Thiết Kế Cấp Điện Cho Nhà Máy Sản Xuất Máy Kéo: Hướng Dẫn Chi Tiết Từ Khoá Luận Tốt Nghiệp

Khóa luận tốt nghiệp hướng dẫn thiết kế hệ thống cấp điện cho nhà máy sản xuất máy kéo, đảm bảo hiệu quả và an toàn trong vận hành.

• Tác giả: Lưu Xuân Bắc
• Người hướng dẫn: Nguyễn Đoàn Phong
• Trường học: Trường Đại học Dân lập Hải Phòng
• Chuyên ngành: Điện tự động công nghiệp
• Đề tài: Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy chế tạo máy kéo
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hải Phòng

Tóm tắt

I. Giới thiệu chung về nhà máy

Chương này cung cấp cái nhìn tổng quan về nhà máy sản xuất máy kéo, bao gồm loại ngành nghề, quy mô năng lực, và phụ tải điện. Nhà máy chuyên sản xuất các công cụ phục vụ nông nghiệp, công nghiệp, và giao thông vận tải. Quy trình công nghệ chủ yếu là sản xuất và sửa chữa các chi tiết thiết bị, phụ tùng cho máy kéo. Nhà máy có quy mô lớn với 12 phân xưởng, mỗi phân xưởng có phụ tải điện riêng biệt. Phụ tải điện được chia thành hai loại chính: phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng. Yêu cầu thiết kế hệ thống cung cấp điện phải đảm bảo độ tin cậy, chất lượng điện áp, và an toàn.

1.1 Loại ngành nghề và quy mô năng lực

Nhà máy sản xuất máy kéo thuộc ngành công nghiệp nặng, chuyên sản xuất và sửa chữa các thiết bị phục vụ nông nghiệp và công nghiệp. Quy mô năng lực của nhà máy được thể hiện qua 12 phân xưởng với các phụ tải điện khác nhau. Phụ tải điện của nhà máy được xác định dựa trên công suất đặt của từng phân xưởng, đảm bảo đáp ứng nhu cầu sản xuất và phát triển trong tương lai.

1.2 Phụ tải điện của nhà máy

Phụ tải điện của nhà máy được chia thành hai loại chính: phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng. Phụ tải động lực bao gồm các thiết bị sản xuất chính như lò, máy ép, và máy móc khác. Phụ tải chiếu sáng được tính toán dựa trên diện tích của từng phân xưởng. Yêu cầu thiết kế hệ thống cung cấp điện phải đảm bảo sự ổn định và liên tục trong quá trình sản xuất.

1.3 Yêu cầu khi thiết kế hệ thống cung cấp điện

Hệ thống cung cấp điện cho nhà máy phải đảm bảo độ tin cậy cao, chất lượng điện áp ổn định, và an toàn cho người vận hành. Độ tin cậy được đảm bảo thông qua việc bố trí nguồn dự phòng cho các phụ tải quan trọng. Chất lượng điện áp được duy trì trong phạm vi cho phép, đặc biệt là đối với các thiết bị yêu cầu cao như lò điện và máy móc chính xác. An toàn được đảm bảo thông qua việc sử dụng các thiết bị và khí cụ điện phù hợp.

II. Xác định phụ tải tính toán

Chương này tập trung vào các phương pháp xác định phụ tải tính toán, bao gồm phương pháp dựa trên công suất đặt và hệ số nhu cầu, cũng như phương pháp dựa trên công suất trung bình và hệ số cực đại. Phụ tải tính toán là phụ tải giả định lâu dài, tương đương với phụ tải thực tế về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách điện. Việc xác định chính xác phụ tải tính toán giúp lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện một cách hiệu quả.

2.1 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt

Phương pháp này sử dụng khi đã có thiết kế nhà xưởng nhưng chưa có bố trí chi tiết các thiết bị. Phụ tải tính toán được xác định dựa trên công suất đặt của từng phân xưởng và hệ số nhu cầu. Công thức tính toán bao gồm phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng, từ đó xác định phụ tải tính toán toàn phần của mỗi phân xưởng.

2.2 Phương pháp xác định phụ tải tính toán theo công suất trung bình

Phương pháp này áp dụng khi đã có thiết kế chi tiết bố trí thiết bị trong phân xưởng. Phụ tải tính toán được xác định dựa trên công suất trung bình và hệ số cực đại. Công thức tính toán bao gồm việc xác định số thiết bị dùng điện hiệu quả và hệ số cực đại, từ đó tính toán phụ tải tính toán cho từng nhóm thiết bị và toàn phân xưởng.

III. Thiết kế mạng cao áp cho nhà máy

Chương này trình bày các bước thiết kế mạng cao áp cho nhà máy, bao gồm việc vạch các phương án cung cấp điện, tính toán kinh tế - kỹ thuật để lựa chọn phương án hợp lý, và thiết kế chi tiết cho phương án được chọn. Mạng cao áp được thiết kế để đảm bảo cung cấp điện ổn định và hiệu quả cho toàn nhà máy, đồng thời giảm thiểu tổn thất điện năng.

3.1 Vạch các phương án cung cấp điện

Các phương án cung cấp điện được vạch ra dựa trên yêu cầu về độ tin cậy, chất lượng điện áp, và kinh tế. Mỗi phương án có ưu điểm và nhược điểm riêng, và việc lựa chọn phương án hợp lý dựa trên so sánh kinh tế - kỹ thuật giữa các phương án.

3.2 Tính toán kinh tế kỹ thuật

Tính toán kinh tế - kỹ thuật được thực hiện để lựa chọn phương án cung cấp điện tối ưu. Các yếu tố được xem xét bao gồm chi phí đầu tư, tổn thất điện năng, và độ tin cậy của hệ thống. Phương án được chọn phải đảm bảo hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao nhất.

3.3 Thiết kế chi tiết mạng cao áp

Thiết kế chi tiết mạng cao áp bao gồm việc lựa chọn các thiết bị như máy biến áp, cáp điện, và các thiết bị đóng cắt. Sơ đồ nối dây chi tiết được thiết kế để đảm bảo cung cấp điện ổn định và an toàn cho toàn nhà máy.

Trích đoạn nội dung tài liệu

LỜI MỞ ĐẦU Điện năng là một dạng năng lƣợng phổ biến và có tầm quan trọng không thể thiếu đƣợc trong bất kỳ một lĩnh vực nào của nền kinh tế quốc dân của mỗi đất nƣớc. Nhƣ chúng ta đã xác định và thống kê đƣợc rằng khoảng 70% điện năng sản xuất ra d ng trong các xí nghiệp, nhà máy công nghiệp. Vấn đề đặt ra cho chúng ta là đã sản xuất ra đƣợc điện năng làm thế nào để cung cấp điện cho các phụ tải một cách hiệu quả, tin cậy. Nhìn về phƣơng diện quốc gia, thì việc đảm bảo cung cấp điện một cách liên tục và tin cậy cho ngành công nghiệp tức là đảm bảo cho nền kinh tế của quốc gia phát triển liên tục và kịp với sự phát triển của nền khoa học công nghệ thế giới.

hi nhìn về phƣơng diện sản xuất và tiêu thụ điện năng thì công nghiệp là ngành tiêu thụ nhiều nhất. Vì vậy cung cấp điện và sử dụng điện năng hợp lý trong lĩnh vực này sẽ có tác dụng trực tiếp đến việc khai thác một cách hiệu quả công suất của các nhà máy phát điện và sử dụng hiệu quả lƣợng điện năng đƣợc sản xuất ra. Xuất phát t thực tế đó em đã nhận đƣợc đề tài thiết kế tốt nghiệp: “Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy chế tạo máy kéo” do ThS. Nguyễn Đoàn Phong hƣớng dẫn Nội dung bao gồm các chƣơng: Chƣơng 1: Giới thiệu chung về nhà máy Chƣơng 2: Xác định phụ tải tính toán Chƣơng 3: Thiết kế mạng cao áp cho nhà máy Chƣơng 4: Thiết kế mạng điện hạ áp phân xƣởng sửa chữ cơ khí Chƣơng 5: Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung Chƣơng 6: Tính toán b công suất phản kháng Chƣơng 7 Thiết kế trạm biến áp phân xƣởng 1 CHƢƠNG 1.

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY 1. Loại ngành nghề và quy mô năng lực của nhà máy 1.1 Loại ngành nghề Sản phẩm của nhà máy là các loại công cụ phục vụ cho các ngành nhƣ nông nghiệp, công nghiệp, giao thông vận tải do vậy nó tƣơng đối quan trọng trong nền công nghiệp. Với một quy trình công nghệ chủ yếu là sản xuất, sửa chữa các chi tiết thiết bị, phụ t ng cho máy kéo. Do đó, việc cung cấp điện cho nhà máy phải ph hợp với với hệ thống điện khu vực và phát triển dựa theo quy luật chung của nền kinh tế.

Quy trình công nghệ của nhà máy giữ một vị trí tƣơng đối quan trọng trong nền công nghiệp và nông nghiệp của một đất nƣớc. Chính vì điều này mà mức độ tin cậy cung cấp điện cho nhà máy cũng có một tầm quan trọng. Tuy nhiên khi ng ng cung cấp điện thì chỉ dẫn đến hiện tƣợng ng ng trệ sản xuất và lãng phí lao động và thiệt hại đến kinh tế và sản phẩm bị hỏng. Do đó nhà máy thuộc hộ tiêu thụ loại I.2 Quy mô năng lực của nhà máy Nhà máy có quy mô tƣơng đối lớn, với 12 phân xƣởng đƣợc bố trí nhƣ sau: 2 10 6 7 1 5 8 9 11 3 2 12 4 Hình 1.1: Sơ đồ mặt bằng nhà máy sản xuất máy kéo Phụ tải của nhà máy sản xuất máy kéo tƣơng ứng với bố trí trên mặt bằng nhƣ sau: Bảng 1.1: Phụ tải của nhà máy sản xuất máy kéo Số trên mặt Tên phân xƣởng Công suất đặt (kW) bằng 1 Khu nhà ban quản lý và xƣởng 200 thiết kế 2 Phân xƣởng đúc 1500 3 Phân xƣởng gia công cơ khí 3600 4 Phân xƣởng cơ lắp ráp 3200 5 Phân xƣởng luyện kim màu 1800 6 Phân xƣởng luyện kim đen 2500 7 Phân xƣởng sửa chữa cơ khí Theo tính toán 8 Phân xƣởng r n dập 2100 9 Phân xƣởng nhiệt luyện 3500 3 10 Bộ phận nén khí 1700 11 Trạm bơm 800 12 ho vật liệu 60 13 Chiếu sáng các phân xƣởng Xác định theo diện tích Phụ tải của phân xƣởng sửa chữa cơ khí: Bảng 1.2: Danh sách thiết bị của phân xƣởng sửa chữa cơ khí TT Tên thiết bị Số lƣợng Nhãn hiệu Công suất Bộ phận rèn 1 Búa hơi để r n 2 M-412 10 2 Búa hơi để r n 2 M-415A 28 3 Lò rèn 2 4,5 4 Lò rèn 1 6 5 Quạt lò 1 2,8 6 Quạt thông gió 1 2,5 7 Đe hai mỏ 2 - 8 Máy ép ma sát 1 A124 10 9 Lò điện 1 H-15 15 10 Bàn nắn 1 - 11 Dầm treo có pa – lăng 1 4,8 điện 12 Máy mài sắc 1 3M634 3,2 13 Quạt ly tâm 1 B3HN8 7 14 Bàn 1 - 15 Bể nƣớc 1 - 16 Lò đứng 1 - 17 Máy biến áp hàn 2 2,2 4 Bộ phận nhiệt luyện 18 Lò điện 1 30 19 Lò điện để hóa cứng kim 1 90 loại 20 Lò điện 1 H-30 30 21 Lò điện để r n 1 H-32 36 22 Lò điện 1 C-20 20 23 Lò điện 1 B-20 20 24 Bể dầu 1 MB-40 4 25 Thiết bị tôi bánh răng 1 Y3 18 26 Bể dầu tăng nhiệt độ 1 3 27 Bể nƣớc 1 - - 28 Máy đo độ cứng đầu côn 1 TX 0,6 29 Máy đo độ cứng đầu tròn 1 - 30 Bàn 1 - 31 Máy mài sắc 1 330-2 0,25 32 Bàn 1 - 33 Cần trục cánh có pa – lăng 1 1,3 điện 34 Thiết bị cao tần 1 80 35 Tủ 1 - 36 Bàn 1 - 37 Thiết bị đo bi 1 23 38 Tủ đựng bi 1 - 39 Bàn 1 - 40 Máy nén khí 1 45 Bộ phận mộc 5 41 Máy bào gỗ 1 C-4 6,5 42 Máy khoan 1 CBA 4,2 43 Bàn mộc 1 - 44 Máy cƣa đại 1 C80-3 4,5 45 Bàn 3 - 46 Máy bào gỗ 1 CP6-5 10 47 Máy cƣa tròn 1 7 Bộ phận quạt gió 48 Quạt gió trung gian 1 9,0 49 Quạt gia số 9,5 1 - 12 50 Quạt số 14 1 - 18 Vì máy biến áp hàn làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại và đồng thời cũng là thiết bị một pha nên cần quy đổi theo hệ số đóng điện tƣơng đối k d%.

0, 25  3,3 kW Do vậy thiết kế cung cấp điện cho nhà máy phải đảm bảo cho sự gia tăng về quy mô trong tƣơng lai của nhà máy, phải đề ra phƣơng pháp cấp điện sao cho không gây quá tải cho hệ thống sau vài năm sản xuất cũng nhƣ không để quá dƣ th a dung lƣợng.2 Phụ tải điện của nhà máy. Phụ tải điện của nhà máy có thể phân loại thành 2 loại chính: - Phụ tải động lực. - Phụ tải chiếu sáng. Phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng thƣờng làm việc ở chế độ dài hạn, điện áp yêu cầu trực tiếp tới các thiết bị là 380/220 V, tần số công nghiệp f = 50 Hz.3 Những yêu cầu khi thiết kế hệ thống cung cấp điện của nhà máy 1.1 Độ tin cậy cung cấp điện 6 Mức độ đảm bảo cấp điện liên tục t y thuộc vào tính chất và yêu cầu của phụ tải.

Với yêu cầu cung cấp điện của nhà máy thì cần bố trí nguồn dự phòng để cung cấp điện cho những phụ tải quan trọng nhƣ lò, phân xƣởng sản xuất chính. Do vậy hệ thống điện thiết kế phải cố gắng đạt đƣợc độ tin cậy cung cấp điện cao nhất.2 Chất lƣợng điện áp Chất lƣợng điện áp đƣợc đánh giá bằng hai chỉ tiêu là tần số và điện áp. Chỉ tiêu tần số do cơ quan điều khiển hệ thống điều chỉnh. Chỉ có những hộ tiêu thụ lớn (hàng chục MW trở lên) mới phải quan tâm đến chế độ vận hành của mình sao cho hợp lý để góp phần ổn định tần số với hệ thống điện.

Nói chung, điện áp ở lƣới trung áp và hạ áp cho phép dao động quanh giá trị 5% điện áp định mức. Đối với những phụ tải yêu cầu cao về chất lƣợng điện áp nhƣ nhà máy hóa chất điện tử, cơ khí chính xác. điện áp chỉ cho phép dao động trong khoảng ± 2,5%.3 An toàn cung cấp điện Hệ thống cấp điện của nhà máy phải đảm bảo đƣợc tính an toàn cao cho ngƣời vận hành, ngƣời sử dụng và an toàn cho các thiết bị cũng nhƣ toàn công trình. Ngƣời thiết kế phải sử dụng đúng các thiết bị điện, khí cụ điện, hiểu rõ về đối tƣợng cấp điện, môi trƣờng lắp đặt.

Các cán bộ kỹ thuật quản lý vận hành hệ thống điện và ngƣời sử dụng phải có ý thức chấp hành những quy trình, quy tắc vận hành sử dụng điện an toàn. hi thiết kế cần lập ra nhiều phƣơng án để đem so sánh. Mỗi phƣơng án có những ƣu điểm và nhƣợc điểm nhất định và thƣờng xảy ra mâu thuẫn giữa kinh tế và kỹ thuật. Dựa trên việc so sánh kinh tế kỹ thuật giữa các phƣơng án mà ngƣời thiết kế lựa chọn phƣơng án hợp lý nhất.

XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 2. Các phƣơng pháp xác định phụ tải tính toán Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tƣơng đƣơng với phụ tải thực tế (biến đổi) về mặt hiệu quả phát nhiệt hoặc mức độ hủy hoại cách điện. Nói cách khác phụ tải tính toán cũng đốt nóng thiết bị lên tới nhiệt độ tƣơng tự nhƣ phụ tải thực tế gây ra. Vì vậy lựa chọn các thiết bị theo phụ tải tính toán sẽ đảm bảo an toàn thiết bị về mặt phát nóng.

Phụ tải tính toán đƣợc sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện nhƣ: máy biến áp, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt, bảo vệ; d ng để tính toán tổn thất công suất, tổn thất điện năng, tổn thất điện áp; lựa chọn dung lƣợng b công suất phản kháng. Phụ tải tính toán phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ: công suất, số lƣợng, chế độ làm việc của các thiết bị điện, trình độ và phƣơng thức vận hành hệ thống. Nếu phụ tải tính toán xác định đƣợc nhỏ hơn phụ tải thực tế thì sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị điện, có khả năng dẫn đến cháy nổ. Ngƣợc lại, các thiết bị đƣợc chọn sẽ dƣ th a công suất làm ứ đọng vốn đầu tƣ, gây tổn thất.

Hiện nay có nhiều phƣơng pháp thƣờng đƣợc sử dụng nhiều trong việc xác định phụ tải tính toán khi quy hoạch và thiết kế hệ thống cung cấp điện. Tuy nhiên để phục vụ cho việc tính toán cho nhà máy sản xuất máy kéo này, ta sử dụng 2 phƣơng pháp sau: 2.