LỰA CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG CUNG CẤP CHO XÍ NGHIỆP ĐƯỜNG VỊ THANH

Với công suất tiêu thụ như thiết kế nhà máy được trang bị các lò hơi để phát điện nhằm tận dụng nguồn bã mía dồi dào làm chất đốt. Vì vậy trong quá trình vận hành sản suất nhà máy chỉ sử dụng nguồn điện tự phát ra từ 3 máy phát tua bin hơi mà không sử dụng nguồn điện từ lưới điện. Nhà máy chỉ sử dụng nguồn điện lưới để chiếu sáng trong thời gian nhà máy tạm ngưng hoạt động và trong quá trình khởi động lò hơi hoặc trong trường hợp máy phát gặp sự cố. Hệ thống máy phát bao gồm 3 máy phát tua bin hơi, trong đó : Máy phát số 1 và 2 có công suất 1,5 MW, điện áp định mức 400 V, Cosφ = 0,8 Máy phát số 3 có công suất 3 MW, điện áp định mức 6,3 kV, Cosφ = 0,8 Nhà máy có trạm biến áp đặt trong nhà gần gian phát điện. Tủ phân phối chính được đặt tại gian phát điện, các tủ phân phối ứng với các nhóm phụ tải được đặt tại các vị trí vận hành thiết bị sản suất, tại các trạm bơm, khu xử lí nước thải,….

Chương 1

GIỚI THIỆU VỀ XÍ NGHIỆP ĐƯỜNG VỊ THANH 1.1 Giới thiệu sơ lược về xí nghiệp đường vị thanh

1.1.1 Giới thiệu sơ lược về xí nghiệp đường vị thanh

1.1.2 Đặc điểm sử dụng nguồn điện đối với xí nghiệp đường Vị Thanh

Với công suất tiêu thụ như thiết kế nhà máy được trang bị các lò hơi để phátđiện nhằm tận dụng nguồn bã mía dồi dào làm chất đốt Vì vậy trong quá trình vậnhành sản suất nhà máy chỉ sử dụng nguồn điện tự phát ra từ 3 máy phát tua bin hơi

mà không sử dụng nguồn điện từ lưới điện Nhà máy chỉ sử dụng nguồn điện lưới

để chiếu sáng trong thời gian nhà máy tạm ngưng hoạt động và trong quá trìnhkhởi động lò hơi hoặc trong trường hợp máy phátgặp sự cố Hệ thống máy phát bao gồm 3 máy phát tua bin hơi, trong đó :

Máy phát số 1 và 2 có công suất 1,5 MW, điện áp định mức 400 V, Cosφ =0,8

Máy phát số 3 có công suất 3 MW, điện áp định mức 6,3 kV, Cosφ = 0,8

Nhà máy có trạm biến áp đặt trong nhà gần gian phát điện Tủ phân phối chính được đặt tại gian phát điện, các tủ phân phối ứng với các nhóm phụ tải được

đặt tại các vị trí vận hành thiết bị sản suất, tại các trạm bơm, khu xử lí nước thải,

…

1.2 Giới thiệu về phụ tải của xí nghiệp đường Vị Thanh

1.2.1 Đặc điểm phụ tải của xí nghiệp đường Vị Thanh

Phụ tải của xí nghiệp đường Vị Thanh bao gồm phụ tải động lực và phụ tảichiếu sáng Phụ tải động lực chủ yếu là các động cơ 3 pha có công suất từ nhỏ đếnrất lớn, bao gồm 191 động cơ kéo dây chuyền sản suất, bơm nước,….Tất cả cácđộng cơ đều có điện áp định mức 380 V

Phụ tải chiếu sáng bao gồm các đèn chiếu sáng cho các khu sản suất,vănphòng, khuôn viên, sân mía,

Xí nghiệp hoạt động liên tục cả 3 ca trong ngày, thời gian làm việc tối đatrong 1 năm là 8760 giờ khi nguồn nguyên liệu cung cấp đủ

1.2.2 Bảng phụ tải động lực của xí nghiệp đường Vị Thanh

Số

TT

suất KW

Số lượng

Vị trí lắp đặt Hệ

số công

suất

2 Motor kéo băng tải bàn lùa

mía

3 Motor kéo băng tải bàn tiếp 5,5 2 Sân mía 0,75

6 Motor kéo băng tải cao su 7,5 1 Tổ cán ép 0,75

16 Bơm nước mía thẩm thấu 18,5 6 Tổ cán ép 0,85

17 Bơm nước nóng thẩm thấu 7.5 2 Tổ cán ép 0,85

18 Motor cánh khuấy nồi nấu

đường

19 Van xả đáy nồi nấu đường 2,2 4 Tổ nấu đường 0,8

20 Van xả đáy nồi nấu đường 3,7 1 Tổ nấu đường 0,8

21 Van xả đáy nồi nấu đường 1,5 1 Tổ nấu đường 0,8

22 Cánh khuấy thùng giống 2,1 2 Tổ nấu đường 0,8

23 Cánh khuấy thùng giống 3,7 1 Tổ nấu đường 0,8

24 Cánh khuấy thùng pha loảng 4,4 1 Tổ nấu đường 0,8

27 Motor khuấy thiết bị lắng liên

tục

29 Khuấy hóa chất trợ lắng 1,85 1 Tổ hóa chế 0,8

30 Motor khuấy dịch tàn dư 2,2 1 Tổ hóa chế 0,8

35 Bơm nước tạo chân không 30 1 Tổ hóa chế 0,85

37 Bơm nước ngưng tụ 22 4 Tổ hóa chế 0,85

50 Motor cánh khuấy máng phân

phối đường non A

53 Motor khuấy máng phân phối

đường non B-C

54 Motor kéo máy li tâm liên tục 22 3 Tổ li tâm 0,8

55 Motor kéo máy li tâm liên tục 30 1 Tổ li tâm 0,8

56 Motor kéo máy li tâm liên tục 45 1 Tổ li tâm 0,8

57 Motor kéo máy li tâm liên tục 55 2 Tổ li tâm 0,8

58 Motor cánh khuấy trợ tinh 5,5 1 Tổ li tâm 0,8

59 Motor cánh khuấy trợ tinh 3,5 1 Tổ li tâm 0,8

60 Motor cánh khuấy trợ tinh 1,5 6 Tổ li tâm 0,8

61 Motor cánh khuấy trợ tinh 11 1 Tổ li tâm 0,8

63 Bơm tuần hoàn nước lạnh 3,7 1 Tổ li tâm 0,85

64 Bơm tuần hoàn nước nóng 1,5 1 Tổ li tâm 0,85

65 Bơm nước nóng và nước lạnh

trợ tinh

66 Motor quạt hút bụi đường 37,5 1 Tổ li tâm 0,8

67 Motor cánh khuấy trợ tinh 22 1 Tổ li tâm 0,8

đứng

68 Bơm đường non trợ tinh đứng 22 2 Tổ li tâm 0,85

69 Motor khuấy thùng hồi dung

BC

71 Bơm đường non trợ tinh đứng

84 Motor khuấy dung dịch phèn 0,37 1 Trạm bơm 2 0,8

85 Bơm nước sạch sinh hoạt 3,7 1 Trạm bơm 2 0,85

97 Motor kéo băng tải ngang 22 1 Lò hơi 0,8

98 Motor kéo băng tải bã hồi lưu 22 1 Lò hơi 0,8

Tổng cộng 7801,37 191

Ngoài ra còn có phụ tải chiếu sáng được đề cập và tính toán ở chương 2

Sơ đồ mặt bằng của xí nghiệp được cho ở hình 1.1

Phụ tải tính toán theo điều kiện phát nóng cho phép được gọi tắt là phụ tải

tính toán; đó là phụ tải giả thuyết không đổi lâu dài của các phần tử trong hệ thống

cung cấp điện (máy biến áp, đường dây …), tương đương với phụ tải thực tế biến

đổi theo điều kiện tác dụng nhiệt nặng nề nhất Nói cách khác, phụ tải tính toán

làm nóng dây dẫn lên tới nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế gây ra

Do vậy, về phương diện phát nóng, nếu ta chọn các thiết bị điện theo phụ tải tính

toán thì có thể đảm bảo an toàn cho các thiết bị đó trong mọi trạng thái vận hành

Xác định phụ tải tính toán là nhiệm vụ đầu tiên và rất quan trọng trong việc

thiết kế cung cấp điện Xác định phụ tải tính toán hợp lí góp phần mang lại lợi ích

kinh tế đồng thời đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật, sự an toàn trong vận hành và

tuổi thọ của công trình

Mục đích của việc xác định phụ tải tính toán:

-Chọn tiết diện dây dẫn của lưới cung cấp và phân phối điện áp từ dưới 1000

V

-Chọn số lượng và công suất máy biến áp của trạm biến áp

-Chọn tiết diện thanh dẫn của thiết bị phân phối

-Chọn các thiết bị chuyển mạch và bảo vệ

Hiện nay có nhiều phương pháp để xác định phụ tải tính toán Tuy nhiên xác

định phụ tải một cách chính xác là việc rất khó khăn Cho đến nay vẫn chưa có

phương pháp tính toán nào hoàn toàn chính xác và tiện lợi Thông thường những

phương pháp đơn giản tính toán thuận tiện thường cho kết quả thật không chính

xác Còn muốn xác định phụ tải có độ chính xác cao thì phải sử dụng các phương

pháp tính toán phức tạp Trong thực tế thiết kế, khi xác định phụ tải của hộ tiêu thụ

cho phép sai số đến ±10%

2.1.2 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán

2.1.2.1 Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm

Phương pháp này thường được áp dụng đố với các hộ tiêu thụ có đồ thị phụ

tải thực tế không thay đổi Khi đó:

P tt=P ca=M ca W o

T ca

Trong đó:

Mca: là số lượng sản phẩm sản xuất trong 1 ca

Tca: là thời gian phụ tải lớn nhất (h)

Wo: là suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm (kWh/một đơn

vị sản phẩm)

Khi biết tổng sản phẩm sản xuất trong cả năm là M, khi đó:

P tt=M W o

Tmax

Tmax: thời gian sử dụng công suất lớn nhất (h)

2.1.2.2 Xác định phụ tải tính toán theo suất phụ tải trên một đơn vị sản suất

Thường được áp dụng để tính toán phụ tải của các hộ tiêu thụ có mật độ máy

móc sản suất phân bố tương đối đồng đều Khi đó:

2.1.2.3 Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu:

Phụ tải tính toán của một nhóm thiết bị có cùng chế độ làm việc được tính

toán theo công thức:

Knc: là hệ số nhu cầu của nhóm thiết bị tiêu thụ đặc trưng

tgφ ứng với cosφ, đặc trưng cho nhóm thiết bị

Pđ: Công suất đặt

Nếu hệ số cosφ của các thiết bị trong nhóm không giống nhau thì phải tính

hệ số công suất trung bình theo công thức:

cos ϕ= P1cos ϕ1+P2cos ϕ2+ +Pn cos ϕ n

: tổng phụ tải phản kháng tính toán của các nhóm thiết bị

Kđt: hệ số đồng thời (Kđt thường lấy từ 0,85 đến 1)

2.1.2.4 Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại K max và công suất trung bình P tb (còn gọi là phương pháp số thiết bị hiệu quả hay phương pháp sắp xếp biểu đồ)

Đây là phương pháp tính toán cho kết quả khá chính xác

Công thức tính:

P tt=Kmax.P ca=Kmax K sd P đm

Trong đó:

Kmax- hệ số cực đại của công suất tác dụng được xác định theo

đường cong Kmax= f(nhq,Ksd)

Ksd- hệ số sử dụng

Công thức trên chỉ được áp dụng trong trường hợp số thiết bị hiệu quả của

nhóm lớn hơn hoặc bằng 4 Trong một số trường hợp cụ thể, ta có thể dùng phương

pháp đơn giản sau để tính toán:

tgφdmi- ứng với hệ số công suất cosφdmi

Khi không có các số liệu về cosφ, ta có thể lấy cosφ = 0,8

Đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn, ta có:

S tt=S đm√ε đm

0 , 875

 Khi số thiết bị thực tế trong nhóm n > 3 và nhq < 4, ta tính theo công thức:

Kpti - hệ số phụ tải của thiết bị thứ i

Khi không có số liệu chính xác về Kpt và cosφdm, ta có thể lấy trung bình của

chúng như sau:

+ Đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn: Kpt = 0,9 và cosφdm = 0,8

+ Đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại: Kpt = 0,75 và

 Đối với thiết bị có chế độ làm việc lâu dài với đồ thị phụ tải bằng phẳng thì

Kmax có thể lấy bằng 1, khi đó:

Ptt = Ksd Pđm

2.2 Xác định phụ tải tính toán của xí nghiệp đường Vị Thanh

2.2.1 Đặc điểm chung

Xí nghiệp đường Vị Thanh sản xuất đường kết tinh theo một dây chuyền bán

tự động Nhà máy hoạt động cả 3 ca trong ngày Trong các thiết bị, ngoài các thiết

bị hoạt động chính còn có một số thiết bị ở trạng thái dự phòng Phụ tải động lực

của cả nhà máy là khá lớn và hoạt động ổn định Theo số liệu ghi được của bộ phận

phát điện, đồ thị phụ tải ngày của nhà máy được biểu diễn theo phần trăm công

Từ đồ thị phụ tải ta tính được hệ số sử dụng chung của nhà máy theo công thức:

Phụ tải của nhà máy bao gồm phụ tải động lực và phụ tải chiếu sang Theo

vị trí lắp đặt, chức năng hoạt động và công suất định mức của các thiết bị được lắpđặt ta chia phụ tải động lực của nhà máy thành 35 nhóm Phụ tải động lực từngnhóm được tính toán theo hệ số Kmax và công suất trung bình (phương pháp số thiết

bị hiệu quả)

2.2.2 Xác định phụ tải của xí nghiệp đường Vị Thanh

2.2.2.1 Xác định phụ tải động lực

- Xác định phụ tải tính toán nhóm 1:

Phụ tải nhóm 1 bao gồm: 2cần cẩu mía, 2 motor kéo băng tải bàn lùa mía, 2motor kéo băng tải bàn tiếp mía và 1 bom chim hố băng tải Trong đó các cần cẩulàm việc ngắn hạn lặp lại với hệ số tiếp điện ε =70%, các thiét bị còn lại làm việcvới hệ số tiếp điện 100%.

2 Motor kéo băng

tải bàn lùa mía

7,5 0,75 15,19 2 Sân mía M3- M4

3 Motor kéo băng

tải bàn tiếp mía

Tổng công suất định mức của nhóm 1 là: Σ Pđm = 171 ( kW )

Thiết bị có công suất định mức lớn nhất trong nhóm là cần cẩu mía với

Pđmmax = 71 ( kW )

Số thiết bị có công suất định mức lớn hơn hoặc bằng một nữa công suất Pđmmax:

n1 = 2 với tổng công suất định mức:

∑¿ ¿ Pđm - tổng công suất định mức của cả nhóm n thiết bị

Dựa vào bảng tra nhq* theo n* và P* kết hợp với phương pháp nội suy , ta có:

f (n*=0,25; P*=0,83) = f(0,25;0,8) + [f(0,25;0,85) – f(0,25;0,8)]

0,83−0,8 0,85−0,8

=0,36 + ( 0,32 - 0,36 )

0,03 0,05=0,336

f (0,3;0,83) = 0,42 + ( 0,39 – 0,42 )

0,83−0,8 0,85−0,8=0 ,402

Ứng với n* = 0,29 và P* = 0,83 ta có:

f(0,29;0,83) = 0,336 + ( 0,402 – 0,336)

0,29−0,25 0,3−0,25 =0,389

Kí hiệumáy

1 Cẩu nhà ép 27,5 0,8 52,23 1 Nhà ép M82

Motor kéo băng tải

Motor kéo băng tải

389,13

9

Tổng số thiết bị của nhóm 2 là: n = 9

Tổng công suất định mức của nhóm 2 là: Σ Pđm = 204,4 ( kW )

Thiết bị có công suất định mức lớn nhất trong nhóm là motor kéo băng tải mía

Iđn2 = 5 104,45 + 284,68 = 806,93 ( A )

- Xác định phụ tải tính toán nhóm 3:

Phụ tải nhóm 3 bao gồm: 1 bơm áp lực trục đỉnh, 6 bơm nước mía thẩm thấu

và 2 bơm nước nóng thẩm thấu

9

Tổng số thiết bị của nhóm 3 là: n = 9

Tổng công suất định mức của nhóm 3 là: Σ Pđm = 133,5 ( kW )

Thiết bị có công suất định mức lớn nhất trong nhóm là bơm nước mia thẩm thấuvới

Dòng điện đỉnh nhọn nhóm 4:

Iđn4 = 5 474,79 = 2373,95 ( A )

- Xác định phụ tải tính toán của nhóm 5, 6,7 và nhóm 8:

Phụ tải của mỗi nhóm là 1 máy băm với công suất định mức 220 KW làmviệc dài hạn với hệ số mang tải Kpt = 0,9

Danh sách phụ tải mỗi nhóm

- Xác định phụ tải tính toán của nhóm 9, 10, 11,12 và 13:

Phụ tải của mỗi nhóm là 1 máy ép có công suất định mức 400 kW làm việcdài hạn với hệ số mang tải Kpt = 0,9 ; hệ số công suất cosφ = 0,8

Danh sách phụ tải của các nhóm như sau:

Danh sách phụ tải nhóm 14

S Tên máy Pđm Cosφ Iđm n Vị trí lắp đặt Kí hiệu

Tổng số thiết bị của nhóm 14 là: n = 12

Tổng công suất định mức của nhóm 14 là: Σ Pđm = 178,3 ( kW )

Thiết bị có công suất định mức lớn nhất trong nhóm là motor cánh khuấy nồinấu đường với

Pđmmax = 75 ( kW )

Số thiết bị có công suất định mức lớn hơn hoặc bằng một nữa công suất Pđmmax

Danh sách phụ tải nhóm 15:

2 Tổng số thiết bị của nhóm 15 là: n = 12

Tổng công suất định mức của nhóm 15 là: Σ Pđm = 214,5 ( kW )

Thiết bị có công suất định mức lớn nhất trong nhóm là bơm nước mía hỗn hợp

Pđmmax = 75 ( kW )

Số thiết bị có công suất định mức lớn hơn hoặc bằng một nữa công suất Pđmmax

Vậy phụ tải tính toán của nhóm 15:

Iđn15 = 5 134,06 + 252,03 = 922,33 ( A )

- Xác định phụ tải tính toán nhóm 16:

Phụ tải nhóm 16 bao gồm: 2 bơm nước mía chè trong, 2 bơm cân bằng mật chè, 2 bơm si rô nguyên và 2 bơm si rô sau lắng nổi Trong đó 2 bơm cân bằng mậtchè và bơm si rô sau lắng nổi làm việc với hệ số tiếp điện 80%

Kí hiệumáy

1 Bơm nước mía chè 55 0,85 98,31 2 Tổ hóa

Tổng công suất định mức của nhóm 16 là: Σ Pđm = 221( kW )

Thiết bị có công suất định mức lớn nhất trong nhóm là bơm nước mía chè trongvới

Vậy phụ tải tính toán của nhóm 16:

I tt 16=

S tt 16

0,38.√3=

222 ,74 0,38.√3=338 ,42 (A) Dòng điện dỉnh nhọn nhóm 16:

Iđn16 = 5 98,31 + 296,71 = 788,26 ( A )

- Xác định phụ tải tính toán nhóm 17:

Phụ tải nhóm 17 bao gồm: 1 bơm nước tạo chân không, 5 bơm nước ngưng

tụ và 4 máy lọc chân không

Tổng công suất định mức của nhóm 17 là: Σ Pđm = 212,5 ( kW )

Thiết bị có công suất định mức lớn nhất trong nhóm là máy lọc chân không với

Vậy phụ tải tính toán của nhóm 17:

Iđn17 = 5 102,56 + 286,13 = 798,93 ( A )

- Xác định phụ tải tính toán nhóm 18:

Phụ tải nhóm 18 bao gồm: 2 vít tải đường BC, 1 motor khuấy thùng hồ B, 4 máy li tâm A, 1 motor cánh khuấy máng phân phối đường non BC, 1 motor quạt hút li tâm A và 1 bơm nước nóng li tâm A.

Iđm

( A )

n

Vị trílắp đặt

Tổng số thiết bị của nhóm 18 là: n = 10

Tổng công suất định mức của nhóm 18 là: Σ Pđm = 217 ( kW )

Thiết bị có công suất định mức lớn nhất trong nhóm là máy li tâm A với

Hệ số công suất trung bình của nhóm 18:

Cos ϕ tb18=

P đm 1 cos ϕ đm1+P đm 2 cosϕ đm 2+ +Pđm10 cos ϕ đm10

P đm1+P đm 2+ +Pđm10 =0,8 ⇒ tgφtb18 = 0,75

Vậy phụ tải tính toán của nhóm 18:

Dòng điện đỉnh nhọn của nhóm 18:

Iđn18 = 5 85,46 + 326,31 = 753,61 ( A )

- Xác định phụ tải tính toán của nhóm 19:

Phụ tải của nhóm 19 bao gồm: 4 máy nén khí, 12 motor cánh khuấy trợ tinh,

2 motor cánh khuấy trợ tinh đứng, 1 bơm tuần hoàn nước lạnh, 1 bơm tuần hoànnước nóng, 1 bơm nước nóng và nước lạnh trợ tinh và 1 motor quạt hút bụi đường

Tổng công suất định mức của nhóm 19 là: Σ Pđm = 250,2 ( kW )

Thiết bị có công suất định mức lớn nhất trong nhóm là máy nén khí với

Vậy phụ tải tính toán của nhóm 19:

P tt 19=1,06.0,8.250,2=212,17 ( kW )

Q tt 19=P tt 19 tg ϕ tb 19=212,17.0,75=159,13 ( kVar)

Iđn19 = 5 85,46 + 391,88 = 819,18 ( A )

- Xác định phụ tải tính toán nhóm 20:

Phụ tải nhóm 20 bao gồm: 2 motor khuấy máng phân phối đường non BC và

7 motor kéo máy li tâm liên tục

Tổng công suất định mức của nhóm 20 là: Σ Pđm = 257 ( kW )

Thiết bị có công suất định mức lớn nhất trong nhóm là motor kéo máy li tâmliên tục với