tính toán chọn cho những hạng mục quan trọngcủa công trình

- Sau đây là những nội dung chính mà bản thiết kế sẽ đề cập :+ Thiết kế mạng điện phân x-ởng

+ Thiết kế mạng điện nhà máy

+ Tính toán bù công suất phản kháng cho mạng điện nhà máy

+ Tính toán nối đất cho các trạm biến áp phân x-ởng

+ Thiết kế chiếu sáng cho phân x-ởng sữa chữa cơ khí

ch-ơng II xác định phụ tải tính toán các phân x-ởng

và toàn nhà máy.

I Xác định phụ tải tính toán cho phân x-ởng sữa chữa cơ khí.

I.1-Phân loại và phân nhóm phụ tải điện trong phân x-ởng sữa chữa cơ

khí

- Các thiết bị điện đều làm việc ở chế độ dài hạn

- Để phân nhóm phụ tải ta dựa theo nguyên tắc sau :+ Các thiết bị trong nhóm nên có cùng một chế độ làm việc+ Các thiết bị trong nhóm nên gần nhau tránh trồng chéo và giảm chiều dàidây dẫn hạ áp

+ Công suất thiết bị trong nhóm cũng nên cân đối để khỏi quá chênh lệchgiữa các nhóm nhằm giảm chủng loại tủ động lực

+ Số l-ợng thiết bị trong nhóm nên có một giới hạn

- Căn cứ vào vị trí , công suất của các máy công cụ bố trí trên mặt bằngx-ởng ta chia ra làm 4 nhóm thiết bị (phụ tải ) nh- sau :

+ nhóm 1 : 1;2;6;7;8;9;10;14;16;17;18;19;20;28;29+ nhóm 2 : 7; 3 ; 4 ; 5 ;11; 12 ; 13 ;15; 21; 22;23;24;27

+ nhóm 3 : 31 ; 32 ; 33 ; 34 + nhóm 4: 43 ; 44 ;45 ; 46 ; 47 ;48 ;49; 50 ; 51 ; 52 ;53 ;54

- Bảng công suất đặt tổng của các nhóm:

B 2-1

Công suất tổng(kW)

Phạm Ngọc Vĩnh -Khoa Tại chức HTĐ - ĐHBK 16

Bảng 2-2: Bảng phân nhóm thiết bị điện của phân x-ởng sửa chữa cơ khí

trên mặt bằng

đặt (kW)

I.2 - Giới thiệu các ph-ơng pháp tính phụ tải tính toán:

a- khái niệm về phụ tải tính toán :

Phụ tải tính toán là phụ tải không có thực, nó cần thiết cho việc chọn cáctrang thiết bị CCĐ trong mọi trạng thái vận hành của hệ thống CCĐ Trongthực tế vận hành ở chế độ dài hạn ng-ời ta muốn rằng phụ tải thực tế khônggây ra những phát nóng các trang thiết bị CCĐ ( dây dẫn, máy biến áp, thiết

bị đóng cắt v.v ), ngoài ra ở các chế độ ngắn hạn thì nó không đ-ợc gây tác

động cho các thiết bị bảo vệ ( ví dụ ở các chế độ khởi động của các phụ tải thì

cầu chì hoặc các thiết bị bảo vệ khác không đ-ợc cắt) Nh- vậy phụ tải tínhtoán thực chất là phụ tải giả thiết t-ơng đ-ơng với phụ tải thực tế về một vàiph-ơng diện nào đó Trong thực tế thiết kế ng-ời ta th-ờng quan tâm đến haiyếu tố cơ bản do phụ tải gây ra đó là phát nóng và tổn thất và vì vậy tồn tại hailoại phụ tải tính toán cần phải đ-ợc xác định: Phụ tải tính toán theo điều kiệnphát nóng và phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất

- Phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng: Là phụ tải giả thiết lâu dài,không đổi t-ơng đ-ơng với phụ tải thực tế, biến thiên về hiệu quả nhiệt lớnnhất

- Phụ tải tính toán theo điều kiện tổn thất: (th-ờng gọi là phụ tải đỉnhnhọn) Là phụ tải cực đại ngắn hạn xuất hiện trong 1 thời gian ngắn từ 1 đến

2 giây, chúng ch-a gây ra phát nóng cho các trang thiết bị nh-ng lại gây racác tổn thất và có thể là nhẩy các bảo vệ hoặc làm đứt cầu chì Trong thực tếphụ tải đỉnh nhọn th-ờng xuất hiện khi khởi động các động cơ hoặc khi

đóng cắt các thiết bị cơ điện khác

b- Các ph-ơng pháp xác định phụ tải tính toán:

1 Ph-ơng pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhucầu:

tt tt tt tt

tt tt

n

i di nc tt

P Q

P S

tg P Q

P K P

Phạm Ngọc Vĩnh -Khoa Tại chức HTĐ - ĐHBK 18

Một cách gần đúng có thể lấy Pđ = PđmKhi đó

Trong đó :

- Pđi, Pđmi: Công suất đặt và công suất định mức của thiết bị thứ i (KW)

- Ptt, Qtt, Stt : Công suất tác dụng, phản kháng và toàn phần tính toán củanhóm thiết bị (KW, KVAR, KVA)

F : Diện tích sản xuất (m2)Giá trị Potra đ-ợc trong các sổ tayPh-ơng pháp này chỉ cho kết quả gần đúng khi có phụ tải phân bố đồng

đều trên diện tích sản xuất, nên nó th-ờng đ-ợc dùng trong giai đoạn thiết kếsơ bộ, thiết kế chiếu sáng

3 Ph-ơng pháp xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị thành phẩm:

Công thức tính toán:

ã 0

.

m tt

T

W M

tt K P P

1

*

(2-4)

(2-6)

Trong đó : M: Số đơn vị sản phẩm đ-ợc sản xuất ra trong 1 năm

Wo: Suất tiêu hao điện năng cho 1 đơn vị sản phẩm (KWh)

Tmax: Thời gian sử dụng công suất lớn nhất (giờ)Ph-ơng pháp này th-ờng đ-ợc dùng để tính toán cho các thiết bị điện có

đồ thị phụ tải ít biến đổi nh- : Quạt gió, bơm n-ớc, máy nén khí, thiết bị điệnphân khi đó phụ tải tính toán gần bằng phụ tải trung bình và kết quả tínht-ơng đối chính xác

4 Ph-ơng pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và

hệ số cực đại:

Công thức tính:

Trong đó : n: Số thiết bị điện trong nhóm

Pđmi: Công suất thiết bị thứ i trong nhóm

Kmax: Hệ số cực đại tra trong sổ tay theo quan hệ

Kmax= f (nhq, Ksd)Trong đó : nhq: Số thiết bị sử dụng điện có hiệu quả là số thiết bị giả

thiết có cùng công suất và chế độ làm việc, chúng đòi hỏi phụ tải bằng phụ tảitính toán của nhóm phụ tải thực tế (gồm các thiết bị có chế độ làm việc vàcông suất khác nhau)

Công thức để tính nhqnh- sau:

Trong đó : Pđmi: Công suất định mức của thiết bị thứ i

n: Số thiết bị có trong nhómKhi n lớn thì việc xác định nhqtheo công thức trên mất thời gian nên cóthể xác định nhqmột cách gần đúng nh- sau:

1 dmi sd

max

 2

1

2 1

n

i hq

P

P n

(2-7)

(2-8)

Phạm Ngọc Vĩnh -Khoa Tại chức HTĐ - ĐHBK 20

1 Khi m =Pđmmax/ Pđmmin3 và ksd0,4 thì lấy nhq=nTrong đó : Pđmmax , Pđmmin : Công suất định mức lớn nhất và bé nhất củacác thiết bị trong nhóm

2 Khi m >3 và Ksd 0,2 thì số nhqcó thể xác định theo công thức:

3 Khi m>3 và Ksd< 0,2 thì số nhqđ-ợc xác định theo trình tự sau:

+ Tính nl- Số thiết bị có công suất 0,5 Pđmmax+ Tính Pl- Tổng công suất của nlthiết bị kể trên

P: Tổng công suất của các thiết bị trong nhóm

Dựa vào n*, P* tra bảng xác định đ-ợc nhq*= f(n,p)Tính nhq=nhq*.n

Cần chú ý là nếu trong nhóm có thiết bị tiêu thụ điện làm việc ở chế độngắn hạn lặp lại thì phải quy đổi về chế độ dài hạn tr-ớc khi xác định nhqtheocông thức :

Kd%: Hệ số đóng điện t-ơng đối phần trămCũng cần phải quy đổi công suất về 3 pha đối với các thiết bị dùng điện

1 pha

* Nếu thiết bị 1 pha đấu vào điện áp pha

Pqd=3 PđmfamaxThiết bị 1 pha đấu vào điện áp dây

(2-10)

max 1 dmi

2

dm

n

i hq

P

P n

1 dmi

(2-9)

(2-11)

Pqd= 3 Pđm (2-13)Chú ý : Khi số hộ tiêu thụ hiệu quả nhq<4 thì có thể dùng ph-ơng pháp

đơn giản sau để xác định phụ tải tính toán:

1 Phụ tải tính toán của nhóm thiết bị gồm số thiết bị là 3 hay ít hơnlấy bằng công suất danh định của các thiết bị đó tức là :

n: Số hộ tiêu thụ thực tế trong nhóm

2 Khi số hộ tiêu thụ (số thiết bị ) trong nhóm >3 nh-ng số thiết bị tiêuthụ hiệu quả <4 thì có thể xác định phụ tải tính toán theo công thức:

Kti: Hệ số tải Nếu không biết chính xác có thể lấy nh- sau

Kt= 0,9 với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn

Kt=0,75 với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

5 Ph-ơng pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình và

hệ số hình dáng:

Công thức tính : Ptt= Khd Ptb (2-16)

Qtt= Ptt tg

Stt= Ptt2+Qtt2

Trong đó Khd: Hệ sô hình dáng của đồ thị phụ tải tra trong sổ tay

Ptb: Công suất trung bình của nhóm thiết bị khảo sát

1 dmi





 n

i ti

tt K P P

1 dmi

.

T

A T

P P

T dt

Phạm Ngọc Vĩnh -Khoa Tại chức HTĐ - ĐHBK 22

Công thức tính: Ptt= Ptb. (2-18)Trong đó : : Hệ số tán xạ

 : Độ lệch của đồ thị phụ tải khỏi giá trị trung bìnhPh-ơng pháp này th-ờng đ-ợc dùng để tính toán phụ tải cho các nhómthiế bị của phân x-ởng hoặc cuả toàn bộ nhà máy Tuy nhiên ph-ơngpháp này ít đ-ợc dùng trong tính toán thiết kế mới vì nó đòi hỏi khá nhiềuthông tin về phụ tải mà chỉ phù hợp với các hệ thống đang vận hành

7 Xác định phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị :

Theo ph-ơng pháp này thì phụ tải đỉnh nhọn của nhóm thiết bị sẽ xuấthiện khi thiết bị có dòng khởi động lớn nhất mở máy còn các thiết bị kháctrong nhóm đang làm việc bình th-ờng và đ-ợc tính theo công thức sau:

Idn= Ikd(max)+ (Itt - ksd.Idm(max)) (2-19)Trong đó:

Ikd(max)- Dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớnnhất trong nhóm máy

Itt- Dòng điện tính toán của nhóm máy

Idm(max)- Dòng định mức của thiết bị đang khởi động

ksd- Hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động

I.3- Tính phụ tải tính toán cho các nhóm thiết bị của phân x-ởng sửa chữa cơ khí :

a- Giới thiệu ph-ơng pháp sử dụng :

Với phân x-ởng sửa chữa cơ khí đề thiết kế đã cho các thông tin khá chitiết về phụ tải vì vậy để có kết quả chính xác ta chọn ph-ơng pháp tính toán

là : Tính phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ cực đại Nội dungcơ bản của ph-ơng pháp này đã đ-ợc nêu ở phần trên

b- Tính phụ tải tính toán cho nhóm 1

Số thiết bị trong nhóm : n=18Tổng công suất Pđm : 91,15 KWCông suất của thiết bị có công suất lớn nhất : Pđmmax = 14 KW

- Tra bảng PLI-1 thiết kế cấp điện ta có :

ksd= 0,16Cos = 0,6 => tg = 1,33

- Tính m:

m=Pđmmax/Pđmmin= 14/1,35 = 10,37

- Vì m = 10,37 >3 ; ksd= 0,16 < 0,2 nên ta phải xác định số thiết bị sử dụng

điện hiệu quả theo trình tự nh- sau :

+ Tính n1 ( là số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng 1/2 công suấtcủa thiết bị có công suất lớn nhất ):

Pđmi : công suất định mức của n1 thiết bị

n n





* 1

* ;

Thay số vào công thức trên ta đ-ợc:

15 , 91

44

; 22 , 0 18

Phạm Ngọc Vĩnh -Khoa Tại chức HTĐ - ĐHBK 24

) ( 88 , 16 380

* 3

10 11 , 11

* 3

) ( 56 , 47 02 , 38 58 , 28

var 02 , 38 33 , 1 58 , 28

*

58 , 28 15 , 91

* 16 , 0

* 96 , 1

.

3

2 2

2 2

18 1 max

A U

tt

Kva ttI

ttI

K tg

Kw P

k k

S I

Q p

S

p Q p

tt tt

ttI ttI

n dmi sd

+ Ngoài các công thức giống nh- trên còn sử dụng công thức sau để tínhCostb:

( Bảng kết qủa tính toán B 2-3 ở trang sau)

P P

1

1 tb

Cos

* Cos





Phụ tải tính toán

đm (Kw) Hệ sô sửdụng Ksd Cos

Tg

SốTBhiệu quảnhq Hệ số cựcđạiKmax ( A)Iđm Ptt

(Kw)

Qtt(Kvar )

Stt(Kva) (A)Itt

1-4/ Tính phụ tải tính toán cho toàn bộ phân x-ởng sửa chữa cơ khí a/ Phụ tải tính toán động lực của toàn phân x-ởng

ttdl k P

P

1

*

Trong đó : Pttdl: là công suất tác dụng tính toán động lực của phân x-ởng

kđt: Là hệ số đồng thời đạt giá trị max công suất tác dụng

Pttnhi: Là công suất tác dụng tính toán nhóm thứ i

m : Là số nhóm

- Lấy kđt= 0,85 và thay Ptt của nhóm vào công thức ta đ-ợc

Pttđlpx=0,85*(28,58 + 32,46 + 85,79 +26,85) = 147,63 KW

b/ Tính phụ tải chiếu sáng cho toàn bộ phân x-ởng:

Phụ tải chiếu sáng đ-ợc tính theo công suất chiếu sáng trên một đơn vị diệntích theo công thức sau :

Pcs=P0*F

Trong đó :Pcs: Là công suất chiếu sáng (KW)

P0: Suất phụ tải chiếu sáng trên đơn vị diện tích (W/m2)

1 .

1 . 1

ttpx ttpx ttpx

n nhi tt dt ttpx

n

csi k

i nhi tt dt ttpx

Q P S

Q k

Q

p p

k P

ttpx

px

87,34438

,0

*3

72,226

74,072,226

63,168

Ittlà dòng điện tính toán của nhóm máy

Iđmmaxlà dòng điện định mức của thiết bị đang khởi động

kmm: là hệ số mở máy của động cơ (kmm=57)Tính toán cho nhóm máy 1 : Trong nhóm có máy phay với công suất lớnnhất là 14 kw - cos = 0,6

Ta có Iđmmax= 35,49 A (kết quả bảng 2-3)Lấy kmm= 6 => Ikđmmax= kmm* Iđmmax =6*35,49 = 213A

Itt=72,35 A (Kết quả bảng 2-3)Thay số vào công thức tính Iđn ở trên ta đ-ợc :

ttpx

ttpx px

U

S I

S

P COS

* 3





(2-23)