Giới thiệu chung về nhà máy

Công nghiệp chế tạo nói chung và nhà máy cơ khí chế tạo vòng bi nói riêng là một ngành sản xuất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân của nước ta, có nhiệm vụ cung cấp các loại vòng bi phục vụ cho n

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY I.1/ Giới thiệu chung:

Công nghiệp chế tạo nói chung và nhà máy cơ khí chế tạo vòng bi nóiriêng là một ngành sản xuất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân của nước

ta, có nhiệm vụ cung cấp các loại vòng bi phục vụ cho nhu cầu trong nước

và xuất khẩu

Trong nhà máy cơ khí có nhiều hệ thống máy móc khác nhau rất đadạng, phong phú và phức tạp Các hệ thống máy móc này có tính công nghệcao và thiện đại Do vậy mà việc cung cấp điện cho nhà máy phải đảm bảochất lượng và độ tin cậy cao

Đứng về mặt cung cấp điện thì việc thiết kế điện phải đảm bảo sự giatăng phụ tải trong tương lai; về mặt kỹ thuật và kinh tế phải đề ra phương áncấp điện sao cho không gây quá tải sau vài năm sản xuất và cũng không gâyquá dư thừa dung lượng công suất dự trữ

Nhà máy có 10 phân xưởng, các phân xưởng này được xây dựngtương đối gần nhau được cho trong bảng sau:

11 Chiếu sáng các phân xưởng Xác định theo diện tích

Theo quy trình trang bị điện và công nghệ của nhà máy ta thấy khingừng cung cấp điện sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm của nhà máygây thiệt hại về nền kinh tế quốc dân do đó ta xếp nhà máy vào phụ tải loại

II, cần được bảo đảm cung cấp điện liên tục và an toàn Trong nhà máy có:trạm bơm, phân xưởng sửa chữa cơ khí, phòng thí nghiệm là hộ loại III, cácphân xưởng còn lại là hộ loại I

I.2/ Giới thiệu đặc điểm phụ tải điện của nhà máy:

Phụ tải điện trong nhà máy công nghiệp có thể phân ra làm 2 loại phụtải:

+ Phụ tải động lực

+ Phụ tải chiếu sáng

Phụ tải động lực thường có chế độ làm việc dài hạn, điện áp yêu cầutrực tiếp đến thiết bị là 380/220V, công suất của chúng nằm trong dảitừ 1đến hàng chục kW và được cung cấp bởi dòng điện xoay chiều tần sốf=50Hz

Phụ tải chiếu sáng thường là phụ tải 1 pha, công suất không lớn Phụtải chiếu sáng bằng phẳng , ít thay đổi và thường dùng dòng điện xoay chiềutần số f = 50 Hz

CHƯƠNG II XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN II.1/ Các phương pháp xác định phụ tải tính toán:

Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tươngđương với phụ tải thực tế về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ huỷ hoạicách điện Nói cách khác, phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tớinhiệt độ tương tự như phụ tải thực tế gây ra, vì vậy chọn các thiết bị theophụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn thiết bị về mặt phát nóng

Phụ tải tính toán được sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bịtrong hệ thống cung cấp điện như: máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóngcắt, bảo vệ … tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điệnáp; lựa chọn dung lượng bù công suất phản kháng … phụ tải tính toán phụthuộc vào nhiều yếu tố như: công suất, số lượng, chế độ làm việc của cácthiết bị điện, trình độ và phương thức vận hành hệ thống … Nếu phụ tải tínhtoán xác định được nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết

bị điện, ngược lại nếu phụ tải tính toán xác định được lớn hơn phụ tải thực tếthì gây ra dư thừa công suất, làm ứ đọng vốn đầu tư, gia tăng tổn thất…cũng vì vậy đã có nhiều công trình nghiên cứu về phương pháp xác định phụtải tính toán, song cho đến nay vẫn chưa có được phương phương pháp nàothật hoàn thiện Những phương pháp cho kết quả đủ tin cậy thì lại quá phứctạp, khối lượng tính toán và các thông tin ban đầu về phụ tải lại quá lớn.Ngược lại những phương pháp tính đơn giản lại có kết quả có độ chính xácthấp Sau đây là một số phương pháp thường dùng để xác định phụ tải tínhtoán khi quy hoạch thiết kế hệ thống cung cấp điện:

+ Phương pháp xác định phụ tải tính toán (PTTT) theo công suất đặt và hệ số nhu cầu:

Ptt = knc.Pđ

Trong đó :

knc : là hệ số nhu cầu , tra trong sổ tay kĩ thuật

Pđ : là công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị , trong tínhtoán có thể lấy gần đúng Pđ Pdđ (kW)

+ Phương pháp xác định PTTT theo công suất công suất trung bình và hệ số hình dáng của đồ thị phụ tải :

Pdđ :là công suất danh định của thiết bị hoặc nhóm thiết bị (kW)

kmax: là hệ số cực đại, tra trong sổ tay kĩ thuật theo quan hệ

kmax = f(nhq,ksd)

ksd : là hệ số sử dụng tra trong sổ tay kĩ thuật hq

n : là số thiết bị dùng điện hiệu quả

+ Phương pháp xác định PTTT theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm :

Ptt =

max

0T

M.a

Trong đó :

a0: là suất chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm,kWh/đvsp

M: là số sản phẩm sản suất trong một năm

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

+ Phương pháp xác định PTTT theo suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích:

Ptt = p0 FTrong đó :

p0 : là suất trang bị điện trên một đơn vị diện tích , (W/m2)

Theo phương 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 thường và được tính theo công thức sau:

Iđn = Ikđ (max) + (Itt - ksd Iđm (max))

Trong đó:

Ikđ (max): là dòng khởi động của thiết bị có dòng khởi động lớnnhất trong nhóm máy

Itt: là dòng điện tính toán của nhóm máy.

Iđm (max): là dòng định mức của thiết bị đang khởi động.

ksd: là hệ số sử dụng của thiết bị đang khởi động

Trong các phương pháp trên, 3 phương pháp 4,5,6 dựa trên kinhnghiệm thiết kế và vận hành để xác định PTTT nên chỉ cho các kết quả gầnđúng tuy nhiên chúng khá đơn giản và tiện lợi Các phương pháp còn lạiđược xây dựng trên cơ sở lý thuyết xác suất thống kê có xét đến nhiều yếu tố

do đó có kết quả chính xác hơn, nhưng khối lượng tính toán hơn và phứctạp

Trong bài tập dài này với phân xưởng SCCK ta đã biết vị trí, côngsuất đặt, và các chế độ làm việc của từng thiết bị trong phân xưởng nên khitính toán phụ tải động lực của phân xưởng có thể sử dụng phương pháp xácđịnh phụ tải tính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại Các phânxưởng còn lại do chỉ biết diện tích và công suất đặt của nó nên để xác địnhphụ tải động lực của các phân xưởng này ta áp dụng phương pháp tính toántheo công suất đặt và hệ số nhu cầu Phụ tải chiếu sáng của các phân xưởngđược xác định theo phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tíchsản xuất

II.2/ Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí:

Phân xưởng sửa chữa cơ khí là phân xưởng số 6 trong sơ đồ mặt bằng

nhà máy, có diện tích bố trí thiết bị là 450 m2 Trong phân xưởng có cácthiết bị công suất khác nhau lớn nhất là 90 kW song cũng có những thiết bịcông suẩt rất nhỏ ( 0,6 kW ) Dựa vào hệ số tải (kt) để xem chế độ làm việccủa thiết bị Hầu hết các thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn

Với phân xưởng sửa chữa cơ khí để có kết quả chính xác nên chọnphương pháp tính toán là: “Tính phụ tải tính toán theo công suất trung bình

P tt = k max P tb = k max k sdi P đmi

Trong đó:

Pđmi: Công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm

n: Số thiết bị trong nhóm

ksd: Hệ số sử dụng, tra trong sổ tay kĩ thuật

kmax: Hệ số cực đại, tra trong sổ tay kĩ thuật theo quan hệ:

kmax = f(nhq, ksd)

nhq: Số thiết bị dùng điện hiệu quả

Số thiết bị dùng điện hiệu quả nhq (số thiết bị quy đổi) là số thiết bị cócùng công suất, cùng chế độ làm việc gây ra hiệu quả phát nhiệt (hoặc mức

độ phá huỷ cách điện) đối với dây dẫn đúng bằng số thiết bị thực tế có côngsuất và chế dộ làm việc khác nhau gây ra trong quá trình làm việc, nhqđượcxác định bằng biểu thức thực tế sau:

n

1 2

2 1

n

i dmi hq

Khi không áp dụng được các phương pháp trên, việc xác định nhq phảiđược xác định theo trình tự :

n *

hq = f(n * , P * )

Từ đó xác định nhq theo công thức : nhq = n*

hq.n

II.2.2/ Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng sửa chữa cơ khí:

1./ Phân nhóm phụ tải điện:

Để phân nhóm phụ tải ta dựa vào nguyên tắc sau:

+ Các thiết bị trong 1 nhóm phải có vị trí gần nhau trên mặt bằng (điều này sẽ thuận tiện cho việc đi dây tránh chồng chéo, giảm tổn thất )

+ Các thiết bị trong nhóm nên có cùng chế độ làm việc (điều này sẽ thuận tiện cho việc tính toán và CCĐ sau này ví dụ nếu nhóm thiết bị có cùng chế độ làm việc, tức có cùng đồ thị phụ tải vậy ta có thể tra chung đượcksd, knc; cosφ; )

+ Các thiết bị trong các nhóm nên được phân bổ để tổng công suất củacác nhóm ít chênh lệch nhất (điều này nếu thực hiện được sẽ tạo ra tính đồngloạt cho các trang thiết bị CCĐ).

+ Ngoài ra số thiết bị trong cùng một nhóm cũng không nên quá nhiều

vì số lộ ra của một tủ động lực cũng bị không chế (thông thường số lộ ra lớn nhất của các tủ động lực được chế tạo sẵn cũng không quá 8) Tuy nhiên khi

số thiét bị của một nhóm quá nhiều cũng sẽ làm phức tạp hoá trong vận hành

và làm giảm độ tin cậy CCĐ cho từng thiết bị

Dựa theo nguyên tắc phân nhóm phụ tải điện đã nêu ở trên và căn cứ vào vị trí, công suất thiết bị bố trí trên mặt bằng phân xưởng có thể chia các thiết bị trong phân xưởng Sửa chữa cơ khí thành: 4 nhóm phụ tải Kết quả phân nhóm phụ tải điện được trình bày ở bảng sau:

TT Tên thiết bị hiệuKý lượngSố Công suất (kW)

1 máy Toàn bộNhóm I

7 Dầm treo có palăng điện 11 1 4,85 4,85

2 Lò điện để hóa cứng linh kiện 19 1 90 90

8 Thiết bị để tôi bánh răng 25 1 18 18

Các phương pháp xác định phụ tải tính toán:

- Theo công suất trung bình và hệ số cực đại

- Theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

Vì đã biết được khá nhiều thông tin về phụ tải, có thể xác định phụ tảitính toán theo công suất trung bình và hệ số cực đại Do đó phụ tải tính toánđược xác định như sau:

Ptt = kmax.ksd.Pdđi

Trong đó :

ksd : là hệ số sử dụng của nhóm thiết bị, tra bảng

kmax : là hệ số cực đại, tra bảng theo hai đại lượng ksd và nhq

nhq : là số thiết bị dùng hiệu quả

Với phân xưởng sửa chữa cơ khí có ksd = 0,14  0,2 và cos = 0,5

 0,6 (tra PL1.1)

Nên ta chọn ksd = 0,15 và cos = 0,6

Khi số lượng thiết bị lớn thì việc xác định phụ tải tính toán theo công thức trên là khá phức tạp, vì vậy ta có thể tính theo phương pháp gần đúng với sai số tính toán nằm trong khoảng <10%

a./ Xác định phụ tải tính toán của nhóm I:

TT Tên thiết bị Ký hiệu lượngSố Công suất (kW)

1 máy Toàn bộNhóm I

7 Dầm treo có palăng điện 11 1 4,85 4,85

Tổng số thiết bị là n = 12

Tổng công suất danh định là : P = Pddi = 104,25 kW

Số thiết bị có công suất không nhỏ hơn

2

1 công suất của thiết bị cócông suất lớn nhất là : n1 = 2

Tổng công suất cuả số thiết bị có công suất không nhỏ hơn

2

1 côngsuất của thiết bị có công suất lớn nhất là :



1

n

1 ddi

* hq

n = 0,42

*

n =n n=0,42.12=5,04Suy ra nhq 5

Tra bảng PL 1.5 với ksd = 0,15 và nhq = 5 ta có kmax = 2,87

b./ Xác định phụ tải tính toán của nhóm II:

TT Tên thiết bị Ký hiệu Số lượng Công suất (kW)

1 máy Toàn bộ

Tổng công suất danh định là : P = Pddi = 167,5 kW

Số thiết bị có công suất không nhỏ hơn

2

1 công suất của thiết bị cócông suất lớn nhất là : n1 = 1

Tổng công suất cuả số thiết bị có công suất không nhỏ hơn

2

1 côngsuất của thiết bị có công suất lớn nhất là :



1

n

1 ddi

* hq

n = 0,4

*

n =n n=0,4.10=4

Tra bảng PL 1.5 với ksd = 0,15 và nhq = 4 ta có kmax = 3,11

c./ Xác định phụ tải tính toán của nhóm III:

TT Tên thiết bị Ký hiệu Số lượng Công suất (kW)

1 máy Toàn bộNhóm III

2 Lò điện để hóa cứng linh kiện 19 1 90 90

12 Cầu trục cánh có palăng điện 33 1 1,3 1,3

Tổng số thiết bị là n = 12

Tổng công suất danh định là : P = Pddi = 253,15 kW

Số thiết bị có công suất không nhỏ hơn

2

1 công suất của thiết bị cócông suất lớn nhất là : n1 = 1

Tổng công suất cuả số thiết bị có công suất không nhỏ hơn

2

1 công

suất của thiết bị có công suất lớn nhất là :



1

n

1 ddi

* hq

n = 0,48

*

n =n n=0,48.12=5,76Suy ra nhq 6

Tra bảng PL 1.5 với ksd = 0,15 và nhq = 6 ta có kmax = 2,64

d./ Xác định phụ tải tính toán của nhóm IV:

TT Tên thiết bị Ký hiệu Số lượng Công suất (kW)

1 máy Toàn bộNhóm IV

5 Quạt gió 14 50 1 18 18

Tổng số thiết bị là n = 5

Tổng công suất danh định là : P = Pddi = 68,2 kW

Số thiết bị có công suất không nhỏ hơn

2

1 công suất của thiết bị cócông suất lớn nhất là: n1 = 2

Tổng công suất cuả số thiết bị có công suất không nhỏ hơn

2

1 côngsuất của thiết bị có công suất lớn nhất là:



1

n

1 ddi

* hq

n = 0,75

*

n =n n=0,75.5=3,75Suy ra nhq 4

Tra bảng PL 1.5 với ksd = 0,15 và nhq = 4 ta có kmax = 3,11

IV 5 68,2 0,15 4 3,11 31,82 42,42 53,03 80,56

3./ Xác định phụ tải chiếu sáng của phân xưởng sửa chữa cơ khí:

Phụ tải chiếu sáng được tính theo công suất chiếu sáng trên một đơn

vị diện tích

Công thức tính : Pcs =p0 F

Trong đó :

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

F : là diện tích cần được chiếu sáng (m2)

Diện tích chiếu sáng toàn phân xưởng F = 375 (m2)

Suất phụ tải chiếu sáng chung cho phân xưởng sửa chữa cơ khí là p0

=16 (W/m2) (tra PL1.7) vì trong phân xưởng SCCK hệ thống chiếu sáng sửdụng đèn sợi đốt

Như vậy phụ tải chiếu sáng của toàn phân xưởng là:

Pcs =p0 F =16375=6000 W= 6 kW

Qcs=Pcstgcs=0 (đèn sợi đốt coscs=1)

4./ Xác định phụ tải tính toán của toàn phân xưởng:

Công suất tác dụng của phân xưởng:

Ppx  kdtPtt

= 0,85(44,88+78,14+100,25+31,82 ) = 216,82 (kW)

Trong đó kdt là hệ số đồng thời của toàn phân xưởng , lấy kdt=0.85

Phụ tải phản kháng của phân xưởng:

II.3/ Xác định phụ tải tính toán của các phân xưởng còn lại:

Do chỉ biết công suất đặt và diện tích của phân xưởng nên ở đây ta sửdụng phương pháp xác định PTTT theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

Pđ : là công suất đặt của thiếtbị trong phân xưởng

knc: là hệ số nhu cầu của thiết bị hoặc nhóm thiết bị, tra trong sổtay kỹ thuật

tg: Tương ứng với Cos đặc trưng cho nhóm hộ tiêu thụ

Kết quả tính toán cho ở bảng dưới:

II.4/ Xác định phụ tải của toàn nhà máy:

Phụ tải tính toán tác dụng của toàn nhà máy:

10 1

ttnm dt tti

P k P  0,85.8415,83 = 7153,45 kWPhụ tải tính toán phản kháng toàn nhà máy :

U 3

S

II.5/ Xác định tâm phụ tải điện và biểu đồ phụ tải:

II.5.1/ Tâm phụ tải diện:

Tâm phụ tải điện là điểm qui ước nào đấy sao cho :





n

1 i i

i.l

P  minTrong đó :

Pi , li : là công suất tác dụng và khoảng cách từ điểm tâm phụ tảiđiện đến phụ tải thứ i

Tâm qui ước của phụ tải xí nghiệp được xác định bởi một điểm M cótoạ độ (theo hệ trục độ tuỳ chọn) được xác định bằng các biểu thức sau:M(x0 , y0 , z0).

1 i i

n

1 i

i i

S

x S

1 i i

n

1 i

i i

S

y.S ; z0 =







 n

1 i i

n

1 i

i i

S

z.S

Trong đó: Si: là phụ tải tính toán của phân xưởng i

xi , yi , zi : là toạ độ của phân xưởng i theo hệ trục toạ độ tuỳchọn

n: là số phân xưởng có phụ tải điện trong xí nghiệp

Thực tế ta bỏ qua toạ độ z Tâm phụ tải điện là vị trí tốt nhất để đặt các trạm biến áp, trạm phân phối, tủ phân phối,tủ động lực nhằm mục đích tiết kiệm chi phí cho dây dẫn và giảm tổn thất trên lưới điện

II.5.2/ Biểu đồ phụ tải điện:

Việc xác định biểu đồ phụ tải trên mặt bằng nhà máy có mục đích là

để phân phối hợp lý các trạm biến áp trong phạm vi nhà máy, chọn các vị tríđặt máy biến áp sao cho đạt chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cao nhất

Biểu đồ phụ tải của mỗi phân xưởng là một vòng tròn có diện tíchbằng phụ tải tính của phân xưởng đó theo một tỷ lệ lựa chọn Nếu coi phụ tảimỗi phân xưởng là đồng đều theo diện tích phân xưởng thì tâm vòng trònphụ tải trùng với tâm của phân xưởng đó

Mỗi vòng tròn biểu đồ phụ tải chia ra hai thành phần:

+Phụ tải động lực +Phụ tải chiếu sáng a) Bán kính